Trong bài viết này nhấn mạnh sự cần thiết quy định mác chống thấm cho lớp bê tông thượng lưu đập, lưu ý các quy định khi lắp đặt tấm chắn nước của các khe co giãn và yêu cầu kiểm soát chất lượng chống thấm của đập RCC.
VỀ GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM QUA THÂN ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Nguyễn Chiến1 Tóm tắt: Đập bê tơng đầm lăn (RCC) xây dựng nhiều nước ta thời gian gần Tuy nhiên thực tế xây dựng vấn đề tồn lý luận thiết kế, kỹ thuật thi cơng kiểm sốt chất lượng chống thấm đập Trong báo nhấn mạnh cần thiết quy định mác chống thấm cho lớp bê tông thượng lưu đập, lưu ý quy định lắp đặt chắn nước khe co giãn yêu cầu kiểm soát chất lượng chống thấm đập RCC Từ khóa: Đập RCC, khe co giãn, sông Tranh Đặt vấn đề Xây dựng đập bê tông trọng lực công nghệ đầm lăn phát triển mạnh mẽ nước ta khoảng chục năm qua Đến xây dựng xong 11 đập loại này, có đập cao 100 m Sơn La (138 m), Bản Vẽ (136 m), Đồng Nai (108 m), tiếp tục xây dựng 10 đập có Đồng Nai (128 m), Bản Chát (130 m), Lai Châu (137 m) [3] Việc ứng dụng công nghệ RCC xây dựng đập tạo đột phá tăng tốc độ thi cơng, sớm đưa cơng trình vào vận hành, tăng hiệu kinh tế cơng trình Tuy nhiên nhiều vấn đề kỹ thuật, công nghệ chưa tổng kết đầy đủ xuất phát triển vết nứt Hình Tiết vôi nước thấm vào hành lang đập Bản Vẽ (tháng 4-2011) Hình Nước rị qua khe co giãn đập Sê San (tháng 4-2010) – Cơ sở lý luận thực tiễn để thiết kế chống thấm cho mặt cắt đập RCC 2.1 Chống thấm cho đập bê tông trọng lực Vật liệu bê tông thi cơng đặc có hệ số thấm nhỏ (k = 10-8 – 10-11 cm/s, tùy theo Đại học Thủy lợi 84 thi công, chống thấm cho thân đập, bố trí xử lý khe thi công, khe co giãn, cấp phối vật liệu RCC, phân vùng bố trí vật liệu thân đập v.v… Một vấn đề quan tâm nhiều thời gian gần xử lý chống thấm qua thân đập khe co giãn Ở đập xây dựng Plei Krông, Sesan 4, Sông Tranh có tượng nước rị rỉ mạnh qua khe co giãn mà việc xử lý khó khăn với vấn đề kỹ thuật công nghệ phức tạp, tốn hồ tích đầy nước Sau tập trung phân tích khía cạnh vấn đề thấm mạnh qua thân đập khe co giãn đập RCC mác bê tông cấp phối vật liệu) Tuy nhiên tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông Việt Nam [1] nước khác quy định bố trí hành lang thoát nước hệ thống ống thu nước gần phía mặt thượng lưu đập để tập trung nước vào hanh lang, từ bố trí đường nước hạ lưu Quy định nước thấm không KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 37 (6/2012) xuyên qua toàn mặt cắt đập lý sau: - Để giảm áp lực thấm đẩy ngược lên thân đập, mà tăng ổn định chống trượt cải thiện trạng thái ứng suất thân đập (hạn chế phát sinh ứng suất kéo) -Về lâu dài, nước thấm làm giảm chất lượng bê tơng tượng xâm thực hịa tan, tiết vơi vị trí nước thấm (hình 1) Theo quy định [1], hệ thống giếng tiêu nước bố trí dọc theo mặt thượng lưu đập thông với hành lang dọc; khoảng cách từ mặt thượng lưu đập đến trục giếng tiêu nước đến mặt thượng lưu hành lang dọc cần lấy bt ≥ m thỏa mãn điều kiện bt ≥ h/Jcp, h cột nước đến điểm tính tốn; Jcp – gradient cột nước cho phép bê tông đập Trị số Jcp bê tông (không phụ thuộc vào mác chống thấm nó) cần lấy 20 đập trọng lực Tuy nhiên, yêu cầu nêu bt Jcp không áp dụng đập có lớp chống thấm mặt chịu áp Như xảy trường hợp: -Nếu mặt cắt đập khơng bố trí lớp chống thấm mặt chịu áp vị trí hành lang giếng thoát nước cần tuân thủ quy định nêu (điều 1.27 [1]) - Nếu mặt cắt đập có bố trí lớp chống thấm mặt chịu áp trị số bt lấy nhỏ tăng Jcp cách quy định mác chống thấm cho lớp bê tông thượng lưu hướng dẫn kỹ thuật vật liệu công nghệ để đạt mác chống thấm định 2.2 Chống thấm cho đập RCC Về nguyên tắc, đập RCC đập bê tông trọng lực nên cần tuân thủ quy đinh chống thấm thoát nước thấm nêu Trong tiến trình phát triển cơng nghệ RCC, để phát huy cao khả thi công nhanh công nghệ nhà nghiên cứu thiết kế đưa sơ đồ mặt cắt đập RCC khác Một số sơ đồ sau: 2.2.1 Đập có tường chống thấm bê tơng thường (CVC) mặt thượng lưu Tường thượng lưu thiết kế để chống thấm cho tồn mặt cắt đập, cần khống chế mác chống thấm theo cột nước tác dụng vị trí Ngồi tường cần có khả chịu lực tốt lớp bê tông thân đập để chịu va đập vật chịu ứng suất kéo định trường hợp đặc biệt Loại mặt cắt đập gọi “kim bao ngân” tức “vàng bọc bạc” Ở Việt Nam, loại đập RCC xây dựng Plei Krơng (cao 71m), Định Bình (54m), Se San4 (80m) có kết cấu loại a) b) Hình – Kết cấu mặt cắt đập RCC a, Loại “vàng bọc bạc” ; b, Loại RCC toàn mặt cắt – Lớp bê tông chống thấm thượng lưu; – Lớp bê tông thường (CVC); – Bê tông đầm lăn (RCC); – Hành lang dọc đập ; - Ống thu nước ; – Màn chống thấm nền; – khoan thoát nước nền; – Lớp RCC biến thái bê tông giàu vữa (GEVR) KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 37 (6/2012) 85 Đập RCC kiểu “vàng bọc bạc” có ưu điểm kiểm sốt khả chống thấm từ mặt thượng lưu bê tông tường chống thấm đảm bảo chất lượng Tuy nhiên việc thi công tường CVC độc lập với phần thân đập RCC phía sau thường dễ phát sinh khe nứt tách loại bê tông, làm cho kết cấu mặt cắt khơng tồn vẹn thiết kế Ngoài ra, nhược điểm kết cấu làm chậm tốc độ thi công, không phát huy hết ưu điểm đập RCC tăng tốc độ thi công để sớm đưa cơng trình vào vận hành Vì kết cấu đập RCC kiểu “vàng bọc bạc” sử dụng 2.2.2 Đập thi cơng RCC tồn mặt cắt Loại khắc phục nhược điểm loại trên, tức đảm bảo tính tồn khối mặt cắt tạo điều kiện đẩy nhanh tốc độ thi công đập Với ưu điểm này, đập ứng dụng rộng rãi giới Ở Việt Nam, đập RCC xây dựng giai đoạn sau thuộc loại này, có đập lớn Sơn La, Bản Vẽ, Bản Chát, Lai Châu… Về mặt chống thấm thoát nước thấm, đập RCC loại bố trí hành lang hệ thống ống thu nước gần mặt thượng lưu đập bê tông trọng lực khác (xem mục 2.1) Do chiều dài dịng thấm tính tốn chiều dày lớp bê tông từ mặt thượng lưu đập đến mặt thượng lưu hành lang hay trục ống thu nước Vì khơng thể gọi kết cấu loại “chống thấm toàn mặt cắt” số tài liệu ngộ nhận Do bê tông thượng lưu chịu dòng thấm qua với gradien thấm lớn nên cần phải thiết kế với mác chống thấm tương ứng để khơng bị phá hoại dịng thấm Cịn bê tơng RCC thân đập phía sau hành lang nước khơng cần khống chế mác chống thấm Về mặt thi công, để tăng cường khả chống thấm lớp RCC thượng lưu, thường sử dụng giải pháp bê tông giàu vữa (GEVR), bê tông biến thái Các giải pháp dựa nguyên tắc trộn thêm vữa giàu chất dính kết vào lớp vữa RCC đổ áp dụng chế độ đầm chặt riêng cho phần thượng lưu mặt cắt Do áp dụng chế độ nên thi công phần thượng lưu thường chậm so với mặt cắt đại trà Để khắc phục điều này, thường quy định 86 chiều dày phần GEVR biến thái không lớn Theo kinh nghiệm chuyên gia Trung Quốc, chiều dày RCC biến thái thường từ (0,4÷1,0)m phải kiểm sốt độ bền chịu lực chống thấm cho lớp Như rõ ràng phải quy định mác chống thấm cho lớp bê tông thượng lưu Nhưng kiểm soát chất lượng theo quy định hành, nghĩa phải chờ bê tông đủ tuổi quy định lấy mẫu kiểm tra mác chống thấm, đạt thi cơng tiếp, thời gian mâu thuẫn với ý tưởng thi công RCC tồn mặt cắt Để khắc phục điều này, thí nghiệm vật liệu cần phải xác định tương quan mác bê tông chống thấm cấp phối vữa cho cơng trình cụ thể Nhờ đó, cần kiểm sốt chất lượng vữa RCC q trình đổ trường khống chế mác chống thấm Cịn khuyết tật gặp phải thi cơng xử lý khoan phun vữa cao áp giải pháp phụ trợ khác trước tích nước hồ Việc kiểm tra mác chống thấm bê tông đổ tiến hành cách khoan ép nước thí nghiệm trường khoan lấy mẫu để thực thí nghiệm thấm phịng bê tông đủ tuổi quy định Trong trường hợp bê tông không đủ cường độ chống thấm theo thiết kế cần áp dụng biện pháp khoan phun gia cường 2.2.3 Các biện pháp chống thấm hỗ trợ Một đặc điểm RCC mặt tiếp giáp lớp đổ khơng liên kết tốt q trình thi cơng, làm cho thấm qua mặt lớp tăng lên Để hạn chế khả áp dụng biện pháp chống thấm hỗ trợ mặt thượng lưu Các biện pháp xem xét quét lớp bitum lên mặt thượng lưu dán loại vật liệu chống thấm tổng hợp khác Một số điểm cần lưu ý sau: -Chọn vật liệu có độ bền đạt yêu cầu có khả chống lão hóa tốt (tối thiểu 50 năm) Ngồi cần có biện pháp bảo vệ chống va đập vật -Thực sau thi công xong đập để tránh làm ảnh hưởng đến trình đổ bê tơng RCC; phải tiến hành trước tích nước hồ chứa thi cơng khơ thuận lợi dễ kiểm soát chất lượng nhiều so với thi công nước KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 37 (6/2012) -Do giá thành xử lý cao nên thường áp dụng khu vực cần thiết (được xác định sau thi công đập) -Đây biện pháp chống thấm hỗ trợ, không coi nhẹ lớp chống thấm Bố trí khe co giãn đập giải pháp chống thấm qua khe Khe co giãn bố trí đập bê tơng trọng lực để chống nứt ngang đập co giãn, chủ yếu a) b) nhiệt độ thay đổi thời kỳ thi cơng khai thác Khe đặt vng góc với trục đập Khoảng cách khe xác định thơng qua tính tốn co giãn đập thời kỳ khác Các đập RCC Việt Nam thường có khoảng cách khe từ 25-30m Nếu chọn khoảng cách dài dễ phát sinh khe nứt ngang đoạn, xảy số đập thời gian qua c) d) e) Hình Các sơ đồ vật chắn nước khe co giãn đập bê tông trọng lực đá a, chắn nước kim loại; b,c: cao su chất dẻo; d, e: bê tông cốt thép – đồng omega; – cao su đúc; – cao su; – thép; – bu lông; – bê tông cốt thép; – bê tông cốt thép; – lớp đệm cách nước asphalt; – khe co giãn Chiều rộng khe cần xác định sở tính toán biến dạng đoạn đập kề Cần ý chiều rộng phần khác khe thường không (xem quy định [1]) Bộ phận quan trọng khe co giãn thiết bị chắn nước Có thể chọn hình thức: chắn kim loại (thường đồng omega), cao su chất dẻo, bê tơng cốt thép (hình 4) Để tránh nước rò rỉ qua thiết bị chắn, cần lưu ý vấn đề sau: - Bố trí chắn theo tuyến thẳng hàn nối liên tục từ đáy lên đến đỉnh - Trong thi cơng cần kiểm sốt chặt chẽ chất lượng đầm bê tông hai bên vai chắn để hạn chế dịng thấm - Phía sau chắn cần bố trí ống tập trung nước dẫn hành lang đập Một số vấn đề thi cơng kiểm sốt khả thấm, rò rỉ nước qua đập RCC Như nêu, thời gian qua, số đập RCC hồ tích nước xẩy thấm rị rỉ nước mạnh qua thân đập Plei Krông (năm 2008), Se San (năm 2010, xem hình 2), Sơng Tranh (năm 2012) Qua khảo sát trạng phân tích số liệu đập Sơng Tranh [4] cho thấy: khoảng 87% tổng lưu lượng nước thấm qua khe co giãn có khuyết tật, khe có nước rị mạnh K11 chiếm 42% K16 chiếm 28% Phần thấm qua bê tông thân đập không lớn (khoảng 7%); phần lưu lượng thấm qua chiếm khoảng 6% nhỏ nằm phạm vi dự kiến Một số nguyên nhân rò rỉ nước nhiều qua khe co giãn sau 4: -Khi thi công lắp đặt lệch đồng chắn nước khe, vị trí uốn đồng không trùng vào tim khe nên bê tông co đầu đồng bị kéo tụt khỏi vị trí ban đầu, khơng cịn liên kết với bê tơng xung quanh, nước dễ dàng rị rỉ -Tuyến đồng không cân thẳng, đồng bị vặn vẹo; đoạn nối hàn khơng kín nên khả rị rỉ nước lớn -Bê tơng số vùng hai bên đồng đầm không kỹ nên sinh thấm lớn qua vai chắn nước Về nguyên nhân thấm qua thân đập, ảnh chụp từ mặt thượng lưu đập cho thấy có số vị trí bê tơng bị rỗ, khơng đảm bảo chất lượng Về vấn đề nước rị rỉ, theo nguyên lý thiết kế nêu trên, tất nước thấm phải tập trung vào hành lang thân đập tháo hạ lưu theo tuyến ống thiết kế Tuy nhiên đập Sông Tranh 2, giếng tập trung nước sau chắn khe co giãn không khoan thông đến hành lang; lực thoát nước KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 37 (6/2012) 87 hệ thống ống khoan thông với hành lang không đảm bảo, làm cho nước ứ đầy khe chảy mái hạ lưu Như vậy, mặt thi cơng, để tránh rị rỉ nước q mức cho phép qua thân đập, cần đảm bảo chất lượng lắp đặt chắn nước khe co giãn, chất lượng đổ bê tơng mặt thượng lưu đập khoan nước mặt sau chắn, thông với hành lang đập Ở đập mà công tác thi công lắp đặt khớp nối đổ bê tông mặt thượng lưu kiểm sốt chặt chẽ vấn đề rị rỉ nước mức cho phép không xảy – Kết luận Kết cấu đập trọng lực thi cơng bê tơng đầm lăn tồn mặt cắt ứng dụng rộng rãi giới Việt Nam ưu điểm đảm bảo tính tồn khối mặt cắt đập cho phép đẩy nhanh tốc độ thi công Tuy nhiên, sơ đồ chống thấm thoát nước thân đập tuân thủ quy định đập bê tơng trọng lực, tức có hành lang thân đập hệ thống ống thu nước, cần quy định mác chống thấm cho phần bê tông gần mặt thượng lưu để đảm bảo an toàn thấm Để việc kiểm soát chất lượng chống thấm cho lớp bê tông gần mặt thượng lưu không ảnh hưởng đến tiến độ thi công đập, thiết kế cần xác định thành phần hỗn hợp RCC đáp ứng với mác chống thấm đưa quy định kiểm soát chất lượng RCC đầu vào quy trình thi cơng để đảm bảo mác chống thấm u cầu Những khuyết tật thi cơng có xử lý sau, trước tích nước hồ, giải pháp khác nhau, việc dán vật liệu chống thấm mặt thượng lưu giải pháp hỗ trợ, không coi nhẹ lớp chống thấm Việc bố trí hệ thống khe co giãn đập bê tông cần xác định sở tính tốn độ co giãn đoạn đập thời kỳ khác Trong số đập cao sử dụng nhiều lớp chắn nước khe co giãn vùng chịu cột nước cao Sơ đồ chống rò rỉ nước qua khe hai bên vai đập cần thực theo tiêu chuẩn hành Trong thi công cần tăng cường công tác kiểm soát chất lượng lắp dựng, hàn nối chắn nước, đầm chặt bê tông hai bên vai chắn thi cơng ống nước sau chắn thông với hành lang thân đập để đảm bảo sơ đồ chống thấm thoát nước theo thiết kế TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ thủy lợi Thiết kế đập bê tông bê tông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế 14TCN 56- 88 Lê Minh, Nguyễn Quang Bình Giải pháp nâng cao chống thấm cho bê tơng đầm lăn cơng trình thủy lợi Tạp chí KHKT Thủy lợi Môi trường số đặc biệt tháng 11 – 2011 Lương Văn Đài Tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn đập đá đổ mặt bê tông giới Việt Nam Tuyển tập báo cáo khoa học kỷ niệm 45 năm lập khoa Cơng trình, tháng 11 – 2011 Công ty cổ phần tư vấn điện Báo cáo trạng thấm qua đập thủy điện Sông Tranh phương án xử lý Hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công, Hà Nội tháng – 2012 American Concrete Institute Roller – Compacted Mass Concrete Reported by ACI committee 207, ACI 207 5R – 99 Abstract: ABOUT ANTISEEPAGE SOLUTION OF ROLLER COMPACTED CONCRETE DAM Roller compacted concrete (RCC) dam constructed much lately in Vietnam But in construction practinality these are existent problems in theory of design, realization technique and control antiseepage quality of dam In this paper emparized necessary determine antiseepage mark of upstream concrete statum of dam, reminded regulations when assemble waterstop of joints and control antiseepage quality of RCC dams Key words: RCC dams Người phản biện: PGS.TS Lê Văn Hùng 88 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 37 (6/2012) ... công đập) -Đây biện pháp chống thấm hỗ trợ, không coi nhẹ lớp chống thấm Bố trí khe co giãn đập giải pháp chống thấm qua khe Khe co giãn bố trí đập bê tơng trọng lực để chống nứt ngang đập co... cách quy định mác chống thấm cho lớp bê tông thượng lưu hướng dẫn kỹ thuật vật liệu công nghệ để đạt mác chống thấm định 2.2 Chống thấm cho đập RCC Về nguyên tắc, đập RCC đập bê tông trọng lực nên... Bình Giải pháp nâng cao chống thấm cho bê tơng đầm lăn cơng trình thủy lợi Tạp chí KHKT Thủy lợi Môi trường số đặc biệt tháng 11 – 2011 Lương Văn Đài Tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn đập