Giải pháp công nghệ đảm bảo an toàn đập

Công nghệ sửa chữa cống lấy nước dưới đập

Công nghệ sửa chữa cống dưới đập bằng phương pháp luồn ống thép, chèn vữa bê tông tự lèn

Khi cống dưới khả năng chịu lực hoặc cống bị thấm, rò rỉ có nguy cơ mất an toàn, một đường ống thép được luồn vào bên trong cống hiện trạng trên suốt chiều dài cống; phần trống giữa cống cũ và đường ống thép được được lấp đầy bằng vữa bê tông. Tuy nhiên, do vữa bê tông thường không đảm bảo điền đầy hoặc khi bơm dễ bị tắc ống nên một số công trình bị sự cố khi thi công, phải phá bỏ làm lại. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà khoa học đã nghiên cứu thay thế vữa bê tông thường bằng bê tông tự lèn. Kết quả nghiên cứu đã ứng dụng thành công vào xử lý đập Khe Gỗ, Khe Trung (Hà Tĩnh), Ba Nương (Quảng Bình), Xạ Hương (Vĩnh Phúc) và một số cống luồn khác của ngành giao thông.

Những điểm đáng chú ý trong công nghệ này là: (1) Bê tông tự lèn đảm bảo thời gian duy trì độ linh động đủ để thi công trong khoảng 3 tiếng đủ để vận chuyển từ trạm trộn đến khi bơm hết vào cống mà không làm tắc ống; (2) Xây dựng được quy trình thi công đảm bảo an toàn: thiết kế phân đoạn bơm hợp lý, bố trí đường ống bơm phù hợp – dễ thi công, kinh nghiệm xử lý các tình huống nảy sinh trong quá trình bơm (nổ ống, cấp vật liệu không kịp thời…).

Công nghệ sửa chữa trám vá vết nứt và các chỗ bê tông kém chất lượng

Hiện tượng hư hỏng do nứt, rỗ bê tông dẫn đến thấm nước tại các cống dưới đập có kết cấu bê tông cốt thép thường xảy ra khá phổ biến. Giải pháp xử lý các sự cố này chính là công nghệ chống thấm ngược. Vật liệu được sử dụng gồm vữa không co đông kết nhanh GS200, GS800 và vữa 3 thành phần. Quy trình thi công được thực hiện như sau: i) Xác định vị trí nước chảy; ii) Dùng máy đục phần bê tông yếu và vệ sinh sạch; iii) Gắn ống nhựa mềm D21 bằng hỗn hợp GS200 + GS800 và trám vữa 3 thành phần; iv) Bơm vữa grout và gấp ống lưu áp; v) Cắt ống và trám lại bằng vữa 3 thành phần; vi) Vệ sinh và quét vữa GS200 lên bề mặt.

Công nghệ bọc phủ vật liệu tổng hợp cường độ cao (sợi thủy tinh và các bon) để sửa chữa, gia cố cống dưới đê và đập

Gia cường kết cấu chịu lực bê tông cốt thép bằng việc dán lớp vật liệu cốt sợi cường độ cao là một trong các giải pháp duy trì và nâng cao sức chịu tải của kết cấu cũ để đáp ứng yêu cầu về khai thác. Cấu tạo của tấm composite gồm: (1) Chất kết dính được sử dụng để gắn kết tấm vật liệu cốt sợi tổng hợp và bề mặt bê tông hoặc gắn các lớp vật liệu composite lại với nhau; (2) Các cốt sợi thủy tinh, aramid và các bon thường được sử dụng với hệ thống gia cường bằng vật liệu composite; (3) Lớp bảo vệ gồm keo epoxy, hệ thống kết dính tạo nhám, lớp bảo vệ chống cháy… giúp giữ gìn cốt thép gia cường đã được kết dính khỏi các tổn hại tiềm năng do môi tác động môi trường và cơ học. Vật liệu composite mới gia cường cho kết cấu bê tông có tiềm năng lớn và có thể đảm nhiệm được cả 2 việc: sửa chữa gia cường và làm tăng sức chịu tải của kết cấu. Với ưu điểm nhẹ, cường độ cao, mô đun đàn hồi lớn và khả năng chống ăn mòn cao, vật liệu composite cốt sợi các bon và thủy tinh rất thích hợp cho việc gia cường kết cấu bê tông cốt thép. Hơn thế, việc sử dụng các tấm composite bọc lên bề mặt cấu kiện còn có thể bảo vệ và hạn chế gỉ sét cũng như ăn mòn của các phần cốt thép bên trong bê tông. Giải pháp công nghệ này đã được ứng dụng để sửa chữa cống lấy nước hồ Liệt Sơn ở Quảng Ngãi.

Công nghệ chống thấm cho đập đất

Công nghệ chống thấm cho đập đất bằng phương pháp trộn sau Jet-grouting

Jet-grouting là công nghệ trộn xi măng với đất tại chỗ dưới sâu. Trước tiên, đưa cần khoan đến đáy cọc dự kiến thì dừng lại và bắt đầu bơm vữa xi măng phụt ra thành tia ở đầu mũi khoan, vừa bơm vữa vừa xoay cần khoan rút lên. Tia nước và vữa phun ra với áp suất cao (200-400 atm), vận tốc lớn (100 m/s) làm cho các phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra, hòa trộn với vữa phụt, sau đó đông cứng tạo thành một cọc (cột) đồng nhất. Ưu điểm của công nghệ này là chất lượng cọc đều hơn, thiết bị linh hoạt cho phép tiếp cận với mặt bằng hiện trường chật hẹp. Đặc biệt, khả năng xử lý trong những điều kiện đặc biệt (dưới bản đáy công trình, cục bộ dưới sâu…).

Các công trình đã áp dụng công nghệ Jet-grouting để chống thấm có thể kể đến như: Đê quây giai đoạn II, Nhà máy Thuỷ điện Sơn La; hồ chứa nước Khuôn Cát, Lạng Sơn; hồ chứa nước Nà Danh, Cao Bằng; đập Hao Hao, Thanh Hóa; đập Núi Một, Ninh Thuận…

Giải pháp thu lọc nước bằng nêm cát ở hạ lưu đập đất

Chất lượng thi công cũng như các khuyết tật trong thân đập tiềm ẩn các nguy cơ thấm cục bộ trên mái hạ lưu đập. Giải pháp áp dụng kết cấu băng lọc (waterbelt) để làm kết cấu thoát nước mái hạ lưu là một giải pháp công nghệ mới có thể áp dụng để giám sát, kiểm soát thấm cho đập đất hiện trạng cũng như đập đất xây dựng mới.

Waterbelt là một dải PVC mỏng gồm nhiều rãnh hẹp được bố trí đều nhau trên dải có chức năng thu nước, tải nước ở trong đất mà không gây tắc nghẽn và tránh sự va đập. Sử dụng băng thu khía rãnh gắn trên ống, đặt trong lớp cát thô, nước thấm được hút vào băng lọc waterbelt rồi đổ vào ống thu gom đặt dọc theo chân đập. Một ống thoát nước được đấu nối với ống thu gom để tháo nước ra rãnh tiêu nước.

Ưu điểm của công nghệ này là thi công đơn giản, thích hợp với việc xử lý các vị trí thấm cục bộ; hiệu quả hạ thấp đường bão hòa rất rõ rệt (với khoảng cách rãnh 4 m, rộng 1 m cho phép hạ đường bão hòa 2 m chiều cao), chất lượng tốt hơn nhiều so với ống đục lỗ do sử dụng băng lọc khía rãnh; áp dụng kết cấu này để xử lý khẩn cấp mà không yêu cầu hạ thấp mực nước hồ.

Công nghệ cọc đất đầm nện

Tường tâm cọc đất đầm nện tạo nên bởi các cọc đất chồng lấn lên nhau có tác dụng ngăn chặn thấm qua thân đập. Trước tiên đào các giếng đường kính 100-120 cm bởi thiết bị gầu đào chấn động, sau đó thả đất có tính dính ở độ ẩm thiết kế và đầm từng lớp khoảng 30 cm bằng quả đầm rơi tự do. Công nghệ này thích hợp với các đập vừa và nhỏ, chiều cao đến 15 m. Ưu điểm của công nghệ là nguyên lý đơn giản; dễ kiểm soát chất lượng vì có thể áp dụng các quy trình hiện có (kiểm tra độ đầm chặt, kiểm tra độ kín khít…); thiết bị thi công đơn giản, sử dụng vật liệu địa phương (đất pha sét) nên giúp giảm giá thành, thi công nhanh.

Công nghệ khoan phụt nứt gãy thủy lực chống thấm cho đập đất

Phụt vữa nứt nẻ thuỷ lực là phương pháp phụt vữa căn cứ vào quy luật phân bố ứng suất nhỏ nhất trong thân đập để bố trí lỗ phụt, lợi dụng nguyên lý nứt nẻ thuỷ lực tạo nên các đứt gãy trong thân đập có tính kiểm soát và phụt vào thân đập dung dịch vữa thích hợp, hình thành màng chống thấm, đồng thời làm cho tất cả các ẩn hoạ như khe nứt, lỗ hổng, lớp xen kẹp yếu… được điền đầy và nén chặt, nhằm đạt được mục đích gia cố chống thấm cho thân đập.

Tác dụng chủ yếu khoan phụt nứt nẻ thủy lực: tạo màng chống thấm, tăng ổn định thấm; áp lực vữa gây nứt nẻ và điền đầy thân đập tạo màng chống thấm; điều chỉnh ứng suất thân đập, tăng ổn định đập; áp lực vữa tạo nứt nẻ theo phương ứng suất chính nhỏ nhất, ép chặt, cố kết; vết nứt tạo nên bởi áp lực vữa quyết định bởi trường ứng suất trong thân đập.

Giải pháp tràn xả lũ khẩn cấp trên đập đất vừa và nhỏ sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn có khớp nối

Một nguyên nhân chính dẫn đến sự cố mất an toàn đập gần đây là nước tràn qua đỉnh đập. Vì vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng những giải pháp công nghệ để ứng phó với loại hình sự cố này là rất cần thiết và cấp bách. Một trong những công nghệ giải quyết vấn đề nêu trên đã được một số nước như Mỹ, Anh, Tây Ban Nha, Nhật Bản… nghiên cứu, áp dụng thành công là xây dựng bổ sung tràn xả lũ khẩn cấp trên thân đập vật liệu địa phương, trong đó giải pháp dùng các tấm lát bằng bê tông ACBs (Articulated concrete blocks) có khả năng chống xói, chịu được lưu tốc lớn, tiêu năng trực tiếp trên dốc có hiệu quả cao.

Các thành phần của một tràn xả lũ khẩn cấp bao gồm: ngưỡng tràn, dốc nước và bộ phận tiêu năng, kênh xả hạ lưu (nếu có). Kết cấu tràn gồm: (1) lớp thảm cấu kiện ACB; (2) lớp thoát nước dạng hạt; (3) lớp lưới địa kỹ thuật được bố trí bên trên lớp (2) nhằm ngăn sự di chuyển của vật liệu thoát nước qua thảm ACB; (4) lớp lọc ngược được đặt dưới lớp (3) nhằm ngăn chặn đất đắp di chuyển bởi dòng thấm.

Công nghệ này đã được ứng dụng tại đập Đắk Noh, tỉnh Đắk Nông trong khuôn khổ đề tài cấp quốc gia “Nghiên cứu sử dụng Puzolan tự nhiên trong xây dựng và bảo trì các công trình giao thông nông thôn, thủy lợi trên địa bàn tỉnh Đắk Nông” do Viện Thủy công chủ trì.