Công nghệ xây dựng cho công trình thủy lợi

Ngành công nghiệp xây dựng phát triển đòi hỏi theo đó là sự ứng dụng nhanh chóng của khoa học công nghệ xây dựng nhằm đáp ứng yêu cầu thi công cũng như đảm bảo chất lượng công trình. Đóng góp không nhỏ trong lĩnh vực xây dựng, thủy lợi, các công nghệ do Viện Thủy công nghiên cứu, ứng dụng đã giúp giảm giá thành, rút ngắn thời gian thi công và hiệu quả trong quá trình sử dụng.

Công nghệ đập trụ đỡ

Công nghệ đập trụ đỡ được nghiên cứu từ những năm 1995. Nguyên lý của đập trụ đỡ là đưa toàn bộ lực tác dụng vào công trình về các trụ riêng biệt, sau đó truyền xuống nền thông qua đài cọc và hệ cọc đóng sâu vào nền. Chống thấm cho công trình là hàng cừ đóng sâu vào nền đất và đầu cừ được liên kết với dầm đỡ van và đài cọc. Giữa các trụ pin là cửa van. Dầm đỡ van là kết cấu liên kết kín nước với đầu cừ và đồng thời là kết cấu kín nước giữa cửa van và công trình, hai đầu dầm van gác lên bệ trụ pin. Ưu điểm của đập trụ đỡ là giảm chi phí đầu tư xây dựng, đặc biệt có hiệu quả cao khi ngăn các sông lớn. Bởi các trụ đỡ và các dầm đáy của đập được thi công khô trong khung vây cừ ván thép, các dầm đáy cũng có thể được thi công lắp ghép mà không cần làm khô hố móng do đó không phải đào kênh dẫn dòng, mất ít đất xây dựng, không làm thay đổi cảnh quan môi trường và đặc biệt là có thể xây dựng cống với khẩu độ lớn, cũng như kết hợp làm cầu giao thông hiện đại theo hình thức trên là cầu, dưới là cống.

Công nghệ ngăn sông này được thử nghiệm từng bước ở các công trình nhỏ đến lớn như công trình Phó Sinh, Sông Cui và hiệu quả của ứng dụng công nghệ mới này thể hiện rất rõ khi xây dựng đập Thảo Long - Huế với chiều rộng thông nước 472,5m; cống gồm 15 khoang, mỗi khoang rộng 31,5m và âu thuyền rộng 8m. Đây là công trình ngăn mặn giữ ngọt lớn nhất Đông Nam Á, công trình giành cúp vàng chất lượng xây dựng Việt Nam 2010. Nhờ ứng dụng công nghệ đập trụ đỡ nên đã tiết kiệm được kinh phí đầu tư tới 35% so với cống truyền thống.

Công nghệ đập sà lan

Đập xà lan làm việc theo nguyên lý sau: Ổn định trượt nhờ lực ma sát giữa nền và đáy, ổn định lún và biến dạng nhờ kết cấu nhẹ và mở rộng bản đáy để có ứng suất lên nền nhỏ hơn ứng suất cho phép của nền, ổn định chống thấm nhờ kéo dài đường viền bản đáy và nền đất. Đập sà lan được ứng dụng để xây dựng các công trình ngăn sông ở các cống vùng triều có chênh lệch cột nước nhỏ hơn 3m và có địa chất mềm yếu. Ưu điểm nổi bật của đập sà lan là khối lượng xây lắp giảm tới 50% so với công nghệ truyền thống và do tận dụng được nền đất tự nhiên nên có thể giảm việc đầu tư xử lý nền tới 70%. Vì vậy, giá thành công trình chỉ bằng khoảng 50% so với công nghệ truyền thống với cùng điều kiện so sánh.

Công nghệ khoan phụt áp lực cao Jet - Grouting

Đây là một công nghệ trộn sâu dạng ướt (wet mixing). Hiện nay nước ta chưa có thuật ngữ khoa học tiếng Việt chính thức để gọi tên công nghệ này. Tạm thời, Viện Thủy công đề xuất thuật ngữ “khoan phụt cao áp”. Khoan phụt vữa cao áp là một quá trình bê tông hoá đất. Nhờ có tia nước và tia vữa phun ra với áp suất cao (200400 atm), vận tốc lớn (100m/s), các phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra và hoà trộn với vữa phụt đông cứng tạo thành một khối “xi măng - đất” đồng nhất - tạm gọi là xi măng - đất. Với nhiều ưu điểm, cọc xi măng đất thi công bằng công nghệ Jet Grouting đã được lựa chọn.

Qua công trình thử nghiệm đã chứng tỏ được khả năng đáp ứng về sức chịu tải của vật liệu xi măng đất và hiệu quả kinh tế đối với công trình thủy lợi. Trong đó, đối với lĩnh vực chống thấm cho công trình thì năm 2005, lần đầu tiên nhóm nghiên cứu đã sử dụng cả công nghệ Jet - Grouting và công nghệ trộn kiểu cơ khí để thi công chống thấm cho một đoạn đê quai của thủy điện Sơn La. Năm 2009, Viện Thủy công đã ứng dụng công nghệ Jet - Grouting để xử lý chống thấm cho 4 hồ chứa gồm: Hồ Khuôn Cát - Lạng Sơn (hồ cũ bị thấm nước); hồ Nà Zanh - Cao Bằng (hồ cũ bị thấm nước); hồ Núi Một - Ninh Thuận (xây dựng mới) và đặc biệt hồ Hao Hao - Thanh Hóa (hồ đang thi công). Việc sử dụng công nghệ Jet - Grouting đã lấp bịt được dòng thấm, được các chủ đầu tư đánh giá cao về mặt chất lượng và tiến độ.

Về lĩnh vực xử lý nền móng công trình thì năm 2007, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ Jet - Grouting xử lý nền cho 7 cống thuộc dự án Omon - Xano. Năm 2008, ứng dụng xử lý nền cho công trình kè AnKer - Vũng Tàu. Đây là công trình thực hiện theo phương thức EPC. Lần đầu tiên một quy trình thiết kế, thi công và kiểm soát chất lượng cọc đất - xi măng để xử lý đất yếu được ứng dụng một cách đầy đủ và toàn diện nhằm kiểm tra xem có đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe của chủ đầu tư Châu Âu hay không. Đến nay công trình này đã thi công xong và đưa vào sử dụng tháng 10/2009. Với công trình này đã tiết kiệm 2 triệu USD so với các phương án khác… Ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, lần đầu tiên vào năm 2008, Viện đã ứng dụng công nghệ Jet - Grouting để hỗ trợ thi công tường vây cọc barret tại tòa nhà Vinafood - Hà Nội…

Về mặt thời gian, cọc xi măng đất thi công theo kiểu trộn cơ khí chỉ bằng 50% và đối với cọc xi măng đất thi công theo kiểu trộn tia chỉ bằng 10% so với phương án đóng cọc bê tông cốt thép. Về mặt kinh phí, cọc xi măng đất thi công theo kiểu trộn cơ khí chỉ bằng 85% và đối với cọc xi măng đất thi công theo kiểu trộn tia chỉ bằng 69,5% so với phương án đóng cọc bê tông cốt thép. Vì đặc điểm của thiết bị là gọn nhẹ, thi công được ở không gian chật hẹp, di chuyển dễ dàng trong các kênh rạch chằng chịt ở vùng ĐBSCL. Tính chất vật liệu cọc xi măng đất tạo ra đồng đều, có khả năng chịu lực lớn đáp ứng được các yêu cầu về tải trọng của công trình thủy lợi.

Công nghệ đầm lăn trong xây dựng công trình thủy

Bê tông đầm lăn (RCC - Roller Compacted Concrete) là loại bê tông được làm chặt bằng phương pháp đầm lăn, khác với bê tông truyền thống được làm chặt bằng phương pháp đầm rung. Sử dụng bê tông đầm lăn được coi như một bước phát triển đột phá trong công nghệ xây dựng đập bê tông trọng lực nói riêng, xây dựng đập công trình thủy lợi, thủy điện nói chung. Với những ưu điểm vượt trội của bê tông đầm lăn đó là: lượng dùng xi măng thấp, tỷ lệ nước/chất kết dính thấp, lượng nước chỉ vừa đủ cho sự thủy hóa của xi măng và các điều này đã góp phần làm giảm thiểu khả năng nứt do nhiệt thủy hóa của xi măng và nứt do co ngót của bê tông. Hơn thế nữa, do tốc độ thi công RCC nhanh, nhất là đối với thi công các đập có mặt bằng thi công rộng, khối lượng bê tông lớn tạo ra giá thành công trình giảm, đạt hiệu quả kinh tế cao. Công nghệ này đã được áp dụng cho nhiều đập thủy điện như: Pleikrong - Gia Lai, đập Định Bình - Bình Định, đập thủy điện Sơn La - Lai Châu…