ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TƯỜNG CHẮN SÓNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN - TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ SĨ BẢN ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TƯỜNG CHẮN SÓNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN - TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Đà Nẵng, 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ SĨ BẢN ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TƠNG TƯỜNG CHẮN SĨNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN - TỈNH QUẢNG NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 85.80.201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRƯƠNG HỒI CHÍNH Đà Nẵng, 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Người cam đoan HỒ SĨ BẢN ii LỜI CÁM ƠN Luận văn thực phân tích nghiên cứu thực nghiệm Khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp thuộc trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng hướng dẫn tận tình PGS TS Trương Hồi Chính thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Trương Hồi Chính tận tình hướng dẫn khoa học trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu, Phòng Đào Tạo sau Đại Học, Khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện để hồn thành luận văn iii TĨM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TƠNG TƯỜNG CHẮN SĨNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN – TỈNH QUẢNG NAM Học viên: Hồ Sĩ Bản Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 85.80.201 Khóa: K35.XDD Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Tường chắn sóng – đập thủy điện Khe Diên phận ngăn không để mực nước hồ tràn qua đỉnh đập thượng lưu xuất lũ cao mực nước lũ thiết kế Ztk = +211,2 m, tránh phá hoại mặt đập gây vỡ đập thủy điện, ảnh hưởng đến người tài sản vật chất tinh thần người dân hạ du đập Theo nghị định 114/2018/NĐ-CP Quản Lý An Toàn Đập, Hồ Chứa Nước – Điều 18: Kiểm định an toàn đập, hồ chứa nước – mục 2: Kiểm định định kỳ năm kể từ lần kiểm định gần đập, hồ chứa nước quan trọng đặc biệt, lớn vừa Đối với đập thủy điện Khe Diên thuộc đập, hồ chứa nước vừa, nhỏ bắt buộc phải có khảo sát, thăm dị ẩn họa, khuyết tật cơng trình; Đánh giá Cường độ chịu nén cơng trình thời điểm để có kiến nghị vận hành cho Ban quản lý thủy điện Cũng đánh giá an toàn kết cấu để đưa mực nước vận hành đảm bảo an tồn cho cơng trình có biện pháp đảm bảo an tồn cho vùng hạ du đập thủy điện Đánh giá Cường độ chịu nén Bê tơng Tường chắn sóng Khe Diên thực với hai phương pháp thí nghiệm thực nghiệm Khoan lấy mẫu Súng bật nảy Cả hai phương pháp thí nghiệm cho kết cường độ chịu nén Bê tơng tường chắn sóng đạt cấp bền thiết kế B15, đảm bảo làm việc với cường độ thiết kế Tác giả tóm tắt mục đích thí nghiệm, phương pháp thí nghiệm thực nghiệm kết đạt Từ khóa – Tường chắn sóng; Tường chắn sóng đập thủy điện Khe Diên; Cường độ chịu nén bê tơng Tường chắn sóng; Đập thủy điện Khe Diên; Khoan thí nghiệm Tường chắn sóng ASSESSMENT REPORT STRENGTH OF CONCRETE BREAKWATER KHE DIEN HYDROPOWER DAMS - QUANG NAM PROVINCE Abstract – Breakwater wall - Khe Dien hydropower dam is a part to prevent the water level from overtopping the dam when the upstream flood appears to be higher than the designed flood level Ztk = +211.2 m, in order to avoid undermining the dam causing busted dam, affecting humans and material and spiritual assets of the people from the downstream According to Decree 114/2018/ND-CP on Safety Management Dams, reservoirs - Article 18: Inspection of dam safety, water reservoirs - Section 2: Inspection of every years since the last inspection the nearest for dams, reservoirs particularly important, large and medium For Khe Dien hydropower dams under dam, reservoir medium, small, the required survey and exploration of hidden painting, construction defects; Compressive strength rating of the facility at the present time to make recommendations in operation for hydropower management board As well as assessing the structural safety given current to operate the water level to ensure the safety of existing works or take measures to ensure the safety of dams downstream areas Assessment of compressive strength of concrete Khe Dien wave retaining wall was carried out with two experimental testing methods: Sample Drilling and Bouncing Gun Both experimental methods have shown the compressive strength Concrete wave retaining wall reaches the design grade B15, ensuring working properly with the design intensity The author summarized the purpose of the experiment, the experimental methods and the results achieved Key words - Wall breakwater; Wall breakwater Khe Dien hydropower dams; Compressive strength of concrete breakwater wall; Khe Dien hydropower dams; Experimental drilling of wave wall iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN 1.1 SƠ LƯỢC VỀ ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN 1.1.1 Vị trí Cơng trình 1.1.2 Sơ lược kết cấu Đập thủy điện Khe Diên 1.2 CÁC TÍNH TỐN KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VỀ AN TỒN CỦA ĐẬP 10 1.2.1 Tính toán Kiểm tra Ổn định, độ bền Đập theo tiêu chuẩn hành 10 1.2.2 Tính tốn Kiểm tra Ổn định Đập 12 1.2.3 Tính tốn kiểm tra ứng suất biến dạng thân Đập 17 1.3 SƠ LƯỢC VỊ TRÍ CHỌN KHOAN TRÊN TƯỜNG CHẮN SÓNG 23 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 27 CHƯƠNG 2: 28 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN BÊ TƠNG TƯỜNG CHẮN SĨNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN 28 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 28 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG Ở HIỆN TRƯỜNG 28 2.2.1 Mục đích xác định cường độ bê tơng trường 28 2.2.2 Các phương pháp xác định cường độ bê tông trường 28 2.2.3 Yêu cầu thí nghiệm hai phương pháp chọn làm thí nghiệm 30 2.3 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG THEO CÁC MẪU Ở HIỆN TRƯỜNG THEO TCXD VIỆT NAM (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012) 32 2.3.1 Tính tốn cường độ bê tơng trường 33 2.3.2 Đánh giá cường độ bê tông trường 35 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 37 CHƯƠNG 3: 39 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ ĐO ĐẠC 39 3.1 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM 39 v 3.1.1 Khoan lấy mẫu 39 3.1.2 Sử dụng súng Bật nảy 46 3.2 XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM VÀ SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 50 3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO 56 vi DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu chữ chữ La tinh g: Gia tốc trọng trường; M: Mác bê tông theo cường độ chịu nén giá trị trung bình làm trịn đến hàng đơn vị MPa cường độ nén viên mẫu bê tông khối lập phương kích thước (150x150x150) mm đúc, đầm, bảo dưỡng thí nghiệm theo tiêu chuẩn tuổi 28 ngày đêm; B: Cấp độ bền (cấp cường độ) chịu nén bê tông (grade of compressive strength of concrete) giá trị kiểm soát nhỏ cường độ chịu nén tức thời, tính megapascan (MPA), với xác xuất đảm bảo không 95%, xác định mẫu lập phương chuẩn chế tạo, dưỡng hộ điều kiện tiêu chuẩn thử nén tuổi 28 ngày Mẫu lập phương chuẩn để xác định cường độ chịu nén có kích thước (150x150x150) mm; Rht: Cường độ bê tông trường cường độ bê tông mẫu khoan quy đổi cường độ mẫu lập phương chuẩn xác định phương pháp không phá huỷ; Ryc: Cường độ bê tông yêu cầu giá trị định mức từ mác cấp bê tông thiết kế quy định dùng để đánh giá cường độ bê tơng kết cấu cơng trình; Đánh giá cường độ bê tông cấu kiện kết cấu cơng trình so sánh cường độ bê tơng trường Rht (xác định phương pháp khoan lấy mẫu phương pháp không phá huỷ) với cường độ yêu cầu R yc để đưa kết luận bê tơng kết cấu, cấu kiện có đạt u cầu thiết kế hay không vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Xác định cấp cơng trình đập thủy điện Khe Diên 10 Bảng 1.2: Danh mục quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng 10 Bảng 1.3: Bảng hệ số điều kiện làm việc theo loại cơng trình 11 Bảng 1.4: Hệ số an toàn cho phép [Kcp] đập thủy điện Khe Diên 12 Bảng 1.5: Bảng hệ số lệch tải 12 Bảng 1.6: Các thông số, tiêu kỹ thuật 13 Bảng 1.7: Các trường hợp tính tốn ổn định độ bền chung đập BTTL 16 Bảng 1.8: Tổng hợp kết tính tốn kiểm tra an tồn đập không tràn 16 Bảng 1.9: Tổng hợp kết tính tốn độ bền chung – Đập không tràn 17 Bảng 1.10: Tổng hợp kết tính tốn ổn định– Mặt cắt tràn 17 Bảng 1.11: Tổng hợp kết tính toán độ bền – Mặt cắt tràn 17 Bảng 1.12: Các thông số mực nước tính tốn 19 Bảng 1.13: Các đặc trưng đá tiếp giáp đập - 19 Bảng 1.14: Các đặc trưng bê tông thân đập 20 Bảng 1.15: Tổ hợp tải trọng tính ứng suất biến dạng 21 Bảng 1.16: Tổng hợp kết ứng suất kéo nén lớn thân đập 23 Bảng 2.1: Trị số hiệu chỉnh theo góc ɑ 32 Bảng 2.2: Giá trị hệ số tα với xác suất bảo đảm 0,95 số vùng kiểm tra 36 Bảng 2.3: Cường độ tính tốn bê tơng Rb tính tốn theo trạng thái giới hạn thứ nhất, MPa 37 Bảng 3.1: Lực phá hoại nén thí nghiệm mẫu khoan 46 Bảng 3.2: Bảng ghi lại số vạnh thí nghiệm kiểm tra súng bật nảy 49 Bảng 3.3: Bảng kết thí nghiệm cường độ chịu nén bê tơng xi măng thí nghiệm phương pháp Khoan lấy mẫu 50 Bảng 3.4: Bảng kết thí nghiệm cường độ chịu nén bê tơng xi măng thí nghiệm phương pháp Súng bật nảy 51 Bảng 3.5: So sánh cường độ chịu nén bê tơng tường chắn sóng theo hai phương pháp thí nghiệm thực nghiệm 52 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Bản đồ vị trí Cơng trình thủy điện Khe Diên Hình 1.2: Đập thủy điện Khe Diên nhìn từ Hạ lưu Hình 1.3: Mặt đập Hình 1.4: Cắt dọc tim đập Hình 1.5: Mặt cắt ngang Đập Hình 1.6: Mặt thể vị trí chọn khoan lấy mẫu 24 Hình 1.7: Định vị lỗ khoan Tường chắn sóng 25 Hình 1.8: Cắt ngang Đập vị trí khoan lấy mẫu 26 Hình 3.1: Vị trí chọn lấy mẫu khoan thí nghiệm Bê tơng Tường chắn sóng 39 Hình 3.2: Máy khoan đưa vào vị trí chuẩn bị khoan lấy mẫu 40 Hình 3.3: Sau khoan tới độ sâu 15 cm, mẫu khoan đục lấy khỏi lỗ khoan 41 Hình 3.4: Máy khoan di chuyển đến vị trí khoan 41 Hình 3.5: Đổ bù bê tơng vào lỗ khoan lấy mẫu thí nghiệm 42 Hình 3.6: Mẫu khoan thí nghiệm gia công cắt phẳng đầu 43 Hình 3.7: Dùng lưu huỳnh để làm phẳng đầu mẫu khoan 43 Hình 3.8: Mẫu khoan đưa vào máy nén 44 Hình 3.9: Lực phá hoại nén thí nghiệm mẫu 45 Hình 3.10: Mẫu bị phá hoại 45 Hình 3.11: Chọn vị trí vệ sinh bề mặt vị trí thí nghiệm súng bật nảy 46 Hình 3.12: Tiến hành thí nghiệm 47 Hình 3.13: Đọc, ghi lại số vạch súng bật nảy 48 Hình 3.14: Biểu đồ so sánh Cường độ chịu nén bê tơng Tường Chắn Sóng theo hai phương pháp thí nghiệm thực nghiệm 52 51 Bảng 3.4: Bảng kết thí nghiệm cường độ chịu nén bê tơng xi măng thí nghiệm phương pháp Súng bật nảy Cơng trình Địa điểm Hạng mục Thiết bị kiểm tra : : : : THỦY ĐIỆN KHE DIÊN HUYỆN NÔNG SƠN - TỈNH QUẢNG NAM TƯỜNG CHẮN SÓNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN SÚNG BẬT NẢY 10 Trung bình Cường độ bêtơng tra bảng R0 (dNa/cm2) 24 26 24 25 25 27 27 24 27 26 25.5 241.6 25 27 25 24 27 27 24 26 27 25 25.7 243.8 26 27 24 24 24 24 26 26 26 27 25.4 239.4 26 25 26 24 27 27 25 26 24 25 25.5 241.6 25 25 24 27 24 25 25 27 27 25 25.4 247.1 24 27 24 24 24 26 27 25 25 27 25.3 237.2 Kết bắn súng bật nảy( Vạch ) Vùng kiểm tra (Kết cấu, cấu kiện) Vùng Vùng Vùng Vùng Vùng Vùng Kết luận : Vị trí Xung quanh lỗ khoan M1 Xung quanh lỗ khoan M2 Xung quanh lỗ khoan M3 Xung quanh lỗ khoan M4 Xung quanh lỗ khoan M5 Xung quanh lỗ khoan M6 Ryc = 0.778xM (N/mm2) Ryc = 15.56 (N/mm2) 0,9 Ryc = 14.00 (N/mm2) < Rht = 17.50 (N/mm2) Cường độ nén bê tông cấu kiện kiểm tra đạt yêu cầu so mác bê tông thiết kế là: 200 ( daN/cm2 ) Cường độ trung bình Rht trungbinh(dNa/cm ) Cường độ bê tơng trường Rht (dNa/cm2) 241.8 175.0 52 Bảng 3.5: So sánh cường độ chịu nén bê tơng tường chắn sóng theo hai phương pháp thí nghiệm thực nghiệm Đơn vị MPA MPA Khoan Lấy Mẫu Súng Bật Nảy Rht 15.3 17.5 Rtk 20 20 Ryc 15.6 15.6 0.9Ryc 14 14 Cường độ chịu nén (MPA) Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén bê tơng Tường chắn sóng theo hai phương pháp thí nghiệm 24.0 21.0 18.0 15.0 12.0 9.0 6.0 3.0 0.0 20 20 17.5 15.3 15.6 15.6 14 14 Khoan Lấy Mẫu Súng Bật Nảy PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Rht Rtk Ryc 0.9Ryc Hình 3.14: Biểu đồ so sánh Cường độ chịu nén bê tông Tường Chắn Sóng theo hai phương pháp thí nghiệm thực nghiệm 53 3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua việc khảo sát đánh giá chất lượng bê tông hạng mục Tường chắn sóng sử dụng Trên sở nghiên cứu, so sánh kết thí nghiệm cường độ chịu nén bê tơng thực tế với cường độ tính tốn thiết kế, tác giả có số kết luận, nhận xét, đánh giá chất lượng bê tông sau:  Về cường độ: Cường độ chịu nén bê tông tường chắn sóng đập thủy điện Khe Diên đạt yêu cầu Cường độ chịu nén thiết kế B15  Qua kết kiểm tra 02 phương pháp thí nghiệm cho thấy, kết cường độ bê tông trường phương pháp khoan lấy mẫu thấp cho độ xác cao so với phương pháp bật nảy 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Luận:  Cả hai phương pháp thí nghiệm Khoan lấy mẫu, Súng bật nảy cho kết Cường độ chịu nén Bê tông đạt Cường độ thiết kế B15  Tường chắn sóng Đập thủy điện Khe Diên đảm bảo làm việc với thiết kế sau 12 năm đưa vào sử dụng (từ 2007 đến nay)  Do số liệu thu thập khảo sát đánh giá cường độ chịu nén bê tông Tường chắn sóng đại diện phần nhỏ kết cấu đập nên chưa phản ảnh hoàn toàn thay đổi cường độ chịu nén Bê tông đập, Chỉ phần đánh giá phận kết cấu đập thủy điện Khe Diên Kiến nghị:  Cần có quy trình kiểm tra định kỳ tiêu an tồn cơng trình có cơng tác kiểm tra, đánh giá cường độ chịu nén bê tơng vị trí đập  Để đảm bảo kiểm định an toàn đập theo Nghị định 114/2018/NĐ-CP quản lý an toàn đập, hồ chứa nước chủ đập cần lưu ý hệ thống “Kiểm tra, phân tích tài liệu quan trắc đập, hồ chứa nước; Khảo sát, thăm dị ẩn họa, khuyết tật cơng trình;…” cần kiểm tra đánh giá định kỳ Cường độ chịu nén bê tơng vị trí đại diện đủ để đánh giá Cường độ chịu nén đập bê tông trọng lực hay hạng mục bê tông cốt thép khác đảm bảo làm việc với thiết kế, đảm bảo an tồn cơng trình 55 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO - Hồ Sơ Thiết kế Bản vẽ thi công Dự án thủy điện Khe Diên - Tài Liệu Kiểm Định An Toàn Đập Thủy Điện Khe Diên - TCXDVN 239 – 2006: Bê Tông Nặng – Chỉ Dẫn Đánh Giá Cường Độ Bê Tơng Trên Kết Cấu Cơng Trình - Nghị định 114/2018/NĐ-CP Quản Lý An Toàn Đập, Hồ Chứa Nước - TCVN 5574 – 2012: Kết Cấu Bê Tông – Bê Tông Cốt Thép - TCVN 3105 – 1993: Hỗn Hợp Bê Tông Nặng Và Bê Tông Nặng - Lấy Mẫu, Chế Tạo Và Bảo Dưỡng Mẫu Thử - TCVN 3118 – 1993: Bê Tông Nặng – Phương Pháp Xác Định Cường Độ Chịu Nén - TCVN 162 – 2004:Bê Tông Nặng - Phương Pháp Xác Định Cường Độ Nén Bằng Súng Bật Nẩy QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO) ... cường độ chịu nén bê tông Tường chắn sóng Đập bê tơng trọng lực thủy điện Khe Diên So sánh cường độ bê tông tương đương 28 ngày ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng: Bê tơng Tường chắn sóng. .. hoại mặt đập, dẫn đến phá hoại đập thủy điện  Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tơng tường chắn sóng đại diện phần nhỏ đập phần đánh giá biến động cường độ chịu nén bê tông đập Khe Diên sau... hồn cơng Đập bê tơng trọng lực thủy điện Khe Diên 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN 1.1 SƠ LƯỢC VỀ ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN 1.1.1 Vị trí Cơng trình Cơng trình thủy điện Khe Diên (thuộc