Nghiên cứu đề xuất chống thấm cho đập đá đổ bê tông bản mặt, áp dụng cho cụm công trình đầu mối tân mỹ tỉnh ninh thuận

Đá đổ Tường bê tông asphan chống thấm... Bê tông dùng... - Co ngót trong bê tông phát sinh ng su t co ngót.

Lu n v n th c s v i đ tài “Nghiên c u đ xu t ch ng th m cho đ p đá

đ bê tông b n m t, áp d ng cho c m công trình đ u m i Tân M - t nh Ninh Thu n”đ c hoàn thành v i s n l c c a b n thân, s giúp đ nhi t tình c a các

th y cô trong b môn Công ngh và Qu n lý xây d ng, Khoa Công Trình- Tr ng

đ i h c Thu l i - Hà N i, và b n bè đ ng nghi p

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i Th y giáo - PGS.TS Nguy n H u

Hu đã tr c ti p t n tình h ng d n c ng nh cung c p các tài li u, thông tin khoa

h c c n thi t đ tác gi hoàn thành lu n v n này

Tác gi xin chân thành c m n t i các th y cô giáo b môn Công ngh và Qu n

lý xây d ng, Khoa Công Trình, và các th y cô giáo trong tr ng i h c Th y l i đã

t n tình giúp đ , truy n đ t ki n th c trong su t th i gian h c t p ch ng trình cao h c

c ng nh trong quá trình th c hi n lu n v n

Tác gi chân thành c m n t i gia đình, b n bè, đ ng nghi p và nh ng ng i

đi tr c đã ch b o, khích l , đ ng viên, ng h nhi t tình v m i m t trên con

Tên tôi là Nguy n V n Can Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u

c a riêng tôi Nh ng n i dung và k t qu trình bày trong lu n v n là trung th c và

ch a đ c ai công b trong b t k công trình khoa h c nào

Tác gi

Nguy n V n Can

M U 1

1 TÍNH C P THI T C A TÀI 1

2 M C TIÊU VÀ PH M VI NGHIÊN C U C A TÀI 1

3 I T NG, PH M VI VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U 1

4 K T QU D KI N T C 2

CH NG 1: T NG QUAN P Á B N M T BÊ TÔNG 3

1.1 L ch s phát tri n và c u t o m t c t c b n đ p đá đ b n m t BT 3

1.1.1 M đ u 3

1.1.2 Nguyên lý b trí k t c u đ p và công ngh xây d ng 3

1.2 u nh c đi m c a đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) 6

1.2.1 u đi m 6

1.2.2 Nh c đi m 6

1.3 S phát tri n c a đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) trên th gi i và Vi t Nam 7

1.3.1 S phát tri n c a đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) trên th gi i 7

1.3.2 S phát tri n đ p đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) Vi t Nam 8

1.4 Nh ng yêu c u c b n khi thi công b n m t bê tông 8

1.5 K t lu n ch ng I 11

CH NG 2 : C S KHOA H C XÁC NH K T C U CH NG TH M P BÊ TÔNG B N M T 13

2.1 Các hình th c ch ng th m cho đ p đá đ 13

2.1.1 p đá đ có v t ch ng th m ( VCT) b ng đ t 14

2.1.1.1 V t ch ng th m b ng đ t lo i t ng nghiêng 14

2.1.1.2 V t ch ng th m ki u lõi gi a 14

2.1.2 p đá đ có v t ch ng th m (VCT) không ph i là đ t 16

2.1.2.1 V t ch ng th m d ng t ng nghiêng 16

2.1.2.2 V t ch ng th m không ph i b ng đ t d ng t ng tâm - lõi gi a 18

2.2 C s khoa h c s d ng hình th c phòng th m đ p đá đ b ng b n m t bê tông 19

2.2.1 Th m qua đ p đá đ khi ch a có b n m t bê tông 19

2.2.3 C s khoa h c l a ch n hình th c 21

2.2.3.1 V bê tông b n m t 21

2.2.3.2 V chi u dày b n m t 23

2.2.3.3 V b trí khe n i b n m t và khe k t c u 24

2.2.3.4 V ng su t trong b n m t và b trí c t thép 29

2.2.3.5 V thi t k b bê tông 33

2.3 Tính toán thi t k b n m t bê tông 34

2.4 áp ng yêu c u thi công 36

2.5 Phân tích l a ch n k t c u ch ng th m cho đ p đá đ 36

2.6 Các tiêu chu n và quy ph m áp d ng cho đ p đá đ 37

2.7 K t lu n ch ng 2 55

CH NG 3 : NGHIÊN C U XÁC NH KÍCH TH C H P LÝ VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGH THI CÔNG CH NG TH M CHO C M CÔNG TRÌNH U M I TÂN M - NINH THU N 56

3.1 Gi i thi u công trình Tân M 56

3.1.1 Quá trình nghiên c u các đ p ph 2, 3, 4.( Do t v n TK L p) 59

3.1.2 i u ki n t nhiên 59

3.1.2.1 c đi m đ a hình, đ a m o tuy n các đ p ph 2, 3, 4 59

3.1.2.2 a ch t công trình, đ a ch t th y v n và các ho t đ ng đ a đ ng l c hi n đ i 59

3.1.3 Các h ng m c công trình 67

3.1.3.1 C p công trình : 67

3.1.3.2 K t qu tính toán xác đ nh quy mô công trình 67

3.2 C u t o m t c t ngang 69

3.2.1 Các tài li u c b n : 69

3.2.1.1 Các m c n c thi t k dùng trong tính toán: 69

3.2.1.2 Các kích th c c b n dùng đ tính toán 69

3.2.1.3 Các ch tiêu c lý đ a ch t dùng trong tính toán 70

3.3.1 Ch n s đ tính xác đ nh kích th c k t c u ch ng th m 71

3.3.2 Tính toán th m cho 3 đ p ph 2,3,4 đ p Tân M 72

3.4 Tính toán ng su t và bi n d ng c a k t c u b n m t 87

3.4.1 M t c t dùng trong tính toán 87

3.4.2 Mô ph ng bài toán tính toán k t c u b n m t đ p đá đ 87

3.4.3 K t qu tính toán 89

3.5 Phân tích k t qu tính toán 100

3.6 Quy trình công ngh thi công k t c u phòng th m - Thi công b n m t bê tông 100

3.6.1 Yêu c u k thu t 100

3.6.2 C p ph i bê tông b n m t 102

3.6.3 S đ công ngh thi công 103

3.6.4 Công ngh thi công bê tông b n m t 103

3.6.4.1 Làm ph ng m t mái 103

3.6.4.2 Thi công l p đ m v a asphan, t m đ ng cách n c 104

3.6.4.3 L p c t pha thành 104

3.6.4.4 Gia công l p d ng c t thép 104

3.6.4.5 L p đ t ván khuôn tr t và máng đ bê tông 105

3.6.4.6 bê tông b n m t 106

3.6.5 Bi n pháp đ m b o ch t l ng bê tông 109

3.6.6 Bi n pháp x lý khe thi công ngang c a bê tông b n m t 110

3.6.7 Thi t b ph c v thi công 112

3.6.8 Quy đ nh v an toàn lao đ ng 112

3.7 K t lu n ch ng 3 113

K T LU N VÀ KI N NGH 114

I K t lu n 114

II Ki n ngh 115

TÀI LI U THAM KH O 116

Hình 1.1: M t c t ngang c b n đ p đá đ bê tông b n m t 3

Hình 2-1: Hình th c ch ng th m đ p đá đ 13

Hình 2-2: p đá đ Miboro 14

Hình 2.3: p đá đ lõi th ng đ ng Infernilo 15

Hình 2.4: p đá đ lõi gi a Triniti 15

Hình 2.5 p đá đ lõi nghiêng Tichves 16

Hình 2.6 p đá đ có VCT t ng nghiêng bê tông c t thép 18

Hình 2.7 S đ tính th m qua đ p đá đ không có v t ch ng th m 20

Hình 2.8 S đ tính toán th m qua t ng nghiêng 20

Hình 2-9: B trí khe b n m t đ p Cethana – Australia 25

Hình 2-10: B trí khe b n m t đ p Salvajina – Colombia 25

Hình 2-11: Khe n i hình th c “A” 27

Hình 2-12: Kh p n i đáy b n m t 34

Hình 2-13: C t ngang đ i di n tính toán th m 39

Hình 2-14: nh ngh a h ng s th c ph n t ti p xúc Conta171 45

Hình 2-15: L a ch n Keyopt c a ph n t 46

Hình 2-16: Mô hình ma sát 48

Hình 2-17: i m ki m tra ti p xúc n m trên đi m tích phân Gauss 49

Hình 2-18: i m ki m tra ti p xúc n m trên đi m nút Gauss 49

Hình 2-19: Dùng ICONT ti n hành đi u ch nh m t ti p xúc 50

Hình 2-20: M t ví d v th t b i đi u ch nh ti p xúc ban đ u 51

Hình 2-21: Lo i tr xâm nh p ban đ u 51

Hình 2-22: Ti n tri n xâm nh p ban đ u 53

Hình 3-1: M t c t ngang 24–24 c a đ p ph 2 74

Hình 3- 2: M t c t ngang 13–13 c a đ p ph 3 75

Hình 3-3: M t c t ngang 11–11 c a đ p ph 4 76

không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 78

Hình 3-5 : p ph 2, MC 24-24, tr ng h p TL là MNDBT ( 192.80 ), HL không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 79

Hình 3-6 : p ph 2, MC 24-24, tr ng h p TL là MNDGCKT ( 196.33 ), HL không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 80

Hình 3-7: p ph 3, MC 13-13, tr ng h p TL là MNDGCTK (194.12), HL không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 81

Hình 3-8: p ph 3, MC 13-13, tr ng h p TL là MNDBT ( 192.80 ), HL không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 82

Hình 3-9: p ph 3, MC 13-13, tr ng h p TL là MNDGCKT ( 196.33 ), HL không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 83

Hình 3-10: p ph 4, MC 11-11, tr ng h p TL là MNDGCTK (194.12), HL không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 84

Hình 3-11: p ph 4, MC 11-11, tr ng h p TL là MNDBT (192.80), HL không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 85

Hình 3-12: p ph 4, MC 11-11, tr ng h p TL là MNDGCKT ( 196.33 ), HL không có n c, đ ng bão hoà và gradient th m t i v trí khoan ph t 86

Hình 3-13: M t c t ngang 9-9 87

Hình 3-14: Mô hình hình h c phân vùng v t li u 87

Hình 3-15: Ph chuy n v t ng – TH1 89

Hình 3-16: Chuy n v t i các đi m trên t m bê tông – TH1 90

Hình 3-17: ng su t chính S1 t i các đi m trên t m bê tông – TH1 90

Hình 3-18: ng su t chính S3 t i các đi m trên t m bê tông – TH1 91

Hình 3-19: Gán t i tr ng áp l c lên m t th ng l u đ p – TH2 91

Hình 3-20: Chi ti t t i chân đ p – TH2 92

Hình 3-21: Ph chuy n v t ng – TH2 92

Hình 3-22: Chuy n v t i đ nh đ p 93

Hình 3-23: Chuy n v t i các đi m trên b n m t – TH2 93

Hình 3-25: ng su t chính S3 t i các đi m trên b n m t – TH2 94

Hình 3-26: Gán áp l c lên m t th ng l u đ p – TH3 95

Hình 3-27: Ph chuy n v t ng – TH3 95

Hình 3-28: Chuy n v t i các đi m trên b n m t – TH3 96

Hình 3-29: ng su t chính S1 t i các đi m trên b n m t – TH3 96

Hình 3-30: ng su t chính S3 t i các đi m trên b n m t – TH3 97

Hình 3-31: Gán áp l c lên m t th ng l u đ p – TH4 97

Hình 3-32: Ph chuy n v t ng – TH4 98

Hình 3-33: Chuy n v t i các đi m trên b n m t – TH4 98

Hình 3-34: ng su t chính S1 t i các đi m trên b n m t – TH4 99

Hình 3-35: ng su t chính S3 t i các đi m trên b n m t – TH4 99

Hình 3.36: S đ công ngh thi công b n m t bê tông đ p Tân M 103

Hình 3.37: B trí c t thép b n m t 105

Hình 3.38: Ván khuôn tr t, máng chuy n bê tông b n m t 107

Hình 3.39: Công tác đ bê tông b n m t 108

Hình 3.40: Công tác x lý khe thi công gi a hai đ t đôt bê tông b n m t 110

Hình 3.41: Công tác x lý khe thi công gi a hai đ t đôt bê tông b n m t 111

B ng 3-1: Thông s k thu t ch y u c a công trình h ch a n c Tân M 56

B ng 3-2: T ng h p k t qu thí nghi m ch tiêu c lý các l p đ t n n 60

B ng 3-3: Giá tr trung bình các k t qu thí nghi m m u đá c lý n n đ p 62

B ng 3-4: B ng k t qu ki m tra ch tiêu c a kh i đá theo tiêu chu n Hock-Brown 63

B ng 3-5: Giá tr tính toán các ch tiêu c lý c a kh i đá n n t i công trình đ u m i Sông cái theo tiêu chu n Vi t Nam 64

B ng 3-6: Giá tr tính toán ch tiêu ch ng c t các đ t gãy và khe n t trong đá 65

B ng 3-7: Giá tr trung bình các k t qu quan tr c MNN trong h khoan 66

B ng 3-8: B ng t ng h p các thông s k thu t chính c a các ph ng án 67

B ng 3-9: Các kích th c c b n c a đ p ph 2 69

B ng 3-10: Các kích th c c b n c a đ p ph 3 69

B ng 3-11: Các kích th c c b n c a đ p ph 4 70

B ng 3-12: Ch tiêu c lý c a các l p đ a ch t n n 70

B ng 3-13: Các ch tiêu c lý c a v t li u đ p đ p 71

B ng 3-14: Các ch tiêu c lí dùng trong tính toán 88

B ng 3-15: T ng h p k t qu tính toán 100

B ng 3-16: Thành ph n c p ph i bê tông b n m t s d ng cho đ p Tân M theo k t qu thí nghi m trong phòng và thí nghi m đ i ch ng hi n tr ng 103

M U

p đá đ ch ng th m b ng b n m t bê tông là lo i công trình đã và đang

đ c s d ng r ng rãi trên th gi i nh Trung Qu c, B ào Nha, M , Hàn Qu c,

… và Vi t Nam Trong nh ng n m g n đây n c ta đã áp d ng lo i đ p này

m t s công trình nh đ p Tuyên Quang – t nh Tuyên Quang, đ p C a t – t nh Thanh Hóa, đ p Rào Quán – Qu ng Tr , đ p Tân M - t nh Ninh Thu n

p đá đ b n m t bê tông (Concrete Face Rockfill Dam - CFRD) là k t c u

đ p đang đ c ng d ng ph bi n hi n nay trên th gi i Nó có u th đ n m c đã

đ c t ng k t trong các sách giáo khoa v thu công là "lo i đ p đ u tiên đ c ngh

đ n khi có yêu c u xây d ng đ p"

ây là lo i công trình ng d ng công ngh thi công m i n c ta nên kinh nghi m ch a có nhi u Ph n l n công ngh thi công do n c ngoài đ m nh n, còn công ty c a chúng ta tr c ti p thi công nh ng ch a đúc k t xây d ng đ c quy trình công ngh thi công cho công trình lo i này

Chính vì lý do b n m t m t ti p xúc v i thân đ p nên d i tác d ng c a tr ng

l ng b n thân b n m t và nh t là áp l c n c b n m t d b n t, d n đ n rò r ,

th m l u n c qua thân đ p Có th nói, n t b n m t đ p đá đ b n m t bê tông là

đi u h u nh không th tránh kh i, ch có v n đ là s l ng v t n t ít hay nhi u và

b r ng v t n t to hay nh

Nghiên c u các bi n pháp ch ng th m áp d ng cho đ p đá đ và phân tích l a

- Các đánh giá c a các chuyên gia;

- Tính toán phân tích các tr ng h p c th

Ph ng pháp nghiên c u:

- Nghiên c u t ng quan lý thuy t và th c ti n;

- Nghiên c u, đánh giá hi n tr ng h ch a n c s d ng đ p bê tông b n m t trong n c và trên th gi i;

- Phân tích, đánh giá các k t c u ch ng th m áp d ng cho đ p đá đ bê tông b n

m t t đó l a ch n k t c u ch ng th m h p lý cho đ p bê tông b n m t Tân M

- Tính toán th m cho đ p Tân M khi áp d ng k t c u ch ng th m bê tông b n

m t, và tính k t c u cho t m bê tông b n m t

CH NG 1

1.1.1 M đ u

p đá đ b n m t bê tông ( Concrete Face Rockfill Dam – CFRD ) là k t

c u đ p đang đ c ng d ng ph bi n hi n nay trên th gi i Nó có u th đ n m c

đã đ c t ng k t trong các sách giáo khoa v th y công là “lo i đ p đ u tiên đ c ngh đ n khi có yêu c u xây d ng đ p” T i sao l i nh v y? Vì nó là lo i đ p có tính an toàn cao, ít “kén ch n” đi u ki n đ a hình đ a ch t, có th thi công m i lo i

th i ti t, t n d ng đ c t i đa các lo i đá th i lo i đào t h móng tràn ho c đ ng

h m tháo l , mang l i hi u qu l n v kinh t và k thu t

V nguyên lý, k t c u đ p g m hai ph n chính là b ph n ch u l c và b ph n

ch ng th m – xem hình 1.1

Hình 1.1: M t c t ngang c b n đ p đá đ bê tông b n m t

K t c u đ p g m hai ph n chính (Hình 1.1)

- B ph n th nh t: là b ph n ch u l c v i yêu c u b o đ m cho đ p n đ nh

d i tác d ng đ y ngang c a kh i n c ch a trong h th ng l u đ p

- B ph n th hai là b ph n ch ng th m bao g m b n m t và b n chân đ c làm b ng bê tông c t thép v i yêu c u kín n c đ h n ch t i đa rò r n c t h

ch a, tránh m t n c và gây xói thân đ p, làm m t an toàn đ p

B ph n ch u l c đ c c u t o ch y u b i kh i đá IIIB và IIIC đ c đ m nén k nh công ngh làm đ ng, trong đó kh i IIIB đ c làm t đá đào h móng tràn ho c đ ng h m tháo l đ gi m giá thành xây d ng đ p c ng nh gi m thi u tác đ ng x u đ n môi tr ng

B ph n ch ng th m làm b ng bê tông c t thép là lo i v t li u dòn, d b n t

n khi có bi n d ng l n nên yêu c u kh i đá n n đ làm n n cho b n m t và n n

đ c l a ch n đ đ t b n chân ph i ít bi n d ng trong quá trình ch u l c B n m t

đ c thi t k ch y u đ b o đ m yêu c u ch ng th m và đ “m m” đ có th bi n

d ng theo bi n d ng c a m t th ng l u thân đ p, nên có b dày khá m ng Do v y,

kh n ng ch u l c c a b n m t ch y u d a vào s ti p xúc ch t ch c a b n m t

v i m t th ng l u c a thân đ p V nguyên lý, vì thân đ p đ c đ m nén k , ít

bi n d ng, nên b n m t h u nh không ch u u n mà ch ch u bi n d ng do bê tông

co ngót và dãn n do bi n đ i nhi t đ Vì v y trong b n m t ch b trí m t l p c t thép chính gi a chi u dày c a nó

Th c t làm vi c c a nhi u đ p, nh t là các đ p có chi u cao l n cho th y r t khó th c hi n đ h n ch bi n d ng l n c a thân đ p, vì v y khó ki m soát s đ ng

đ u c a đá dùng đ đ p đ p c ng nh ch t l ng đ m nén c a các kh i đá hi n

tr ng v i kh i l ng thi công lên t i hàng tri u kh i M t khác, m c dù b n m t

đ c đ khi k t qu quan tr c cho thân đ p đã n đ nh lún, nh ng trong quá trình tích n c k t qu tính toán c ng nh quan tr c th c t cho th y thân đ p v n ti p

t c b lún và b chuy n d ch v phía h l u

á là v t li u đ c s d ng t hàng ngàn n m nay đ xây d ng nh ng đ p

ng n n c trên các sông su i, nh t là nh ng vùng s n có đá t nhiên á là lo i

v t li u b n ch c và có kh n ng ch u nén cao, vi c thi công ít b nh h ng b i

nh ng bi n đ ng c a th i ti t Tuy nhiên trong thân đ p đá có nh ng kho ng r ng đáng k làm cho n c d thoát qua đ p xu ng h l u gi n c, ng i ta ph i

dùng nh ng bi n pháp k t h p v i nh ng v t li u khác nh làm lõi ch ng th m gi a thân đ p b ng đ t, bê tông Asphalt, … ho c ph m t th ng l u đ p b ng b n bê tông c t thép ( g i t t là “CFRD” – Concrete face rockfill dam)

Nh ng đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) đ u tiên trên th gi i đ c xây

d ng t nh ng n m 20 c a th k tr c, song đó ch là m t s ít đ p nh Vài th p

k g n đây cùng v i s xu t hi n c a các thi t b l n đ s c đ m n n ch t kh i đá thân đ p, qua đó làm gi m h n đ lún m t đ p và gi cho b n m t bê tông không b

n t gãy , t o nên b c phát tri n nhanh c a đ p CFRD kh p n i, mang l i hi u

qu l n

M t s đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) vào lo i cao nh t th gi i hi n nay nh Shuibuya (233m, Trung Qu c), Jiangpinghe (22 m, Trung Qu c), La Yesca (210m, Mexico), Bakun (205m, Malaysia), Campos Novos (202m, Brazin),… C ng

có th k thêm, tháng 5/2008, đã x y ra tr n đ ng đ t (8 đ richter) t i vùng T Xuyên (Trung Qu c) Cách tâm ch n 20 Km là đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) Zipingpu cao 156 m ( thu c top 50 CFRD cao nh t th gi i và top 10 CFRD cao

nh t Trung Qu c) v n an toàn tuy có chút ít xô l ch

n c ta, hi n nay m i có 3 đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) đ u do các chuyên gia Vi t Nam thi t k và t ch c thi công u tiên là đ p Rào Quán (Qu ng

Tr ) cao 69m, ti p đó là đ p Nà Hang (Tuyên Quang) cao 92m và g n đây là d p C

t (Thanh Hóa) cao 118m đã đ c khánh thành Các chuyên gia qu c t nh n đ nh

r ng đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) có nh ng yêu c u k thu t r t nghiêm kh c

và đ p càng cao thì càng có nhi u v n đ r t ph c t p phài gi i quy t, c trong thi t

k và thi công K thu t đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) không ng ng đ c đi u

ch nh, đ i m i và c p nh t Ch ng h n, tr c đây có nhi u quan ni m coi b n m t

bê t ng c t thép nh k t c u màng m ng, có chuy n v áp theo m t đ p, nên ch đ t

c t thép đ n Th c t tuy b dày b n là nh so v i các kích th c khác c a m t đ p, song b n v n ph i coi là k t c u ch u u n, có đ c ng kháng u n nh t đ nh, đ c bi t

là nh ng đ p cao, nhi u kh n ng b lún không đ u trên m t đ p Do đó b n m t

đ p C a t đã đ t c t thép kép Cách làm này đ c th o lu n và nh t trí cao trong

H i ngh qu c t p đá t i Thành ô (Trung Qu c) tháng 10/2009

1.2 u nh c đi m c a đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD)

- T n d ng đ c các v t li u t i ch c bi t có th t n d ng đ c đá đào móng tràn x l , đ ng h m, nhà máy th y đi n đ đ p đ p, ít ph i s d ng v t li u

hi m ho c v n chuy n t xa t i Giá thành đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) có

th p h n các lo i đ p khác nh đ p bê tông tr ng l c, vòm, b n ch ng…Tr ng

h p hi m đ t có đ tiêu chu n đ đ p đ p thì đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) còn kinh t h n c đ p đ t

- Th i gian thi công ng n h n so v i các lo i đ p khác, quá trình thi công ít

ch u nh h ng c a th i ti t nên có th thi công ngay c trong mùa m a t đó rút

ng n đ c th i gian thi công

- M c đ n an toàn cao do toàn b dòng th m đã đ c b n m t bê tông ng n l i

và ph n đá đ p trong thân đ p đ c đ m nén ch t nên h s n đ nh c a mái th ng

h l u đ p khá cao và mái th ng h l u có th r t d c (m = 1.4÷ 1.7) d n đ n kh i

l ng đá đ p gi m nh so v i đ p đá đ thông th ng

- D n đ ng thi công đ n gi n mà ít t n kém h n

- Yêu c u v đ a ch t n n th p h n các lo i đ p bê tông

- V đ n đ nh ch ng đ ng đ t ch ng tr t và tu i th công trình không thua

- S d ng v t li u nhi u kh i (m i vùng có ch tiêu c lý khác nhau) d n đ n

vi c thi t k , thi công yêu c u ph i tính toán, l a ch n các ph ng án h p lý, giám sát thi công ph i ch t ch đ tránh hi n t ng treo ng su t ho c bi n d ng quá m c gây nên n t gãy th y l c đã x y ra m t s công trình ngay c khi c t n c th p,

đ c bi t khi s chênh l ch l n v modun bi n d ng c a v t li u gi a các l p k nhau

- Hi n t ng thoát không x y ra l p ti p giáp d i b m t bê tông và l p phiá d i nó gây bi n d ng b m t

- Yêu c u v thi t b thi công c ng nh k thu t thi công cao h n đ p đá đ thông th ng, nh ng v i kh n ng thi t b nh ngày nay thì đi u này không còn là

y u t quan tr ng n a

và Vi t Nam

1.3.1 S phát tri n c a đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) trên th gi i

Cùng v i s phát tri n c a khoa h c k thu t nói chung, k thu t thi t k và thi công các công trình th y l i – th y đi n trên th gi i có s ti n b v t b c trong th i gian qua V i nh ng u vi t c a đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) nên

nó đ c xây d ng ngày càng nhi u, hình th c b trí m t c t đ p ngày càng đ c nghiên c u hoàn thi n và đ t hi u qu kinh t h n Nh t B n là n c đ t ti n đ cho

vi c phát tr nh CFRD, trong th p k 70 c a th k 20 n c này đã xây d ng đ c

r t nhi u đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) v i chi u cao l n các n c khác

c ng có hàng lo t đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) ra đ i, đ n n m 1998, c n c vào th ng kê ch a đ y đ v các đ p đang và đã xây d ng xong t n m 1966, trên toàn th gi i đã có 180 đ p, trong đó đ p cao trên 100m là 25 đ p

Trung Qu c là n c có s phát tri n m nh m lo i đ p này trong th i gian qua Trong m t th i gian ng n vào cu i th k 20 hàng lo t đ p l n đã đ c xây

d ng Vi c xây d ng đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) hi n đ i c a Trung Qu c

b t đ u t n m 1985 p đ u tiên đ c xây d ng là đ p h ch a Tây B c Kh u –

H Nam, đ p cao 95m Nh ng đ p đ c hoàn thành đ u tiên là đ p h ch a Quan Môn S n - Liên Ninh, đ p cao 58.5m So v i các n c đi đ u trong l nh v c xây

d ng đ p đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) tuy kh i đi m sau nh ng Trung Qu c phát tri n r t m nh và phát tri n nhanh Ch trong vòng 10 n m đã ph bi n ra toàn

qu c, đ n cu i n m 1998, c n c vào th ng kê ch a đ y đ , Trung Qu c đã hoàn thành 39 đ p, đ p cao nh t là đ p th y đi n B ch Vân t nh H Nam, xây d ng n m

1998 cao 120 m Hi n nay Trung Qu c đ p đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) cao trên 100m đang xây d ng có h n 20 đ p

1.3.2 S phát tri n đ p đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) Vi t Nam

Vi t Nam là m t trong nh ng n c có nhi u đ p v t li u đ a ph ng (VLDP) Tuy đa s là đ p có chi u cao H<40m thu c lo i đ p th p p VL P

đ c xây d ng nhi u nh t là khu v c mi n Trung và Tây Nguyên, h u h t các công trình trên đ u là đ p đ t đ ng ch t, ho c đ p đ t nhi u kh i

p đá đ nói chung và đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) nói riêng đ c xây d ng n c ta còn ít so v i đ p đ t, nh ng nh ng công trình lo i này đ u là

đ p cao nh Ialy, Hòa Bình, Hàm Thu n- a Mi (đ p đá đ ho c đ t đá h n h p)

th y l i – th y đi n Qu ng Tr , th y đi n Tuyên Quang, đ p ph 2,3,4 thu c d án

th y l i Tân M , th y l i – th y đi n C a t (CFRD), trong đó đ p C a t (H=102m, kh i l ng đ p 8x106

m3) đang xây d ng đ c x p vào hàng đ p l n c a khu v c

B n m t bê tông đ c đ tr c ti p trên l p đ m mái d c th ng l u, t đ nh

đ p xu ng d i đáy lòng sông, đáy b n m t đ c liên k t v i b n chân trên n n lòng sông và hai vai đ p, đ nh b n m t liên k t v i b n chân t ng ch n sóng

B n m t bê tông là k t c u ch ng th m ch y u c a đ p, nh ng đ dày khá

m ng; m c dù các l p đá đ h l u có tính th m nh , nh ng h s th m v n l n

h n nhi u l n b n m t bê tông, vì v y t n th t c t n c th m ch y u phát sinh

trong ph m vi đ dày c a b n m t bê tông, khi n b n m t ch u chênh l ch áp l c r t

l n trong th i k dài, b n m t bê tông d i tác d ng c a chênh l ch áp l c l n, ch t

k t dính canxi trong bê tông s b n c th m hoàn tan và cu n trôi, khi n c ng đ

bê tông gi m xu ng

T c đ hòa tan ch t canxi và l u l ng th m có quan h tr c ti p v i nhau;

đ gi m t c đ hòa tan, kéo dài th i gian làm vi c c a b n m t, b n m t bê tông c n

ph i có tính n ng phòng th m cao, nên s d ng bê tông ch ng th m cao, thông

th ng không nên th p h n B6 nh ng n i có khí h u l nh, c n yêu c u cao h n

B n m t bê tông trong ph m vi trên m c n c ch t và d i m t thoáng khí, tùy thu c t ng gi m c a m t n c trong h , ch u khô t xem k trong th i k dài,

đ ng th i ch u l nh và tác d ng xâm th c c a phong hóa t nhiên; vì v y b n m t

bê tông nên có tính n ng ch u đ c xâm th c cao; ch u nhi t đ th p, thông

th ng không nên th p h n D100 N u n c h có tính xâm th c nên s d ng xi

m ng ch u xâm th c t ng đ ng

L p đ m c a b n m t bê tông trên mái d c tùy thu c bi n hình c a kh i đá

đ mà bi n hình theo, trong n i b b n m t s phát sinh ng su t do u n; vì v y

b n m t bê tông nên có yêu c u c ng đ nh t đ nh, thông th ng không th p h n

bê tông M200

Theo t ng k t kinh nghi m v n hành tr c đây nguyên nhân ch y u phát sinh n t b n m t bê tông là do ng su t nhi t, mà nguyên nhân tr ng y u là co ngót

bê tông trong quá trình đông c ng; vì v y nên kh ng ch l ng xi m ng trong m i

kh i bê tông đ gi m nh nhi t th y hóa c a xi m ng, đ ng th i s d ng bi n pháp

kh ng ch nhi t thích h p; ngoài ra v n nên kh ng ch ch t ch t su t th y hóa vôi

c a bê tông, t ng c ng d ng h và d ng h trong th i gian dài, đ gi m nh co ngót t su t th y hóa vôi c a bê tông nên nh h n 0,55

Qua thí nghi m th a nh n, tr n l ng ph gia cu n khí và các h p ch t v a

đ trong bê tông b n m t không nh ng có l i đ i v i tính n ng bê tông mà còn không gây tác d ng ph

D i đây gi i thi u các ch tiêu có liên quan c a 2 đ p đá đ bê tông C ng

đ kháng kéo 28 ngày c a bê tông b n m t đ p đá đ b n m t bê tông Foz do Areia Brazil là 20.6 Mpa (t ng ng 210 Kgf/cm2), l ng dùng xi m ng trong m i kh i

bê tông là 310kg, t su t th y hoá vôi là 0.53, l ng tr n khí 4.5%, đ s t là 8cm

p đá đ b n m t bê tông Quan Môn S n n m trên sông Ti u Thang là m t nhánh

nh sông Thái T thu c vùng ông B c Trung Qu c Nhi t đ n i xây d ng đ p

bi n đ i t 27.9÷ 35.20, nhi t đ th p trong su t th i gian dài 5 tháng (tháng 11 đ n tháng 3) Do yêu c u c p n c t h trong nhà máy ng m, m c n c hi u qu trong

h trong th i gian dài kh n đ i b ph n b n m t ch u nhi t đ th p; mà b n m t l i

là n i ánh sáng tr c ti p chi u vào nhi t đ cao nh t bê tông có th đ t đ n 40÷

500c, đi u ki n làm vi c c a b n m t r t kh c nghi t vì th y u c u thi t k đ i v i

bê tông b n m t khá cao Bê tông b n m t s d ng xi m ng l n 525, c t li u l n

nh t 400mm, mác bê tông không th p h n 250, tr n bê tông b ng máy, thêm ph gia ngoài đ gi m l ng n c dùng s m đ t c ng đ Tiêu chu n kháng l nh c a

bê tông là D250, tiêu chu n kháng th m là S8 Tình tr ng làm vi c c a b n m t đ p

s đ c ki m nghi m qua th c ti n

Chi u dày b n m t đ p đá đ b n m t bê tông th ng gi m d n t đ nh đ p

xu ng d i đ c tính theo công th c d i đây:

ph ng pháp đ t do, thông th ng l y h s B 0,0065÷ 0,0075; trong giai đo n

th 3 (1960 đ n nay) đ p đá đ b n m t bê tông dùng ch n đ ng đ m nén do đó đ

ch t th c c a kh i đá và l ng bi n hình ngang đ u khá cao, B th ng l y 0,001÷ 0,0037 Khi thi t k đ p Foz Do Areia xét đ n c p kh i c a v t li u đá đ t ng đ i

kém, đá có tính c ng, d tính khi ch u áp l c khó đ t đ n đ ch t cao sau khi tích

n c, kh i đá s phát sinh bi n hình t ng đ i l n, đ ng th i vì đ p đá đ b n m t

bê tông đang tr ng thái cao nh t đ th n tr ng nên s d ng B t ng đ i l n (B = 0,00357) N m 1978, t i Columbia, đ p Golillas đang xây d ng, vì đ p đá v n đ m

l n b n m t bê tông đang cao ph i s d ng B t ng đ i l n (B = 0,0037)

Nghiên c u đ dày b n m t bê tông bao nhiêu là h p lý, ý ki n các chuyên gia đ u không th ng nh t Có ng i cho r ng b n m t m ng tính m m t ng đói

l n, d thích h p bi n hình c a kh i đá đ ; có ng i cho r ng s d ng chi u dày

b n m t nh nhau không nh ng d thi công mà còn khá kinh t ; nh ng quy t c chung c n xét đ n đó là tính b n và tính ng n n c

Tr c đây s d ng khá ph bi n công th c ki n ngh tính toán chi u dày c a Cooke t = 0,3 + 0,003H; đ i v i đ p trung bình và cao (75÷ 100m) c ng s d ng đ dày b n m t là 0,25÷ 0,3m Xét đ n khía c nh thi công; chi u dày m ng nh t nên là 0,25m; chi u dày nh h n 0,25m thi công r t khó kh n Sau khi tích n c, ph n b n

m t phía d i ch u chênh l ch th y t nh không quá l n và xét đ n tính b n c a

b n m t , s d ng công th c (1.1) đ tính toán là khá h p lý Nh ng nh ng n m g n đây, đ dày b n m t có xu h ng gi m nh m t chút

p đá đ b n m t bê tông ngày càng kh ng đ nh u th rõ ràng c a nó so

v i các lo i đ p khác Nguyên lý làm vi c c a đ p r t rõ ràng và đ n gi n, tuy v y

c n chú tr ng tuân th ch t ch các quy đ nh v thi t k thi công, bi n pháp ch ng

th m, k t c u b n m t c ng nh v n hành đ p đ đ m b o an toàn và nâng cao tu i

th c a đ p M t khác, c ng c n c p nh t k p th i các công ngh đã đ c áp d ng trong và ngoài n c đ nâng cao kh n ng an tòan c a đ p

Xu h ng phát tri n đ p đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) :

- Tính toán l a ch n c p ph i h p lý gi a các vùng

- Tính toán k t c u b n m t phù h p ch ng th m cho đ p, đ m b o không n t n b

m t

- Nghiên c s d ng bê tông mác cao ph gia và ch t h tr khác trong bê tông nh ph gia g c Silica fume dùng k t h p v i ph gia siêu d o đ gi m l ng

th m và đ t c ng đ cao, t ng đ b n cho bê tông

- Nghiên c u đ xây d ng các lo i n n khác nhau và nghiên c u s làm vi c gi a

n n – đ p –b n m t

- Nghiên c u kh c ph c m t s s c th ng g p trong quá trình thi công nh n t

n b m t bê tông

ch ng th m b ng b n m t bờ tụng c t thộp đ c s d ng r ng rói do cú nhi u u đi m v

ch ng th m và đi u ki n thi cụng, b n m t bờ tụng đ c đ tr c ti p trờn l p đ m mỏi d c

th ng l u, t đ nh đ p xu ng d i đỏy lũng sụng, đỏy b n m t đ c liờn k t v i b n chõn trờn n n lũng sụng và hai vai đ p, đ nh b n m t liờn k t v i b n chõn t ng ch n súng D i đõy trỡnh bày c s khoa h c đ l a ch n hỡnh th c c u t o cỏc b ph n k t c u ch ng th m

Đá đổ Tường bê tông asphan chống thấm

p có lõi gi a th ng đ ng thông th ng có kh i l ng nh nh t so v i đ p có

t ng nghiêng chông th m và đ p có lõi nghiêng

Lõi gi a c a đ p có th chia thành lõi m ng và lõi dày Lõi m ng khi t s b/H ≤

1, còn lõi dày hay còn g i là lõi tr ng l c có t s b/H> 1

c đi m c a lo i đ p này: V t li u ch y u đ xây d ng đ p là v t li u đ a

ph ng M t c t đ p thi t k phù h p v i tình hình v t li u t i ch , đ t lõi có kh n ng chông th m t t nh ng kh n ng ch u l c y u đ c đ t vào lõi đ p, đá đ là v t li u có

c ng đ ch ng c t cao h n h n so v i đ t đ c b trí bên ngoài cách b trí này đó phát huy đ c h t u đi m, h n ch đ c nh c đi m c a các v t li u H s n đ nh

và th hai có c h t t ng ng là 0,1-10 và 5-150 mm; 6,7 đê quay h l u đ t 1 và

đ t 2; 8 h m đ khoan phun xi m ng; 9 lõi đ p; 10 màng phun xi m ng ch ng th m

Vi t Nam có đ p đá đ ch ng th m ki u lõi gi a nh đ p Ialy t nh Gia Lai,

đ p Hòa Bình t nh Hòa Bình a ch t n n đ p c a công trình th y đi n Ialy khá t t cho vi c xây d ng đ p đá đ lõi đ p ph n lòng sông và m t ph n s n đ i đ t trên n n đá, đây là lo i đá r n ch c n t n ít và lo i đá r n ch c n t n ni u p Hòa Bình c ng ng d ng hình th c m t c t này, do đ a ch t đây có t ng cu i s i dày t i ( 60 ÷ 70m)

p đá đ lõi nghiêng là lo i k t c u chông th m thu c d ng trung gian gi a

t ng nghiêng và lõi đ ng, đ c l a ch n vào các đi u ki n c th nh yêu câu n i

ti p lõi v i k t c u ch ng th m n n, v n đ thi công, các di u ki n kinh t k thu t

Ví d đ p lõi nghiêng nh đ p Tichves: L p 1 đá l n gia c mái đ p; 2 đá nh ; 3 đá

d m; 4 đá lát; 5 kh i đá đ ; 6 h n h p đá núi; 7 lõi là sân tr c b ng á sét; 8 màng

ch ng th m; 9 hành l ng khoan phun

Hình 2.5 p đá đ lõi nghiêng Tichves

2.1.2 p đá đ có v t ch ng th m (VCT) không ph i là đ t

V t li u t ng nghiêng có th g m các lo i sau: b tông và bê tông c t thép;

bê tông alphan

T ng nghiêng bê tông và bê tông c t thép: Th ng có các lo i c ng, n a

c ng và d o, hàm l ng c t thép trong bê tông có th t i 0.5 – 1% N u đá đ đ c

đ m ch t thì hàm l ng c t thép trong bê tông có th gi m t i 0,1% Bê tông dùng

cho t ng nghiêng ph i có mác c ng đ ch u nén không d i M200 và mác

ch ng th m không nh h n B8

Chi u dày c a t ng nghiêng bê tông c t thép ph n trên đ nh th ng là 20 – 30 cm, còn d i đáy đ c t ng lên đ n 1% chi u cao c a đ p

T ng nghiêng bê tông c t thép lo i c ng là t ng có k t câu nguyên kh i

đ t i ch , do đó kích th c t m có th l n v i đ dày l n Bê tông đ c đ tr c

ti p lên trên b m t l p đá lát ho c đá xây khan (xây không có v a) và ch b trí

kh p nhi t (khe co dãn) theo ph ng th ng đ ng, không có kh p lún thep ph ng ngang C t théo đ c đ t theo c 2 h ng xuyên qua các khe thi công hàm l ng

T ng nghiêng c ng đ c thi công sau khi hoàn thành thi công phân đ p

Lo i t ng nghiêng c ng ít ph bi n ch s d ng cho các đ p có chi u cao nh và xây s ng trên n n đá khi bi n d ng lún không đáng k

T ng ngiêng n a c ng là lo i k t c t đ c chia thành các t m có kh p n i chông lún và ch ng co dãn ( khe nhi t – lun) đ c đ t ngang – d c theo b m t mái

d c Kho ng cách gi a các kh p thay đ i trong ph m vi ph bi n là 4 đ n 5 m Kho ng cách gi a các kh p nhi t th ng đ ng th ng là 12 – 18 m, còn kho ng cách

gi a các kh p lún l y b ng 12 – 20 m ph n trên và b ng 3 – 6m ph n sát n n Hình 2.6 minh h a cát ngang đ t đá đ t ng nghiêng bê tông c t thép: 1 đá đ ; 2

đá xây khan dày; 3 t ng nghiêng bê tông c thép dày 0,3 – 1 m; 4 r ng bê tông có hành lang khoan phun; màng phun xi m ng ch ng th m n n; 6 đ cao su trong

kh p góc; 7 nút; 8 g ; 9 matit ; 10 nh a đ ng; 11 lá đ ng; 12 bê m t ph nh a

đ ng

Hình 2.6 p đá đ có VCT t ng nghiêng bê tông c t thép

T ng nghiêng bê tông c t thép n a c ng đ c đ t trên l p bê tông có quét ph

nh a đ ng b m t ho c dán v i t m nh a đ ng, cho phép t ng và m t đ p có

th bi n d ng t do, đ m b o s ch ng th m t t

T m bê tông c a t ng nghiêng đ c phân kh i có th là vuông ho c ch

nh t có chi u dài 10 – 20 m khe n gi a các t m có k t câu ch n n c đ chông

th m B r ng khe n i th ng là 2.5 - 5 cm khu v c t ng nghiêng n i ti p v i b

và n n có khe biên đ ch ng n t khi t ng nghiêng bi n d ng

Bi n pháp ch ng tr t theo m t bitum đ i v i t ng nghiêng n a c ng là s

d ng các néo liên k t t m bê tông c t thép v i t ng đ m b ng đá xây khan, ho c làm t ng chi u dày chân t ng nghiêng đ t ng t a ch c và n đ nh vào g i đ

b ng bê tông

Lo i k t c t t ng nghiêng bê tông c t thép d ng n a c ng đ c s d ng khá

ph bi n trong đ p đá đ

V t ch ng th m không ph i b ng đ t d ng t ng tâm – lõi gi a c u t o b ng bê tông, bê tông c t thép, bê tông atphan D ng k t câu này th ng áp d ng h n ch

T ng tâm b ng bê tông và bê tông c t thép hi n nay ít đ c s d ng, vì kinh nghi m v n hành c a các đ p đã xây d ng v i lo i k t c u v t chông th m

ki u này nh đ p Xudoranskaia ( Nga) , Asocan (M ), Vainec ( M ) … Cho th y

r t khó kh c ph c hi n t ng xu t hi n v t n t trong v t ch ng th m d i tác d ng

c a áp l c n c và kh i đá đ phía th ng l u

T ng tâm b ng bê tông atphan hi n nay đ c s d ng khá kh bi n

nh ng đ p th p và trung bình

Ví d m t c t đ p Ây-Khaghen ( c): 1 t ng tâm bê tông atphan; 2 vùng

lan t a c a nh a đ ng vào trong đá đ ; 3 r ng bê tông; 4 màn xi m ng ch ng th m

n n; 5 đá đ đ c đ m ch t; 6 đá lát có đ m; 7 m c n c dâng đ p ph ; 8 bê tông nh a đ ng có đá tr n chìm và khi đ m; 9 vùng lan t a nh a đ ng khi đ m;

10 l p nh bitum; 11 máng b ng kim lo i đ thu và đo l ng n c th m qua t ng;

12 tr m tích taluvi

2.2 C s khoa h c s d ng hình th c phòng th m đ p đá đ b ng b n

m t bê tông

C s khoa h c c a vi c s d ng hình th c phòng th m c a đ p đá đ b ng

b n m t bê tông c ng gi ng nh s d ng hình th c t ng nghiêng ch ng th m b ng

đ t c a đ p đá đ hi n đ c th m qua b n m t bê tông chúng ta c n ph i bi t

D n

+ n – đ r ng c a đá đ

+ d – đ ng kính trung bình c a đá đ c quy đ i thành hình c u tính b ng cm

L u l ng th m qua đ p đá đ th m n c có th xác đ nh t h 4 ph ng trình sau:

))

(2

)(

2

)(

)(

(2

) 0 1

0 0

0 1 0

1 0

0 0 0

0

h a H m b

S

a h

a m

a m

a K

q

S

h h a h h a h

K

q

h H H

m

h H K

q

=

−++

=

−+

−+

Hình 2.7 S đ tính th m qua đ p đá đ không có v t ch ng th m

Tính toán th m gi ng nh s đ tính th m qua đ p đ t có t ng nghiêng

b ng đ t sét theo ph ng pháp N.N.Pavolopxki S d ng gi thi t dòng th m qua

b n m t có ph ng vuông góc v i mái d c c a b n m t và chia s đ th m qua

t ng thành 2 ph n: th m qua đo n t ng n m trên đ ng bão hòa v i l u l ng q1

và th m qua đo n t ng phía d i đ ng bão hòa v i l u l ng q2

Hình 2.8 S đ tính toán th m qua t ng nghiêng

i v i đo n t ng nghiêng trên đ ng bão hòa l u l ng phân t qua đo n dl cách mép n c l có th vi t theo công th c:

zdz

k zdl

k dl J k

+ Kt – H s th m c a t ng nghiêng

+ Jt – Gradian th m qua t ng nghiêng, Jt=z/

+ Z – C t n c tác d ng t i m t c t xét

+ – Chi u dày trung bình c a t ng nghiêng

+ – Góc nghiêng c a mái d c t ng so v i m t n m ngang

l n Trong su t th i gian v n hành, b n m t bê tông ch u tác d ng c a chênh l ch

c t n c l n làm cho ch t k t dính canxi trong bê tông s b n c th m hoà tan và

cu n trôi, khi n c ng đ bê tông gi m xu ng T c đ hoà tan ch t canxi và l u

l ng th m có quan h tr c ti p v i nhau; đ gi m t c đ hoà tan và kéo dài th i gian làm vi c c a b n m t, b n m t bê tông c n ph i có tính n ng ch ng th m cao

th ng s d ng bê tông ch ng th m nh ng n i có khí h u l nh c n yêu c u

ch ng th m cao h n

B n m t bê tông trong ph m vi trên m c n c ch t và d i m t thoáng

ch u khô t xen k trong th i gian dài tu thu c t ng gi m c a m c n c trong h ,

đ ng th i ch u l nh và tác d ng xâm th c c a phong hoá t nhiên; vì v y b n m t

bê tông c n có tính n ng ch u đ c xâm th c cao, ch u nhi t đ th p N u n c h

có tính xâm th c nên s d ng xi m ng ch u xâm th c

L p đ m c a b n m t bê tông trên mái d c bi n d ng theo bi n d ng c a

kh i đá đ , trong n i t i b n m t s phát sinh ng su t do u n, vì v y b n m t bê tông c n có yêu c u c ng đ nh t đ nh, thông th ng không th p h n bê tông M200

Theo các nghiên c u tr c đây, nguyên nhân ch y u phát sinh n t b n m t

bê tông là do ng su t nhi t và co ngót bê tông trong quá trình đông c ng; vì v y nên kh ng ch hàm l ng xi m ng trong m i kh i bê tông đ gi m nh nhi t th y hoá c a xi m ng, đ ng th i s d ng bi n pháp kh ng ch nhi t thích h p; ngoài ra

c n kh ng ch ch t t su t th y hoá vôi c a bê tông, t ng c ng d ng h và d ng

h trong th i gian dài đ gi m nh co ngót

Ví d th nh t bê tông b n m t đ p đá đ b n m t bê tông Foz do Areia Brazil có c ng đ kháng kéo 28 ngày là 20.6 MPa (t ng ng 210 kgf/cm2), l ng dùng xi m ng trong m i kh i bê tông là 310kg, t su t th y hoá vôi là 0.53, l ng

tr n khí 4.5%, đ s t là 8cm

Ví d th hai đ p đá đ b n m t bê tông Quan Môn S n Trung Qu c đang trong th i gian thi công, chi u cao thi t k trên 50m Nhi t đ n i xây d ng đ p thay đ i t - 37.9 ~ 35.2o, nhi t đ th p trong su t th i gian dài (tháng 11 đ n tháng 3) Do yêu c u c p n c t h ch a cho nhà máy ng m, có th i gian dài m c n c

hi u qu trong h th p, khi n đa ph n b n m t ch u nhi t đ th p; mà b n m t l i là

n i ánh n ng tr c ti p chi u vào, nhi t đ bê tông cao nh t có th đ t đ n 40~50o

2.2.3.2 V chi u dày b n m t

Chi u dày b n m t đ p đá đ b n m t bê tông thông th ng gi m d n t đ nh

đ p xu ng đáy, đ c tính toán theo công th c d i đây:

th ng dùng máy đ m nén, do đó đ ch t th c c a kh i đá và l ng bi n d ng ngang đ u khá cao, b th ng l y 0.001 ~ 0.0037 Ví d khi thi t k đ p Foz do Areia Brazil đã xem xét đ n c p ph i c a v t li u đá đ t ng đ i kém, đá có tính

c ng, d tính khó đ t đ n đ ch t cao khi ch u áp; sau khi tích n c, kh i đá s phát sinh bi n d ng t ng đ i l n, đ ng th i do đ p đá đ b n m t bê tông đang tr ng thái cao nh t, đ th n tr ng đã s d ng b t ng đ i l n (b=0.00357) N m 1978 đ p Golillas t i Colombia khi xây d ng, do đ p đá v n đ m l n b n m t bê tông khá cao

c ng ph i s d ng b t ng đ i l n (b=0.0037)

Nghiên c u đ dày b n m t bê tông bao nhiêu là h p lý, ý ki n các chuyên gia đ u không th ng nh t Có ng i cho r ng b n m t m ng tính m m t ng đ i

l n, d thích h p v i bi n d ng c a kh i đá đ ; có ng i cho r ng s d ng chi u dày b n m t nh nhau không nh ng d thi công mà còn khá kinh t ; nh ng quy t c chung c n xét đ n đó là tính b n và tính ch ng th m Tr c đây s d ng khá ph

bi n công th c ki n ngh tính toán chi u dày c a Cooke t = 0.3 + 0.003H; đ i v i

đ p trung bình và cao (75~100m), c ng s d ng đ dày b n m t là 0.25 ~ 0.30m

2.2.3.3 V b trí khe n i b n m t và khe k t c u

B trí khe n i b n m t chính là b trí m t s khe co dãn trên b n m t (trong khe co dãn ch ng n n c), s phân cách b n m t thành m t s d i ho c t m, khi n b n m t d dàng co dãn làm gi m nh ng su t nhi t và m i d i ho c t m b n

m t d d ch chuy n v i m t l ng nh trên l p đ m mái d c thích ng v i bi n

d ng c a kh i đá làm gi m nh ng su t k t c u, ng n ng a phát sinh r n n t Trong thi t k vài đ p đá đ b n m t bê tông th i k đ u th ng b trí trên b n m t khe co dãn h ng d c mái và ngang mái, phân b n m t thành r t nhi u hình vuông

ho c t m ng n, khi n m i t m b n m t co dãn đ c l p trên l p đ m mái d c Sau này, tích lu kinh nghi m th c ti n và thu n ti n thi công, ngoài khe n i gi a t m chân bê tông và d i cùng b n m t, ch b trí khe co dãn trên ph ng d c mái, trên

ph ng ngang mái không b trí khe co dãn ch b trí khe thi công, c t thép h ng

d c mái trong b n m t đ u xuyên qua khe thi công; đi u này làm cho b n m t theo

ph ng ngang b phân tách thành m t s d i dài, mà m i m t d i dài theo ph ng

d c mái liên k t thành m t d i ch nh th , đi u này c ng có l i khi s d ng tr t ngang ti n hành thi công b n m t

Kho ng cách gi a khe co dãn d c c a b n m t quy t đ nh ch y u b i đ l n

c a ng su t co dãn và nhi t đ trong b n m t và bi n d ng c a kh i đá, hình th c

m t c t ngang lòng sông n i xây đ p và đi u ki n thi công …, thông th ng t 12 ~ 18m V trí đ p eo h p lòng sông, hai b cao và d c, bi n d ng kh i đá đ theo

ph ng tr c đ p trên l n h n d i lòng sông, hai vai đ p bi n d ng l n Vì v y

v trí xây d ng đ p eo h p cao và d c, đ c bi t v trí mái d c cao, nên s d ng kho ng cách khe co dãn nh Hình 1 th hi n b trí khe b n m t đ p Cethana - Australia V trí đ p Cethana eo h p lòng sông, kho ng cách gi a khe co dãn d c

ph n lòng sông là 12.2m, hai b t ng đ i d c kho ng cách khe là 6.1m ho c

m t ph n b n m t phía d i kho ng cách khe là 6.1m, làm cho thích ng t t h n thay đ i c a bi n d ng kh i đá đ và đ a hình i v i ph n b n m t phía d i kho ng cách khe co dãn là 6.1m, c hai b n m t ghép l i thi t k b trí m t khe co dãn ngang, trên khe co dãn ngang kho ng cách hai khe co dãn d c là 12.2m

1- Khe co dãn d c mái; 2 - Khe co dãn ngang mái

Hình 2-9 : B trí khe b n m t đ p Cethana – Australia

Hình 2-3 th hi n b trí khe co dãn b n m t đ p Salvajina – Colombia p Salvajina t ng đ i r ng, hai b c ng không quá d c, vì v y kho ng cách gi a hai khe co dãn d c mái đ u b ng 15m B n m t đ p phân làm 3 đ t thi công, t cao trình đáy đ n cao trình 1076, t cao trình 1076 đ n 1111 và t 1111 đ n cao trình

đ nh đ p, t i m i cao trình 1076 và 1111 thi t k m t khe thi công ngang

1- Khe co dãn d c mái; 2 - Khe thi công ngang

Hình 2-10 : B trí khe b n m t đ p Salvajina – Colombia

Theo tài li u quan tr c đ p đá đ b n m t bê tông đã xây d ng ch ng t sau khi thi t k b trí khe co dãn d c b n m t th c s có l i v i m i mép t m b n m t

d ch chuy n trên m t l p đ m và hai bên trái ph i Sau khi h tích n c, d i tác

d ng c a áp l c n c kh i đá đ s phát sinh bi n d ng, khi n l p đ m trên mái d c

c ng bi n hình d ng c u lõm, đ lõm là l n nh t v trí trung tâm c a mái d c, vì

v y khi n các t m b n m t t hai bên d ch chuy n vào trung tâm, t m s kéo khe co dãn hai bên, d n các khe co dãn vào trung tâm ây là m t hi n t ng c a các đ p

b n m t g n hai b s d ch chuy n h ng vào gi a nhi u h n, vì v y khe co dãn

g n hai b và khe xung quanh b kéo và m r ng quá l n (khe xung quanh b m t i 125mm) Do thi t k thi công t m ch n n c c a hai lo i khe n i l i quá đ n gi n,

vì v y khi ch n n c s b phá ho i, m t hi u qu ch ng th m, gây th t thoát l ng

n c l n, l u l ng n c th m cao đ t 1800 l/s Tuy nhiên trong xây d ng công trình đ u m i đ p có thi t k phòng m c n c trong h th p, sau khi m c n c trong h xu ng th p, khe xung quanh và khe co dãn g n hai b đ c ti n hành ki m tra và s a ch a khôi ph c Sau khi s a ch a khôi ph c l i tích n c đ n m c n c bình th ng, l u l ng th m c a toàn đ p gi m nh còn 180 l/s ch b ng 1/10 l u

l ng n c th t thoát l n nh t tr c khi s a ch a khôi ph c, hi u qu coi nh đ m

b o

Khi thi t k đ p Foz do Areia đã ti p thu bài h c kinh nghi m c a đ p Alto Anchicaya, khe co dãn d c mái trên b n m t phân thành hai hình th c “A” và “B” Trong khe co dãn c a hai lo i hình th c này, đ u không dùng v t li u có tính d o

l p đ y khe h , ch quét nh a đ ng trên hai bên m t bê tông khe n i đ chúng d phân tách Khe n i g n hai bên b dùng hình th c “A” có c u t o t ng t nh các khe n i thông th ng, nh ng đ c bi t chú tr ng thi t k thi công ng n n c (hình 2-4) V i k t c u khe co dãn thông th ng lo i hình “A”, phía g n đáy khe

n i có t m thép ng n n c, phía trên b n m t ch khe n i s đ thành m t máng hình ch V, sâu kho ng 10cm, đáy r ng kho ng 3cm, đ nh r ng kho ng 11cm, d i đáy máng đ t m t ng cao su Clo đ ng kính ngoài 5cm, trên máng dùng t m nhôm

m ng ho c t m nh a d o cài đ y l i, trong máng đ đ y v t li u có tính d o ng n

n c (nh cao su, nh a đ ng ho c Igas…) D i tác d ng c a áp l c n c trong

h , t m b n m t ch u kéo làm m r ng khe, ng cao su Clo s b nén d n lên trên hai mép bê tông c a máng ch V, v t li u l p đ y máng có tính d o s b d n nén trong m i n i, cùng tác d ng ng n n c Nh v y, trên th c t khe co dãn lo i hình

“A” thi t k thi công ng n n c c trên và d i, nâng cao hi u qu ng n n c

Hình 2-11 : Khe n i hình th c “A”

Các khe v trí trung tâm c a b n m t dùng lo i khe hình th c “B”, c ng

đ c g i là khe co dãn Sau khi h ch a tích n c, khe co dãn lo i “B” ch u l c d n nén, tuy nhiên s không t n t i v n đ s c t m đ ng b xé h m t hi u qu ng n

n c Vì v y, ch thi t k b trí t m thép ng n n c g n đáy khe n i, còn trên

đ nh khe n i không thi t k máng ch V, ng cao su và l p đ y v t li u ng n n c

có tính d o…

N u thi t k khe co dãn ngang c c b trên b n m t (nh hình 2-2), ngoài dùng k t c u khe co dãn lo i hình “B”, trong khe co dãn ngang dùng b n g thông dày 12mm l p đ y khe n i phòng kh n ng phát sinh bi n hình do l c c t

Tr c đây khi thi t k khe co dãn, t m đ ng ng n n c th ng b trí gi a chi u dày b n m t Nh ng th c t thi công ch ng minh, t m đ ng ng n n c gi a chi u dày b n m t không d b o đ m ch t l ng đ m bê tông m t d i hai cánh

t m đ ng ng n n c, th ng phát sinh phân cách và ch a túi khí, khi n m t d i hai cánh ng n n c và bê tông ti p xúc không t t, hi u qu ng n n c th p Trong thi t k đ p Foz do Areia đã c i ti n b trí t m đ ng ng n n c d i đáy khe n i

b n m t và đ t trên t m đ m cao su Clo dày 6mm, t m đ m cao su có chi u r ng thi t k là 70cm đ c đ t trên l p đ m nh a đ ng cát Hi n nay đ thay th nh a

đ ng cát th ng dùng v a xi m ng cát, l i có tác d ng ng n n c d i b n m t

đ ng th i ng n ch n th t thoát v t li u tính d o đ nh Thi t k m t l p đ m nh a

đ ng cát đòi h i ph i b ng ph ng nên cùng v i m t d i c a b n m t cùng n m trên m t đ ng ngang N u b n m t có v trí l i c c b thì chi u dày l i không v t quá 50mm

i v i đ p trung bình và cao (đ p cao 50 ~ 70m), khe co dãn thông th ng

đ u s d ng t m đ ng đ ng n n c; nh ng c ng có th s d ng t m nh a d o

ng n n c đ thay th t m đ ng đ , kh n ng tin c y đã đ c ki m nghi m th c

ti n T m nh a d o ng n n c th ng b trí gi a đ dày b n m t B t k dùng

lo i ng n n c nào đ u ph i chú ý ch t l ng m i hàn v trí m i n i và ch t l ng

đ đ m bê tông, nh t thi t ph i b o đ m m i hàn kiên c và ti p xúc t t v i bê tông

Thi t k b trí ph m vi khe co dãn lo i hình “A” và “B” có th nghiên c u

l a ch n dùng ph ng pháp ph n t h u h n tính toán ng su t bi n d ng b n m t

v i bi n hình c a kh i đá đ Nh nói tr c đây, k t qu tính toán thông th ng v n

là g n đúng, vì v y v n đòi h i tham kh o nghiên c u phân tích tài li u quan tr c

b n m t bê tông đ p đá đ đã xây d ng đ quy t đ nh ph m vi ng d ng Nh đ p Foz do Areia, v trí hai đ u đ p m i bên 13 t m b n m t b trí khe co dãn lo i hình “A” h ng d c mái, nh ng quan tr c th c t đ i v i khe b n m t th y rõ trong khe co dãn lo i hình “A” 13 t m b n m t đ u ph i ch có 6 t m khe co dãn m

r ng, đ m r ng m i t m kho ng t 28 ~ 4mm, đ u trái c ng ch có 6 t m có khe

co dãn m r ng, đ m r ng khe co dãn m i t m t 34 ~ 2mm Khe co dãn lo i “ A” còn l i và toàn b khe lo i hình “B” đ u b d n nén r t ch t Kh n ng này là khi thi t k đã quá th n tr ng, b trí nhi u h n m t vài khe co dãn lo i “A”; Thi t k khe lo i hình “A” nhi u h n ngoài gia t ng giá thành công trình và tính ph c t p thi công, không có l i đ i v i v n hành công trình

Thông th ng phân đ t thi công b n m t theo ph ng d c mái đ u thi t k khe thi công ngang Trong khe thi công ngang th ng không thi t k b trí t m

đ ng ho c t m nh a d o C t thép h ng d c trong b n m t đ u xuyên qua khe thi công; hai m t bê tông khe thi công ti p xúc tr c ti p làm cho b n m t theo ph ng

d c mái liên k t thành m t kh i ch nh th Khe thi công đ p Cethana không s d ng

b t c v t li u gì, trong m t n a chi u dày khe b n m t đ p Foz do Areia dùng b n

g c ng l p đ y

2.2.3.4 V ng su t trong b n m t và b trí c t thép

Nguyên nhân phát sinh ng su t trong b n m t bê tông, ch y u do:

- Nhi t trong quá trình th y hoá xi m ng làm t ng cao nhi t đ bê tông sau đó l i

gi m xu ng b ng nhi t đ khí tr i ho c nhi t đ n c h ch a và thay đ i nhi t đ khí tr i đ u có th phát sinh ng su t nhi t trong b n m t

- Co ngót trong bê tông phát sinh ng su t co ngót

- B n m t bê tông d i tác d ng c a áp l c n c, tu thu c bi n d ng c a kh i

đá mà phát sinh bi n hình d n đ n phát sinh ng su t Do bi n hình b n m t có hình d ng g ng lõm, vì v y ng su t m t trên c a b n m t là ng su t nén, m t

- Tr ng l ng b n thân b n m t đ c phân thành hai thành ph n l c h ng theo

m t ti p giáp gi a b n m t và l p đ m và l c h ng xu ng d i, trong th i gian thi công n u l c ma sát gi a m t l p đ m và m t đáy b n m t l n c ng gây nên ng

su t trong b n m t Nh ng ng su t này, sau khi trong h tích n c b n m t có kh

n ng duy trì n đ nh trên m t l p đ m, đ ng th i khe n i xung quanh b kéo mà t tri t tiêu Th nh ng khe n i xung quanh b kéo dãn ra, l i phát sinh ng su t kéo

m t b ph n b n m t g n khe n i

- b d c cao ho c n i đ d c có đ t bi n, đ thay đ i bi n d ng kh i đá trên

ph ng d c tr c đ p t ng đ i l n, vì v y trong b n m t có th phát sinh ng su t

t p trung t ng đ i l n

Tóm l i, có r t nhi u nhân t nh h ng đ n đ l n, kéo nén và tình tr ng phân b ng su t trong b n m t, có m t vài ng su t có kh n ng dùng bi n pháp công trình đ gi m nh (nh ng su t nhi t, ng su t co ngót, ng su t t p trung…) tình tr ng c ng t ng đ i ph c t p; Do đó, phân b ng su t và bi n d ng c a b n

m t m c dù đã s d ng ph ng pháp ph n t h u h n ti n hành tính toán nh ng đ chính xác c a k t qu tính toán c ng ch m c đ bình th ng Vì v y trong tính toán nên tham kh o tài li u quan tr c th c t ng su t bi n d ng b n m t đ p đá đ

b n m t bê tông đã xây d ng, ti n hành nghiên c u so sánh, t đó thu đ c m t vài quy lu t nào đó

Nh đã nói tr c đây, l ng bi n d ng theo h ng pháp tuy n c a b n m t

đ i v i ng su t b n m t và đi u ki n v n hành c a khe n i biên và khe co dãn nh

h ng r t l n, là m t ch tiêu thi t k quan tr ng C n c vào b ng th ng kê tài li u quan tr c các đ p nguyên m u cho th y bi n d ng theo ph ng vuông góc b n m t

t l thu n v i chi u cao đ p (ho c đ sâu n c l n nh t th ng l u đ p) bình

H - chi u cao đ p ho c đ sâu n c l n nh t tr c đ p, m;

E – Môđun bi n d ng h ng vuông góc c a kh i đá đ , 10.2 MPa

ng nhiên, đ ch t th c t c a kh i đá đ , tính ch t c a đá, chi u cao

đ p…đ u nh h ng đ n môđun bi n d ng c a kh i đá Vì v y, k t qu th ng kê trên đây c ng ch làm tham kh o

Ngoài ra đ i v i tài li u quan tr c b n m t c a đ p đá đ b n m t bê tông cho th y trên 90% b n m t tr ng thái nén, ch m t b ph n g n vai đ p, đ nh đ p

và khe n i biên tr ng thái kéo t ng đ i nh Theo quan tr c ng su t bi n d ng

th c t c a đ p Cethana cho th y, tuy t đ i b ph n b n m t đ u là vùng ng su t nén, ch b d c và ph c n khe biên có m t chút vùng ng su t kéo; ng su t nén

l n nh t trên m t đ p theo ph ng d c mái đ p kho ng 4.90 MPa, v trí g n trung tâm c a b n m t; ng su t nén l n nh t theo ph ng ngang kho ng 7.85 MPa; bên ph i và trái b d c đ t bi n ng su t nén theo ph ng d c mái kho ng 4.90 MPa T hi n t ng này có th nh n th y, n u b d c không thu n l i, trong b n

m t vùng ph c n có th phát sinh hi n t ng t p trung ng su t

Khi quan tr c phân b ng su t b n m t bê tông đ p Foz do Areia nh n th y,

ng su t nén l n nh t c a b n m t đ p Foz do Areia theo ph ng d c mái và ngang mái đ u phát sinh v trí d i trung tâm b n m t đ p m t chút; bên trái b d c và

ph c n đ u đ p bên ph i phát sinh vùng ng su t kéo theo ph ng ngang không

l n, nh ng vùng b n m t g n đ nh đ p và vùng ph c n khe n i biên phát sinh ng

su t kéo theo ph ng d c mái l i t ng đ i l n Kh n ng nguyên nhân là do đ

ch t th c c a kh i đá đ và mô đun bi n d ng đ p Foz t ng đ i nh t o thành

Nh ng xu h ng phân b ng su t t ng th so v i đ p Cethana g n t ng đ ng nhau

Trong thi t k b n m t đ p Alto Anchicaya đã ti n hành phân tích ph n t

h u h n ng su t bi n d ng b n m t và thí nghi m mô hình k t c u b n m t v i t l 1:40 K t qu thí nghi m và tính toán đ u ch ng t ngoài v trí hai vùng g n b d c

và ph c n khe n i biên t n t i ng su t kéo, đ i b ph n b n m t đ u ch u tr ng thái kéo Phù h p v i quy lu t trên

B n m t trong th i k thi công thông th ng đ u phát sinh ng su t nhi t và

ng su t co ngót Nh ng ng su t kéo này m c dù đã áp d ng bi n pháp kh ng ch nhi t và d ng h thi công, nh ng do có m t vài t m b n m t chi u dài theo

ph ng d c mái r t l n, v n có kh n ng phát sinh n t ngang do co ngót

C n c vào quy lu t phân b ng su t bi n d ng trong b n m t và ng n ng a phát sinh nhi t đ và n t trong th i k thi công trong các công trình đã xây d ng cho đ n nay, đ p đá đ b n m t bê tông cao thông th ng đ u thi t k b trí c t thép trong toàn b b n m t theo hai ph ng (ph ng d c mái đ p và ph ng ngang

m c n c), hàm l ng b trí c t thép m i h ng (d i đây đ n gi n g i là hàm

l ng c t thép) thông th ng đ u t 0.4% ~ 0.5%, tính c hai h ng là 0.8% ~