5.1.2 Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng công trình, nguồn cung cấp vật liệu xây dựng và điều kiện thi công, tư vấn thiết kế cần đề xuất một số phương án về hình dạng và cấu tạo mặ[r]
(1)TCVN 10396 : 2015
Xuất lần 1
CƠNG TRÌNH THỦY LỢI
ĐẬP HỖN HỢP ĐẤT ĐÁ ĐẦM NÉN -YÊU CẦU THIẾT KẾ
Hydraulic structures - Compacted earth rock fill dams -Requirements for design
(2)(3)
Mục lục
Trang
Lời nói đầu
1 Phạm vi áp dụng
2 Tài liệu viện dẫn
3 Thuật ngữ định nghĩa
4 Phân loại đập hỗn hợp đất đá
5 Yêu cầu kỹ thuật thiết kế đập hỗn hợp đất đá
5.1 Yêu cầu chung
5.2 Tải tác động điều kiện làm việc
5.3 Hệ số an toàn
5.4 Yêu cầu tài liệu địa hình 10
5.5 Yêu cầu tài liệu địa chất địa chất thủy văn 10
6 Lựa chọn vị trí tim tuyến xây dựng đập 10
7 Yêu cầu vật liệu đắp đập 11
7.1 Yêu cầu chung 11
7.2 Vật liệu đắp đất 12
7.3 Vật liệu đắp đá 12
7.4 Vật liệu đắp đập đất đào hố móng khoang đào 13
7.5 Vật liệu đắp đập cát cuội sỏi 13
7.6 Vật liệu đắp đập hỗn hợp đất đá 14
8 Thiết kế mặt cắt ngang đập 14
8.1 Cao trình đỉnh đập 14
8.2 Lựa chọn hình dạng kết cấu mặt cắt ngang đập 15
8.3 Chiều rộng đỉnh đập cấu tạo đỉnh đập 16
8.4 Lựa chọn độ dốc mái đập 16
8.5 Kết cấu bảo vệ mái đập 17
8.6 Chống thấm thân đập đập 22
8.7 Kết cấu tiêu thoát nước 28
9 Tính tốn thấm, ổn định lún 32
9.1 Tính tốn thấm qua thân đập đập 32
9.2 Tính tốn ổn định mái đập, tường nghiêng lớp bảo vệ 34
9.3 Tính tốn lún 34
10 Yêu cầu đập thiết kế xử lý đập 36 10.1 Yêu cầu chung 36
10.2 Nền đập đá 36
10.3 Nền đập đá 36
11 Nối tiếp đập với nền, hai bờ vai đập cơng trình xây đúc 37
12 Yêu cầu thiết kế tổ chức thi công 38 13 Yêu cầu thiết kế bố trí lắp đặt hệ thống thiết bị quan trắc 39
Phụ lục A (Quy định) Phân cấp cơng trình đập hỗn hợp đất đá 41
Phụ lục B (Quy định) Các tải trọng tổ hợp tải trọng tác động lên cơng trình đập hỗn hợp đất đá 42
Phụ lục C (Tham khảo) Xác định chiều cao sóng leo 44
Phụ lục D (Tham khảo) Tính tốn kích thước kết cấu gia cố bảo vệ mái đập thượng lưu 47
Phụ lục E (Tham khảo) Một số tiêu thiết kế khối đá đắp thân đập vận tốc thấm cho phép khe nứt đá 51
(4)Lời nói đầu
(5)Cơng trình thủy lợi -
Đập hỗn hợp đất đá đầm nén - Yêu cầu thiết kế
Hydraulic structures
-Compacted earth rock fill dams - Requirements for design
1 Phạm vi áp dụng
1.1 Tiêu chuẩn quy định yêu cầu kỹ thuật thiết kế đập hỗn hợp đất đá từ cấp IV đến cấp II, có hình dạng cấu tạo mặt cắt nêu điều 4, thi công theo phương pháp đầm nén Đập hỗn hợp đất đá cấp I cấp đặc biệt thi công theo phương pháp đầm nén quy định theo tiêu chuẩn thiết kế riêng
1.2 Có thể vận dụng quy định tiêu chuẩn thiết kế xây dựng cơng trình chắn nước khác có kết cấu điều kiện làm việc tương tự
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có):
TCVN 4054 : 2005 Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế;
TCVN 4253 : 2012 Cơng trình thủy lợi -Nền cơng trình thủy cơng - u cầu thiết kế;
TCVN 8215 : 2009 Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế bố trí thiết bị quan trắc cụm cơng trình đầu mối;
TCVN 8216 : 2009 Thiết kế đập đất đầm nén;
TCVN 8421 : 2010 Cơng trình thủy lợi - Tải trọng lực tác dụng lên cơng trình sóng tàu;
TCVN 8422 : 2010 Cơng trình thủy lợi - Thiết kế tầng lọc ngược cơng trình thủy cơng;
TCVN 8477 : 2010 Cơng trình thủy lợi - u cầu thành phần, khối lượng khảo sát địa chất giai đoạn lập dự án thiết kế;
(6)TCVN 8478 : 2010 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu thành phần, khối lượng khảo sát địa hình giai đoạn lập dự án thiết kế;
TCVN 8479 : 2010 Cơng trình đê, đập - Yêu cầu kỹ thuật khảo sát mối, số ẩn hoạ xử lý mối gây hại;
TCVN 8645 : 2011 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật khoan xi măng vào đá;
TCVN 9143 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Tính tốn đường viền thấm đất đập không phải đá;
TCVN 9157 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Giếng giảm áp - Yêu cầu thi công, kiểm tra nghiệm thu;
TCVN 9160 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng xây dựng;
TCVN 9162 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Đường thi công - Yêu cầu thiết kế.
3 Thuật ngữ định nghĩa
Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau:
3.1
Đập hỗn hợp đất đá đầm nén (Compacted earth rock fill dam)
Đập đắp hai loại vật liệu đất đá, thi cơng theo phương pháp đầm nén
3.2
Chiều cao đập (Dam body height)
Khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt thấp sau dọn móng (khơng kể phần chiều cao chân khay) đến đỉnh đập
3.3
Vùng tuyến cơng trình (Region of construction alignment)
Đoạn sơng khu vực xung quanh bố trí số tuyến xây dựng cơng trình đầu mối đập chắn nước, đập tràn, cơng trình lấy nước, để hình thành hồ chứa nước
3.4
Vị trí đập (Dam location)
Khu vực mặt đất mà đập đắp lên
3.5
Tim tuyến (Center line)
(7)3.6
Mực nước thiết kế (Design water level)
Mực nước dùng để xác định thông số thiết kế cơng trình, bao gồm mực nước thấp thiết kế, mực nước dâng bình thường, mực nước lớn thiết kế mực nước lớn kiểm tra Theo mục đích sử dụng, số cơng trình đập chắn nước tạo hồ có thêm mực nước đón lũ thiết kế
3.7
Độ vượt cao đỉnh đập (Freeboard)
Khoảng cách thẳng đứng nhỏ mực nước tính tốn cao trình đỉnh đập cần đạt để đảm bảo mực nước hồ chứa không tràn qua đỉnh đập trường hợp thiết kế
3.8
Mác bê tông (Concrete grade)
Cường độ chịu nén mẫu bê tông tuổi 28 ngày đúc bảo dưỡng điều kiện tiêu chuẩn (mẫu bê tơng hình khối lập phương có cạnh 150 mm, bảo dưỡng mơi trường có nhiệt độ 27oC
2oC, độ ẩm không khí từ 95 % đến 100 %) Bê tơng phân thành mác M10; M15; M20; M25,
M30; M40, M45 cao Đơn vị mác bê tông MPa
3.9
Mác chống thấm bê tông (Antiseepage grade of concrete)
Khả chống chịu áp lực nước lớn mẫu bê tông thủy công tuổi 28 ngày đúc bảo dưỡng điều kiện tiêu chuẩn Với áp lực mẫu bê tông không bị nước thấm qua Khả chống thấm bê tông thủy công phân thành mác B2, B4, B6, B8, B10, B12, tương ứng với cấp áp lực 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0, 1,2 (MPa) thời gian thí nghiệm tiêu chuẩn Đơn vị mác chống thấm MPa
3.10
Hệ số an toàn (Safety coefficient)
Tỷ số sức chống chịu tính tốn tổng qt (lực, mô men, ứng suất, biến dạng) đối tượng xem xét với tải trọng tính tốn tổng qt tác động lên (lực, mơ men, ứng suất, biến dạng) Hệ số an toàn dùng để đánh giá mức độ ổn định, độ bền, ứng suất, biến dạng chung cục cho hạng mục cơng trình chúng
4 Phân loại đập hỗn hợp đất đá
(8)a) Đập khối: Đập đắp loại vật liệu hỗn hợp đất lẫn đá (hoặc đất lẫn đá, cát, cuội sỏi) khơng phân chia thành khối riêng biệt; tính chất lý, lực học khối đắp thân đập tương đối đồng (xem dạng mặt cắt a hình 1);
b) Đập hai khối: Đập đắp hai loại vật liệu đất đá riêng biệt (xem dạng mặt cắt b hình 1) Mỗi loại vật liệu đắp khối có tính chất lý, lực học tuơng đối đồng nhất;
c) Đập nhiều khối: Đập đắp nhiều loại vật liệu đất đá khác khơng có nguồn gốc có đặc trưng lý lực học khơng giống Mỗi loại đất, đá xếp thành khối riêng biệt đặt vị trí thích hợp thân đập (xem dạng mặt cắt c hình 1) Tính chất lý, lực học khối đắp thân đập tuơng đối đồng
a) b)
c)
Hình - Sơ đồ cấu tạo số dạng mặt cắt ngang điển hình đập hỗn hợp đất đá
5 Yêu cầu kỹ thuật thiết kế đập hỗn hợp đất đá
5.1 Yêu cầu chung
5.1.1 Thiết kế đập hỗn hợp đất đá phải đáp ứng yêu cầu sau đây: a) Đảm bảo điều kiện an toàn hệ số an tồn tương ứng với cấp cơng trình;
b) Có đủ chiều cao (kể chiều cao phòng lún thân đập) đảm bảo đập không bị tràn nước trường hợp làm việc;
c) Thấm qua đập, khối đắp thân đập, hai vai đập, vùng tiếp giáp đập với nền, bờ mang cơng trình đặt thân đập không làm ảnh hưởng đến lượng nước trữ hồ, khơng gây xói ngầm, khơng tạo lớp mềm yếu lún không gây hư hỏng đập, không phá hoại đất thấm lôi đất hạt vật liệu từ khối vào khối mức cho phép
(9)5.1.3 Nếu cơng trình tháo nước cơng trình lấy nước từ hồ chứa bố trí thân đập chúng phải đặt nguyên thổ ổn định, phải có giải pháp phòng chống thấm dọc theo mặt tiếp xúc khối đắp đập với cơng trình đảm bảo khơng xói chân đập xả lũ
5.1.4 Đảm bảo hài hòa kiến trúc thẩm mỹ cơng trình đập hệ thống cơng trình đầu mối hịa nhập chúng với cảnh quan khu vực Trong trường hợp thiết kế phải đảm bảo trì điều kiện bảo vệ thiên nhiên, vệ sinh môi trường sinh thái nghiên cứu khả kết hợp tạo thành điểm du lịch, khu nghỉ dưỡng
5.2 Tải trọng tác động điều kiện làm việc
5.2.1 Tải trọng tác động tổ hợp tải trọng tác động lên cơng trình đập hỗn hợp đất đá đầm nén quy định phụ lục B Tuỳ trường hợp cụ thể cơng trình đập điều kiện làm việc mà lựa chọn lực tác dụng tổ hợp tải trọng tác động phù hợp
5.2.2 Các điều kiện làm việc sau sử dụng tính tốn, thiết kế đập hỗn hợp đất đá thi công phương pháp đầm nén:
a) Điều kiện làm việc bình thường với chế độ thấm qua thân đập ổn định, gồm trường hợp sau:
- Mực nước hồ mức dâng bình thường;
- Mực nước hồ từ mức lớn thiết kế hạ thấp dần khai thác bình thường;
b) Điều kiện làm việc khơng bình thường, gồm trường hợp sau: - Thời kỳ thi công, sửa chữa;
- Mực nước lớn kiểm tra hồ trì thời gian dài hình thành thấm ổn định;
- Mực nước hồ giảm nhanh đột ngột 1 từ mực nước lớn thiết kế từ mực nước dâng bình
thường xuống đến mực nước đảm bảo an tồn cho cơng trình đầu mối xuất nguy vỡ đập không thấp mực nước chết;
- Mực nước hồ tăng nhanh đột ngột tích nước xả lũ;
- Các thiết bị tiêu nước thân đập bị hư hỏng phần vận hành không theo thiết kế mực nước dâng bình thường;
- Xuất động đất mực nước hồ mức dâng bình thường
5.3 Hệ số an toàn
Phải đảm bảo điều kiện an toàn độ bền độ ổn định mái đập, thân đập, đập hai vai đập trường hợp thiết kế kiểm tra Kết tính tốn hệ số an tồn (K) cơng trình đập hỗn hợp đất đá phải thoả mãn yêu cầu sau:
(10)a) Hệ số an toàn ổn định mái đập hệ cơng trình đập với nền:
- Trong điều kiện làm việc bình thường khơng nhỏ giá trị quy định bảng 1;
- Trong điều kiện làm việc khơng bình thường (đặc biệt) không thấp 90 % trường hợp thi công sửa chữa không thấp 95 % giá trị quy định bảng 1;
b) Hệ số an toàn biến dạng trường hợp làm việc phải lớn 1,0 (K > 1,0)
Bảng - Hệ số an toàn nhỏ ổn định mái đập hệ công trình đập hỗn hợp đất đá với điều kiện làm việc bình thường
Cấp cơng trình Đặc biệt I II III IV
Hệ số an toàn nhỏ 1,50 1,35 1,30 1,25
CHÚ THÍCH: Hệ số an tồn nhỏ quy định bảng xác định từ kết tính tốn theo phương pháp trạng thái giới hạn áp dụng xây dựng cơng trình thủy lợi Khi áp dụng phương pháp tính tốn khác phải có kết tương đương với phương pháp trạng thái giới hạn nói
5.4 Yêu cầu tài liệu địa hình
Thành phần, khối lượng yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa hình phụ thuộc vào yêu cầu giai đoạn thiết kế, thực theo TCVN 8478 :2010
5.5 Yêu cầu tài liệu địa chất địa chất thủy văn
Thành phần, khối lượng yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa chất công trình khảo sát địa chất thủy văn phụ thuộc vào yêu cầu giai đoạn thiết kế, thực theo TCVN 8477:2010 Kết khảo sát phải làm rõ vấn đề sau:
a) Loại đất độ sâu phân bố lớp đất mềm yếu, lớp đất cứng cứng;
b) Tính chất lý tầng đất có liên quan đến tính tốn cường độ, biến dạng, ổn định thấm;
c) Trạng thái tính chất nước ngầm;
d) Khuyến cáo chế gây hư hỏng cơng trình biện pháp xử lý nền;
e) Đánh giá mức độ ổn định bờ hồ, hai vai đập khả thấm nước hồ;
f) Trữ lượng, chất lượng, tiêu lý chính, phạm vi khai thác chiều dày khai thác, cự ly vận chuyển, khả cung cấp mỏ vật liệu xây dựng (như đất, đá, cát, cuội sỏi, vật liệu hỗn hợp đất lẫn đá sỏi) khoang đào q trình thi cơng xây dựng cơng trình loại vật liệu xây dựng khác có khả khai thác
6 Lựa chọn vị trí tim tuyến xây dựng đập
(11)như đập chính, đập phụ, đập tràn, cống lấy nước, hạng mục cơng trình đầu mối khác, bãi vật liệu xây dựng, cơng trình quản lý, đường thi công
6.2 Tuỳ thuộc vào giai đoạn đầu tư xây dựng cơng trình, điều kiện địa hình, đặc điểm địa chất cơng trình địa chất thủy văn mà chọn hay nhiều vùng tuyến để nghiên cứu thiết kế Mỗi phương án vùng tuyến cần đề xuất số phương án vị trí đập phương án vị trí tim tuyến đập để tính tốn, thiết kế Khi lựa chọn vị trí đập tim tuyến đập cần phân tích đầy đủ điều kiện sau đây:
a) Điều kiện địa chất cơng trình địa chất thủy văn đập phải thoả mãn yêu cầu cường độ chịu tải trọng, thấm nước, khơng bị phong hố, đảm bảo tính chỉnh thể, đồng nhất, không bị đứt gãy Nếu không đáp ứng yêu cầu phải có giải pháp xử lý phù hợp Khơng bố trí đập hang động castơ qua đứt gãy địa chất;
b) Điều kiện địa hình thuận lợi cho việc thi cơng đập hạng mục cơng trình đầu mối Cơng tác dẫn dịng thi cơng, bố trí mặt thi công điều kiện phục vụ thi công thuận lợi
6.3 Tim tuyến lựa chọn tốt nằm đường thẳng Trường hợp bắt buộc phải bố trí tim tuyến theo đường gẫy khúc đoạn gấp khúc phải bố trí thành đường cong trơn không bị uốn cong gấp
6.4 Trên mặt phải bố trí cho khơng xuất dịng chảy song song với tim tuyến đập đập tràn vận hành xả lũ Nếu điều kiện địa hình khơng thể tránh khỏi, bắt buộc phải có biện pháp gia cố chống xói mái đập phù hợp
6.5 Tuyến đập có kết hợp với hệ thống giao thơng đường có liên quan đến an ninh quốc phịng, yêu cầu đảm bảo tiêu kỹ thuật cơng trình đập chắn nước cịn phải tn thủ yêu cầu kỹ thuật quy định có liên quan cơng trình giao thơng đường quốc phòng
7 Yêu cầu vật liệu đắp đập
7.1 Yêu cầu chung
7.1.1 Phải nghiên cứu kỹ tài liệu điều tra, khảo sát bãi vật liệu, loại vật liệu xây dựng khai thác sử dụng vùng (bao gồm trữ lượng, chất lượng, tiêu lý chính, phạm vi khai thác chiều dày khai thác, cự ly vận chuyển, khả cung cấp) để đề xuất lựa chọn phương án hợp lý cấu tạo mặt cắt ngang đập sơ đồ bố trí vật liệu thân đập, giải pháp kỹ thuật xử lý khu vực mặt tiếp xúc khối vật liệu có tính khác nhau, giải pháp chống thấm tiêu thoát nước thấm qua đập phù hợp, đảm bảo điều kiện an toàn ổn định trường hợp thiết kế
(12)7.2 Vật liệu đắp đất
7.2.1 Tất loại đất dùng để đắp đập hỗn hợp đất đá (đập có mặt cắt khối đập có từ hai khối đắp trở lên khối đắp phía thượng lưu đất), trừ loại đất đặc biệt liệt kê đây:
a) Đất có hàm lượng tạp chất hòa tan nước muối clorua lớn 5,0 %; muối sunphát muối sunphát clorua lớn 10,0 %; có hàm lượng chất hữu chưa phân hủy hết lớn 5,0 % phân hủy hồn tồn trạng thái khơng định hình lớn 8,0 % tính theo khối lượng;
b) Đất cát mịn, đất bụi nặng, đất sét nặng, đất bùn, đất than bùn, đất hữu chưa phân giải; c) Đất có chứa chất có hại hịa tan nước vượt quy định bảo vệ nguồn nước;
d) Đất trương nở có độ trương nở tn 0,08;
e) Đất sét trạng thái khô cứng;
f) Đất có tính phân tán, tan rã tính lún ướt;
g) Đất có số dẻo Wd > 25 giới hạn chảy Wc > 50;
h) Đất cát hạt nhỏ;
i) Đất bazan có chứa 45 % khối lượng hạt kết von laterit nhôm sắt
Khi bắt buộc dùng loại đất nói để đắp đập phải có nghiên cứu thực nghiệm khoa học, có biện pháp xử lý phù hợp trước đắp, có biện pháp thi cơng giải pháp kết cấu cơng trình đủ tin cậy
7.2.2 Vật liệu đất đắp phải đảm bảo yêu cầu tính bền vững, tính chịu lực tính chống chịu với tác động dịng thấm phù hợp với điều kiện làm việc phận thân đập Đất dùng làm kết cấu chống thấm tường lõi (tường tâm), tường nghiêng, sân trước, phải có hệ số thấm khơng lớn 1x10-5 cm/s, mức độ thay đổi thể tích nhỏ khơng làm ảnh hưởng đến độ bền biến
dạng đập nước ngập nước
7.2.3 Khi sử dụng nhiều loại đất để đắp đập nhiều khối (dạng mặt cắt c hình 1), loại đất dùng để đắp phải có tiêu thiết kế tương ứng khối đắp phía thượng lưu phải có hệ số thấm nhỏ khối đắp phía hạ lưu
7.2.4 Khơng khai thác lớp đất có tác dụng chống thấm nằm phía tầng cát cuội sỏi hang động vùng lịng hồ tích nước để đắp Không lấy đất đồi núi nằm vùng thượng lưu đập có tác dụng chắn sóng bảo vệ bờ hồ bảo vệ đập để đắp đập Chỉ khai thác mỏ đất nằm cách chân đập phía thượng lưu, phía hạ lưu hai vai đập không ngắn 10 lần chiều cao lớn đập
7.3 Vật liệu đắp đá
(13)phủ Tỷ lệ hạt đá đắp thân đập có d 0,075 mm khơng vượt % tỷ lệ hạt có d mm không vượt 20 % khối đá đắp sau hồn thành cơng tác đầm nén Đá phải có khả chống phong hóa, bị mềm hóa 2 tiếp xúc với nước mơi trường xung quanh, có hệ số mềm hóa
Km từ 0,85 trở lên
7.3.2 Đá đắp phải đảm bảo có cấp phối liên tục để đạt độ chặt dung trọng khơ thiết kế Kích thước lớn hịn đá khơng vượt q 50 % chiều cao lớp đá rải lần đầm Hình dạng viên đá vuông vắn tốt, tỷ lệ cạnh dài cạnh ngắn viên đá không nên vượt lần Nếu không đáp ứng yêu cầu nêu phải có giải pháp xử lý phù hợp
7.3.4 Để đảm bảo tiêu kháng cắt khối đá đắp ổn định, yêu cầu độ rỗng, kích thước lớn viên đá tiêu lý khác khối đá đắp bố trí khu vực khác thân đập phải thơng qua tính tốn, thí nghiệm phịng thí nghiệm trường để xác định Khi thiết kế sơ tham khảo phụ lục E để lựa chọn độ rỗng cỡ đá lớn khối đá đắp
7.3.5 Khi sử dụng đá phong hóa đá mềm để đắp đập, ngồi u cầu xác định tính chất lý lực học vật liệu, cần xem xét kỹ điều kiện bất lợi phát sinh sau bị ngâm nước
7.4 Vật liệu đắp đập đất đào hố móng khoang đào
Các loại đất đá đào từ hố móng, khoang đào từ cơng trình xây dựng khác đáp ứng u cầu thiết kế sử dụng làm vật liệu đắp đập Các loại đất đá trước sử dụng để đắp đập bắt buộc phải phân loại chất lượng, cấp phối, đảm bảo loại sau phân loại có thành phần lý lực học tương đối đồng Tư vấn thiết kế vào trữ lượng chất lượng loại vật liệu khai thác để xác định tỷ lệ pha trộn quy trình cơng nghệ pha trộn, công nghệ đắp, tiêu lý (hay tiêu thiết kế) khối đắp lựa chọn sơ đồ bố trí vật liệu mặt cắt đập phù hợp
7.5 Vật liệu đắp đập cát cuội sỏi
7.5.1 Hỗn hợp cát cuội sỏi tự nhiên xử lý để tạo cấp phối làm vùng đệm, vùng chuyển tiếp, vùng lọc ngược thân đập, làm triệt tiêu thay đổi đột ngột ứng suất, biến dạng hai khối đắp có tính chất lý khác ngăn ngừa khả phá hoại dòng thấm gây Hỗn hợp vật liệu phải có khả chống phong hóa cao, chất lượng vật liệu không bị biến đổi theo thời gian; có cấp phối liên tục không lẫn nhiều tạp chất để đảm bảo không xảy xâm nhập vật liệu lớp vào lớp gây ách tắc tầng lọc tạo mạch ngầm chảy tự đập, gây biến dạng cục Yêu cầu thành phần hạt chất lượng vật liệu cát cuội sỏi sử dụng làm lớp lọc ngược lớp chuyển tiếp đập phải tuân thủ TCVN 8422 : 2010
7.5.2 Cho phép sử dụng cuội sỏi tự nhiên có cấp phối chất lượng độ bền, độ tương đương với vật liệu đá đắp quy định 7.3 để đắp đập có hai khối (khối cuội sỏi bố trí phía hạ lưu)
2 Hệ số mềm hoá K
m tỷ số cường độ kháng nén tức thời trục đá trạng thái bão hòa nước với cường độ
(14)Độ chặt tương đối D khối đập đắp cuội sỏi không nhỏ 75 % (D 0,75) Khi đập xây dựng vùng có động đất từ cấp VII trở lên độ chặt tương đối D không nhỏ 85 % (D 0,85)
7.6 Vật liệu đắp đập hỗn hợp đất đá
7.6.1 Vật liệu hỗn hợp đất đá sử dụng để đắp đập phải đảm bảo thành phần lý lực học trung bình khối đắp tồn thân đập gần giống (tương đối đồng nhất) Tư vấn thiết kế phải đưa tiêu lý khối đắp phù hợp với loại vật liệu hỗn hợp đưa vào sử dụng
7.6.2 Đất có chứa đá sỏi loại đất lấy từ hố móng, khoang đào q trình thi cơng xây dựng cơng trình nêu 7.4 trộn lẫn với để thành loại đất đắp tương đối đồng bắt buộc phải thí nghiệm đầm nén trường để xác định thành phần pha trộn, công nghệ đắp tiêu lý phù hợp
7.6.3 Vật liệu đắp đập hỗn hợp đất đá tạo thành phương pháp trộn đất với đá (hoặc trộn đất với đá cát, sỏi) theo tỷ lệ quy định thiết kế: loại vật liệu đưa vào pha trộn phải có tiêu lý lực học tương ứng, phải có quy trình tuyển chọn pha trộn vật liệu thích hợp trước đưa vật liệu vào đắp, phải tiến hành thí nghiệm đầm nén trường để xác định tiêu lý cơng nghệ đắp phù hợp
CHÚ THÍCH:Độ chặt K vật liệu đắp đập đất loại đắp phương pháp đầm nén (hệ số đầm nén) không nhỏ 0,95 (K ≥ 0,95) Khi đập xây dựng vùng có động đất từ cấp VII trở lên, độ chặt K không nhỏ 0,97 (K ≥ 0,97) 8 Thiết kế mặt cắt ngang đập
8.1 Cao trình đỉnh đập
8.1.1 Cao trình đỉnh đập cao trình lớn xác định sở tính tốn độ vượt cao đỉnh đập mực nước tính tốn hồ gồm mực nước dâng bình thường, mực nước lớn có lũ thiết kế lũ kiểm tra, đảm bảo nước không tràn qua đỉnh đập, xác định theo công thức sau:
Zđ = Zh + h + Rslp + a (1)
trong đó:
Zđ cao trình đỉnh đập, m;
Zh mực nước tính tốn hồ chứa, m Zh tính với ba trường hợp mực nước dâng
bình thường, mực nước lớn có lũ thiết kế lũ kiểm tra;
h chiều cao nước dềnh gió, m, xác định theo phụ lục A TCVN 8421 : 2010;
Rslp chiều cao sóng leo lên mái đập, m, tham khảo phụ lục C để xác định Tần suất gió
thiết kế sóng leo lấy theo bảng 2;
(15)Bảng - Tần suất gió thiết kế
Đơn vị tính tỷ lệ phần trăm (%)
Điều kiện làm việc hồ chứa Tần suất gió thiết kế theo cấp cơng trình đập
Cấp II cấp III Cấp IV
Ở mực nước dâng bình thường 10
Ở mực nước lớn thiết kế 50 50
CHÚ THÍCH: Trường hợp mực nước lớn kiểm tra khơng xét đến thành phần sóng leo gió gây
Bảng - Chiều cao an tồn đập
Đơn vị tính mét (m)
Điều kiện làm việc hồ chứa Chiều cao an tồn a theo cấp cơng trình đập
II III IV
Ở mực nước dâng bình thường 0,7 0,5 0,5
Ở mực nước lớn thiết kế 0,5 0,5 0,5
Ở mực nước lớn kiểm tra 0,2 0,2 0,0
8.1.2 Đập có xây tường chắn sóng cao trình đỉnh tường tính tốn cao trình đỉnh đập hỗn hợp đất đá, xem 8.1.1 Cao trình đỉnh đập phía sau lưng tường phải cao cao trình mực nước tĩnh thiết kế không nhỏ giá trị sau đây:
a) Ở mực nước dâng bình thường mực nước lớn thiết kế: 0,50 m;
b) Ở mực nước lớn kiểm tra: 0,20 m
8.2 Lựa chọn hình dạng kết cấu mặt cắt ngang đập
8.2.1 Căn vào kết khảo sát đánh giá trữ lượng, chất lượng vật liệu, khả cung cấp vật liệu đắp đập điều kiện thi cơng, khai thác để lựa chọn hình dạng kết cấu mặt cắt ngang phù hợp nêu điều
8.2.2 Khi lựa chọn hình dạng kết cấu mặt cắt ngang đập có từ hai khối trở lên, khối đắp vật liệu đất phải bố trí phía thượng lưu, khối đắp đá bố trí phía hạ lưu Vùng tiếp giáp hai khối đắp phải bố trí lớp chuyển tiếp lọc ngược đảm bảo không phát sinh tượng phá hoại đất di chuyển đất từ vùng vào vùng mức cho phép, không phát sinh vết nứt, không tạo vùng có thay đổi ứng suất, biến dạng đột ngột đập Yêu cầu kỹ thuật thiết kế lớp chuyển tiếp lọc ngược bảo vệ khối đất đắp thân đập theo TCVN 8422 : 2010
(16)Trong điều kiện bình thường, chiều rộng đỉnh đập không nhỏ 6,0 m đập cấp II, không nhỏ 5,0 m đập cấp III cấp IV Một số trường hợp sau cần lưu ý lựa chọn bề rộng đỉnh đập:
a) Đỉnh đập có bố trí tường chắn sóng bề rộng phần cịn lại đỉnh đập (khơng kể phạm vi tường chắn sóng) phải thỏa mãn quy định nêu trên;
b) Đập có kết hợp làm đường giao thơng, bề rộng đỉnh đập phải phù hợp với TCVN 4054:2005 không nhỏ quy định nêu
8.3.2 Cấu tạo đỉnh đập
Tuân thủ 6.2 TCVN 8216:2009 quy định sau: a) Khi đỉnh đập có kết hợp sử dụng làm đường giao thông:
- Thiết kế kết cấu đỉnh đập phải tuân thủ TCVN 4054:2005;
- Có biển quy định rõ tải trọng giới hạn xe giới phép đỉnh đập;
- Có hệ thống chiếu sáng phù hợp đảm bảo an tồn cho phương tiện giao thơng người qua lại vào ban đêm;
b) Khi đỉnh đập không kết hợp sử dụng làm đường giao thơng:
- Bố trí cọc tiêu chắn hai bên đường (hoặc làm gờ cao hai bên lề đường) để đảm bảo an tồn cho cơng tác quản lý khai thác;
- Ở khu vực cơng trình đầu mối có nguồn điện mặt đỉnh đập cấp II cấp III nên bố trí hệ thống đèn cao áp chiếu sáng để phục vụ công tác quản lý khai thác
8.4 Lựa chọn độ dốc mái đập
8.4.1 Độ dốc mái đập thể qua hệ số mái dốc m = cotgα, với α góc mái đập mặt phẳng nằm ngang Độ dốc mái đập xác định thơng qua tính tốn ổn định chống trượt, có xét đến điều kiện thi cơng khai thác, đặc điểm cấu tạo địa chất đập, chiều cao đập, hình dạng kết cấu mặt cắt ngang đập, tính chất lý loại vật liệu đắp đập, lực tác động lên mái đập (như trọng lượng thân, áp lực nước, lực thấm, lực mao dẫn, lực động đất, lực thủy động), biện pháp gia cố bảo vệ mái đập
8.4.2 Tương ứng với hệ số độ dốc mái đập lựa chọn, tính tốn hệ số an tồn ổn định chống trượt đập phải có kết phù hợp với quy định 5.3 Trong điều kiện bình thường, thiết kế sơ chọn hệ số độ dốc mái theo độ dốc mái đập tương tự xây dựng khu vực, sau kiểm tra tính tốn theo quy định 9.2
(17)tồn giao thơng thực theo quy định đường giao thông (theo TCVN 4054:2005) Mái thượng lưu phải bố trí giới hạn kết cấu gia cố để tạo thành gối đỡ cần thiết, lợi dụng đỉnh đê quai mái thượng lưu nằm thân đập để làm
8.5 Kết cấu bảo vệ mái đập 8.5.1 Quy định chung
8.5.1.1 Mái đập, thân đập chân đập bảo vệ loại kết cấu vật liệu phù hợp, khơng bị ăn mịn, biến dạng điều kiện môi trường khô ướt thay đổi liên tục, đảm bảo bền vững tác động phá hoại áp lực sóng, mưa yếu tố phá hoại khác
8.5.1.2 Kết cấu bảo vệ mặt ngồi đập khơng đảm bảo cơng tác quản lý vận hành tu bảo dưỡng thuận lợi, cịn phải đảm bảo tính thẩm mỹ, đặc biệt mái hạ lưu phần lộ thường xuyên bên mực nước mái thượng lưu
8.5.2 Kết cấu bảo vệ mái thượng lưu
8.5.2.1 Các hình thức kết cấu bảo vệ mái đập
8.5.2.1.1 Kết cấu gia cố bảo vệ mái thượng lưu đập hỗn hợp đất đá thường bao gồm phận sau đây:
a) Kết cấu để bảo vệ mái dốc chống xói lở tác động thường xun sóng gió, dịng chảy tác động học khác;
b) Kết cấu phụ bố trí phần mái dốc phần chân mái dốc nằm phạm vi bảo vệ kết cấu gia cố chính, vùng chịu tác động yếu không thường xuyên vùng chịu ảnh hưởng gián tiếp tác động học nêu trên;
c) Kết cấu chuyển tiếp có dạng lớp đệm lót tầng lọc ngược bố trí phía phận kết cấu gia cố gia cố phụ để liên kết phận gia cố với mái dốc đập bảo vệ hạt đất, đá thân đập khơng bị xói ngầm, đồng thời có nhiệm vụ tiêu nước thấm mái đập mực nước ngầm cao mực nước hồ chứa dao động với biên độ lớn;
d) Kết cấu tựa đỡ bố trí chân kết cấu gia cố để chống trượt cho kết cấu gia cố nối tiếp kết cấu gia cố với gia cố phụ
CHÚ THÍCH: Khi đỉnh đập có bố trí tường chắn sóng tường chắn sóng phận kết cấu gia cố bảo vệ mái thượng lưu đập
(18)MNDBT
MNC 1
4
2
4
a) Sơ đồ kết cấu gia cố đá lát khan đá xây vữa
1
4 MNDBT
MNC
8
6
7
b) Sơ đồ kết cấu gia cố bê tông bê tông cốt thép lắp ghép
1 MNDBT
MNC
3
5
2
7 8
4
c) Sơ đồ kết cấu gia cố bê tông cốt thép đổ chỗ (nguyên khối)
CHÚ DẪN:
1 Gia cố phụ (bằng đá lát khan); Gia cố chính;
3 Gối tựa kết cấu gia cố chính; Lớp đệm lót lọc ngược;
5 Lớp đệm lót chuyển tiếp;
6 Lớp đệm lót chuyển tiếp lọc ngược; Tường chắn sóng;
8 Đắp lại đá dăm hỗn hợp đất cát sỏi
(19)8.5.2.1.3 Căn vào kết tính tốn chiều cao sóng leo gió tàu thuyền tác dụng lên mái đập, đặc tính vật liệu đắp thân đập, mức độ xâm thực nước hồ, điều kiện cung cấp vật liệu trữ lượng loại vật liệu gia cố có khu vực xây dựng điều kiện sản xuất chúng, cấp cơng trình tính chất đa mục tiêu cơng trình mà lựa chọn giải pháp gia cố sau để bảo vệ mái đập:
a) Đá lát khan; b) Đá xây vữa;
c) Bê tông bê tông cốt thép:
- Đổ bê tông trực tiếp lên mái đập phủ kín tồn mái đập (hoặc chia thành khoang khe co giãn khớp nối không cho nước thấm qua) lớp gia cố có thêm nhiệm vụ kết hợp làm tường chống thấm cho thân đập;
- Đổ bê tông chỗ thành lắp đặt từ đúc sẵn, có lỗ nước để chống áp lực đẩy ngược tác động sóng mực nước hồ dao động thường xuyên
8.5.2.2 Kết cấu gia cố mái đập đá lát khan
Gia cố bảo vệ mái đập đá xây khan (khơng có vữa) cịn gọi đá lát khan phải thi cơng phương pháp thủ công nên chất lượng gia cố phụ thuộc vào tay nghề người thợ xây dựng Để tránh tượng sụp đổ mảng lớn, lớp đá lát khan cần bố trí cố định có khung bao quanh có kích thước 1,0 m x 1,0 m 0,8 m x 1,5 m, cạnh ô đặt chéo theo mái dốc tạo với phương mái dốc phương nằm ngang góc 45o Khung bao quanh dầm bê tông cốt thép mặt cắt chữ
nhật có bề rộng khơng nhỏ 20 cm chiều cao phụ thuộc vào chiều dầy lớp bảo vệ chiều dày lớp chuyển tiếp lọc ngược, xem hình Có thể tham khảo phụ lục D để xác định kích thước tính tốn viên đá lát bề dầy lớp gia cố đá lát bảo vệ mái dốc đập
Kích thước tính centimet (cm)
1
2
3
CHÚ DẪN: Đá lát khan; Tầng đệm;
3 Dầm bê tông cốt thép
(20)8.5.2.3 Kết cấu gia cố lớp phủ bê tông cốt thép đổ liền khối đổ theo lớn sau lấp kín khe nối bê tông
8.5.2.3.1 Ổn định chung kết cấu gia cố cứng dạng lớp che phủ liên tục bê tông cốt thép đánh giá khả chống đẩy trôi tác dụng áp lực ngược Có thể tham khảo cơng thức phương pháp tính tốn nêu phụ lục D để xác định chiều dày lớp gia cố bê tông cốt thép đổ liền khối đổ theo lớn sau lấp kín khe nối bê tơng hặc khớp nối chống thấm
8.5.2.3.2 Theo điều kiện biến dạng lún - nhiệt yêu cầu thi công, lớp gia cố bê tông cốt thép liền khối chia thành có kích thước cạnh tối đa không 20 m Kết cấu chống thấm khớp nối gỗ (đã tẩm chất chống mối mọt dựng nghiêng cạnh khe nối), đệm cao su, át phan, bao tải nhựa đường, vật liệu hỗn hợp có tác dụng chống xói sóng đập vào có khả làm việc bền vững lâu dài tác động môi trường khô ướt liên tục thay đổi
8.5.2.3.3 Hình thức gia cố lớp phủ liên tục gồm bê tơng cốt thép sau lắp ghép hồn chỉnh mái dốc liên kết lại mối hàn móc nối cốt thép Các khe nối lấp kín vữa bê tơng có cường độ chịu lực khơng thấp cường độ chịu lực cửa bê tông Để đảm bảo độ cứng kết cấu ghép phạm vi mái dốc ngập nước, cạnh bên phải có hai nối
8.5.2.3.4 Đối với bê tông ghép liên kết cứng nên bố trí hai lớp cốt thép để hạn chế nứt trình vận chuyển bốc dỡ ảnh hưởng lún khơng mái dốc Ngồi yêu cầu cường độ, vữa để lấp khe nối cịn phải có tính nở thể tích q trình đơng kết
8.5.2.3.5 Phía bê tông nên dùng lớp đệm lớp lọc ngược để vừa có tác dụng tiêu nước thấm xuống hệ thống tiêu nước thấm thân đập, vừa có tác dụng đảm bảo cho nằm sát với bề mặt mái dốc Nếu thi công đổ bê tông cốt thép trực tiếp lên mái đập (đổ chỗ) dùng vải chống thấm làm lớp lót rải trực tiếp lên bề mặt mái đập
8.5.2.3.6 Có thể sử dụng phần mềm chuyên dụng kiểm nghiệm Việt Nam tính tốn kết cấu đàn hồi để tính tốn độ bền, độ biến dạng, lựa chọn kích thước bố trí cốt thép phù hợp cho lớp gia cố bê tông cốt thép dạng lớp che phủ liên tục toàn mái đập
8.5.2.4 Kết cấu gia cố hở bê tông cốt thép lắp ghép
8.5.2.4.1 Ổn định gia cố nằm tự mái dốc chịu tác động sóng phụ thuộc chủ yếu vào kích thước độ dày Có thể tham khảo cơng thức phương pháp tính tốn nêu phụ lục D để xác định chiều dày bê tông cốt thép lắp ghép