Tài liệu đề xuất giải pháp về quản lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng thi công bê tông đầm lăn (rcc) công trình thủy điện xekaman 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VĂN THI ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VỀ QUẢN LÝ VÀ KỸ THUẬT BẢO ĐẢM CHẤT LƯỢNG THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (RCC) CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN XEKAMAN 1 Chuyên ngành: QUẢN LÝ XÂY DỰNG Mã số: 60580302 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. LÊ VĂN HÙNG HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan đây là công trình nghiên cứu của mình. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận văn Nguyễn Văn Thi i LỜI CÁM ƠN Sau một thời gian thu tập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Đề xuất giải pháp về quản lý và kỹ thuật đảm bảo chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) Công trình thủy điện Xekaman1” đã được hoàn thành. Trước hết, tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo và cán bộ Trường Đại học Thủy lợi, khoa Công trình và bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng đã giảng dạy, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thiện nâng cao kiến thức và trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành tới PGS.TS. Lê Văn Hùng đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, thông tin khoa học và giúp đỡ tác giả vượt qua khó khăn để hoàn thành luận văn. Tác giả trân trọng cảm ơn tập thể Đảng ủy, Lãnh đạo và cán bộ nhân viên Công ty cổ phần điện Việt Lào đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tác giả trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này. Trong quá trình thực hiện để hoàn thành bài luận văn, tác giả khó tránh khỏi những thiếu sót và rất mong nhận được những ý kiến góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô và cán bộ đồng nghiệp để tác giả hoàn thiện tốt hơn bản luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày…….. tháng ……. năm ……. Tác giả Nguyễn Văn Thi ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.....................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. viii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG VÀ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN.............................................5 1.1. Một số loại công trình thường gặp trong hệ thống các công trình thủy lợi – thủy điện ..................................................................................................................................5 1.1.1. Đập đất ...................................................................................................................6 1.1.2. Đập đá đổ bản mặt bê tông ....................................................................................8 1.1.3. Đập bê tông đầm lăn ............................................................................................11 1.2. Khái niệm về quản lý chất lượng và hệ thống quản lý chất lượng công trình xây dựng ...............................................................................................................................15 1.2.1. Khái niệm chất lượng ..........................................................................................15 1.2.2. Quản lý chất lượng xây dựng ..............................................................................16 1.2.3. Hệ thống quản lý chất lượng xây dựng ...............................................................17 1.3. Các chủ thể trực tiếp tham gia quản lý chất lượng công trình xây dựng................ 18 1.3.1. Đối với Chủ đầu tư ..............................................................................................18 1.3.2. Đối với đơn vị tư vấn...........................................................................................18 1.3.3. Đối với doanh nghiệp xây dựng ..........................................................................19 1.3.4. Đối với đơn vị khảo sát xây dựng .......................................................................20 1.3.5. Đối với đơn vị giám sát xây dựng .......................................................................21 1.4. Công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng đối với các giai đoạn của dự án đầu tư theo quy định của Việt Nam hiện nay ................................................................22 1.4.1. Quản lý nhà nước về chất lượng công trình xây dựng ........................................23 1.4.2. Thực hiện việc xã hội hóa công tác giám sát chất lượng công trình xây dựng ...24 1.5. Những vấn đề về quản lý chất lượng các công trình xây dựng áp dụng công nghệ thi công bê tông đầm lăn (RCC) ở Việt Nam và trên thế giới .......................................27 1.5.1. Về chất lượng bám dính giữa các lớp ..................................................................27 1.5.2. Về vấn đề thấm ....................................................................................................28 1.5.3. Về chất lượng thi công ........................................................................................28 iii CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CƠ SỞ PHÁP LÝ TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN ........................................ 30 2.1. Các giai đoạn phát triển nhận thức về quản lý chất lượng công trình xây dựng tại Việt Nam ....................................................................................................................... 30 2.1.1. Thời kỳ trước năm 1954 ...................................................................................... 30 2.1.2. Thời kỳ từ năm 1954 đến năm 1994 (Thời kỳ bao cấp)...................................... 31 2.1.3. Thời kỳ từ năm 1994 đến 2003 (Những tìm kiếm ban đầu cho cơ chế thị trường) ....................................................................................................................................... 32 2.1.4. Thời kỳ từ cuối năm 2003 đến nay...................................................................... 36 2.2. Vai trò của công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng trong công cuộc phát triển kinh tế - xã hội ...................................................................................................... 38 2.2.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................ 39 2.2.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng thi công ................................................. 41 2.2.3. Kiểm soát chất lượng thi công ............................................................................ 44 2.3. Hệ thống văn bản pháp quy liên quan trong lĩnh vực quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình ............................................................................................................. 47 2.3.1. Quản lý dự án ...................................................................................................... 47 2.3.2. Quy hoạch xây dựng............................................................................................ 48 2.3.3. Quản lý chi phí .................................................................................................... 48 2.3.4. Quản lý đấu thầu ................................................................................................. 49 2.3.5. Quản lý hợp đồng xây dựng ................................................................................ 50 2.3.6. Quản lý thi công, xây dựng (chất lượng, tiến độ, nghiệm thu, thanh toán) ........ 50 2.3.7. Kết thúc xây dựng ............................................................................................... 50 2.4. Một số vấn đề trọng tâm trong công tác quản lý chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) đối với công trình thủy lợi – thủy điện ........................................................ 50 2.4.1. Quản lý chất lượng vật liệu ................................................................................. 51 2.4.2. Quản lý chất lượng hỗn hợp RCC ....................................................................... 57 2.4.3. Quản lý chất lượng mặt khoảnh đổ ..................................................................... 58 2.4.4. Quản lý chất lượng xử lý và thi công liên kết mặt tầng ...................................... 65 2.4.5. Tạo khe co giãn ngang ........................................................................................ 71 2.4.6. Chôn thiết bị quan trắc ........................................................................................ 73 2.4.7. Quản lý chất lượng thi công bê tông trong điều kiện đặc biệt ............................ 74 iv CHƯƠNG 3: VẤN ĐỀ VỀ QUẢN LÝ VÀ KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN (RCC) CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN XEKAMAN 1 TRONG GIAI ĐOẠN THỰC HIỆN DỰ ÁN ............................................................79 3.1. Giới thiệu chung về Dự án thủy điện Xekaman 1 ..................................................79 3.1.1. Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình ......................................................79 3.1.2. Vị trí công trình ...................................................................................................81 3.1.3. Nhiệm vụ, quy mô công trình ..............................................................................82 3.1.4. Các thông số chính ..............................................................................................83 3.2 Công tác quản lý chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) tại Công trình thủy điện Xekaman 1 .............................................................................................................86 3.2.1. Quản lý chất lượng thiết kế .................................................................................86 3.2.2. Quản lý công tác lập biện pháp thi công và giám sát kỹ thuật của nhà thầu .......88 3.2.3. Quản lý công tác thí nghiệm RCC toàn diện ngoài hiện trường .........................88 3.2.4. Quản lý chất lượng vật liệu đầu vào và vật liệu trong kết cấu RCC ...................89 3.2.5. Kiểm soát cấp phối RCC và vữa liên kết ............................................................96 3.2.6. Thiết bị vận chuyển và chuyên chở RCC ............................................................97 3.2.7. Kiểm soát công tác chuẩn bị đổ bê tông ..............................................................98 3.2.8. Kiểm soát công tác đổ bê tông RCC ...................................................................99 3.2.9. Kiểm soát công tác đầm bê tông RCC ..............................................................100 3.2.10. Kiểm soát dung trọng của RCC tại hiện trường ..............................................101 3.2.11. Kiểm soát công tác bảo dưỡng bê tông RCC ..................................................101 3.2.12. Kiểm soát chất lượng các khớp nối .................................................................102 3.3. Bài học kinh nghiệm trong công tác quản lý chất lượng thi công bê tông đầm lăn tại Công trình thủy điện Xekaman 1............................................................................102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................107 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................109 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Đập đất đầu mối tại Công trình thủy lợi Krông H’năng .................................. 6 Hình 1.2 Mặt cắt ngang của đập đá đổ bê tông bản mặt ................................................. 8 Hình 1.3 Chuyển vị của đập Thiên Sinh Kiều (Trung Quốc) khi tích nước ................... 9 Hình 1.4 Khớp nối dọc bị ép vỡ ở đập Mohale (Lesotho, Châu Phi) ........................... 10 Hình 1.5 Hư hỏng bản mặt đập Tử Bình Phố (Trung Quốc) khi động đất ................... 10 Hình 1.6 Thi công đập BTĐL tại Dự án thủy điện Sơn La ........................................... 14 Hình 1.7 Sơ đồ phương thức quản lý nhà nước về chất lượng xây dựng...................... 23 Hình 2.1 Vỡ đập thủy điện Đakrông 3 .......................................................................... 40 Hình 2.2 Đập thủy điện Đăk Mek 3 bị vỡ, sập.............................................................. 40 Hình 2.3 Mô hình quản lý của nhà thầu thi công tại công trường ................................ 45 Hình 2.4 Máy đo thời gian ninh kết ban đầu tại hiện trường ........................................ 64 Hình 2.5 Công tác vệ sinh, tạo nhám bề mặt bê tông RCC........................................... 66 Hình 2.6 Dùng máy cắt bê tông để tạo khe ngang ........................................................ 72 Hình 3.1 Vị trí công trình thủy điện Xekaman1............................................................ 82 Hình 3.2 Tuyến đập dâng Công trình thủy điện Xekaman1 ......................................... 83 Hình 3.3 Trạm nghiền sản xuất đá dăm tại CTTĐ Xekaman1...................................... 94 Hình 3.4 Vật chắn nước đặt tại các khe biến dạng ........................................................ 95 Hình 3.5 Đặt tấm màng PE tại các khe co ngót nhiệt ................................................... 95 Hình 3.6 Vận chuyển bê tông RCC bằng băng tải kết hợp ô tô .................................... 98 Hình 3.7 Công tác chuẩn bị nền móng trước khi đổ bê tông RCC ............................... 99 Hình 3.8 Máy đo nhiệt độ bê tông ............................................................................... 100 Hình 3.9 Công tác đầm bê tông RCC .......................................................................... 101 Hình 3.10 Bảo dưỡng RCC bằng hệ thống phun sương.............................................. 102 Hình 3.11 Các phương án mặt cắt đập (Phương án 3 là phương án chọn) ................. 103 Hình 3.12 Sơn chống thấm tại các khe biến dạng phía thượng lưu đập ..................... 105 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng công trình (gây vượt chi phí và chậm tiến độ) ...........................................................................................................................42 Bảng 2.1 Tiêu chuẩn chất lượng tro bay .......................................................................52 Bảng 2.3 Thành phần cấp phối hạt cát của đập Đakđrinh .............................................54 Bảng 2.4 Thành phần cấp phối hạt của thủy điện Sơn La .............................................55 Bảng 2.5 Tiêu chuẩn đánh giá đá đường kính quá cỡ ...................................................56 Bảng 2.6 Tiêu chuẩn kiểm tra dung sai cân đo phối liệu ..............................................57 Bảng 2.7 Tính năng kỹ thuật chủ yếu của máy chải SM400/800 ..................................67 Bảng 2.8 Thời gian bóc lộ cho xử lý khe thi công ........................................................69 Bảng 3.1 Bảng thông số chính của công trình thủy điện Xekaman1 ............................83 Bảng 3.2 Bảng các đặc trưng cường độ thiết kế yêu cầu của RCC ...............................87 Bảng 3.3 Cường độ kháng nén yêu cầu của mẫu trụ đúc kiểm tra tại hiện trường. ......87 Bảng 3.4 Cấp phối hạt của cát sử dụng trong bê tông RCC tại CTTĐ Xekaman1 .......91 Bảng 3.5 Quy định thành phần hạt của vật liệu dăm cho bê tông RCC tại Công trình thủy điện Xekaman1 ......................................................................................................93 Bảng 3.6 Bảng cấp phối bê tông RCC ...........................................................................96 Bảng 3.7 Bảng so sánh ổn định đập theo các phương án ............................................104 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long CFRD: Đập đá đổ bê tông bản mặt RCC: Bê tông đầm lăn GEVR: Bê tông làm giàu vữa CKD: Chất kết dính QLCLCTXD: Quản lý chất lượng công trình xây dựng QLNN: Quản lý nhà nước XDCB: Xây dựng cơ bản EVN: Tập đoàn điện lực Việt Nam CĐT: Chủ đầu tư TVGS: Tư vấn giám sát TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCN: Tiêu chuẩn ngành TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam ASTM: Tiêu chuẩn của Hiệp hội thí nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ V c : Trị số công tác VIETLAOPOWER: Công ty cổ phần điện Việt Lào viii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong thời gian qua, công tác Quản lý chất lượng công trình xây dựng - yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng công trình xây dựng đã có nhiều tiến bộ. Với sự tăng nhanh và trình độ được nâng cao của đội ngũ cán bộ quản lý, sự lớn mạnh của đội ngũ công nhân các ngành nghề xây dựng, với việc sử dụng vật liệu mới có chất lượng cao, việc đầu tư thiết bị thi công hiện đại, sự hợp tác học tập kinh nghiệm của các nước có nền công nghiệp xây dựng phát triển cùng với việc ban hành các chính sách, các văn bản pháp quy tăng cường công tác Quản lý chất lượng công trình xây dựng, chúng ta đã xây dựng được nhiều công trình xây dựng, công nghiệp, giao thông, thủy lợi… góp phần quan trọng vào hiệu quả của nền kinh tế quốc dân. Hiện nay, trên cả nước có gần 7.000 hồ chứa thủy lợi, thủy điện đang hoạt động, các hồ chứa này đã phát huy hiệu quả, cung cấp nguồn điện năng để phát triển kinh tế - xã hội phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần chống lũ vào mùa mưa và điều tiết lũ khu vực giúp ổn định đời sống nhân dân. Các dự án điển hình như: Dự án thủy điện Sơn La do Tập đoàn điện lực Việt Nam làm Chủ đầu tư là Dự án lớn nhất Đông Nam Á, với công suất phát điện 2.400 MW, áp dụng công nghệ thi công bê tông đầm lăn; Công trình thủy điện Hòa Bình, công suất 1.920 MW, công trình mang tầm vóc thế kỷ đối với những người con xây dựng thủy điện ở Việt Nam, công trình được thi công theo công nghệ truyền thống là đập đất đá kết hợp lõi sét; Công trình thủy điện Lai Châu, công suất 1.200 MW, sử dụng công nghệ thi công bê tông đầm lăn; Công trình thủy điện Yaly, Tổng công suất phát điện là 720 MW, là đập đá đổ kết hợp lõi sét… và còn nhiều công trình thủy lợi, thủy điện lớn khác. Hầu hết các Dự án thủy lợi, thủy điện đã được đầu tư, xây dựng đảm bảo công năng sử dụng, an toàn, hiệu quả trong quá trình thi công và quản lý vận hành. Tuy nhiên, bên cạnh những công trình đạt chất lượng, cũng còn không ít công trình có chất lượng kém, không đáp ứng được yêu cầu sử dụng, công trình khi đưa vào sử dụng thời gian ngắn đã hư hỏng gây tốn kém, phải sửa chữa, phá đi làm lại. Đã thế, nhiều công trình 1 không tiến hành bảo trì hoặc bảo trì không đúng định kỳ làm giảm tuổi thọ công trình. Cá biệt ở một số công trình gây sự cố làm thiệt hại rất lớn đến tiền của và tính mạng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả đầu tư. Đối với các công trình thủy lợi, thủy điện các sự cố thường xảy ra liên quan tới công tác quản lý chất lượng thi công là: Sạt mái đập ở thượng lưu do: biện pháp gia cố mái không chịu của sóng do bão gây ra, thi công lớp gia cố kém chất lượng, đất mái thượng lưu đầm nèn không đủ độ chặt; Thấm mạnh làm xói nền đập do: biện pháp thiết kế nền không đảm bảo chất lượng, thi công xử lý nền không đúng thiết kế; Thấm và sủi nước ở vai đập do: thi công không đúng thiết kế, bóc bỏ lớp thảo mộc không hết, công tác thi công khoan phun không đảm bảo yêu cầu; Thấm và xói rỗng mang các công trình bê tông do: thi công không đảm bảo chất lượng, các khớp nối của công trình bê tông bị hỏng; Vấn đề nhiệt trong bê tông khối lớn: do công tác thi công bê tông và kiểm soát nhiệt trong bê tông không đảm bảo. Đối với mỗi dự án tính hiệu quả được thể hiện ở các tiêu chí: − Thời gian vận hành an toàn đúng với thời gian hoàn vốn của công trình và không gây mâu thuẫn trong sự nghiệp phát triển kinh tế trong vùng; − Chi phí cho duy tu bảo dưỡng không vượt quá chi phí đã dự trù; − Có giá thành rẻ và hiệu quả kinh tế cao; − Chất lượng công trình đảm bảo đúng theo yêu cầu của thiết kế; Trong đó tiêu chí chất lượng công trình xây dựng có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của dự án. Tình trạng một số công trình chất lượng không đảm bảo đã xảy ra không chỉ ở trong giai đoạn thi công mà ở trong cả giai đoạn lập dự án đầu tư và thiết kế kỹ thuật; Tổng công ty Sông Đà là một đơn vị sự nghiệp nhà nước trực thuộc Bộ xây dựng được thành lập từ năm 1961. Công ty tập trung vào các lĩnh vực kinh doanh chính là xây 2 dựng các nhà máy điện, cơ sở hạ tầng, giao thông, nhà máy công nghiệp, công trình dân dụng; chế tạo và cung cấp nguyên vật liệu, thiết bị xây dựng; cung cấp dịch vụ nhân lực, công nghệ xây dựng, kinh doanh bất động sản. TCT Sông Đà là nhà thầu chính của hầu hết các dự án thủy điện tại Việt Nam, như Thủy điện Sơn La (2400MW) – dự án thủy điện lớn nhất Đông Nam Á, thủy điện Hòa Bình (1920MW) – dự án nhà máy thủy điện ngầm của Việt Nam, thủy điện Lai Châu 1200MW), và là nhà thầu EPC của một số dự án khác như Tuyên Quang (324MW), Se san 3 (260 MW)… Sông Đà chiếm tới 85% thị phần trong nước về xây dựng thủy điện, trở thành nhà thầu lớn nhất trong lĩnh vực này tại Việt Nam. TCT Sông Đà cũng mở rộng hoạt động của mình sao Lào với các dự án thủy điện Xekaman 1, Xekaman 3. Xuất phát về các vấn đề liên quan tới công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng nêu trên, tác giả chọn đề tài “Đề xuất giải pháp về quản lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) Công trình thủy điện Xekaman 1”. 2. Mục đích của của đề tài - Đánh giá được thực trạng công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng hiện nay đối với các giai đoạn của dự án đầu tư xây dựng; - Đề xuất một số giải pháp công tác quản lý và kỹ thuật nhằm đảm bảo chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) đối với Công trình thủy điện Xekaman 1. 3. Phương pháp nghiên cứu Luận văn chủ yếu sử dụng kết hợp các phương pháp sau: − Phương pháp nghiên cứu tổng quan; − Phương pháp thu thập phân tích tài liệu; − Phương pháp chuyên gia; − Phương pháp quan sát trực tiếp; − Phương pháp lý luận và vận dụng các quy định của pháp luật; − Phương pháp kế thừa những kết quả đã tổng kết, nghiên cứu. 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng công trình xây dựng các dự án thủy lợi, thủy điện và các giải pháp về quản lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) tại Công trình thủy điện Xekaman 1. Phạm vi nghiên cứu: Công trình đầu mối của dự án thủy lợi, thủy điện mà cụ thể là tuyến đập dâng của Công trình thủy điện Xekaman1. 5. Kết quả dự kiến đạt được Đánh giá được thực trạng công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng thủy lợi, thủy điện hiện nay đối với các giai đoạn của dự án đầu tư xây dựng; Đề xuất một số giải pháp về quản lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) tại Công trình thủy điện Xekaman 1. 6. Nội dung của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục. Kết cấu của luận văn bao gồm 3 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về chất lượng và quản lý chất lượng xây dựng công trình thủy lợi – thủy điện. Chương 2: Các cơ sở khoa học về quản lý và kỹ thuật bảo đảm chất lượng công trình xây dựng thủy lợi – thủy điện. Chương 3: Vấn đề về quản lý và kỹ thuật đảm bảo chất lượng thi công bê tông đầm lăn (RCC) Công trình thủy điện Xekaman1 trong giai đoạn thực hiện Dự án. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG VÀ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN 1.1. Một số loại công trình thường gặp trong hệ thống các công trình thủy lợi – thủy điện Theo thống kê đánh giá chưa đầy đủ, các công trình thủy lợi đang được khai thác gồm: 5.656 hồ chứa, 8.512 đập dâng, 5.194 trạm bơm điện, cống tưới tiêu các loại; 10.698 các công trình khác và trên 23.000 bờ bao ngăn lũ đầu vụ hè thu ở ĐBSCL, cùng với hàng vạn kilomet kênh mương và công trình trên kênh mương. Tuy các hệ thống thủy lợi đã phát huy hiệu quả phục vụ dân sinh, kinh tế nhưng trong quá trình quản lý vẫn còn một số tồn tại, cụ thể: − Đầu tư xây dựng không đồng bộ từ đầu mối đến kênh mương nội đồng; − Năng lực phục vụ của các hệ thống đạt bình quân 50% so với năng lực thiết kế. Hiệu quả phục vụ chưa cao, chất lượng việc cấp thoát nước chưa chủ động và chưa đáp ứng được so với yêu cầu của sản xuất và đời sống; − Nhiều cơ chế, chính sách quản lý khai thác hệ thống thủy lợi còn bất cập, không đồng bộ, nhất là cơ chế chính sách về tổ chức quản lý, cơ chế tài chính; − Tổ chức quản lý các hệ thống chưa đồng bộ và cụ thể, đặt biệt quản lý các hệ thống thủy lợi nhỏ. Việc phân cấp tổ chức, quản lý ở nhiều địa phương còn chưa rõ ràng. Để ổn định và phát triển dân sinh kinh tế, trong những thập kỷ qua công tác phát triển thủy lợi đã được quan tâm đầu tư ngày càng cao. Phát triển thủy lợi nhằm mục tiêu bảo vệ, khai thác và sử dụng tổng hợp nguồn nước nhằm bảo vệ dân sinh, sản xuất đáp ứng nhu cầu nước cho phát triển tất cả các ngành kinh tế, xã hội, Sự nghiệp phát triển thủy lợi đã đạt được những thành tựu to lớn, góp phần vô cùng quan trọng cho sự phát triển của mọi ngành kinh tế - xã hội trong thời gian qua và nhất là trong thời kỳ đổi mới của đất nước, đặc biệt là phát triển sản xuất lương thực. Trong góc độ nghiên cứu hạn hẹp, tác giả xin trình bày một số loại công trình thường gặp trong hệ thống thủy lợi, thủy điện của Việt Nam và trên thế giới: 5 1.1.1. Đập đất Đập đất là một loại công trình dâng nước rất phổ biến. Nó thường có mặt ở các hệ thống đầu mối thủy lợi – thủy điện với chức năng tạo ra hồ chứa để điều tiết chế độ dòng chảy tự nhiên của sông suối phục vụ các mục đích khác nhau như phát điện, chống lũ, cấp nước tưới, vv… [1] Hình 1.1 Đập đất đầu mối tại Công trình thủy lợi Krông H’năng Tính phổ biến của đập đất là nhờ những ưu điểm sau đây: − Có cấu tạo đơn giản nhưng rất phong phú; − Cho phép sử dụng các loại đất có sẵn ở khu vực công trình; − Có thể xây dựng trên mọi loại nền và trong mọi điều kiện khí hậu; − Cho phép cơ giới hóa các công đoạn thi công từ khai thác vật liệu, chuyên chở, đắp, đầm nén, vv…; − Làm việc tin cậy kể cả ở vùng có động đất. Đập đất không cho phép nước tràn qua, do vậy còn gọi là đập khô. Trường hợp cá biệt, ví dụ đập rất thấp ở miền núi, có thể cho nước tràn qua khi tháo lũ, nhưng phải có các 6 bộ phận gia cố mặt tràn để chống xói lở, đồng thời mái dốc phải đủ thoải. Chính vì vậy, trong đầu mối thủy lợi đi đôi với đập đất còn có công trình tháo nước bằng bê tông với các hình thức tháo như tháo mặt (còn gọi là tràn mặt), tháo dưới sâu, tháo kết hợp (có cả tràn mặt và xả sâu, có thể là xả nhiều tầng) và xả đáy. Những yêu cầu cơ bản khi thiết kế và xây dựng đập đất là: 1. Có mặt cắt hợp lí thể hiện ở khối lượng vật liệu, chi phí thi công xây lắp và quản lý vận hành hợp lý; 2. Đảm bảo các mái dốc, nền đập và toàn bộ đập làm việc ổn định trong mọi điều kiện thi công và khai thác; 3. Đỉnh đập và mái dốc đập phải có lớp bảo vệ để chống các tác động phá hoại của sóng, gió, mưa, vv… 4. Các kết cấu thoát nước đảm bảo thu và thoát được nước thấm, tránh hậu quả biến dạng thấm ở trong thân đập và nền đập; 5. Những biến dạng trong quá trình thi công và khai thác đập như lún, chuyển vị … không được gây ra sự phá hủy điều kiện làm việc bình thường của đầu mối các công trình thủy. Đập đất được phân loại theo nhiều cách khác nhau như: − Phân loại theo cấu tạo mặt cắt ngang đập: Đập đồng chất, đập không đồng chất, đập có tường nghiêng bằng đất sét, đập có tường nghiêng bằng vật liệu không phải là đất, đập có lõi giữa bằng đất sét, đập có màn chống thấm…; − Phân loại theo bộ phận chống thấm ở nền như: Đập đất có sân trước, đập đất có tường răng, đập đất có màn phun bằng các loại vật liệu như vữa sét, vữa xi măng, thủy tinh lỏng, nhựa đường hoặc hỗn hợp vật liệu chống thấm; − Phân loại đập đất theo phương pháp thi công: Đập đất thi công bằng đắp và đầm nén, đập đất thi công bằng đổ đất trong nước, đập đất thi công bằng phương pháp bồi thủy lực, đập đất thi công hỗn hợp đắp và bồi thủy lực, đập đất thi công bằng bồi định 7 hướng…; − Phân loại theo chiều cao đập: đập thấp, chiều cao tác dụng dưới 20m; đập cao trung bình, cột nước tạc dụng từ 20 -:- 50m; đập cao, cột nước tác dụng lớn hơn 50-:- 100m; đập rất cao (hay siêu cao), cột nước lớn hơn 100m. 1.1.2. Đập đá đổ bản mặt bê tông Đập đá đổ bản mặt bê tông (Concrete Face Rockfill Dam – CFRD) cũng như các đập đá đổ, đá xếp bản mặt chống thấm bằng các loại vật liệu chống thấm khác nhau đã được ứng dụng từ lâu. Ví dụ: Đập đá đổ bể tông bản mặt trên sông Lerma (Mexico) xây dựng 1927-1929, cao 37,50m; Đập đá xếp trên sông OY (Pháp) xây dựng năm 1948, cao 20m… Ngày nay, CFRD được ứng dụng nhiều ở Trung Quốc, Brasil, Việt Nam. Tại Việt Nam đã xây dựng các đập Rào Quán (tỉnh Quảng Trị), đập Tuyên Quang (tỉnh Tuyên Quang), đập Cửa Đạt (tỉnh Thanh Hóa). Đập CFRD có ưu thế đến mức đã được tổng kết trong chương trình giáo khoa về thủy công là “loại đập đầu tiên được nghĩ đến khi có yêu cầu xây dựng đập”. Tại sao lại như vậy? Vì nó là loại đập có tính an toàn cao, ít kén chọn điều kiện địa hình, đại chất, có thể thi công ở mọi loại thời tiết, tận dụng được tối đa các loại đá thải loại đào từ hố móng tràn hoặc đường hầm tháo lũ, mang lại hiệu quả kinh tế lớn về kinh tế và kỹ thuật. [2] Hình 1.2 Mặt cắt ngang của đập đá đổ bê tông bản mặt Về nguyên lý, kết cấu đập bao gồm hai phần chính: − Một là bộ phận chịu lực với yêu cầu bảo đảm cho đập ổn định dưới tác dụng đẩy ngang của khối nước chứa trong hồ ở thượng lưu đập. Bộ phận này được cấu tạo chủ 8 yếu bởi khối đá IIB và IIIC được đầm nén kỹ như công nghệ làm đường, trong đó khối IIIB được làm từ đá chọn lọc lấy từ mỏ đá, còn khối đá IIIC được làm từ đá thải loại tận dụng từ đá đào hố móng tràn hoặc đường hầm tháo lũ để giảm giá thành xây dựng đập cũng như giảm thiểu tác động xấu đến môi trường; − Hai là bộ phận chống thấm bao gồm bản mặt và bản chân được làm bằng bê tông cốt thép với yêu cầu kín nước để hạn chế tối đa rò rỉ nước từ hồ chứa, tránh mất nước và gây xói thân đập, làm mất an toàn đập. Vì bê tông cốt thép là loại vật liệu dòn, dễ bị nứt nẻ khi có biến dạng trong quá trình chịu lực. Bản mặt được thiết kế chủ yếu để bảo đảm yêu cầu chống thấm và đủ “mềm” để có thể biến dạng theo biến dạng của mặt thượng lưu thân đập, nên có bề dày khá mỏng. Do vậy, khả năng chịu lực của bản mặt chủ yếu dựa vào sự tiếp xúc chặt chẽ của bản mặt với mặt thượng lưu của thân đập. Thực tế làm việc của nhiều đập, nhất là đập có chiều cao lớn hơn cho thấy khó thực hiện để hạn chế biến dạng lớn của thân đập, vì rất khó kiểm soát sự đồng đều của đá dùng để đắp đập cũng như chất lượng đầm nén các khối đá ở hiện trường với khối lượng thi công lên tới hàng triệu khối. Mặt khác, mặc dù bản mặt được đổ khi kết quả quan trắc cho thấy thân đập đã ổn định lún, nhưng trong quá trình tích nước kết quả tính toán cũng như quan trắc thực tế cho thấy thân đập vẫn tiếp tục bị lún và bị chuyển dịch về phía hạ lưu (Hình 1.3 biểu diễn kết quả tính toán và quan trắc chuyển vị của đập Thiên Sinh Kiều (Trung Quốc) sau một năm đưa vào sử dụng). Hình 1.3 Chuyển vị của đập Thiên Sinh Kiều (Trung Quốc) khi tích nước Đấy là chưa kể với đập cao, trong quá trình thi công phải phân đợt đắp đập và đổ bản mặt. Thân đập được đắp và đổ bản mặt ở đợt trước tiếp tục bị lún và chuyển vị về phía 9 hạ lưu khi đắp tiếp các khối phía trên ở các đợt thi công sau. Kết quả là mặt thượng lưu bị võng và bản mặt đập mặt dù được thiết kế có chiều dày mỏng, nhưng lại làm bằng bê tông cốt thép là loại vật liệu cứng nên không thể uốn theo mặt thượng lưu đập bị võng như ý định của người thiết kế, dẫn tới hiện tượng mất tiếp xúc giữa bản mặt và thượng lưu của thân đập. Các nhà nghiên cứu gọi hiện tượng này là hiện tượng “thoát không”. Chính vì lý do này, nên dưới tác dụng của trọng lượng bản thân bản mặt và nhất là áp lực nước bản mặt dễ bị nứt, dẫn đến rò rỉ, thẩm lậu nước qua thân đập. Có thể nói, nứt bản mặt đập đá đổ bản mặt bê tông là điều hầu như không thể tránh khỏi, chỉ có vấn đề là số lượng vết nứt ít hay nhiều và bề rộng nết nứt to hay nhỏ. Hình 1.4 Khớp nối dọc bị ép vỡ ở đập Mohale (Lesotho, Châu Phi) Hình 1.5 Hư hỏng bản mặt đập Tử Bình Phố (Trung Quốc) khi động đất 10