Tính c ấ p thi ế t c ủa đề tài
Vùng ven biển chịu ảnh hưởng lớn từ thiên tai như bão và mưa úng, đặc biệt là xâm nhập mặn, ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống thủy lợi Hệ thống đê kè biển cần được ổn định và đảm bảo an toàn cho dân sinh và hạ tầng sản xuất trước tác động của sóng và bão hàng năm.
Trong những năm qua, thiên tai ven biển đã tác động mạnh mẽ đến khả năng đáp ứng nhu cầu tưới tiêu, đồng thời gây ra hư hỏng và xuống cấp cho các công trình.
Tình trạng thiếu nước tại các vùng hạ du ngày càng nghiêm trọng do nguồn nước suy giảm, các hồ chứa thượng nguồn vận hành không hợp lý và nhu cầu sử dụng nước gia tăng Đặc biệt, các tỉnh ven biển gặp khó khăn hơn trong việc lấy nước vì nằm ở cuối hệ thống sông và bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn.
Nguồn nước mặt cho sản xuất và sinh hoạt chủ yếu đến từ dòng chính sông Hồng và sông Thái Bình, được phân phối qua các nhánh sông, cống và trạm bơm Tuy nhiên, sự kết hợp của dòng chảy kiệt, điều tiết mực nước thượng lưu, địa hình, chế độ thủy triều và tác động của nước biển dâng đã khiến ranh giới xâm nhập mặn tiến sâu vào đất liền, gây khó khăn trong việc lấy nước tưới cho nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản.
Lưu lượng nước hạ du sông Hồng giảm, kết hợp với mực nước biển dâng cao và triều cường, đã dẫn đến tình trạng xâm nhập mặn phức tạp Quan trắc cho thấy, trong mùa kiệt nước, độ mặn tại Thái Bình vượt quá mức cho phép, ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất cây trồng và sản xuất nông nghiệp, thủy sản.
Sóng và bão có tác động nghiêm trọng đến các đoạn đê, khiến nhiều đoạn đê đối mặt với nguy cơ vỡ nếu bão vượt quá tần suất thiết kế Bãi biển bị bào mòn liên tục và hạ thấp làm gia tăng tình trạng sạt lở chân và mái kè bảo vệ, đe dọa trực tiếp đến an toàn của hệ thống đê biển.
Tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý chất lượng xây dựng công trình thủy lợi vùng ven biển” nhằm mục đích nâng cao hiệu quả và độ bền vững của các công trình như cống Thiên Kiều - Thái Bình Việc nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện quản lý chất lượng mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế vùng ven biển.
M ục đích nghiên cứ u
Đề xuất các giải pháp quản lý quy hoạch và cải tạo nâng cấp công trình thủy lợi nhằm nâng cao hiệu quả và tính bền vững cho các công trình phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sản, cũng như công trình phòng chống thiên tai tại vùng ven biển Thái Bình Những giải pháp này cần gắn liền với yêu cầu phát triển sản xuất và xây dựng nông thôn mới.
Đối tượ ng và ph ạ m vi nghiên c ứ u
Đối tượ ng nghiên c ứ u
Chất lượng cống vùng ven biển.
Ph ạ m vi nghiên c ứ u
Phân tích nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng cống vùng ven biển là cần thiết để đưa ra các giải pháp phòng ngừa hiệu quả Việc quản lý chất lượng công trình trong giai đoạn thiết kế và thi công sẽ giúp đảm bảo tính bền vững và an toàn cho các công trình này.
Cách ti ế p c ận và phương pháp nghiên cứ u
Cách ti ế p c ậ n
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, tác giả luận văn áp dụng lý thuyết khoa học quản lý xây dựng và các quy định pháp luật hiện hành Luận văn còn sử dụng phương pháp phân tích duy vật biện chứng nhằm đề xuất các giải pháp hiệu quả.
Phương pháp nghiên cứ u
Luận văn áp dụng các phương pháp nghiên cứu phù hợp với đối tượng và nội dung nghiên cứu tại Việt Nam, bao gồm phương pháp điều tra và khảo sát thực tế, phương pháp tổng hợp, so sánh và phân tích các nghiên cứu trước đó, cùng với một số phương pháp kết hợp khác.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu tổng quan về quản lý chất lượng công trình tập trung vào cơ sở lý luận, các vấn đề hiện tại và giải pháp cải thiện chất lượng Bài viết cũng đề cập đến quan điểm lý luận về hiệu quả trong quản lý chất lượng công trình, nhằm nâng cao hiệu suất và đảm bảo sự bền vững trong các dự án xây dựng.
Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu và phân tích đánh giá kết quả đã đưa ra các giải pháp thiết thực nhằm nâng cao chất lượng công thủy lợi tại vùng ven biển tỉnh Thái Bình Điều này không chỉ đảm bảo sự phát triển bền vững về kinh tế - xã hội mà còn đáp ứng yêu cầu hiện đại hóa nông thôn, từ đó nâng cao chất lượng cuộc sống cho người nông dân.
D ự ki ế n k ế t qu ả đạt đượ c
- Tổng quan về hoạt động xây dựng công trình thủy lợi vùng ven biển
- Hệ thống cơ sở lý luận về quản lý chất lượng công trình thủy lợi vùng ven biển
Bài viết này phân tích thực trạng quản lý chất lượng công trình thủy lợi tại vùng ven biển, đánh giá những kết quả đã đạt được cũng như những tồn tại hiện có Từ đó, nghiên cứu và đề xuất các giải pháp khoa học, khả thi và phù hợp với điều kiện thực tiễn nhằm nâng cao chất lượng quản lý các công trình cống ven biển.
TỔ NG QUAN V Ề QU Ả N LÝ CH ẤT LƯỢ NG CÔNG TRÌNH THU Ỷ
T ổ ng quan v ề qu ả n lý ch ất lượ ng công trình xây d ự ng
Chất lượng không tự nhiên mà có, mà là kết quả của sự tác động từ nhiều yếu tố liên quan chặt chẽ Để đạt được chất lượng mong muốn, cần quản lý đúng đắn các yếu tố này Quản lý chất lượng là một phần quan trọng trong chức năng quản lý, nhằm xác định và thực hiện chính sách chất lượng Hoạt động này được gọi là quản lý chất lượng.
Quản lý chất lượng bao gồm các hoạt động quản lý nhằm xác định và thực hiện chính sách chất lượng, mục tiêu chất lượng thông qua lập kế hoạch, tổ chức thực hiện, đảm bảo và cải tiến chất lượng trong hệ thống quản lý chất lượng.
Quản lý chất lượng đã trở thành một phần thiết yếu trong mọi ngành công nghiệp, áp dụng cho tất cả các loại hình tổ chức, từ lớn đến nhỏ, bất kể có tham gia vào thị trường quốc tế hay không Nó đảm bảo rằng tổ chức thực hiện đúng những nhiệm vụ quan trọng, theo triết lý “làm việc đúng” và “làm đúng việc”, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thực hiện đúng từ đầu và duy trì sự chính xác ở mọi giai đoạn.
Quản lý chất lượng dự án là tập hợp các hoạt động có định hướng và liên tục mà tổ chức thực hiện nhằm xác định mục tiêu và trách nhiệm để đảm bảo dự án đạt được các mục tiêu đề ra Quá trình này thiết lập hệ thống quản lý chất lượng thông qua các quy trình và kế hoạch chất lượng, bao gồm đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng.
Quản lý chất lượng công trình xây dựng bao gồm các hoạt động nhằm thiết lập và thực hiện các yêu cầu, quy định về chất lượng thông qua kiểm soát và cải tiến chất lượng theo hệ thống pháp luật Hoạt động này chủ yếu liên quan đến việc giám sát và tự giám sát của Chủ đầu tư cùng với các bên liên quan Tóm lại, quản lý chất lượng công trình xây dựng là sự kết hợp của các hoạt động kiểm tra, đảm bảo và cải tiến chất lượng trong từng giai đoạn của dự án.
Chất lượng công trình xây dựng được đánh giá dựa trên các yếu tố cơ bản như công năng, độ tiện dụng, tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật, độ bền vững, tính thẩm mỹ, an toàn trong sử dụng, tính kinh tế và thời gian phục vụ Ngoài ra, chất lượng còn cần được xem xét từ góc độ quá trình hình thành sản phẩm xây dựng và các vấn đề liên quan khác, không chỉ từ bản thân sản phẩm và người thụ hưởng.
Tình hình qu ả n lý ch ất lượng công trình trong và ngoài nướ c
1.2.1 Đặc điểm của công trình xây dựng và yêu cầu đảm bảo chất lượng công trình xây dựng
Công trình xây dựng là sản phẩm hàng hóa thiết yếu phục vụ cho sản xuất và nhu cầu đời sống con người, đặc biệt không cho phép có phế phẩm Đây là kết quả của hoạt động xây dựng, với những đặc điểm cơ bản riêng biệt.
+ Tồn tại trong nhiều năm, nhiều thế hệ thậm chí nhiều thế kỷ;
+ Là một tài sản lớn của cá nhân cũng như của đất nước, chiếm một mặt bằng không gian không nhỏ;
+ Chất lượng công trình không đảm bảo có thểảnh hưởng đến sinh mạng của người sử dụng, thậm chí gây ra thảm hoạđối với xã hội;
+ Công năng rất đa dạng, phong phú ảnh hưởng đến sinh hoạt và hoạt động của con người, gây ra tác động đến môi trường;
Nhìn chung là sản phẩm đơn chiếc, được tạo ra bởi nhiều người và yêu cầu những người phải có trình độ kỹ thuật, mỹ thuật, nghề nghiệp
Hàng năm, nguồn vốn đầu tư cho xây dựng công trình cơ bản chiếm khoảng 14,4% dự toán chi ngân sách Trung ương, vì vậy chất lượng công trình xây dựng cần được quan tâm do ảnh hưởng đến phát triển bền vững và đời sống con người Trong những năm gần đây, dưới sự lãnh đạo của Đảng và Nhà nước, Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu lớn, tạo ra nền kinh tế, chính trị, xã hội ổn định và thu hút đầu tư nước ngoài Các dự án đầu tư xây dựng, đặc biệt là công trình hạ tầng, ngày càng phong phú tại các đô thị lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng và Hải Phòng Các nhà đầu tư yêu cầu đơn vị thi công chú trọng vào chất lượng xây dựng, đáp ứng nhu cầu của chủ đầu tư và thực hiện đúng ý tưởng thiết kế.
Chất lượng công trình xây dựng tại Việt Nam đã có nhiều tiến bộ nhờ vào sự nâng cao trình độ của đội ngũ quản lý, sự phát triển của công nhân ngành xây dựng, và việc ứng dụng vật liệu mới chất lượng cao cùng công nghệ hiện đại Hệ thống văn bản quy phạm pháp luật đã được xây dựng nhằm quản lý chất lượng công trình hiệu quả Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, Việt Nam đã triển khai nhiều công trình chất lượng cao, góp phần phát triển kinh tế xã hội và thay đổi diện mạo đất nước, đặc biệt là các thành phố lớn Những công trình hạ tầng như hệ thống chống ngập, nhà máy xử lý nước thải, hầm ngầm, cầu đường, và công trình thủy lợi đã thực sự nâng cao đời sống cho người dân.
Mặc dù có nhiều công trình xây dựng đạt tiêu chuẩn, nhưng vẫn tồn tại không ít công trình chất lượng kém, dẫn đến tình trạng nứt, vỡ, lún sụp ngay khi đưa vào sử dụng, gây hư hỏng và lãng phí Tình trạng thông đồng rút ruột công trình trong những năm gần đây đã ảnh hưởng tiêu cực đến dư luận xã hội và làm giảm uy tín của các nhà thầu làm ăn chân chính.
1.2.2 Các biện pháp nhằm đảm bảo chất lượng công trình xây dựng trong và ngoài nước
1.2.2.1 Các biện pháp đảm bảo chất lượng công trình xây dựng ở một số nước trên thế giới a) Công tác quản lý chất lượng xây dựng ở Mỹ
Quản lý chất lượng công trình xây dựng tại Mỹ được thực hiện theo mô hình 3 bên, bao gồm nhà thầu tự chứng nhận chất lượng sản phẩm, khách hàng giám sát và chấp nhận chất lượng, cùng với một tổ chức đánh giá độc lập để xác định tiêu chuẩn chất lượng cho bảo hiểm và giải quyết tranh chấp Giám sát viên cần có trình độ chuyên môn cao, bằng cấp chuyên ngành, chứng chỉ từ Chính phủ, ít nhất 3 năm kinh nghiệm làm việc, và phải đảm bảo đạo đức, không phải là công chức Chính phủ.
Trung Quốc bắt đầu thực hiện giám sát trong lĩnh vực xây dựng công trình từ năm
1988, vấn đề quản lý chất lượng công trình được quy định trong Luật xây dựng Trung
Quốc, phạm vị giám sát xây dựng các hạng mục công trình của Trung Quốc rất rộng, thực hiện ởcác giai đoạn như:
Giai đoạn nghiên cứu tính khả thi trước khi xây dựng, thiết kế công trình, thi công và bảo hành công trình đều cần được giám sát chặt chẽ Người phụ trách đơn vị giám sát và kỹ sư giám sát không được kiêm nhiệm công việc tại cơ quan nhà nước hay các đơn vị thiết kế và thi công Tất cả các đơn vị chế tạo thiết bị và cung cấp vật tư cho công trình cũng phải chịu sự giám sát để đảm bảo chất lượng và tiến độ công trình.
Quy định về chất lượng khảo sát, thiết kế và thi công công trình phải tuân thủ tiêu chuẩn Nhà nước, với hệ thống chất lượng được chứng nhận cho các đơn vị xây dựng Tổng thầu có trách nhiệm toàn diện về chất lượng trước chủ đầu tư, trong khi các đơn vị khảo sát, thiết kế và thi công phải chịu trách nhiệm về sản phẩm của mình Công trình chỉ được bàn giao và đưa vào sử dụng sau khi hoàn tất nghiệm thu, với quy định về bảo hành và duy tu theo hướng dẫn của Chính phủ Quan điểm của Trung Quốc về vai trò của Chính quyền và tổ chức, cá nhân trong việc sản xuất sản phẩm xây dựng được thể hiện rõ ràng trong các quy định hiện hành.
Luật xây dựng xác định rằng chính quyền không đóng vai trò là cầu thủ hay huấn luyện viên trong quá trình xây dựng, mà chỉ là người thiết lập và giám sát các quy định Công tác quản lý chất lượng xây dựng tại Pháp được thực hiện chặt chẽ để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định đã đề ra.
Nước Pháp đã xây dựng một hệ thống pháp luật chặt chẽ về quản lý giám sát và kiểm tra chất lượng công trình xây dựng Hiện nay, có nhiều công ty kiểm tra chất lượng công trình độc lập, hoạt động bên ngoài các tổ chức thi công Theo quy định của pháp luật Pháp, các công trình có trên 300 người lao động, cao hơn 28m, nhịp rộng hơn 40m, kết cấu cổng sàn vượt trên 200m và độ sâu móng trên 30m đều phải được kiểm tra giám sát chất lượng bởi các tổ chức được Chính phủ công nhận.
Tư tưởng quản lý chất lượng tại Pháp nhấn mạnh nguyên tắc "ngăn ngừa là chính", yêu cầu bảo hiểm bắt buộc cho các công trình xây dựng Bảo hiểm sẽ không được cấp nếu công trình thiếu đánh giá chất lượng từ các công ty kiểm tra được công nhận Các giai đoạn kiểm tra bắt buộc được xác định nhằm ngăn chặn nguy cơ chất lượng kém, với chi phí kiểm tra chiếm 2% tổng giá thành Tất cả các bên liên quan trong quá trình xây dựng, bao gồm chủ đầu tư, thiết kế, thi công, kiểm tra chất lượng, sản xuất và tư vấn giám sát, đều phải mua bảo hiểm; nếu không sẽ bị cưỡng chế Chế độ bảo hiểm bắt buộc này khuyến khích các bên tham gia nghiêm túc trong quản lý và giám sát chất lượng, bảo vệ lợi ích của họ, nhà nước và khách hàng.
Chính quyền Singapore quản lý chặt chẽ chất lượng các dự án đầu tư xây dựng, yêu cầu chủ đầu tư phải đáp ứng các tiêu chí về quy hoạch, an toàn, phòng cháy chữa cháy, giao thông và môi trường trước khi được phê duyệt Không có đơn vị giám sát xây dựng chuyên nghiệp tại Singapore; thay vào đó, giám sát công trình được thực hiện bởi kiến trúc sư hoặc kỹ sư chuyên ngành, người được ủy quyền bởi chủ đầu tư Theo quy định của Chính phủ, cả hai trường hợp đầu tư từ Nhà nước và cá nhân đều bắt buộc phải có giám sát, do đó, chủ đầu tư cần mời kỹ sư tư vấn giám sát cho quá trình thi công.
Singapore yêu cầu kỹ sư giám sát phải có tư cách chuyên môn nghiêm ngặt, bắt buộc là kiến trúc sư và kỹ sư đã đăng ký hành nghề với cơ quan nhà nước Chính phủ cấm quảng cáo thương mại và mọi hình thức mua chuộc trong ngành, vì vậy, kỹ sư tư vấn giám sát chỉ có thể dựa vào danh dự, uy tín và kinh nghiệm cá nhân để nhận công việc từ các Chủ đầu tư.
Luật xây dựng đô thị của Liên bang Nga quy định rõ ràng về việc quản lý chất lượng công trình xây dựng Theo đó, giám sát xây dựng được thực hiện trong quá trình xây dựng, cải tạo và sửa chữa các công trình cơ bản nhằm đảm bảo sự phù hợp giữa các công việc hoàn thành với hồ sơ thiết kế, các quy định kỹ thuật, kết quả khảo sát và sơ đồ mặt bằng xây dựng của khu đất.
Giám sát xây dựng là quá trình kiểm tra các hoạt động xây dựng để đảm bảo tính phù hợp với hồ sơ thiết kế Chủ đầu tư hoặc bên đặt hàng có thể thuê chuyên gia để đánh giá sự hoàn thiện của công trình Đồng thời, bên thực hiện xây dựng phải thông báo kịp thời cho cơ quan giám sát nhà nước về bất kỳ sự cố nào xảy ra trong quá trình thi công.
Việc giám sát công trình cần được thực hiện ngay trong quá trình xây dựng, dựa vào công nghệ kỹ thuật và đánh giá an toàn của công trình Giám sát không thể chờ đến khi hoàn thành, và khi phát hiện sai phạm, chủ xây dựng hoặc bên đặt hàng có quyền yêu cầu kiểm tra lại an toàn các kết cấu và khu vực kỹ thuật sau khi đã khắc phục sai sót Biên bản kiểm tra sẽ được lập chỉ sau khi các vấn đề đã được xử lý.
Vai trò c ủ a các công trình th ủ y l ợ i và ch ất lượ ng công trình trong s ự phát tri ể n
1.3.1 Vai trò của các công trình thủy lợi đối với sự phát triển của nước ta
1.3.1.1 Khái niệm về thủy lợi
Ngành thủy lợi là một lĩnh vực kinh tế kỹ thuật quan trọng, bao gồm nhiều hoạt động nhằm khai thác hiệu quả nguồn nước trên và dưới mặt đất để phục vụ sản xuất và đời sống Đồng thời, nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu các tác động tiêu cực của nước đối với sản xuất và cuộc sống của con người.
1.3.1.2 Vai trò của công trình thủy lợi đối với nền kinh tế
Hệ thống thuỷ lợi đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định và nâng cao sản xuất nông nghiệp, đặc biệt ở các nước chậm phát triển Sự phát triển của thuỷ lợi đã trở thành một vấn đề quốc gia, với nhiều chương trình tưới nước được Chính Phủ các nước triển khai nhằm đảm bảo tự túc lương thực Thành công của các chương trình này phụ thuộc vào hiệu quả của hệ thống thuỷ lợi Trong nông nghiệp, thuỷ lợi được định nghĩa là việc sử dụng kỹ thuật để tăng cường và kiểm soát nguồn nước cho cây trồng Tại Việt Nam và nhiều quốc gia khác, thuỷ lợi là một ngành kinh tế kỹ thuật có vị trí quan trọng, với nhiều nội dung công tác được triển khai.
Hệ thống thuỷ lợi được thực hiện thông qua việc xây dựng đê, đập và đào sông nhằm điều chỉnh dòng chảy, phòng chống lũ lụt và bão, từ đó giảm thiểu tác động của thiên tai.
Ngành thủy lợi thực hiện các công việc như đào kênh, khơi nguồn, và xây dựng cầu, cống, mương máng nhằm hỗ trợ sản xuất nông nghiệp, phục vụ đời sống dân sinh và các lĩnh vực kinh tế khác, đồng thời cải tạo và bảo vệ môi trường.
Công tác thuỷ lợi đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, vì nếu không thực hiện các biện pháp trị thuỷ, hậu quả nghiêm trọng sẽ xảy ra, gây thiệt hại nặng nề cho cơ sở hạ tầng và cây lương thực bị nước lũ cuốn trôi Bên cạnh đó, việc thiếu kiểm soát nước còn ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Thuỷ nông là một ngành kinh tế kỹ thuật quan trọng trong lĩnh vực thuỷ lợi, có nhiệm vụ quản lý và khai thác tài nguyên nước nhằm phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và các lĩnh vực khác.
Thực tiễn cho thấy rằng thủy nông đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường sản lượng lương thực, đáp ứng nhu cầu của con người hiện tại và tương lai.
Trên toàn cầu, 14% diện tích canh tác được tưới và 8,2% diện tích được tiêu, bao gồm cả khu vực phi canh tác Những giá trị sản phẩm nông nghiệp từ những diện tích này chiếm tới 38% tổng giá trị nông nghiệp toàn thế giới Hiện tại, Việt Nam cũng đang chú trọng vào việc phát triển hệ thống tưới tiêu để nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
Diện tích canh tác được tưới đạt 36,1% và 21,4% diện tích được tiêu, bao gồm cả diện tích phi canh tác, đã đóng góp 68% vào tổng sản phẩm nông nghiệp.
Mặc dù sự phát triển thủy nông trên thế giới và ở nhiều quốc gia vẫn còn ở mức độ thấp, nhưng quá trình này chủ yếu bắt đầu từ giữa thế kỷ 20 Trong 40 năm qua, dân số toàn cầu đã tăng lên đáng kể, điều này tạo ra nhu cầu ngày càng cao về nguồn nước và hệ thống tưới tiêu hiệu quả.
Vào năm 1999, sản lượng lương thực toàn cầu đã tăng gần gấp đôi, đạt khoảng 6 tỷ so với 3 tỷ, mặc dù hầu hết diện tích đất canh tác đã được sử dụng Tuy nhiên, lương thực bình quân đầu người trên thế giới vẫn tăng nhanh hơn so với mức tăng dân số Trong thập kỷ 80, bình quân lương thực đầu người toàn cầu đã tăng 5%, nếu loại trừ các trường hợp thiếu lương thực cục bộ.
Viện nghiên cứu lúa quốc tế khẳng định rằng, tiềm năng sản xuất nông nghiệp toàn cầu rất lớn, và nếu đầu tư hiệu quả vào nông nghiệp, đặc biệt là hệ thống tưới tiêu, có thể đảm bảo nguồn thực phẩm cho 10 tỷ người Do đó, vai trò của thủy nông trong sản xuất nông nghiệp là vô cùng quan trọng.
Thuỷ nông đóng vai trò quan trọng trong việc mở rộng diện tích canh tác, nhờ vào sự phát triển của các hệ thống tưới tiêu, tạo ra nhiều vùng đất canh tác mới.
Thủy nông đóng vai trò quan trọng trong việc tăng vụ, từ đó mở rộng diện tích gieo trồng trên đất canh tác và nâng cao vòng quay sử dụng đất nông nghiệp.
Thủy nông đóng vai trò quan trọng trong việc thâm canh và tăng năng suất cây trồng, đồng thời thay đổi cơ cấu cây trồng, góp phần nâng cao tổng sản lượng và giá trị sản lượng Việc cung cấp đủ nước cho cây trồng giúp năng suất tăng từ 20-30% theo tài liệu của FAO; các giống mới với hệ thống tưới tiêu hợp lý có thể đạt 80-90% năng suất thí nghiệm, trong khi nếu không có tưới tiêu, năng suất chỉ đạt 30-40% Hơn nữa, thủy nông cũng cần thiết cho việc cải tạo đất thông qua các biện pháp như thau chua, phèn, và rửa mặn, tạo điều kiện cho việc áp dụng các thành tựu mới trong khoa học kỹ thuật nông nghiệp, từ đó làm tăng năng suất cây trồng.
Qu ả n lý ch ất lượ ng xây d ự ng công trình Th ủ y l ợ i
1.4.1 Đặc trưng các dự án công trình Thủy lợi
Dự án đầu tư ngành Thủy lợi có rất nhiều đặc trưng riêng so với các ngành khác, chúng có thểđược khái quát một sốđặc trưng sau:
Các công trình lớn như Cửa Đạt - Thanh Hóa, thủy điện Sơn La và thủy điện Đại thường yêu cầu khối lượng xây lắp và vận chuyển đáng kể do nhiều hạng mục bố trí trong phạm vi rộng.
Dự án thủy lợi Phước Hòa tại Bình Dương và Bình Thuận, cùng với các công trình ở Bình Phước, có khối lượng thi công lớn liên quan đến đất, đá và bê tông Do đó, chi phí vận chuyển chiếm một tỷ trọng đáng kể trong tổng chi phí xây dựng của công trình.
- Thời gian thi công các công trình thường kéo dài, từ4 đen 6 năm có khi đen 10 năm
Tiến độ thi công bị khống chế theo từng mùa, từng năm xây dựng;
- Phạm vi hoạt động rộng, nhiều đối tượng tham gia thi công vào quá trình thi công trên công trường;
- Chịu sự chi phối trực tiếp của điều kiện tựnhiên như: địa hình, địa chất, thủy văn và khí tượng thủy văn;
- Chịu sựảnh hưởng của điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội tại khu vực xây dựng công trình;
Nước đóng vai trò quan trọng trong việc tác động đến các công trình xây dựng, đặc biệt là trong việc chịu đựng các tải trọng phức tạp Áp lực nước, bao gồm áp lực thủy động và áp lực thủy tĩnh, có thể gây ra sự mất ổn định và trượt cho công trình khi nước thấm qua nền Khi dòng thấm có vận tốc lớn hoặc khi có lực xung kích, áp lực thủy động có thể dẫn đến hiện tượng xâm thực, gây hại cho bê tông, thép và gỗ trong thời gian ngắn Ngoài ra, nước cũng có thể gây xâm thực nền, đặc biệt đối với các công trình xây dựng trên nền thạch cao Hơn nữa, các sinh vật sống trong nước cũng có thể tác động đến các công trình dưới nước.
Các yếu tố thiên nhiên có ảnh hưởng lớn đến công trình, vì vậy cần chú ý đến các điều kiện như địa hình, địa chất và thuỷ văn Những yếu tố này quyết định hiệu suất của công trình, bao gồm dung tích hồ chứa nước, chiều cao công trình, kết cấu đập và chi phí xây dựng.
CTTL có ảnh hưởng đáng kể đến các vùng lân cận, đặc biệt là khi xây dựng các công trình thủy lợi Việc dâng nước trong quá trình xây dựng sẽ dẫn đến tình trạng ngập lụt ở vùng thượng lưu, nhất là tại lòng hồ chứa, khiến đất chuyển từ trạng thái khô sang ngập Do đó, việc điều chỉnh mực nước ngầm trước và sau khi hoàn thành công trình sẽ tác động đến các khu vực xung quanh, ảnh hưởng đến giao thông, cư dân và các khu công nghiệp lân cận.
Các công trình thủy lợi (CTTL) chủ yếu được thiết kế để khai thác nguồn nước cho nhiều mục đích như vận tải, nuôi cá và tưới tiêu Mỗi công trình bao gồm nhiều đơn vị như đập, cống, kênh mương, âu tàu và trạm thủy điện, với đa dạng vật liệu xây dựng như đất, đá, bê tông, gỗ và sắt thép, có tổng khối lượng lên tới hàng trăm ngàn, thậm chí triệu mét khối Chẳng hạn, CTTL Phú Ninh có khối lượng đất của công trình đập đầu mối lên tới 2,5 triệu m³, trong khi CTTL Sông Đà có đập đất với 27 triệu m³ và âu tàu Sông Đà sử dụng 2,2 triệu m³ bê tông Để đảm bảo an toàn và bền lâu trong quá trình khai thác, các công trình này cần đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về độ ổn định, chống lật, lún, nứt nẻ, chống thấm và xâm thực, cũng như yêu cầu xây lắp với độ chính xác cao.
Công tác thi công CTTL diễn ra trên các lòng sông suối với địa hình chật hẹp và mấp mô, gặp phải địa chất xấu và chịu ảnh hưởng từ mưa, ngầm, thấm, do đó việc thi công trở nên khó khăn Hơn nữa, khu vực thi công xa dân cư và có điều kiện kinh tế chưa phát triển, làm tăng thêm thách thức cho quá trình này.
CTTL thường được xây dựng trong lòng dẫn sông suối, không chỉ nhằm mục đích khai thác tổng hợp nguồn nước mà còn phải hoàn thành công trình trong mùa khô với chất lượng cao, do đó thời gian thi công bị hạn chế.
1.4.2 Các nhân tố tác động tới quá trình thực hiện công tác quản lý chất lượng xây dựng công trình Thủy lợi
Trong lĩnh vực sản xuất kinh doanh và dịch vụ, chất lượng và quản lý chất lượng công trình xây dựng (CLCTXD) ngành Thủy lợi chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố khác nhau Các nhân tố này có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí, tuy nhiên, trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào việc phân loại các yếu tố ảnh hưởng theo hai tiêu chí chủ quan và khách quan.
Hình 1.1 Các nhân tổảnh hưởng đến chất lượng công trình xây dựng ngành Thủy lợi
1.4.3 Các chỉ tiêu đánh giá kết quả và hiệu quả công tác quản lý chất lượng công trình Thủy lợi Đánh giá dưới góc độ của Luật Xây dựng: CTXD là sản phẩm được tạo thành bởi sức lao động của con người, vật liệu xây dựng, thiết bị lắp đặt vào công trình, được liên kết định vị với đất, có thể bao gồm phần dưới mặt đất, phần trên mặt đất, phần dưới mặt nước và phần trên mặt nước, được xây dựng theo thiết kế Đánh giá về mức độ an toàn, bền vững của công trình Theo Luật Xây dựng thì “sự cố công trình là những hư hỏng vượt quá giới hạn an toàn cho phép làm cho công trình có nguy cơ sập đổ, đã sập đổ một phần hoặc toàn bộ công trình hoặc công trình không sử dụng được theo thiết kế” Theo đó, có 4 loại sự cố bao gồm sự cố sập đổ, sự cố về biến dạng, sự cố sai lệch vị trí và sự cố vềcông năng; về cấp độ có cấp I, II, III và cấp IV tùy thuộc vào mức độhư hỏng công trình và thiệt hại vềngười Chính vì vây mà mức độ an toàn, bền vững của công trình là điều cần phải được xem xét chặt chẽ và nghiêm túc Đánh giá sự đáp ứng của công trình với các quy định về quy chuẩn xây dựng và các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng được phép áp dụng cho riêng dự án đã nêu trong hợp đồng xây dựng Đánh giá về mỹ thuật của CTXD Ngoài yêu cầu vềđộ an toàn và bền vững theo yêu cầu mỹ thuật đối với CTXD không thể xem nhẹđược CTXD trường tồn với thời gian, nếu chất lượng mỹ thuật không đảm bảo thì chủ đầu tư không được thụ hưởng công trình đẹp và không đóng góp cảnh quan đẹp cho xã hội CTXD phải thể hiện được tính sáng tạo độc đáo, bố cục hiện đại nhuần nhuyễn với truyền thống, tránh sao chép, lặp lại, đơn điệu trong nghệ thuật kiến trúc
CLCTXD cần được xem xét về độ an toàn, tính bền vững, kỹ thuật và mỹ thuật, đảm bảo tuân thủ Quy chuẩn và tiêu chuẩn xây dựng, cũng như các quy định trong văn bản pháp luật liên quan và hợp đồng giao nhận thầu xây dựng.
K ế t lu ận chương 1
Trong Chương I của luận văn, tác giả đã trình bày tổng quan về lý luận quản lý chất lượng công trình xây dựng (CLCTXD), đặc biệt là trong ngành Thủy lợi Với đặc điểm là một nước nông nghiệp, Việt Nam đặc biệt chú trọng và đầu tư vào ngành Thủy lợi để đảm bảo hiệu quả và chất lượng của các công trình.
Để đạt được hiệu quả tối ưu trong công tác thủy lợi, việc quản lý chất lượng công trình (CLCT) cần được đặt lên hàng đầu Chương này của luận văn đã trình bày tổng quan về sự cần thiết và các yếu tố ảnh hưởng đến việc quản lý CLCT, từ đó tạo nền tảng cho tác giả phát triển các chương tiếp theo của luận văn.
CƠ SỞ KHOA H Ọ C NGHIÊN C Ứ U QU Ả N LÝ CH ẤT LƯỢ NG CÔNG TRÌNH TH Ủ Y L Ợ I VÙNG VEN BI Ể N
Hệ thống văn bản pháp lý quả n lý ch ất lượ ng công trình xây d ự ng
Cơ sở pháp lý về quản lý chất lượng công trình xây dựng bao gồm:
- Căn cứ Luật xây dựng số 50/2014/QH13 ngày 18/06/2014 của Quốc hội;
- Căn cứ Nghị định số 46/2015/NĐ-CP ngày 12/05/2015 của Chính phủ về quản lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng;
- Căn cứ Nghị định số 15/2013/NĐ-CP ngày 06/02/2013 của Chính phủ về quản lý chất lượng công trình xây dựng;
- Căn cứ Nghị định số 59/2015/NĐ-CP ngày 18 tháng 6 năm 2015 của Chính phủ về quản lý dựán đầu tư xây dựng;
- Căn cứThông tư số 10/2013/TT-BXD ngày 25/7/2013 của Bộ xây dựng về quy định chi tiết một số nội dung về quản lý chất lượng công trình xây dựng;
Theo Thông tư số 26/2016/TT-BXD ngày 26/10/2016 của Bộ Xây dựng, quy định chi tiết về quản lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng, các đơn vị cần tuân thủ các quy định nhằm đảm bảo chất lượng và hiệu quả trong quá trình xây dựng và bảo trì Thông tư này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát chất lượng cũng như các biện pháp bảo trì cần thiết để duy trì an toàn và độ bền cho công trình.
Đặc điể m và qu ả n lý ch ất lượ ng công trình Th ủ y l ợ i vùng ven bi ể n
2.2.1 Đặc điểm làm việc của công trình thủy lợi vùng ven biển
Công trình thủy lợi vùng ven biển chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió bão, sóng biển và chếđộ thủy triều vùng cửa sông
Thiết bị máy móc, bêtông công trình đầu mối, tưới tiêu nước chịu ảnh hưởng của nước mặn và không khí đựng hàm lượng muối lớn
Công trình trong hệ thống thường làm nhiệm vụtưới, tiêu kết hợp, trong khi tưới, tiêu nước thường kết hợp trữnước
Thời gian tưới tiêu nước tự chảy chỉ được một số giờ nhất định trong ngày và phụ thuộc vào chếđộ thủy triều
Chịu tác động rất lớn của gió bão, đặc biệt khi triều cường gặp gió bão dễ gây nguy hiểm cho công trình
2.2.2 Quản lý chất lượng công trình thủy lợi vùng ven biển
Do đặc điểm làm việc của công trình thủy lợi vùng ven biển, công tác quản lý cần chú ý đến các quy định chung nhưng cũng phải xem xét những yếu tố đặc thù của khu vực này để đảm bảo hiệu quả và bền vững.
- Thường xuyên cạo rỉ và sơn chống rỉ cửa van và các bộ phận bằng kim loại ngâm trong nước mặn
- Thường xuyên kiểm tra dầu mỡ các chi tiết kim loại đểngăn ngừa han rỉ do mặn
- Thường xuyên đo nồng độ muối của nước tưới trong thời gian công trình đầu mối lấy nước tưới
- Tranh thủ lấy nước tưới, tiêu tự chảy theo quy luật triều tại nơi cửa sông xây dựng công trình đầu mối
- Dẫn nước, trữnước hợp lý
- Xây dựng quy trình vận hành hệ thống kết hợp với việc lấy nước tưới, tiêu trữ và cái tạo đất một cách khoa học
- Tiêu nước kết hợp hạ thấp mực nước ngầm hợp lý
- Hệ thống đểngăn mặn và kênh ngăn mặn phải đủ tiêu chuẩn ngăn nước tràn và thấm từ biển vào vùng đất canh tác.
Các nhân t ố ảnh hưởng đế n ch ất lượ ng công trình th ủ y l ợ i vùng ven bi ể n
2.3.1 Ảnh hưởng do điều kiện tự nhiên
2.3.1.1 Điều kiện về địa hình
Các công trình xây dựng ở vùng chịu ảnh hưởng của triều cường thường được đặt tại cửa sông ven biển, nơi có địa hình bằng phẳng và các bãi bồi sình lầy rộng lớn.
2.3.1.2 Điều kiện về địa chất
Vùng ảnh hưởng của thủy triều có địa chất phức tạp với lớp đất bùn phù sa và cát mịn dày, gây khó khăn trong việc xử lý công trình so với vùng đất cao Vấn đề ổn định công trình cần được nghiên cứu riêng Khi dòng chảy bị thu hẹp, hiện tượng xói đáy và xói cục bộ xảy ra nghiêm trọng, ảnh hưởng đến an toàn và tiến độ xây dựng, gây tổn hao vật liệu lớn Thời gian thi công và phương pháp tạo mặt cắt kè chắn dòng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đáy.
2.3.1.3 Điều kiện về thủy văn, dòng chảy, thủy triều
Dòng chảy cửa sông là hiện tượng phức tạp, chịu tác động từ sóng thủy triều từ biển và dòng nước từ lục địa chảy ra.
Các yếu tố sóng thuộc chuyển động hai pha không ổn định ba chiều nhưng dao động có chu kỳnăm.
Các yếu tố biển chịu ảnh hưởng bởi chuyển động nhiều pha và không ổn định trong ba chiều, tuy nhiên vẫn có những dao động theo chu kỳ như hàng ngày, nửa ngày, cũng như các chu kỳ triều cường và triều yếu.
Do vây, dòng chảy cửa sông có những đặc điểm chính sau:
+ Không ổn định 3 chiều, 2 hướng thuận nghịch
+ Mang bùn cát và có nước mặn, nước ngọt với mức độ xáo trộn khác nhau, tức là dòng di trọng
+ Trên cùng một thủy trực, các phần tửnước có thể chuyển động ngược hướng nhau
Nghiên cứu dòng chảy tại cửa sông cần xem xét đến sức cản và ma sát từ sóng triều biển, cũng như lực quán tính từ sóng lũ trong sông Điều này đòi hỏi phải đánh giá đầy đủ các yếu tố trọng lực, lực quán tính và ma sát Hơn nữa, do cửa sông có bề rộng lớn, ảnh hưởng của lực Coriolis cũng không thể bị bỏ qua.
2.3.2 Ảnh hưởng do tác động xâm thực của môi trường
Kết quả khảo sát độ bền thực tế các công trình thủy lợi ven biển cho thấy môi trường nước ven biển có tác động xâm thực mạnh, gây ăn mòn và phá hủy các công trình bê tông và bê tông cốt thép (BTCT) Mức độ xâm thực này phụ thuộc vào vị trí và điều kiện làm việc của từng kết cấu công trình Với khí hậu nóng ẩm và mưa bão nhiều, các công trình ven biển thường xuyên chịu ảnh hưởng từ môi trường nước mặn, dẫn đến sự ăn mòn mạnh hơn đối với kết cấu BTCT.
Tác động xâm thực của môi trường tới độ bền công trình bêtông & BTCT tạo bởi các quá trình sau:
- Quá trình thấm ion Cl - vào bêtông gây ăn mòn cốt thép
- Quá trình cacbonat hóa làm giảm độ pH bêtông
- Quá trình khuếch tán oxy và hơi ẩm vào trong bêtông
Quá trình thấm ion SO4 2- vào bê tông tương tác với các sản phẩm thủy hóa của đá ximăng, dẫn đến sự hình thành khoáng ettringit Sự trương nở của ettringit có thể phá hủy kết cấu bê tông, gây ra hiện tượng ăn mòn sulfat.
Các hiện tượng xâm thực khác như rửa trôi và ăn mòn vi sinh do hà, sò biển bám vào kết cấu trong vùng ngập nước và nước thay đổi thường gây ra sự phá hủy ở mức độ thấp và chậm chạp hơn so với ăn mòn do ion Cl- và SO4 2- Do đó, vấn đề cần quan tâm hàng đầu là ăn mòn và phá hủy do ion Cl- và SO4 2- trong môi trường biển.
2.3.3 Nguyên nhân do thiết kế, thi công và quản lý sử dụng Độ bền (tuổi thọ) kết cấu công trình BTCT trong môi trường nước bị nhiễm mặn là kết quả tổng hợp của các công đoạn thiết kế, thi công, giám sát chất lượng và quản lý sử dụng công trình Vấn đề này liên quan đến trình độ khoa học - công nghệ xây dựng của nước ta Vì vậy để nâng cao độ bền công trình BTCT trong môi trường biển Việt Nam cần đi sâu xem xét và nhìn nhận các nguyên nhân đã dẫn đến ăn mòn và phá huỷ kết cấu thể hiện rõ trên các mặt sau đây:
- Chưa chọn lựa được vật liệu đảm bảo yêu cầu về chống ăn mòn, đảm bảo độ bền lâu dài cho công trình trong môi trường biển Việt Nam:
Tuổi thọ trung bình của công trình xây dựng bằng bêtông cốt thép thường dao động từ 50 đến 60 năm, trong khi các công trình đặc biệt có thể kéo dài từ 80 đến 100 năm Điều quan trọng là trong quá trình thiết kế, cần lựa chọn vật liệu phù hợp để đảm bảo khả năng chống ăn mòn, nhằm duy trì độ bền lâu dài cho kết cấu trong môi trường xâm thực.
Qua khảo sát, nhiều bộ phận kết cấu bê tông cốt thép chỉ đạt 30 ÷ 50% tuổi thọ theo yêu cầu thiết kế Nguyên nhân chính là do thiết kế công trình chưa tính toán đầy đủ tác động ăn mòn và phá hủy từ môi trường nước nhiễm mặn Các kỹ sư thường chỉ chú trọng đến khả năng chịu tải và an toàn về tải trọng, mà bỏ qua việc lựa chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn lâu dài cho kết cấu.
Trong thời gian dài, bêtông mác thấp M200 ÷ 250 với độ dày bảo vệ 2 cm đã được sử dụng để thiết kế các công trình BTCT có độ bền trung hạn 50 ÷ 60 năm trong môi trường biển Tuy nhiên, thực tế cho thấy khả năng chống ăn mòn của bêtông trong môi trường này chỉ đảm bảo độ bền cho kết cấu BTCT khoảng 30 ÷ 40 năm, mặc dù lực chịu được tính toán đã được đảm bảo.
Hiện nay, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn và quy phạm xây dựng riêng cho môi trường biển đặc thù Các tiêu chuẩn và quy phạm hiện hành về chống ăn mòn và bảo vệ công trình chủ yếu được dựa trên tiêu chuẩn quốc tế.
Việc áp dụng tiêu chuẩn cũ hoặc từ các nước khác không hoàn toàn phù hợp với điều kiện môi trường biển Việt Nam, đặc biệt là sự thiếu hụt các tiêu chuẩn thử nghiệm đánh giá nhanh độ bền của kết cấu bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực Điều này dẫn đến việc các nhà vật liệu và thiết kế không có đủ cơ sở để lựa chọn và kiểm tra khả năng chống ăn mòn của vật liệu trước khi đưa vào công trình Hệ quả là ngay từ khâu thiết kế, việc lựa chọn vật liệu phù hợp với độ bền của kết cấu trong môi trường xâm thực đã gặp khó khăn, đặc biệt là việc sử dụng cát nhiễm mặn và nước nhiễm mặn trong chế tạo kết cấu bê tông cốt thép.
Mặt ngoài công trình chưa được thiết kế phù hợp với môi trường biển, dẫn đến việc các kết cấu nằm ở vị trí chịu ảnh hưởng mạnh của xâm thực chưa được bảo vệ chống ăn mòn đầy đủ.
Cơ chế ăn mòn bêtông và bêtông cốt thép trong môi trường nướ c bi ể n
Các kết quả kiểm tra chất lượng các công trình thủy lợi bằng BT&BTCT như đập tràn, mố tiêu năng, cống ngầm, cống dưới đê, cống ngăn mặn, kè biển, kè sông cho thấy hầu hết các công trình này, đặc biệt trong môi trường biển, đã xuất hiện dấu hiệu xâm thực chỉ sau một thời gian ngắn sử dụng Cụ thể, bề mặt bê tông bị thấm tiết vôi, rỗ và nứt dọc theo các thanh cốt thép do hiện tượng xâm thực nở thể tích Nhiều công trình chỉ sau khoảng 10 năm hoạt động đã bị xâm thực nghiêm trọng, dẫn đến cường độ bê tông suy giảm đáng kể.
2.4.1 Quá trình thấm ion Cl- vào bêtông gây ra ăn mòn, phá huỷ cốt thép
Ion clorua có thể xâm nhập vào bêtông qua nhiều nguyên nhân, chẳng hạn như việc sử dụng phụ gia đông cứng nhanh chứa ion clorua hoặc do áp lực mao dẫn Nước chứa ion clorua có thể thẩm thấu vào bêtông và bề mặt đến độ sâu khoảng 5 đến 15mm chỉ trong vài giờ đến vài ngày Cơ chế này có thể dẫn đến sự xâm thực đáng kể của clorua và làm giảm hiệu quả của lớp bêtông bảo vệ.
Độ cao cột nước mao dẫn trong bêtông với kích thước lỗ rỗng từ 10 đến 16 micromet có thể đạt tới 15m Khi bề mặt kết cấu chịu tác động của chu kỳ khô ẩm từ nước chứa ion clorua, hệ thống lỗ rỗng sẽ hấp thu và tích trữ ion clorua, dẫn đến nồng độ ion clorua cao trong lớp bêtông bảo vệ Tình trạng này thường xảy ra ở những khu vực có nước lên xuống và sóng táp.
Sự khuếch tán của ion clorua xảy ra khi có sự chênh lệch nồng độ, với ion clorua di chuyển từ vùng có nồng độ cao sang vùng có nồng độ thấp Điều này dẫn đến việc ion clorua thẩm thấu từ bề mặt bêtông vào sâu trong cấu trúc Quá trình khuếch tán này có thể được mô tả gần đúng bằng các định luật Fick về khuếch tán.
Thông thường, sự khuếch tán ion clorua trong kết cấu bêtông được xem là bài toán một chiều:
C: Nồng độ clorua trong bêtông (kg/m 3 );
Từđây, nồng độ ion clorua C(x,t) tại độ sâu x và thời điểm t có thểđược tính như sau:
C S : Nồng độ ion clorua tại lớp ngoài cùng của lớp bêtông bề mặt (kg/m 3 )
C ∞ : Nồng độion clorua ban đầu trong kết cấu bêtông (kg/m 3 )
Dựa trên công thức tính toán, thời gian để nồng độ ion clorua tại bề mặt cốt thép đạt đến mức gây gỉ có thể xác định được Hệ số khuếch tán D của bêtông thường dao động từ 2x10^-12 đến 3x10^-12 (m2/s), trong khi nồng độ ion clorua ở lớp ngoài cùng của bêtông bề mặt CS khoảng 18 kg/m3 tại các vùng nước lên xuống và sóng táp Tuy nhiên, biên độ dao động của hệ số này là khá lớn.
Hệ số khuếch tán D thay đổi theo nhiệt độ, thời gian, khoảng cách đến bề mặt kết cấu và môi trường làm việc:
Nồng độ ion clorua ở lớp bêtông bề mặt CS biến đổi theo mùa và ảnh hưởng của môi trường Do đó, nồng độ ion clorua thường được xác định ở độ sâu khoảng 10 mm.
Biên độ dao động lớn của các hệ số và ảnh hưởng của các cơ chế xâm thực khác nhau, cùng với khả năng hấp thụ ion clorua của bê tông, yêu cầu cần thận trọng trong việc xử lý kết quả từ bài toán này.
Sự thẩm thấu do chênh lệch áp lực: Áp lực làm tăng tốc độ xâm thực ion clorua vào kết cấu BTCT:
Sự thẩm thấu do chênh lệch điện thế là một yếu tố quan trọng trong quá trình xâm thực của ion clorua vào kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) Cụ thể, trong môi trường nước lên xuống và sóng táp, sự hút mao dẫn do sức căng mặt ngoài kết hợp với sự khuếch tán do chênh lệch nồng độ ion clorua là những cơ chế chính dẫn đến hiện tượng xâm thực clorua.
Bêtông có độ pH kiềm mạnh từ 13,0 đến 13,8, tạo điều kiện cho lớp màng oxit thụ động bảo vệ trên bề mặt cốt thép Lớp màng này bao gồm các oxit ngậm nước của Fe 2+ và Fe 3+, với độ dày chỉ vài nano mét.
Hình 2.1 Giản đồ“Điện thế - độ pH” của CT khi không có Cl -
Hình 2.2 Giản đồ“Điện thế - độ pH” của CT khi không có Cl -
Lớp màng oxit thụ động trên bề mặt cốt thép có thể bị mất khi độ pH của bê tông nhỏ hơn 9 do hiện tượng cacbonat hóa, xảy ra mạnh khi độ ẩm trong kết cấu bê tông đạt khoảng 50% đến 60% Tuy nhiên, đối với bê tông bão hòa nước, hiện tượng này ít ảnh hưởng Để duy trì sự làm việc bình thường của các công trình trong niên hạn sử dụng, việc đảm bảo chất lượng bê tông và chiều dày bảo vệ cốt thép hợp lý là rất quan trọng.
Nồng độ ion clorua tại bề mặt cốt thép gia tăng làm giảm đáng kể "vùng an toàn" của cốt thép, điều này có thể ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của công trình (Xem hình 2.2).
Nồng độ ion clorua trong nước lỗ rỗng tại bề mặt cốt thép cần vượt qua một ngưỡng nhất định để màng bảo vệ oxit bị phá vỡ, thường được quy định là không quá 0,2% đến 0,4% khối lượng ximăng hoặc tỷ lệ ion Cl - /OH - không quá 0,6 Ngưỡng này phụ thuộc vào độ pH của bêtông, mức độ hấp thụ ion clorua, và sự hiện diện của oxy, hơi ẩm cùng với lỗ rỗng tại bề mặt tiếp xúc giữa cốt thép và bêtông.
Quá trình ăn mòn cốt thép trong bêtông là một hiện tượng điện hóa, xảy ra khi có sự hiện diện của các ion như Cl-, OH- và oxy Trong môi trường này, các phản ứng catôt và anôt diễn ra, dẫn đến sự suy giảm chất lượng của cốt thép.
Phản ứng ở anôt khi nồng độ ion OH- cao:
Oxit sát ngậm nước (gi) không hòa tan trong môi trường kiềm, tạo thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt cốt thép;
Phản ứng ở anôt khi nồng độ Cl- cao:
Fe +2Cl - → FeCl 2 → Fe 2+ + 2Cl - + 2e- (2.4)
Phản ứng ởcatôt (khi có oxy và nước):
Rõ ràng, nồng độ ion clorua và oxy cao gây ăn mòn mạnh cốt thép, trong khi nồng độ ion
Khi nồng độ ion Cl- / OH- vượt quá 0,63, khả năng xảy ra phản ứng ăn mòn anôt sẽ cao hơn khả năng hình thành màng bảo vệ, dẫn đến sự ăn mòn cốt thép Đặc biệt, ion clorua không bị hấp thụ trong quá trình này Quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông có thể được phân chia thành bốn quá trình thành phần.
- Dòng chuyển dời của các icon trong bêtông;
- Dòng chuyển dời của các electron trong cốt thép;
Quá trình ăn mòn cốt thép trong bêtông có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh ít nhất một trong các yếu tố ảnh hưởng Độ dẫn điện cao trong cốt thép dẫn đến tốc độ ăn mòn, do đó cần thỏa mãn ít nhất một trong các điều kiện sau để giảm thiểu quá trình này.
Các phản ứng tại anôt chậm do cốt thép được bảo vệ: bêtông có nồng độ ion clorua thấp hay không bị cacbonnat hóa;
Th ự c tr ạ ng c ố ng vùng ven bi ể n t ỉ nh Thái Bình
2.5.1 Tình hình ngập mặn ở các huyện ven biển tỉnh Thái Bình
Tỉnh Thái Bình nằm ở hạ lưu sông Hồng, với ba mặt giáp sông và một mặt giáp biển, có địa hình bằng phẳng với độ dốc nhỏ hơn 1% theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Tổng diện tích tự nhiên đạt 154.594 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm 106.812 ha, với bình quân 579 m²/người Chế độ thủy văn của tỉnh chịu ảnh hưởng từ thủy triều và dòng chảy của các sông lớn như sông Hồng, sông Hóa và sông Thái Bình, phụ thuộc vào sự điều tiết của các hồ chứa Gần đây, tình trạng nước mặn xâm nhập sâu vào nội tỉnh, đặc biệt tại hai huyện Thái Thụy và Tiền Hải, do địa hình thấp và dòng chảy trực tiếp ra biển Mặn đã ảnh hưởng lên khu vực Cầu Nghìn, xâm nhập sâu đến các cống tưới như cống Hệ và cống Đoài, với độ mặn trung bình từ 0,73% đến 1,5%.
Trà Lý mặn ảnh hưởng đến cống Thái Phúc và cống Thuyền Quang, nơi cung cấp nước chính cho vùng Nam huyện Thái Thụy Xâm nhập mặn tại triền sông Hồng có thể lên tới cống Nguyệt Lâm, nguồn nước chủ yếu của huyện Tiền Hải Tại cửa sông Thái Bình, xâm nhập mặn diễn ra sâu hơn so với sông Hồng, điều này có thể được giải thích bởi dòng chảy mùa kiệt của sông Thái Bình rất thấp, trong khi thủy triều lại có biên độ lớn hơn so với sông Hồng.
Theo kết quả tính toán của quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sông
Mực nước sông Hồng tại Hà Nội cần đạt từ 2,5m trở lên để đảm bảo hoạt động bình thường của các cống vùng hạ du, bao gồm tỉnh Thái Bình Tuy nhiên, trong những năm gần đây, mực nước tại Hà Nội luôn thấp hơn mức này, dẫn đến tình trạng cạn kiệt nguồn nước tại sông Hóa và sông Thái Bình Điều này đã gây khó khăn trong việc cung cấp nước cho vụ xuân và không đủ nước để thau chua, rửa mặn cho đất chua mặn của tỉnh Trong hai năm qua, tỉnh không thể thực hiện điều tiết xả tiêu thau chua rửa mặn do thiếu nguồn nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cải tạo đất và thâm canh.
2.5.2 Đánh giá chung về nguyên nhân gây ra hư hỏng, xuống cấp của các cống vùng triều ven biển tính Thái Bình Độ bền kết cấu công trình BT&BTCT trong môi trường biển là kết quả tổng hợp của các công đoạn khảo sát thiết kế, thi công, quản lý vận hành Vấn đề này liên quan đến trình độ khoa học - công nghệ xây dựng ở nước ta Vì vậy để nâng cao độ bền của công trình BT&BTCT trong môi trường biển ở Thái Bình cần đi sâu xem xét, nhìn nhận các nguyên nhân dẫn đến ăn mòn, phá hủy kết cấu ở các mặt sau: Đối với công tác khảo sát, thiết kế:
Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu BT&BTCT ở vùng biển được lấy theo TCXD 149:1986 với các chỉ tiêu:
- Tỷ lệ N/X = 0,45 – 0,60, độ chống thấm 4 – 8 at;
- Chiều dày lớp bêtông bảo vệ = 20 – 30 mm;
Trong khi đó, yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn của ACl 318 và ACl 357R cho kết cấu BT&BTCT ở vùng biển là:
- Độ chống thấm tối thiểu là 10 at;
- Chiều dày lớp bêtông bảo vệ≥ 50 mm;
Các yêu cầu kỹ thuật để chống ăn mòn cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép ở vùng ven biển theo tiêu chuẩn TCXD 149:1986 hiện đang có chất lượng thấp hơn so với tiêu chuẩn chung của nhiều quốc gia trên thế giới, và chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế.
Tình trạng ăn mòn và hư hỏng các công trình bê tông và bê tông cốt thép (BT&BTCT) xây dựng ở vùng biển Việt Nam đang gia tăng nhanh chóng.
Yêu cầu về vật liệu sản xuất bêtông trong môi trường biển theo TCVN 4453: 1995 và các tiêu chuẩn hiện hành chưa đáp ứng đủ tiêu chí chống ăn mòn và độ bền lâu dài Điều này đặc biệt quan trọng đối với các công trình tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực Thái Bình, nhằm đảm bảo tính ổn định và tuổi thọ cho công trình.
Về mặt kiến trúc, thiết kế ngoại thất của công trình chưa phù hợp với đặc điểm môi trường biển, trong khi các kết cấu chính lại nằm ở vị trí dễ bị xâm thực mà chưa được gia cố các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn.
Chất lượng thi công xây dựng hiện nay chưa đạt yêu cầu, với nhiều công đoạn vẫn thực hiện thủ công, điều này ảnh hưởng đến độ bền của công trình Lớp bêtông bảo vệ trên nhiều kết cấu không đạt tiêu chuẩn, với độ dày chỉ khoảng 10mm, dẫn đến khả năng chống ăn mòn của kết cấu không được đảm bảo trong thời gian 50 - 60 năm.
Công tác giám sát thi công và quản lý chất lượng công trình cần được duy trì thường xuyên và chặt chẽ hơn Nhiều công trình sử dụng cát biển và nước biển trong chế tạo bê tông đã gặp phải tình trạng hư hỏng nghiêm trọng chỉ sau 5 - 7 năm Việc khai thác và vận hành cũng cần được chú trọng để đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình.
Hiện nay, vẫn chưa có quy định pháp lý cụ thể về việc kiểm tra định kỳ các công trình xây dựng Điều này dẫn đến khó khăn trong việc phát hiện sớm các nguyên nhân và mầm mống gây hư hỏng kết cấu Việc thiếu quy định này có thể ảnh hưởng đến khả năng thực hiện các biện pháp bảo trì và sửa chữa kịp thời, từ đó tiềm ẩn nhiều rủi ro cho an toàn công trình.
Chưa áp dụng các biện pháp công nghệ bảo trì và khắc phục hư hỏng cục bộ do ăn mòn cho các công trình đã xây dựng;
K ế t lu ận chương 2
Độ xâm thực của môi trường biển ảnh hưởng lớn đến khả năng gây ăn mòn và phá hủy các công trình BT&BTCT Tại hai huyện Thái Thụy và Tiền Hải, nước biển có độ xâm thực từ trung bình đến nặng, kết hợp với điều kiện khí hậu khắc nghiệt như nhiệt độ, độ ẩm, thủy triều, và hàm lượng Cl- cao, đã làm gia tăng quá trình ăn mòn Các tác động theo chu kỳ khô - ẩm, gió bão, cùng với mưa phùn vào mùa đông và thời tiết nóng bức vào mùa hè, đều góp phần làm tăng tốc độ xâm thực Hiện nay, nhiều công trình ven biển tại Thái Bình đang chịu mức độ ăn mòn từ trung bình đến nặng, dẫn đến tình trạng xuống cấp nghiêm trọng khi đưa vào sử dụng.
Cống Thiên Kiều, được xây dựng vào năm 1935, đã trải qua hơn 70 năm hoạt động trong môi trường nước mặn, dẫn đến tình trạng xuống cấp nghiêm trọng với cường độ bê tông chỉ còn 21-58% so với thiết kế ban đầu Hiện tại, cống không đảm bảo an toàn cho công tác phòng chống lũ, bão và giao thông, đồng thời hạn chế khả năng tiêu nước Do đó, việc xây dựng lại cống Thiên Kiều là cần thiết để bảo vệ an toàn cho cộng đồng, cải thiện giao thông và phát triển các công trình nội đồng, từ đó nâng cao hiệu quả phục vụ sản xuất nông nghiệp, góp phần vào mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội của huyện Thái Thụy, Thái Bình.