LỜI TÁC GIẢ Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn Thạc sĩ kỹ thuật: “Công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công bê tông đầm lăn” đã hoàn thành đúng thời hạn theo đề cương được phê duyệt. Trước hết tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Trường Đại học Thuỷ lợi đã đào tạo và quan tâm giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tác giả trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Tác giả xin trân trọng cảm ơn TS.Nguyễn Như Oanh và TS. Dương Đức Tiến đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Lãnh đạo, Cán bộ công nhân viên Công ty tư vấn thủy lợi, thủy diện Thăng Long đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tác giả trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này. Tác giả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ động viên về tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả hôm nay. Trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn, tác giả khó tránh khỏi những thiếu sót và rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô và cán bộ đồng nghiệp đối với bản luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2012 Tác giả Kiều Văn Hồng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Kiều Văn Hồng CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BTĐL: Bê tông đầm lăn CKD: Chất kết dính EVN: Tập đoàn điện lực Việt Nam RCD: Bê tông đầm lăn của nhật bản TDM: Hiệu quả đầm chặt NDT: Nhân dân tệ ASTM: Tiêu chuẩn về các thí nghiệm và thông số kỹ thuật chủ yếu là các loại vật liệu của Mỹ 14TCN: Tiêu chuẩn ngành của bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn – Việt Nam PCB: Xi măng Poocland VC: Trị số công tác - 1 - MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của luận văn Bê tông đầm lăn (BTĐL) 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. Bê tông đầm lăn là một loại bê tông không có độ sụt được thi công bằng các thiết bị thi công đường, đập đất công suất lớn. Thiết bị rải là xe ủi hay xe rải bê tông asphalt, và đầm chặt BTĐL bẳng lu rung bánh thép và lu bánh hơi (để hoàn thiện bề mặt). Với ưu điểm nổi bật của BTĐL là sử dụng ít xi măng, tốc độ thi công nhanh… nên giảm giá thành. Công nghệ thi công BTĐL đem lại hiệu quả kinh tế cao so với bê tông truyền thống khi thi công các công trình đập bê tông trọng lực bởi lý do sau: + Thi công nhanh: Các kỹ thuật thi công nhanh (so với các kỹ thuật thi công bê tông thông thường và đắp) và giảm số lượng vật liệu (so với đắp). Quy trình thi công BTĐL tạo điều kiện cho công tác đổ gần như liên tục và tạo ra tốc độ thi công nhanh. + Thi công BTĐL sẽ giảm giá thành công trình từ 25-40% so với thi công bê tông thường. Việc hạ giá thành đạt được là do giảm được chi phí cốt pha, giảm chi phí cho công tác vận chuyển, đổ, đầm bê tông và đặc biệt giảm được giá thành đơn vị bê tông. + Giảm chi phí cho biện pháp thi công: việc thi công đập bằng BTĐL có thể giảm chi phí dẫn dòng trong thời gian xây dựng và giảm các thiệt hại, các rủi ro khi nước lũ tràn qua đê quai. Đối với đập BTĐL, đường ống dẫn dòng ngắn hơn ống dẫn dòng của đập đất đắp. Hơn nữa thời gian thi công đập BTĐL ngắn nên các ống dẫn dòng cho đập BTĐL chỉ cần thiết kế để đáp ứng 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 đắp. Vì thế đường kính cống dẫn dòng của đập BTĐL nhỏ hơn và chiều cao Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thủy - 2 - đê quai cho đập BTĐL cũng thấp hơn so với phương án đập bê tông thường và đập đất đắp. Đập BTĐL đã dần trở nên phổ biến trên thế giới, trong đó thống kê cho thấy khu vực Châu Á là khu vực phát triển công nghệ này mạnh hơn cả, đặc biệt Trung Quốc và Nhật Bản là những quốc gia phát triển mạnh mẽ nhất công nghệ này. Ngoài việc ứng dụng cho đập, BTĐL còn được ứng dụng trong xây dựng mặt đường và sân bãi. Tới nay đã có hàng chục triệu m 2 đường và sân bãi được xây dựng bằng công nghệ BTĐL ở một số nước. Các công trình mặt đường và sân bãi bằng BTĐL đều cho hiệu quả sử dụng tốt và giảm chi phí bảo dưỡng. Việt Nam là nước đi sau về công nghệ này nhưng đã được liệt vào hàng lớn nhất về số lượng đập lựa chọn nghiên cứu ứng dụng, nhiều đập bê tông được thiết kế và thi công theo công nghệ BTĐL. Bên cạnh đó các dự án bê tông hóa đường nông thôn cần cứng hóa hàng ngàn km đường. Việt Nam hiện nay đã xây dựng xong một số đập bằng BTĐL như Định Bình, A Vương, PleiKrong, Bản Vẽ, Bình Điền… Qua đó chứng minh một điều công nghệ BTĐL với trình độ hiểu biết của chúng ta hoàn toàn có thể ứng dụng được ở Việt Nam. Tuy nhiên công nghệ thi công yêu cầu từng bước được nâng cao và hoàn thiện về quy trình và kỹ thuật, chất lượng công trình đòi hỏi ngày một cao đòi hỏi chúng ta vẫn phải nghiên cứu thêm nữa để có những cải tiến nhằm ngày càng hoàn thiện hơn công nghệ BTĐL tại Việt Nam, rút ngắn thời gian thi công, giảm nhẹ bộ máy quản lý và tăng hiệu quả đầu tư. Vì vậy, nghiên cứu công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công bê tông đầm lăn trong điều kiện Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá trị thực tiễn cao. II. Mục đích của luận văn Mục đích của luận văn là đề xuất được quy trình thi công và khống chế chất lượng trong thi công BTĐL công trình thủy lợi thủy điện. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thủy - 3 - III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: Cách tiếp cận của luận văn là khảo sát đánh giá tình hình thi công BTĐL ở một số công trình đã và đang xây dựng ở Việt Nam và trên thế giới, kế thừa các thành tựu Khoa học công nghệ về BTĐL trong và ngoài nước, từ đó lựa chọn để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện nước ta. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp đúc rút kinh nghiệm thực tế và lựa chọn công nghệ hợp lý. Tổng hợp tài liệu nghiên cứu đã có, các quy trình quy phạm tính toán và chỉ dẫn thi công. Thu thập các số liệu liên quan. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thủy - 4 - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 1.1 Khái niệm chung về bê tông đầm lăn Có nhiều định nghĩa về bê tông đầm lăn, nhưng các định nghĩa đều dựa trên nguyên tắc là một loại bê tông được tạo thành bởi hỗn hợp cốt liệu nhỏ (cát thiên 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 hóa học. Sau khi trộn đều, vận chuyển, san rải, hỗn hợp được đầm chặt bằng máy đầm lăn. Dưới tác dụng của tải trọng nén ép và chấn động dung từ máy đầm lăn, bê tông được đầm chặt. Công tác đầm bê tông đầm lăn được thực hiện trong khi hỗn hợp vữa bê tông chưa bắt đầu đông kết. Có thể định nghĩa ngắn gọn Bê tông đầm lăn (BTĐL) là một loại bê tông không có độ sụt được rải và đầm chặt bằng các thiết bị thi công đường, đập đất công suất lớn. Thiết bị rải và đầm chặt BTĐL: + Xe ủi hay xe rải bê tông asphalt; + Lu rung bánh thép; + Lu bánh hơi (để hoàn thiện bề mặt) Bê tông đầm lăn - gồm hai dạng chính: + Bê tông đầm lăn dùng cho đập. + Bê tông đầm lăn dùng cho mặt đường; Điểm khác biệt lớn nhất của bê tông đầm lăn với bê tông thường là lượng xi măng và lượng nước dùng thấp so với bê tông thường. Lượng chất kết dính dùng trong BTĐL thay đổi trong phạm vi rộng từ 59 đến 297 kg/m 3 , trong đó một phần xi măng đươc thay thế bằng Puzolan, tro bay… nhằm giảm nhiệt thủy hóa, hạn chế phát sinh vết nứt bê tông làm ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ công trình. Tùy theo lượng dùng chất kết dính mà phân ra các loại BTĐL như sau: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thủy - 5 - +Bê tông đầm lăn nghèo chất kết dính (CKD) (hàm lượng CKD < 99kg/m 3 ) do USACE - Mỹ phát triển dựa trên công nghệ thi công đất đắp; + Bê tông đầm lăn có lượng CKD trung bình (hàm lượng CKD từ 100 đến 149 kg/m 3 ); + Bê tông đầm lăn giàu CKD: (hàm lượng CKD > 150 kg/m 3 ) được phát triển ở Anh. Việc thiết kế thành phần BTĐL được cải tiến từ bê tông thường và việc thi công dựa vào công nghệ thi công đập đất đắp; Ngoài ra còn một hướng phát triển BTĐL khác đó là hướng phát triển RCD của Nhật bản (Japannese Roller Compacted Dams), chuyển từ đập trọng lực bê tông thường sang sử dụng BTĐL. Theo hướng này, BTĐL có lượng CKD nằm giữa loại BTĐL có lượng CKD trung bình và loại BTĐL có lượng CKD cao. Ưu điểm của BTĐL là lượng dùng xi măng thấp, lượng nước trộn thấp hơn nhiều so với lượng nước dùng cho bê tông truyền thống cùng mác. Do lượng dùng xi măng thấp nên mức độ tỏa nhiệt trong bê tông đầm lăn do nhiệt thủy hóa xi măng gây ra thấp, giảm thiểu được hiện tượng nứt bê tông do ứng suất nhiệt. Ngoài ra, thi công BTĐL có thể cơ giới hóa cao, tốc độ thi công nhanh, đặc biệt là với các đập lớn làm cho công trình sớm đưa vào khai thác vận hành dẫn đến hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều so với đập bê tông truyền thống. Mặc dù công nghệ BTĐL đã được khẳng định là công nghệ xây dựng tối ưu áp dụng cho đập trọng lực nhưng việc xây dựng đập BTĐL chỉ thực sự phát huy được tính ưu việt và tạo ra sản phẩm có chất lượng tương đương với đập bê tông thường khi khắc phục được những điểm yếu của loại hình công nghệ này: Về chất lượng bám dính giữa các lớp Cường độ bám dính giữa các lớp đối với đập BTĐL là điểm yếu nhất của BTĐL. Vì vậy cường độ kéo bê tông tại vùng tiếp giáp giữa các lớp đổ là mối quan tâm lớn nhất khi thiết kế kết cấu đập BTĐL. Do vậy cần phải có những thử nghiệm Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thủy - 6 - kỹ càng trên mô hình với các điều kiện về vật liệu, thiết bị và quy trình thi công thực tế để xác định các tính chất của bê tông tại vùng tiếp giáp giữa các lớp thi công và đảm bảo rằng các giá trị của các tính chất của bê tông không thấp hơn yêu cầu thiết kế. Về vấn đề thấm Do BTĐL được thi công thành những lớp nên các khe tiếp giáp giữa các lớp có thể là đường chính để nước thấm qua thân đập. Ngoài ra do sử dụng ít chất kết dính hơn so với bê tông thường nên BTĐL có tính chống thấm kém hơn so với bê tông thường cùng mác. Vì vậy cần nghiên cứu kỹ các giải pháp cấu tạo chống thấm, thành phần vật liệu và quy trình thi công thích hợp để đảm bảo khả năng chống thấm cho đập. Về chất lượng thi công: Sự phân ly hỗn hợp bê tông là một trong những vẫn đề bất lợi nhất có thể xảy ra trong quá trình sản xuất và đổ BTĐL. Do đặc thù thi công trên diện rộng với khối lượng lớn nên việc kiểm soát sự đồng nhất về thành phần và tính công tác của hỗn hợp BTĐL khó hơn so với bê tông thường. Điều này sẽ dẫn đến chất lượng của BTĐL sẽ dao động lớn. 1.2 Sự phát triển bê tông đầm lăn trong nước và trên thế giới 1.2.1. Ở Việt Nam Trong một vài năm trở lại đây, nền kinh tế nước ta đã có những bước phát triển đáng kể nhờ có chính sánh mở cửa của Nhà nước. Nhiều công trình lớn đang được xây dựng để phát triển cơ sở hạ tầng như các công trình giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện. Các dự án bê tông hoá đường nông thôn cần hàng ngàn km đường cần trải mặt. Bên cạnh đó, để đáp ứng nhu cầu phụ tải điện tăng cao trong giai đoạn 2005-2015, Tập đoàn điện lực Việt nam (EVN) đã lập các dự án xây dựng mới 32 nhà máy điện trong đó có 20 nhà máy thuỷ điện. Từ năm 2003, EVN đã khởi công nhiều công trình thuỷ điện như thủy điện Avương (xây dựng trên địa bàn tỉnh Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thủy - 7 - Quảng Nam) công suất lắp máy 170MW khởi công 8/2003, Pleikrông (Kontum) công suất lắp máy 100MW (khởi công 11/22003), Bản Vẽ (Nghệ An) công suất lắp máy 300MW (khởi công 2004), thuỷ điện Sơn La (Sơn La) với công suất lắp máy 2400MW (khởi công năm 2005), đập Tân Mỹ,…. Vì các công trình này đều đòi hỏi thời gian thi công ngắn, năng suất thi công lớn hơn nhiều so với trước đây nên giải pháp xây dựng đập dâng bằng bê tông trọng lực thi công bằng công nghệ đầm lăn đã được đề nghị lựa chọn. Bảng 1.1. Một số công trình đập BTĐL đã được thiết kế và xây dựng ở nước ta TT Tên công trình Chiều cao (m) Tỉnh Ghi chú 1 TĐ Sơn La 139 Sơn La Năm 2007 thí nghiệm hiện trườ ng. Thi công đập chính từ 7/2007 2 TĐ Bản Chát 130 Lai Châu Phát điện vào năm 2012 3 TĐ Huội Quảng 104 Sơn La Theo TKKT 1 4 TĐ Bản Vẽ 136 Nghệ An Thi công đập dâng BTĐL vào tháng 2/2007 5 TĐ sông Tranh 95 Quảng Nam Phát điện vào năm 2011 6 TĐ PleiKrong 71 Kon Tum Khởi công 2003 7 TĐ A Vương 82 Quảng Nam Thi công đập BTĐL T3/2006 8 TĐ Sê San 4 71 Gia Lai Khởi công 2004 9 TĐ Đồng Nai 3 100 Lâm Đồng Thi công BTĐL từ 4/2007 đến 3/2009. 10 TĐ Đồng Nai 4 128 Lâm Đồng Thi công BTĐL từ 12/2007 đến 6/2010. 11 TĐ Lai Châu 130 Lai Châu Khởi công 2011 12 TĐ Trung Sơn 90 Thanh Hoá Dự kiến hoàn thành vào Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thủy [...]... tụng t lốn, bờ tụng trong nc v bờ tụng m ln Múng tr neo cỏp ca cụng trỡnh ny c thit k l bờ tụng trng lc khi ln thi cụng khi múng vi khi tớch khong 200.000m3 trong thi gian ngn, cụng ngh bờ tụng m ln ó c la chn ỏp dng Cáp tr neo cỏp cu Khung angke Thanh neo Dầm cứng Thân khung angke 38.5 Hỡnh 1.5 Cu to 84.5 Bê tông đúc sẵn treo Akashi 83.5 75.5 Kaiyko-Nht Bn Tuờng bê tông Bê tông đầm lăn 85 Lun vn thc... Phũng, puzlan Phong M - Tha Thi n Hu, puzlan Gia Lai, iatomit Kontum, puzlan B Ra-Vng Tu, iatomit Phỳ Yờn 1.3.1.2 Tim nng v thit b: Thit b thi cụng BTL khụng phc tp, cỏc thit b chớnh thi cụng bờ tụng theo cụng ngh ny hin u cú Vit Nam Thit b chớnh thi cụng BTL cho p v ng ging nhau Tuy nhiờn mi loi hỡnh cụng ngh ũi hi thờm nhng thit b thi cụng c chng riờng Cỏc thit b chớnh cho thi cụng p bng cụng ngh... nhiờn cụng ngh thi cụng yờu cu tng bc c nõng cao v hon thin v quy trỡnh v k thut, cht lng cụng trỡnh Vỡ vy, nghiờn cu quy trỡnh cụng ngh thi cụng v khng ch cht lng trong thi cụng BTL trong iu kin Vit Nam va cú ý ngha khoa hc va cú giỏ tr thc tin cao Lun vn thc s k thut Chuyờn ngnh xõy dng cụng trỡnh thy - 24 - CHNG 2: QUY TRèNH CễNG NGH THI CễNG Bấ TễNG M LN 2.1 Tng quan v quy trỡnh cụng ngh thi cụng bờ... San m 2.1.3.1 Cỏc loi thit b s dng trong cụng tỏc san m: - Cụng tỏc san: thng dựng mỏy i san, trong quỏ trỡnh san cn khng ch chiu dy theo quy nh - Cụng tỏc m: + Mỏy m t hnh loi ln + Mỏy m ln rung loi nh + m rung bờn trong Hỡnh 2.4 Thit b m thi cụng bờ tụng m ln 2.1.3.2 La chn thit b san m m ln l m hn hp bờ tụng t trng thỏi ti xp thnh chc cht, t c cỏc khõu quan trng v lc vt lý cn thit Mỏy m l m rung,... lng thi cụng: S phõn ly hn hp bờ tụng l mt trong nhng vn bt li nht cú th xy ra trong quỏ trỡnh sn xut v BTL Do c thự thi cụng trờn din rng vi khi lng ln nờn vic kim soỏt s ng nht v thnh phn v tớnh cụng tỏc ca hn hp BTL khú hn so vi bờ tụng thng iu ny s dn n cht lng ca BTL s dao ng ln tng tc thi cụng, thng cú xu hng b khe co gión ngang, c gng thi cụng mựa cú nhit thp Nhng do khi lng p ln, vic thi. .. tụng trong mt phn t th k qua ỏp dng p bng BTL cho phộp nhiu p mi cú tớnh kh thi v mt kinh t do gim giỏ thnh t phng phỏp thi cụng nhanh iu ny cng khin cỏc k s thit k cú c hi ci to cỏc p bờ Lun vn thc s k thut Chuyờn ngnh xõy dng cụng trỡnh thy - 10 - tụng hin cú m p ú cú s c v an ton v cn phi gia c, ci thin cỏc p cú cụng sut trn cha hp lý bng bin phỏp cho trn qua p mt cỏch an ton u im ca BTL trong thi. .. thi cụng BTéL cho ng: Hn hp BTéL sau khi c trn t c tớnh cụng tỏc cn thit vi cng th trờn thit b Vebe ci tin t 20-50s c chuyn n hin trng bng xe t Sau ú hn hp BTL c ri bng mỏy ri vi chiu rng v chiu dy theo thit k Sau khi ri, thay vỡ c m cht bng thit b m dựi nh bờ tụng thng, BTéL c lm cht t mt ngoi bng xe lu vi ti trng lốn v thi gian lốn thớch hp Sau khi kt thỳc quỏ trỡnh lm cht, b mt bờ tụng c hon thin... giỏ thnh ca BTL gim so vi bờ tụng truyn thng t 15 - 30% - an ton c gia tng trong thi cụng nh gim bt cỏc khỏc bit trong cỏc lp gia cỏc ln , phõn ct khi ln hn vỡ vy ớt khe ng hn - Chớnh vỡ cú nhiu li ớch cho nờn trong nhng nm gn õy BTL ó c ỏp dng rng rói khi thi cụng cỏc p cỏc nc trờn th gii Hỡnh 1.2 Cỏc p BTL ó xõy dng v ang thi cụng - tớnh n cui nm 2010 Lun vn thc s k thut Chuyờn ngnh xõy dng cụng... cu chuyn n cỏc v trớ cn thit (trỏnh lm hng b mt bờ tụng ó m) Thi gian t khi bờ tụng bt u c trn cho ti khi m lốn xong khụng vt quỏ thi gian bt u úng rn ca bờ tụng Hỡnh 1.6 H thng bng ti cú mỏy chy bng xớch t hnh Lun vn thc s k thut Chuyờn ngnh xõy dng cụng trỡnh thy - 19 - Hỡnh 1.7 H thng bng ti cú ng x di chuyn hai bờn Hỡnh 1.8 Ton cnh thi cụng p Bn V bng cụng ngh BTéL Thit b thi cụng - ễ tụ vn chuyn... BTL cú th rỳt ngn thi gian a cụng trỡnh vo s dng nhanh gp hai ln so vi bờ tụng thng V mụi trng, nh vic gim lng dựng xi mng trong BTéL v cú th thay th mt phn xi mng bng ph gia khoỏng giỳp gim mc tiờu hao nng lng, gim ụ nhim mụi trng do ngnh cụng nghip sn xut xi mng gõy nờn Hn na vic cú th tn dng ph thi tro than, cho phộp gii quyt x lý ph thi cụng nghip ang gõy ụ nhim mụi trng 1 Cụng ngh thi cụng BTéL cho . rút ngắn thời gian thi công, giảm nhẹ bộ máy quản lý và tăng hiệu quả đầu tư. Vì vậy, nghiên cứu công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công bê tông đầm lăn trong điều kiện Việt. đầm chặt bằng máy đầm lăn. Dưới tác dụng của tải trọng nén ép và chấn động dung từ máy đầm lăn, bê tông được đầm chặt. Công tác đầm bê tông đầm lăn được thực hiện trong khi hỗn hợp vữa bê tông. gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn Thạc sĩ kỹ thuật: Công nghệ thi công và khống chế chất lượng trong thi công bê tông đầm lăn đã hoàn thành đúng thời hạn theo