CÁC CÔNG TRÌNH XẢ, THÁO VÀ LẤY NƯỚC

1.43. Các công trình xả, tháo và lấy nước của đập cần được dự kiến để:   

- Xả lưu lượng lũ.

- Lấy lưu lượng nước để đảm bảo cho tưới, dẫn nước vào các ao nuôi cá đẻ, bảo đảm chiều sâu thông tàu ở hạ lưu, bảo đảm cấp nước v.v…

- Tháo lưu lượng thi công.

- Xả bớt lượng nước thừa của hồ chứa tới mực nước trước mùa lũ khi dung tích của hồ chứa bị hạn chế.

- Tháo cạn một phần hồ chứa trong thời kỳ thi công hoặc khai thác.

1.44. Chiều dài của tuyến tràn, kích thước và số khoang xả mặt và xả sâu cần được ấn định tùy thuộc vào:

- Trị số tính toán của lưu lượng cần xả.

- Tỷ lưu cho phép ứng với các điều kiện địa chất đã cho.

- Ảnh hưởng xấu của dòng chảy có thể gây ra đối với lòng sông và sự làm việc của các công trình đầu mối khác.

- Sơ đồ đóng mở các cửa van dự kiến.

- Chế độ thủy lực của dòng chảy trong lòng sông trên mặt bằng.

Đối với các đập cấp I, II, III cần phải tiến hành so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án nêu ra theo kết quả tính toán thủy lực và thí nghiệm trong phòng.

Đối với đập cấp IV, việc so sánh các phương án tiến hành theo kết quả tính toán thủy lực và tương tự.

Tỷ lưu cho phép của tuyến tràn có thể tham khảo ở bảng 3 và 4.

1.45. Mặt cắt không tạo chân không có hình dạng cong, nối tiếp dần đều với mặt tràn của đập phải được coi là mặt cắt chủ yếu của các đầu tràn của các tràn xả mặt thuộc mọi cấp.

Độ dốc của mặt tràn nước và chiều dài của nó cần quy định xuất phát từ các đặc điểm cấu tạo của mặt cắt đập.

Hình dạng đầu tràn của đập xả cấp IV cho phép lấy theo hình thang hoặc hình chữ nhật.

Cho phép dùng đầu tràn tạo chân không khi cần tăng tỷ lưu qua đập tràn và khi có các điều kiện địa chất thuận lợi và khi giải pháp này được luận chứng bằng tính toán và nghiên cứu thủy lực.

1.46. Khi thiết kế các công trình xả của đập và các kết cấu gia cố ở hạ lưu có nước chảy qua với lưu tốc lớn, cần xét đến hiện tượng khí thực và phá hoại do khí thực, hiện tượng dòng chảy bị hàm khí, cũng như các tác động của động lực dòng chảy lên các bộ phận công trình.

Để bảo vệ bề mặt tràn của công trình xả chịu tác động của lưu tốc lớn hơn 15 m/s khỏi bị khí thực phá hủy, cần dự kiến:

- Sử dụng bê tông có độ bền chống khí thực cao.

- Tạo cho các bề mặt có nước chảy qua thuận với dòng chảy san bằng các mũi nhô cục bộ và các chỗ không bằng phẳng.

- Đưa không khí vào những vùng có khả năng bị phá hủy do khí thực (rãnh thông khí, những bậc ở bề mặt xả nước trong đó các buồng chống khí thực, những mũi phóng để hất dòng chảy và gây bão hòa cho lớp nước ở sát đáy).

1.47. Trong các công trình xả dưới sâu, để tăng khả năng tháo, cần phải tạo cho các cạnh vào có hình dạng thuận.

Diện tích mặt cắt ướt ở đoạn ra của công trình xả sâu thông thường phải thu hẹp dần để cải thiện điều kiện thủy lực và thu nhỏ kích thước cửa van.

Trục của công trình xả sâu phải đặt theo đường thẳng. Công trình xả sâu có dạng cong chỉ áp dụng khi có luận chứng về sự làm việc của nó trong các điều kiện có thể xảy ra khí thực, có thay đổi chế độ dòng chảy và có các tải trọng thủy động lớn.

Cao trình và độ dốc dọc trục đầu vào của công trình xả sâu cần được ấn định xuất phát từ các đặc tính kết cấu của đập và của đoạn cuối của công trình xả, có xét đến biên độ dao động của mực nước thượng lưu được xác định tương ứng với biểu đồ lưu lượng tháo.

Khi bố trí buồng cửa van ở đầu vào hoặc ở phần giữa tuyến công trình xả sâu, cần dự kiến việc dẫn không khí vào phía sau các cửa van. Miệng của giếng thông khí cần được bố trí gần cửa van ở mức tối đa có thể (theo điều kiện cấu tạo của công trình xả), và cần bảo đảm sao cho các tia nước tóe lên không rơi vào được miệng giếng này.

1.48. Kết cấu đoạn cuối của công trình xả mặt hoặc xả sâu cần được chọn tùy thuộc vào độ cao của công trình xả, tỷ lưu ở đoạn ra có đặc tính của đất nền, cũng như những yêu cầu đặt ra đối với chế độ thủy lực nối tiếp thượng hạ lưu.

1.49. Ứng với chế độ chảy mặt ở cuối công trình xả, cần dự kiến mũi hắt có bề mặt nằm ngang hoặc nghiêng tạo nên chế độ không ngập, khi có nước nhảy phải ổn định, dòng chảy không được gây nên xói lở nguy hiểm cho lòng dẫn và hai bên bờ ở đoạn kề với công trình. Cần tạo ra chế độ nối tiếp mặt có xét tới cả việc xả các vật nổi.

1.50. Đối với chế độ chảy đáy, cần phải thiết kế nối tiếp bề mặt tràn với đáy bể tiêu năng một cách thuận, hoặc với một bậc không lớn.

Trong trường hợp có nguy cơ xuất hiện khí thực làm rỗ bê tông cần dự kiến dẫn không khí hoặc nước vào mặt phía hạ lưu của bậc.

Cao trình bề mặt bể tiêu năng cần được ấn định từ điều kiện nước chảy ngập, ứng với hệ thống các kết cấu tiêu năng được chọn trong thiết kế và khi cần thiết, có xét đến điều kiện dẫn dòng trong thời kỳ thi công đập.

1.51. Khi nối tiếp với hạ lưu bằng cách phun ở cuối công trình xả cần dự kiến mũi phóng để hất dòng chảy về hạ lưu tới một khoảng cách không nguy hiểm cho công trình.

Trong trường hợp nền bị nứt nẻ nhẹ, ở chỗ nước rơi cần dự kiến gia cố bờ hố xói hoặc có biện pháp để tiêu năng cả ở vùng nước rơi lẫn ở mũi phun bằng cách bố trí các bộ phận để phân tán dòng chảy. Kích thước hình dạng và độ bền chống khí thực của các bộ phận này phải được xác định thông qua tính toán và nghiên cứu thủy lực.

1.52. Khi xác định các đặc trưng về độ bền, biến dạng và thấm của đất nền đập bê tông và bê tông cốt thép và khi chọn các sơ đồ tính toán, cần đặc biệt chú ý tới các vùng đất yếu trong khối nền:

- Trong nền không phải là đá: các vùng đất lún sụt, đất dẻo mềm hoặc dẻo chảy, đất than bùn, đất tơi rời.

- Trong nền đá: các vùng có các hệ thống khe nứt nhỏ và trung bình, các khe nứt lớn đơn độc và các đứt gãy các vùng phong hóa mạnh, và các vùng giảm tải.

1.53. Đối với các đập cấp I và II mà do hậu quả của sự cố và do chiều cao nên có thể xếp vào loại đập cấp III hoặc IV, cho phép xác định các đặc trưng tính toán của đất nền như đối với đất nền của đập cấp III hoặc cấp IV.

1.54. Để cải thiện các đặc tính về độ bền biến dạng và thấm của đất nền đập bê tông và bê tông cốt thép, khi cần thiết, trong thiết kế phải dự kiến:

- Gia cố và làm chặt toàn bộ hoặc một phần đất nền bằng xi măng hoặc vữa dính kết khác.

- Tiêu nước cho đất loại sét bão hòa nước để tăng nhanh cố kết thấm của nền.

- Bố trí các tường chắn để giữ các sườn dốc và các mái dốc của các khối đất đá.

- Xử lý các nứt nẻ, các đứt gãy bằng cách:

+ Làm đệm hình nêm bằng bê tông cốt thép dạng phẳng hoặc vòm để lực từ thân đập được truyền xuống hai bên thành đá được tốt hơn.

+ Đào thành chân khay bỏ đi một phần đá xấu sau đó đổ bê tông (hoặc bê tông cốt thép) bịt kín vòng đai tạo thành nút nêm bê tông, sau đó đổ bê tông thân đập ở trên nút bê tông này.

1.55. Khi thiết kế các rãnh khứa để đập bê tông bám chắc vào nền đá, lượng đá bóc bỏ đi cần phải ít nhất là phải được luận chứng bằng tính toán về độ bền và ổn định của đập có xét đến các biện pháp gia cố khối đá bị nứt nẻ.

1.56. Không cho phép san bằng các bề mặt tiếp giáp của nền đá với đập bê tông. Về nguyên tắc, việc nối tiếp giữa đập vòm và vòm trọng lực với các phần nền trên mái dốc không được thực hiện dưới dạng bậc.

QUAN TRẮC VÀ NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH

1.57. Khi thiết kế các đập bê tông và bê tông cốt thép cấp I, II, III, cần phải dự kiến bố trí các thiết bị kiểm tra đo lường để tiến hành những quan trắc và nghiên cứu hiện trạng công trình và nền của chúng cả trong quá trình thi công cũng như trong thời kỳ khai thác, để đánh giá độ tin cậy của tổ hợp công trình nền, tình hình biến dạng để phát hiện kịp thời các hư hỏng, phòng ngừa sự cố và cải thiện điều kiện khai thác.

Đối với đập cấp IV và nền của nó cần dự kiến sẽ quan sát bằng mắt.

Thành phần và khối lượng quan trắc và nghiên cứu hiện trạng cần được dự kiến trong thiết kế, trong đó nêu cả chương trình quan trắc, và cách bố trí các thiết bị kiểm tra đo lường, chế độ báo cáo, truyền tin, báo động v.v…

1.58. Những quan trắc và nghiên cứu hiện trạng ở đập bê tông và bê tông cốt thép được chia ra hai loại: quan trắc kiểm tra và quan trắc chuyên môn (chuyên đề).

1.59. Những quan trắc kiểm tra trong thời kỳ thi công được tiến hành để đo biến dạng của nền, chế độ nhiệt độ, trạng thái ứng suất nhiệt và sự hình thành vết nứt trong các khối đổ bê tông.

1.60. Những quan trắc kiểm tra trong thời kỳ khai thác được tiến hành để đo áp lực đẩy ngược và dòng thấm của nước trong nền và bên bờ ở vai đập chuyển vị thẳng đứng (lún) và nằm ngang, trạng thái ứng suất và ứng suất nhiệt của đập và nền đập, chế độ thủy lực của dòng chảy tại công trình xả và ở thượng hạ lưu, trạng thái lòng dẫn ở hạ lưu, điều kiện làm việc của các khớp nối tiếp xúc ở nền và sự mở rộng của các khớp nối thi công.

1.61. Các quan trắc chuyên môn đối với đập trong thời kỳ khai thác được tiến hành nhằm mục đích thu thập những tài liệu có liên quan đến sự cần thiết phải hoàn thiện phương pháp tính toán, nghiên cứu mô hình, lựa chọn các phương pháp thi công và các điều kiện quản lý khai thác tối ưu.

1.62. Việc tính toán độ bền và ổn định đập bê tông và bê tông cốt thép phải được tiến hành theo các trạng thái giới hạn, với các tác động do lực, nhiệt độ, độ ẩm gây ra phù hợp với các quy định trong các tiêu chuẩn quy phạm có liên quan.

1.63. Việc tính toán độ bền và ổn định của đập phải được tiến hành theo hai nhóm trạng thái giới hạn sau đây:

- Theo nhóm thứ nhất (công trình không sử dụng để khai thác được): tính toán độ ổn định và độ bền chung của công trình, cũng như độ bền cục bộ của các bộ phận của nó.

- Theo nhóm thứ hai (công trình không khai thác được bình thường): tính toán độ bền cục bộ của nền, tính toán sự hình thành các khe nứt và tính toán biến dạng của công trình cũng như sự mở rộng các khớp nối thi công trong các kết cấu bê tông và sự mở rộng các vết nứt trong các kết cấu bê tông cốt thép.

Các tính toán về độ bền chung và độ ổn định về biến dạng và mở rộng các khe nứt, cũng như về mở rộng các khớp nối thi công tùy thuộc vào trình tự thi công, cần được tiến hành đối với toàn bộ đập hoặc từng đoạn đập (hoặc từng “cột” riêng biệt - trường hợp chia khối đổ bê tông theo chiều thẳng đứng).

Các tính toán về độ bền cục bộ và về sự hình thành các khe nứt cần được tiến hành đối với từng bộ phận kết cấu riêng rẽ của công trình, đối với các kết cấu bê tông thì việc tính toán theo điều kiện hình thành các vết nứt chỉ phải tiến hành đối với các bộ phận bị giới hạn bởi các khớp nối thi công.

1.64. Việc tính toán độ bền và độ ổn định của đập, nền đập và các bộ phận của chúng phải được tiến hành với các trường hợp tính toán có khả năng xảy ra với xác suất lớn nhất trong thời kỳ khai thác và thi công, có xét đến trình tự thi công và chịu tải của đập.

Trong trường hợp, khi trong đồ án thiết kế đã dự tính trước việc thi công và bàn giao đưa công trình đầu mối vào khai thác theo từng đợt thì việc tính toán độ bền và ổn định từng phần của đập thuộc tất cả các cấp phải được tiến hành với mọi tải trọng và tác động được xác định trong thời kỳ khai thác thường xuyên. Khi đó, những điều kiện về độ bền và ổn định của đập cho thời kỳ khai thác tạm thời phải lấy như đối với thời kỳ khai thác thường xuyên.

Trong đồ án thiết kế, cần phải dự tính trước trình tự thi công đập và các bộ phận của nó, mà với trình tự đó, các lực xuất hiện trong quá trình thi công không được đòi hỏi phải gia tăng cốt thép hoặc tạo nên những sự gia tăng khối lượng khác của công trình.

1.65. Việc tính toán độ bền và ổn định của đập phải được tiến hành theo tác động của các tải trọng tính toán

Tải trọng tiêu chuẩn phải xác định có xét đến các yêu cầu của các điều 1.82 - 1.84 của tiêu chuẩn này và các chỉ dẫn sau:

- Khối lượng thể tích của bê tông: đối với đập cấp I, II, III phải xác định theo kết quả lựa chọn thành phần bê tông, đối với đập cấp IV và khi tính toán sơ bộ đập thuộc tất cả các cấp: lấy khối lượng thể tích của bê tông là 2,4 T/m³, bê tông cốt thép là 2,5 T/m³.

- Các tải trọng động khi tháo lũ: đối với đập cấp I và II phải xác định theo kết quả tính toán và nghiên cứu thí nghiệm, đối với đập cấp III và IV - theo kết quả tính toán hoặc theo các công trình tương tự.

- Các tác động của nhiệt độ: lấy theo số liệu quan trắc nhiệt độ không khí nhiều năm ở tuyến đập và trên cơ sở dự toán nhiệt độ nước trong hồ chứa.

Chú thích: Khi tính toán độ bền chung và độ ổn định của đập, hệ số vượt tải của trọng lượng bản thân, của các tác động nhiệt, ẩm và lực động, cũng như của tất cả các tải trọng đất ứng với các trị số tính toán của đặc trưng tg_I,II, C_I,II, _I,II xác định theo các yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế nền các công trình thủy công đều phải lấy bằng 1.

1.66. Việc tính toán độ bền của đập cấp I và II xây dựng trên nền đá phải được thực hiện theo phương pháp lý thuyết đàn hồi, và trong trường hợp cần thiết phải xét đến những biến dạng không đàn hồi cũng như các nứt nẻ trong bê tông và nền.

Việc tính toán độ bền của đập cấp I và II xây dựng trên nền không phải là đá phải được thực hiện có xét đến sự làm việc không gian của tấm móng và của các bộ phận chịu lực khác của kết cấu.

Việc tính toán độ bền của đập cấp III và IV cũng như việc tính toán sơ bộ đối với cấp I và II, về nguyên tắc, phải được thực hiện theo phương pháp đơn giản của cơ học kết cấu.

1.67. Đối với những đập cấp I và II mà do hậu quả của các sự cố và do chiều cao có thể xếp vào loại đập cấp III và IV, thì việc tính toán độ bền của chúng cho phép được tiến hành bằng các phương pháp đơn giản, khi đó các giá trị của các hệ số tính toán lấy như đối với đập cấp I và II, còn hệ số tổ hợp tải trọng và tiêu chuẩn của độ bền lấy như đối với đập cấp III và IV.

1.68. Khi xác định trạng thái ứng suất - biến dạng của đập và vùng tiếp giáp của nền bằng phương pháp lý thuyết đàn hồi, cho phép coi bê tông như là vật liệu đồng chất đẳng hướng có những đặc trưng cơ học trung bình, khi đó phải xét đến:

- Sự có mặt của các hành lang (giếng) của các khoang rỗng dọc, các buồng của gian máy của trạm thủy điện, các đường dẫn nước của tuốc bin, các công trình xả sâu và của các lỗ khác nếu như bề rộng của khoang và lỗ đó lớn hơn 15% bề rộng của mặt cắt tính toán của đập.

- Sự phân bố bê tông theo từng vùng, nếu như tỷ số mô đun đàn hồi của các vùng đó lớn hơn hoặc bằng 2.

- Sự khác nhau giữa các đặc trưng cơ học của vật liệu đập và nền.

- Tính không đồng nhất của nền và sự có mặt của các vết nứt và đứt gãy trong nền.

- Khả năng mở rộng các khớp nối thi công và sự phá vỡ tính liền khối của nền ở các vùng chịu kéo.

- Trình tự thi công, cũng như các phương pháp và thời hạn đổ bê tông gắn liền các khối đổ bê tông của đập.

1.69. Khi tính toán đập về độ bền chung, cũng như về biến dạng, về mở rộng các khớp nối thi công và mở rộng các khe nứt, trị số mô đun đàn hồi tính toán của bê tông (E) phải lấy như sau:

- Khi thi công đập bằng cách đổ bê tông các “khối cột” hoặc theo kiểu đổ các “khối dằng mạch” (như kiểu xây gạch):

E = E_bt . (1-0,04.n_k)

- Khi thi công đập bằng phương pháp đổ bê tông từng lớp:

E = 0,90 E_bt

Trong đó:

E_bt: Trị số mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông lấy theo bảng 4 trong tiêu chuẩn thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công.

n_k: Số lượng các khớp nối thẳng đứng khi đổ bê tông tại đế đập.

Trong mọi trường hợp, trị số tính toán của mô đun đàn hồi của bê tông đập phải nằm trong phạm vi:

0,65 E_bt ≤ E ≤ 250 x 10³ kg/cm².

1.70. Chiều sâu mở rộng của các khớp nối thi công ở mặt hạ lưu đập cần được xác định có xét đến trọng lượng bản thân công trình, áp lực thủy tĩnh và tác động nhiệt độ gây nên bởi các dao động nhiệt độ theo mùa của không khí bên ngoài và của nước trong hồ chứa, cũng như bởi chênh lệch giữa nhiệt độ ban đầu khi đổ bê tông chèn vào các khớp nối thi công và nhiệt độ khai thác trung bình nhiều năm của đập.

1.71. Khi tính toán độ bền chung và ổn định của đập cũng như độ bền cục bộ của các bộ phận riêng biệt, phải tuân theo một trong những điều kiện sau đây:

Trong đó:

m - hệ số điều kiện làm việc xét đến các đặc điểm làm việc của đập, các bộ phận của nó và của nền, lấy theo bảng 5.

n_c - hệ số tổ hợp tải trọng

k - hệ số độ tin cậy

 - trị số ứng suất tính toán.

R_a, R_bt - tương ứng là sức kháng tính toán của cốt thép và của bê tông, xác định theo tiêu chuẩn thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công.

 - hàm số, mà dạng của nó tùy thuộc vào tính chất của trạng thái ứng suất - biến dạng của đập được xác định theo các phần 2, 3, 4 và 5 của tiêu chuẩn này.

1.72. Khi thiết kế đập vòm, đập liên vòm, đập vòm trọng lực và đập bản chống kiểu to đầu, cũng như các kết cấu khác mà bê tông của chúng chịu ứng suất nén không gian, cần lấy giá trị sức kháng tính toán của bê tông theo yêu cầu của điều 2.14 trong Tiêu chuẩn thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công.

Trong trường hợp trạng thái ứng suất phẳng, khi các ứng suất tác dụng một dấu thì cho phép không xét đến ảnh hưởng chung của chúng.

Trong trường hợp trạng thái ứng suất phẳng và không gian, khi các ứng suất tác dụng khác dấu nhau thì các trị số sức kháng nén tính toán của bê tông cần được xác định như khi bị chất tải một trục.

1.73. Việc tính toán đập bê tông chịu tác động của động đất theo chỉ dẫn của các phần 3, 4, 5 của tiêu chuẩn này cần được tiến hành theo lý thuyết phổ tuyến tính có xét đến hệ số động đất xác định theo những yêu cầu trong tiêu chuẩn xây dựng các công trình ở những vùng có động đất. Khi đó cho phép lấy trị số tính toán của các sức kháng của bê tông theo các kết quả nghiên cứu thí nghiệm.

1.74. Đối với đập bê tông cao hơn 60m và có thể tích bê tông lớn hơn 1 triệu m³, khi thiết kế cần xác định những giá trị tiêu chuẩn trung gian của các sức kháng nén và kéo của bê tông khác với những trị số xác định theo điều 2.2 của tiêu chuẩn thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công.