Nghiên cứu công tác quản lý chất lượng công trình đập bằng hệ thống quan trắc, áp dụng cho đập chính thủy điện srêpok3

ii LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên ngành quản lý xây dựng với đề tài “Nghiên cứu công tác quản lý chất lượng công trình đập bằng hệ thống quan trắc, áp dụng cho đập chính thủy điện S

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LƯU CÔNG HÙNG

NGHIÊN CỨU CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH ĐẬP BẰNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC,

ÁP DỤNG CHO ĐẬP CHÍNH THỦY ĐIỆN SRÊPOK 3

Chuyên ngành: Quản lý xây dựng

Mã số: 60580302

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS VŨ THANH TE

NINH THUẬN, NĂM 2017

i

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận văn

Lưu Công Hùng

ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành quản lý xây dựng với đề tài “Nghiên cứu công tác quản

lý chất lượng công trình đập bằng hệ thống quan trắc, áp dụng cho đập chính thủy điện SRÊPOK 3” được hoàn thành với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự động viên, giúp đỡ của các thầy, cô giáo thuộc bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Khoa công trình, thuộc Trường Đại học Thủy lợi Cùng với các thầy giáo, cô giáo và bạn bè, đồng nghiệp là nguồn động lực để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ

Tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo GS.TS Vũ Thanh Te đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến và sửa đổi, bổ sung trong quá trình thực hiện bản luận văn này

Xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Công trình và Bộ môn Công nghệ và quản lý xây dựng đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình

Tuy tác giả đã có những cố gắng nhất định, nhưng do thời gian có hạn và trình độ còn hạn chế, vì vậy Luận văn này vẫn còn nhiều thiếu sót Tác giả kính mong các thầy, cô giáo và bạn bè, đồng nghiệp góp ý để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật của Công ty thủy điện Buôn Kuốp đơn vị quản lý vận hành công trình thủy điện SRÊOK 3 đã cung cấp hồ sơ, tài liệu, đóng góp ý kiến cùng tác giả trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ

iii

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1, TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT ĐÁ VÀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH ĐẬP 3

1.1, Tổng quan về thi công xây dựng đập 3

1.1.1, Tình hình xây dựng đập trên thế giới [4] 3

1.1.2, Tình hình xây dựng đập tại Việt Nam [6] 5

1.2, Công tác quản lý chất lượng các công trình đập 6

1.2.1, Vai trò quản lý chất lượng các công trình đập 6

1.2.2, Các văn bản Quy phạm pháp luật quy định về quản lý chất lượng công trình xây dựng 6

1.2.3, Nguyên tắc chung trong quản lý chất lượng công trình xây dựng 7

1.2.4, Quy định pháp luật về quản lý chất lượng công trình xây dựng 8

1.2.5, Các vấn đề mất an toàn của đập trên Thế giới và tại Việt Nam 11

1.2.6, Một số quy định về công tác quan trắc trong quản lý chất lượng công trình 12

1.2.7, Một số hình ảnh sự cố đập trên Thế giới và Việt Nam 13

1.3, Những kiến thức về thiết bị quan trắc 15

1.3.1, Các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng trong lĩnh vực thiết kế bố trí, lắp đặt thiết bị quan trắc đối với công trình đập 15

1.3.2, Các nội dung quan trắc công trình 15

1.3.2, Phân loại thiết bị quan trắc 16

1.3.3, Phương pháp quan trắc 17

1.3.4, Tình hình lắp đặt và sử dụng hệ thống quan trắc đập tại Việt Nam 17

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 20

iv

CHƯƠNG 2, CƠ SỞ PHÁP LÝ, KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ

DỤNG TÀI LIỆU QUAN TRẮC TRONG KIỂM ĐỊNH AN TOÀN ĐẬP 21

2.1, Quy định bố trí thiết bị quan trắc đập 21

2.2, Giới thiệu một số công trình đập thủy điện bố trí thiết bị quan trắc 21

2.3, Các nội dung quan trắc đập 22

2.3.1, Quan trắc chuyển vị 22

2.2.3, Quan trắc ứng suất trong thân đập và nền đập 26

2.3.4, Quan trắc áp lực đất đắp lên công trình 27

2.4, Các tiêu chí đánh giá tình trạng làm việc của đập từ số liệu quan trắc 27

2.4.1, Các tiêu chí đánh giá về biến dạng và chuyển vị 27

2.4.2, Tiêu chí đánh giá số liệu quan trắc về đường bão hòa và áp lực thấm 29

2.5, Các nội dung tính toán kiểm định an toàn đập [7] 31

2.5.1, Mục đích tính toán kiểm định an toàn đập từ số liệu quan trắc 31

2.5.2, Kiểm định về thấm 32

2.5.3, Xác lập định lượng từng tiêu chí về thấm 35

2.4.4, Kiểm định đập về ổn định 41

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 42

CHƯƠNG 3, ỨNG DỤNG KẾT QUẢ QUAN TRẮC ĐỂ KIỂM ĐỊNH ĐẬP CHÍNH - CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SRÊPOK 3 43

3.1, Giới thiệu công trình thủy điện Srêpok 3 43

3.2, Các hạng mục chính của công trình và các thông số chính 44

3.2.1, Hồ chứa 45

3.2.2, Đập chính 46

3.2.3, Nhà máy 46

3.3, Hệ thống thiết bị quan trắc đập chính Srêpok 3 47

3.3.1, Quan trắc thủ công 47

3.3.2, Quan trắc tự động 47

3.3.3, Bản vẽ bố trí thiết bị quan trắc đập chính Srêpok 3: 49

3.3.4, Một số hình ảnh bố trí thiết bị quan trắc đập chính Srêpok 3[8] 52

3.3.5, Các quy định về quan trắc và đánh giá việc thực hiện công tác quan trắc 54 3.4, Đo đạc, phân tích xử lý số liệu quan trắc 55

3.4.1, Phương pháp đo 55

3.4.2, Ghi chép, phân tích xử lý số liệu đo 56

v

3.5, Kiểm định an toàn đập trên cơ sở tổng hợp các số liệu quan trắc 60

3.5.1, Kiểm định về thấm thân đập 60

3.5.2, Kiểm định về thấm nền đập 64

3.5.3, Kiểm định về lưu lượng thấm 65

3.5.4, Kiểm định về ứng suất đất đắp 67

3.5.5, Kiểm định về mực nước ngầm trong thân và vai đập 69

3.5.6, Kiểm định về chuyển vị thân đập 69

3.5.7, Kiểm định về ổn định đập [13] 74

3.6, Kết luận 77

3.6.1, Kiểm định về thấm 78

3.6.2, Kiểm định về ổn định 78

3.6.3, Kiểm định về chuyển vị đập 78

3.6.4, Kết luận chung 79

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

1 Kết luận 80

2 Kiến nghị 80

3 Hướng tiếp tục nghiên cứu 81

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 82

Ảnh hưởng đặc trưng hệ số thấm của đất thân và nền đập đến vị trí đường bão hòa 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

1 Tiếng Việt 83

2 Tiếng Anh 84

PHỤ LỤC 86

1 Kết quả tính toán ổn định mái hạ lưu, mái thượng lưu đập chính – CTTĐ Srê pok 3 [12] 86

1.1, Mặt cắt 0+100m: 86

1.2, Mặt cắt 0+208m: 88

1.3, Mặt cắt 0+328m: 90

1.4, Mặt cắt 0+400m: 92

2 Danh mục đã công bố 94

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Một vài đập đất đá lớn trên Thế giới 4

Hình 1.2 Một vài hình ảnh đập được xây dựng tại Việt Nam 5

Hình 1.3 Một vài hình ảnh sự cố đập trên Thế giới 14

Hình 1.4 Một vài hình ảnh sự cố công trình đập tại Việt Nam 14

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thiết bị quan trắc thấm của đập 26

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí cụm 2 thiết bị đo 27

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí cụm 9 thiết bị đo 27

Hình 2.4 Đường bão hòa trong đánh giá an toàn đập đất theo tiêu chí thấm 33

Hình 2.5 Biểu đồ quan hệ agh ~ MNTL 34

Hình 2.6 Biểu đồ quan hệ Lgh ~ MNTL 34

Hình 2.7 Biểu đồ quan hệ qgh ~ MNTL 35

Hình 2.8 Xác lập đường bão hòa giới hạn trên và agh 36

Hình 2.9 Xác lập đường bão hòa giới hạn dưới và Lgh 37

Hình 3.1 Sơ đồ quy hoạch các DATĐ trên sông Srêpok [8] 43

Hình 3.2 Cắt dọc tuyến đập – các mặt cắt quan trắc 49

Hình 3.3 Mặt bằng bố trí các tuyến quan trắc đập Srêpok 3 50

Hình 3.4 Ống quan trắc mực nước thấm thân đập – MC 0+100m 51

Hình 3.5 Ống quan trắc mực nước thấm thân đập – MC 0+208m 51

Hình 3.6 Thiết bị Quan trắc ALKR và áp lực đất – MC 0+328m 51

Hình 3.7 Thiết bị Quan trắc ALKR và áp lực đất – MC 0+400m 52

Hình 3.8 Hộp đo thiết bị tự động –MC 0+328 và MC 0+400 52

Hình 3.9 Thùng đo mưa tại đập tràn và đo mực nước hồ tại cửa lấy nước 52

Hình 3.10 Mốc cao độ cơ sở và mốc tọa độ cơ sở 53

Hình 3.11 Tràn đo thấm hạ lưu đập và ống quan trắc MN thấm thân đập 53

Hình 3.12 Mốc quan trắc trên bê tông và mốc trên mái đập 53

Hình 3.13 Biểu diễn số liệu quan trắc ALKR mặt cắt 0+400m 58

vii

Hình 3.14 Biểu diễn số liệu quan trắc ALKR mặt cắt 0+328m 58

Hình 3.15 Đường bão hòa thấm thực đo tại mặt cắt 0+100m 60

Hình 3.16 Đường bão hòa thấm thực đo tại mặt cắt 0+208m 61

Hình 3.17 Đường bão hòa thấm thực đo tại mặt cắt 0+328m 62

Hình 3.18 Đường bão hòa thấm thực đo tại mặt cắt 0+400m 63

Hình 3.19 Áp lực thấm nền đập tại mặt cắt 0+328m 64

Hình 3.20 Áp lực thấm nền đập tại mặt cắt 0+400m 65

Hình 3.21 Lưu lượng thấm thực đo và Q thấm[cp] qua các đập 67

Hình 3.22 Biểu diễn số liệu áp lực đất mặt cắt 0+328m 68

Hình 3.23 Biểu diễn số liệu áp lực đất mặt cắt 0+400m 68

Hình 3.24 Biểu diễn số liệu mực nước ngầm 2 vai đập 69

Hình 3.25 Biểu đồ chuyển dịch đứng của các mốc quan trắc đập chính 73

Hình 3.26 Biểu đồ chuyển dịch ngang của các mốc quan trắc đập chính 73

viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các đập đất đất đá lớn trên Thế giới [6] 4

Bảng 2.1 Quy định nội dung quan trắc đối với đập đất và đập đất đá hỗn hợp [3] 21

Bảng 2.2 Thống kê bố trí thiết bị quan trắc của một số đập đất đá hỗn hợp 22

Bảng 2.3 Trị số gradient cho phép [Jk]cp ở khối đắp thân đập 30

Bảng 2.4 Trị số gradient trung bình tới hạn [Jk]th ở các bộ phận chống thấm 30

Bảng 2.5 Hệ số an toàn ổn định nhỏ nhất của mái đập [Kcp] [5] 31

Bảng 2.6 Các trường hợp tính toán ổn định đập đất đá 41

Bảng 3.1 Quy hoạch công suất các DATĐ trên sông Srêpok [8] 44

Bảng 3.2 Bố trí thiết bị quan trắc đập chính Srêpok 3 [8] 47

Bảng 3.3 Chu kỳ quan trắc Công trình thủy điện Srê pok 3 [12] 55

Bảng 3.4 Số liệu quan trắc áp lực thấm đập chính 57

Bảng 3.5 Kết quả tính toán J thân đập (Jthân) và J qua màng khoan phụt (Jmàng) 59

Bảng 3.6 Số liệu quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu (Qt) các đập 66

Bảng 3.7 Số liệu các mốc quan trắc chuyển vị chu kỳ "0" 70

Bảng 3.8 Số liệu các mốc quan trắc chuyển vị chu kỳ "0" (tiếp theo ) 71

Bảng 3.9 Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đắp và nền đập chính 74

Bảng 3.10 Kết quả tính toán ổn định trượt mái đập chính [12] 77

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đập hồ chứa công trình thủy lợi, thủy điện thường có quy mô lớn, là hạng mục công trình đầu mối quan trọng bảo đảm làm việc an toàn cho chính bản thân công trình và

an toàn đến cả tính mạng, tài sản của cả cộng đồng dân cư sống ở hạ du Trong quá trình thi công đắp đập, giai đoạn tích nước hồ chứa để phát điện và vận hành phát điện sau này thì công tác giám sát chất lượng trong quá trình thi công, lắp đặt các thiết bị quan trắc, theo dõi đo đạc, phân tích số liệu quan trắc để kiểm định tình trạng làm việc

ổn định của đập cần phải được tiến hành thường xuyên theo quy định

Đập thủy điện vừa và lớn ở nước ở nước ta hiện nay phổ biến là đập đất đồng nhất và đập đất đá hỗn hợp Vật liệu chính dùng để đắp đập là đá và đất chống thấm được khai thác tại chỗ Do đặc tính thấm của nền đập, tính thấm nước và biến dạng của vật liệu đất đá, tính sạt trược của mái đập; nên các vấn đề về thấm và biến dạng của đập cần phải được đặc biệt quan tâm trong khi khảo sát thiết kế cũng như trong quá trình thi công đắp đập và vận hành, khai thác sau này

Công tác quản lý chất lượng công trình nói chung và đối với công trình đập nói riêng phải bảo đảm xuyên suốt từ giai đoạn khảo sát thiết kế, thi công xây dựng và vận hành khai thác công trình

Các thiết bị quan trắc được bố trí trong đập để cung cấp số liệu nhằm đánh giá an toàn đập trong giai đoạn tích nước hồ chứa và vận hành phát điện Tuy nhiên, ở nước ta trong thời gian qua do nhiều lý do khác nhau mà việc bố trí các thiết bị quan trắc ở nhiều đập chưa được chú trọng Nhưng điều đáng lưu ý hơn là ở nhiều công trình đập, mặc dù đã đầu tư lắp đặt thiết bị quan trắc theo quy định chung, nhưng việc quan trắc thường xuyên, tiến hành lưu trữ các số liệu quan trắc, phân tích đánh giá số liệu chưa được quan tâm đúng mức Nhiều thiết bị quan trắc đã không được bảo dưỡng kịp thời

và dần mất tác dụng Do đó, việc nghiên cứu công tác quản lý chất lượng công trình đập thông qua hệ thống thiết bị quan trắc và phân tích, đánh giá số liệu quan trắc trong

đề xuất các giải pháp nhằm công tác quản lý khai thác công trình đập bảo đảm an toàn

hơn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là công tác quản lý chất lượng công trình đập, thông qua hệ thống thiết bị quan trắc để kiểm định chất lượng đập trong giai đoạn vận hành, khai thác công trình

Phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung vào công tác quản lý chất lượng công trình đập Trên cơ sở lý luận chung, luận văn áp dụng nghiên cứu cho một công trình cụ thể là đập chính thủy điện Srêpok 3, làm rõ thực trạng thiết bị quan trắc của đập này, thu thập các số liệu quan trắc thực tế và ứng dụng để kiểm định an toàn cho đập

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận của đề tài là nghiên cứu hệ thống văn bản Quy phạm pháp luật về công tác quản lý chất lượng công trình; đi sâu tìm hiểu các thiết bị quan trắc, công tác bố trí, lắp đặt thiết bị quan trắc, đo đạc số liệu, phân tích đánh giá số liệu quan trắc, từ đó kiểm định tình trạng làm việc của công trình đập

Phương pháp nghiên cứu tổng quan về thiết bị quan trắc Thu thập, phân tích số liệu thực tế, tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã có Ứng dụng các phần mềm tính toán thấm, ổn định và biến dạng trong kiểm định an toàn đập Nghiên cứu điển hình tại công trình cụ thể là đập chính công trình thủy điện Srêpok 3

3

CHƯƠNG 1, TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT ĐÁ VÀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH ĐẬP

1.1, Tổng quan về thi công xây dựng đập

1.1.1, Tình hình xây dựng đập trên thế giới [4]

Đập là loại công trình ngăn dòng nước tự nhiên để khai thác sử dụng nguồn nước cho các mục đích khác nhau như trữ nước để tưới tiêu, phát điện, phòng chống hạn hán, lũ lụt Đập đất đá là loại đập sử dụng vật liệu địa phương, thi công đơn giản và được con người xây dựng từ rất lâu đời trong các thời kỳ cổ đại, trung cổ như ở các nước Ai Cập, Trung Quốc, Ấn Độ và một số nước khác trên thế giới con người đã xây dựng đập đất, đá từ những năm 2500-4700 TCN

Đập đất đá Sadd- el- Kafara của Ai Cập cổ đại có chiều dài 102m, cao 12m, rộng 87m được xây dựng vào khoảng 2800-2600 TCN; đập Kallanai bằng đá có chiều dài 300m, cao 4,5m và rộng 20m được xây dựng tại miền nam Ấn Độ vào khoảng thế kỷ 2 TCN Vào năm 251 TCN, một công trình nổi tiếng thế giới được xây dựng ở Trung Quốc đó

là hệ thống thủy lợi Tô Giang Yển, công trình này đã đem lại nguồn lợi to lớn về tưới tiêu cho 700.000 héc ta đồng ruộng và hạn chế lũ lụt Hiện nay công trình vẫn còn tồn tại thuộc tỉnh Tứ Xuyên-Trung Quốc

Đến thời kỳ công nghiệp, vào những thập niên đầu thế kỷ thứ 19, do nền kinh tế ngày một phát triển không ngừng, nhu cầu sử dụng nước tăng lên, với những tiến bộ đáng

kể về khoa học kỹ thuật của thiết kế và xây dựng đập, nên các đập ngăn nước được xây dựng với quy mô lớn hơn và số lượng ngày càng nhiều trên thế giới

Ngày nay, do có nhiều ưu điểm và lợi thế đối với đập bằng vật liệu đất đá, đồng thời ứng dụng những thành tựu của khoa học kỹ thuật phát triển cao như ngành địa kỹ thuật, lý thuyết thấm, nghiên cứu ứng suất và biến dạng công trình và biện pháp thi công bằng cơ giới hóa, khả năng chống thấm và chịu được áp lực nước cao, nên rất nhiều đập lớn, nhỏ đã được xây dựng Tính đến năm 1997, ước tính có khoảng 800.000 đập lớn nhỏ trên thế giới, trong đó có khoảng 40.000 đập có độ cao trên 15m

Năm xây

Chiều cao (m)

Đập Guri –Venezuela Đập Tam Hiệp – Trung Quốc

Đập Sayano-Shushenskaya - LB Nga Đập Trinity tại Lewiston - USA

Hình 1.1 Một vài đập đất đá lớn trên Thế giới

5

1.1.2, Tình hình xây dựng đập tại Việt Nam [6]

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, có lượng mưa trung bình hàng năm cao khoảng 1.800 - 2.000mm Với địa hình miền Bắc và biên giới miền Tây đồi núi cao, phía Đông là bờ biển dài, nên nước ta có hệ thống sông ngòi khá dày đặc với hơn 3.450 hệ thống Với điều kiện tự nhiên thuận lợi như vậy nên tiềm năng xây dựng hồ đập, đặc biệt là công trình thuỷ điện của nước ta tương đối lớn Tính đến năm 2015, nước ta có khoảng trên 7.000 hồ chứa lớn nhỏ, trong đó có gần 500 hồ đập thủy điện Olớn Do có nhiều ưu điểm và lợi thế đối với vật liệu đất đá, nên các đập tại nước ta được xây dựng trong những năm 1970-1990 chủ yếu là đập bằng đất đồng nhất và đập đất đá hỗn hợp, một số lượng ít đập bằng bê tông trọng lực Trong những năm gần đây một số đập lớn được xây dựng bằng bê tông đầm lăn (theo tài liệu Hội Đập lớn và phát triển nguồn nước Việt Nam - VNCOLD)

Đập đất-CTTĐ Đa Nhim – Lâm Đồng

Xây dựng năm 1964 Đập đất đá-CTTĐ Đa Mi – Bình Thuận Xây dựng năm 2000

Đập đất-CTTĐ Buôn Kuốp –Đăk Lăk

Xây dựng năm 2008 Đập đất đá-CTTĐ Hòa Bình Xây dựng năm 1987

Hình 1.2 Một vài hình ảnh đập được xây dựng tại Việt Nam

6

1.2, Công tác quản lý chất lượng các công trình đập

1.2.1, Vai trò quản lý chất lượng các công trình đập

Thời gian gần đây, sự cố liên quan đến các công trình thủy điện liên tục xảy ra, một số

sự cố đã bộc lộ rõ nguyên nhân là do công tác quản lý chất lượng công trình thủy điện

bị buông lỏng, thiếu kiểm soát Trong Nghị định 72 đã nêu rất rõ việc khảo sát, thiết kế

và thi công đập phải tuân theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng, các quy định về quản lý chất lượng xây dựng và các quy định khác của pháp luật có liên quan Ngay từ khi khởi công xây dựng đập, chủ đập phải cử cán bộ kỹ thuật tham gia theo dõi thi công, nghiệm thu các hạng mục và nghiệm thu tổng thể công trình để tiếp nhận quản lý khi công trình hoàn thành; lập lý lịch công trình đập cho giai đoạn xây dựng theo quy định Công trình đập chỉ được nghiệm thu để đưa vào khai thác, sử dụng sau khi được kiểm tra và chứng nhận, bảo đảm về chất lượng theo quy định tại Nghị định số 46/2015/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng

và các quy định khác của pháp luật có liên quan Với các sự cố mất an toàn đập, ngoài các nguyên nhân khách quan, còn do chất lượng khảo sát, thiết kế chưa đạt yêu cầu; năng lực của các chủ thể tham gia xây dựng như: chủ đầu tư, nhà thầu thiết kế, nhà thầu tư vấn giám sát, nhà thầu thi công xây dựng không có kinh nghiệm hoặc kinh nghiệm còn yếu kém trong việc quản lý, giám sát, thi công công trình thủy điện

1.2.2, Các văn bản Quy phạm pháp luật quy định về quản lý chất lượng công trình xây dựng

Một số văn bản Quy phạm pháp luật hiện hành liên quan trực tiếp đến quản lý chất lượng công trình đập gồm:

- Luật Xây dựng số 50/QH13/2014, ngày 18/6/2014, có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2015 (thay thế Luật xây dựng số 16/2003/QH11);

- Nghị định số 46/2015/NĐ-CP, ngày 12/5/2015 của Chính phủ về quản lý chất lượng

và bảo trì công trình xây dựng (thay thế Nghị định số 15/2013/NĐ-CP);

- Nghị định số 59/2015/NĐ-CP ngày 18/06/2015 của Chính phủ về quản lý dự án đầu

tư xây dựng (thay thế Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 12/02/2009; Nghị định số 83/2009/NĐ-CP ngày 15/10/2009 và các Nghị định khác của Chính phủ liên quan đến

7

quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình)

- Thông tư số 26/2016/TT-BXD ngày 26/10/2016 “Quy định chi tiết một số nội dung

về quản lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng” (thay thế Thông tư số 03/2011/TT-BXD ngày 06/4/2011; Thông tư số 02/2012/TT-BXD, ngày 12/6/2012; Thông tư số 10/2013/TT-BXD, ngày 25/7/ 2013; Thông tư số 09/2014/TT-BXD, ngày 10/7/ 2014 của Bộ Bộ Xây dựng liên quan đến quản lý chất lượng công trình xây dựng)

1.2.3, Nguyên tắc chung trong quản lý chất lượng công trình xây dựng

Những nguyên tắc chung trong quản lý chất lượng công trình xây dựng nói chung và công trình đập nói riêng như sau: [2]

- Công trình xây dựng phải được kiểm soát chất lượng theo quy định của Nghị định số 46/2015/NĐ-CP và pháp luật có liên quan từ chuẩn bị, thực hiện đầu tư xây dựng đến quản lý, sử dụng công trình nhằm đảm bảo an toàn cho người, tài sản, thiết bị, công trình và các công trình lân cận

- Hạng mục công trình, công trình xây dựng hoàn thành chỉ được phép đưa vào khai thác, sử dụng sau khi được nghiệm thu bảo đảm yêu cầu của thiết kế xây dựng, tiêu chuẩn áp dụng, quy chuẩn kỹ thuật cho công trình, các yêu cầu của hợp đồng xây dựng

và quy định của pháp luật có liên quan

- Nhà thầu khi tham gia hoạt động xây dựng phải có đủ điều kiện năng lực theo quy định, phải có biện pháp tự quản lý chất lượng các công việc xây dựng do mình thực hiện, Nhà thầu chính hoặc tổng thầu có trách nhiệm quản lý chất lượng công việc do nhà thầu phụ thực hiện

- Chủ đầu tư có trách nhiệm tổ chức quản lý chất lượng công trình phù hợp với hình thức đầu tư, hình thức quản lý dự án, hình thức giao thầu, quy mô và nguồn vốn đầu tư trong quá trình thực hiện đầu tư xây dựng công trình theo quy định của Nghị định số 46/2015/NĐ-CP Chủ đầu tư được quyền tự thực hiện các hoạt động xây dựng nếu đủ điều kiện năng lực theo quy định của pháp luật

- Cơ quan chuyên môn về xây dựng hướng dẫn, kiểm tra công tác quản lý chất lượng

8

của các tổ chức, cá nhân tham gia xây dựng công trình; thẩm định thiết kế, kiểm tra công tác nghiệm thu công trình xây dựng, tổ chức thực hiện giám định chất lượng công trình xây dựng; kiến nghị và xử lý các vi phạm về chất lượng công trình xây dựng theo quy định của pháp luật

- Các chủ thể tham gia hoạt động đầu tư xây dựng chịu trách nhiệm về chất lượng các công việc do mình thực hiện

1.2.4, Quy định pháp luật về quản lý chất lượng công trình xây dựng

Nghị định số 46/2015/NĐ-CP của Chính phủ [2] quy định về quản lý chất lượng công trình xây dựng trong các giai đoạn công tác khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng; về bảo trì công trình xây dựng và giải quyết sự cố công trình xây dựng

1.2.4.1, Trình tự quản lý chất lượng khảo sát xây dựng:

- Lập và phê duyệt nhiệm vụ khảo sát xây dựng

- Lập và phê duyệt phương án kỹ thuật khảo sát xây dựng

- Quản lý chất lượng công tác khảo sát xây dựng

- Nghiệm thu, phê duyệt kết quả khảo sát xây dựng

1.2.4.2, Trình tự quản lý chất lượng thiết kế xây dựng công trình:

- Lập nhiệm vụ thiết kế xây dựng công trình

- Quản lý chất lượng công tác thiết kế xây dựng

- Thẩm định, thẩm tra thiết kế xây dựng

- Phê duyệt thiết kế xây dựng công trình

- Nghiệm thu thiết kế xây dựng công trình

1.2.4.3, Trình tự quản lý chất lượng thi công xây dựng:

Chất lượng thi công xây dựng công trình phải được kiểm soát từ công đoạn mua sắm, sản xuất, chế tạo các sản phẩm xây dựng, vật liệu xây dựng, cấu kiện và thiết bị được

sử dụng vào công trình cho tới công đoạn thi công xây dựng, chạy thử và nghiệm thu

9

đưa hạng mục công trình, công trình hoàn thành vào sử dụng

Trình tự và trách nhiệm thực hiện của các chủ thể được quy định như sau:

- Quản lý chất lượng đối với vật liệu, sản phẩm, cấu kiện, thiết bị sử dụng cho công trình xây dựng

- Quản lý chất lượng của nhà thầu trong quá trình thi công xây dựng công trình

- Giám sát thi công xây dựng công trình của chủ đầu tư, kiểm tra và nghiệm thu công việc xây dựng trong quá trình thi công xây dựng công trình

- Giám sát tác giả của nhà thầu thiết kế trong thi công xây dựng công trình

- Thí nghiệm đối chứng, thí nghiệm thử tải và kiểm định xây dựng trong quá trình thi công xây dựng công trình

- Nghiệm thu giai đoạn thi công xây dựng, bộ phận (hạng mục) công trình xây dựng (nếu có)

- Nghiệm thu hạng mục công trình, công trình hoàn thành để đưa vào khai thác, sử dụng

- Kiểm tra công tác nghiệm thu công trình xây dựng của cơ quan nhà nước có thẩm quyền

- Lập hồ sơ hoàn thành công trình xây dựng, lưu trữ hồ sơ của công trình và bàn giao công trình xây dựng

1.2.4.4, Trình tự thực hiện bảo trì công trình xây dựng:

- Lập và phê duyệt quy trình bảo trì công trình xây dựng

- Lập kế hoạch và dự toán kinh phí bảo trì công trình xây dựng

- Thực hiện bảo trì và quản lý chất lượng công việc bảo trì

- Đánh giá an toàn chịu lực và an toàn vận hành công trình

- Lập và quản lý hồ sơ bảo trì công trình xây dựng

10

1.2.4.5, Trách nhiệm quản lý nhà nước về chất lượng công trình xây dựng

- Bộ Xây dựng thống nhất quản lý nhà nước về chất lượng công trình xây dựng trong phạm vi cả nước và quản lý chất lượng các công trình xây dựng chuyên ngành, bao gồm: Công trình dân dụng; công trình công nghiệp vật liệu xây dựng; công trình công nghiệp nhẹ; công trình hạ tầng kỹ thuật; công trình giao thông trong đô thị trừ công trình đường sắt, công trình cầu vượt sông và đường quốc lộ

- Các Bộ quản lý công trình xây dựng chuyên ngành:

+ Bộ Giao thông vận tải quản lý chất lượng công trình giao thông trừ các công trình giao thông do Bộ Xây dựng quản lý;

+ Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quản lý chất lượng công trình nông nghiệp

và phát triển nông thôn;

+ Bộ Công Thương quản lý chất lượng các công trình công nghiệp trừ các công trình công nghiệp do Bộ Xây dựng quản lý

- Bộ Quốc phòng, Bộ Công an quản lý chất lượng các công trình quốc phòng, an ninh

- Ủy ban nhân dân cấp tỉnh quản lý nhà nước về chất lượng công trình xây dựng trên địa bàn Sở Xây dựng và các Sở quản lý công trình xây dựng chuyên ngành giúp Ủy ban nhân dân cấp tỉnh quản lý chất lượng công trình chuyên ngành trên địa bàn như sau:

+ Sở Xây dựng quản lý chất lượng các công trình dân dụng; công trình công nghiệp vật liệu xây dựng, công trình công nghiệp nhẹ; công trình hạ tầng kỹ thuật; công trình giao thông trong đô thị trừ công trình đường sắt, công trình cầu vượt sông và đường quốc lộ;

+ Sở Giao thông vận tải quản lý chất lượng công trình giao thông trừ các công trình giao thông do Sở Xây dựng quản lý

+ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quản lý chất lượng công trình nông nghiệp

và phát triển nông thôn;

11

+ Sở Công thương quản lý chất lượng công trình công nghiệp trừ các công trình công nghiệp do Sở Xây dựng quản lý

1.2.5, Các vấn đề mất an toàn của đập trên Thế giới và tại Việt Nam

Theo thống kê của một tổ chức Quốc tế từ năm 1960 – 2012 đã xảy ra khoảng 60 sự cố nghiêm trọng về đập, hồ chứa nước trên thế giới Tại Việt Nam trong những năm gần đây cũng đã xảy ra một vài sự cố lớn, nhỏ đối với các đập, hồ chứa thuộc công trình thủy lợi, thủy điện [6]

Nguyên nhân gây mất an toàn đập có thể là do tác động khách quan bởi tình hình diễn biến phức tạp của thời tiết, khí hậu, hiện tượng Lalina gây ra mưa bão, lũ lớn, đồng thời do tác động chủ quan của người với những thiếu sót trong công tác khảo sát thiết

kế, thi công và quản lý, khai thác vận hành, quan trắc công trình

Đánh giá một số nguyên nhân chính gây ra sự cố đối với đập, hồ chứa như sau:

a) Lũ tràn qua đỉnh đập, nguyên nhân:

+ Do thiên tai mưa lũ lớn vượt quá khả năng xả của đập tràn

+ Quản lý vận hành điều tiết xả lũ không đúng quy trình, quy định

+ Cửa van đập tràn bị sự cố không vận hành được

+ Mất điện lưới, không có nguồn điện dự phòng để vận hành cửa van đập tràn

b) Thấm quá mức cho phép, gây trượt mái đập, mất ổn định; phá hủy nền do xói ngầm, nguyên nhân:

+ Công tác khảo sát đánh giá địa chất nền đập không phù hợp thực tế

+ Thiết kế công trình không bảo đảm chịu áp lực thấm

+ Thi công đắp đập không bảo đảm chất lượng

+ Công tác giám sát chất lượng thi công không bảo đảm

c) Sạt lở mái thượng lưu, hạ lưu và vai đập; hiện tượng lún, nứt không bình thường, nguyên nhân:

12

+ Vật liệu đắp đập không bảo đảm chất lượng

+ Công tác theo dõi, di tu bảo dưỡng công trình không đúng quy trình

+ Do động vật đào hang hốc trong thân đập

+ Công tác xử lý mối trong thân đập chưa được quan tâm

d) Sự cố trong giai đoạn vận hành khai thác, sử dụng công trình:

Điểm đặc biệt đối với công trình đập thủy lợi, thủy điện là thời gian vận hành lâu dài, tuổi thọ công trình có thể tồn tại từ hàng chục năm đến hàng trăm năm; công trình sau khi nghiệm thu bàn giao đưa vào sử dụng là bắt đầu giai đoạn công trình phải chịu tại trọng lớn nhất và tồn tại lâu dài Do vậy, mặc dù trong giai đoạn thi công, công trình chưa xảy ra sự

cố, nhưng thực tế đến khi đưa công trình vào vận hành khai thác, sử dụng lại xảy ra nhiều

sự cố hư hỏng gây mất an toàn, tốn kém cả về kinh tế lẫn thời gian sửa chữa, khắc phục, đồng thời uy hiếp trực tiếp đến tính mạng, tài sản của cả cộng đồng dân cư sống ở vùng hạ

1.2.6, Một số quy định về công tác quan trắc trong quản lý chất lượng công trình

Từ phân tích, đánh giá các nguyên nhân gây ra sự cố mất an toàn đối với đập, hồ chứa cho thấy rằng công tác đo đạc, quan trắc số liệu trong quản lý chất lượng công trình để phục vụ theo dõi, kiểm tra, tính toán, kiểm định tình trạng làm việc của công trình là quan trọng và một số nội dung chính được quy định bởi các văn bản quy phạm pháp luật như sau:

- Khoản 10, Điều 25 của Nghị định số 46/2015/NĐ-CP quy định về quản lý chất lượng của nhà thầu thi công xây dựng công trình: nhà thầu phải thực hiện trắc đạc, quan trắc

- Thông tư số 26/2016/TT-BXD ngày 26/10/2016 của Bộ Xây dựng quy định về

“Danh mục hồ sơ hoàn thành công trình”, trong đó:

+ Hồ sơ quản lý chất lượng thi công xây dựng công trình phải có các kết quả quan trắc, đo đạc, thí nghiệm trong quá trình thi công và quan trắc trong quá trình vận hành + Hồ sơ phục vụ quản lý, vận hành và bảo trì công trình phải có các kết quả quan trắc,

đo đạc, kiểm định chất lượng công trình, thí nghiệm khả năng chịu lực kết cấu công trình (nếu có) trong quá trình thi công, danh mục các thiết bị, phụ tùng, vật tư dự trữ thay thế và các tài liệu khác có liên quan

1.2.7, Một số hình ảnh sự cố đập trên Thế giới và Việt Nam

Đập TeTon – USA

Sự cố vỡ đập vào ngày 05/06/1976

Đập Algodoes I – Brazil

Sự cố vỡ đập vào ngày 28/5/2009

14

Đập Banqiao – Trung Quốc

Sự cố vỡ đập vào ngày 14/12/1963 Sự cố vỡ đập vào ngày 24/6/2010 Đập Zeyzoun – Syria

Hình 1.3 Một vài hình ảnh sự cố đập trên Thế giới

Đập đất Ia Krêl – Gia Lai

Sự cố vỡ đập vào ngày 12/06/2013

Đập RCC Đắk Krông 3–Quảng Trị Sự cố vỡ

đập vào ngày 16/10/2012

Đập RCC Sông Tranh 2 –Quảng Nam Sự cố thấm

nước mạnh từ đầu năm 2012

TĐ Sông Bung 2-Quảng Nam Sự cố bục cửa van hầm DD vào ngày 13/9/2016

Hình 1.4 Một vài hình ảnh sự cố công trình đập tại Việt Nam

15

1.3, Những kiến thức về thiết bị quan trắc

1.3.1, Các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng trong lĩnh vực thiết kế bố trí, lắp đặt thiết

bị quan trắc đối với công trình đập

Các quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành áp dụng trong lĩnh vực thiết kế, bố trí, lắp đặt thiết bị quan trắc, kiểm định an toàn đập gồm:

- Quy chuẩn Quốc gia QCVN 04-05: 2012 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông

thôn về Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế

- Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8215 : 2009: Công trình Thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế, bố trí thiết bị quan trắc cụm công trình đầu mối

- Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8216 – 2009: Thiết kế đập đất đầm nén

1.3.2, Các nội dung quan trắc công trình

Các hạng mục công trình đầu mối Thủy lợi – Thủy điện như đập dâng, đập tràn, cửa lấy nước v.v được bố trí lắp đặt các thiết bị quan trắc, nhằm để đo đạc, thu thập các số liệu thực tế của công trình phục vụ cho công tác thi công, quản lý vận hành, khai thác công trình; nghiên cứu để làm rõ thêm hoặc chính xác hóa các vấn đề lý thuyết tính toán so với thực tế Dựa vào kết quả quan trắc thu thập được từ hệ thống các thiết quan trắc, sau khi tiến hành xử lý, phân tích số liệu để đánh giá tình trạng làm việc ổn định của công trình và đưa ra những khuyến cáo mức độ an toàn của công trình

Các nội dung quan trắc đập, hệ thống công trình thủy điện được thiết kế bố trí hệ thống quan trắc bao gồm:

- Quan trắc độ mở rộng hay thu hẹp của khớp nối, khe hở: là các thiết bị quan trắc độ

mở các khe biến dạng, khe nứt lắp đặt tại bản thân công trình (Crack meter)

16

1.3.1.2, Quan trắc thấm:

- Quan trắc cao độ mực nước phía thượng lưu, hạ lưu của đập dâng và công trình chắn nước bằng vật liệu có tính thấm nước;

- Quan trắc áp lực kẽ rỗng (Pore Pressure) hay là áp lực nước thấm;

- Quan trắc đường bão hòa thấm trong thân đập;

- Quan trắc lưu lượng thấm qua thân và nền đập

1.3.1.3, Quan trắc áp lực đất đắp:

- Quan trắc áp lực đất đắp tác động lên thân đập (Earth Pressure cell)

1.3.1.4, Quan trắc mực nước ngầm hai bên vai đập:

- Các giếng đo mực nước ngầm bố trí thượng lưu và hạ lưu hai bên vai đập

1.3.1.5, Quan trắc lưu lượng dòng chảy:

- Bao gồm đo lưu lượng dòng chảy vào hồ, lưu lượng xả lũ, lưu lượng chạy máy phát điện

1.3.2, Phân loại thiết bị quan trắc

Hệ thống thiết bị quan trắc công trình đập được phân thành 2 loại đó là thiết bị quan trắc thủ công và thiết bị quan trắc tự động

- Thiết bị quan trắc thủ công: là những thiết bị quan trắc được đo bằng thủ công như

đo lưu lượng thấm tại ngưỡng đo thấm hạ lưu đập, đo mực nước ngầm tại các giếng đo mực nước, đo cao trình mực nước bằng thước đo mực nước Ngoài ra việc quan trắc bằng mắt thường về sự sạt lở, nứt lún bề mặt đập hay màu sắc, chất lượng nước thấm cần được quan tâm

- Thiết bị quan trắc tự động: là những thiết bị tự động bằng bộ cảm biến (sensor) như

đo áp lực kẽ rỗng (Pore Pressure), đo áp lực đất (Earth Pressure cell), đo độ mở khe biến dạng (Crackmeter), đĩa đo lún lớp (Extensometer) được lắp đặt trong nền và thân đập

17

1.3.3, Phương pháp quan trắc

Có 2 phương pháp quan trắc đó là: Quan trắc thủ công và quan trắc tự động hóa

- Quan trắc thủ công: là số liệu được quan trắc ghi chép bằng thủ công Cách làm này thường mất nhiều thời gian, đòi hỏi sự ghi chép cẩn thận của nhân viên quan trắc và sau khi quan trắc phải nhập ngay số liệu vào chương trình bằng máy vi tính để lưu trữ, phân tích số liệu

- Quan trắc tự động: ngày nay tại những nước phát triển hệ thống quan trắc tự động được sử dụng cho những hồ đập lớn Ở Việt Nam hiện tại cũng có một số công trình sử dụng hệ thống quan trắc tự động như: hệ thống Scada tại đập thủy điện Hòa Bình, hồ chứa nước Dầu Tiếng (Tây Ninh), đập Tân Giang (Ninh Thuận) Việc áp dụng thống quan trắc tự động hiện đại, số liệu từ thiết bị quan trắc (Sensors) cảm biến được truyền tín hiệu về trạm thu bằng cáp hữu tuyến Sau đó các tín hiệu tiếp tục được chuyển về trung tâm điều hành tại nhà máy, giúp con người xử lý thông tin chính xác và kịp thời

1.3.4, Tình hình lắp đặt và sử dụng hệ thống quan trắc đập tại Việt Nam

1.3.4.1, Tầm quan trọng của công tác quan trắc đập

Đến nay, các công trình thủy lợi, thủy điện của nước ta đã phát triển mạnh mẽ về cả số lượng và quy mô công trình, trong đó có những đập bê tông thường và đập bê tông đầm lăn có chiều cao trên 100 mét, một số đập đất đá hỗn hợp có chiều cao từ 60-80m, tạo nên các hồ chứa có dung tích hàng tỷ m3 nước Để bảo đảm an toàn cho chính bản thân công trình và vùng hạ du, vấn đề đặt ra là cần phải quan tâm đặc biệt đến an toàn đập, trong đó chú trọng công tác quan trắc trong giai đoạn thiết kế, xây dựng, quản lý

sử dụng, khai thác vận hành công trình

Nghị định số 72/2007/NĐ-CP ngày 07/5/2007 của Chính phủ về “quản lý an toàn đập”, tại Điều 6, Khoản 2, Mục c) Yêu cầu đối với thiết kế xây dựng đập “Phải bố trí thiết bị quan trắc thích hợp, theo điều kiện địa chất của nền đập, kết cấu và vật liệu xây dựng đập; quy định chế độ quan trắc và thực hiện quan trắc để kiểm tra, theo dõi liên tục tình trạng an toàn, ổn định của đập” Tại Điều 12, Khoản 1, Mục b) Yêu cầu đối với đo đạc quan trắc đập “Các tài liệu quan trắc, đo đạc phải được hiệu chỉnh, hệ thống

Như vậy, về quy trình, quy phạm và các văn bản quy phạm pháp luật liên quan đến công tác quan trắc công trình đập đã được đặt ra

1.3.4.2, Đánh giá chung hình hình lắp đặt, sử dụng thiết bị quan trắc hiện nay

Ngày nay, trong điều kiện nền kinh tế và khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, các phương tiện máy móc hiện đại hơn, và con người ngày càng chú trọng hơn trong vấn

đề an toàn đập Hệ thống quan trắc sẽ giúp con người sớm phát hiện các sự cố và sớm

có biện pháp khắc phục, nhằm giảm nhẹ hậu quả sự cố và do thiên tai Ở nước ta hiện nay vấn đề bảo đảm an toàn công trình đập và hạ du đã được các cấp, các ngành chú trọng Tuy nhiên đối với hồ đập quy mô vừa và nhỏ, công tác quan trắc vẫn còn tồn tại, chưa được quan tâm đúng mức và nhiều vấn đề bất cập

a) Nhận thức về vấn đề quan trắc trong đập

Hiện nay đang còn rất nhiều người (trong đó có cả cán bộ kỹ thuật) còn nhận thức chưa đầy đủ về quan trắc, họ cho rằng đập đất đá có cấu tạo và vận hành đơn gian nên không cần bố trí hệ thống quan trắc, vì vậy khi có nguy cơ sự cố xảy ra thì không có thiết bị để đo đạc, theo dõi Mặt khác có một số đập đất, đá và đập bê tông đã được

19

đầu tư lắp đặt hệ thống quan trắc, nhưng chưa được đo đạc, quan trắc một cách thường xuyên hoặc có số liệu quan trắc, nhưng chưa được quan tâm xử lý, phân tích số liệu để đánh giá mức độ ổn định và an toàn đập

b) Về đội ngũ làm công tác quan trắc

Cán bộ kỹ thuật trong lĩnh vực quan trắc chưa được đào tạo bài bản nên các kiến thức

về quan trắc, đánh giá số liệu quan trắc còn rất hạn chế Đa số là các kỹ sư thủy lợi, xây dựng tự học và tự tìm hiểu nên gặp nhiều khó khăn trong việc phân tích và xử lý

số liệu thu thập được, đội ngũ công nhân kỹ thuật lắp đặt thì chưa có kinh nghiệm, chưa hiểu biết tường tận về từng loại thiết bị, điều kiện lắp đặt và bảo dưỡng chúng, đặc biệt là các loại thiết bị quan trắc tự động

c) Về chất lượng thiết bị đo

Nhìn chung trong những năm gần đây các đập đất đá (đập lớn) tại nước ta đã được đầu

tư lắp đặt hệ thống quan trắc tương đối hiện đại và chi phí lớn, tuy nhiên việc tự động hóa cập nhật số liệu chưa cao, phát huy tính năng sử dụng và duy trì số liệu quan trắc chưa được thường xuyên Chính vì vậy, tại các đập đất đá của nước ta hiện nay hệ thống quan trắc vẫn chưa hoàn thiện được hết nhiệm vụ, chưa thể cảnh báo một cách kịp thời các hiện tượng, sự cố bất thường có thể xảy đối với đập và hồ chứa

d) Về xử lý, lưu giữ, sử dụng số liệu đo

Số liệu đo chưa được xử lý và sử dụng kịp thời Sau khi thu thập được số liệu thì chưa

có sự phân tích đầy đủ để đánh giá chính xác mức độ làm việc của công trình Hiện nay vẫn còn rất nhiều công trình số liệu được ghi chép một cách thủ công mang tính chất thô sơ, nên rất khó cho công tác phân tích đánh giá an toàn đập và lưu trữ số liệu Tóm lại, ở nước ta hiện nay công tác quan trắc công trình thủy lợi, thủy điện nói chung

và đập đất đá nói riêng đã được các cấp, các ngành quan tâm đúng mức Tuy nhiên đối với những công trình hồ, đập có quy mô vừa và nhỏ vẫn còn có nhiều thiếu sót, bất cập, dẫn đến các nguy cơ sự cố ở đập vẫn còn tiềm ẩn, chưa được phát hiện kịp thời

Để đảm bảo an toàn hồ đập cũng như tính mạng, tài sản của người dân ở khu vực hạ

du công trình thì công tác quan trắc, theo dõi, kiểm định đập, xử lý sự cố và cảnh báo nguy cơ an toàn đập cần phải đặc biệt quan tâm

20

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương 1, tác giả đã trình bày một cách tổng quan về tình hình xây dựng đập trên Thế giới và tại Việt Nam, đánh giá những nguyên nhân khách quan, chủ quan có thể gây ra sự cố, mất an toàn đối với công trình đập Trình bày một số sự cố nghiêm trọng thực tế đã xảy ra mất an toàn đập trên Thế giới và ở nước ta Vì vậy công tác quản lý chất lượng công trình từ giai đoạn thiết kế, thi công xây dựng và vận hành khai thác công trình cần phải được chú trọng

Đối với công trình thủy lợi, thủy điện, sau khi được nghiệm thu, bàn giao công trình cho Chủ đập thì công tác di tu bảo dưỡng hệ thống thiết bị quan trắc, công tác quan trắc số liệu phải bảo đảm một cách thường xuyên liên tục, phân tích đánh số liệu, lưu trữ số liệu để kiểm định an toàn đập là một vấn đề quan trọng, đòi hỏi Chủ đập phải quan tâm đúng mức

Từ các nội dung quan trắc được quy định theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành áp dụng, đánh giá thực trạng tình hình lắp đặt và sử dụng hệ thống quan trắc đập hiện nay tại nước ta; vai trò và tầm quan trọng của hệ thống thiết bị quan trắc để từ đó đánh giá, kiểm định mức độ làm việc an toàn của công trình trong suốt giai đoạn vận hành, khai thác công trình là rất cần thiết

Trong chương này, hướng tới làm rõ việc sử dụng số liệu quan trắc để kiểm định an toàn đập và ứng dụng cho một công trình cụ thể trong thực tế

21

CHƯƠNG 2, CƠ SỞ PHÁP LÝ, KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG TÀI LIỆU QUAN TRẮC TRONG KIỂM ĐỊNH AN TOÀN ĐẬP

2.1, Quy định bố trí thiết bị quan trắc đập

Theo TCVN 8215 : 2009 - Tiêu chuẩn quốc gia “Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế, bố trí thiết bị quan trắc cụm công trình đầu mối” [3]; thành phần, khối lượng công tác quan trắc đối với đập đất và đập đất đá hỗn hợp quy định như bảng 2.1

Bảng 2.1 Quy định nội dung quan trắc đối với đập đất và đập đất đá hỗn hợp [3]

Đập cấp IV và V nếu không có yêu cầu nghiên cứu đặc biệt thì chỉ cần bố trí các thiết

bị đo để quan trắc lún, đường bão hòa và lưu lượng thấm

2.2, Giới thiệu một số công trình đập thủy điện bố trí thiết bị quan trắc

Trong giai đoạn từ những năm thập kỷ 90 đến nay, do nhịp độ phát triển nhanh của nền kinh tế đất nước, nên nhu cầu nguồn điện tăng cao, nhiều công trình thủy điện lớn được đầu tư xây dựng trên khắp cả nước Điển hình ở phía Bắc như: thủy điện Sơn La trên sông Đà, thuộc tỉnh Sơn La, công suất 2.400 MW (hòan thành năm 2012); thủy điện Lai Châu, là bậc thang trên thủy điện Sơn La, thuộc tỉnh Lai Châu, công suất 1.600 MW (hòan thành năm 2016) Ở phía Nam như: thủy điện Hàm Thuận-Đa Mi trên sông La Ngà, thuộc tỉnh Bình Thuận, công suất 475MW (hòan thành năm 2001); Thủy điện Đại Ninh, trên nhánh sông Đồng Nai, thuộc tỉnh Lâm Đồng, công suất

22

300MW (hòan thành năm 2008); Thủy điện Buôn Kuốp, Buôn Tua Srah, Srêpok3, Srêpok4 trên sông Srêpok, thuộc 2 tỉnh Đăk Lăk và Đăk Nông, với tổng công suất trên 650MW (hoàn thành đưa vào khai thác sử dụng trong các năm 2009-2011)

Thống kê một số đập thủy điện lớn với kết cấu là đập đất đá hỗn hợp được bố trí lắp đặt thiết bị quan trắc tại Việt Nam theo bảng 1.2

Bảng 2.2 Thống kê bố trí thiết bị quan trắc của một số đập đất đá hỗn hợp

Năm hoàn thành

Chiều cao đập (m)

Nội dung quan trắc

Chuyển

vị

kễ rỗng

Nhiệt

độ

Ứng suất

AL đất đắp

Biến dạng BTCT

Thuận

Đất đá hỗn hợp

2.3, Các nội dung quan trắc đập

Nội dung thiết kế bố trí thiết bị đo các công tác quan trắc quy định trong TCVN 8215 :

2009 [3], bao gồm:

2.3.1, Quan trắc chuyển vị

2.3.1.1, Nội dung quan trắc chuyển vị gồm:

- Quan trắc lún mặt, lún của từng lớp đất trong thân khối đắp và nền (lún sâu);

- Quan trắc chuyển vị ngang, nghiêng, lệch;

23

- Quan trắc độ mở rộng hay thu hẹp của khớp nối, khe hở

2.3.1.2, Bố trí các thiết bị để quan trắc chuyển vị được quy định như sau:

a) Quan trắc lún mặt của đỉnh, cơ và trên mái đập: bố trí các mốc quan trắc lún, thông qua các mốc cao độ cơ sở để kiểm tra độ lún của thân đập Tuyến quan trắc lún mặt của đập đất đá hỗn hợp được quy định như sau:

+ Phần bãi (thềm sông) cách nhau từ 150 m đến 250 m;

+ Phần lòng sông cách nhau từ 100 m đến 150 m;

+ Trong những trường hợp: nếu có chiều cao đập biến đổi đột ngột, địa chất nền phức tạp, hoặc tuyến đập cong mà có góc ngoặt vượt quá 15o, thì tuyến đo lún mặt phải bố trí bổ sung

Thiết bị để quan trắc lún mặt: sử dụng máy đo thủy chuẩn để đo chênh lệch cao độ của các mốc quan trắc lún so với mốc cao độ cơ sở theo chu kỳ quan trắc

Thiết bị quan trắc lún lớp (Extensometer) là các đĩa lún bằng cảm biến dây rung, được lắp đặt tại các cao trình khác nhau của đất đắp thân đập trong quá trình thi công, để quan trắc độ lún đất đắp trong thi công và hiện tượng nở hông của thân đập

b) Quan trắc chuyển vị ngang: bố trí các mốc quan trắc chuyển vị ngang trên đỉnh, cơ

và mái đập, thông qua các mốc tạo độ cơ sở để kiểm tra độ dịch chuyển ngang của thân đập Việc bố trí quan trắc chuyển vị ngang đối với đập đất quy định như sau: + Đập nằm trên phần lòng sông cứ cách nhau từ 100 m đến 150 m bố trí 1 tuyến quan trắc;

+ Đập nằm trên phần thềm sông cứ cách nhau từ 150 m đến 250 m bố trí 1 tuyến quan trắc;

+ Số lượng tuyến quan trắc chuyển vị ngang tuỳ thuộc vào chiều dài đập, nhưng không được ít hơn 3 (một tuyến tại vị trí sâu nhất, hai tuyến bố trí hai bên thềm sông), vị trí tuyến quan trắc chuyển vị ngang nên thiết kế trùng với tuyến quan trắc lún mặt

- Khi bề rộng đỉnh đập Bđ > 8 m sẽ bố trí 2 điểm quan trắc tại mép thượng và hạ lưu đập, Bđ < 8 m chỉ bố trí 1 điểm quan trắc tại mép thượng lưu đập hoặc tại giao điểm của mực nước dâng gia cường với mái đập thượng lưu

24

Thiết bị để quan trắc chuyển vị ngang: sử dụng máy đo toàn đặc điện tử, kết hợp với mốc ngắm để đo xác định độ dịch chuyển của các mốc quan trắc so với mốc tọa độ cơ

sở theo chu kỳ quan trắc (đo lưới tam giác)

c) Quan trắc độ mở rộng hay thu hẹp của khớp nối, khe hở:

Thiết bị này được lắp đặt tại kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, là thiết bị đo biến dạng kiểu dây rung (Vibrating Wire Jointmeter) hoặc là đo độ mở rộng khe nứt (Crackmeter), được chôn vào hai bên khớp nối, hay khe biến dạng để quan trắc độ mở rộng hay thu hẹp của khớp nối, khe hở của kết cấu công trình

2.3.2, Quan trắc thấm

2.2.2.1, Nội dung quan trắc thấm gồm:

- Quan trắc độ cao mực nước thượng lưu của đập hồ chứa và công trình chắn nước bằng vật liệu có tính thấm; trước và sau mặt cắt bố trí thiết bị đo; trước và sau công trình xả, cống lấy nước, v.v ;

- Quan trắc đường bão hoà;

- Quan trắc áp lực nước thấm lên công trình;

- Quan trắc lưu lượng thấm sau đập

b) Quan trắc đường bão hòa:

Để quan trắc đường bão hoà trong đập, bố trí các ống đo áp (Observation well)

Cao trình đặt ống đo áp cũng như chiều dài đoạn thu nước của ống đo áp được xác định bằng tính toán nhưng phải thấp hơn giá trị tính toán đường bão hoà một đoạn tối thiểu từ 1 m đến 2 m Các ống đo áp bố trí trong mặt cắt ngang của đập gọi tuyến đo

áp Tuyến đo áp được quy định như sau:

25

- Ở phần thềm sông, các tuyến bố trí cách nhau từ 150 m đến 250 m;

- Ở phần lòng sông, các tuyến đo áp cách nhau từ 100 m đến 150 m;

- Khi bố trí tuyến đo áp chú ý đặt ở những vị trí có sự thay đổi về địa chất nền hoặc kết cấu đập Số lượng tuyến đo áp cho mỗi đập không ít hơn 3

Số lượng ống đo áp trong một tuyến tuỳ thuộc chiều cao đập, hình thức và kết cấu đập nhưng không được ít hơn 4 ống, trong đó bố trí một ống ở mái thượng lưu trên mực nước dâng bình thường (MNDBT); từ 1 ống đến 2 ống trên đỉnh đập nhưng phải nằm ngoài phạm vi đường giao thông; từ 2 ống đến 3 ống trên mái hạ lưu, tốt nhất tại cơ hạ lưu và trước thiết bị tiêu nước nếu có

c) Quan trắc áp lực nước thấm lên công trình:

Để quan trắc áp lực nước thấm, bố trí áp lực kế (piezometer) quan trắc áp lực kẽ rỗng

Số lượng lực áp kế trong một tuyến khoảng từ 3 áp lực kế đến 5 áp lực kế Đối với đập

có kết cấu lõi chống thấm kiểu tường tâm, tường nghiêng bằng vật liệu ít thấm nước (đất sét) thì phải bố trí các thiết bị quan trắc thấm để kiểm tra hiệu quả làm việc của tường chống thấm

Nền đập xử lý thấm bằng màn chắn kiểu phun xi măng hay cừ (thép, bê tông ), phải

bố trí ống đo áp hoặc các áp kế đo áp lực thấm đặt trong nền đập trước và sau màn chắn để kiểm tra hiệu quả chống thấm của màn khoan phụt

d) Quan trắc lưu lượng thấm:

Để xác định lưu lượng thấm, tại chân mái hạ lưu đập đặt các rãnh tập trung nước Tại những vị trí cần đo lưu lượng thì bố trí các công trình đo lưu lượng như: đập tràn kiểu tam giác, kiểu thành mỏng, tràn đỉnh rộng Để đo lưu lượng thấm qua khớp nối bên trong đập cần đặt các máng tập trung nước và dẫn ra các công trình đo lưu lượng e) Bố trí thiết bị quan trắc lực kẽ rỗng (Pore Pressure):

- Bố trí thiết bị đo để quan trắc áp lực kẽ rỗng chỉ đối với đập cấp II trở lên mà thân đập, tường tâm hoặc tường nghiêng là đất sét hoặc á sét nặng Đối với đập có cấp thấp hơn chỉ tiến hành khi có chế độ quan trắc đặc biệt

26

- Thiết bị quan trắc áp lực kẽ rỗng trong thân đập là các áp lực kế (Piezometer) có cấu tạo giống như áp lực kế đo áp lực đất, nước Các áp lực kế đo áp lực kẽ rỗng đặt sẵn vào vị trí cần đo ngay trong thời gian thi công đập Tuyến đo áp lực kẽ rỗng nên bố trí trùng với tuyến đo đường bão hoà Bố trí các tuyến đo ngang trên mặt cắt ngang của đập, vị trí theo chiều cao cách nhau từ 15 m đến 20 m Số lượng thiết bị đo trong mỗi tuyến phụ thuộc vào bề rộng mặt cắt đập nhưng không ít hơn 5 (hình 2.1)

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thiết bị quan trắc thấm của đập

- Việc bố trí hệ thống dây dẫn từ các áp lực kế dẫn ra vị trí đọc số liệu điểm quan trắc

có thể sử dụng hành lang khoan phụt, nếu không có hành lang khoan phụt thì bố trí một vị trí thuận nơi không ngập nước và có thết bị bảo vệ

2.2.3, Quan trắc ứng suất trong thân đập và nền đập

- Quan trắc ứng suất trong thân đập và nền đập đất chỉ tiến hành đối với các loại đập cấp II trở lên Có thể áp dụng 2 phương pháp: Quan trắc trực tiếp trị số ứng suất hoặc quan trắc trị số biến dạng sau đó tính toán bằng lý thuyết đàn hồi hoặc dẻo để xác định ứng suất

- Thiết bị đo ứng suất trong thân đập đất và đất đá hỗn hợp là các áp kế (Pressure cell) cấu tạo giống như áp kế đo áp lực đất lên công trình bê tông Bố trí tuyến quan trắc ứng suất giống như quan trắc áp lực thấm Để thuận lợi cho việc lắp đặt và quan trắc, nên bố trí tuyến quan trắc ứng suất trùng với tuyến quan trắc áp lực thấm

- Tùy thuộc vào quy mô , hình dạng công trình và độ phức tạp của nền mà ta bố trí số lượng các thiết bị quan trắc ứng suất

27

- Để quan trắc ứng suất tại một điểm theo bài toán một chiều, hai chiều, của môi trường đẳng hướng và liên tục thì trong một điểm đo chúng ta chỉ cần bố trí từ một đến hai thiết bị đo là đủ (Hình 2.2)

- Trong trường hợp tổng quát để nghiên cứu trạng thái ứng suất của bài toán không gian, phải bố trí một cụm gồm 9 thiết bị đo (Hình 2.3)

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí cụm 2 thiết bị đo Hình 2.3 Sơ đồ bố trí cụm 9 thiết bị đo

- Khi nghiên cứu bài toán biến dạng phẳng thì bố trí 4 thiết bị đo Trường hợp bài toán ứng suất phẳng bố trí 5 thiết bị đo Trong trường hợp ứng suất 2 hướng vuông góc với nhau thì chỉ cần bố trí 2 thiết bị đo cho một điểm quan trắc

2.3.4, Quan trắc áp lực đất đắp lên công trình

Dùng các áp lực kế để quan trắc áp lực đất tác dụng lên thân đập Các áp lực kế đo áp lực đất (Earth Pressure cell) được đặt sẵn vào vị trí cần đo ngay trong thời gian thi công đập Tuyến đo áp lực đất thường bố trì trùng với tuyến đo áp lực kẽ rỗng để thuận lợi thi công, bảo vệ thiết bị và đấu nối cáp tín hiệu đến hộp đo

2.4, Các tiêu chí đánh giá tình trạng làm việc của đập từ số liệu quan trắc

2.4.1, Các tiêu chí đánh giá về biến dạng và chuyển vị

Số liệu quan trắc về biến dạng và chuyển vị của đập chủ yếu là số liệu đo lún (chuyển

vị đứng) và chuyển vị ngang

2.4.1.1, Đo lún (chuyển vị đứng):

28

Điều kiện an toàn là cao trình đỉnh đập không được thấp hơn trị số thiết kế:

Trong đó:

- Ztk là trị số cao trình đỉnh đập theo tính toán thiết kế;

- Zđ là trị số cao trình đỉnh đập thực đo, sử dụng các máy trắc địa đối chiếu với mốc chuẩn đã bố trí ở 2 đầu đập (nằm ngoài phạm vi đập)

Tuy nhiên , khi đo có thể đập chưa đạt đến độ lún ổn định, tức quá trình lún vẫn còn tiếp diễn Vì vậy, còn cần thiết phải so sánh độ lún hiện tại với độ lún theo thời gian tính toán (quan hệ giữa độ lún và thời gian được lập theo bài toán thiết kế), điều kiện

an toàn phải là:

Stđo < Sttínhtoán (2-2) Trong đó:

- Stđo : Trị số lún thực đo ở thời điểm t;

nghiệm S∞là đô lún ổn định cuối cùng

2.4.1.2, Đo chuyển vị ngang:

Chuyển vị ngang thường được kiểm soát bởi các mốc quan trắc đặt ở đỉnh đập, hoặc trên các cơ hạ lưu đập thường bố trí trùng với các mốc đo lún

Khi hồ chức được tích đầy nước, do tác dụng của áp lực nước thượng lưu, đập có xu thế dịch chuyển về phía hạ lưu Dựa vào các mốc quan trắc chúng ta xác định được định được độ dịch chuyển tương ứng tại mỗi chu kỳ đo thông qua lưới tọa độ tam giác Điều kiện an toàn về chuyển vị ngang là:

∆x đo < ∆xtínhtoán (2-3)

29

Trong đó:

-∆x do : Chuyển vị ngang đo được tại điểm đo;

Hiện nay có rất nhiều phần mềm máy tính để tính ∆xtínhtoán Thông dụng nhất là phần mềm Sigma/W trong bộ phần mềm địa kỹ thuật GEO –SLOPE (Canada)

2.4.2, Tiêu chí đánh giá số liệu quan trắc về đường bão hòa và áp lực thấm

2.4.2.1, Tiêu chí về đường bão hòa thấm:

Đối với đập đất, đá thì hình ảnh về thấm là nguyên nhân chủ yếu để phá hoại đập, chính vì vậy khi sử dụng số liệu quan trắc để đánh giá an toàn đập phải xác định được chính xác hình ảnh thấm trong thân đập và nền đập (cụ thể là vị trí của đường bão hòa trong thân và nền đập) Từ số liệu điều kiện biên ( mực nước thượng lưu, mực nước hạ lưu …) và chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất thân đập và nền đập, bằng phần mềm tính toán xác định được vị trí đường bão hòa tính toán Vị trí đường bão hòa thực đo được xác định từ số liệu quan trắc thu thập được So sánh vị trí đường bão hòa thực đo và đường bão hòa tính toán Khi hình ảnh thấm có sự khác biệt thì lúc đó ta thử dần các phương

án để tìm ra nguyên nhân về sự khác nhau của hình ảnh thấm (có thể do thấm bất thường, có thể chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất bị thay đổi, hoặc nền đập đã có sự phong hóa, nứt nẻ mạnh…) Sau khi đã tìm ra nguyên nhân của sự khác nhau về hình ảnh thấm từ thực đo và hình ảnh thấm qua tính toán ta hoàn nguyên lại hình ảnh thấm trong thân và nền đập với trường hợp tương ứng từ đó xác định được gradien thấm lớn nhất ở các vị trí bất lợi Thông thường, thấm qua đập ổn định khi đường bão hòa thực

đo thấp hơn đường bão hòa giới hạn (là đường bão hòa cao nhất ứng với mực nước thượng lưu hồ chứa cao nhất)

2.4.2.2, Tiêu chí về xói ngầm:

Điều kiện an toàn: Jmax < Jcp (2-4)

Trong đó: Jmax xác định theo kết quả tính toán từ số liệu thực đo, Jcp là gradient cho phép, được xác định dựa vào loại đất và cấp công trình tra theo TCVN 8216:2009 [3]