Trước khi đổ bê tông thường phải bóc bỏ lớp phong hoá trên mặt nền. Mặt nền có thể lμm phẳng hoặc hơi nghiêng về phía thượng lưu. Khi mặt nền quá nhấp nhô, chỗ cao thấp thay đổi đột ngột, cần sửa lại cho bằng phẳng để tránh phát sinh ứng suất tập trung. Ngoμi việc xử lý mặt nền, tuỳ tình hình cụ thể của từng loại nền mμ chúng ta có thể tiến hμnh gia cố vμ xử lý nh− sau:
1. Phụt vữa tạo màng chống thấm.
Để giảm áp lực thấm dưới đáy đập vμ hạn chế lượng nước tổn thất qua nền, người ta thường tiến hμnh khoan lỗ vμ phụt vữa tạo mμng chống thấm trong nền.
Mμng chống thấm thường lμm sát về phía thượng lưu, đường kính lỗ khoan vμo khoảng 5 ữ 15cm. Độ sâu của hố khoan tuỳ thuộc yêu cầu chống thấm, th−ờng yêu cầu l−ợng mất n−ớc cho phép không quá 0,01 ữ 0,05l/ph. Theo kinh nghiệm thì độ sâu mμng chống thấm có thể đạt tới (0,5 ữ 0,8) cột nước thấm, chiều dμy của mμng chống thấm phải đảm bảo độ dốc thấm lớn nhất qua mμng chống thấm không v−ợt quá trị số cho phép đ−ợc ghi ở bảng 8-1.
Độ dốc thấm qua mμng chống thấm tại mặt cắt phía trên lμ lớn nhất, tại chỗ sâu nhất của mμng chống thấm độ dốc thấm bằng không. Để tiết kiệm ta có thể lμm mμng chống thấm có
độ dμy thay đổi, phía trên có thể lμm ba hμng lỗ khoan, phía dưới có thể chỉ cần một hμng (hình 8-24b). Khoảng cách giữa các hμng tuỳ thuộc vμo mức độ nứt nẻ của nền, thường từ 1,5
ữ 2 đến 3 ữ 4m, trong mỗi hμng khoảng cách các lỗ khoan có thể lấy 2 ữ 5m.
Bảng 8-1
Đặc tr−ng thấm n−ớc của mμng chống thấm
Độ hút n−ớc l/ph Hệ số thấm cm/s
§é dèc thÊm cho phÐp [J]
www.vncold.vn
238
0,05 1.10-4 10
0,03 6.10-5 15
0,01 2.10-6 20
Hình 8-27: Sơ đồ màng chống thấm và thoát n−ớc d−ới đập
a) Màng chống thấm xiên;
b) Màng chống thấm thẳng đứng 1- Màng chống thấm;
2- thiết bị thoát n−ớc
Vật liệu lμm mμng chống thấm có thể lμ vữa xi măng, vữa bitum, đất sét. Vật liệu tốt nhất để lμm mμng chống thấm lμ vữa xi măng, khi n−ớc có tính ăn mòn nền thì mới dùng vữa bi tum vμ trong trường hợp khi nền có những hang khe lớn thì có thể dùng vữa đất sét.
2. Phụt vữa gia cố nền
Để bảo đảm tính chỉnh thể của nền, tăng cường sự liên kết giữa đập vμ nền, nâng cao cường
độ của nền, người ta tiến hμnh phụt vữa xi măng trên khắp diện tích mặt nền. Độ sâu các hố khoan phụ thuộc tính chất nứt nẻ vμ chất l−ợng nền, nói chung khoan nông hơn trong tr−ờng hợp lμm mμng chống thấm. Độ sâu phụt vữa gia cố có thể từ 5 ữ 15m. Trên mặt bằng, các lỗ khoan có thể bố trí dạng chữ nhật, nh−ng dạng hoa mai th−ờng đ−ợc dùng nhiều hơn.
3. Xử lý các lớp kẹp xấu
Trong trường hợp nền có những lớp kẹp xấu thẳng đứng, người ta có thể lμm một lớp đệm bằng bê tông cốt thép dạng phẳng hoặc dạng vòm (hình 8-28a) để truyền lực xuống hai bên thμnh
đá tốt, hoặc lμm các nút bê tông (hình 8-28b) bịt kín.
Hình 8-28: Gia cố lớp kẹp xấu
Đ8.12. Đập trọng lực khe rỗng
www.vncold.vn
239
Đập trọng lực khe rỗng lμ một trong những dạng cải tiến của đập trọng lực. Do có những khe rỗng lớn mμ khối lượng của đập được giảm đi nhiều, áp lực thấm vμ áp lực đẩy nổi dưới đáy công trình cũng giảm đi rõ rệt (hình 8-29). áp lực thấm trong tr−ờng hợp nμy chỉ tính trong phạm vi chiều dμi b1. Trị số áp lực thấm ở đây có thể tính theo công thức:
k
Wφ =0.5 Hb dγ 1 (8-57)
Đập trọng lực khe rỗng có thể lμm theo dạng đập trμn
n−ớc hoặc không trμn n−ớc. Đập th−ờng đ−ợc chia
thμnh nhiều đoạn lμm việc độc lập nhau, chiều dμi mỗi
đoạn khoảng 15 ữ 20m.
Mặt cắt cơ bản của đập khe rỗng vẫn lμ dạng tam
giác. Kích th−ớc của các khe rỗng sơ bộ có thể xác
định theo công thức:
0.5b .z.e0 =(Wφ−W ) /φk γ, (8-58) Trong đó:
Wφ- áp lực thấm trong tr−ờng hợp đập không
có khe rỗng;
γ - dung trọng của n−ớc;
Wφk đ−ợc tính theo công thức (8-57);
e- chiều rộng khe rỗng, có thể lấy từ 3 đến 9m,
hoặc bằng (0,15 ữ 0,40)d. Chiều rộng khe rỗng của đập
Bratxcaia réng 6m vμ e/d = 0,27.
Các ký hiệu khác xem hình (8-29).
Khoảng cách từ mặt đập thượng lưu đến điểm
bắt đầu của khe rỗng bằng (0,4 ữ 1)d.
Khi kiểm tra ổn định của đập khe rỗng, thường tính cho cả đoạn đập, về nguyên lý không khác với việc tính ổn định của đập bê tông trọng lực.
Để tính toán các thμnh phần ứng suất ta có thể phân ra hai tr−ờng hợp.
Khi chiều rộng khe rỗng không lớn e/d = 0,1 ữ 0,2 ta có thể tính toán t−ơng tự nh− một đập trọng lực có chiều dμi d0 = d – e, khi đó áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên một đơn vị chiều rộng
đoạn đập bằng 0
0
p d p
= d , ở đây p= γh.
Khi độ rộng khe rỗng lớn hơn, các thμnh phần ứng suất có thể tiến hμnh tính toán nh− đập to
đầu (xem ch−ơng 9).
Nh−ợc điểm cơ bản của đập khe rỗng lμ khó tiến hμnh tháo n−ớc qua các phần bê tông đang xây dựng nh− ở đập bê tông trọng lực, mμ th−ờng phải lμm các lỗ tháo n−ớc trong các đoạn đập.
Phải dùng nhiều ván khuôn, do đó lμm tăng giá thμnh đơn vị của bê tông 5 ữ 10%. Tuy nhiên khối l−ợng bê tông của đập khe rỗng tiết kiệm đ−ợc từ 7 ữ 15%, vốn đầu t− tiết kiệm 5 ữ
Hình 8-29: Sơ đồ đập khe rỗng a) Mặt cắt ngang đập;
b) Mặt bằng (sát đáy);
c) Biểu đồ áp lực thấm lên đáy.
www.vncold.vn
240
10% so với đập bê tông trọng lực. Vì vậy đập khe rỗng vẫn lμ hình thức kết cấu kinh tế vμ hợp lý, hiện nay đ−ợc sử dụng rộng rãi.
Đ8.13. Các hình thức đập trọng lực cải tiến khác
Đập bê tông trọng lực có nh−ợc điểm lμ thể tích lớn, tốn nhiều bê tông vμ không tận dụng hết cường độ của vật liệu, nhất lμ phần giữa đập. Để khắc phục tình trạng đó, người ta đã đề ra nhiều biện pháp, trong đó có biện pháp cải tiến kết cấu đập nhằm giảm khối l−ợng bê tông xây đập.
Ngoμi hình thức đập khe rỗng, ng−ời ta còn dùng các loại khác nh− đập có lỗ khoét lớn h−ớng dọc đập vμ nằm sát chân đập (hình 8-30), đập trọng lực lắp ghép kiểu ngăn hộp để đổ thêm các vật liệu rẻ tiền (hình 8-31) vμ đập trọng lực có ứng suất tr−ớc (hình 8-32)....
Hình 8-30: Đập trọng lực có lỗ khoét lớn Hình 8-31: Đập trọng lực lắp ghép kiểu ngăn hộp
www.vncold.vn
241 Hình 8-32: Đập trọng lực ứng suất tr−ớc
a) Mặt cắt ngang; b) Phần đỉnh đập; c) Phần néo trong nền
−u điểm lớn của các hình thức đập trọng lực cải tiến nμy lμ: giảm khá nhiều khối l−ợng bê tông (có thể giảm từ 20 ữ 70%), giảm vốn đầu t−, ngoμi ra tốc độ thi công các loại đập nμy cũng nhanh hơn vμ điều kiện toả nhiệt của bê tông trong quá trình thi công cũng thuận lợi hơn so với
đập bê tông trọng lực.
Một h−ớng cải tiến khác đ−ợc ứng dụng trong những năm gần đây lμ công nghệ xây dựng
đập bêtông đầm lăn (RCC). Điểm cốt yếu của công nghệ nμy lμ sử dụng hμm l−ợng xi măng thấp, do đó giảm đ−ợc sự toả nhiệt vμ tăng nhanh tốc độ thi công. Vật liệu thân đập đ−ợc đầm chặt bằng trục lăn (Roller) nh− khi thi công đập đất đầm nén.
Các công trình nghiên cứu về đập bê tông đầm lăn đã bắt đầu từ những năm 1960. Thí nghiệm đầu tiên dùng bê tông đầm lăn đ−ợc thực hiện ở Đμi Loan vμ năm 1963 đập AlpeGra (H
= 172m) đã được xây dựng ở ý bằng phương pháp bê tông đầm lăn. Sau đó phương pháp nμy
đ−ợc sử dụng ở Mĩ, Canada, Anh, Pakistan, Nhật vμ Brazin.... Các nhóm nghiên cứu ng−ời Mĩ, Nhật đã tiến hμnh nghiên cứu xây dựng các đập Simajigawa ở Nhật cao 89m vμ đập Wilon Greek ở Mỹ cao 52m, sau đó các kĩ sư người Nhật đã phát triển vμ gọi lμ phương pháp đập bê tông đầm lăn. Công nghệ nμy cho hiệu quả cao vì thời gian xây dựng nhanh, xây dựng đơn giản, rẻ tiền.
Tính đến cuối năm 1998 trên thế giới đã có khoảng 210 đập có chiều cao H >15m, đ−ợc xây dựng bằng công nghệ bê tông đầm lăn trong đó có 9 đập vòm. Mãi đến năm 1978 Trung Quốc mới áp dụng kĩ thuật RCC sau đó đã nghiên cứu cải tiến vμ phát triển nâng cao, mở ra đ−ợc công nghệ xây dựng các đập cao. Hiện nay Trung Quốc đã vμ đang xây dựng 46 đập loại nμy, trong đó
www.vncold.vn
242
có đập Shapai có chiều cao H = 129m (2001) vμ lμ nước đứng đầu thế giới. Nhật lμ nước đứng thứ nhì, có 40 đập bê tông đầm lăn.
Tương tự như đập bê tông trọng lực, đập bê tông đầm lăn cũng có thể dùng để trμn nước vμ không trμn n−ớc (xem hình 8-33).
Hình 8-33: Mặt cắt ngang đập bê tông đầm lăn Long Than (Trung Quốc)
www.vncold.vn
243 Ch−ơng 9