‘Các thành tựu công nghệ RCC’ Hà Nội, 16 tháng năm 2011 ĐẬP RCC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM (Phần 2) M Ho Ta Khanh (VNCOLD) Kinh nghiệm Braxin (>10 millions m3 RCC năm 2010) - Vật liệu cho RCC Đặc điểm đập RCC Braxin là: hàm lƣợng XM 70 đến 100 kg/m3, hàm lƣợng hạt mịn cao (dƣới 0.075mm 8% đến 12%) trải vữa lớp, bố trí vùng bê tơng truyền thống chống thấm mặt thƣợng lƣu Vật liệu hạt mịn bụi (silt) khơng tác dụng với puzolan bột độn đƣợc nghiền từ vài loại đá hoạt tính với puzolan Theo chuyên gia Braxin* (F.A Andriolo & Al.):  “Nghiên cứu vê tỷ lệ cấp phối phải nhằm đạt đƣợc chất lƣợng đảm bảo với chi phí thấp, tập trunng vào vật liệu khu vực”  Vận chuyển hạng mục quan trọng thành phần chi phí Trên sở đó, việc sử dụng vật liệu đắt tiền cần đƣợc tối ƣu hóa Hỗn hợp vữa có hàm lƣợng hạt mịn cao hỗn hợp sử dụng vật liệu từ xa (trong trƣờng hợp vật liệu kết dính) có nhiều khả giảm chi phí” - Nứt đập RCC (và bề mặt) Các đập RCC chứa đựng nguy hiểm đập trọng lực BTTT mức độ nứt thấp kết hợp với mô đun đàn hối thấp từ biến cao Mức độ nứt thấp RCC xuất phát từ hàm lƣợng nƣớc XM thấp Phần nhiều khe nứt đập RCC ứng suất nhiệt xuất phát từ hỗn hợp vữa giầu XM _ * Tham chiếu: Tuyển tập báo cáo Hội nghị quốc tế đập RCC Thành Đô (T.Quốc) 21 đến 25 tháng tư năm 1999 Hàm lƣợng chất kết dính đập Braxin Hàm lƣợng chất kết dính đập Braxin CÁC XU HƢƠNG MỚI ĐÂY VỀ VẬT LiỆU RCC Hàm lượng chất kết dính cao hay thấp ? Trên thực tế, vật liệu RCC gần «Hàm lƣợng chất kết dính cao»; đây, xác thay t ôpasteằ bng ôcementious (kt ã ã dớnh)ằ Hm lượng chất kết dính «Vật liệu kết dính» gồm XM , xỉ than tất vật liệu «có phản ứng puzolan» (tro bay, puzolan nhân tạo hay tự nhiên, số loại hạt mịn tự nhiên, bột đá ) Sử dụng cốt liệu nghiền Đƣợc sử dụng ngày nhiều nơi tro bay hay puzolan đắt • Sử dụng chất phụ gia RCC Đƣợc sử dụng ngày nhiều chúng kéo dài thời gian ninh kết RCC (để cải thiện dính kết lớp) giảm lƣợng nƣớc với hệ giảm chất dính kết Các loại vật liệu RCC 1996 2006 43.3 % 53.4 % • 21.7 % 16.9 % • 12.7 % 13.3 % • FSHD 0.6 % 2.9 % RCD 18.5 % 12.8 % 3.2 % 0.8 % Kết dính nhiều (> 150 kg/m3 vật liệu kết dính) Kết dính trung bình (100 < CM < 145) RCC gầy (CM< 99 kg/m3) (Nhật Bản) Khơng xác định • (Thống kê từ năm 1996 đến 2006 M.Dunstan) Bình luận Tăng sử dụng «nhiều chất kết dính RCC» chủ yếu đập RCC T.Q (T.Q có nhiều nhà máy nhiệt điện chạy than tro bay giá rẻ) Tăng sử dụng RCC gầy chủ yếu đập RCC Braxn (Các đập RCC Braxin thường cách xa NMNĐ) Sử dụng nhiều FSHD (hiện chúng ngày nhiều phong hóa) Giảm sử dụng RCD (chi phí cao, áp dụng Nhật Bản) Những điều phản ánh tính chất riêng khu vực quan điểm thiết kế đập song chứng ưu việt kỹ thuật so với kỹ thuật khác ! 1996 2006 Các vật liệu kết dính XM + tro bay vơi 66.2 % 60.8 % (Thống kê từ năm 1996 đến 2006 M.Dunstan) XM + tro bay nhiều vôi 1.3 % 0.9 % XM + xỉ than nghiền cấp phối 4.5 % Tổ hợp puzolan (không XM) 4.5 % 2.1 % XM + puzolan tự nhiên 7.6 % 15.3 % XM + puzolan chế biến 2.5 % 1.2 % Chỉ riêng XM Portland 10.2 % 14.7 % Khơng xác định 3.2 % Bình luận 5.1 % • Giảm sử dụng (XM + tro bay vôi), chúng chiếm phần lớn trƣờng hợp • Tăng sử dụng (XM + puzolan tự nhiên), gia tăng đập RCC vùng khơng có sẵn tro bay (và xỉ than) • Tăng sử dụng (chỉ riêng XM Portland), gia tăng đập RCC vùng khơng có sẵn tro bay (và xỉ than) Sử dụng cốt liệu bột đập Elk Creek (USA) Sử dụng hạt mịn (nhất bột đá vơi) nói chung có lợi RCC cho phép giảm lƣợng vật liệu dính kết Sử dụng phụ gia Khơng có phụ gia VB (s) Dung trọng VB (kg/m3) Có phụ gia 67 23 540 565 (So sánh có khơng có phụ gia) Bình luận - Cƣờng độ tuổi 180 ngày (MPa)/(kg/m3) 0.10 0.13 Hàm lƣợng chất kết dính (kg/m3) 100 120 85 80 Phụ gia chậm ninh kết Thi công nhiệt độ cao Tránh nứt (China) Giảm chi phí (XM) Braxin Ma Rốc 10 kg/m3 40 kg/m3 - - Sử dụng phụ gia hóa dẻo - chậm ninh kết (0.8 to 1.12 kg/m3) Giảm đƣợc thời gian VB đến 40% với hàm lƣợng nƣớc, giảm khoảng 10% hàm lƣợng nƣớc với thời gian VB Tăng dung trọng VB Tăng hiệu cƣờng độ vữa Với độ chặt cƣờng độ chịu nén, giảm hàm lƣợng chất kết dính (15 đến 30% ) CÁC XU HƢỚNG MỚI ĐÂY TRONG THI CÔNG RCC (1) •Sử dụng băng tải: ƣu điểm cƣờng độ thi công cao không gây bẩn lớp RCC Đây cách sử dụng phổ biến cho đập lớn • Phương pháp lớp nghiêng (SLM): Hiện phƣơng pháp ngày đƣợc sử dụng nhiều trƣờng hợp khối lƣợng RCC cần thi công lớp lớn so với lực nhà máy sản xuất vữa • Lớp vữa đẹm: thƣờng đƣợc áp dụng trƣờng hợp cụ thể (khe lạnh lớp RCC, RCC có lƣợng chất kết dính tháp trung bình ) • Bê tơng biến thái (GEV-RCC): ngày đƣợc sử dụng nhiều vùng mặt thƣợng, hạ lƣu đập, RCC với kết cấu BTTT RCC với Cho kết tốt áp dụng Để đạt đƣợc kết tốt, cần rải vữa (XM + nƣớc có cát) đáy /hoặc lớp đổ (hoặc rãnh lớp đó) trƣớc đầm rung dùi ống) Phƣơng pháp hiệu với RCC có chất kết dính (Chraibi 2010) 10 Đập Sơn La Cấp phối vữa theo m3 : XM (PCB 40) = 60 kg/ m3, Tro bay nghiền = 160 kg/ m3 Bình luận: - Cƣờng độ yêu cầu cao chịu kéo để chịu tải trọng động đất thiết kế liên quan đến hình dạng mặt cắt ngang đập - Khác với đập RCC cao khác giới (ở vùng động đất), thiết kế đập Sơn La không tập trung vào tối thiểu hóa khối lƣợng vật liệu kết đinh có xa cơng trình - Giải pháp XM mác cao (PC50) với hạt xay mịn hay bụi đá vơi (hoặc tro bay hơn) chắn đáng đƣợc quan tâm cứu xét tính đến khoảng cách chuyên chở lớn (>400 km) vật liệu kết dính - Với khối lƣợng RCC lớn, hàm lƣợng chất kết dính thay đổi theo ứng suất thân đập, nhƣ đập Miel, giải pháp tốn 21 Lún xe tải RCC • Có q nhiều chất dính kết nước RCC Cần có lượng nước thích hợp để đạt liên kết tốt lớp nhiều nước (trào nước hóa sữa XM) bất lợi Dư thừa nước dẫn đến hệ «bề mặt rung rinh» đầm cố kết hiệu • Tránh, hết mức có thể, sử dụng xe tải lớp RCC Cần sử dụng băng tải 22 Sơn La : Đƣờng ống áp lực NMTĐ • Ở đoạn đập RCC đƣợc sử dụng phần đáy và, không dễ thi công, phần bên hạ lƣu cửa nhận nuớc • Thi cơng RCC bị chậm đoạn đập • Khơng thể phát điện trƣớc hồn thành thi cơng đập 23 Một dạng đặc biệt đập RCC: Đập đắp cứng mặt cắt đối xứng (FSHD) đê quây • Dạng : thích hợp với yếu sức chịu tải thấp • Vật liệu rẻ tiền : đắp cứng – Chi phí cốt liệu thấp • trầm tích tự nhên • Bốc xúc hố đào • Đá mềm – Hàm lƣợng XM thấp Untreated natural alluviums 24 Rio Grande dam in Peru  ƢU ĐiỂM CỦA MẶT CẮT ĐỐI XỨNG cải thiện điều kiện ổn định trƣờng hợp động đất tràn đỉnh lớn 100 m  40° = 0.63 D u l 1F B Ep m ty (M) (M) P a P a C  u d 4° 3° 1° 0 00 Uift p l A04 =.8 B16 =.5 C20 =.4 D00 =.0 FH SD = 23 kN / m 27° 20° C r itical r esultant For ear thquake 0.2 g A   30°   22° 20° 14° 100 m - ứng suất thẳng đứng nhỏ phân bố đồng - thay đổi ứng suất thẳng đứng theo mức nƣớc hồ, - khơng có ứng suát kéo thƣợng lƣu đập, - ứng suất cắt đáy đập phân bố đồng giảm nhỏ chịu tải trọng động đất - áp lực ngƣợc có ảnh hƣởng nhỏ P G = 24 kN / m 0.7  Cticlreung ri a sk0 Ferthaat.2 oaqlte r u E m pt y C A Full u 18° = 0.36  10° D B 2 d A B C D = = = = 0.40 U plift 1.0 1.39 1.41 1.15 1.15 25 Một số ví dụ FSHD đê quây FSH: - FHSD Cidere Oyuk Thổ Nhĩ Kỳ - FSHD Koudiat Acerdoune Algérie - FSHD Saf Saf đê quây FSH Algérie 26 ĐẬP CINDERE (Thổ Nhĩ Kỳ) Sommaire Summary 2002 H = 107 m L = 280.60 m V = 680 000 m3 (RCC = 500 000 m3 , BTTT = 180 000 m3 ) Q (đỉnh lũ) = 600 m /s Nền : Micaschist Es = 2.75 to 3.70 GPa Rcs = 3.3 to 15.3 MPa Động đất OBE = 0.20g MCE = 0.40g Vật liệu kết dính RCC : 50 kg/ m3 XMP + 20 kg/ m3 tro bay Rc = MPa (180 ngày) Bố trí geomembrane thƣợng lƣu 27 ĐẬP OYUK (Thổ Nhĩ Kỳ) 2007 H = 100 m L = 212 m Q (đỉnh lũ 1/10 000) = 530 m3/s Nền : Gneiss micaschist Động đất : OBE = 0.24g MCE = 0.40g Vật liệu kết dính : 50 kg/m3 XMP + 100 kg/m3 tro bay Rc = MPa (90 ngày) 28 Koudiat Acerdoune (Algérie) H = 121 m, Chiều dài đỉnh = 493 m Là đập RCC cao vùng động đất, cốt liệu cƣờng độ thấp, (schist marl) có khối đá trƣợt lớn thời gian thi công Đập kỹ sư tư vấn nhà thầu Pháp thiết kế thi công 29 Koudiat Acerdoun : Thành phần tính chất RCC Thiết kế ban đầu Khói lƣợng RCC Hàm lƣợng XM Hàm lƣợng tro bay Hàm lƣợng chất độn đá vôi Cƣờng độ nén yêu cầu Nhiệt độ cực đại Thiết kế cuối 070 000 m3 77 kg/m3 87 kg/m3 19 MPa tuổi 90 ngày 25°C 515 000 m3 140 kg/m3 150 kg/m3 11 MPa tuổi 90 ngày 25°C Chọn mặt cắt ngang FSHD để thích hợp với chất lượng thấp cốt liệu, giảm Rc Thay tro bay đắt tiền chất độn đá vôi nghiền khu vực 30 Cơng trình dẫn dịng FSHD Saf Saf (Algérie) Bảo vệ chống lũ thời kỳ thi công Lũ Q10 năm = 890 m3/s, nhƣng lực kênh dẫn dòng đạt 50 m3/s (lũ thƣờng niên) - Tháng 10 năm 2008, đỉnh lũ 500 m3/s vƣợt lực kênh dẫn dòng tràn qua đỉnh đập với chiều cao tràn 1.5m, thi công đáy đập (3m) - Không bị hƣ hại lũ (khơng xói đỉnh, mặt thƣợng hạ lƣu đập) Có thể tiếp tục thi cơng trở lại sau tuần thu dọn, làm 31 Kết luận • Một đập RCC tối ưu không nên đập trọng lực truyền thống đơn thay BTTT RCC • Nghiên cứu vật liệu cần tiến hành trước thiết kế phân tích đập (và không nên làm ngược lại nhiều dự án Việt Nam !) đập phụ thuộc nhiều vào vật liệu rẻ tiền có sẵn khai thác khu vực • Giải pháp kinh tế khơng ln giải pháp có khối lượng đập nhỏ với khối lượng tro bay lớn trường hợp tro bay khơng có sẵn gần khu vực • Thiết kế đập RCC phải linh hoạt phải tối ưu hóa từ phương án RCC (khác mặt cắt ngang, thành phần RCC, vùng RCC, tách riêng chức học kín nước ) Khơng áp dụng mặt cắt ngang RCC cho khu vực khác ! 32 Hƣ hỏng đập CFRD Cửa Đạt thời kỳ thi cơng Nhằm tối thiểu hóa chi phí cơng trình dẫn dịng, chấp nhận dẫn dịng thời kỳ thi cơng mùa lũ 2007 tunnel (D=9 m) thay tunnels (D= 11 m) nhƣ thiết kế ban đầu tràn mặt phần đập cao lịng sơng 25 m Không may, lũ lớn bất thƣờng (8000 m3/s), lớn nhiều so vơi dự kiến (5300 m 3/s), gây hƣ hại kết cấu bảo vệ rọ đá, đê quây phần đập (nhƣng không gây thiệt hại nghiêm trọng hạ lƣu) 33 Nhận xét đập đê quây FSHD FSHD đƣợc đặc biệt quan tâm khu vực có yếu, lũ lớn (thường khó ước định xác) vùng động đất Có thể tràn qua FSHD mà không gây hƣ hại nghiêm trọng thời kỳ thi cơng, cho phép giảm đáng kể cơng trình dãn dịng Do vậy, FSHD phƣơng án thay đáng quan tâm CFRD khu vực có lũ lớn đá phong hóa mạnh Vì lý trên, số FSHD đƣợc thi cơng Ma Rốc thay phƣơng án CFRD truyền thống (Chraibi) Đê quây FSHD (hay CSG) – có khả cao chịu lũ lớn tràn đỉnh nên dƣờng nhƣ giải pháp tốt trƣờng hợp cơng trình bị tràn đỉnh, chúng đắt nhiều so với phƣơng án đê quây đất đắp Hƣ hại đập CFRD Cửa Đạt hồn tồn khơng dẫn đến việc loại trừ phƣơng pháp dãn dòng tràn qua đập – nói chung, phƣơng pháp cho phép giảm đáng kể chi phí thời gian – song cần áp dụng hình thức bảo vệ thích hợp mái hạ lƣu đập, cần thiết, chân vai đập Cũng có thể, nhƣ mái hạ lƣu đập Cửa Đạt đƣợc bảo vệ nhƣ mái hạ lƣu FSHD, thay rọ đá, đập CFRD chịu đƣợc trận lũ bị hƣ hại nhẹ bề mặt 34 35 ... Bình luận RCC Định Bình  Chi phí RCC đập Định Bình (nhƣ đập RCC khác Việt Nam) cao so với BTTT Tại để hạ thấp chi phí ? • Khơng thiết kế tối ƣu: phải thiết kế tối ưu mặt cắt ngang đập, tránh... lƣợng RCC = 070 m3 thi cơng ngày Bằng 1/3 chi phí cho tăng lực tràn so với phƣơng pháp truyền thống 16 Hai đập RCC Việt Nam Đập Định Bình NMTĐ Sơn La 17 Đập Định Bình Hàm lƣợng chất kết dính RCC. .. geomembrane mặt thƣợng lƣu đập RCC Đập Balambano (Indonesia) 14 Áp dụng geomembrane mặt thƣợng lƣu đập RCC Ở đập Balambano tổng lượng thẩm thấu qua thân đập gần khơng (có vài điểm thấm qua vai nền):