Cơ sở thiết kế và luân chuyển ván khuôn khi thi công bê tông làm giàu vữa ở tường thượng - Hạ lưu đập bê tông đầm Lăn - Mai Lâm Tuấn

Nội dung text: Cơ sở thiết kế và luân chuyển ván khuôn khi thi công bê tông làm giàu vữa ở tường thượng - Hạ lưu đập bê tông đầm Lăn - Mai Lâm Tuấn

1. CƠ SỞ THIẾT KẾ VÀ LUÂN CHUYỂN VÁN KHUÔN KHI THI CÔNG BÊ TÔNG LÀM GIÀU VỮA Ở TƯỜNG THƯỢNG - HẠ LƯU ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN KS. Mai Lâm Tuấn, PGS.TS. Lê Văn Hùng - ĐHTL Tóm tắt: Công nghệ thi công đập bê tông đầm lăn hiện nay rất phát triển, đã có nhiều cải tiến trong việc thiết kế và thi công. Việc áp dụng bê tông làm giàu vữa ở tường thượng - hạ lưu đập để chống thấm và tạo mỹ quan cho đập đang được áp dụng nhiều ở Việt Nam. Bài báo giới thiệu các cơ sở thiết kế và luân chuyển ván khuôn cho việc thi công loại bê tông này ở đập RCC. ĐẶT VẤN ĐỀ các đập Bản Vẽ, Sơn La, Bản Chát, Lai Công nghệ thi công Bê tông đầm lăn (Roller Châu Tuy nhiên, việc xác định tổ hợp lực Compacted Concrete - RCC) đã và đang được tính toán cũng như cơ sở để tính toán thiết kế nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi, đối với đập bê ván khuôn hiện nay vẫn chưa có tài liệu nào tông có khối lượng càng lớn thì hiệu quả áp đề cập cụ thể nhằm đáp ứng chất lượng và an dụng công nghệ RCC càng cao. So với đập Bê toàn trong thi công. tông truyền thống (Conventional Vibrated CÔNG NGHỆ THI CÔNG GEVR Concrete - CVC), đập RCC được thi công với Giới thiệu về GEVR cường độ lớn do ứng dụng cơ giới hoá cao như GEVR là RCC được làm giàu vữa, gọi tắt dùng băng tải, ô tô tự đổ để vận chuyển bê tông, là Bê tông làm giàu. Đây là một giải pháp thay dùng máy ủi để san gạt, lu rung để đầm nén. đổi tính linh động của RCC đến mức có thể RCC có ưu điểm so với CVC khi thi công đập đầm bằng các loại máy đầm dùng cho CVC, bởi tốc độ nâng cao đập nhanh, giá thành hạ. bằng cách thêm vữa ximăng (thường N/X = Đập RCC thi công nhanh, giá thành hạ là do 0,5-0,6) với lượng nhất định. GEVR đòi hỏi ứng dụng cơ giới hóa cao, sử dụng ít xi măng sử dụng RCC cấp phối 2 (Dmax ≤ 40-50mm) nên vấn đề nhiệt trong bê tông không nan giải, khi làm giàu vữa, một số tài liệu còn gọi là Bê công tác ván khuôn ít và đơn giản hơn, phân tông biến thái. đợt phân khoảnh thi công không phức tạp nên Thành phần của vữa làm giàu thuờng gồm giảm cơ bản các công tác phụ RCC thường xi măng, tro bay, phụ gia và nuớc với tỷ lệ được thiết kế M15 đến M25, không sử dụng cốt N/CKD không lớn hơn tỷ lệ N/CKD của RCC. thép, đầm từng lớp như đầm đất đá. Ngoài việc Lượng vữa làm giàu được xác định thông qua ứng dụng xây dựng đập, RCC còn ứng dụng ở thí nghiệm. Trong quá trình thi công, GEVR các lĩnh vực xây dựng như đường giao thông, và RCC có thể được thi công đồng thời hoặc sân bãi, bến cảng (nơi lu rung di chuyển và đầm lần lượt, vữa làm giàu nên tưới ở dưới đáy và được). giữa mỗi lớp rải RCC. Chiều dày lớp GEVR RCC làm giàu vữa (Grout Enriched bằng chiều dày lớp đầm RCC. Công tác đầm Vibratable RCC - GEVR) được sử dụng rộng cần được hoàn thiện trong khoảng thời gian rãi tại những vị trí mà không thể dùng RCC qui định phụ thuộc vào thời gian ninh kết của như nơi tiếp giáp với ván khuôn, tiếp giáp với hai loại bê tông. vai đập, tiếp giáp với bê tông cũ, có thể thi Ở phần tiếp giáp với vai đập, trước khi thi công liên tục và nâng cao chất lượng. Công công cần rải một lớp RCC, sau đó làm giàu tác ván khuôn cho thi công đập RCC sử dụng vữa. Việc rải và đầm bê tông thường được GEVR ở mặt thượng - hạ lưu hiện nay đã và hoàn thành trong vòng 2 giờ đối với nhiều đang được ứng dụng nhiều ở Việt Nam như công trình ở Việt Nam. 32
2. Bề mặt mái dốc đá vai đập hay ở bề mặt của lớp GEVR, tương tự như đầm CVC; tiếp giáp bê tông cũ cần phải được làm sạch Đoạn tiếp giáp giữa GEVR và RCC trước khi dùng GEVR. Đá xung quanh hoặc được đầm bằng lu rung cỡ nhỏ. bề mặt dốc phía trên lớp GEVR đã hoàn thiện Những vấn đề cần chú ý trong quá trình cũng cần được dọn sạch trước khi thi công lớp thi công GEVR tiếp theo. Nên thi công đồng thời lớp GEVR và lớp Trường hợp trước khi được đầm chặt bằng RCC thân đập; máy đầm dùi mà GEVR đã quá thời gian ninh Nơi tiếp giáp giữa GEVR và RCC nên kết ban đầu thì phải dỡ bỏ và thay thế bởi xử lý một cách cẩn thận; GEVR mới. Hai loại bê tông xen kẽ rải san đầm, Các hình thức cấu tạo mặt cắt đập RCC GEVR phải được đầm xong trước thời gian Các hình thức cấu tạo mặt cắt đập RCC chủ ninh kết ban đầu; yếu có 3 hình thức sau: RCC phải đầm xong trước thời gian cho 1 - CVC bao bọc phần biên ngoài đập, phần phép giãn cách giữa hai lớp đầm. lõi là RCC (Hình 1.a). Đây là hình thức “vàng Ván khuôn khi thi công GEVR bọc bạc” theo phương pháp truyền thống của Phục vụ thi công đập RCC khi có sử dụng Nhật bản. Ở Việt Nam, các đập áp dụng hình GEVR ta có thể sử dụng các giải pháp kết cấu ván thức này là đập Định Bình, đập Pleikrong khuôn khác nhau, thông dụng và tiện lợi nhất hiện 2 - Móng đập là CVC, thượng lưu và hạ lưu nay là sử dụng ván khuôn định hình. Hệ thống ván là GEVR, lõi đập là RCC (Hình 1.b). Các đập khuôn định hình tầng trên (đang thi công bê tông) ở Việt Nam áp dụng hình thức này khá nhiều liên kết với ván khuôn các tầng dưới đã được neo như Sơn La, Bản Vẽ, Bản Chát, Đồng Nai 3, vào bê tông thi công trước đó nhờ hệ thống các Đồng Nai 4, Lai Châu liên kết. Ván khuôn này được sử dụng luân 3 - Móng đập và tường thượng lưu là CVC, chuyển theo tầng. Ví dụ: trường hợp dùng 5 tầng sau tường thượng lưu và hạ lưu là GEVR ván khuôn, tầng 1 chuyển lên tầng 5, tầng 2 (Hình 1.c). Ở Việt Nam, công trình đập Nước chuyển lên tầng 6, v.v Trong đã áp dụng hình thức này. Áp lực ngang của RCC lên ván khuôn CVC và RCC khác nhau rất lớn về thành phần cấp phối và biện pháp đầm chặt. Sự khác nhau đó dẫn đến những khác biệt về áp lực ngang lên ván khuôn. Các yếu tố ảnh hưởng đến áp lực ngang của RCC lên ván khuôn có nhiều loại. Tuỳ thuộc điều Hình 1: Các hình thức cấu tạo mặt cắt đập RCC kiện thử nghiệm và quan điểm của người nghiên Công nghệ thi công GEVR cứu để đưa ra phương pháp tính toán khác nhau. Quy trình thi công GEVR Cùng một điều kiện tham số như nhau đưa vào Tại phần tiếp giáp với ván khuôn, với bê các công thức tính toán khác nhau sẽ cho các trị số tông cũ, với kết cấu chôn sẵn thường dùng áp lực chênh lệch đến vài lần. Vì vậy, cho tới nay GEVR. Trước hết rải lớp RCC mỏng vẫn chưa có công thức chung để tính áp lực ngang 10÷15cm, sau đó rót GEVR theo định lượng; của RCC lên ván khuôn, chỉ có thể dựa vào sự Dùng gáo hoặc vòi để rót vữa lên lớp phát triển cuờng độ bê tông ở các tuổi, kết hợp với RCC chưa đầm. Lượng vữa cần dùng tuỳ điều kiện thi công cụ thể mà đưa ra các thí nghiệm thuộc vào độ rỗng và hàm lượng chất kết dính cần thiết, rồi tìm ra các công thức tính toán tương của hỗn hợp RCC; ứng. Bảng 1 giới thiệu kết quả thí nghiệm áp lực Dùng đầm dùi có chiều dày đầm thích ngang của RCC lên ván khuôn ứng với số lần đầm hợp để đầm cho đến khi vữa nổi lên trên mặt chặt tại một công trình ở California. 33
3. Bảng 1: Quan hệ áp lực ngang với số lần đầm lăn Số lần đầm bằng Áp lực lớn nhất khi lu rung Áp lực khi lu tĩnh Nơi thử máy đầm tay (KN/m2) (KN/m2) 4 3,75 - 6 4,22 - Mẫu thử mô 8 4,45 - phỏng đập 10 4,17 2,75 bang 12 5,21 2,75 California 14 5,21 3,25 16 4,79 - 18 4,79 - Từ bảng 1 có thể thấy áp lực động ngang tải trọng bản thân RCC, tải trọng lu rung, tải của RCC lên ván khuôn tăng theo số lần đầm, trọng của ván khuôn đến một số lần đầm nhất định thì bê tông đặc + Trình tự luân chuyển ván khuôn: lắp chắc và áp lực ngang có giảm chút ít. dựng và lưu lại bao nhiêu tầng ván khuôn ở TÍNH TOÁN KẾT CẤU VÀ TRÌNH TỰ phía dưới. LUÂN CHUYỂN VÁN KHUÔN Hiện nay, việc luân chuyển ván khuôn chủ Cơ sở để thiết kế và trình tự luân chuyển yếu là theo kinh nghiệm, cần có cơ sở tính ván khuôn toán khoa học để thiết kế kết cấu ván khuôn Ván khuôn phải đảm bảo có bề mặt phẳng và trình tự luân chuyển thích hợp. nhẵn, đủ khả năng chịu lực khi làm việc dưới Tính ổn định tổng thể của khối bê tông tác động của tải trọng bản thân, áp lực ngang Theo tiến độ thi công RCC, thông thường do nở hông của RCC trong quá trình đông thời gian để thi công xong mỗi lớp đầm RCC cứng, tải trọng của người và công cụ thi công, dày 0,3m là 16 giờ. Thời gian để thi công áp lực ngang khi đầm. được một tầng ván khuôn có chiều cao 3m Khi thi công đập RCC có sử dụng GEVR, khoảng 6,66 ngày. Các giá trị và C tại 6 tầng ngoài các yêu cầu cần phải bảo đảm về ứng ván khuôn và số ngày thi công tương ứng theo suất nhiệt, về chất lượng của bê tông nói bảng 2 được xác định trên cơ sở tài liệu thí chung thì vấn đề cần được xem xét một cách nghiệm  và C của RCC ở tuổi 90 ngày của nghiêm túc đó là: đập Định Bình [1] và biểu đồ phát triển nhiệt + Ổn định của đập: Trong quá trình thi độ trong RCC theo thời gian [6]. công, đập không bị trượt lở dưới tác dụng của Bảng 2: Giá trị và C tại các tầng ván khuôn Tầng ván khuôn 1 2 3 4 5 6 Ngày 40.00 33.33 26.66 20.00 13.33 6.66 f 1.176 1.173 1.167 1.153 1.137 1.105  49.6 49.5 49.4 49.1 48.7 47.8 C (Mpa) 1.788 1.772 1.745 1.673 1.594 1.432 Các lực tác dụng khi tính ổn định 3. Tải trọng của người và phương tiện thi 1. Tải trọng bản thân của các lớp RCC: công (q1) Các lớp RCC ứng với các tầng ván khuôn có 4. Lực tác động khi đổ, san, đầm RCC (q2) giá trị  C như hình 2. Lực q1 và q2 lấy giá trị lớn nhất bằng tải 2. Tải trọng bản thân của ván khuôn. Trong trọng khi đầm RCC. Tính toán với lực đầm sơ đồ, ván khuôn được mô hình là một lớp vật lớn nhất là 14 tấn (tương đương 140KN). liệu có  = 10KN/m3; = 60o; C = 2,0Mpa. 34
4. Sơ đồ tính toán       Hình 2: Sơ đồ tính toán ổn định khối bê tông Yêu cầu tính toán áp lực ngang là 5,5KN/m2 (Hình 3.a) Tính toán ổn định tổng thể khối bê tông Yêu cầu tính toán theo hai trường hợp: Tính chuyển vị ngang của tầng ván khuôn TH1: Mặt trượt cắt ngang qua các khe trên cùng tại điểm có chiều cao h=0,9m (điểm nâng; A) và đỉnh ván khuôn H=3m (điểm B). TH2: Mặt trượt cắt chéo qua các lớp bê Xác định lực neo tại các hàng neo, lực cắt tông. tại đầu neo tiếp giáp với mặt ván khuôn, lực Kết quả tính toán dọc trong các thanh khung ván khuôn. TH1: K = 16,1 Kết quả tính toán TH2: K = 25,6 Chuyển vị ngang của ván khuôn tại điểm Tính toán nội lực trong hệ thống ván có chiều cao h=0,9m (điểm A) là 4mm. khuôn Chuyển vị ngang của ván khuôn tại đỉnh Số liệu tính toán ván khuôn H=3,0m (điểm B) là 6mm. Tính toán nội lực của hệ thống ván khuôn Lực kéo trong các thanh neo tại các hàng theo mô hình không gian ứng với bề rộng của neo và lực cắt tại đầu thanh neo được tổng một tấm ván khuôn B= 3m. hợp trong bảng 3. Áp lực ngang của ván khuôn: với chiều cao Lực dọc trong các thanh khung ván khuôn 90 cm của 3 lớp RCC, tính toán ván khuôn với (Hình 3.b và 3.c) Bảng 3: Bảng tổng hợp kết quả tính toán nội lực ván khuôn Lực dọc trong Lực cắt tại đầu TT Hàng neo Ghi chú thanh neo (KN) thanh neo (KN) 1 Hàng neo 10 4,72 -0,9 Tầng ván khuôn 5 2 Hàng neo 9 1,23 -0,18 3 Hàng neo 8 -0,40 0,81 Tầng ván khuôn 4 4 Hàng neo 7 -0,51 0,64 5 Hàng neo 6 -0,33 0,49 Tầng ván khuôn 3 6 Hàng neo 5 -0,22 0,42 35
5. Lực dọc trong Lực cắt tại đầu TT Hàng neo Ghi chú thanh neo (KN) thanh neo (KN) 7 Hàng neo 4 -0,07 0,36 Tầng ván khuôn 2 8 Hàng neo 3 -0,05 0,34 9 Hàng neo 2 -0,07 0,31 Tầng ván khuôn 1 10 Hàng neo 1 -0,19 0,27 Tính toán tương tự đối với 3 lớp đầm tiếp theo, và 4 lớp đầm trên cùng. Chuyển vị tại điểm B lần lượt là 10mm và 5mm. Như vậy, chuyển vị tại điểm B khi thi công RCC đến hết chiều cao tấm ván khuôn là 2,1cm. (a) (b) (c) Hình 3: Tính toán nội lực của hệ thống ván khuôn a - Sơ đồ tính; b - Lực dọc của các thanh trong mô hình không gian; c - Lực của các thanh tại mặt phẳng qua các thanh khung ván khuôn (KN) KẾT LUẬN Ván khuôn phải đảm bảo bền, cứng, ổn Công tác ván khuôn cho mái thượng lưu, định, gọn, tiện dụng, dễ tháo lắp, luân chuyển hạ lưu đập RCC sử dụng GEVR cần sử dụng được nhiều lần. Công tác ván khuôn không ván khuôn định hình, tự chống đỡ dựa vào các gây khó khăn, trở ngại cho các công tác khác, tầng ván khuôn của lớp bê tông đã thi công kinh tế và đảm bảo an toàn trong thi công. trước đó, luân chuyển nhiều lần, cơ giới hóa Tính toán ổn định trượt tổng thể cho thấy và lắp dựng nhanh. tốc độ lên đập không ảnh hưởng nhiều đến 36
6. khả năng ổn định trượt của khối RCC. tầng ván khuôn là triệt tiêu lực dọc trong các Lực dọc trong thanh neo là cơ sở để xác thanh khung của ván khuôn, giúp hệ thống định đường kính thanh neo, chiều dài neo và ván khuôn làm việc an toàn. Việc tính toán số móc ở đầu thanh neo. Kết quả tính toán cho tầng ván khuôn để luân lưu chính là việc tìm thấy lực kéo chỉ xuất hiện ở 2 hàng neo trên xem đến tầng ván khuôn nào lực dọc bị triệt cùng. Khi thiết kế và thi công thanh neo cần tiêu đủ nhỏ, đồng thời kiểm tra biến dạng của quan tâm đến hai hàng trên cùng này. Lực cắt tầng ván khuôn trên cùng. Kết quả tính toán ở đầu thanh neo (phần tiếp giáp với mặt ván nội lực của hệ thống ván khuôn cho thấy trong khuôn) là cơ sở để xác định kích thước đường 5 tầng ván khuôn neo vào bê tông đã thi công kính thanh neo. Đường kính thanh neo phải thì tầng dưới cùng (tầng số 1) chịu lực tác đảm bảo đủ chịu lực, không bị kéo đứt hoặc dụng nhỏ, ảnh hưởng không đáng kể tới hệ cắt đứt. thống ván khuôn. Biến dạng tính toán của ván khuôn ở tầng Vấn đề xác định cường độ chống cắt của đang thi công là cơ sở điều chỉnh cho đỉnh ván RCC trong những ngày đầu mới thi công xong khuôn ngả vào phía thân đập phương ngang và xác định áp lực ngang lên ván khuôn vẫn khi lắp dựng nhằm đảm bảo mặt khối RCC chưa được nghiên cứu đầy đủ. Vì vậy, cần thẳng đứng hay nghiêng đúng theo thiết kế. phải được nghiên cứu và thí nghiệm để có cơ Mục đích chính của việc sử dụng nhiều sở chính xác phục vụ thiết kế và thi công. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Lê Minh Chí (2006), Báo cáo kết quả thí nghiệm hiện trường bê tông đầm lăn dự án hồ chứa nước Định Bình. [2]. Công ty Tư vấn XD điện I (2006), Thuyết minh và bản vẽ thiết kế công trình thủy điện Bản Chát. [3]. Hồ Tạ Khanh (9-2011), Các thành tựu mới trong công nghệ RCC, Hội thảo khoa học của Vncold. [4]. Quy phạm thi công đập bê tông đầm lăn, Tài liệu dịch từ Trung Quốc. [5]. Lê Văn Hùng, ĐHTL (2009), Bài giảng cao học, Công nghệ thi công bê tông đầm lăn. [6]. ACI 207.5R-99 (1999), Roller Compacted mass concrete, American concrete institute, USA. Abstract: BASE OF DESIGN AND USE COFRAGE FOR CONSTRUCTION OF GROUT ENRICHED VIBRATABLE RCC AT UPSTREAM AND DOWNSTREAM FACE OF RCC DAM Mai Lam Tuan & Le Van Hung - Water Resources University Construction technology of Rolled Compacted Concrete (RCC) is developed. There are invents of design and construction RCC dam. Grout Enriched Vibratable Roller compacted concrete (GEVR) is used for upstream and downstream face RCC dam in Vietnam. The paper introduce bases of design and use cofrage for this kind of concrete in RCC dam. 37