Công trình Nhà máy thủy điện Hàm Thuận đặt tại xã Đa Mi, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận, cách Thành phố Hồ Chí Minh 220 km là công trình thủy điện cấp 1 với công suất 300MW với 2 tổ máy. Hồ chứa của nhà máy nằm trên 2 tỉnh Lâm Đồng và Bình Thuận với diện tích mặt hồ ở mực nước dâng bình thường 605 m khoảng 25,2 km², dung tích 695 triệu m³. Ngoài chức năng phát điện, các hồ chứa còn góp phần bổ sung nước tưới tiêu và nước sinh hoạt trong mùa khô cho vùng hạ du sông La Ngà, nhất là các huyện Tánh Linh và Đức Linh của tỉnh Bình Thuận, đồng thời gia tăng lưu lượng dòng chảy đến hồ Trị An, làm tăng sản lượng điện cho Nhà máy thủy điện Trị An. Sau thời gian hoạt động, công trình đã có dấu hiệu xuống cấp. Viện Thủy công được giao nhiệm vụ tư vấn khảo sát đánh giá chất lượng công trình tòa nhà năng lượng Hàm thuận. Bài toán xác định các thông số kỹ thuật và hiện trạng hư hỏng khuyết tật bê tông sàn nhà máy phục vụ tính toán lại kết cấu toàn bộ nhà máy thủy điện Hàm Thuận nhằm mục đích đánh giá nguyên nhân gây ra nứt các sàn bê tông và bệ đỡ van turbine làm cơ sở cho phương án xử lý, khắc phục.
Một số hình ảnh các hư hỏng tường sàn, bệ đỡ van tại Nhà máy
|
Thấm góc tường do các vết nứt |
Tưởng bị thấm giữa tường (trong một khối đổ) |
Tưởng bị thấm tiết vôi: Không quét sơn lên được |
Tường bị nứt dọc lên đến đỉnh tường |
Bệ đỡ van tuabin bị nứt vỡ giữa khối đổ bù |
Nứt sàn tại các ô thả thiết bị nhìn từ phía dưới |
Đối với việc đánh giá chất lượng xây dựng các công trình bằng mắt thường có thể nhận thấy hư hỏng của bê tông như nứt bê tông, bề mặt bê tông bị rỗng rỗ, bong tróc, bị xói mòn,… nhưng với các khuyết tật tiềm ẩn bên trong và mức độ hư hỏng công trình thì cần đánh giá được các tính chất của bê tông như cường độ, độ đồng nhất, các khuyết tật rỗng rỗ trong bê tông và các vết nứt. Với các công trình có quy mô cấp I như Thủy điện Hàm Thuận, Viện Thủy công đã ứng dụng công nghệ siêu âm 3D bằng hình ảnh màu vào kiểm tra các hạng mục bê tông nhà máy. Phương pháp siêu âm ba chiều là một phương pháp tiên tiến, đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Phương pháp siêu âm ba chiều cho phép xây dựng được mô hình ba chiều trực quan của cấu kiện được kiểm tra, thể hiện chi tiết các vết nứt, khuyết tật, phân vùng cấu kiện kiểm tra theo cường độ, độ đồng nhất.
Hình ảnh mô phỏng hoạt động của Máy siêu âm 3D
Máy siêu âm ba chiều là một ứng dụng của công nghệ Pha Array. Đầu dò của máy được cấu tạo bởi một ma-trận các cảm biến đa năng có khả năng phát và thu sóng. Khi đặt đầu dò tại một vị trí trên mẫu thí nghiệm và tiến hành siêu âm thì lần lượt các cảm biến sẽ phát sóng. Sóng phát được truyền trong vật liệu theo hướng phát, cho đến khi gặp môi trường thay đổi (từ vật liệu 1 sang vật liệu 2), sóng phản xạ được hình thành và truyền về phía đầu dò. Tại đầu dò, sóng phản xạ sẽ được thu lại.
Bằng cách phân tích năng lượng, thời gian, góc phát của sóng phát và năng lượng, thời gian, góc thu của sóng thu có thể xây dựng được mô hình ba chiều thể hiện hình dạng và đặc tính của vật liệu bên trong khối thí nghiệm.
Sử dụng Máy siêu âm 3D ngoài cho phép chụp ảnh toàn bộ rỗng rỗ bên trong bê tông, nhờ xác định nhanh các vùng bê tông kém chất lượng thông qua các hình ảnh ghi được trực tiếp, tư vấn có thể lựa chọn được các vùng kiểm tra tối ưu. Ngoài ra dùng máy siêu âm 3D còn xác định một cách chính xác vận tốc trong bê tông trung bình trong bê tông bằng 32 đầu dò, từ vận tốc siêu âm và cường độ nén của các mẫu khoan đối chứng kiểm tra có thể xác định được cường độ của bê tông theo TCVN 9357:2012.
 |
 |
Hình ảnh ứng dụng công nghệ siêu âm 3D đánh giá khuyết tật công trình
Kết quả khảo sát cho thấy:
– Bê tông tại nhà máy có cường độ bê tông trung bình đạt yêu cầu thiết kế theo TCXDVN 239:06; Một số vị trí bê tông có cường độ từ 15 ÷16 Mpa, đây đều là các vị trí có xuất hiện dòng thấm; dòng thấm lâu ngày đã làm suy giảm cường độ bê tông so với các vùng khác từ 20-25% cường độ.
– Toàn bộ các cấu kiện kiểm tra đều có vận tốc xung Vbt > 3200 m/s và hệ số biến động Độ đồng nhất Vk đạt từ 0,7 ÷ 6,3 %; không có sự biến động xung siêu âm đột biến (> 20% so với vận tốc trung bình) như vậy trong các vùng trên đều không tồn tại vùng khuyết tật trong bê tông;
Hiện nay nhà máy tồn tại một số các vết nứt, vùng thấm đơn lẻ tuy chưa ảnh hưởng đến an toàn trong quá trình vận hành tuy nhiên kết quả kiểm tra cho thấy cốt thép trong bê tông tại các vị trí nứt thấm đã có dấu hiệu bị ăn mòn; vì vậy để đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình 100 năm kiến nghị phân chia các dạng khuyết tật thành thành các dạng nứt thấm tiết vôi và nứt khô để thiết kế phương án sửa chữa cho đúng bản chất của các dạng khuyết tật.
Người viết tin: Phòng Nghiên cứu Vật liệu
