3. NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI HIỆN NAY CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
10.1.1.Công nghệ đổ bê tông và máy thi công:
thể của đập trong các ví dụ đã dẫn chứng. Tuy nhiên vẫn chưa nêu được những đặc điểm chủ yếu và toàn cảnh của cả đập, nhất là những phát hiện sau khi đưa chúng vào vận hành. Để bổ cứu vấn đề này, ở chương này sẽ chọn ra một số đập bê tông đầm lăn có tính đại diện để tường thuật rõ thêm.
10.1. ĐẬP ĐẢO ĐỊA XUYÊN CỦA NHẬT BẢN
Đây là con đập bê tông đầm lăn trọng lực đầu tiên của thế giới, được xây dựng năm 1980. Việc xây dựng đập Đảo Địa Xuyên đã hình thành cái gọi là phương pháp thi công trọn bộ ''RCD'', sau này đem ứng dụng trong thi công đập bê tông đầm lăn của tất cả các đập ở Nhật Bản.
Đập Đảo Địa Xuyên là công trình thuỷ lợi lợi dụng tổng hợp, phụ trách nhiệm vụ cấp nước là phòng lũ. Đập cao 89m, đỉnh dài 240m với khối lượng bê tông 317.000 m3, trong đó có 136.000 m3 là bê tông đầm lăn, chiếm tỷ lệ52%.
Đưa vào sử dụng một thời gian là 2 năm thì tiến hành các thí nghiệm trong nhà bê tông đầm lăn, thí nghiệm thi công, chọn phương án thi công đập lớn.
Phân khu bê tông thân đập như hình 11-1, A là bê tông phần ngoài, D là móng bê tông và C đường hành lang bê tông, tất cả đều là bê tông thường. Phần nội bộ là bê tông đầm lăn B, cao dưới 40m là B1 và trên
40m là B2.
Hình 11-1: Phân khu bê tông đập Đảo Địa Xuyên
A- Bê tông phần ngoài B- Bê tông nội bộ
C- Bê tông đường hành lang D- Bê tông móng
Tỉ lệ cấp phối tiêu chuẩn bê tông xem bảng 11-1.
10.1.1. Công nghệ đổ bê tông và máy thicông: công:
Công nghệ đổ bê tông đầm lăn và máy móc thi công gồm:
(1) Máy trộn: Dùng 2 máy trộn song trục cưỡng bức KBHS-1500-C, có dung tích mỗi máy là 1,5 m3, thời gian trộn 30s, năng suất 100m3/h.
(2) Vận chuyển: dùng một máy 13,5T cần cẩu cáp cố định chuyển gầu 4,5 m3
lên mặt đập, mỗi giờ có thể chuyển 100m3, sau đó đổ vào phễu di động 15m3, dùng xe ben tự đổ 11T chuyển lên khoảnh đổ. Để giảm phân ly do rỡ bê tông, rỡ thành 2 lượt, trước tiên 1/3 rồi dịch lên phía trước rỡ nốt 3/2. Toàn mặt đập chia làm 3 khối, mỗi khối có diện tích khoảng 2000m2.
(3) San: ở các chỗ thường dùng xe ủi, gần ván khuôn và cốt thép dùng xe xúc đổ bánh lốp 0,3m3 để san. Hai bên lưới gạt của xe ủi hàn tấm chắn giữa có gân trợ lực hình tam giác.
Chiều dày tầng đầm chặt: với chiều cao đập 40m trở xuống là 50 cm, 40m trở lên là 70cm. Mỗi lớp rải san 15~20 cm. Tầng dày 50 cm chia làm 3 lớp san, tầng dày 70 cm chia làm 4 lần san.
(4) Khe ngang: ở phần bê tông ngoài thượng, hạ lưu trước khi đổ bê tông lắp hệ thống ngăn nước, đặt các tấm kim loại phân cách thành rãnh, sau đó đổ bê tông thường. ở phần trong của bê tông dùng máy cắt bê tông tạo khe. Lúc mới đầu, cắt khe sau khi đầm lăn thấy khi cắt làm hỏng bê tông hai bờ khe, cho nên sửa lại cắt trước khi đầm. Dùng ván khuôn tạo khe ở bê tông móng.
(5) Đầm dùi và đầm lăn: phần bê tông nội bộ dùng đầm rung BW-200 để đầm, tốc độ hành trình 1 km/h, với tầng dày 50 cm thì đầm 2 lượt không rung trước, sau đó đầm tiếp 9 lượt đầm rung, lại đầm 2 lượt không rung nữa. ở chỗ liên kết bê tông thường là bê tông đầm lăn, dùng đầm dùi đầm bê tông thường, sau đó đổ bê tông đầm lăn rồi dầm chặt cho đến khi chỗ liên kết có tính đàn hồi, rồi lại dùng đầm dùi đầm lại.
(6) Xử lý mặt khe ngang: Sau 1 ngày đổ bê tông (mùa hè) hoặc 2 ngày (vào mùa đông) thì dùng máy cào tạo nhám, ở bộ phận bên cạnh dùng máy cào cầm tay cào nhám hoặc dùng nước cao áp phun xối tạo nhám. Cho máy làm sạch khử sạch. Máy cào mỗi giờ cào được 200~350m2, cứ 10 ngày thay chổi 1 lần . Quét dọn xong đổ 1 lớp vữa cát dày 1,5 cm, chỗ mặt nền đá đổ dày 2 cm, dùng sức người để cào bằng. Từ nõn khoan cho thấy, do đổ vữa cát mà mặt tầng kết dính tốt, cường độ chống cắt mặt khe cùng đạt như khối bê tông hoàn chỉnh.
(7) Bảo dưỡng: về mùa hè dùng bảo dưỡng phun sương, có một số chỗ bảo dưỡng bằng nước chảy tự nhiên. Mùa đông để phòng đóng băng thì phải bảo dưỡng bảo ôn.
Bảng 11-1. tỉ lệ cấp phối tiêu chuẩn bê tông. Chủn g loại Hạt cốt liệu to nhất (mm ) Tỉ lệ nướ c keo (%) Lượn g tro bay (%) Tỉ lệ cát (% ) Độ sụt (cm) Hàm lượn g khí (%) Nước (kg/m3 ) Xi măng C (kg/m3 ) Tro bay F (kg/m3 ) C+F (kg/m3 ) Cát (kg/m3 ) Cốt liệu thô (kg/m3 ) Chất phụ gia (kg/m3 ) Loại A 80 39.1 30 34 4±1,5 3,5±1 130 154 66 220 670 1377 0,55 Loại B-1 80 80,8 30 34 - 1,5± 1 105 91 39 130 749 1476 0,325 Loại B-2 80 87,5 30 34 - 1,5± 1 105 84 36 120 752 1482 0,300 Loại C 80 49,1 30 34 4±1,5 3,5±1 440 199 86 285 593 1341 0,71 Loại D 80 76,1 30 34 4±1, 5 3,5± 1 137 126 84 180 687 1353 0,45 10.1.2. Khống chế chất lượng:
Nội dung khống chế chất lượng đập bê tông đầm lăn ở Đảo Địa Xuyên bao gồm mấy mặt sau:
(1) Khống chế vật liệu: chú ý chất lượng của các vật liệu gốc. Định kỳ kiểm tra thiết bị đo lường, dung sai của thiết bị đo lường phải nhỏ hơn của bê tông thường.
(2) Khống chế độ nhão: Tiêu chuẩn khống chế trị số VC là 20 ± 10S. Trong thực tế thi công đã lấy tiêu chuẩn là 10s.
(3) Khống chế hàm lượng nước của cát: dùng máy đo thuỷ phân kiểu tụ điện, cứ cách 1 phút đo 1 lần, tự động điều chỉnh cho nước và cát. Phòng thí nghiệm cứ cách 1 giờ lại đo hàm lượng nước của cát 1 lần rồi so sánh với thuỷ phân kế. Máy thủy phân kế này dùng rất tốt, độ chính xác cao.
(4) Thi công mùa hè: trên nguyên tắc, từ tháng 8~9 ban ngày không đổ bê tông. Thời gian cho phép từ lúc ra khỏi máy trộn đến lúc đổ xong qui định là 4h theo khả năng thi công. Thời gian gián đoạn với chiều dày tầng đầm chắc 50 cm qui định 1 ngày sau sửa thành 3 ngày.
(5) Thi công mùa đông: dùng nước 400C để trộn, bê tông đổ xong tiến hành bảo dưỡng bảo ôn.
(6) Khoan lấy mẫu: Khoan 9 điểm trên đập, đương kính mẫu khoan 170 mm, tổng đài 370m, làm thành mẫu thử 360 mẫu. Trong 91 mẫu kỳ hạn 91 ngày, chỉ có 1 mẫu không đạt cường độ 10,8 MPa (cường độ thiết kế). Dung trọng thiết kế 2,3T/m3, dung trọng của tất cả các mẫu thử đều lớn hơn trị số thiết kế. Mẫu thử tầng dày 50cm, cắt ngang giữa, cường độ đo được của tầng trên và dưới chênh lệch nhau không lớn. Với tầng dày 70cm, cắt ngang mẫu thử rồi đo cho thấy, cường độ tầng trên thấp hơn tầng dưới khoảng 30%, đây là hiện tượng ''trên yếu dưới khoẻ'', còn chưa rõ nguyên nhân. Dùng kính phóng đại soi thấy chưa thải hết không khí ra trong vữa xi măng còn bọt khí. Nhưng hệ số thẩm thấu vẫn đạt 1x10-7 ~ 1x10-3 cm/s, không đáng lo ngại về khe hở làm thấm nước, trực quan cho thấy chất lượng bê tông tốt.
10.2. ĐẬP WILLOW CREEK CỦA MỸ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 11-2: Mặt cắt đập tràn của đập Willow Creek (đơn vị: m)
Đập Willow Creek xây dựng năm 1982, là đập đầu tiên trên thế giới dùng toàn bê tông đầm lăn. Đập Willow Creek chủ yếu là ngăn lũ. Đập cao 52m, đỉnh đập dài 543m, đoạn lũ tràn dài 116m. Lượng bê tông 331.000 m3, tuyệt đại bộ phận là bê tông đầm lăn. Phân khu thân đập bê tông như hình 11-2.
Mặt cắt tiêu chuẩn của đập tràn kiểu hở như hình 11-2. Để cải thiện điều kiện dòng chảy, dùng bê tông thường xây đỉnh đập tràn hình cong, độ dốc mặt dòng tàn hạ
không tốt ở mặt dốc thì phạm vi 30cm mặt ngoài chất lượng kém có thể bị xói để lại bê tông đầm lăn sẽ phù hợp với chất lượng mặt đập tràn hơn.
Tỉ lệ cấp phối bê tông dùng ở đập Willow Creek như bảng 11-2. Lượng dùng keo dính bê tông đầm lăn nội bộ chỉ có 66kg/m3, để cải thiện tính đầm chặt và giảm xu thế phân ly, cho phép hàm lượng bột mịn qua sàng 200# đạt 10% tổng trọng lượng cốt liệu.
Độ dốc thân đập bê tông đầm lăn qua thí ngyiệm là 1:0,73, cho nên mặt hạ lưu không dùng ván khuôn mà trực tiếp đầm lăn thành, khi đầm rung phía hạ lưu cũng chưa thấy hiện tượng bê tông bờ dốc sạt lở.
Mặt đập thẳng đứng thượng lưu dùng tấm bê tông cốt thép đúc sẵn, dùng 2 bu lông thép dài 1,5m, φ15mm neo móc giữ; chôn vào khối bê tông đầm lăn. Không rỡ đi tâm mặt làm cho mặt đập mỹ quan. Không gắn các khe giữa các tấm để tránh áp lực nước hạ lưu sinh ra lực tác dụng vào lưng tâm khi mực nước trong hồ hạ thấp. Tính chống thấm không do các tấm mặt này quyết định mà quyết định bởi thân bê tông đầm lăn.
Toàn bộ đập lớn không có khe ngang, đầm lăn toàn mặt cắt. Dùng 2 máy trộn kiểu rơi tự do 6,8m3 để trộn, do máy vận chuyển xúc đổ 12m3 đưa lên mặt đập, ở những nơi không tiện dùng máy vận chuyển thì dùng xe ben đổ phía sau hoặc đổ dưới đáy. Máy vận chuyển có thể rải bê tông đều theo chiều dày 35cm, đầm chắc 30cm. Dùng máy đo mật độ hạt đo dung trọng trung bình được 2467 kg/m3, tương đương với 98~99% dung trọng lý luận. Sai số tiêu chuẩn dung trọng là 112 kg/m3.
Bảng 11-2. Tỉ lệ cấp phối tiêu chuẩn bê tông đập Willou Creek
Các bộ phận Đường kính cốt liệu lớn nhất Tỉ suất nước keo Lượng tro bay (%)
Lượng vật liệu của mỗi m3 bê tông (kg) Nước Xi măng C Tro bay F C + F Đá cát Mặt thường nguồn 76 1,04 0 109 104 0 104 2270 Nộ bộ thân đập 76 1,62 28,8 107 47 19 66 2293 Mặt hạ nguồn 76 0,72 31,1 109 104 47 151 2223 Mặt lũ tràn 38 0,44 27,8 118 186 80 266 2082
Bê tông tầng đêm
khe tầng ngang 19 0,44 28 118 194 76 270 2078
Để tránh nứt do nhiệt, khi thi công đã áp dụng các biện pháp sau:
(1) Về mùa đông, sản xuất một nửa cốt liệu và đánh dống để khi dùng nhiệt độ cốt liệu thấp.
(2) Đổ bê tông trước ngày 1 tháng 5. (3) Năng lực trộn tối thiểu là 306m3/h.
(4) Tốc độ lên cao: cứ 3 ca tối thiểu đổ xong 1 tầng, 2 ca đổ không quá 3 tầng. Tất cả các biện pháp trên đều dễ dàng thực thi. Sau khi xây xong dùng máy quan sát nội bộ phát hiện có vết nứt gần đáy theo hướng thượng xuống hạ lưu, gần giáp giới của đập tràn và đập không tràn, nguyên nhân là do mặt cắt chỗ này đột biến tạo nên, nhưng vết nứt không xuyên qua đập.
Vấn đề lớn nhất của đập Willow Creek là thẩm lậu. Mùa xuân năm 1983, hồ chứa nước lên đến 15,2m, lập tức xuất hiện nước rò ở đường hành lang và mặt hạ lưu. Lượng nước rò lớn nhất lên đến 170l/s. Con đường rò nước chủ yếu là mặt tầng đầm lăn, dùng vữa ximăng rót xử lý.
Năm sau khi mực nước của hồ chứa lên đến 15,2m cao thì nước rò là 8,5L/s, mực nước lên đến 29m nước rò mới là 128L/s, vào năm sau, lưu lượng rò giảm dần nguyên do là bùn lấp và tác dụng canxi hoá.
10.3. ĐẬP UPPER STILL WATER CỦA MỸ.
Đập cao 89,6m, đỉnh đập dài 815m, khối lượng bê tông là 1,281 triệu m3, trong đó bê tông đầm lăn là 1,225 triệu m3. ván khuôn trượt thi công khối bê tông mặt thượng và hạ lưu là 69.000 m3, mặt cắt của đập xem hình 11-3.
Đây là đập đầu tiên do cục khai hoang của Mỹ thiết kế bằng bê tông đầm lăn. So sánh lượng dùng vật liệu keo dính cao với đập bê tông đầm lăn nghèo khô ở đập Willow Creek là một hình ảnh đối đầu rõ rệt, tỉ lệ cấp phối của đập Upper Still water như bảng 11-3.
Bê tông đầm lăn B dùng vào phạm vi mặt thượng lưu cách 3m các bộ phận còn lại dùng bê tông đầm lăn A.
Bảng 11-3: Tỉ lệ cấp phối bê tông Willow Creek, kg/m3
Loại Nước Xi măng (C) Tro bay (F) C + F Cát Cốt liệu thô
Tầng mặt 139 222 151 373 831 1555
Bê tông đầm lăn A 99 80 174 254 682 2205 Bê tông đầm lăn B 100 95 208 303 688 2140
Vùng đập lớn thuộc khí hậu rét buốt, nhân tố khảo cứu chủ yếu là tính bền vững của bê tông mặt. Dùng ván khuôn trượt để đổ mặt thượng, hạ lưu, lượng keo dính của bê tông dùng cao 373 kg/m3. tuy vậy xét tới
có thể nứt mặt tầng bê tông, không thể chỉ dựa vào nó để chống thấm, cho nên nhiệm vụ chống thấm do bản thân bê tông đầm lăn đảm nhận. Bê tông đầm lăn sử dụng lượng tro bay lớn, vì loại bê tông này có tính chống thấm tốt, kết hợp mặt tầng chặt chẽ, cường độ lớn. Vì vậy cho phép dộ dốc hạ lưu đập dốc,, nhằm giảm thiểu khối lượng thân đập để có hiệu quả kinh tế. Dùng 2 máy trộn 2 x 6m3 thùng nghiêng và hai máy trộn 2 x 3m3 trục xoắn để trộn, băng tải để vận chuyển, khoảng cách 300m. Xe ben và xe tải đổ sau có lắp van điều chỉnh rải chiều dày. Xe ủi bánh ích D-4 san, trên lưỡi gạt có lắp thiết bị laze để khống chế chiều dày bê tông 38 cm. Máy đầm rung hai quả lu đầm 6~8 lượt. Dùng xe tưới nước bảo dưỡng. Mỗi ngày làm việc 24h, mỗi tuần công tác 7 ngày. Dựng ván khuôn trượt vào ban ngày, 2 ca đêm đổ bê tông.
Qui định nhiệt độ đổ bê tông không quá 100C, lấy 95% lượng nước trên bằng đá băng và đổ bê tông vào ban đêm để thoả mãn yêu cầu này. Vùng này khí hậu nhiều năm có nhiệt độ trung bình 2,20C biên độ chênh lệch nhiệt độ là 130C. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đập Upperstill water tạo thành hồ chứa nước, hàng năm cứ bắt đầu vào tháng 6 là tích nước và tháng 9 thì xả, đến mùa xuân năm sau thì mực nước thấp nhất. Phương thức vận hành như vậy cũng có điều kiện thuận lợi để quan sát mặt thượng lưu.
Do dùng ván khuôn trượt để đổ bê tông mặt thượng, hạ lưu nếu lại có khe ngang thì thi công phức tạp hoá, theo tính toán nếu rút ngắn khoảng cách các khe xuống còn 5m thì mới tránh khỏi nứt khe, với khe hở dày đặc như vậy thì sẽ rất khó cho thi công và tăng chi phí. Cho nên thân đập không bố trí khe ngang, nếu phát hiện vết nứt thì có thể tiến hành bổ cứu hàng năm vào lúc mực nước thấp.
Đập Upper Still water bắt đầu đổ bê tông vào mùa thu năm 1985, mỗi năm chỉ có 5 tháng thi công là lúc không có đóng băng; đến măn 1987 thì hoàn thành. Xây dựng xong mới phát hiện ra 12 rãnh nứt theo hướng thượng hạ lưu, trong đó có 3 khe nứt là có lượng nước rò lớn. Vào ngày 14-7-1991 thì phát hiện lượng nước thấm lớn nhất lên đến 155l/s, trong đó qua vết nứt chảy vào đường hành lang là 32 L/s còn 103 L/s thì từ lỗ thoát nước ở móng chảy vào hành lang. Vào mùa xuân năm 1992 thì tiến hành xử lý 3 vết nứt chủ yếu và móng.
10.4. ĐẬP NGỌC XUYÊN CỦA NHẬT
Đây cũng là đập bê tông đầm lăn trọng lực cao 100m đầu tiên của thế giới. Trong thiết kế và thi công đều tuân thủ các nguyên tắc và tác dụng cơ bản như đập Đảo Địa Xuyên.