Nghiên cứu tốc độ nâng cao đập bê tông đầm lăn với xử lý bề mặt lớp đầm ứng dụng vào công trình thủy điện bản chát

LỜI CẢM ƠN Luận văn đã được thực hiện trong thời gian ngắn với sự nỗ lực của bản thân, tác giả đã hoàn thành với đề tài: “Nghiên cứu tốc độ nâng cao đập bê tông đầm lăn với xử lý bề mặt

LỜI CẢM ƠN

Luận văn đã được thực hiện trong thời gian ngắn với sự nỗ lực của bản thân,

tác giả đã hoàn thành với đề tài: “Nghiên cứu tốc độ nâng cao đập bê tông đầm lăn với xử lý bề mặt lớp đầm - ứng dụng vào công trình thuỷ điện Bản Chát”

Trong quá trình thực hiện, tác giả nhận được sự giúp đỡ tận tình của Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học, khoa Công trình – Trường Đại học Thủy lợi cùng các thầy cô giáo, đồng nghiệp và gia đình

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn tới cơ quan đơn vị và các cá nhân đã truyền thụ kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn

Đặc biệt, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Lê Văn Hùng đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

Với hiểu biết và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên nội dung của luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của thầy cô giáo, các độc giả quan tâm và đồng nghiệp

Hà Nội, tháng 02 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Thế Thái

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Kết quả nêu trong luận văn là trung thực, không sao chép từ

bất kì công trình nghiên cứu nào khác

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Tác giả

Nguyễn Thế Thái

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 2

TỔNG QUAN VỀ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 2

1.1 Tổng quan lịch sử phát triển đập bê tông đầm lăn, các công trình thi công bê tông đầm lăn ở Việt Nam 2

1.1.1 Tổng quan về bê tông đầm lăn 2

1.1.2 Sự phát triển của công nghệ bê tông đầm lăn trên thế giới và một số thành tựu đạt được 4

1.2 Sự phát triển của công nghệ bê tông đầm lăn tại Việt Nam 9

1.3 Phương pháp và công nghệ thi công bê tông đầm lăn 13

1.3.1 Thiết bị thi công bê tông đầm lăn 13

1.3.2 Công nghệ thi công bê tông đầm lăn 20

1.4 Kết luận chương 1 36

CHƯƠNG 2: 37

CÁC LOẠI KHE THI CÔNG NGANG, BIỆN PHÁP XỬ LÝ BỀ MẶT LỚP ĐẦM, XÁC ĐỊNH THỜI GIAN THI CÔNG LỚP ĐẦM VÀ TỐC ĐỘ NÂNG LỚP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 37

2.1 Các loại khe thi công và biện pháp xử lý bề mặt lớp đầm 37

2.1.1 Các loại khe thi công 37

2.1.2 Biện pháp xử lý bề mặt khe 39

2.2 Xác định thời gian thi công lớp đổ bê tông đầm lăn và tốc độ nâng lớp bê tông đầm lăn 45

2.2.1 Xác định thời gian thi công lớp đổ bê tông 45

2.2.2 Xác định thời gian thi công lớp đổ bê tông – tính toán cho công trình thủy điện Bản Chát – Lai Châu 47

2.3 Kết luận chương 2 55

CHƯƠNG 3 56

QUAN HỆ GIỮA TỐC ĐỘ NÂNG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VỚI XỬ LÝ BỀ MẶT LỚP ĐẦM - ỨNG DỤNG CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN BẢN CHÁT 56

3.1 Ảnh hưởng của xử lý bề mặt lớp đầm tới tốc độ nâng lớp bê tông đầm

lăn 56

3.1.1 Ảnh hưởng của xử lý bề mặt khe nóng tới tốc độ nâng đập 56

3.1.2 Ảnh hưởng của xử lý bề mặt khe ấm tới tốc độ nâng đập 57

3.1.3 Ảnh hưởng của xử lý bề mặt khe lạnh tới tốc độ nâng đập 57

3.1.3 Ảnh hưởng của xử lý bề mặt khe siêu lạnh tới tốc độ nâng đập 57

3.2 Phân tích các nhân tố chính quyết định tốc độ nâng cao đập bê tông đầm lăn, chú trọng đến công tác xử lý bề mặt lớp đầm 58

3.2.1 Dây chuyền công nghệ bê tông đầm lăn và bố trí thi công trên mặt đập 58

3.2.3 Ảnh hưởng của ứng suất nhiệt trong bê tông, khống chế nhiệt trong quá trình thi công bê tông đầm lăn 67

3.2.4 Hạ thấp nhiệt độ ban đầu của vữa bê tông khi đổ 73

3.2.5 Ảnh hưởng của thời tiết và các nhân tố bên ngoài 76

3.2.6 Ảnh hưởng của công tác xử lý bề mặt lớp đầm 78

3.3 Lựa chọn phương án xử lý bề mặt lớp đầm với các khối đổ bê tông đầm lăn – áp dụng công trình thuỷ điện Bản Chát 78

3.4 Kết luận chương 3 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

1 Kết luận 82

2 Những tồn tại, kiến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1

Bảng 1.1: Tốc độ thi công đập bê tông đầm lăn của một số công trình 2

Bảng 1.2: So sánh tính kinh tế của các loại đập (1.000.000 USD) 3

Bảng 1.3: Số lượng đập RCC tại một số nước trên Thế giới (tính đến 2005) 6

Bảng 1.4: Mười đập RCC cao nhất trên thế giới (tính đến cuối năm 2006) 7

Bảng 1.5: Mười đập có khối lượng RCC lớn nhất thế giới (tính đến 2006) 8

Bảng 1.6: Các đập RCC đang thi công hoặc trong giai đoạn thiết kế ở VN 10

CHƯƠNG 2 Bảng 2.1: Thời gian quy định cho việc xử lý các loại khe (công trình thủy điện Bản Chát) 38

Bảng 2.2: Thời gian quy định cho việc xử lý các loại khe (công trình thủy điện Sơn La) 38

Bảng 2.3: Các thông số chính của công trình thủy điện Bản Chát 47

Bảng 2.4: Thành phần cấp phối vật liệu cho 1m3 hỗn hợp RCC 50

Bảng 2.5: Tỷ lệ kết hợp các nhóm cốt liệu đá dăm trong hỗn hợp RCC 50

Bảng 2.6: Phân chia các khối đổ RCC – Công trình thủy điện Bản Chát 52

Bảng 2.7:Tiến độ thi công RCC theo tính toán và theo tiến độ thực tế – Công trình thủy điện Bản Chát 54

DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1

Hình 1.2: Toàn cảnh công trình thủy điện Bản Chát 11

Hình 1.3: Công trình thủy điện Sơn La 12

Hình 1.4: Hệ thống trạm trộn bê tông đầm lăn 14

Hình 1.5: Băng tải bê tông đầm lăn từ trạm trộn 14

Hình 1.6: Băng tải vận chuyển bê tông đầm lăn tại đập Bản Chát 15

Hình 1.7: Ô tô tự đổ vận chuyển bê tông đầm lăn 16

Hình 1.8: Máy rải vận chuyển bê tông đầm lăn 16

Hình 1.9: Máy ủi san bê tông đầm lăn 18

Hình 1.10: Máy cắt khe bê tông đầm lăn 19

Hình 1.11: Hệ thống phun sương bảo dưỡng bê tông đầm lăn 19

Hình 1.12: Kết cấu ván khuôn 20

Hình 1.13: Ván khuôn thượng lưu cho bê tông đầm lăn kích thước 3x3m 21

Hình 1.14: Ván khuôn hạ lưu cho bê tông đầm lăn kích thước 3x0,9m 22

Hình 1.15: Sơ đồ thi công đổ và rải RCC 24

Hình 1.16: Công tác rải bê tông đầm lăn 25

Hình 1.17: Công tác đầm bê tông đầm lăn 27

Hình 1.18: Thi công GEVR 29

Hình 1.19: Biện pháp cắt khe 30

Hình 1.20: Bảo dưỡng bê tông đầm lăn bằng bao tải đay + tấm xốp 32

Hình 1.21: Phun sương bảo dưỡng bê tông đầm lăn mới đổ 33

Hình 1.22: Tấm chắn nước PVC tại khới nối phía thượng lưu: 35

Hình 1.23: Tấm chắn nước PVC tại khới nối phía hạ lưu 35

CHƯƠNG 2 Hình 2.1: Khe nóng trong bê tông đầm lăn và xử lý khe nóng 40

Hình 2.2: Máy đánh xờm dùng để xử lý khe ấm trong bê tông đầm lăn 41

Hình 2.3: Đánh xờm xử lý khe ấm bằng thủ công trong bê tông đầm lăn 41

Hình 2.4: Bề mặt bê tông đầm lăn xử lý khe ấm đạt yêu cầu 42

Hình 2.5a: Bề mặt bê tông đầm lăn xử lý khe lạnh và siêu lạnh đạt yêu cầu 44

Hình 2.5b: Bề mặt bê tông đầm lăn xử lý khe lạnh và siêu lạnh đạt yêu cầu 44

CHƯƠNG 3 Hình 3.1: Đường quan hệ giữa khối lượng bê tông RCC và độ cao lên đập 59

Hình 3.2: Đường quan hệ giữa công suất trạm trộn và giá thành đầu tư 60

Hình 3.3: Trạm trộn bê tông đầm lăn công trình thủy điện Bản Chát 61

Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống băng tải công trình thủy điện Bản Chát 63

Hình 3.5: Băng tải vận chuyển bê tông công trình thủy điện Bản Chát 64

Hình 3.6: Phân bố ứng suất nhiệt của tường 68

Hình 3.7 Nứt nẻ bề mặt và nứt xuyên ở đập bê tông 69

Hình 3.8 Phân bố ứng suất ở đáy khối bê tông 70

Hình 3.9 Quá trình thay đổi nhiệt trong bê tông 72

Hình 3.10: Trạm xi lô chứa cốt liệu và bảo ôn cốt liệu trước khi trộn bê tông 75

Hình 3.11: Hệ thống đường ống dẫn nước trôn trong bê tông để làm mát 76

Hình 3.12: Sơ đồ thi công bê tông đầm lăn theo phương pháp so le khối C2 trong đó 1, 2, 3… là thứ tự thi công các khối đổ 80

Hình 3.13: Thi công bê tông đầm lăn theo phương pháp so le 80

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Bê tông đầm lăn được xem là bước phát triển đột phá trong công nghệ xây dựng đập bê tông nói riêng, xây dựng công trình thủy lợi nói chung Ưu điểm nổi bật của bê tông đầm lăn là sử dụng ít xi măng, tốc độ thi công nhanh… nên giảm giá thành, rút ngắn thời gian thi công, đạt hiệu quả kinh tế cao

Đề tài “Nghiên cứu tốc độ nâng cao đập bê tông đầm lăn với xử lý bề mặt lớp đầm - ứng dụng vào công trình thuỷ điện Bản Chát”, từ đó đưa ra các giải

pháp thi công xử lý bề mặt các khe nâng (lớp đầm) hợp lý để đẩy nhanh tiến độ thi công bê tông đầm lăn, hiệu quả và kinh tế nhất

II Mục đích của đề tài

1 Nghiên cứu tốc độ nâng đập bê tông đầm lăn với xử lý bề mặt lớp đầm - ứng dụng công trình thuỷ điện Bản Chát

2 Đề xuất biện pháp thi công xử lý bề mặt lớp đầm cho công trình thuỷ điện Bản Chát

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

2 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu các tài liệu thiết kế, thi công các công trình thi công bê tông đầm lăn điển hình

Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật xử lý bề mặt các khe nâng trong thi công

bê tông đầm lăn tối ưu nhất

Phân tích các nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ lên đập So sánh kết quả đạt được với kết quả đã có của từng loại công trình cụ thể để đề ra biện pháp xử lý, ứng dụng cho công trình thuỷ điện Bản Chát

IV Kết quả dự kiến đạt được

Đưa ra giải pháp hợp lý trong việc xử lý bề mặt lớp đầm trong thi công bê tông đầm lăn để đẩy nhanh tốc độ nâng đập, đảm bảo tiến độ thi công công trình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 1.1 Tổng quan lịch sử phát triển đập bê tông đầm lăn, các công trình thi công

bê tông đầm lăn ở Việt Nam

1.1.1 Tổng quan về bê tông đầm lăn

Bê tông đầm lăn (Roller Compacted Concrete, viết tắt là RCC) là một loại bê tông được tạo thành bởi hỗn hợp gồm cốt liệu nhỏ (cát tự nhiên hoặc cát nghiền), cốt liệu lớn (đá dăm), xi măng, phụ gia hoạt tính nghiền mịn (tro bay nhiệt điện hoặc puzolan thiên nhiên), nước và phụ gia Sau khi trộn đều, vận chuyển đến, san rải, hỗn hợp được đầm chặt bằng lu rung Dưới tác dụng của tải trọng nén ép và chấn động rung, bê tông được đầm chặt Công tác đầm bê tông đầm lăn được thực hiện trong khi hỗn hợp bê tông đầm lăn chưa bắt đầu đông kết RCC thường được áp dụng thích hợp cho thi công đập bê tông trọng lực và mặt đường, sân bãi … những nơi mà lu rung có thể thi công Việc đầm bằng lu rung cho phép sử dụng hỗn hợp bê tông khô, ít chất kết dính hơn so với bê tông thường, nhờ vậy đối với một số đập và đường bê tông, thi công bằng công nghệ này nhanh hơn và rẻ hơn so với công nghệ

đổ bê tông truyền thống (Conventional Vibrated Concrete, viết tắt là CVC)

Công nghệ RCC đặc biệt hiệu quả khi áp dụng cho xây dựng đập bê tông trọng lực Khối lượng bê tông được thi công càng lớn thì hiệu quả càng cao Việc lựa chọn phương án đập ứng dụng công nghệ RCC thường đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với đập bê tông thường và đập đất đá bởi lý do sau:

Thi công nhanh: So với đập bê tông thường, đập RCC được thi công với tốc

độ nhanh hơn do có thể cơ giới hóa các khâu công việc trong thi công ở mức độ cao như dùng băng tải để vận chuyển bê tông, dùng máy ủi để san gạt, máy lu rung để đầm lèn, đồng thời ít phải chờ khối đổ hạ nhiệt mà được thi công liên tục So với đập đất đá có cùng chiều cao, khối lượng của đập RCC nhỏ hơn nhiều

Bảng 1.1: Tốc độ thi công đập bê tông đầm lăn của một số công trình

Tên đập Lượng bê tông

dừng do sự cố 9474

Giá thành hạ: Theo các tính toán tổng kết từ các công trình đã xây dựng trên

thế giới, giá thành đập RCC rẻ hơn so với đập CVC từ 25% đến 40% Việc hạ giá thành đạt được là do giảm được chi phí công tác ván khuôn và xử lý khe thi công, giảm chi phí cho công tác vận chuyển, đổ, đầm bê tông và thời gian thi công liên tục hơn

Bảng 1.2: So sánh tính kinh tế của các loại đập (1.000.000 USD)

Tên đập

toán của RCC

Giảm chi phí phục vụ thi công: Việc thi công RCC có thể giảm chi phí dẫn

dòng thi công trong thời gian xây dựng và giảm các thiệt hại, các rủi ro khi nước lũ tràn qua đê quai Hơn nữa thời gian thi công đập RCC ngắn nên các cống dẫn dòng

cho đập RCC chỉ cần thiết kế đáp ứng đủ lưu lượng xả nước lớn nhất theo mùa thay

vì lưu lượng lớn nhất theo năm như đối với đập bê tông thường và đập đất đá Vì vậy đường kính cống dẫn dòng của đập RCC nhỏ hơn và chiều cao đê quai cho đập RCC cũng thấp hơn so với phương án đập bê tông thường và đập đất đá

1.1.2 Sự phát triển của công nghệ bê tông đầm lăn trên thế giới và một số thành tựu đạt được

Năm 1972 trong hội nghị “thi công kinh tế cho đập bê tông” R.W Cannon có đưa ra luận điểm xây dựng đập bê tông dùng đất nện phát triển thêm một bước ý tưởng của Raphael Cannon giới thiệu dùng xe ben chở bê tông nghèo theo sau máy đầm, ông kiến nghị dùng phương thức ván khuôn trượt ngang phía thượng lưu và hạ lưu thì dùng bê tông giàu để tạo khuôn cho Theo ông thì phương thức vận chuyển

bê tông bằng xe ben chưa hẳn là tốt nhất

Năm 1973, trong hội nghị quốc tế về đập lớn lần thứ 11, Moffat đưa ra luận vấn đề “nghiên cứu bê tông nghèo khô dùng trong thi công bê tông trọng lực” cũng kiến nghị áp dụng bê tông nghèo khô đã từng sử dụng 50 năm về trước ở Luki nước Anh để sửa chữa đập, dùng xe lu để đầm Ông dự tính với con đập cao 40m trở lên thì giá thành giảm 15%

Năm 1982 Mỹ xây dựng đập bê tông trọng lực bằng bê tông đầm lăn đầu tiên trên thế giới, đập Willow Creek Đập này cao 52m, chiều dài tim đập 543m, không

có rãnh ngang dọc Hàm lượng keo dính RCC chỉ có 66kg/m3 Chiều dày mỗi lớp đầm là 30cm thi công liên tục Với 331.000m3 RCC mà chỉ thi công trong 5 tháng

So với đập CVC thì thời gian thi công rút ngắn được 1÷1,5 năm, giá thành chỉ bằng 40% giá thành của đập CVC và bằng 60% của đập đá đổ Đập Willow Creek đã chứng minh đầy đủ ưu thế về kinh tế và tốc độ thi công của đập RCC Việc xây dựng thành công của đập RCC đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng ở Mỹ và trên thế giới

Tính đến năm 1991 toàn thế giới có 75 đập bê tông đầm lăn, có 17 cái đang ở trong giai đoạn thi công Trong số đang thi công đập trọng lực RCC thì cao nhất là đập Cung Lạn của Nhật cao 155m Ngoài đập trọng lực còn xây xong 2 đập vòm là đập Knellpoort của Nam Phi cao 50m và đập Wolwedans cao 70m Đập vòm RCC cao 75m ở Phổ Định – Quí Châu – Trung Quốc đang trong giai đoạn thi công

Tính đến năm 2005, toàn thế giới đã xây dựng được trên dưới 300 đập RCC với khối lượng tổng cộng trên 90 triệu m3 Hiện Trung Quốc là quốc gia đang dẫn đầu về số lượng đập RCC sau đó là Hoa Kỳ, Nhật Bản và Tây Ban Nha

Hình 1.1: Tỷ lệ phân bố đập RCC trên thế giới tính đến cuối năm 2005

Bảng 1.3: Số lượng đập RCC tại một số nước trên Thế giới (tính đến 2005)

Tên q uốc gia Số đập đã

xây dựng

Thể tích RCC (10P

Tỷ lệ theo khối lượng (%) Châu Á:

3

Pbê tông trong thời gian ngắn, công nghệ RCC đã được lựa chọn áp dụng

Bảng 1.4: Mười đập RCC cao nhất trên thế giới (tính đến cuối năm 2006)

Bản Vẽ Việt Nam 135 1.430 1.750

Bảng 1.5: Mười đập có khối lượng RCC lớn nhất thế giới (tính đến 2006)

Thời gian đổ BT Chiều

cao (m)

Chiều dài (m)

KL RCC (10P

Tha Dan Thái Lan 03/2001 07/2004 95 2600 4.900 5.400 Long

Tan Trung Quốc 10/2004 10/2007 192 761 4.623 6.410 Sơn La Việt Nam 11/2007 10/2010 139 900 2.960 4.600 Beydang Thổ Nhĩ Kỳ 08/2006 08/2008 91 280 2.700 3.200 Yeyawa Myanma 02/2006 12/2008 134 680 2.450 2.800 Balse Trung Quốc 10/2003 10/2006 131 734 1.995 2.672 Ben

Harown Algeri 10/1998 07/2000 118 714 1.690 1.900 Miel 1 Colombia 04/2000 06/2002 188 188 1.669 1.669 Koudiat Algeri 04/2006 06/2007 121 500 1.650 1.850 Ralco Chi Lê 01/2002 10/2003 155 155 1.596 1.596

Sau hơn 30 năm ứng dụng, công nghệ xây dựng đập RCC liên tục được cải tiến cả về vật liệu chế tạo và kỹ thuật thi công Cho tới nay, đập RCC được thi công xây dựng ở nhiều nước thế giới, ở nơi có nhiệt độ môi trường từ rất thấp cho đến rất cao và cả những vùng có mưa lũ lớn

Trước đây, đập RCC sử dụng RCC nghèo chất kết dính (CKD) được sử dụng tại một số đập cao dưới 60m ở Mỹ Ngày nay, các đập RCC được xây dựng trên thế

giới chủ yếu sử dụng RCC có lượng CKD trung bình và giàu CKD như các nước Tây Âu, Trung Quốc, Nhật Bản

Năm 2007, tại hội nghị Thượng Hải đã thống kê và phân loại RCC như sau: Đập RCC đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới, trong đó có loại đập RCC giàu chất kết dính (với lượng chất kết dính trên 150kg/m3) Theo Dr M.R.H Dunstan - Tổng quan đập RCC trên thế giới đến cuối năm 2006- Hội thảo đập RCC thế giới – Trung Quốc 2007: “Trong 10 năm từ 1996 đến 2006 số lượng đập RCC giàu chất kết dính trên thế giới tăng từ 43,3% năm 1996 lên 47,4% năm 2002 và 53,4% năm 2006”

1.2 Sự phát triển của công nghệ bê tông đầm lăn tại Việt Nam

Từ những năm 1990 Việt Nam đã bắt đầu nghiên cứu ứng dụng bê tông đầm lăn Năm 1990 Viện Khoa học Thủy lợi đã nghiên cứu phụ gia khoáng cho RCC, ngày 16/10/1995 Bộ Thủy lợi (cũ) ra quyết định số 1570 QĐ/QLXD phê duyệt

nghiên cứu khả thi công trình thủy lợi Tân Giang (Ninh Thuận) thống nhất phương

án công trình đầu mối là đập bê tông trọng lực Trên cơ sở quyết định số 1570 QĐ/QLXD, công ty tư vấn xây dựng thủy lợi HEC – 1 đã tiến hành nghiên cứu thiết

kế đập Tân Giang theo hai phương án bê tông trọng lực truyền thống và bê tông đầm lăn Đây là lần đầu tiên RCC được nghiên cứu vào công trình thực tế ở Việt Nam Ngày 20/9/1997 Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn ra quyết định số

2425 NN/ĐTXD/QĐ phê duyệt đập đầu mối công trình Tân Giang là đập bê tông đầm lăn Do nhiều lý do, khi thi công, đập Tân Giang được chỉnh thành đập bê tông truyền thống và đã thi công hoàn thành vào năm 2003 Mặc dù vậy, các kết quả nghiên cứu thiết kế đập bê tông đầm lăn Tân Giang đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm quý báu về thiết kế đập RCC, sử dụng tro bay và phụ gia

Công trình đập bê tông đầm lăn xây dựng đầu tiên của Việt Nam là đập thủy điện Pleikrong tại tỉnh Kon Tum với chiều cao 71m được thiết kế bởi công ty Tư vấn xây dựng điện 1, công trình khởi công năm 2003, đã hoàn thành vào năm 2009 Tiếp đó hàng loạt công trình đập thủy điện được thi công và chuẩn bị xây dựng bằng

RCC như thủy điện Bản Vẽ, hồ chứa nước Định Bình, công trình thủy điện Sêsan4, công trình thủy điện A Vương, đập thủy điện Sơn La…

Bảng 1.6: Các đập RCC đang thi công hoặc trong giai đoạn thiết kế ở VN

Ghi chú

Hình 1.2 : Toàn cảnh công trình thủy điện Bản Chát

Hình 1.3: Công trình thủy điện Sơn La

1.3 Phương pháp và công nghệ thi công bê tông đầm lăn

1.3.1 Thiết bị thi công bê tông đầm lăn

Thiết bị thi công bê tông đầm lăn không phức tạp, các thiết bị chính để thi công RCC hiện nay đều có ở Việt Nam Ngoài ra một số thiết bị đặc chủng thì được nhập từ nước ngoài

- Trạm trộn bê tông đầm lăn thường là loại trạm trộn kiểu cưỡng bức có khả

năng trộn được hỗn hợp bê tông khô sử dụng cốt liệu có đường kính lớn Cốt liệu được đưa vào các trạm trộn, được điều khiển tự động hoàn toàn để đảm bảo yêu cầu cần thiết về thành phần cấp phối hạt và sự trộn đều của vật liệu trước khi đưa ra công trường

+ Máy trộn: Nên có hệ thống điều khiển tự động và phải đạt năng suất yêu cầu

+ Các thiết bị phục vụ quá trình nạp và xả vật liệu: Thông thường là các loại máy xúc bánh lốp và hệ thống băng tải

Hình 1.4: Hệ thống trạm trộn bê tông đầm lăn

Hình 1.5: Băng tải bê tông đầm lăn từ trạm trộn

- Các thiết bị vận chuyển bê tông bao gồm 4 phương thức vận chuyển hỗn hợp RCC đến vị trí đổ:

+ Dùng cần cẩu dây cáp cố định chuyển bê tông lên mặt đập, rồi xả vào các phễu sau đó dùng ô tô tự đổ vận chuyển bê tông trong phạm vi mặt đập

+ Dùng xe goòng vận chuyển bê tông tới vị trí hai vai đập và xả vào các phễu, sau đó dùng ô tô tự đổ vận chuyển bê tông trong phạm vi mặt đập

+ Dùng ô tô tự đổ vận chuyển trực tiếp vào mặt đập, phương thức này có tốc

độ thi công nhanh và cơ động, nhưng trong quá trình thi công bị ảnh hưởng của yếu

tố bên ngoài như cuốn theo nước, bụi bẩn và dầu mỡ lên mặt đập

+ Dùng băng tải vận chuyển bê tông vào mặt đập

Yêu cầu của quá trình vận chuyển hỗn hợp RCC phải được thực hiện liên tục

và trong thời gian ngắn nhất, không làm phân tầng phân cỡ, không làm thay đổi thành phần hỗn hợp bê tông

Tùy vào điều kiện thực tế công trình mà ta có thể lựa chọn phương án vận chuyển hợp lý để tạo hiệu quả cao nhất trong quá trình thi công Đặc điểm khác với CVC là hỗn hợp RCC không có độ sụt nên không sử dụng máy chuyển trộn và bơm trong khâu vận chuyển

Hình 1.6: Băng tải vận chuyển bê tông đầm lăn tại đập Bản Chát

Hình 1.7: Ô tô tự đổ vận chuyển bê tông đầm lăn

Hình 1.8: Máy rải vận chuyển bê tông đầm lăn

- Máy san ủi hoặc máy san bê tông: Dùng máy ủi san là biện pháp phổ biến nhất hiện nay Có 2 kiểu máy ủi: máy ủi bánh xích và máy ủi bánh lốp Dùng máy ủi kiểu bánh xích dễ làm hỏng mặt bê tông ở chỗ quay đầu, cũng làm bánh xích mau mòn, dùng máy ủi bánh lốp sẽ khắp phục được tình trạng đó

- Máy đầm bê tông: Có rất nhiều loại đầm rung, trong thi công đầm lăn thường dùng kiểu đầm lăn tự hành gồm các loại sau:

+ Lu rung có xe kéo bánh lốp

+ Lu rung tự hành có 2 bánh lu nối tiếp

+ Lu rung có bánh song song

+ Lu rung loại nhẹ

Hình 1.9: Máy ủi san bê tông đầm lăn

Hình 1.10: Máy cắt khe bê tông đầm lăn

Hình 1.11 : Hệ thống phun sương bảo dưỡng bê tông đầm lăn

1.3.2 Công nghệ thi công bê tông đầm lăn

1.3.2.1 Công tác ván khuôn

- Ván khuôn công son: Được ứng dụng rất nhiều trong thi công đập bê tông đầm lăn

Hình 1.12: Kết cấu ván khuôn 1- Tấm mặt; 2- Thanh nẹp ngang; 3- Thanh nẹp dọc;4- Bu lông; 5- Móc chôn sẵn; 6- Ê cu; 7- Mặt tầng thao tác

Ván khuôn thượng lưu đập có kích thước 3mx3m, lắp ghép bằng cẩu 25T và lắp ghép mỗi đợt 4 tấm Sau đó, ván khuôn luân chuyển theo thứ tự từ dưới lên

Hình 1.13 : Ván khuôn thượng lưu cho bê tông đầm lăn kích thước 3x3m

Ván khuôn hạ lưu đập có kích thước là 0.9mx3m, mỗi đợt lắp ghép 5 tấm và luân chuyển theo thứ tự từ dưới lên

Hình 1.14 : Ván khuôn hạ lưu cho bê tông đầm lăn kích thước 3x0,9m

- Ván khuôn trượt:

A- Bê tông thường thượng lưu; B- Bê tông đầm lăn; C- Vai đường hạ lưu

- Ván khuôn bê tông đúc sẵn:

- Ván khuôn lưới thép:

1- Khoảng cách điều chỉnh sau khi đổ xong tầng 1; 2- Bẻ gấp lưới thép; 3- Số tầng; 4-lưới thép; 5- théo φ16 hoặc φ12; 6- lưới thép gấp trên tầng thứ (n-1)

1.3.2.2 Chuẩn bị trước khi thi công RCC

Trước khi thi công bê tông đầm lăn cần tiến hành kiểm tra hệ thống sản xuất và kho bãi cốt liệu cát đá, việc cung ứng nguyên vật liệu và năng lực hiện trạng các thiết bị trộn, vận chuyển, đổ san, đầm nén và thí nghiệm quan trắc bê tông và các biện pháp tổ chức thi công, kết hợp thí nghiêm hiện trường đầm nén Chỉ sau khi tất

cả đều đạt yêu cầu theo các quy định kỹ thuật có liên quan mới có thể bắt đầu thi công

Xử lý bề mặt bê tông san phẳng vị trí ranh giới giữa RCC tại các bề mặt phẳng

Bê tông làm sạch theo thứ tự bằng các thiết bị: máy đánh xờm, máy phun nước áp lực cao 300-600atm và máy hút chân không

Lắp đặt bơm thoát nước phía hạ lưu để thoát nước mưa

Vỏn khuụn thi cụng bờ tụng đầm lăn, nờn dựng vỏn khuụn phự hợp với thi cụng tốc độ nhanh và thi cụng liờn tục, đồng thời đảm bảo lu rung cú thể thi cụng gần vỏn khuụn mà khụng gõy hư hỏng Tất cả cỏc loại vỏn khuụn sử dụng khi cần thiết phải tiến hành thiết kế riờng, như vỏn khuụn mỏi thẳng đứng, mỏi nghiờng, vỏn khuụn bờ tụng đỳc sẵn và vỏn khuụn cho vật chắn nước, cửa nhận nước, hành lang …

1.3.2.3 Đổ và rải RCC

Sơ đồ t h i c ô n g r c c s ử d ụ n g má y r ả i

Sơ đồ t h i c ô n g r c c s ử d ụ n g ô t ô t ự đổ

Hỡnh 1.15: Sơ đồ thi cụng đổ và rải RCC

Phần lớn cỏc đập đó và đang thi cụng ở VN hiện nay được qui định như sau:

Đổ và rải RCC được tiến hành từng dải theo hướng tim tuyến đập, lần lượt cỏc dải từ phớa hạ lưu đến thượng lưu

Tại mỗi đoạn đập RCC, diện tớch bề mặt thi cụng sẽ được nõng lờn đều Mỗi lớp bao gồm cỏc dải song song với tim đập rộng từ 8.0m-12.0m Mộp đầu của dải phớa sau khụng vượt quỏ 10m vào mộp đầu của dải phớa trước liền kề Nghiờm cấm cỏc dải đầm cú hướng vuụng gúc với tim đập (trừ dọc theo 2 bờn vai đập) Cụng tỏc rải RCC phải đảm bảo khụng gõy nhiểm bẩn, phõn tầng, làm khụ RCC và ngăn khụng làm bẩn và gõy hại cho lớp RCC đổ trước đú

Khụng được phộp đổ chất thành đống cao Độ dày của RCC rời khi rải khụng vượt quỏ 75cm RCC được rải và san đều mà sau khi đầm sẽ dày khoảng 30 ± 2cm Việc vận chuyển, đổ và rải RCC được hoàn thành trong vũng 75 phỳt sau khi nước trộn được hoà với với chất kết dớnh

Không sử dụng thiết bị có lốp bằng cao su khi rải Trong, sau khi đổ, và trước khi hoàn thành đầm, cần chú ý không để thiết bị đi trên RCC chưa đầm chặt ngoại trừ thiết bị phục vụ cho việc rải và đầm khu vực RCC đặc biệt

Phải đánh dấu các đường nâng liên tục bằng sơn trên nền đá và ván khuôn đã chuẩn bị, kiểm soát độ dày lớp đổ bằng hệ thống laze, hệ thống này sẽ tự động điều chỉnh lưỡi ủi khi rải RCC Mỗi lớp RCC sẽ được kiểm tra kỹ lưỡng trong điều kiện rải ra nhưng chưa đầm để kiểm tra độ đều và độ dày đúng quy định Đo hai vị trí ứng với 500mP

Bất cứ vì một lý do gì do trời mưa hay nhiệt độ của RCC vượt quá quy định, công tác đầm hoàn thành với thời gian quá 30 phút thì toàn bộ lớp đổ này không đạt

và phải bóc bỏ

RCC sẽ được đầm đồng nhất trên tất cả diện tích các lớp đầm Bề mặt của RCC sau khi đầm nén, đảm bảo không bị nhấp nhô, không bị uốn lượn, bề mặt của RCC sau khi đầm nén đảm bảo không lún sâu quá 5cm

Tất cả các thiết bị đầm RCC sử dụng cho một lớp đầm phải đảm bảo cùng một chủng loại, đời máy

Các vị trí biên xung quanh công trình (đập), tiếp giáp với mái đá hoặc biên ván khuôn thì sử dụng lu rung nhỏ loại 2,5T để đầm

Hình 1.17 : Công tác đầm bê tông đầm lăn

1.3.2.5 Thi công bê tông làm giàu vữa

Công tác đổ bê tông đầm lăn làm giàu vữa (Grout Enriched Vibratable RCC, viết tắt là GEVR) sẽ được thực hiện tại những vị trí gần mặt ván khuôn và bề mặt các mái móng hoăc bê tông có độ dốc i> 0.5

Bê tông làm giàu cần thi công lên từng lớp cùng bê tông đầm lăn Dùng vữa xi măng tưới vào lớp RCC mới đổ Chiều dày đổ lớp bê tông làm giàu phải cùng chiều dày của lớp đầm, còn hàm lượng vữa thì cần xác định qua thí nghiệm

Quá trình thực hiện như sau:

• Ngay sau khi máy đầm rung đầm xong lượt cuối cho lớp RCC bên dưới,

sử dụng nhân công tạo ra vùng lõm nhỏ trên mặt lớp RCC- sâu khoảng 10mm Vùng lõm này rộng tối thiểu 50cm cũng có thể một khoảng chừa giữa mặt RCC đang đổ và vai bờ

5-• Ngay trước khi rải lớp RCC mới giáp mái dốc đứng, vữa xi măng sẽ được rải vào vùng lõm được tạo ra bởi nhân công vào khoảng chừa giữa RCC và vai bờ

• Sau đó RCC sẽ được rải vuông góc với vai thành lớp đều

• Bê tông làm giàu GEVR được đầm bằng máy đầm dùi cho đến khi bê tông chặt và không còn bọt khí nổi lên Vào thời điểm này, vữa xi măng phải được nhìn thấy nổi lên ở trên bề mặt bê tông

• Đoạn liên kết giữa bê tông làm giàu GEVR và RCC sẽ được đầm bằng lu rung cỡ nhỏ

Vữa xi măng sử dụng là hỗn hợp tỷ lệ (nước/xi măng) = 0.5 ÷ 0.75 theo trọng

lượng Khối lượng vữa xi măng sẽ dùng khoảng 8 lít/m dài tuyến

Vữa xi măng sẽ được trộn ở ngay tại tuyến Hạn chế tối đa việc đi lại trên diện tích trải vữa xi măng trước khi rải RCC lên

GEVR sẽ được đầm dùi rung với cường độ mạnh cho đều và không đước để chờ quá 30 phút sau khi rải vữa xi măng trừ khi sử dụng phụ gia ninh kết chậm

Ở bề mặt mái dốc đá hay ở những bề mặt bê tông tiếp giáp lớp GEVR cần phải được làm sạch Đá xung quanh hoặc bề mặt dốc trên lớp GEVR đã hoàn thiện sẽ được dọn sạch trước khi đổ lớp tiếp theo

Khi đầm bê tông ở vùng lân cận cần đầm lấn rộng vào khu vực GEVR khoảng

20 cm

Hình 1.18: Thi công GEVR

1.3.2.6 Biện pháp cắt khe

- Dùng máy cắt bê tông để tạo khe: Sau khi san xong, trước hoặc sau khi đầm lăn, dùng máy cắt bê tông để tạo thành một khe rãnh Lưỡi cắt vừa có lực cắt vừa có lực rung làm cho bê tông ''hoá lỏng'' mà tách ra Trước khi cắt lồng lắp lên lưỡi dao tầm tôn dày 0,2~0,5 mm, cùng chuyển động với lưỡi dao và được găm vào bê tông, khi lưỡi dao thoát ra khỏi bê tông thì tấm tôn này giữ lại trong bê tông trở thành vật lấp khe Hoặc lồng các tấm bạt nilon vào lưỡi thép dày 2mm, khi lưỡi thép rút lên thì các tấm bạt nilon (kích thước 65cm x 40cm) sẽ được chèn vào khe (khớp nối) bằng cách dùng máy cắt khe chuyên dụng và được bắt đầu ngay sau khi hoàn tất công tác đầm Vị trí khe có dung sai ± 5mm so với thiết kế

Hình 1.19 : Biện pháp cắt khe

- Để lỗ (hoặc khoan) tạo khe: Các dụng cụ để tạo khe có thể là đục lỗ thủ công, máy xọc gió, khoan gió (hoặc khoan lỗ sâu, máy khoan) v.v Hai loại trên khoan lỗ sâu nhất là 60cm, khoan gió khoan sâu 2~3m, khoan lỗ sâu và khoan máy có thể sâu vài chục mét, tỉ lệ tính diện tích khe đạt 30% trở lên Lỗ sau khi khoan có thể đổ đầy cát, đá vụn dễ lấp mà không dùng vật liệu kết dính bê tông Thời gian tạo lỗ: choòng