Trong đầu mối công trình thủy lợi hồ chứa nước, ngoài một số công trình như đập dâng, công trình lấy nước, công trình chuyên môn, còn phải làm các công trình để tháo nước thừa không thể chứa được trong hồ [1].
Tràn xả lũ và dốc nước thường được cấu tạo bằng bê tông cốt thép đây là một hạng mục bê tông thủy công, trong quá trình vận hành thường xuyên có dòng chảy qua. Bởi vậy, bê tông đập tràn thường chịu các tác động phá hoại như sau: (1) Các thành phần ăn mòn trong môi trường nước, (2) Các tác động cơ học của sóng và dòng chảy với lưu tốc lớn và (3) Các tác động ngoại lực. Điều này dẫn tới bê tông đập tràn thường bị giảm độ bền và tuổi thọ một cách nhanh chóng.
Hình 1. Các hình thức mặt cắt của đập tràn (a- Đập tràn kiểu một bậc; b – Đập tràn kiểu nhiều bậc; c,d- Đập tràn kiểu hình cong; e- ngưỡng tràn)
Theo thống kế hiện nay cả nước có hàng nghìn công trình đầu mối hư hỏng hạng mục tràn, trong đó 15 hồ có tràn xả lũ bị nứt và 188 hồ có tràn xả lũ bị hư hỏng không thể hoạt động, không đảm bảo khả năng tháo lũ.
Hình 2. Các vết nứt trên bề mặt tràn xả lũ – Thủy điện Hòa Bình |
Hình 3. Các vùng bê tông xâm thực ở đoạn chuyển tiếp dốc nước – Thủy điện Hòa Bình |
|
Hình 3. Hư hỏng tràn xả lũ Dầu Tiếng |
Hình 4. Tràn Khe Cát bị lệch cao độ |
Từ những năm 2000 trở về trước các hư hỏng này thường được các đơn vị đục tẩy và tiến hành đổ bù bằng bê tông, với phương pháp thi công như vậy thì cần phải tiến hành đục tẩy rộng và phải tiến hành khoan neo để tăng khả năng bám dính, quy trình thi công này kéo dài thời gian và tốn nhân công nhưng hiệu quả cũng không cao.
Từ năm 2000 đến nay khi các hãng phụ gia lớn trên thế giới vào Việt Nam đã giới thiệu các dòng vữa sửa chữa như Sika Monotop của hãng Sika – Thụy Sỹ (60.000đ/kg), vữa Barra 82 của hãng Basf (50.000đ/kg), vữa Mapei Mapegrout của hãng Mapei – Italia (47.000 đ/kg) ..v.v. Các sản phẩm này phù hợp với các sửa chữa nhỏ trên mặt tràn, dễ thi công tuy nhiên giá thành cao, chưa phù hợp với ngành thủy lợi.
Chính vì vậy, Phòng nghiên cứu Vật liệu – Viện Thủy công từ năm 2010 đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm vữa cường độ cao dùng cho sửa chữa các hạng mục bê tông thủy công trong ngành Thủy lợi. Sản phẩm đã tiếp thu được những tính năng ưu việt của các sản phẩm của các hãng danh tiếng trên thế giới nhưng lại có giá thành chỉ bằng 1/10 (6.500đ/kg).
Vật liệu sử dụng trong công tác sửa chữa
Vữa sửa chữa TC-Motar M40 do Viện Thủy công nghiên cứu và sản xuất, đây là loại vữa dạng bột, trộn sẵn được cấu thành từ xi măng có cường độ cao, cốt liệu mịn cùng với phụ gia đặc biệt chứa tác nhân giãn nở do Phòng nghiên cứu vật liệu Viện Thủy công nghiên cứu và phát triển. Khi trộn TC – Mortar với nước sẽ tạo ra một loại vữa có cường độ cao không phân tầng, không co ngót. Sản phẩm có một thành phần dễ sử dụng, dễ thi công, đặc biệt phù hợp cho việc sửa chữa các hạng mục yêu cầu chịu mài mòn và bám dính cao. TC – Mortar có những tính chất sau:
Ngoài ra để nâng cao khả năng kết nối giữa bê tông nền cũ và vữa sửa chữa cần phải bổ xung lớp kết nối giữa các loại vật liệu, vật liệu kết nối phải đảm bảo tăng cường độ kết nối lớn hơn hoặc bằng so với bê tông cũ (lớn hơn 10% so với cường độ bê tông nền) và có độ bền cao, dễ dàng thi công, các vật liệu thường xử dụng là: vật liệu gốc nhũ tương (Latex) hoặc vật liệu gốc nhựa epoxy.
Áp dụng vữa TC-Motar vào sửa chữa bề mặt tràn công trình hồ chứa nước Khe Cát – tỉnh Quảng Ninh
Công trình hồ chứa nước Khe Cát được xây dựng tại xã Hải Lạng, huyện Tiên Yên, Tỉnh Quảng Ninh. Công trình đầu mối ở thượng nguồn suối Khe Cát, trên tỉnh lộ 330 từ quốc lộ 18A đi huyện Ba Chẽ, cách đường quốc lộ 18A khoảng 1km, cách thị trấn Tiên Yên khoảng 7km về phía Tây Nam.
Sau khi đo đạc đường cong mặt tràn thực tế đã thi công, tiến hành vẽ đường cong mặt tràn bằng phần mềm AutoCad và chập đường cong mặt tràn thiết kế, kết quả cho thấy: Về cơ bản, đường cong mặt tràn thực tế đã thi công cơ bản là đáp ứng được với hồ sơ thiết kế. Tuy nhiên, tại một số điểm trên đường cong mặt tràn có sự sai lệch giữa thiết kế và thi công, độ chệch tại các điểm từ -76mm đến +50mm so với bề mặt cong tràn thiết kế [2].
Hình 5. Chi tiết các đoạn tràn
Mặc dù các giá trị sai số đều nằm trong mức quy định tại bảng 20 tại TCVN 4453: 1995 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – Quy phạm thi công và nghiệm thu là Δ = 1/500 chiều cao công trình nhưng không vượt quá 100mm), tuy nhiên để đảm bảo chế độ dòng chảy và tránh hiện tượng xâm thực xảy ra trên bề mặt cong tràn Ophixerop, đơn vị tư vấn đã kiến nghị cần phải tiến hành khôi phục lại theo đúng đường cong thiết kế.
Quy trình thi công tóm tắt như sau:
a. Đối với các điểm lệch có giá trị dương (+)
Biện pháp sửa chữa: Dùng máy mài bê tông mài phẳng đến cao độ thiết kế.
b. Đối với các điểm lệch có giá trị âm (-)
Bước 1: Xác định và khoanh vùng bê tông cần xử lý; vẽ sơ họa cao độ cần bù chênh lên 2 phía cánh tràn.
Bước 2: Đục nhám toàn bộ bê tông vùng xử lý để tạo bám dính;
Bước 3: Vệ sinh sạch vị trí đục tẩy bằng nước áp lực cao;
Bước 4: Quét lớp kết nối sikadur 732 lên toàn bộ vùng bê tông đã đục tẩy, định mức sử dụng 0,7-1kg/1m2;
Bước 5: Trát vữa cường độ cao TC-Motar M40 lên toàn bộ vùng đã quét lớp kết nối, độ dày lớp vữa trát không quá 3cm/1 lớp;, giữa các lớp có bổ xung vật liệu kết nối;
Bước 6: Mài phẳng lại bề mặt các vị trí ba via và vệ sinh hoàn thiện.
Kết quả đạt được
Sau khi thi công xong, toàn bộ bề mặt tràn đã được hoàn thiện theo đúng cao độ thiết kế, độ lệch đo bằng thước 3m đều nhỏ hơn 5mm, độ lệch so với thiết kế đều < 10mm. Kể từ khi đưa vào sử dụng hàng năm đều xả lũ qua tràn, đến nay đã qua 4 năm đưa vào sử dụng, toàn bộ bề mặt sửa chữa đều đảm bảo không xuất hiện các hư hỏng nhỏ trên bề mặt.
Hình 6. Tràn hồ chứa nước Khe Cát sau khi sửa chữa
Một số kết luận
Vữa sửa chữa TC-Mortar do Viện Thủy công nghiên cứu sản xuất đã chứng minh chất lượng trong việc sửa chữa các hạng mục bê tông thủy công, đặc biệt là các vùng có dòng nước chảy qua. Với ưu điểm là khả năng bám dính cao, cùng khả năng chịu mài mòn, sản phẩm đã được ứng dụng không chỉ trong việc sửa chữa hư hỏng bề mặt mà còn có tác dụng trong việc sữa chữa các vùng bê tông rò rỉ nước: như cống Khe Gỗ, cống Khe Trung, tuynen Ngàn Trươi..v.v.
Sản phẩm có chất lượng tốt, quy trình thi công đơn giản đã chứng minh được hiệu quả tương đương với các sản phẩm nhập ngoại của các hãng tiên tiến trên thế giới như Sika, Basf .v.v. nhưng lại có giá thành chỉ bằng 1/5 so với các sản phẩm nhập ngoại.
Biện pháp thi công như đề xuất là tương đối đơn giản, hoàn toàn phù hợp với đơn vị quản lý vận hành có thể tự tiến hành sửa chữa hàng năm nếu có các hư hỏng xuất hiện trong quá trình sử dụng.
Tài liệu tham khảo
| [1] | Nguyễn Chiến, “Tính toán Thủy lực công trình tháo nước”. |
| [2] | Vũ Thành Công, “Báo cáo kết quả kiểm tra đánh giá chất lượng Công trình hồ chứa nước Khe Cát,” 2018. |
Người viết tin: Phòng Nghiên cứu Vật liệu