Liên kết web
Công nghệ Đập trụ đỡ

1. Bối cảnh hình thành công nghệ đập trụ đỡ

Trong bối cảnh hội nhập quốc tế và sự phát triển mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa của các ngành kinh tế quốc dân, vấn đề phát triển bền vững Nông nghiệp, Nông thôn là một nhu cầu và  nhiệm vụ quan trọng mà Đảng và Nhà nước đã đặt ra trong giai đoạn tới. Để phát triển ổn định và bền vững Nông nghiệp Nông thôn nói riêng và kinh tế xã hội nước ta nói chung, việc xây dựng các công trình thủy lợi chủ động tạo nguồn nước nhằm đáp ứng các yêu cầu của thực tế sản xuất đóng vai trò quan trọng đặc biệt.

Các đồng bằng ven biển, nhất là đồng bằng Sông Cửu long trong tương lai sẽ thiếu nguồn nước ngọt nghiêm trọng do các nước thượng nguồn khai thác để phát triển kinh tế, do cạn kiệt vì thảm thực vật suy giảm và sau này do nước biển dâng đưa mặn vào sâu vào phía thượng nguồn. Do đó, để giải quyết vấn đề tạo nguồn nước ngọt cho các vùng đồng bằng ven biển cần phải triển khai các dự án ngăn sông đặc biệt là ngăn các con sông lớn đó là một nhu cầu, đòi hỏi cấp bách của thực tế sản xuất.

Tuy nhiên, hầu hết các công trình ngăn sông trước đây đều xây dựng theo công nghệ truyền thống. Nhược điểm cơ bản của công nghệ cống truyền thống là phải làm hố móng rộng để thi công bản đáy rộng, thường gặp nhiều khó khăn; Khẩu diện cống bị thu hẹp nên khả năng thoát lũ kém, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái; Trọng lượng của cống quá lớn đặt trên nền đất yếu, giá thành cao. Những cống ở vùng sông sâu và rộng thì cống truyền thống phải đặt trên bờ sẽ gặp nhiều khó khăn trong đền bù, giải phóng mặt bằng và ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường sinh thái khu vực.

Để khắc phục những nhược điểm của công nghệ cống truyền thống nhằm làm cho công cuộc xây dựng các cống ngăn triều giữ ngọt đạt hiệu quả cao hơn, năm 1992 nhóm nghiên cứu thuộc viện Khoa học và Kinh tế Thủy lợi đã đề xuất đề tài: “Nghiên cứu giải pháp công nghệ tạo nguồn nước vùng ven biển” mã số KC12.10A thuộc chương trình khoa học công nghệ cấp nhà nước: “Nghiên cứu cân bằng, bảo vệ và sử dụng  có hiệu quả nguồn nước Quốc Gia” mã số KC.12. Tháng 12 năm 1995 kết thúc đề tài, nhóm nghiên cứu đã đề xuất nguyên lý cho hai công nghệ mới trong xây dựng cống là công nghệ đập trụ đỡ và công nghệ đập xà lan nhằm mục đích thay đổi công nghệ thi cống truyền thống trên bờ sang công nghệ thi cống ngay dưới lòng sông. Năm 1996 thiết kế thử nghiệm nguyên lý vào cống Phó Sinh (tỉnh Bạc Liêu), năm 1997 áp dụng vào cống sông Cui (tỉnh Long An). Năm 1999-2001 thiết kế, đến năm 2007 thi công xong cho công trình ngăn mặn giữ ngọt Thảo Long (tỉnh Thừa Thiên Huế), là công trình ngăn sông có qui mô lớn nhất Đông Nam Á gồm 15 khoang cửa van mỗi khoang rông 31,5m và 01 âu thuyền rộng 8m dài 52m, cầu giao thông rộng 10m, tiêu chuẩn cầu đạt H30-XB80. Nhiều vấn đề khoa học kỹ thuật của công nghệ đập trụ đỡ đã được đúc rút kinh nghiệm từ công trình này.

2.  Nội dung và đặc điểm chủ yếu công nghệ đập trụ đỡ

- Về cấu tạo, cống xây dựng theo công nghệ đập trụ đỡ gọi tắt là cống đập trụ đỡ gồm các bộ phận: Kết cấu chịu lực bao gồm trụ pin đặt trên bệ và bệ đặt trên hệ cọc ngàm vào nền; Kết cấu chống thấm là tường cừ cắm vào nền, liên tục dọc cống; Dầm đỡ van liên kết kín khít với đầu đỉnh tường cừ và được tựa lên bệ trụ; Do mở rộng khẩu độ để có lưu tốc qua cống (Vc) nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của nền nên kết cấu chống xói chỉ bằng thảm đá hoặc tấm bê tông trải trước và sau tường chống thấm; Kết cấu nối tiếp mang cống bằng tường neo; Cửa van lắp giữa các trụ pin thì tùy yêu cầu nhiệm vụ của cống có thể lắp các loại cửa van hiện có và các thiết bị điều khiển thích hợp; Phía trên có thể làm cầu giao thông, cầu công tác…Khoang cống đập trụ đỡ có thể rộng từ 20 đến 60m hay lớn hơn tùy thuộc điều kiện cụ thể của từng cống, khoang cống càng rộng thì hiệu quả sử dụng công nghệ càng cao.

- Về đặc điểm:

+     Các trụ của ống đập trụ đỡ chịu lực theo nguyên lý ngàm không có bản đáy như cống truyền thống, chống thấm theo đường viền đứng, chống xói bằng lớp gia cố nhẹ như thảm đá nhờ giảm lưu tốc; Cống truyền thống chịu lực bằng nguyên lý trọng lực, chống thấm bằng đường viền ngang, chống xói bằng sân, bể tiêu năng kiên cố.

+     Các bộ phận của cống đập trụ đỡ đều được thi công trong dòng chảy, từng trụ được thi công độc lập trong khung vây hẹp, nhỏ hơn rất nhiều so với cống truyền thống khi phải đắp đê quai để thi công bản đáy, sân, bể tiêu năng... trên một phạm vi lớn.

+     Cống được mở rộng nên tiêu thoát lũ tốt hơn, đảm bảo môi trường hơn cống truyền thống.

+     Cống đập trụ đỡ được xây dựng ở giữa những sông sâu và rộng, điều này cống truyền thống không làm được.

+     Cống đập trụ đỡ ít phải đền bù giải phóng mặt bằng so với cống truyền thống.

+     Giảm kinh phí đầu tư: Cùng một điều kiện và nhiệm vụ như nhau, đầu tư xây dựng cống đập trụ đỡ chỉ bằng 60-70% cống truyền thống.

3. Tóm tắt về những sáng tạo và đổi mới đặc biệt quan trọng về công nghệ Đập trụ đỡ

Hình 1 mô tả kết cấu và sơ đồ làm việc của đập trụ đỡ: kết cấu chịu lực từng trụ độc lập gồm: trụ pin, bệ đỡ và cọc ngàm vào nền; Áp lực nước qua cửa van, trọng lượng công trình,... cơ bản được truyền qua trụ pin, rồi qua bệ trụ và hệ cọc để truyền xuống dưới nền. 

Toàn bộ cửa van, dầm van, cừ chống thấm tạo thành mặt ngăn cách nước từ thượng lưu về hạ lưu hoặc ngược lại.

Thành tựu khoa học công nghệ đặc biệt quan trọng là nghiên cứu tìm ra 3 nguyên lý ổn định mới:

-       Ổn định chịu tải trọng bằng các trụ riêng biệt ngàm vào nền (nguyên lý ngàm – thay cho nguyên lý trọng lực của cống truyền thống) từ đó thi công từng trụ độc lập trong khung vây hẹp giữa lòng sông,

-       Ổn định chống thấm theo nguyên lý đường viền đứng bằng tuyến cừ liên tục qua tuyến cống được thi công dưới dòng chảy, thay cho nguyên lý chống thấm bằng đường viền ngang dưới đáy móng của cống truyền thống phải thi công trong hố móng khô.

-       Ổn định chống xói theo nguyên lý lưu tốc qua cống (vc) nhỏ hơn lưu tốc xói (vx) cho phép của đất nền, bằng cách mở rộng cống để có vc< vx . Do đó chỉ cần thả thảm đá trong dòng chảy để chống xói ở thượng hạ lưu cống, không cần làm sân tiêu năng đồ sộ như cống truyền thống phải thi công trong hố móng khô, lại vừa tăng khả năng tiêu thoát tốt hơn.

      

       Hình 2. Toàn cảnh bố trí thi công đập trụ đỡ Thảo long            Hình 3. Thi công dầm van cừ chống thấm

Như vậy, từ việc tìm ra 3 nguyên lý ổn định mới của đập trụ đỡ để cống được thi công trong dòng chảy giữa sông đã tạo ra được một công nghệ hoàn toàn mới trong xây dựng công trình ngăn sông và được gọi là công nghệ đập trụ đỡ, khác với công nghệ cống truyền thống.

                                      Hình 4. Công trình ngăn mặn giữ ngọt Thảo Long – theo nguyên lý đập trụ đỡ

Công trình đặc biệt tiêu biểu ứng dụng công nghệ đập trụ đỡ đã được thi công là: Công trình ngăn mặn giữ ngọt thảo long – Thừa Thiên Huế (hình 4&5), có qui mô lớn nhất Đông Nam Á, gồm 15 khoang mỗi khoang 31,5m và 01 âu thuyền 8m, tổng 480,5m thông nước cầu H30-XB80 rộng 10m giá thành 155 tỷ, tiết kiệm đến 40% kinh phí đầu tư so với công nghệ truyền thống.

Năm 1998, Nhiều đơn vị tư vấn trong và ngoài nước tham gia thiết kế tuyển

chọn phương án Công trình ngăn mặn giữ ngọt Thảo Long trong đó có Công ty SAFE của Pháp cũng đã tham gia thiết kế công trình này theo phương án truyền thống, thi công bằng cách đắp đảo nổi 1/3 sông rồi đào lõi để thi công bản đáy. Tuy nhiên, sau khi so chọn với phương án đập trụ đỡ, hội đồng chuyên gia của Bộ Nông nghiệp và PTNT đã không chọn phương án này vì còn có nhiều nhược điểm.                  

3.  Tình hình ứng dụng Đập trụ đỡ

Đập trụ đỡ lần đầu tiên được xây dựng ở công trình cống Sông Cui Long An, với khẩu độ cống 15m.

Năm 1999 áp dụng vào thiết kế công trình ngăn mặn giữ ngọt Thảo Long, năm 2006 công trình được đưa vào sử dụng. Công trình này gây được tiếng vang rất lớn trong ngành xây dựng công trình ngăn sông ở trong nước và trên thế giới. Đó là công trình ngăn mặn giữ ngọt lớn nhất đông nam Á.

Năm 2000 áp dụng thiết kế cho công trình cống Hiền Lương - Quảng Ngãi, năm 2001 hoàn thiện thi công đưa vào sử dụng.

Năm 2007 áp dụng vào 7 cống thuộc dự án Ômon - Xà no tỉnh Cần Thơ, Hậu Giang đó là các cống Bà Đầm C, 14500, Rạch Nhum, Rạch Tra, Vàm Nhơn, Cầu nhiễm, 7500. Năm 2008, thiết kế cho cống Ba Thôn, Đá Hàn thành phố Hồ Chí Minh. Các công trình này đã được thiết kế bằng công nghệ truyền thống nhưng do không đền bù giải phóng mặt bằng được nên các chủ đầu tư đề nghị Viện thiết kế áp dụng công nghệ mới đập trụ đỡ. Công trình trên Sông Dinh tỉnh Ninh Thuận có khẩu độ 240 gồm 6 khoang 40m.

Năm 2009 bắt đầu thiết kế áp dụng vào dự án chống ngập thành phố Hồ Chí Minh, Viện được giao thiết kế cống Kinh Lộ. Công trình này có qui mô là: bề rộng thông nước 90m và 01 âu thuyền 10m, cao trình ngưỡng cống -6,0m.

Ngay sau đó hàng loạt công trình ngăn sông lớn khác được các chủ đầu tư giao cho Viện đó là cống Kinh Hằng khẩu độ 210m, gồm 7 khoang mỗi khoang 30m ngưỡng cống -6,3 đỉnh cống +3m;  cống Sông Kinh 60m + 1 âu thuyền 10m ngưỡng cống -6,3 đỉnh cửa van +3;  Cống Tân Thuận 40m+15 m âu thuyền, ngưỡng cống -6,3, đỉnh cửa van +3; cống Phú Xuân thuộc dự án chống ngập TPHCM. Đặc biệt cống kiểm soát triều Nhiêu Lộc Thị Nghè TP.HCM đã giao cho Viện Thủy công làm tổng thầu thiết kế thi công theo dạng chìa khóa trao tay EPC. Cống Thủ Bộ trong dự án chống ngập do Đại Học thủy lợi thiết kế cũng ứng dụng công nghệ đập trụ đỡ.

  

Hình 17.Cống Kinh Lộ - TPHCM                                Hình 18.Cống Nhiêu Lộc Thị Nghè - TPHCM

    

Hình 19.Công trình Sông Dinh - Ninh Thuận                 Hình 20. Công trình Cống Cái Lớn- Kiên Giang

Công trình cống Cái Lớn - Kiên Giang (hình 20), với qui mô 395m thông nước bao gồm 2 khoang 63,5m ngưỡng cống -6m, 6 khoang 40m ngưỡng cống -5m, 2 âu thuyền mỗi âu 14m, cầu đúc hẫng, tải trọng H30-XB80. Đây là công trình có qui mô lớn nhất đồng bằng sông cửu long dự kiến sẽ xây dựng vào năm 2013-2015.

4. Hiệu quả kinh tế - xã hội

4.1 Hiệu quả kinh tế

Gía thành đập trụ đỡ khi  ứng dụng vào các công trình ngăn sông có cửa van nhỏ hơn 5,5m là 183 triệu/1m2 cửa van; các công trình ngăn sông lớn có chiều cao cửa van lớn hơn 5,5m là 963 triệu/1m2. So sánh Đập trụ đỡ giá thành bằng 52-60% so với công trình truyền thống. So với công nghệ nước ngoài khi áp dụng vào các sông lớn giá thành đập trụ đỡ chỉ vào khoảng 25%.

Như vậy đối với các công trình trong dự án chống ngập TPHCM và dự án cống Cái Lớn giá trị áp dụng theo công nghệ đập trụ đỡ là 6.961 tỷ đồng, với tỷ lệ tiết kiệm 40% đã tiết kiệm cho ngân sách là 2.784 tỷ đồng.

Nếu toàn bộ dự án chống ngập thành phố Hồ Chí Minh với kinh phí 12000 tỷ đồng, với tỷ lệ tiết kiệm 40%, công nghệ đập trụ đỡ có thể tiết kiệm được 4800 tỷ đồng.

Trong tương lai các dự án chống ngập thành phố Hải Phòng, Trà Vinh, Cần Thơ, Cà Mau, tạm tính mỗi dự án cần 5.000 tỷ, 4 dự án là 20.000 tỷ, với công nghệ đập trụ đỡ có thể tiết kiệm được 8.000 tỷ.

                                                  Bảng 1: Giá thành công trình ngăn sông vừa độ sâu vừa phải ứng dụng đập trụ đỡ

TT

Cống

Năm xây dựng

Bề r

ộng

Chênh

lệch

Cửa van cao

Tổng

dự

toán

Giá thành/1m2

Hệ số qui đổi về 2010

Giá thành Qui về năm 2010

 

Cống

 

m

m

m

Tỷ

triệu

 

Triệu/m2

1

      Hiền Lương

2002

64

2

3,5

13

58

1.72

100

2

     Thảo Long

2006

480,5

1,2

3,7

155

100

1.31

131

3

     Bà Đầm Hậu Giang

2007

16

2,5

4,5

9

125

1.23

153

4

     Cống 14500

2007

7,5

1,5

4

5

166

1.23

203

5

     Đò Điệm

2009

168

3

6,5

180

165

1.07

177

6

     Biện Nhị - Cà Mau

2011

30

2

6

36

200

0.93

187

7

     Ba Thôn

2010

10

2

5.5

18

327

1.00

327

8

     Đá Hàn

2010

15

 

4.5

13

192

1

192

Trung bình: 184 triệu đồng/ 1m2 cửa cống

Bảng 2. Giá thành các công trình ngăn sông lớn áp dụng đập trụ đỡ

TT

Công trình

Năm XD

Khẩu độ

   Chênh lệch

 Chiều cao van

Tổng dự toán

Giá thành tr/m2

1

Kinh Lộ

2011

100

3

8.5

1000

1170

2

Cái Lớn

2011

395

2,5

8,5

2400

714

3

Tân Thuận

2011

55

3

9,5

729

1395

4

Thị Nghè

2011

58

3

7

240

591

5

Sông Kinh

2011

80

3

9,5

748

984

6

Kênh hằng

2011

210

3

9,5

1844

924

Trung bình giá thành 963 triệu/1m2 cửa cống

4.2 Hiệu quả xã hội:

Các công trình này mang lại hiệu quả kinh tế xã hội rõ nét như tiết kiệm vật tư, tiết kiệm kinh phí, bảo vệ môi trường và sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên của đất nước. Các công nghệ này giảm đến mức thấp nhất diện tích đền bù, di dân tái định cư nên không làm xáo trộn đến đời sồng của nhân dân vùng xây dựng công trình.Ví dụ, khi xây dựng cống Đò Điệm trên sông Nghèn tỉnh Hà Tĩnh, theo phương án truyền thống phải giải phóng 27 ha đất làm muối, chuyển đổi nghề cho 72 hộ diêm dân và 12 hộ để đắp đập ngăn sông. Nhưng khi làm phương án đập dưới lòng sông thì không hộ dân nào phải di dời cũng như không phải chuyển đổi nghề cho hộ diêm dân nào cả. Hay công trình cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè trong dự án chống ngập TP Hồ Chí Minh, nếu thi công theo phương án truyền thống phải giải phóng mặt bằng gần 2 ha, chi phí đền bù lên đến gần 17 tỷ đồng. Nếu làm theo công nghệ đập trụ đỡ thì diện tích và chi phí giải phóng mặt bằng không đáng kể (chỉ hơn 700m2).

Việc xây dựng công trình trên sông không làm thay đổi thủy thế của dòng sông sẵn có nên cơ bản giữ được cảnh quan môi trường tự nhiên trong và sau khi xây dựng. Đây là ưu điểm được các địa phương hoan nghênh.

 

Số người đang online:
12
Số lượt truy cập:
2,920,348
© Bản quyền nội dung thuộc về Viện Thủy Công
Địa chỉ: Số 3 Ngõ 95, phố Chùa Bộc, Quận Đống Đa, TP Hà nội.
Điện thoại: 04.35632821 Fax: +(84)4.35637750

Mọi thông tin sao chép từ website này đều phải ghi rõ nguồn www.thuycong.ac.vn

Thiết kế bởi Trung tâm Công nghệ phần mềm Thủy Lợi