Thạc Sĩ Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai đoạn thi công xây dựng

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC
26T MỞ ĐẦU 26T 1
26T CHƯƠNG 1: AN TOÀN ĐẬP VÀ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 26T . 4
26T 1.1. An toàn đập và sự quan tâm của các Quốc gia 26T . 4
26T 1.1.1. An toàn đập và sự quan tâm của các nước trên thế giới 26T 4
26T 1.1.2. An toàn hồ, đập và sự quan tâm của nước ta. 26T 8
26T 1.2. Sự cần thiết phải quan tâm đến vấn đề an toàn hồ, đập. 26T . 11
26T 1.3. Vị trí của đập đất trong công tác an toàn đập. 26T 12
26T 1.5. Kết luận chương 1 26T . 17
26T CHƯƠNG 2 NHỮNG HƯ HỎNG DẪN ĐẾN MẤT AN TOÀN ĐẬP ĐẤT
TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG 26T 18
26T 2.1. Hư hỏng đập đất liên quan đến phương án dẫn dòng thi công 26T . 18
26T 2.1.1. Nhiệm vụ thiết kế và thi công các phương án dẫn dòng thường
dùng trong thi công đập đất 26T . 18
26T 2.1.2. Hư hỏng của đập đất xuất phát từ dẫn dòng thi công 26T 19
26T 2.2. Những hư hỏng liên quan đến sự cố nước tràn qua đập trong giai đoạn
thi công. 26T . 20
26T 2.2.1. Nguyên nhân phát sinh sự cố tràn qua đập trong giai đoạn thi công 26T
20
26T 2.2.2. Hư hỏng liên quan đến sự cố nước tràn qua đập trong giai đoạn thi
công. 26T . 20
26T 2.3. Những hư hỏng liên quan đến thấm nền, thân đập và vai đập 26T . 21
26T 2.3.1. Nguyên nhân phát sinh dòng thấm. 26T . 21
26T 2.3.2. Các nguyên nhân gây ra cố thấm mạnh qua nền đập. 26T . 22
26T 2.3.3. Các nguyên nhân gây ra sự cố thấm và sủi nước ở vai đập 26T 22
26T 2.3.4. Các nguyên nhân gây ra sự cố thấm và xói rỗng ở mang các công
trình xây đúc. 26T . 22
26T 2.3.5. Các nguyên nhân gây ra thấm mạng, sủi nước qua thân đập 26T 23
26T 2.3.6. Hư hỏng do sự cố thấm mạnh qua các bộ phận công trình. 26T 23
26T 2.4. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp trong thi công đất 26T 24
26T 2.4.1. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp thân đập với công trình xây đúc. 26T . 24
26T 2.4.2. Hư hỏng do xử lý tiếp giáp khớp nối thi công thân đập. 26T . 28
26T 2.5. Những hư hỏng liên quan đến biến dạng, lún nền và công trình. 26T . 30
26T 2.5.1. Các biến dạng trong đập đất 26T 30
26T 2.5.2. Các loại vết nứt và nguyên nhân hình thành 26T . 33
26T 2.6. Kết luận chương 2 26T . 41
26T CHƯƠNG 3 BIỆN PHÁP BẢO ĐẢM AN TOÀN ĐẬP 26T 43
26T 3.1. Biện pháp an toàn đập trong thiết kế tổ chức thi công. 26T 43
26T 3.2. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho đập. 26T . 44
26T 3.2.1. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho nền đập. 26T . 44
26T 3.2.2. Biện pháp nâng cao khả năng chống thấm cho thân đập. 26T 56
26T 3.3. Giải pháp hạn chế biến dạng. 26T 78
26T 3.3.1. Các biện pháp phòng ngừa 26T 78
26T 3.3.2. Biện pháp sửa chữa 26T 78
26T 3.4. An toàn đập trong công tác lập tiến độ và bố trí mặt bằng 26T . 79
26T 3.4.1. An toàn đập trong công tác lập tiến độ 26T 79
26T 3.4.2 An toàn đập trong công tác bố trí mặt bằng 26T . 82
26T 3.5. An toàn đập và công tác quản lý chất lượng thi công 26T 84
26T 3.5.1. Trình tự thực hiện và quản lý chất lượng thi công xây dựng 26T 84
26T 3.5.2. Trách nhiệm của các bên liên quan 26T . 85
26T 3.5.3. Công tác nghiệm thu và lưu trữ hồ sơ 26T . 90
26T 3.6. Kết luận chương 3 26T . 91
26T CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO THIẾT KẾ TỔ
CHỨC THI CÔNG ĐẬP ĐẤT HỒ TẢ TRẠCH - THỪA THIÊN HUẾ 26T 93
26T 4.1. Giới thiệu công trình Hồ Tả trạch 26T . 93
26T 4.1.1. Giới thiệu chung 26T 93
26T 4.1.2. Các hạng mục công trình 26T . 94
26T 4.2. Phương án dẫn dòng thi công. 26T 102
26T 4.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế dẫn dòng 26T . 102
26T 4.2.2. Phương án 26T 103
26T 4.3. Phân đợt đắp đập và tiến độ thi công 26T 104
26T 4.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng 26T 104
26T 4.3.2. Các yêu cầu đối với công tác thi công đập đất 26T 105
26T 4.3.3. Biện pháp đắp đập đất 26T . 106
26T 4.4. Quản lý chất lượng quá trình xây dựng đập 26T . 113
26T 4.5. Kết luận chương 4 26T . 119
26T KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 26T 121
26T 1. Kết luận 26T 121
26T 2. Kiến nghị 26T 121
26T TÀI LIỆU THAM KHẢO 26T 123
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
26TU Hình 2.1: Hố móng cống thực tế thi công. U26T 26
26TU Hình 2.2: Quá trình diễn biến sự cố U26T 27
26TU Hình 2.3: Mặt cắt ngang đập sau khi vỡ U26T . 27
26TU Hình 2.4: Mặt cắt dọc đập sau khi vỡ U26T . 28
26TU Hình 2.5: Mặt bằng các hang ở đoạn bị sự cố U26T . 29
26TU Hình 2.6: Một số biến dạng khác nhau của đập được thể hiện trong các hình U26T 32
26TU Hình 2.7: Vết nứt vuông góc với trục đập U26T 33
26TU Hình 2.8: Vết nứt nằm ngang U26T 34
26TU Hình 2.9: Vết nứt dọc theo trục đập U26T 38
26TU Hình 2.10: Ứng suất tại vai đập giảm xuống có thể dẫn đến nứt gãy thuỷ lực U26T
. 39
26TU Hình 2.11: Mặt phẳng cần kiểm tra nứt gãy thủy lực U26T . 40
26TU Hình 2.12: Nứt gãy thuỷ lực gây hư hỏng đập Stockton Creek U26T 41
26TU Hình 3.1: Sơ đồ các chân khay phụ để ngăn nước vào hố móng chân khay U26T 47
26TU Hình 3.2 : Sơ đồ xây dựng chân khay phụ 2 lần U26T . 48
26TU Hình 3.3: Sơ đồ xây dựng chân khay bằng màng chống thấm. U26T 50
26TU Hình 3.4: Mặt cắt ngang tường vây U26T 52
26TU Hình 3.5: Sơ đồ tường chống thấm bằng cừ thép. U26T 52
26TU Hình 3.6: Cấu tạo ván cừ gỗ U26T 54
26TU Hình 3.7: Cấu tạo các loại cừ thép U26T 55
26TU Hình 3.8: Sơ đồ tường chống thấm bằng cừ thép U26T . 55
26TU Hình 3.9: Cấu tạo mũ cừ. U26T 56
26TU Hình 3.10: Sơ đồ phân vùng đập theo điều kiện thấm nước. U26T 57
26TU Hình 3.11: Sơ đồ phân vùng đập theo điều kiện chịu lực U26T . 57
26TU Hình 3.12: Mặt bằng bố trí bãi thí nghiệm U26T 62
26TU Hình 3.13: Biểu đồ quan hệ giữa dung trọng khô với độ ẩm ứng với số lần
đầm và chiều dày lớp rải U26T . 63
26TU Hình 3.14: Quan hệ giữa h, n, γ UR k RU và ω cho loại đất dính U26T 64
26TU Hình 3.15: Quan hệ giữa h, n, γ UR k RU và ω cho loại đất không dính U26T . 64
26TU Hình 3.16: Quan hệ giữa dung trọng khô và độ ẩm U26T 65
26TU Hình 3.17: Quan hệ độ ẩm đầm nện và hệ số thấm kiểm tra mẫu đất đập Cà
Giây theo thí nghiệm đầm nện Proctor U26T . 67
26TU Hình 3.18: Bạt bậc thụt thành mái dốc U26T 72
26TU Hình 3.19: Bóc nền để đắp đập U26T . 72
26TU Hình 3.20: Sự hình thành các mặt tiếp giáp rất yếu trong thân đập đất khi
phân đoạn thi công theo mặt cắt ngang. U26T 75
26TU Hình 3.21: Sự hình thành các mặt tiếp giáp rất yếu trong thân đập khi phân
đoạn thi công theo chiều dọc đập. U26T . 76
26TU Hình 3.22: Mặt bằng xử lý khe nối tiếp ngang U26T . 77
26TU Hình 3.23: Mặt cắt kinh tế thi công vượt lũ trong giai đoạn II U26T . 82
26TU Hình 4.1: Vị trí cụm công trình đầu mối Hồ Tả Trạch U26T . 94
26TU Hình 4.2: Mặt bằng bố trí tổng thể Hồ Tả Trạch U26T 96
26TU Hình 4.3: Mặt cắt đập chính tại lòng sông U26T 101
26TU Hình 4.4: Đường biến thiên độ ẩm của đất trầm tích và bồi tích U26T 109
26TU Hình 4.5: Bóc tầng phủ và đào rãnh thoát nước hạ thấp ẩm tại mỏ U26T 110
26TU Hình 4.6: Cày xới phơi đất tại mặt đập và bóc lớp đất không đạt độ ẩm U26T . 111
26TU Hình 4.7: Tổ hợp máy thi công và xử lý mặt đập sau mưa U26T . 112
26TU Hình 4.8: Lấy mẫu thí nghiệm kiểm tra chất lượng lớp đắp U26T . 117

DANH MUC CÁC BẢNG BIỂU
26TU Bảng 1.1: Thống kê các trường hợp hư hỏng của đập và toàn bộ nguyên nhân
hư hỏng trên thế giới từ năm 1799 ư1931. U26T 4
26TU Bảng 1.2: Thống kê các vụ vỡ đập trên thế giới U26T . 6
26TU Bảng 1.3: Phân loại mức độ sự cố theo số lượng hồ chứa nước U26T . 9
26TU Bảng 1.4: Phân loại sự cố theo số lượng hồ chứa nước U26T 9
26TU Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm đầm nén hiện trường tại một số công trình. U26T 64
26TU Bảng 3.2: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Sông Quao (%/h) U26T 69
26TU Bảng 3.3: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Thác Mơ (%/h) U26T 69
26TU Bảng 3.4: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Lộc Quang 1 (%/h) U26T . 69
26TU Bảng 3.5: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Lộc Quang 2 (%/h) U26T . 69
26TU Bảng 3.6: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Nam H'ring (%/h) U26T . 70
26TU Bảng 3.7: Tổng hợp chỉ số thay đổi độ ẩm theo thời gian U26T 70
26TU Bảng 4.1: Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu của công trình U26T 97
26TU Bảng 4.2: Chỉ tiêu đất lớp 2b nguồn gốc bồi tích cổ có chỉ tiêu U26T . 105
26TU Bảng 4.3: Chỉ tiêu đất lớp 5 nguồn gốc trầm tích có chỉ tiêu U26T . 106
26TU Bảng 4.4: Quan trắc độ ẩm tại các mỏ vật liệu công trình U26T 109
26TU Bảng 4.5: Cường độ giảm độ ẩm (%/h) tại lớp mặt và lớp giữa cách nhau
15cm tại công trình Hồ Tả Trạch U26T 110
26TU Bảng 4.6: Tần suất lấy mẫu thí nghiệm kiểm tra chất lượng đất đắp U26T . 117 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Từ nhiều thế kỷ qua, con người đã biết xây dựng các đập để tạo hồ trữ
nước tự nhiên, điều tiết dòng chảy phục vụ nhu cầu sử dụng nước theo thời
gian và không gian, hạn chế lũ lụt, tạo môi trường sinh thái Do ưu thế của
chúng, số lượng hồ chứa nước trên Thế giới ngày càng nhiều. Bên cạnh tác
dụng to lớn của loại công trình này, chúng cũng chứa nhiều tiềm ẩn rủi ro.
Trên Thế giới đã có không ít đập đất bị vỡ gây nhiều thiệt hại về người, tài
sản và ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường. Với lý do trên, nhiều tổ chức
Quốc tế liên quan đến an toàn hồ chứa, đập được hình thành. Tổ chức Quốc tế
về an toàn các đập lớn Thế giới (ICOLD) được thành lập từ năm 1928, hiện
nay có trên 80 nước tham gia.
Theo xu thế phát triển chung, số lượng đập cao trên Thế giới ngày càng
được xây dựng nhiều hơn. Việt Nam cũng trong xu hướng đó và đập đất
chiếm khoảng 90% các đập tạo hồ chứa: những năm 70-80 của thế kỷ XX
chúng ta mới xây dựng được một số đập lớn như đập Thác Bà, Hòa Bình, Phú
Ninh, Dầu Tiếng, Kè Gỗ, Thác Mơ nhưng chỉ trong chục năm đầu thế kỷ
XXI hàng loạt các đập lớn được xây dựng với kết cấu đa dạng và thời gian thi
công nhanh như đập Ba Hạ, IA Súp thượng, Tràng Vinh, Sê San 3, Sê san
4,
Đập đất là loại đập vật liệu địa phương, phù hợp với nhiều loại nền, dễ
thích nghi với sự thay đổi thể tích; dễ thi công, chỉ cần nắm chắc quy trình và
tổ chức quản lý chất lượng chặt chẽ là có thể xây dựng được. Thực tế chưa
hoàn toàn như vậy, một số nước trên Thế giới có khoa học kỹ thuật phát triển
vẫn xẩy ra thảm họa vỡ đập, điển hình như ở Mỹ, Ý gây thiệt hại nhiều tài
sản và tính mạng của nhân dân. Theo điều tra năm 1998, Việt Nam có trên 2
460 hồ dung tích trên 1,0 triệu m P
3
P , trong đó hơn 60% số lượng có hư hỏng,
làm việc không đạt yêu cầu thiết kế. Một số đập bị vỡ hoặc sự cố được nhiều
tài liệu nhắc đến như đập Am Chúa, Suối Hành, Suối Trầu; một số khác như
Buôn Buông, Liệt Sơn, gần đây nhất như đập Khe Mơ (Hà Tĩnh) chỉ với
dung khoảng 0,3 triệu m P
3
P nước đã làm trôi đoạn đường sắt Bắc Nam dài gần
200m, làm gián đoạn giao thông hàng tuần. Một số hư hỏng đập những năm
gần đây như đập ở Yên Bái, Điện Biên, Hà Tĩnh, Quảng Ngãi nếu không
được khắc phục kịp thời cũng xảy ra rủi ro. Theo đánh giá, nguyên nhân của
các sự cố đập đất trên 50% do lỗi trong quá trình thi công.
Việc thi công đập đất không phức tạp, tuy nhiên vẫn có nhiều rủi ro dẫn
đến mất an toàn do quá trình thi công không đảm bảo kỹ thật, do thiết kế tổ
chức thi công chưa hợp lý và ảnh hưởng bất lợi của thời tiết. Với quan tâm
trên, đề tài:’’Nghiên cứu giải pháp nâng cao an toàn đập đất trong giai
đoạn thi công xây dựng” mang nhiều ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học.
2. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu những hư hỏng gây mất an toàn đập đất. Từ đó đưa ra các
giải pháp nâng cao an toàn đập đất và nâng cao chất lượng đập trong giai
đoạn thi công xây dựng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là đập đất, loại đập dùng chủ yếu bằng vật liệu
địa phương
- Phạm vi nghiên cứu: giai đoạn thi công xây dựng đập đất
4. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện
- Các tiếp cận: + Tiếp cận qua thực tế công trình đã xây dựng
+ Tiếp cận qua các nghiên cứu, thiết kế xây dựng công
trình 3
+ Tiếp cận qua các nguồn thông tin khác
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá
+ Phương pháp chuyên gia