Một số kỹ thuật mới trong xây dựng công trình bê tông đầm Lăn - Dương Đức Tiến

Nội dung text: Một số kỹ thuật mới trong xây dựng công trình bê tông đầm Lăn - Dương Đức Tiến

1. MỘT SỐ KỸ THUẬT MỚI TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN NCS. D­¬ng §øc TiÕn Đại học Vũ Hán, tØnh Vò H¸n, Trung Quèc Tóm tắt: Phát triển và ứng dụng công nghệ xây dựng RCC thông qua các thí nghiệm trong phòng, hiện trường và đặc biệt được kiểm chứng qua các công trình thực tế. Qua đó thúc đẩy nghiên cứu các chuyên đề, từng bước xây dựng các quy trình, quy phạm và tiêu chuẩn; mặt khác cũng là tiền đề để làm quen và vận hành máy móc thiết bị. Từ đó tìm ra những ưu nhược điểm nhằm phát huy và mở rộng nghiên cứu. Từ viết tắt: Roller Compacted Concrete – RCC; Roller Compacted Dam – RCD 1. Ứng dụng RCC trong xây dựng công tông ở nhiệt độ thấp, đầm nén lớp mỏng trên trình toàn mặt cắt, đổ bê tông lên cao liên tục và Khi xuất hiện kỹ thuật xây dựng đập RCC, phòng thấm vữa cát nhựa đường. Đập Khanh ngay lập tức được Chính phủ Trung Quốc rất Khẩu hoàn thành là mốc đánh dấu kỹ thuật xây coi trọng. Từ đầu năm 1979 Trung Quốc đã tiến dựng đập RCC ở Trung Quốc từ giai đoạn thí hành nghiên cứu các chuyên đề, cho nhập các nghiệm đến giai đoạn ứng dụng. thiết bị thi công cần thiết đồng thời nội địa hóa Kinh nghiệm xây dựng thủy điện Khanh Khẩu các loại thiết bị (sản xuất trong nước). Trải qua đã gây ảnh hưởng lớn đến lĩnh vực xây dựng tìm tòi nghiên cứu, đến năm 1981 tiến hành thủy lợi, thủy điện và đường giao thông; lần lượt những thí nghiệm hiện trường đầu tiên tại công các công trình được thiết kế và xây dựng có trình Cung Chủy, năm 1983 tiến hành thí chiều cao từ vài chục đến vài trăm mét; ứng dụng nghiệm đầm nén ở sân bay Hạ Môn, vào năm làm đập dâng và đê quây; hình thức gồm có trọng 1984 đã tiến một bước lớn mở rộng thí nghiệm lực, đập vòm, vòm mỏng và vòm mỏng 2 chiều. ở công trường Sa Khê, đồng thời ban hành “Quy Khối lượng RCC sử dụng ở các công trình chiếm định tạm thời thi công bê tông đầm lăn thủy rất cao như đập Long Than cao 216.5m RCC đạt công”. Đến tháng 9/1984 đã tiến hành khởi công 4.8x106m3 (chiếm 65%); đập Bách Sắc cao công trình thủy điện đầu tiên bằng RCC–đập 130m, RCC 2.15x106m3 (chiếm 80%); đập Sa Khanh Khẩu cao 56.8m, tổng khối lượng bê Bài cao 132m, RCC 0.349x106m3 (chiếm 94%). tông 62.000m3, RCC 43.000m3(chiếm 69.4%). Theo thống kê năm 2007, số lượng đập RCC của Để tiến hành triển khai thi công đập Khanh Trung Quốc là 107 chiếc (hình 1). Khẩu, Bộ Thủy lợi đã tập hợp các đơn vị như 2. Kỹ thuật xây dựng đập RCC Viện thiết kế thủy điện, Cục công trình, Học 2.1 Thiết kế đập viện thủy điện Vũ Hán, Viện nghiên cứu thiết kế Mặt cắt và loại hình đập: Việc chọn áp dụng máy Hàng Châu nhằm vào nghiên cứu các vấn loại bê tông có lượng dùng xi măng thấp, lượng đề như kết cấu đập, khống chế nhiệt, vật liệu bê trộn thêm lớn rõ ràng nhằm cải thiện được tính tông, phương pháp thi công, khống chế chất năng kháng nứt và ứng suất nhiệt trong thân lượng, vật liệu phòng thấm. Sau đó đã chọn đập, tất cả các đập đều bỏ khe ngang. Một vài được phương án đập RCC toàn mặt cắt, không đập trọng lực vừa và nhỏ có thiết kế không phân phân khe ngang, lượng trộn tro bay lớn, đổ bê khe ngang – hình thức đập chỉnh thể, nâng cao 119
2. được tính chỉnh thể của thân đập, giảm thiểu được tiết diện mặt cắt và khối lượng công trình. 50 46 45 40 35 32 30 Tổng cộng 25 22 Đập trọng lực 20 19 20 Đập vòm 14 14 14 15 11 10 8 5 5 5 3 0 1 0 1986—1990 1991—1995 1996—2000 2001—2006 2007 đang xây dựng Hình 1: Thống kê đập RCC ở Trung Quốc (năm 2007)[5] Chủ yếu phân làm 2 loại hình là đập trọng 1:0.195, thân đập không phân khe ngang và khe lực và đập vòm RCC (hình 2,3). Thông qua số dẫn, chỉ dựa vào hình thức giải phóng ứng lực lượng lớn nghiên cứu và thí nghiệm về các đặc tại phạm vi 2 vai thượng lưu đập, hình thức kết tính như phương thức phân khe của đập vòm cấu này đã cải thiện tình hình ứng lực thân đập RCC, cho rằng kết cấu hình thành khe, ứng suất và thuận lợi cho thi công. Việc xây dựng thành nhiệt và tính chỉnh thể thân đập. Bằng thực tiễn công đã khẳng định khả năng áp dụng đập vòm xây dựng thành công đập Khê Bính là đập vòm mỏng, mở rộng cho những ứng dụng đập vòm mỏng nhất thế giới bằng RCC với độ mảnh là mỏng RCC. Ôn Tuyền Bảo Khê Bính Khê Phổ Định Bách Liên Nhai Sa Bài Hình 3: Các hình thức mặt cắt ngang đập vòm RCC[4] Kết cấu chống thấm: Phòng thấm thân đập mặt sử dụng phun quét lớp PVC và hình thức chọn dùng hình thức kết cấu bê tông biến thái ở phòng thấm bằng bê tông thường, như dễ thi thượng lưu dày từ 30-50cm. Từ các thành công công, ít ảnh đến công tác mặt đập, có lợi cho trong việc thi công thử nghiệm ở đê quai Diêm phòng nứt bề mặt. Đây là một hình thức kết cấu Than, kết quả đã chứng minh là có hiệu quả và phòng thấm rất có triển vọng phát triển ứng hệ số thấm thông thường ở mức 10-8~10-10cm/s. dụng. Mấu chốt để bảo đảm hiệu quả phòng Hình thức phòng thấm này tính năng lại hơn hẳn thấm là xác định tốt tỷ lệ cấp phối, trong thi hình thức phòng thấm bằng bê tông cốt thép bề công phải xử lý mặt tầng nghiêm ngặt và tiến 120
3. hành c«ng t¸c phun v÷a vµo bª t«ng biÕn thái được đều đặn. Mặt cắt không tràn – Đập Miên Hoa Than Mặt cắt tràn – Đập Miên Hoa Than Hình 2: Hình thức mặt cắt ngang đập trọng lực RCC[4] 2.2 Vật liệu RCC Sử dụng lượng trộn bột đá thích hợp có thể Qua c¸c c«ng tr×nh đ· ứng dụng, lượng vật làm giảm giá trị Vc, cải thiện rất lớn độ đặc và liệu kết dính bình quân sử dụng là 173kg/m3, khả năng đầm của bê tông, làm tăng thêm tính trong đó xi măng 79kg/m3, vật liệu trộn hoạt năng kết dính mặt tầng, nâng cao tính đặc chắc tính là 94kg/m3, chiếm 54%. Nhưng với trường và tính chống thấm của bê tông đầm lăn. Thể hợp sử dụng nghèo chất kết dính, như đập Long hiện ở các thí nghiệm: dưới đơn vị dùng nước so Than, vật liệu kết dính là 99kg/m3, trong đó xi sánh vừa phải, từ giá trị Vc và cường độ cân măng 39kg/m3, tro bay là 60kg/m3. Tro bay chất nhắc tổng hợp các nhân tố thì lượng trộn bột đá lượng tốt chứa nhiều hạt dạng tinh thể thủy tinh khoảng 7.5% là tương đối phù hợp. Nhưng từ hạt tròn, có tác dụng cải thiện đặc tính của bê một vài công trình với độ cao 100m trở lên đang tông, cải thiện rất lớn tính năng thi công bê thi công hiện nay, hàm lượng bột đá trong cát tông. Đồng thời có thể nâng cao tổng hợp tính nhân tạo đều khống chế trong khoảng 22% trở bền của bê tông như kháng nứt, kháng đông, xuống, vượt qua quy định của quy phạm hiện kháng thấm hành khoảng 17%. Bảng 1: Tỷ lệ cấp phối RCC áp dụng thi công[5,7] Đập Vật liệu (kg/m3) Vc Cường độ kháng nén Chống Ghi (s) (MPa) thấm chú C F W S G 3d 7d 28d 90d Khanh Khẩu 60 80 98 798 1370 13 4.1 6.4 9.8 23.5 ≥W12 CP2 Thiên Sinh Kiều 55 85 83 785 1462 10±5 5.6 8.4 14.5 27.0 W8 CP2 Triệu Lai Hà 84 126 84 725 1380 4 - 6.3 14.5 24.9 W6 CP3 Long RI_25 86 111 79 720 1477 5~7 - - 22.2 34.9 W6 CP3 Than RII_20 70 107 78 727 1493 5~7 - - 20.1 26.2 W6 CP3 RIII_15 56 104 77 755 1483 5~7 - - 12.0 24.8 W4 CP3 RIV_25 99 121 87 812 1340 5~7 - - 22.7 33.3 W12 CP2 2.3 Thi công RCC cường độ kháng cắt mặt lớp. Thời gian nghỉ Công tác mặt đập: RCC chủ yếu chọn dùng giữa các lớp càng ngắn, liên kết giữa các lớp thi công đầm nén lớp mỏng liên tục, chiều dày càng tốt, tính năng chống thấm càng tốt. Dựa lớp đầm nén thông thường là 30cm. Việc rút vào thời gian ninh kết ban đầu để khống chế ngắn thời gian giãn cách giữa các lớp thật sự đã thời gian nghỉ thi công trong đổ-rải bê tông, cải thiện vấn đề mấu chốt của đập RCC là thường tiến hành khống chế lấy từ 6~8h. Với 121
4. việc rút ngắn thời gian giãn cách giữa các lớp giản hóa các công đoạn thi công RCC, tạo bước RCC, đã giải quyết triệt để vấn đề kết hợp mặt ngoặt đáp ứng yêu cầu thi công RCC nhanh. tầng. Ví dụ tại công trình Giang Á, đã sáng kiến Vận chuyển RCC: Máng trượt chân không phương pháp rải-san-đầm lớp nghiêng, độ đốc được chọn dùng để vận chuyển RCC thẳng lớp nghiêng là 1:10~1:20. Phương pháp thi công đứng, và được áp dụng lần đầu tiên vào năm này có thể đáp ứng và thỏa mãn các trạm có 1989 tại công trình Vinh Địa. Phương pháp vận công suất hạn chế, không bị khống chế diện tích chuyển này được ứng dụng rất có hiệu quả tại mặt khoang, tác nghiệp RCC được rộng rãi cũng các công trình có chiều cao lớn, địa hình chật như tiến hành thi công liên tục thời gian dài, hẹp và ngăn ngừa phân ly cốt liệu. Việc lựa nâng cao hiệu suất tổng thể toàn bộ thiết bị thi chọn thiết bị vận chuyển ngang chủ yếu vẫn là ô công RCC, rút ngắn thời gian thi công, vì vậy tô tự đổ. Căn cứ vào vị trí bố trí trạm trộn và mà giá thành giảm đáng kể. Căn cứ phương ống dẫn chân không, trong từng điều kiện công pháp rải lớp nghiêng diện tích có thể tương đối trình cụ thể khác nhau, sẽ lựa chọn kết hợp vận nhỏ, thời gian che phủ tương đối ngắn, có thể chuyển bằng ô tô tự đổ hoặc bằng băng truyền. phòng ngừa hấp thụ nhiệt bê tông rất nhanh, 3. Xu thế phát triển và các vấn đề tồn tại giảm thiểu sự đọng nước khi gặp mưa, cũng có cần mở rộng nghiên cứu thể làm giảm xâm hại nước mưa đối với lớp Thông qua qu¸ tr×nh nghiªn cứu, nhận thấy RCC mới. Phương pháp thi công rải lớp rằng ứng dụng xây dựng đập RCC ở Trung nghiêng giải quyết hiệu quả nhất đối với thi Quốc tương đối rộng, từ vùng rất lạnh ở phía công công trình RCC trong điều kiện nhiệt độ bắc đến khu vực nhiệt đới Châu Á và đã rút ra cao và mưa nhiều. được rất nhiều kinh nghiệm phong phú. Đây Giá trị độ công tác Vc: Chỉ tiêu quan trọng cũng là những điều kiện tự nhiên tương đồng về nhất trong việc khống chế chất lượng thi công khả năng ứng dụng và thúc đẩy phát triển nhanh hiện trường là giá trị độ công tác Vc. Trước mắt chóng đối với Việt Nam, qua nghiên cứu rút ra việc lựa chọn giá trị Vc thấp là xu thế phát triển xu thế phát triển và tồn tại chủ yếu sau: của công nghệ thi công RCC. Tại các quy phạm (1) Xây dựng đập ngày càng cao, tỷ lệ dùng thi công RCC của Trung Quốc quy định Vc RCC trong từng đập ngày càng cao. Thời kỳ đầu trong phạm vi 5~35s, trong một vài công trình xây dựng đập cao chỉ có một số bộ phận áp RCC khống chế giá trị Vc là 10±5s, nhưng thực dụng RCC, gần đây đã áp dụng hình thức toàn tế thi công thường áp dụng là tại mặt đập Vc là bộ mặt cắt là RCC. 5~8s, tại cửa ra trạm trộn Vc là 3~5s. Giá trị Vc (2) Hình thức đập phát triển từ đập trọng lực của hỗn hợp RCC thích hợp nên thỏa mãn tính đến đập vòm. Đã xây dựng thành công các đập ổn định để ổn định thiết bị trong quá trình đầm về sau như đập vòm mỏng và các đập vòm cao nén và thiết bị cỡ lớn khác, đồng thời phải thỏa trên 100m. mãn tính dễ đầm cho phép cốt liệu di chuyển (3) Sử dụng lượng vật liệu trộn cao, lượng trong quá trình đầm chặt – trong quá trình đầm xi măng dùng ít. Lượng vật liệu trộn lớn giảm nén vữa sẽ được nhét đầy vào khoảng trống giữa thiểu nhiệt thủy hóa, thu hẹp chênh lệch nhiệt các hạt lớn. độ, phòng ngừa khe nứt. Một số khu vực hiếm Chọn dùng RCC toàn mặt cắt: Trước mắt tro bay có thể dùng xỉ quặng và tro núi lửa đập RCC toàn mặt cắt đã thay thế đập kết cấu nghiền làm vật liệu trộn thêm. “vàng bọc bạc”. Phần lớn đã chọn dùng chống (4) Trị số Vc ngày càng nhỏ: việc các công thấm thân đập bằng RCC cấp phối 2 giàu vữa, trình xây dựng ngày càng cao, yêu cầu về tính một số khác dùng hình thức phụ trợ chống thấm. bền, khả năng chống thấm, yêu cầu thi công cao Ứng dụng bê tông biến thái là một bước đơn và loại hình đa dạng cũng đòi hỏi nghiên cứu và thực nghiệm cải thiện giá trị Vc. 122
5. (5) Ứng dụng phương pháp thi công đổ lớp chịu tải của đập RCC; - Phân tích ứng suất nhiệt nghiêng. Phương pháp này có tính kinh tế và tốc và nghiên cứu biện pháp phòng thấm đập RCC; độ thi công cao là một bước tiến mới của công -Nghiên cứu kỹ thuật thi công đập RCC dưới nghệ RCC. điều kiện thời tiết nhiệt độ cao và mưa nhiều; - Đồng thời cũng còn các vấn đề tồn tại cần đi Nghiên cứu xử lý mặt tầng thi công đập RCC và sâu mở rộng nghiên cứu như: -Nghiên cứu kỹ thuật thi công đập tốc độ cao. phương pháp tính toán ứng suất và khả năng Tµi liÖu tham kh¶o: [1] The Ministry of Water Resources of the People’s Republic of China – Design specification for Construction RCC Dams, SL 314-2004 [2] Construction specifications of Hydraulic RCC DL/T 5112-2000, China 2000 (Chinese) [3] Yang QingNing, Design and construction RCC Dams, China, 1993 [4] Gu ZhiGang, Construction technology of RCC Dams, China, 2007 [5] Fang KunHe, The development of RCC dams in China, Lectures, 2007 [6] 20 years China Roller Compacted Concrete Dams, 5/2006, www.waterpub.com.cn (Chinese) [7] The 5th International Symposium on RCC Dams, Collected Thesis - Volume I,II; 2007/11/2-4 (Chinese) Abstract: NEW TECHNIQUES IN ROLLER COMPACTED CONCRETE CONSTRUCTION Development and application of roller compacted concrete construction technology based on laboratory analyses, field experiments and verified by practical works. Relying on those applications to promote researching on special subjects and step-by-step set up procedures, regulations and design standards. It is the foundation to familiarize with equipments and operate machines. Find out advantages and disadvantages to apply and expand researches. 123