Đăng ký thành viên

Sự tiến hóa của đập đá đổ đầm nén: Các bài học kinh nghiệm

Nhà máy Thủy điện Bakún (bang Sarawak, Malaysia) (Ảnh st)

Trên khắp mọi nơi tại Australia, Colombia, Brazil, Mexico và Trung Quốc, các đập đá đổ đầm nén bắt đầu tiến hóa công nghệ và tăng trưởng chiều cao trong một khoảng thời gian ngắn, từ 110m lên các kết cấu có bề mặt bê tông cao gần tới 300m.

Đập đá đổ bản mặt bê tông

Từ năm 2000 đến năm 2006, các vết nứt bản mặt bê tông đã xảy ra ở các loại đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD) khác nhau, trong đó có Đập Thiên Sinh Kiều. Con đập tại Trung Quốc này cao 178m với các đặc tính sau: chiều dài (L) = 1104m; tỉ lệ chiều dài/chiều cao (L/H) = 6,2; tỉ lệ diện tích (A/H2) 5,68.

Đập này bị nhiều vết nứt ở phần trung tâm, đã được sửa chữa trong thời gian hạ mực nước hồ chứa. Khi nước hồ chứa dâng trở lại, có thể quan sát thấy cùng một loại nứt vỡ, đã được sửa chữa bằng cách sử dụng một màng ngăn có thể nén lại được để giảm thiểu sự chuyển dịch của các bản mặt bê tông, tránh việc truyền lực làm vỡ các bản mặt. Việc sử dụng phương pháp xử lý này đã có tác dụng tương đối tốt. Cũng cần lưu ý rằng đá đổ tại đập này được làm bằng đá vôi có xu hướng tạo ra một loại đá đổ chất lượng tốt với các đặc tính chịu đầm tốt.

Bảng 1 nhận dạng một nhóm các đập loại CFRD là có khả năng gặp các vấn đề chính về vỡ bản mặt bê tông và đã được nghiên cứu và khắc phục để tránh nứt vỡ bản mặt.

Việc xây dựng bản mặt đập Bakún đã tiến hành theo hai giai đoạn. Giai đoạn 1 thấp hơn từ giữa đến lòng sông và giai đoạn 2 cao hơn đến đỉnh đập. Quan sát các đập bị nứt cho thấy bản mặt bê tông thấp hơn bị vỡ và người ta đã phải cắt các mối nối thấp hơn của mặt 1 để đưa gỗ biến dạng vào giúp giảm thiểu tình trạng vỡ các bản mặt. Các mối nối trung tâm đã được cắt bằng cưa đĩa thép để đưa gỗ vào giúp giảm thiểu các chuyển động của các bản mặt và ngăn ngừa chúng bị nứt. Phần trên cùng của bản mặt bê tông với chiều dày hơn 10cm đã được kiểm soát rất tốt và một con đập cao vốn có thể đã có các nứt vỡ trong bản mặt bê tông đã được xây dựng mà không gặp rắc rối nào.

Tại Đập Karahnjukar cao 196m ở Iceland, nguời ta đã xây dựng độc lập phần trên của bản mặt bê tông bên trái và đưa ra các khuyến cáo tương tự như Đập Bakún ở phần trung tâm. Người ta đã tăng chiều dày của các bản mặt bê tông và đặt các phần tử nén ở phần trung tâm để giảm thiểu các chuyển động tiềm ẩn của các bản mặt bê tông trung tâm.

Đập Karahnjukar đã được xây dựng bằng đá bazan có các mođun chịu nén cao và đặc tính của loại đá này là phù hợp.

Nhà máy điện tại Thủy điện La Yesca ở Mexico, nhìn từ trên cao (Ảnh st)

Các đập La Yesca và El Cajón ở Mexico đã được xây dựng bằng đá đổ đầm nén với mật độ cao và các mođun chịu nén tuyệt vời lớn hơn 100MPa. Tập hợp các đập này, bao gồm Đập Thuỷ Bố Ô 233m ở Trung Quốc, đã chịu những thay đổi về thiết kế nhưng nhìn chung chúng là bằng chứng cho thấy bằng cách áp dụng các biện pháp phi truyền thống nhanh chóng đã giúp xây dựng các bản mặt mà không gặp các rắc rối về nứt vỡ quá mức.

Ở Đập Chaglla tại Peru, các vai đập của con đập cao 211m này rất dốc nhưng việc thi công đá đổ với các thông số kĩ thuật phù hợp đã mang lại dung lượng cao và tỉ lệ độ rỗng thấp. Đập Chaglla đã vận hành tốt mà không bị nứt vỡ ở bản mặt chính.

Khuyến cáo

Trong nhiều thập kỷ xây dựng đập đá đổ bản mặt bê tông, người ta đã đi đến kết luận rằng có thể thiết kế và xây dựng loại CFRD này với chiều cao gần 300m, với các khuyến cáo sau đây:

• Điều quan trọng là phải phân loại tốt đá đổ với hệ số đồng đều Cu >12.
• Nếu không phân loại tốt đá đổ (đá bazan), hãy chọn máy đầm rung nặng hơn có tổng trọng lượng > 20 tấn và > 5 tấn/m tại trống rung. Nước bổ sung tới 200 l/m3.
• Sử dụng lớp mỏng (0,60m – 0,80m) để đầm nệm đá đổ ở các vùng quan trọng.
• Chọn vật liệu chặn nước bên trong và bổ sung thêm mastic hoặc tro bay bên ngoài để xử lý các mối nối.
• Xem xét độ ổn định và các ứng suất của đập bằng cách sử dụng một phân tích số phần tử hữu hạn để quyết định sử dụng cốt liệu có thể nén được ở các mối nối trung tâm.

Biên dịch: Chu Hải Yến

Theo “T&D”, tháng 07/2024