HOÀN THIỆN QUY TRÌNH THI CÔNG KÊNH BÊ TÔNG LƯỚI THÉP ĐÚC SẴN. ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH NÂNG CẤP HỆ THỐNG KÊNH TRẠM BƠM NAM SÔNG MÃ, TỈNH THANH HÓA

Kết luận của luận văn 1 – Chất lượng và tiến độ thi công công trình nói chung, công trình thủy lợi nói riêng là vô cùng quan trọng, đóng vai trò quyết định cho việc thực hiện thành công một dự án đầu tư xây dựng công trình. 2 – Để thi công công trình đạt chất lượng tốt, đảm bảo tiến độ theo yêu cầu thì việc xây dựng được một quy trình thi công đầy đủ, hoàn chỉnh là rất quan trọng. Thực tế hiện nay, vẫn chưa có một quy trình thi công hoàn chỉnh đối với công trình kênh bê tông lưới thép vỏ mỏng đúc sẵn. Vì vậy, nhiều nhà thầu, đơn vị đã lúng túng khi triển khai thi công. Việc nghiên cứu, hoàn chỉnh quy trình là hết sức cần thiết và có tính ứng dụng thực tiễn cao. Từ những quan điểm nêu trên, trong khuôn khổ luận văn, tác giả đã hoàn thành các nội dung sau: Phân tích được các ưu điểm và điều kiện áp dụng của loại hình kênh bê tông lưới thép đúc sẵn. Nêu được các đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật đặc thù đối với kênh bê tông lưới thép đúc sẵn; từ đó tạo cơ sở lý luận để hoàn thiện quy trình thi công. Nghiên cứu, rà soát, tổng hợp và hài hòa hóa các tiêu chuẩn, quy chuẩn và các quy định của nhà nước kết hợp với kiến thức chuyên môn được đào tạo và kinh nghiệm công tác thực tiễn để hoàn thiện được quy trình thi công kênh bê tông lưới thép đúc sẵn. Áp dụng thành công quy trình cho một số hạng mục công trình Dự án thành phần hệ thống kênh trạm bơm Nam sông Mã, tỉnh Thanh Hóa – Dự án Cải thiện nông nghiệp có tưới WB7

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGUYỄN QUANG TRUNG

HOÀN THIỆN QUY TRÌNH THI CÔNG KÊNH BÊ TÔNG LƯỚI THÉP ĐÚC SẴN ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH NÂNG CẤP HỆ THỐNG KÊNH

TRẠM BƠM NAM SÔNG MÃ, TỈNH THANH HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGUYỄN QUANG TRUNG

HOÀN THIỆN QUY TRÌNH THI CÔNG KÊNH BÊ TÔNG LƯỚI THÉP ĐÚC SẴN ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH NÂNG CẤP HỆ THỐNG KÊNH

TRẠM BƠM NAM SÔNG MÃ, TỈNH THANH HÓA Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy

Mã số : 60-58-40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Nguyễn Quang Cường

Hà Nội – 2015

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Quang Cường đã dành nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Thủy lợi cùng quý thầy cô trong Khoa Công trình, Ban Giám đốc Ban Quản lý dự án thủy lợi Thanh Hóa – Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thanh Hóa đã tạo điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tấm lòng của những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp qúy báu của qúy thầy cô và các bạn

Xin chân thành cảm ơn./

Hà Nội, tháng 10 năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Quang Trung

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên học viên: Nguyễn Quang Trung

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Tên đề tài luận văn: “Hoàn thiện quy trình thi công kênh bê tông lưới thép

đúc sẵn Áp dụng cho công trình Nâng cấp Hệ thống kênh trạm bơm Nam sông Mã, tỉnh Thanh Hóa ”

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đã ghi trong lời cảm ơn Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, tháng 10 năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Quang Trung

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……… 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 CÁC HÌNH THỨC KIÊN CỐ HÓA KÊNH MƯƠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG 4

1.1.1 Các hình thức kiên cố hóa kênh mương 4

1.1.2 So sánh sơ bộ kinh tế kỹ thuật của các loại kênh kiên cố hóa 6

1.1.3 Phương pháp thi công các loại hình kênh kiên cố hóa 8

1.2 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐÚC SẴN, LẮP GHÉP TRONG XÂY DỰNG 9

1.2.1 Tổng quan về bê tông đúc sẵn, lắp ghép trong xây dựng 9

1.2.2 Vị trí, vai trò của bê tông đúc sẵn, lắp ghép trong xây dựng kênh mương 10

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KÊNH BÊ TÔNG LƯỚI THÉP ĐÚC SẴN VÀ ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG 11

1.3.1 Đặc điểm chung của kênh Bê tông lưới thép đúc sẵn 11

1.3.2 Điều kiện áp dụng kênh Bê tông lưới thép đúc sẵn 13

1.4 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KÊNH BÊ TÔNG ĐÚC SẴN 13

1.4.1 Một số đề tài nghiên cứu khoa học của trường Đại học Thủy lợi 13

1.4.2 Một số quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam 14

1.4.3 Một số kết quả nghiên cứu phục vụ sản xuất của doanh nghiệp 14

1.5 CÁC VẤN ĐỀ TỒN TẠI VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN 14

1.5.1 Các tồn tại 14

1.5.2 Hướng nghiên cứu 15

CHƯƠNG 2 YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG THI CÔNG KÊNH BÊ TÔNG

LƯỚI THÉP ĐÚC SẴN 16

2.1 TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN VÀ CÁC QUY ĐỊNH 16

2.1.1 Các quy định chung 16

2.1.2 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn về vật liệu 16

2.1.3 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn về thiết kế - thi công – nghiệm thu – quản lý vận hành 16

2.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TRÌNH TỰ THI CÔNG: 18

2.2.1 Đặc điểm kết cấu 18

2.2.2 Trình tự thi công: 19

2.3 YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG CÔNG TÁC SẢN XUẤT BÊ TÔNG: 20

2.3.1 Vật liệu 20

2.3.2 Vữa Xi măng 21

2.3.3 Lưới thép 22

2.3.4 Cốt thép chịu lực 24

2.3.5 Các chất phụ gia 25

2.3.6 Cấp phối vật liệu xi măng lưới thép 25

2.4 YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG CÔNG TÁC ĐÚC CẤU KIỆN 25

2.4.1 Chuẩn bị mặt bằng sản xuất 25

2.4.2 Ván khuôn 26

2.4.3 Hệ dàn rung 27

2.4.4 Gia công lắp đặt cốt thép khung, lưới thép 28

2.4.5 Hoàn chỉnh lắp đặt ván khuôn 28

2.4.6 Trộn vữa 28

2.4.7 Nạp vữa và rung 29

2.4.8 Vận chuyển ra vị trí bảo dưỡng 29

2.4.9 Tháo dỡ ván khuôn và tiến hành bảo dưỡng 29

2.4.10 Kiểm tra và nghiệm thu sản phẩm 30

2.4.11 Định mức công tác sản xuất kênh bê tông vỏ mỏng lưới thép 30

2.5 YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG CÔNG TÁC VẬN CHUYỂN, LẮP GHÉP CẤU KIỆN, HOÀN THIỆN CÔNG TRÌNH: 32

2.5.1 Yêu cầu kỹ thuật trong công tác vận chuyển cấu kiện 32

2.5.2 Yêu cầu kỹ thuật trong công tác lắp ghép cấu kiện 33

2.5.3 Định mức công tác lắp đặt kênh bê tông vỏ mỏng lưới thép 34

2.5.4 Các yêu cầu kỹ thuật trong công tác hoàn thiện 35

2.5.5 Một số điểm cần chú ý khi sản xuất, lắp dựng kênh bê tông lưới thép 36

CHƯƠNG 3 HOÀN THIỆN QUY TRÌNH THI CÔNG KÊNH BÊ TÔNG LƯỚI THÉP ĐÚC SẴN - ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH NÂNG CẤP HỆ THỐNG KÊNH TRẠM BƠM NAM SÔNG MÃ, TỈNH THANH HÓA 38

3.1 QUY TRÌNH CHUẨN BỊ THI CÔNG 38

3.1.1 Thành lập hệ thống quản lý chất lượng 38

3.1.2 Tiếp nhận và kiểm tra mặt bằng, tim tuyến, mốc cốt 38

3.1.3 Lập báo cáo tiến độ và hồ sơ thiết kế các công trình tạm 38

3.2 QUY TRÌNH TRỘN BÊ TÔNG VÀ ĐÚC CẤU KIỆN 39

3.2.1 Mua vật tư 40

3.2.2 Kiểm tra xi măng 42

3.2.3 Kiểm tra cốt liệu cho bê tông 45

3.2.4 Kiểm tra cơ lý thép xây dựng 46

3.2.5 Sàng rửa cát, đá, sỏi 47

3.2.6 Kéo thẳng cốt thép 48

3.2.7 Tuốt nguội cốt thép 50

3.2.8 Cắt uốn thép 51

3.2.9 Nắn cắt liên hợp cốt thép 52

3.2.10 Hàn điểm cốt thép 53

3.2.11 Lắp dựng cuốn buộc khung cốt thép 54

3.2.12 Kiểm tra khung cốt thép 55

3.2.13 Điều chỉnh cấp phối bê tông tại trạm trộn 56

3.2.14 Trộn bê tông 58

3.2.15 Kiểm tra cấp phối bê tông 61

3.2.16 Kiểm tra bê tông 62

3.2.17 Tạo hình sản phẩm bê tông cốt thép đúc sẵn 64

3.2.18 Kiểm soát quá trình sản xuất cấu kiện bê tông 67

3.2.19 Bảo dưỡng sản phẩn cấu kiện bê tông 69

3.2.20 Tháo dỡ, vệ sinh khuôn hoàn thiện cấu kiện 72

3.2.21 Bốc xếp, lưu kho bãi, bảo quản, vận chuyển và giao hàng 73

3.3 QUY TRÌNH VẬN CHUYỂN, LẮP GHÉP CẤU KIỆN, HOÀN THIỆN CÔNG TRÌNH 77

3.3.1 Thi công nền kênh 77

3.3.2 Vận chuyển, kê xếp, nghiệm thu cấu kiện tại công trường 77

3.3.3 Lắp ghép cấu kiện 79

3.3.4 Công tác hoàn thiện, nghiệm thu 81

3.4 ÁP DỤNG QUY TRÌNH CHO CÔNG TRÌNH NÂNG CẤP HỆ

THỐNG KÊNH TRẠM BƠM NAM SÔNG MÃ, TỈNH THANH HÓA 81

3.4.1 Giới thiệu về dự án 81

3.4.2 Nội dung và quy mô đầu tư 82

3.4.3 Nội dung và kết quả áp dụng quy trình 84

3.4.4 Kết quả áp dụng quy trình thi công cho công trình 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….……91

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….……… 92

PHỤ LỤC……….……… …93

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Kênh gạch xây 5

Hình 1-2 Kênh đá xây 5

Hình 1-3 Kênh mái bằng tấm lát BT 6

Hình 1-4 Kênh bê tông đổ tại chỗ 6

Hình 1-5 Kênh xi măng lưới thép 6

Hình 1-6 Thi công kênh gạch bằng thủ công 8

Hình 1-7 Thi công mái kênh thủ công 8

Hình 1-8 Thi công kênh bằng cơ giới 9

Hình 2-1 Hình dạng mặt cắt phổ biến của cấu kiện kênh bê tông lưới thép vỏ mỏng 18

Hình 2-2 Kết cấu, hình dạng mặt cắt và liên kết của cấu kiện kênh bê tông lưới thép vỏ mỏng có kích thước (bxh) = (60x70)cm 19

Hình 2-3 Cấu tạo hệ dàn rung 27

Hình 2-4 Chèn khớp nối bằng vữa xi măng 36

Hình 3-1 Sơ đồ quy trình trộn bê tông và đúc cấu kiện 40

Hình 3-2 Quy trình thi công kênh bê tông lưới thép tại vị trí công trình 77

Hình 3-3 Kết cấu đơn nguyên kênh B13, N11 84

Hình 3-4 Sơ đồ tổ chức công trường 85

Hình 3-5 Thử tải cấu kiện tại bãi đúc 88

Hình 3-6 Thi công lắp ghép cấu kiện bằng máy đào 88

Hình 3-7 Chèn khớp nối bằng vữa xi măng 88

Hình 3-8 Tuyến kênh sau khi lắp ghép 89

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1 So sánh sơ bộ kinh tế kỹ thuật của các loại kênh kiên cố hóa 6

Bảng 2-1 Cấp phối cát trong sản xuất cấu kiện xi măng lưới thép 22

Bảng 2-2 Một số loại lưới thép thông dụng trong sản xuất CK xi măng lưới thép 23

Bảng 2-3 Tỷ lệ thể tích của các cốt liệu trong hỗn hợp bê tông thường và vữa xi măng lưới thép (%) 25

Bảng 2-4 Định mức công tác sản xuất kênh bê tông vỏ mỏng lưới thép 31

Bảng 2-5 Định mức công tác lắp đặt kênh bê tông vỏ mỏng lưới thép 34

Bảng 3-1 Danh mục các tiêu chuẩn áp dụng trong kiểm tra vật liệu 46

Bảng 3-2 Sai lệch vị trí cho phép trong thi công cốt thép 56

Bảng 3-3 Quy định tần suất kiểm tra độ ẩm 57

Bảng 3-4 Sai số định lượng các vật liệu (%) 59

Bảng 3-5 Thời gian trộn hỗn hợp bê tông (phút) 59

Bảng 3-6 Độ lệch cho phép đối với tính công tác của hỗn hợp bê tông 60

Bảng 3-7 Sai số lắp đặt cấu kiện (mm) 81

Bảng 3-8 Các thông số kỹ thuật chính của công trình Nâng cấp hệ thống kênh trạm bơm Nam sông Mã, tỉnh Thanh Hóa 82

TỪ NGỮ VIẾT TẮT

KDVT&DV: Kinh doanh vật tư và dịch vụ

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Chương trình mục tiêu quốc gia về xây dựng nông thôn mới giai đoạn 2010 -

2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo quyết định số 800/QĐ-TTg ngày 04/06/2010 Trong chương trình xây dựng nông thôn mới, kiên cố hóa kênh mương là 1 trong 19 tiêu chí Giải pháp xây dựng kiên cố hóa kênh mương bằng các cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn sẽ giúp cho các địa phương đẩy nhanh tiến độ thực hiện công trình, giảm chi phí lập dự toán, thanh toán nghiệm thu nhanh chóng, tránh được những lãng phí không đáng có là mục tiêu và nội dung mà chương trình mục tiêu quốc gia Xây dựng nông thôn mới giai đoạn 2011-2020 đã đặt ra Đối với các công tác sản xuất, lắp dựng bê tông kênh đúc sẵn đảm bảo chất lượng công trình đồng đều do sản phẩm được chế tạo tại các cơ sở tập trung với trang bị máy móc cơ giới, công nghệ hoàn chỉnh hơn và nhân lực có tay nghề cao hơn Việc đưa công nghệ này vào các dự án kiên cố hoá kênh mương theo các chương trình mục tiêu quốc gia là rất phù hợp, mang lại hiệu quả kinh tế cao

Từ năm 2000 đến nay, đặc biệt là trong những năm gần đây, công tác kiên cố hóa

hệ thống kênh mương, nâng cao hiệu quả tưới tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp đã được triển khai từng bước thực hiện trong phạm vi cả nước Kiên cố hóa kênh mương (đặc biệt là hệ thống kênh tưới) đã mang lại hiệu quả to lớn:

- Tiết kiệm nguồn nước tưới, giảm chi phí tiền điện bơm tưới, tận dụng triệt để nguồn nước của các hồ chứa nước, đập dâng; giảm thiểu thiệt hại do hạn hán, thiếu nguồn nước tưới với những rủi ro do tình trạng biến đổi khi hậu đã và đang gây ra

- Giảm chi phí đầu tư sửa chữa nâng cấp hàng năm vì các tuyến kênh đất được thay bằng kênh kiên cố

- Tăng thêm diện tích đất để sản xuất nông nghiệp từ nguồn đất được dôi ra khi chuyển từ kênh đất sang kênh kiên cố

Tuy vây, từ thực tế ở các địa phương đã thực hiện, công tác kiên cố hóa kênh

mương (đặc biệt là việc kiên cố hóa các tuyến kênh nhỏ nội đồng) còn một số tồn tại trong tổ chức thực hiện từ khâu thiết kế đến thi công vẫn chưa đáp ứng được với yêu cầu thực tế cụ thể là:

- Việc kiên cố hóa các tuyến kênh tưới, tiêu nhỏ nội đồng vẫn phải tiến hành từng bước: Khảo sát, thiết kế, thi công theo các công đoạn truyền thống như các tuyến kênh lớn dẫn đến chi phí đầu tư cao, tiến độ thực hiện chậm

- Với các khu vực miền núi do đặc điểm địa hình phức tạp thì việc thi công lại càng khó khăn và tốn kém chi phí hơn

Đồng thời, hiện nay, trong quá trình tài trợ các dự án từ nguồn vốn Hỗ trợ phát triển chính thức (ODA), các nhà tài trợ luôn đặt ra yêu cầu phải áp dụng các tiến bộ khoa học công nghệ vào các khâu thiết kế và thi công để hạ giá thành, rút ngắn thời gian thi công Đặc biệt, trong khuôn khổ dự án Cải thiện nông nghiệp có tưới (WB7) do Ngân hàng Thế giới (WB) tài trợ sẽ ưu tiên đầu tư cho các hạng mục công trình sử dụng các công nghệ mới như neoweb, bê tông cốt sợi, bê tông lưới thép đúc sẵn Dự án sẽ tập trung đầu tư nâng cấp, hiện đại hóa công trình và các hạng mục công trình gồm hệ thống tưới từ đầu mối, kênh chính đến cấp 2, 3 và nội đồng Phương thức tiếp cận cần đến sự tài trợ cho hoàn thiện từ đầu mối đến mặt ruộng cho một hệ thống Vì vậy, việc đề xuất các tuyến kênh lắp đặt từ các cấu kiện

bê tông lưới thép đúc sẵn là một lợi thế để thu hút nguồn vốn đầu tư từ các Nhà tài trợ

Với việc khắc phục được nhiều khó khăn trong quá trình thi công mà hình thức kênh bê tông đổ tại chỗ thường gặp phải; đồng thời rút ngắn thời gian thi công, quản

lý tốt chất lượng thi công và có lợi thế trong việc thu hút vốn đầu tư từ các dự án ODA, hình thức kênh bê tông cốt thép đúc sẵn đang có nhiều ưu thế và đã được nhiều Chủ đầu tư các dự án lựa chọn, đưa vào thi công công trình Tuy nhiên, hiện nay đối với kết cấu này có nhiều đặc điểm đặc thù riêng; hệ thống tiêu chuẩn thiết

kế, thi công và các yêu cầu về quản lý chất lượng tuy đã được xây dựng nhưng còn nhiều điểm chưa chi tiết, chưa thuận lợi cho các đơn vị áp dụng Vì vậy, việc nghiên cứu để hoàn thiện quy trình thi công kết cấu kênh bê tông lưới thép đúc sẵn là rất

cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao

Xuất phát từ thực tế trên, việc nghiên cứu đề tài “Hoàn thiện quy trình thi công kênh bê tông lưới thép đúc sẵn Áp dụng cho công trình Nâng cấp Hệ thống kênh trạm bơm Nam sông Mã, tỉnh Thanh Hóa” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu hoàn thiện quy trình thi công kênh bê tông lưới thép đúc sẵn; áp dụng cho một số hạng mục công trình thuộc dự án thành phần Nâng cấp Hệ thống kênh trạm bơm Nam sông Mã, tỉnh Thanh Hóa (Thuộc dự án Cải thiện nông nghiệp

có tưới – WB7)

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Quy trình thi công kênh bê tông lưới thép đúc sẵn

- Áp dụng quy trình trong thực tế tại một số tuyến kênh thuộc hệ thống kênh trạm bơm Nam sông Mã, tỉnh Thanh Hóa – Dự án Cải thiện nông nghiệp có tưới (WB7)

và đánh giá kết quả áp dụng

IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu thời gian gần đây về tính toán thiết

kế, thi công kênh bê tông đúc sẵn

- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực tiễn

- Áp dụng cho công trình thực tế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 CÁC HÌNH THỨC KIÊN CỐ HÓA KÊNH MƯƠNG VÀ PHƯƠNG

PHÁP THI CÔNG

Kiên cố hoá hệ thống kênh mương là một xu hướng phổ biến rộng rãi ở nước ta trong những năm vừa qua Những lợi ích thu được thông qua các điển hình kiên cố hoá kênh mương thực tế đã được Bộ Nông nghiệp và PTNT tổng kết, đánh giá, trong đó nổi bật lên một số ưu điểm sau:

- Giảm được từ 30% đến 70% diện tích kênh mương chiếm đất để đưa vào canh tác hoặc phục vụ giao thông, xây dựng;

- Giảm thời gian dẫn nước từ 30%-59%, giảm công lao động tưới nước trên đồng ruộng từ 33%-60%;

- Tăng cao trình nước trong kênh, đảm bảo lưu lượng tưới, từ đó tăng diện tích tưới tự chảy, giảm chi phí điện năng tới 30% và có thể bỏ bớt các trạm bơm cục bộ cuối hệ thống kênh;

- Giảm công lao động tu sửa, nạo vét kênh mương 55-93%;

- Tưới chủ động tạo điều kiện thuận lợi tăng vụ, tăng diện tích, tăng năng suất cây trồng đưa tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp;

- Kênh mương được kiên cố có thể lắp đặt công trình đo nước dễ dàng hơn, tạo điều kiện thu thuỷ lợi phí theo khối nước, đảm bảo tiết kiệm nước và công bằng xã hội

Với các ư điểm nêu trên, chúng ta thấy kiên cố hoá kênh mương đã trở thành xu hướng tất yếu Hiện nay, các hình thức kiên cố hóa đang được sử dụng rộng rãi là:

(i) Kênh gạch xây, đá xây:

+ Kênh xây đá (Mặt cắt hình thang hoặc chữ nhật): Có khả năng chống sạt lở bờ kênh, hầu như không tổn thất nước, thường áp dụng cho vùng núi có nguồn cung cấp đá

+ Kênh xây gạch (Mặt cắt chữ nhật): Đây là loại kênh được áp dụng khá phổ biến nhờ khả năng tự sản xuất vật liệu, tự xây dựng, các địa phương có thể đảm nhận thi công quản lý Nhưng hiện nay do chưa hiểu hết các vấn đề kỹ thuật trong xử lý nền, trong thi công, trong quá trình bảo dưỡng nên còn để xẩy ra hiện tượng đổ vỡ, nứt gẫy lãng phí Tuỳ thuộc điều kiện địa chất cần phải gia cố nền hoặc đáy kênh đổ bê tông thành xây gạch có giằng dọc kênh và ngang kênh Đặc biệt chú ý xử lý kỹ thuật cho vùng đất yếu, kênh bên cạnh đường giao thông

Hình 1-1 Kênh gạch xây Hình 1-2 Kênh đá xây

(ii) Kênh lát mái bằng các tấm bê tông lắp ghép (Mặt cắt hình thang): Loại hình

kênh này thi công nhanh nhưng khả năng chống mất nước bị hạn chế, dễ bị sạt mái nếu không có biện pháp liên kết chắc chắn các tấm với nhau Để hạn chế sự sụt lở phát triển người ta tạo thành các khung bao cho một vùng diện tích nhất định và trên đỉnh mái cần có giằng khoá dọc bờ kênh Kích thước tấm lát cần chọn hợp lý

về mặt chịu lực, lắp ghép và chuyên chở

(iii) Kênh đổ bê tông tại chỗ (Mặt cắt hình thang hoặc chữ nhật): Loại kênh này

thường áp dụng cho kênh chính, vốn đầu tư lớn, việc tính toán thiết kế và thi công phức tạp Khả năng chống mất nước cao

(iv) Kênh dạng đường ống: thường làm bằng thép, gang hoặc vật liệu nhựa

HDPE, có năng lực chuyển nước tốt, diện tích chiếm đất nhỏ Áp dụng cho các khu vực địa hình phức tạp khó xây dựng kênh hở, độ dốc lớn

Hình 1-3 Kênh mái bằng tấm lát BT Hình 1-4 Kênh bê tông đổ tại chỗ (v) Kênh xi măng lưới thép: Đây là loại kênh thường được đúc sẵn, lắp ghép

khối, áp dụng cho mọi điều kiện địa hình, tạo cảnh quan môi trường đẹp, khả năng chống sạt lở cao, có thể di chuyển khi cần thiết Kênh có mặt cắt hình chữ U, hoặc hình thang được đúc sẵn để lắp ghép Kênh được đúc bằng các vật liệu như: bê tông, bê tông cốt thép, xi măng lưới thép, sợi tổng hợp Kênh có năng lực chuyển nước tốt Kênh bê tông lưới thép đúc sẵn là một dạng của loại kênh này

Hình 1-5 Kênh xi măng lưới thép

Bảng 1-1 So sánh sơ bộ kinh tế kỹ thuật của các loại kênh kiên cố hóa

BT lắp ghép

Đường ống Kênh BT đổ tại

chỗ

Kênh gạch/đá xây

- Chất lượng kiểm soát trong nhà máy

- Ít bị nứt gãy và

rò rỉ trong quá trình vận hành

- Diện tích chiếm đất ít

- Khó khăn trong thay thế, sửa chữa

- Hình thức đẹp

- Phải kiểm soát chất lượng ngoài hiện trường

- Ít bị nứt gãy rò

rỉ trong quá trình vận hành

- Diện tích chiếm đất nhỏ

- Kênh dầy và nặng nề

- Phải kiểm soát chất lượng ngoài hiện trường

- Hay bị nứt gãy

rò rỉ trong quá trình vận hành

- Diện tích chiếm đất lớn

- Phải bảo trì thường xuyên hơn

- Kênh dầy và nặng nề

- Phải kiểm soát chất lượng ngoài hiện trường

- Hay bị nứt gãy

rò rỉ trong quá trình vận hành

- Diện tích chiếm đất lớn

- Phải bảo trì thường xuyên hơn

kỹ thuật cao

- Thời gian thi công ngắn

- Không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

- Ít ảnh hưởng đến môi trường

- Biện pháp thi công đơn giản, không cần thợ

kỹ thuật cao

- Thời gian thi công ngắn

- Không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

- Ít ảnh hưởng đến môi trường

- Biện pháp thi công phức tạp hơn, cần phải có thợ kỹ thuật cao

về ván khuôn,

bê tông

- Cần phải có mặt bằng, thiết

bị thi công bê tông

- Thời gian thi công dài hơn

- Phụ thuộc vào thời tiết

- Biện pháp thi công phức tạp hơn, cần phải có thợ kỹ thuật cao

về xây lát

- Cần phải có mặt bằng, thiết

bị thi công bê tông

- Thời gian thi công dài hơn

- Phụ thuộc vào thời tiết

10-Đặt hơn kênh

bê tông đúc sẵn 10-20%

Đắt hơn kênh

BT đúc sẵn 20%

Rẻ hơn kênh BT

đổ tại chỗ 20%

10-Nguồn: Sổ tay hướng dẫn kiên cố hóa kênh mương nội đồng (Tổng cục Thủy lợi – Bộ Nông nghiệp và PTNT)

1.1.3 Phương pháp thi công các loại hình kênh kiên cố hóa

1.1.3.1 Phương pháp thi công thủ công

Đây là phương án thi công truyền thống hiện nay, đặc biệt đối với các khu vực kiên cố hóa có địa hình chật hẹp, phức tạp Toàn bộ các công tác như :

- Lắp đặt cốt thép, ván khuôn (coppha), đổ bê tông kênh (đối với kênh bê tông)

- Xây lát gạch, đá và trát hoàn thiện (đối với kênh gạch, đá xây)

- Đắp đất hoàn thiện

Đều được công nhân làm bằng thủ công Phương pháp này có nhược điểm là năng suất lao động thấp, công nhân phải làm việc nặng nhọc, chất lượng và mỹ quan công trình hạn chế, thời gian thi công dài

Hình 1-6 Thi công kênh gạch bằng thủ

công

Hình 1-7 Thi công mái kênh thủ công

1.1.3.2 Phương án thi công cơ giới

Khi công trình có mặt bằng rộng lớn và thuận lợi, đặc biệt là các kênh có khẩu độ lớn, phương án này phát huy nhiều ưu điểm Theo đó thì toàn bộ các công tác như đào móng, lắp dựng ván khuôn, đổ bê tông… đều được cơ giới hóa đến mức tối đa Hiệu quả của phương pháp này đó là :

- Giảm bớt nhân công lao động nặng nhọc, giảm thời gian thi công

- Chất lượng và thẩm mỹ công trình được nâng cao

Hình 1-8 Thi công kênh bằng cơ giới 1.1.3.3 Phương án kết hợp

Phương án thi công kết hợp giữu thủ công và cơ giới thường được sử dụng trong hầu hết các dự án xây dựng kiên cố hóa kênh mương Thi công kênh mương bê tông đúc sẵn là một điển hình

Theo đó thì cấu kiện bê tông với hình dạng mặt cắt thiết kế được chế tạo sẵn trong nhà máy hoặc xưởng bằng cơ giới Công tác lắp đặt kết hợp giữa máy móc cơ giới với nhân công địa phương

1.2 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐÚC SẴN, LẮP GHÉP TRONG XÂY

DỰNG

Năm 1824, người Anh phát minh ra xi măng tại vùng Portland và tới năm 1848 ngành công nghiệp xi măng hiện đại chính thức hình thành tạo sự đột phá trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng Tới năm 1855, vật liệu bê tông cốt thép (BTCT) chính thức ra đời Ban đầu BTCT tại chỗ liền khối là chính và đầu thế kỷ XX BTCT lắp ghép bắt đầu xuất hiện với các cấu kiện đơn giản như cọc, dầm, cột dùng phổ biến trong xây dựng công trình công nghiệp, quân sự Vào các năm sau chiến tranh thế giới lần thứ II, với mục tiêu tập trung lo nhà ở cho dân, công nghệ xây dựng nhà

ở bằng kết cấu BTCT lắp ghép ở các nước châu Âu được chăm lo hoàn thiện Kết cấu BTCT lắp ghép đã tạo lợi thế về tốc độ xây dựng ban đầu là hệ kết cấu khung,

hệ kết cấu lắp ghép từ các cấu kiện tấm lớn được hình thành và phát triển mạnh mẽ sau năm 1954 tại các nước châu Âu mà nổi bật ở các nước Bỉ, Tiệp và đặc biệt ở Liên Xô (cũ)

Tại Việt Nam, việc sử dụng các cấu kiện bê tông đúc sẵn, lắp ghép đã được nghiên cứu và áp dụng từ cuối 1960 và phát triển mạnh trong thập niên 70 của thế

kỷ trước Ban đầu chủ yếu ứng dụng trong xây dựng dân dụng, sau đó đã áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực giao thông, thủy lợi, vv

Ưu điểm lớn nhất của việc ứng dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn lắp ghép là có thể công nghiệp hóa và giảm thiểu thời gian xây dựng, dễ dàng đẩy nhanh tiến độ thi công, giảm sự phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Như chúng ta biết, công trình xây dựng chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong suốt thời gian xây dựng mà yếu tố khí hậu trong điều kiện xây dựng ở Việt Nam có tác động không nhỏ ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng công trình Mặt khác, do phần lớn cấu kiện được sản xuất theo dây chuyền công nghiệp thông qua các công đoạn kiểm tra trong nhà xưởng nên chất lượng sản phẩm được đảm bảo ở mức tốt nhất Các công việc còn lại ở hiện trường giảm thiểu đáng kể thời gian, nhân lực và đặc biệt là giảm khối lượng vật liệu cho biện pháp thi công như đà giáo, cốp pha so với việc đổ bê tông tại chỗ

Ngoài những ưu điểm chung như đã nêu trên, việc sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn, lắp ghép trong xây dựng kênh mương thủy lợi còn có những ưu điểm riêng như:

- Đảm bảo tưới đối với các công trình sửa chữa, nâng cấp

- Có thể di dời để tận dụng lại trong trường hợp cần thiết

- Chủ động kiểm soát chất lượng và tiến độ

Với những ưu điểm nổi bật nêu trên, hiện nay cấu kiện bê tông đúc sẵn lắp ghép

đã được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng kênh mương, cụ thể như sau:

- Bộ Nông nghiệp và PTNT đã có chủ trương tăng cường áp dụng các công nghệ mới, trong đó có việc áp dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn trong thi công kênh mương thủy lợi; đặc biệt là trong các dự án Tăng cường quản lý thủy lợi và cải tạo các hệ

thống thủy nông (ADB5) và Cải thiện nông nghiệp có tưới (WB7); chỉ đạo các đơn

vị có liên quan hoàn thiện và phê duyệt Định mức dự toán cho công tác sản xuất, lắp đặt kênh bê tông đúc sẵn; tạo mọi điều kiện thuận lợi để các Chủ đầu tư có thể

áp dụng cho các dự án

- Nhiều tỉnh, thành phố đã chấp thuận chủ trương cứng hóa kênh mương thủy lợi nội đồng bằng lắp ghép cấu kiện bê tông đúc sẵn (ví dụ: thành phố Hà Nội đã có công văn số 4649/UBND-NNNT ban hành ngày 26/6/2014 để thống nhất chủ trương nêu trên)

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KÊNH BÊ TÔNG LƯỚI THÉP ĐÚC SẴN VÀ ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG

Vật liệu xi măng lưới thép với tính chất cơ lý đặc biệt về độ bền, chống thấm, chống xói vì vậy các kết cấu xi măng lưới thép vỏ mỏng ngày nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: xây dựng dân dụng công nghiệp, giao thông vận tải, thuỷ lợi Trên thế giới cũng như nhiều nước trong khu vực Đông Nam Á đã ứng dụng kết cấu xi măng lưới thép rất rộng rãi Nước ta đã ứng dụng kết cấu xi măng lưới thép để chế tạo các tàu thuyền đi sông đi biển, làm cầu phao, nhà nổi, đường ống, cửa van, cầu máng, kênh máng, bể chứa, trần nhà treo, nhà lắp ghép, bọc xà lan, bọc đường ống dẫn dầu

Việc ứng dụng rộng rãi kết cấu xi măng lưới thép vỏ mỏng trong nhiều lĩnh vực xây dựng trong nhiều năm, chứng tỏ loại kết cấu này có những ưu điểm nhất định được thực tế thừa nhận

Trong ngành thuỷ lợi Việt nam, kết cấu xi măng lưới thép được ứng dụng từ nhiều năm trước đây để làm cầu máng, kênh máng, cửa van với công nghệ thi công chủ yếu là công nghệ sản xuất bằng phương pháp rung công nghiệp, đây là phương pháp đầm rung lắc trong khi cấp nguyên liệu bê tông vào khuôn định hình Thiết bị đầm rung lắc có khả năng tạo ra dao động theo các phương ngang lẫn phương thẳng đứng, giúp đẩy toàn bộ bọt khí trong bê tông ra ngoài đảm bảo cho bê tông đặc chắc, nhẵn láng bề mặt bên trong, bên ngoài, không còn khả năng thẩm

thấu, nhưng vẫn bảo đảm kết cấu chịu lực theo yêu cầu đảm bảo tuổi thọ sản phẩm cao tương ứng với tuổi thọ của công trình Với phương pháp thi công mới này một loạt công trình kênh đã ra đời ở Thanh Hoá, Vĩnh Phúc, Thái Bình

Những công trình trên đã đóng góp thiết thực vào việc nâng cao năng xuất cây trồng, tiết kiệm đất, tiết kiệm nước tưới, thời gian chuyển nước nhanh, giảm chi phí điện, giảm công chi phí tu sửa nạo vét hàng năm, tạo ra cảnh quan môi trường đẹp phù hợp với định hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông thôn và xây dựng nông thôn mới

Thông qua các công trình đã triển khai, có thể đánh giá kênh Bê tông lưới thép đúc sẵn có các ưu điểm sau:

- Giảm được từ 30% đến 60% diện tích kênh mương chiếm đất để đưa vào canh tác hoặc phục vụ giao thông

- Giảm thời gian dẫn nước, giảm tổn thất mất mát nước qua vùng cát, giảm công lao động tưới nước trên đồng ruộng nhờ tưới tự chảy ở một số đoạn

- Tăng cao trình nước trong kênh, đảm bảo lưu lượng tưới, từ đó tăng diện tích tưới tự chảy, giảm chi phí điện năng tới 30% và có thể bỏ bớt các trạm bơm cục bộ cuối hệ thống kênh;

- Giảm công lao động tu sửa, nạo vét kênh mương hàng năm

- Tưới chủ động tạo điều kiện thuận lợi tăng vụ, tăng diện tích, tăng năng suất cây trồng đưa tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp;

- Có thể lắp đặt công trình đo nước dễ dàng hơn, tạo điều kiện thu thuỷ lợi phí theo khối nước, đảm bảo tiết kiệm nước và công bằng xã hội

- Khả năng chống phá vỡ lở bờ kênh do lũ xối vào kênh nhờ lắp ghép khối

- Tạo ra cảnh quan môi trường đẹp phù hợp với định hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông thôn

- Sợi thép được phân tán tương đối đồng đều trong bê tông do vậy đã cải thiện được tính giòn làm tăng tính dẻo dai của bê tông; Kênh có khả năng kháng nứt tốt dưới các điều kiện của của thời tiết khí hậu Việt Nam

- Tuổi thọ lâu dài

- Kháng nứt, không thấm nên ít thất thoát nước

- Loại kênh bê tông lưới thép đúc sẵn có ưu điểm đặc biệt hơn các loại kênh xây, kênh đổ bê tông tại chỗ là vẫn đảm bảo yêu cầu tưới của người nông dân, yêu cầu dùng nước theo mùa vụ ngay trong khi đang xây dựng

- Giá thành rẻ (thấp hơn bê tông đổ tại chỗ 10-20%)

- Như đã phân tích các ưu nhược điểm của loại hình kênh bê tông lưới thép đúc sẵn ở các mục 1.1.2 và 1.3.1 nêu trên, với lợi thế chính là ưu việt về mặt kinh tế và

có thể đẩy nhanh tiến độ thi công, kênh bê tông lưới thép đúc sẵn có thể áp dụng trên mọi điều kiện địa hình (trừ vùng có địa hình bãi tưới dốc, bị chia cắt bởi nhiều khe lõm, địa hình dạng yên ngựa, vượt khe suối – bắt buộc phải sử dụng hình thức đường ống) Trên thực tế, loại hình kênh bê tông lưới thép đúc sẵn phù hợp nhất với các vùng có điều kiện địa chất xấu: vùng đất thấm lớn; vùng bãi lầy; hoặc kênh đi qua vùng trũng; độ trũng mặt ruộng ít, nhỏ hơn 1m

- Loại hình kênh bê tông lưới thép là lựa chọn tối ưu nhất ở các vùng có điều kiện thời tiết xấu; các công trình có yêu cầu vừa thi công vừa đảm bảo tưới

1.4 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KÊNH BÊ TÔNG ĐÚC SẴN

Với các ưu điểm và điều kiện ứng dụng rộng rãi nêu trên, từ cuối những năm 90, đầu những năm 2000, các cơ quan quản lý nhà nước, các cơ quan nghiên cứu khoa học (các trường Đại học, các Viện nghiên cứu) và các doanh nghiệp cũng đã có các

đề tài khoa học, các tiêu chuẩn cơ sở, tiêu chuẩn ngành và tiêu chuẩn quốc gia về về kênh bê tông đúc sẵn; thống kê một số công trình nghiên cứu theo trình tự thời gian như sau:

- Đề tài cấp Bộ: “Kết cấu xi măng lưới thép - công nghệ sản xuất” do PGS.TS Đỗ Văn Hứa thực hiện trong thời gian từ năm 2000 đến năm 2001

- Đề tài cấp Bộ: “Hướng dẫn tính toán thiết kế thi công kết cấu xi măng lưới thép

vỏ mỏng” do PGS.TS Đỗ Văn Hứa thực hiện trong thời gian từ năm 2000 đến năm

2002

- Đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu sản xuất lắp dựng kênh xi măng lưới thép Mỹ Tài – Phú Mỹ - Bình Định” do TS Võ Văn Lược thực hiện năm 2001

- TCVN 6394:1998: Cấu kiện kênh bê tông vỏ mỏng có lưới thép

- TCXDVN 390:2006: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép – Quy phạm thi công và nghiệm thu

- TCVN 9115:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép – Thi công và nghiệm thu

- TCVN 9347:2012: Cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn – Phương pháp thí nghiệm gia tải để đánh giá độ bền, độ cứng và khả năng chống nứt

- TCKT 02:2014: Công trình thủy lợi – Kênh bê tông đúc sẵn: Yêu cầu thiết kế, thi công và nghiệm thu

Nắm bắt được lợi thế của kết cấu kênh bê tông lưới thép đúc sẵn, nhiều doanh nghiệp, trong đó nổi bật là Công ty Thoát nước và Phát triển đô thị tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu (BUSADCO) đã thành công trong việc sản xuất cấu kiện bê tông lưới thép đúc sẵn, phục vụ xây dựng hạ tầng nông thôn mới như: kênh mương, cầu cống,

hố ga lắp ghép xây dựng hệ thống tưới tiêu thủy lợi nội đồng; tấm lắp ghép chân kè phục vụ kè kênh mương, ao hồ, đê điều và lắp ghép mặt đường giao thông nội đồng, giao thông nông thôn… Công ty đã thiết lập các tiêu chuẩn cơ sở và các thiết kế điển hình sau để phục vụ sản xuất:

- Tiêu chuẩn cơ sở: TCCS.12.2012/BUSADCO

- Thiết kế điển hình: TKĐH.12.2012.BUSADCO

1.5 CÁC VẤN ĐỀ TỒN TẠI VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

1.5.1 Các tồn tại

Có nhiều tài liệu liên quan đến kênh bê tông lưới thép đúc sẵn Tuy nhiên, những

đề tài nghiên cứu, tiêu chuẩn nêu trên thường chỉ nêu cho một số công trình, trường hợp cụ thể (các đề tài nghiên cứu), hoặc chỉ nêu ra các yêu cầu kỹ thuật bắt buộc phải tuân thủ trong quá trình thiết kế, thi công, vận hành (các tiêu chuẩn, quy chuẩn)

mà chưa có một tài liệu nào xây dựng được một quy trình thi công chi tiết, có tính chất hệ thống hóa, là cơ sở để có thể áp dụng cho tất cả các công trình kênh bê tông lưới thép đúc sẵn

Qua việc đánh giá những tồn tại nói trên, trong khuôn khổ luận văn này, học viên

kì vọng kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây và các tiêu chuẩn, quy chuẩn đã được ban hành, kết hợp với kiến thức được bồi dưỡng trong quá trình học tập và các kinh nghiệm đã tích lũy trong quá trình công tác để nghiên cứu, xây dựng hoàn thiện quy trình thi công kênh bê tông lưới thép đúc sẵn Từ kết quả nghiên cứu hoàn thiện, học viên sẽ phân tích những kết quả đạt được khi áp dụng cho công trình Nâng cấp hệ thống kênh trạm bơm Nam sông Mã, tỉnh Thanh Hóa

CHƯƠNG 2 YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG THI CÔNG KÊNH BÊ

- TCVN 6067:2004 Xi măng pooc lăng bền sun phát – Yêu cầu kỹ thuật

- TCVN 7570:2006: Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật

- TCVN 4506-2012: Nước trộn bê tông và vữa- Yêu cầu kỹ thuật

- TCXDVN 325-2004: Phụ gia hóa học cho bê tông

- TCVN 2682:2009: Xi măng Pooclang – yêu cầu kỹ thuật

- TCVN 6260:2009: Xi măng Pooclang hỗn hợp– yêu cầu kỹ thuật

- TCVN 7570-2006: Cốt liệu cho bê tông và vữa – yêu cầu kỹ thuật

- TCVN 1651 – 3: 2008: Thép cốt bê tông Phần 3: Lưới thép hàn

- TCVN 7511-1,2,5,11,15,16:2006: Thép hình cán nóng- kích thước-dung sai- đặc tính mặt cắt

vận hành

- TCVN 4118:2012: Công trình thủy lợi – hệ thống tưới tiêu – yêu cầu thiết kế

- TCVN 5574:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 8224: 2009: Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về lưới khống chế mặt bằng địa hình

- TCVN 8225: 2009: Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về lưới khống chế cao độ địa hình

- QCVN 04-05:2012/BNNPTNT: Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế

- TCVN 9160:2012: Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng trong xây dựng

- TCVN 4055:2012: Quản lý chất lượng thi công- Quy phạm thi công và nghiệm thu

- TCVN 8305:2009: Công trình thủy lợi – Kênh đất – Yêu cầu kỹ thuật thi công

và nghiệm thu

- TCVN 6394: 1998: Cấu kiện kênh bê tông vỏ mỏng có lưới thép

- TCXDVN 390:2006: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép – Quy phạm thi công và nghiệm thu

- TCVN 9115:2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép – Thi công và nghiệm thu

- TCVN 9347:2012: Cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn – Phương pháp thí nghiệm gia tải để đánh giá độ bền, độ cứng và khả năng chống nứt

- TCVN 8228:2009: Hỗn hợp bê tông thủy công – Yêu cầu kỹ thuật

- TCVN 9361:2012: Thi công và nghiệm thu các công tác nền móng

- TCVN 4055:2012: Quản lý chất lượng thi công- Q.phạm thi công và nghiệm thu

- TCVN 8218 – 2009: Bê tông thủy công Yêu cầu kỹ thuật

- TCKT 02:2014: Công trình thủy lợi – Kênh bê tông đúc sẵn: Yêu cầu thiết kế, thi công và nghiệm thu

2.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TRÌNH TỰ THI CÔNG:

Hiện nay ở nước ta kênh máng kiên cố bằng xi măng lưới thép dẫn nước thuỷ lợi phổ biến sử dụng mặt cắt dạng Parabol, hình thang, hình chữ nhật có thanh giằng Trong đó dạng mặt cắt hình chữ U có nhiều ưu điểm không những hợp lý về mặt thuỷ lực mà cả về phương diện chịu lực

Mặt cắt chữ U thường bố trí thanh giằng (khoảng cách giữa các thanh giằng S lấy khoảng 12m) Kích thước và hình dạng có thể tham khảo hình dưới đây:

- D: Đường kính bộ phận đáy kênh (chiều rộng kênh)

- H: chiều cao kênh

- f: Chiều cao mặt cắt bộ phận chữ nhật

- H1: Lớp nước chảy trong mặt cắt chữ nhật

- H: Chiều cao an toàn của kênh

- t: Chiều dày máng (thường t = (25-40)mm)

120 120

- Tập kết vật tư, vật liệu (xi măng, thép, phụ gia…) tại bãi đúc

- Gia công lắp đặt cốt thép khung, lưới thép

- Hoàn chỉnh lắp đặt ván khuôn

- Trộn, nạp vữa, rung và tạo hình cấu kiện

- Tháo dỡ ván khuôn và tiến hành bảo dưỡng cấu kiện

- Kiểm tra và nghiệm thu cấu kiện tại bãi đúc

- Phóng tuyến, thi công nền kênh

- Vận chuyển cấu kiện đến hiện trường tuyến công trình

- Lắp ráp cấu kiện tại hiện trường

- Hoàn thiện tuyến kênh

2.3 YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG CÔNG TÁC SẢN XUẤT BÊ TÔNG:

Kênh bê tông lưới thép đúc sẵn là một dạng của kênh bê tông Vì vậy, ngoài việc phải đáp ứng các yêu cầu đối với kênh bê tông, còn phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật riêng được quy định tại tiêu chuẩn TCVN 6394: 1998: Cấu kiện kênh bê tông

vỏ mỏng có lưới thép, TCXDVN 390:2006: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép – Quy phạm thi công và nghiệm thu, TCKT 02:2014: Công trình thủy lợi – Kênh bê tông đúc sẵn: Yêu cầu thiết kế, thi công và nghiệm thu và một số tiêu chuẩn khác; cụ thể như sau:

2.3.1 Vật liệu

Xi măng lưới thép là loại vật liệu gồm vữa xi măng và các lưới thép được đan dệt từ các sợi thép, cùng với lưới thép còn có cốt thép để làm khung xương chịu lực So với bê tông cốt thép, xi măng lưới thép là vật liệu đồng chất hơn vì trong đó các sợi thép nhỏ được phân bố đều và dày đặc Các tính chất khác như tính đàn hồi, cường độ chịu kéo, khả năng chống nứt, chống thấm của xi măng lưới thép cao hơn

bê tông cốt thép Sử dụng xi măng lưới thép cho tiết kiệm được vật liệu và giảm được trọng lượng bản thân của kết cấu

Tuy vậy việc sử dụng xi măng lưới thép trong môi trường xâm thực hay chịu tác dụng của nhiệt độ cao (trên 100oC), khi kết cấu chịu tác dụng va đập, mài mòn phải tính toán và cấu tạo có biện pháp bảo vệ cho thích hợp

Cấu kiện xi măng lưới thép thường có chiều dày chỉ bằng 25 – 40mm Chiều dày của các sườn viền theo chu vi của một số cấu kiện có thể lớn hơn 35mm Khác với

bê tông cốt thép có cốt thép tập trung, trong xi măng lưới thép các sợi thép lưới được phân bố đều trên tiết diện Khả năng chịu kéo của bê tông cốt thép càng lớn khi diện tích tiếp xúc cốt thép với bê tông càng lớn Tính chất đó được tận dụng trong xi măng lưới thép Những sợi thép phân bố dày đặc tuy không làm thay đổi

được trị số độ dãn cực hạn của bê tông trước khi xuất hiện vết nứt, nhưng sau khi vết nứt xuất hiện, chúng cản trở biến dạng của bê tông, làm cho bề rộng khe nứt phát triển chậm và đến khi gần bị phá hoại chỉ bằng khoảng 0,05 - 0,1mm Trong nhiều bộ phận chịu lực của cấu kiện xi măng lưới thép, phải đặt thêm các sợi thép thường hay ứng lực trước Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ đối với lưới thép 4mm, đối với các cốt thép khác là 8mm

Để chế tạo xi măng lưới thép người ta dùng vữa xi măng hay còn gọi là bê tông cốt liệu nhỏ (kích thước cỡ hạt nhỏ) Thành phần của vữa xi măng để chế tạo xi măng lưới thép khác với bê tông thường, trong vữa chỉ có Xi măng, cát, nước, phụ gia (nếu cần), không có đá dăm hoặc sỏi nhỏ

Vữa xi măng cũng khác với vữa thường là nó có cường độ cao hơn nhiều và tỷ lệ N:X nhỏ Tỷ lệ xi măng/cát khoảng từ 1/4 đến 1/1 tuỳ theo mác vữa thiết kế; tỷ lệ N:X chỉ nên lấy khoảng 0,3 - 0,4 vì nếu nhiều nước thì lượng nước sẽ tạo ra trong vữa xi măng những lỗ rỗng có ảnh hưởng xấu đến cấu trúc và làm giảm cường độ của nó Vữa xi măng dùng trong kết cấu xi măng lưới thép thường có số hiệu 300,

400, 500 và 600 Vữa xi măng có số hiệu cao sẽ nâng cao được cường độ, chất lượng và độ lâu bền của kết cấu Tuy vậy, trong nhiều trường hợp cũng không cần tăng số hiệu vữa lên cao quá, vì khi số hiệu tăng cường độ chịu kéo tăng chậm hơn cường độ chịu nén Đối với kết cấu xi măng lưới thép dùng trong kiên cố hoá kênh mương thông thường dùng số hiệu 300

Vữa xi măng phải được trộn đều cát với xi măng theo đúng tỷ lệ, sau đó đong nước đổ vào tiếp tục trộn cho đến khi đạt độ dẻo Kết cấu xi măng lưới thép đòi hỏi vật liệu sạch để sản xuất, vì vậy các thành phần vật liệu cần có sự lựa chọn phù hợp với yêu cầu sử dụng

+ Xi măng: theo TCVN 2682:2009

Để chế tạo vữa xi măng, qui định dùng xi măng pooc-lăng với số 400-600 với khối lượng khoảng 400-700kg cho 1m3 vữa Trong thực tế, người ta đã sử dụng xi măng mác 300, 400 (Nói chung mác không thấp hơn PC30), Hàm lượng xi măng, tỷ

lệ nước-xi măng càng cao thì biến dạng co ngót và từ biến càng tăng

+ Cát: theo TCVN 7570-2006

Cát dùng cho XMLT thường là cát vàng, phải sạch,ít tạp chất, đúng cấp phối, kích thước hạt cát lớn nhất phụ thuộc vào số lượng lưới thép và kích thước mắt lưới Lưới thép càng dày đặc, kích thước hạt cát càng phải nhỏ Nhưng cũng không nên dùng cát toàn hạt nhỏ vì sẽ làm giảm cường độ của vữa xi măng Cát vàng thường khai thác tại địa phương, trước khi sử dụng cần kiểm tra kỹ, cát không lẫn chất hữu

cơ, không có tiềm năng gây phản ứng kiềm-silic, hàm lượng Cl trong cát  0,5% Trước khi sử dụng cát phải được rửa sạch, sau đó để khô, sàng lọc sạch sẽ và quây gọn ở nơi khô ráo Cấp phối cát lý tưởng đối với cát sản xuất xi măng lưới thép như bảng 2-1:

Bảng 2-1 Cấp phối cát trong sản xuất cấu kiện xi măng lưới thép

% lọt sàng 100 95– 100 80 – 100 50 – 85 25 – 60 2 - 10 + Nước: theo TCXDVN 302: 2004

Sử dụng nước có thể uống được là tốt nhất Nước trộn vữa chứa hàm lượng Cl < 500mg/lit Không bao giờ được dùng nước mặn để pha trộn, rửa cát

2.3.3 Lưới thép

Để chế tạo xi măng lưới thép, dùng lưới dệt mắt hình vuông hoặc mắt hình chữ nhật, hình quả trám Để tăng cường khả năng dính bám giữa bê tông và sợi thép, lưới thép cần tẩy sạch rỉ trước khi buộc lưới thép vào cốt thép khung xương Để tẩy sạch các chất bẩn người ta ngâm lưới thép vào trong nước sạch trong khoảng 24 giờ

để giảm thấp nhất han rỉ, chất ăn mòn, chất hữu cơ, phát hiện chỗ nứt gẫy, lỗ do nổ sắt sau đó lấy ra phơi khô trong khoảng 12 giờ, sau đó làm sạch các chất bẩn còn lại trước khi buộc lưới như dầu mỡ, gỉ Sau khi buộc lưới chú ý kiểm tra độ phẳng của lưới, nhất là những chỗ cong chỗ nối của thép chịu lực Sợi thép buộc lưới vào khung xương chọn loại mềm, sạch

Trong nhiều bộ phận chịu lực của kết cấu xi măng lưới thép, phải đặt thêm các

sợi thép thường hay ứng lực trước Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ đối với lưới thép là 4mm, đối với các cốt thép khác là 8mm

Hàm lượng lưới thép phải nằm trong khoảng 0,4-0,5% Đồng thời trong 1cm chiều dày của tiết diện không được đặt quá bốn lưới Các kết cấu xi măng lưới thép chịu tác dụng va đập hay mài mòn cần có hàm lượng lưới thép tối đa =2,5%

Để giữ đúng vị trí của lưới thép khi thi công có thể dùng cốt thép phân bố với khoảng cách 10-15cm, đường kính thường dùng (6-8)mm

Có thể nối lưới thép bằng phương pháp nối ghép Chiều dài tối thiểu của đoạn lưới chồng lên nhau lấy theo quy phạm, thông thường từ 10 – 20 cm

Các lưới thép chịu kéo nên nối so le Tại một tiết diện hay trên đoạn dài nối ghép, diện tích cả lưới thép bị nối không được vượt quá 50% Đối với lưới hàn, thì trên đoạn nối ghép, mỗi lưới phải có ít nhất là bốn thanh ngang đã được hàn với tất cả các thanh dọc chịu lực

Bảng 2-2 Một số loại lưới thép thông dụng trong sản xuất CK xi măng lưới thép

Loại

0 lưới

Đường kính sợi thép (mm)

Kích thước mắt lưới (mm)

Diện tích tiết diện một sợi (cm2)

Số lượng sợi cho 1m lưới

Trọng lượng 1

m2 lưới (kg)

Hàm lượng cốt sợi thép khi đặt

0,0058 0,0157

0,0050 0,0119

0,0044 0,0123

9

10

12

1,0 1,0 1,2

9x9 10x10 12x12

0,00785 0,00785 0,01131

100

91

76

1,30 1,20 1,40

0,0078 0,0071 0,0086

0,0071 0,0100 10/20 1,0

1,2

12x20 0,00785

0,01131

91/40 90/48

0,86 1,22

0,0071/0,0038 0,010/0,0053

0,0061 0,0086 12/25 1,0

1,2

12x25 0,00785

0,01131

78/39 78/39

0,72 1,02

0,0061/0,0031 0,0086/0,0044

Lưới

hàn

12/8 0,7

1,0 1,2

12x8 0,00385

0,00785 0,01131

80/115 78/112 76/109

0,59 1,17 1,64

0,0081/0,0045 0,0061/0,0088 0,0086/0,0123

1,0 1,2

12x12 0,00385

0,00785 0,01131

80

78

76

0,48 0,95 1,35

0,0081 0,0061 0,0086 12/25 0,7

1,0 1,2

12x25 0,00385

0,00785 0,01131

80/40 78/39 76/39

0,36 0,72 1,02

0,0031/0,0015 0,0061/0,0031 0,0086/0,0044

(Theo TCKT 02:2014: Công trình thủy lợi – Kênh bê tông đúc sẵn: Yêu cầu thiết

kế, thi công và nghiệm thu)

2.3.4 Cốt thép chịu lực

Trong kết cấu xi măng lưới thép, cốt thép chịu lực (hay còn gọi là cốt thép khung xương) thường dùng loại thép tròn AI có đường kính từ 6 đến 10 Cốt thép cũng phải đảm bảo độ sạch như lưới thép Khi gia công cốt thép chịu lực cần kéo thẳng trước, sau đó gia công từng thanh theo đúng kích thước thiết kế Để đảm bảo độ chính xác và sản xuất nhanh có thể gia công các thiết bị riêng hoặc uốn trên các bàn phóng dạng Dù gia công theo cách nào các sản phẩm đầu tiên phải được kiểm tra cẩn thận trước khi gia công hàng loạt Trong quá trình gia công hàng loạt sau một

số lượng nhất định lại phải kiểm tra Khi kiểm tra chú ý những vị trí có sự uốn cong

và đầu thanh Các thanh thép khung cố gắng hạn chế nối, Nếu phải nối thì không làm tăng chiều dầy và phải đảm bảo các quy định cấu tạo cốt thép nối

Để tăng nhanh khả năng đông kết, tăng độ dẻo của vữa xi măng, tăng khả năng chống thâm có thể sử dụng các chất phụ gia như dùng cho bê tông, thường dùng phụ gia Puzơlan (khoảng 10%)

Để sản xuất các kết cấu xi măng lưới thép người ta dùng vữa xi măng hay còn gọi là bê tông cốt liệu nhỏ (kích thước cỡ hạt nhỏ) Thành phần của vữa xi măng khác với bê tông thường (bảng sau) Vữa xi măng cũng khác với vữa thường là nó

có cường độ cao hơn nhiều và tỉ lệ N:X nhỏ Tỉ lệ xi măng:cát khoảng 1:4 đến 1:1,

tỉ lệ N:X chỉ nên lấy khoảng (0,3 - 0,4) vì nếu nhiều nước thì lượng nước thừa sẽ tạo

ra trong vữa xi măng những lỗ rỗng có ảnh hưởng xấu đến cấu trúc và làm giảm cường độ của nó

Bảng 2-3 Tỷ lệ thể tích của các cốt liệu trong hỗn hợp bê tông thường và vữa xi

2.4 YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG CÔNG TÁC ĐÚC CẤU KIỆN

Chon mặt bằng sản xuất cấu kiện phải thoả mãn các điều kiện:

- Có diện tích đủ rộng để có mặt bằng gia công cốt thép, đặt dàn rung, thiết bị

nâng hạ, bảo dưỡng sản phẩm, lưu sản phẩm cho đủ tuổi cho tới khi xuất xưởng

- Thuận tiện cho việc cung cấp vật liệu, cung cấp điện , nước

- Thuận tiện cho việc bốc dỡ, chuyên chở đi lắp ráp

- Đảm bảo an toàn cho sản phẩm, phải có biện pháp công trình để bảo vệ

Vì vậy nên chon các bãi bằng phẳng, gần đường giao thông, điều kiện cấp điện nước thuận lợi

- Để có được những sản phẩm chất lượng cao, đạt độ chính xác về dung sai kích thước thiết kế lắp ghép và có tính thẩm mỹ cao thì ván khuôn thường làm bằng thép, được chế tạo với yêu cầu đủ độ bền, đủ cứng, đúng kích thước thiết kế của kết cấu đúc sẵn, khi rung không mất nước và tháo lắp dễ dàng đơn giản Thép tấm để chế tạo ván khuôn nên chọn loại thép mới, bề mặt còn nhẵn bóng Thông thường ván khuôn được chế tạo gồm nhiều mảnh ghép với nhau sao cho dễ tháo lắp và đảm bảo giữ đúng kích thước hình học của dạng kết cấu thiết kế, không bị biến dạng Điều này có liên quan mật thiết đến công đoạn lắp ghép và thẩm mỹ công trình sau này, nếu trong quá trình sản xuất các đoạn máng ván khuôn bị biến dạng thì khi lắp ghép sẽ xuất hiện hiện tượng vênh lệch dẫn tới rất khó ghép và mất đi tính mỹ thuật của toàn tuyến kênh Liên kết giữa các mảng ván khuôn dùng bu lông  M14 Khoảng cách giữa các bu lông nên từ 15 – 20 cm

- Thông thường ván khuôn được thiết kế gồm bốn mảng: mảng ván khuôn trong

và mảng ván khuôn ngoài bằng tôn dày ≥ 3mm có sườn gia cường bằng thép L: hai mảng bịt hai đầu Để tránh mất nước mặt hai đầu ván khuôn trong và ván khuôn ngoài phải được mài nhẵn, phẳng Hai tấm ván khuôn ốp hai đầu đủ dầy (>10 mm)

để giữ phẳng tạo tiếp xúc khít giữa ván khuôn ốp hai đầu và ván khuôn thân máng, mặt khác hai tấm ván khuôn đầu hồi cũng được thiết kế theo kiểu âm dương (5mm) với vàn khuôn thân máng Ván khuôn bịt hai đầu còn là kết cấu giữ cố định chuẩn xác khoảng cách hai ván khuôn trong và ngoài theo chiều dày của kết cấu đã thiết

kế Để tiện lắp ghép, chống rò rỉ nước, một đầu ván khuôn thường được thiết kế theo kiểu âm dương và tạo sẵn khe trong bê tông để đặt vật chắn nước bằng cao su

- Xác định vị trí bảo dưỡng, lắp đặt ván khuôn Nên chọn vị trí gần chỗ đặt dàn máy rung

- Ván khuôn ngoài có thể lắp ngay trên bệ máy rung hoặc lắp rời rồi chuyển lên

bệ máy Bề mặt trong của ván khuôn tiếp xúc với vữa xi măng cần quét một lớp dầu bôi trơn mỏng để giảm dính bám của vữa vào ván khuôn và tăng tốc độ di chuyển vữa khi rung Lớp dầu bôi trơn còn tạo ra độ láng bóng bề mặt bê tông và tháo dỡ ván khuôn dễ dàng Trên ván khuôn cần hàn sẵn các móc để cẩu khi tháo lắp, vận chuyển sau khi rung

Khi thiết kế dàn rung, phải dựa vào trọng lượng và kích thước khối rung, biên độ

và tần số rung được xác định sao cho tốc độ chuyển động vữa nhanh mà không bị phân tầng

Cấu tạo máy bao gồm dàn rung và

được đặt ở dưới mặt sàn rung, còn

động cơ truyền động cho hệ kích động

được đặt ngoài sàn rung và truyền động

bằng dây cua roa

Hệ rung được thiết kế rung theo hai

phương thẳng đứng (chủ yếu) và lắc Hình 2-3 Cấu tạo hệ dàn rung

dọc (hạn chế nhờ có kết cấu tay đòn giữ)

Dàn rung hoạt động dựa trên công nghệ đầm rung lắc trong khi cấp nguyên liệu

bê tông vào khuôn định hình Thiết bị đầm rung lắc có khả năng tạo ra dao động theo các phương ngang lẫn phương thẳng đứng, giúp đẩy toàn bộ bọt khí trong bê tông ra ngoài đảm bảo cho bê tông đặc chắc, nhẵn láng bề mặt bên trong, bên ngoài,

120 120

35 600

không còn khả năng thẩm thấu, nhưng vẫn bảo đảm kết cấu chịu lực theo yêu cầu đảm bảo tuổi thọ sản phẩm cao tương ứng với tuổi thọ của công trình

- Đổ bê tông móng dàn máy rung: Khi đổ móng cần đặc biệt chú ý độ bằng phẳng của mặt móng Sự chênh lệch cao độ sẽ ảnh hưởng đến chất lượng cấu kiện đúc Thường dàn rung liên kết với móng thông qua các bu lông neo chôn sẵn Vì vậy để chuẩn xác vị trí bu lông chôn sẵn cần căn cứ vào vị trí lỗ bu lông trên dàn rung Có thể hàn sẵn bu lông vào tấm sắt định vị rồi chôn trong bê tông Cao trình mặt móng chọn sao cho thuận tiện cho việc thao tác nạp vữa và các thao tác khác trong qúa trình sản xuất

- Khi bê tông đủ cứng tiến hành lắp toàn bộ hệ máy rung, cho chạy thử, xiết chặt lại các bu lông liên kết, các bu lông liên kết cần đệm long đền vênh Trước khi lắp ván khuôn cần dùng ống nước để kiểm tra độ bằng phẳng của bệ máy

Công việc này có thể gia công ở nơi khác chuyển đến Trước khi lắp vào khuôn phải kiểm tra lại các yêu cầu về kích thước, độ căng phẳng, độ chính xác Buộc các

“ miếng cữ ” chế tạo sẵn vào khung thép hoặc dùng các sợi dây cáp có đường kính phù hợp với lớp bảo vệ căn chiều dầy lớp bảo vệ Khi đưa cốt thép khung có lưới vào ván khuôn cần chỉnh sao cho thật cân đối, kiểm tra không để sợi thép nào dính vào ván khuôn

Sau khi lắp khung thép có lưới, ván khuôn trong đã quét một lớp dầu bôi trơn được lắp vào vị trí cùng đồng thời với ván khuôn ốp hai đầu Trước khi xiết chặt bu lông liên kết các mảng ván khuôn với nhau cần kiểm tra lại các kích thước lần cuối Sau khi lắp hoàn chỉnh ván khuôn và cốt thép dùng ống nước kiểm tra lại một lần nữa độ bằng phẳng của mặt ván khuôn, sau đó cho bật máy chạy thử để kiểm tra

và xiết chặt bu lông lần cuối cùng trước khi nạp vữa Động tác này rất quan trọng vì khi ván khuôn kín nó sẽ hạn chế tối đa sự rỉ nước xi măng khi rung

2.4.6 Trộn vữa

Để đảm bảo đúng cấp phối, vật liệu phải được đong đo theo chỉ dẫn của cán bộ