Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu giải pháp gia cố kênh mương công trình thủy lợi bằng công nghệ vật liệu neoweb ứng dụng cho kênh chính bắc hồ phú ninh, tỉnh quảng nam

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu khoa học do tôi thực hiện. Các thông tin,
tài liệu trích dẫn trong luận văn được ghi rõ nguồn gốc. Kết quả nêu trong luận văn
là trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây.

Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Thiệu

1

i


LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn
TS.Nguyễn Đình Thanh đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn trong suốt quá trình thực
hiện luận văn tốt nghiệp.
Tác giả xin được cảm ơn anh Phạm An Trung và anh Phan Hoàng Thông đã giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo trong bộ môn Công nghệ và

quản lý xây dựng – Trường Đại học Thủy Lợi đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả về tài
liệu, thông tin khoa học kỹ thuật trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tác giả xin được cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã động viên, khích lệ,
tạo điều kiện giúp đỡ về tất cả mọi mặt để tôi hoàn thành luận văn này.
Do điều kiện hạn chế về thời gian, kiến thức, sự phức tạp của nội dung nghiên cứu,
nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự quan
tâm và đóng góp ý kiến của các thầy cô và bạn đọc.

2

i


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

...................................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài ..............................................................................2
3. Phạm vi nghiên cứu...................................................................................................2
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.............................................................2
5. Những đóng góp của luận văn..................................................................................3
CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ VIỆC XÂY DỰNG, GIA CỐ KÊNH MƯƠNG

CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI ..........................................................................................4
1.1. Tổng quan hệ thống công trình kênh mương ở Việt Nam..................................4
1.2. Các dạng hư hỏng trên hệ thống công trình kênh mương thủy lợi. ..................5
1.2.1. Kênh bị sụt lún, sạt trượt.....................................................................................6
1.2.2. Bê tông mái kênh bị hư hỏng..............................................................................7
1.2.2.1. Với kênh được lát các tấm bê tông......................................................................7
1.2.2.2. Với mái kênh bê tông được đổ tại chỗ ................................................................8
1.3. Giải pháp và hình thức gia cố mái kênh mương..................................................8
1.3.1. Kênh bằng đất......................................................................................................8
1.3.2. Kênh gạch xây .....................................................................................................9
1.3.3. Kênh bê tông lắp ghép .......................................................................................10
1.3.3.1. Kênh bê tông sử dụng tấm lát đúc sẵn ..............................................................10
1.3.3.2. Kênh bê tông sử dụng các đốt kênh đúc sẵn .....................................................12
1.3.4. Kênh bê tông đổ trực tiếp ..................................................................................13
1.3.4.1. Đổ bê tông kênh cốt thép hình chữ nhật ...........................................................13
1.3.4.2. Kênh hình thang đổ bê tông trực tiếp không ván khuôn ...................................14
1.3.4.3. Đổ bê tông kênh hình thang không ván khuôn sử dụng thiết bị........................15
1.3.4.4. Đổ bê tông kênh hình thang có ván khuôn trượt...............................................15
1.3.5. Kênh sử dụng công nghệ vật liệu neoweb........................................................17
1.3.5.1. Về mặt kỹ thuật..................................................................................................17
1.3.5.2. Về mặt kinh tế....................................................................................................19
1.3.5.3. Về mặt thi công .................................................................................................19
1.3.5.4. Về mặt môi trường ............................................................................................20
3

3


1.3.5.5. Đánh giá chung về công trình sử dụng công nghệ vật liệu neoweb .................21
1.4. Khái quát về công nghệ vật liệu Neoweb............................................................23
1.4.1. Khái niệm...........................................................................................................23
1.4.2. Cấu tạo và phân loại các chi tiết trong công nghệ vật liệu Neoweb ...............24
1.4.2.1. Cấu tạo và chức năng .......................................................................................24
1.4.2.2. Phân loại Neoweb .............................................................................................25
1.5. Ứng dụng công nghệ vật liệu Neoweb trong xây dựng .....................................26
1.5.1. Ứng dụng trong giao thông ..............................................................................26
1.5.2. Ứng dụng trong thủy lợi ...................................................................................27
1.6. Vấn đề ứng dụng công nghệ vật liệu Neoweb gia cố kênh mương ..................30
1.6.1. Lựa chọn phương pháp tính toán, thiết kế ......................................................30
1.6.2. Quá trình thi công .............................................................................................30
1.7. Kết luận chương ...................................................................................................31
CHƯƠNG 2:

CƠ SỞ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN GIA CỐ KÊNH

MƯƠNG BẰNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU NEOWEB .........................................33
2.1. Cơ sở tính toán thấm, ổn định kênh ...................................................................33
2.1.1. Cơ sở tính toán thấm nền, mái kênh ................................................................33
2.1.1.1. Dòng thấm thực và dòng thấm Darcy...............................................................33
2.1.1.2. Phương trình Bernoulli – Năng lượng dòng thấm............................................34
2.1.1.3. Các giả thiết cơ bản và phương trình thấm......................................................35
2.1.1.4. Giải bài toán thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn .................................37
2.1.2. Cơ sở tính toán ổn định nền, mái kênh............................................................39
2.1.2.1. Nguyên tắc tính toán ổn định nền, mái kênh ....................................................39
2.1.2.2. Tính toán ổn định trượt của mái kênh cùng với bờ kênh..................................39
2.1.3. Cơ sở tính toán lún nền kênh ...........................................................................50
2.2. Cơ sở tính toán ổn định tiếp xúc mái kênh khi ứng dụng công nghệ vật liệu
neoweb ..........................................................................................................................51
2.2.1. Nguyên lý tính toán bảo vệ mái kênh khi ứng dụng công nghệ vật liệu
Neoweb

......................................................................................................................52

2.2.1.1. Mô hình tính toán ổn định lớp phủ mái kênh....................................................52
2.2.1.2. Xác định lực gây trượt ......................................................................................53

4

4


2.2.1.3. Xác định lực chống trượt, lực neo ....................................................................54
2.2.1.4. Xác định lực giữ trên đỉnh kênh........................................................................54
2.2.1.5. Tính toán hệ thống cọc neo trên mái kênh ........................................................55
2.2.1.6. Xác định lực kéo do dòng chảy .........................................................................56
2.3. Cơ sở tính toán, lựa chọn vật liệu Neoweb.........................................................58
2.3.1. Lựa chọn neoweb gia cố mái kênh ...................................................................58
2.3.2. Lựa chọn vật liệu chèn lấp................................................................................62
2.4. Quy trình thi công Neoweb..................................................................................62
2.4.1. Chuẩn bị mặt bằng thi công..............................................................................63
2.4.2. Trải vải địa kỹ thuật ..........................................................................................63
2.4.3. Ghim, nối các tấm Neoweb ...............................................................................64
2.4.4. Định vị tấm Neoweb bằng cọc neo hoặc khung căng......................................64
2.4.5. Công tác căng, trải neoweb ..............................................................................64
2.4.6. Chèn vật liệu vào ô ngăn neoweb .....................................................................66
2.4.7. Hoàn thiện bề mặt .............................................................................................66
2.5. Kết luận chương....................................................................................................66
CHƯƠNG 3:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU NEOWEB GIA CỐ

KÊNH CHÍNH BẮC HỒ PHÚ NINH, TỈNH QUẢNG NAM ................................68
3.1. Giới thiệu công trình ............................................................................................68
3.1.1. Vị trí, điều kiện tự nhiên..................................................................................68
3.1.2. Quy mô công trình ...........................................................................................73
3.2. Bài toán ứng dụng.................................................................................................75
3.2.1. Mục đích ứng dụng ...........................................................................................75
3.2.2. Lựa chọn các thông số ứng dụng .....................................................................75
3.2.2.1. Chọn mặt cắt để nghiên cứu .............................................................................75
3.2.2.2. Đặc trưng địa hình, địa chất.............................................................................75
3.2.2.3. Trường hợp tính toán ........................................................................................77
3.2.2.4. Tính toán lớp bảo vệ mái kênh áp dụng công nghệ vật liệu neoweb ................78
3.3. Ứng dụng công nghệ vật vật liệu neoweb thi công kênh Chính Bắc................85
3.3.1. Quy trình thi công kênh Chính Bắc .................................................................85
3.3.2. Những vấn đề gặp phải khi thi công và giải pháp xử lý..................................87

5

5


3.4. Kiểm tra ổn định tổng thể kênh bằng phần mềm Geoslope.............................89
3.5. So sánh và kết luận chương. ................................................................................94
CHƯƠNG 4:

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................97

4.1. Kết quả đạt được trong luận văn ........................................................................97
4.2. Một số vấn đề còn tồn tại .....................................................................................98
4.3. Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo ..........................................................98

6

6


MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Kênh tiêu Châu Bình tỉnh Nghệ An bị sạt trượt..............................................6
Hình 1.2: Kênh Văn Phong tỉnh Bình Định bị hư hỏng ..................................................8
Hình 1.3: Nạo vét kênh để đảm bảo dòng chảy ở tỉnh Bắc Ninh ....................................9
Hình 1.4: Kết cấu thông thường kênh gạch xây ............................................................10
Hình 1.5: Kênh với tấm lát bê tông đúc sẵn ở Đô Lương - Nghệ An ...........................11
Hình 1.6: Kênh bê tông đúc sẵn thường áp dụng hiện nay ...........................................12
Hình 1.7: Thi công kênh bê tông đổ trực tiếp ở Tuy Phước - Bình Định .....................14
Hình 1.8: Bê tông mái kênh đổ tại chỗ sử dụng thiết bị................................................15
Hình 1.9: Đổ bê tông mái kênh Ngàn Trươi bằng ván khuôn trượt ..............................16
Hình 1.10: Kết cấu cơ bản của kênh ứng dụng công nghệ vật liệu Neoweb.................17
Hình 1.11: Hệ thống neoweb giúp giảm sự đẩy trồi .....................................................18
Hình 1.12: Hệ thống neoweb làm tăng sức kháng do ma sát ........................................18
Hình 1.13: Hệ thống neoweb chống nở hông................................................................19
Hình 1.14: Kênh sử dụng công nghệ vật liệu Neoweb..................................................20
Hình 1.15: Cấu tạo cơ bản hệ thống Neoweb................................................................25
Hình 1.16: Phân loại Neoweb theo chiều cao ...............................................................26
Hình 1.17: Công nghệ Neoweb giảm chiều dày kết cấu ...............................................27
Hình 1.18: Đường giao thông nông thôn ở tỉnh Hòa Bình............................................27
Hình 1.19: Ứng dụng công nghệ Neoweb trong thủy lợi ..............................................29
Hình 2.1: Sơ đồ tính toán năng lượng dòng thấm .........................................................34
Hình 2.2: Đường quan hệ v~i ........................................................................................35
Hình 2.3: Phân tố đất .....................................................................................................35
Hình 2.4: Đường đặc trưng nước – đất cho sét, bụi và cát mịn.....................................36
Hình 2.5: Chia miền tính toán .......................................................................................37
Hình 2.6: Sơ đồ tính toán theo mặt trượt trụ tròn..........................................................42
Hình 2.7: Biểu đồ kết quả tính toán các hệ số Fm và Ff .................................................44
Hình 2.8: Sơ đồ chia lát tính toán ổn định.....................................................................46
Hình 2.9: Sơ đồ quy trình tính toán lớp bảo vệ mái kênh .............................................51
Hình 2.10: Mô hình tính toán lớp phủ mái dốc .............................................................52
Hình 2.11: Xác định lực giữ trên đỉnh kênh ..................................................................54

7

7


Hình 2.12: Bố trí cọc neo ..............................................................................................55
Hình 2.13: Xác định lực kéo dòng chảy........................................................................56
Hình 2.14: Toán đồ tra hệ hố Kbk và Kdk .......................................................................57
Hình 2.15: Sơ đồ quy trình thi công neoweb ................................................................63
Hình 3.1: Bản đồ hệ thống thủy lợi Phú Ninh tỉnh Quảng Nam ...................................69
Hình 3.2: Mặt cắt điển hình...........................................................................................75
Hình 3.3: Sơ đồ lực tác động do dòng chảy ..................................................................83
Hình 3.4: Đặt khung neoweb vào lòng kênh đã tạo sẵn................................................85
Hình 3.5: Đóng cọc thép định vị tấm neoweb...............................................................86
Hình 3.6: Ghim nối các tấm neoweb.............................................................................86
Hình 3.7: Hoàn thiện bề mặt kênh.................................................................................87
Hình 3.8: Tuyến kênh sau khi hoàn thành.....................................................................87
Hình 3.9: Bề mặt bê tông mái kênh bị nứt ....................................................................88
Hình 3.10: Sơ đồ tính toán của phần mềm Geoslope....................................................90

viii

8


MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Đánh giá so sánh kênh mương ứng dụng công nghệ Neoweb và công nghệ
bê tông cốt thép thông thường cho một tuyến kênh. .....................................................22
Bảng 1.2: Phân loại vật liệu neoweb theo giới hạn chảy...............................................26
Bảng 2.1: Các giả thiết của một số phương pháp đại biểu ............................................48
Bảng 2.2: Lựa chọn sơ bộ loại neoweb theo giới hạn chảy dựa trên độ dốc và chiều cao
mái kênh ........................................................................................................................59
Bảng 2.3: Lựa chọn loại neoweb với mái kênh gia cố neoweb chèn bê tông ...............59
Bảng 2.4: Lựa chọn neoweb với mái kênh gia cố neoweb chèn cuội sỏi chống xói.....60
Bảng 2.5: Lựa chọn neoweb với mái kênh gia cố neoweb chèn đất trồng cỏ tự nhiên. 61
Bảng 2.6: Khoảng cách cọc neo tùy theo loại neoweb..................................................64
Bảng 3.1: Đặc trưng khí hậu..........................................................................................72
Bảng 3.2: Đặc trưng lượng mưa tại khu vực .................................................................73
Bảng 3.3: Đặc tính cơ lý của vật liệu neoweb dùng để thiết kế công trình...................78
Bảng 3.4: Đặc trưng vật liệu thiết kế công trình ...........................................................79
Bảng 3.5: Hệ số tương tác tới hạn .................................................................................79
Bảng 3.6: Kiểm tra ổn định kết cấu ...............................................................................82
Bảng 3.7: So sánh kỹ thuật giữa giải pháp gia cố mái bằng bê tông cốt thép và giải
pháp gia cố mái bằng công nghệ vật liệu neoweb .........................................................94
Bảng 3.8: So sánh ổn định tổng thể...............................................................................95

viii

9



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Khi xây dựng các công trình thuỷ lợi để tưới, tiêu cho cây trồng hay cấp nước cho các
nhu cầu dùng nước, thì hệ thống kênh mương đóng vai trò hết sức quan trọng trong
việc thực hiện nhiệm vụ dẫn nước, phát huy tổng hợp hiệu quả đầu tư của công trình.
Tuy vậy, do điều kiện hạn chế về nguồn vốn xây dựng, giải pháp kỹ thuật, công nghệ
và tác động từ thiên nhiên cũng như con người. Sau khi đầu tư xây dựng sử dụng trong
một thời gian thì nhiều hệ thống kênh mương công trình thuỷ lợi bị hư hỏng đòi hỏi
phải gia cố, sửa chữa. Việc sửa chữa, gia cố kênh mương phần nào giải quyết được
vấn đề hư hỏng tuy nhiên những công trình sau khi gia cố, sửa chữa và đưa vào sử
dụng lại nhanh chóng bị xuống cấp. Do đó, cần có giải pháp về kỹ thuật gia cố, sửa
chữa phù hợp với từng công trình, tiết kiệm nguồn vốn đầu tư và bền vững.
Hiện nay, đã có nhiều giải pháp gia cố kênh mương được nghiên cứu và sử dụng như
tấm lát bê tông đúc sẵn, tấm lát bê tông đổ trực tiếp không ván khuôn, đổ bê tông trực
tiếp lên mái kênh có ván khuôn (ván khuôn cố dịnh, ván khuôn trượt,..). Nhưng những
giải pháp trên đều có nhược điểm là thi công khó đạt yêu cầu kỹ thuật hay nếu đạt yêu
cần kỹ thuật thì giá thành cao.
Thời gian gần đây, để gia cố kênh mương người ta dùng công nghệ vật liệu Neoweb,
được đánh giá ban đầu là một giải pháp thích hợp để đáp ứng yêu cầu ổn định kênh, dễ
thi công, thời gian hoàn thành ngắn, giảm khối lượng đào đắp... mang lại hiệu quả kinh
tế cao. Tuy nhiên, Neoweb là một loại vật liệu công nghệ mới chưa được ứng dụng
nhiều trong xây dựng công trình thuỷ lợi, nhiều chủ đầu tư và đơn vị tư vấn còn gặp
khó khăn khi sử dụng vào các dự án đầu tư xây dựng. Do đó, đề tài ”Nghiên cứu giải
pháp gia cố kênh mương công trình thuỷ lợi bằng Công nghệ vật liệu Neoweb –
Ứng dụng cho Kênh Chính Bắc hồ Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam” nhằm nghiên cứu
làm rõ những ưu, nhược điểm và đưa ra những giải pháp ứng dụng trong thiết kế, thi
công để nâng cao chất lượng, hiệu quả đầu tư xây dựng công trình là hết sức cần thiết
và có ý nghĩa khoa học, thực tiễn cao.

1

1


2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

2.1. Mục tiêu
- Nghiên cứu công nghệ vật liệu Neoweb khi gia cố kênh mương công trình thuỷ lợi.
- Áp dụng công nghệ vật liệu Neoweb vào công trình thực tế, tìm ra giải pháp tối ưu
cho công trình.

2.2. Nhiệm vụ
- Tổng quan về việc xây dựng hệ thống kênh mương và các dạng hư hỏng trên hệ
thống kênh mương công trình thuỷ lợi.
- Tổng hợp một số giải pháp gia cố bảo vệ kênh.
- Giới thiệu về công nghệ Neoweb và cơ sở tính toán lựa chọn công nghệ
- Áp dụng tính gia cố kênh mương khi sử dụng công nghệ vật liệu Neoweb vào công
trình cụ thể.
- Những kiến nghị và đề xuất để nâng cao hiệu quả công trình.
3. Phạm vi nghiên cứu
Luận văn chỉ nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu Neoweb khi sửa chữa, nâng cấp
hệ thống kênh mương công trình thuỷ lợi, ứng dụng cụ thể cho việc thiết kế và thi
công một phần kênh Chính Bắc, hồ Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1. Cách tiếp cận
- Vận dụng kiến thức đã học trong nhà trường như các môn phân tích giới hạn kết cấu
công trình, địa kỹ thuật công trình, cơ sở tính toán công trình thủy lợi.v.v.. để viết
Luận văn.

2

2


- Kế thừa các đề tài nghiên cứu khoa học, văn bản quy phạm pháp luật, các tiêu chuẩn,
quy chuẩn kỹ thuật hiện hành, các hồ sơ tài liệu thiết kế các dự án liên quan đến mục
tiêu và phạm vi nghiên cứu của Đề tài để viết Luận văn và liên hệ thực tế.

4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Áp dụng quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế hiện hành.
- Phương pháp mô hình hóa: Mô hình hóa công trình với các điều kiện biên khác nhau
bằng các phần mềm địa kỹ thuật như GEOSLOPE, ...
- Thống kê, điều tra khảo sát thực địa, thu thập và phân tích tài liệu.
5. Những đóng góp của luận văn
- Tổng hợp được các dạng hư hỏng trên hệ thống kênh mương thủy lợi. Đề xuất giải
pháp thiết kế phù hợp khi gia cố, sửa chữa, nâng cấp hệ thống kênh mương công trình
thuỷ lợi.
- Tính toán ổn định công trình kênh mương cho từng trường hợp ứng dụng công nghệ
vật liệu Neoweb và công nghệ gia cố khác qua đó đánh giá ưu nhược điểm của từng
công nghệ và đề xuất giải pháp gia cố phù hợp cho công trình.
- Một số kiến nghị đề xuất khi thiết kế, thi công vật liệu công nghệ Neoweb để gia cố
kênh mương và hướng ứng dụng mở rộng.

3

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VIỆC XÂY DỰNG, GIA CỐ KÊNH
MƯƠNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
1.1. Tổng quan hệ thống công trình kênh mương ở Việt Nam.
Việt Nam là một trong số ít các quốc gia ở vùng Đông Nam Á có hệ thống thủy lợi
phát triển tương đối hoàn chỉnh, với hàng ngàn hệ thống công trình thủy lợi lớn, vừa
và nhỏ để cấp nước tưới, tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, cung
cấp nước phục vụ sinh hoạt và công nghiệp, phòng chống lũ lụt, úng ngập, hạn hán,
góp phần bảo vệ môi trường. Theo thống kê của Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp
và Phát triển nông thôn, tính đến năm 2014, cả nước đã xây dựng được 6.648 hồ chứa
các loại, khoảng 10.000 trạm bơm điện lớn, 5.500 cống tưới tiêu lớn, 234.000 km kênh
mương.
Kênh mương là một trong những hạng mục quan trọng trong công trình thủy lợi. Từ
thời xa xưa ông cha chúng ta đã biết sử dụng hệ thống kênh mương vừa để dẫn nước
tưới tiêu cho đồng ruộng, vừa phục vụ giao thông đường thủy. Trong thời kỳ 9 năm
kháng chiến chống thực dân Pháp (1945 - 1954), công tác thủy lợi được đặc biệt chú
trọng để tăng gia sản xuất tự túc lương thực và đóng góp cho kháng chiến. Nhiều công
trình thủy lợi cũ được tiếp tục sử dụng, các phương thức tưới tiêu cũ được tận dụng,
đồng thời xây dựng các công trình thủy lợi mới có quy mô lớn. Sau 30 năm kháng
chiến chống Pháp và chống Mỹ với sự tàn phá của chiến tranh thì các công trình thủy
lợi hầu như bị hư hỏng, xuống cấp nặng cần phải nâng cấp và xây mới. Sau ngày giải
phóng, cùng với cuộc vận động hợp tác hóa nông nghiệp, chính quyền và nhân dân các
địa phương đã huy động sức người, sức của để tu sửa và xây dựng mới nhiều công
trình thủy lợi quan trọng.
Ngày nay cùng với sự phát triển của đất nước, từng bước đưa đất nước phát triển theo
hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa thì kênh dẫn nước không chỉ phục vụ cho nông
nghiệp, giao thông mà còn phục vụ cho công nghiệp, du lịch và dân sinh. Hàng loạt
các công trình kênh mương được nâng cấp và kiên cố hóa nằm trong chương trình
“Kiên cố hóa kênh mương và mục tiêu xây dựng nông thôn mới”

4

4


Theo đánh giá sau khi thực hiện kiên cố hóa kênh mương cho thấy các hệ thống công
trình thủy lợi được nâng cao hiệu quả rõ rệt. Trước tiên là tính đồng bộ của hệ thống
thủy lợi được đảm bảo, lượng nước thất thoát giảm từ 20-25%. Bảo đảm đủ độ cao
mực nước trên các cấp kênh, tăng diện tích được tưới tự chảy rút ngắn thời gian tưới
nước nên công tác quản lý nước trên hệ thống chủ động hơn; chi phí sửa chữa, tu sửa
thường xuyên giảm trên 60% so với kênh đất trước đây. Cũng nhờ kiên cố hoá nguồn
nước trong kênh sạch sẽ hơn góp phần đảm bảo vệ sinh môi trường nông thôn, các
kênh đi ven trục đường giao thông sau khi kiên cố được mở rộng và vững chắc hơn;
giúp nhân dân chủ động được nguồn nước tưới, tiêu trong sản xuất, nâng cao hiệu quả
tưới, tiêu, từ đó nâng cao năng suất mùa, vụ; diện tích canh tác do kênh mương chiếm
chỗ được trả lại đáng kể sau khi kiên cố hóa kênh mương.
Chương trình kiên cố hóa kênh mương do Chính phủ đề ra trong thời gian qua đã có
tác dụng rất lớn cho phát triển nông nghiệp, nông thôn của đất nước, đặc biệt là những
tỉnh miền núi, các địa bàn còn nhiều khó khăn, đặc biệt khó khăn như: Bắc Cạn, Hà
Giang, Lào Cai, Lai Châu, Quảng Nam, Đắc Lắc, Lâm Đồng, Bình Phước, An Giang,
Hậu Giang, Sóc Trăng... Hệ thống kênh mương nội đồng của các địa phương trong cả
nước đã được bê tông hóa có thể sử dụng lâu dài, phục vụ tưới tiêu cho diện tích cây
trồng trong nông nghiệp như lúa, rau mầu, nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng,
đưa sản xuất nông nghiệp tại nhiều khu vực phát triển theo hướng hiện đại hóa [1].
Những lợi ích mà kênh mương mang lại rất lớn, tuy nhiên hệ thống kênh mương dễ bị
hư hỏng, xuống cấp do chịu tác động trực tiếp từ thiên nhiên và con người nên việc tìm
ra giải pháp hợp lý để kiên cố hóa kênh mương nhằm tiết kiệm vốn đầu tư, mang lại
hiệu quả lâu dài là rất cần thiết và đáng quan tâm.
Muốn tìm ra giải pháp tốt để kiên cố hóa kênh mương thì trước hết chúng ta cần thống
kê, nghiên cứu, phân tích đánh giá những dạng hư hỏng thường gặp.
1.2. Các dạng hư hỏng trên hệ thống công trình kênh mương thủy lợi.
Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam đã có nhiều giải pháp nhằm gia cố kênh mương,
tuy nhiên sau thời gian chịu tác động bởi nhiều yếu tố bất lợi từ thiên nhiên cũng như
con người hệ thống kênh đã bị hư hỏng, một số dạng hư hỏng cơ bản như:
5

5


1.2.1. Kênh bị sụt lún, sạt trượt
Kênh bị sụt lún, sạt trượt là hiện tượng mất ổn định làm thay đổi mặt cắt kênh dẫn tới
giảm hiệu suất làm việc. Kênh bị sụt lún, sạt trượt tạo nên những hố lồi lõm chặn dòng
chảy, thu hẹp diện tích mặt cắt làm cho dòng nước chảy siết và phá hoại hoàn toàn
kênh nếu không được xử lý.
Hiện tượng sụt lún sạt lở bờ kênh thường do:
- Địa chất bờ kênh yếu, có nhiều mạch, lỗ rỗng trong kênh khi mưa xuống gây sụt lún,
sạt trượt.
- Tác động của các yếu tố thủy lực dòng chảy lên bờ kênh tại những vị trí tuyến kênh
cong hay đổi hướng gây sạt trượt.
- Do nắng hạn, đất bị khô nứt giảm lực dính kết của đất, tạo lỗ rỗng trong bờ kênh khi
gặp mưa dễ gây sạt trượt.
- Do chất lượng thi công không đảm bảo yêu cầu.
- Phương án thiết kế còn chưa phù hợp với điều kiện thực tế của công trình.

Hình 1.1: Kênh tiêu Châu Bình tỉnh Nghệ An bị sạt trượt
Kênh bị hư hỏng do sụt lún, sạt trượt làm giảm năng lực dẫn nước của kênh gây hư hại
lúa, hoa màu và gây mất an toàn cho cuộc sống của người dân sống gần bờ kênh; công
trình trên kênh.

6

6


1.2.2. Bê tông mái kênh bị hư hỏng
Bê tông mái kênh bị hư hỏng như mái kênh bị nứt vỡ, cấu kiện bê tông mái bị bung bật
gây thất thoát nước.
1.2.2.1. Với kênh được lát các tấm bê tông
Kênh được lát các tấm bê tông sau thời gian khai thác các tấm lát thường bị bung, bật
gây ra các khuyết tật trên bờ kênh; do tác động của dòng chảy gây xói và hư hỏng
kênh.
Nguyên nhân gây hư hại chính cho kênh này là:
Do quá trình thi công chủ yếu là thủ công nên cân đong không đảm bảo, lượng nước
chưa phù hợp nên thường cường độ không đạt yêu cầu, khi vận chuyển đến công
trường thi công hay bị vỡ hoặc sứt mẻ. Một nguyên nhân nữa là do mái kênh đất trước
khi rải vải địa kỹ thuật thi công chưa đạt độ chặt nên khi vận hành gây sụt lún toàn bộ
mái kênh.
Địa chất nền, mái kênh yếu không được xử lý đồng đều sau thời gian tác động của
dòng chảy gây sụt các tấm lát.
Các tấm lát quá mỏng ghép với nhau quá chặt sau thời gian chịu áp lực dẫn đến vỡ hay
bung bật ra ngoài.
Kênh không được xử lý chống thấm gây mất ổn định công trình.

7

7


Hình 1.2: Kênh Văn Phong tỉnh Bình Định bị hư hỏng
1.2.2.2. Với mái kênh bê tông được đổ tại chỗ
Tương tự như kênh lát mái, kênh bê tông đổ tại chỗ cũng thường thi công chưa đạt độ
chặt yêu cầu, hơn nữa thi công bê tông ở mái nghiêng trên nền đất mềm không đủ độ
đặc chắc thậm chí nhiều chỗ bị rỗng, hay đầm chưa đảm bảo. Ngoài ra kênh thường thi
công trong điều kiện đảm bảo tưới, tiêu nên khó đạt được tuổi như trong thiết kế dẫn
đến sau một thời gian kênh bị hư hỏng.
Địa chất mái kênh yếu không được xử lý đồng đều gây nứt vỡ mái kênh.
Các dạng hư hỏng trên làm cho kênh mương không đảm bảo nhiệm vụ thiết kế vì vậy
chúng ta cần tìm ra những giải pháp xử lý và hình thức gia cố phù hợp.
1.3. Giải pháp và hình thức gia cố mái kênh mương

1.3.1. Kênh bằng đất
Kênh đất có kết cấu đơn giản được xây dựng bằng đất với mái trồng cỏ, kênh này rất
hay được sử dụng cho các kênh cấp ba, kênh nội đồng. Kênh bằng đất có kết cấu đơn
giản, thi công nhanh và đáp đứng được nhu cầu tưới tiêu trong khu vực nội đồng. Tuy
nhiên loại kênh này bị ảnh hưởng lớn bởi tác động từ thiên nhiên cũng như các động
vật gây hư hỏng, xuống cấp ảnh hưởng đến việc dẫn nước phục vụ nông nghiệp và sau
một thời gian thì lớp cỏ trên mái kênh phát triển làm cản trở dòng chảy. Chính vì vậy

8

8


các đơn vị, tổ chức thường xuyên phải có những biện pháp nạo vét, dọn dẹp cỏ để đảm
bảo nhiệm vụ dẫn nước của kênh.
Do kênh bằng đất mái cỏ nhanh bị xuống cấp, thường xuyên phải bảo dưỡng mới đáp
ứng được nhu cầu dẫn nước. Ngoài ra tại vị trí quan trọng như sau công trình đầu mối
hay những nơi có dòng chảy xiết loại kênh này không đáp ứng được từ đó đã có nhiều
dạng kết cấu kênh mương được đưa ra để kiên cố hóa tại những vị trí này.

Hình 1.3: Nạo vét kênh để đảm bảo dòng chảy ở tỉnh Bắc Ninh

1.3.2. Kênh gạch xây
Kênh gạch xây có kết cấu đơn giản chi phí thấp, kênh gạch xây có khả năng chống
được các động vật phá hoại mái kênh và giảm lượng nước mất đi do thấm tuy nhiên do
đặc thù về kết cấu này có những vấn đề như:

9

9


t

t

B

Tr¸t VXM
M100 dµy
1.5 cm
G¹ch
x©y
XVM M75

Hình 1.4: Kết cấu thông thường kênh gạch xây
Sau thời gian sử dụng kênh thường bị ngấm nước qua các khe xây dẫn tới không đảm
bảo dẫn nước như thiết kế. Hơn nữa đặc thù của loại kênh gạch xây là chịu được áp
lực ngang kém nên sau thời gian tác động của đất, động vật, xe cộ đi lại lên hai bên bờ
kênh sẽ gây ra hư hỏng như sập bờ kênh hay thấm nước. Kênh xây bằng gạch hiện
đang được sử dụng 2 loại gạch là gạch nung (gạch truyền thống) và gạch không nung.
- Gạch nung: là loại gạch được nung từ đất nếu thi công không tốt như chất lượng
vữa xây kém, độ dày vữa chát không đảm bảo; sau thời gian làm việc trong nước gạch
có xu thế trở lại thành đất nên chịu lực kém và hư hỏng.
- Gạch không nung: là loại gạch được sản xuất từ xi măng, cát hay vật liệu khác; gạch
không nung đang là xu thể sử dụng hiện nay tuy nhiên chất lượng gạch cần được kiểm
soát chặt chẽ.
Kênh gạch xây chi phí thấp, thi công dễ dàng tuy nhiên do khả năng chịu tải kém, thời
gian sử dụng công trình hạn chế nên thường áp dụng với kênh nhỏ khu nội đồng.

1.3.3. Kênh bê tông lắp ghép
1.3.3.1. Kênh bê tông sử dụng tấm lát đúc sẵn
Các tấm bê tông đúc sẵn có kích thước thông thường là 600 x 600 x 80mm mác M150
đến M250 được ghép với nhau trên mái kênh. Các tấm này được chế tạo ở một nơi và
chở đến nơi khác để gia cố, thuận tiện cho thi công và chất lượng của các tấm bê tông
đảm bảo. Kênh này đơn giản thi công nhanh đảm bảo được khả năng dẫn nước nhưng

10

10


khó đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật như tính toán, một số nguyên nhân dẫn đến kênh
khó đảm bảo như:
- Tấm lát mỏng, thường đúc thủ công nên không đảm bảo chất lượng, thép trong tấm
lát nhanh chóng bị rỉ, và trong quá trình vận chuyển các tấm lát từ cơ sở đúc tấm lát
đến công trình dễ xảy ra sứt mẻ hay vỡ tấm lát gây tốn kém.
- Thi công trong điều kiện phải đảm bảo tưới nên nhiều khi chỉ lát đáy và một số hàng
gần đáy kênh, chưa kịp trát kín các góc vát tấm lát đã phải dẫn nước nên bùn đất lấp
đầy, sau này trát vữa nhanh bị long tróc.

Hình 1.5: Kênh với tấm lát bê tông đúc sẵn ở Đô Lương - Nghệ An
- Do bề mặt mái kênh được ghép bởi các tấm lát nên kẽ hở giữa các tấm lát không
được trát kín, sau một thời gian dẫn nước bị bùn lấp tạo điều kiện cho cỏ mọc đầy mái
kênh, việc vệ sinh cắt cỏ khó thực hiện, từ đó độ nhám mái kênh tăng ảnh hưởng đến
việc dẫn nước.
- Khả năng liên kết giữa các tấm lát với nhau và với mái kênh kém nên dễ bị bung, bật
các tấm lát.
- Việc lót vải địa kỹ thuật dưới tấm lát đối với mái kênh đào chỉ sau một vài trận mưa
mái kênh dễ bị sạt. Nguyên nhân chính là vải địa kỹ thuật bị nước ngầm kéo theo bùn

11

11


đất bịt kín, không có khả năng thoát nước làm tăng áp lực nước ngầm gây sụt lở từng
mảng lớn.
- Công nghệ gia cố này chủ yếu thi công bằng biện pháp thủ công nên giá thành xây
dựng cao.
1.3.3.2. Kênh bê tông sử dụng các đốt kênh đúc sẵn
Các đốt kênh bê tông cốt thép thi công tại nhà máy sau đó lắp ghép với nhau trên vị trí
tuyến kênh. Kênh lắp ghép từ các đốt được sử dụng nhiều với kênh nội đồng bởi
những ưu điểm như:
- Thi công nhanh, biện pháp thi công đơn giản
- Có thể thay thế, sửa chữa từng đốt kênh hay tận dụng khi có thay đổi quy hoạch
đồng ruộng, nhu cầu sử dụng nước
- Không bị mất nước do thấm
- Chất lượng kênh tốt do độ đồng đều của các đốt bê tông

Hình 1.6: Kênh bê tông đúc sẵn thường áp dụng hiện nay
Tuy nhiên loại kênh này thường chỉ áp dụng cho khu vực nội đồng phù hợp với khả
năng dẫn nước nhỏ và cũng có nhược điểm và một số chú ý khi thi công như sau:
- Cần đảm bảo sức nâng của cẩu để an toàn khi nâng hạ các đốt kênh và không bị
hỏng khi lắp ghép.
12

12


- Cần kiểm tra mặt bằng trước khi lắp đặt để tránh các đốt kênh không khớp với nhau
dễ dẫn đến vỡ kênh.
- Cần có đường giao thông, mặt bằng để vận chuyển và lắp ghép.
- Sau khi lặp đặt cần kiểm tra tại vị trí các mối nối.
- Các kênh thành mỏng dễ bị hư hỏng do tác động của thiên nhiên và trâu bò đi lại
trên bề mặt kênh.

1.3.4. Kênh bê tông đổ trực tiếp
Giải pháp sử dụng tấm lát đúc sẵn thi công nhanh và đơn giản nhưng gặp nhiều và khó
khăn trong việc xử lý kỹ thuật, năng lực chuyển nước giảm theo thời gian do độ nhám
của mái kênh tăng lên dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh thông qua hệ
thống khớp nối, tăng giá thành xây dựng do phải trải qua nhiều công đoạn.
Để khắc phục nhược điểm của sử dụng bê tông tấm lát, người ta đã nghĩ đến giải pháp
đổ bê tông trực tiếp để thay thế. Gần đây khi các tiến bộ khoa học trong lĩnh vực vật
liệu phát triển nhanh chóng, máy móc thiết bị thi công hiện đại, giải pháp sử dụng bê
tông đổ trực tiếp được ưu tiên áp dụng để khắc phục các nhược điểm trên của bê tông
tấm lát.
1.3.4.1. Đổ bê tông kênh cốt thép hình chữ nhật
Kênh bê tông hình chữ nhật rất phổ biến ở miền bắc, loại kênh này thường dẫn nước
sau trạm bơm đảm bảo được các điều kiện dẫn nước cũng như đảm bảo về an toàn
công trình. Kênh bê tông này có những ưu, nhược điểm như:
Ưu điểm:
- Kết cấu vững chắc, chịu áp lực tốt từ dòng chảy, tác động của các yếu tố từ thiên
nhiên cũng như con người.
- Không bị thấm nước.
- Nhược điểm:

13

13


- Chi phí lớn do khi thi công cần ván khuôn và chi phí cho xi măng, thép lớn.
- Thời gian thi công kéo dài do thi công cần qua nhiều giai đoạn đào kênh mở móng,
lắp đặt cốt thép, ván khuôn.
- Cần lưu ý chất lượng bê tông để hạn chế việc xuất hiện các khuyết tật bên trong
kênh.

Hình 1.7: Thi công kênh bê tông đổ trực tiếp ở Tuy Phước - Bình Định
1.3.4.2. Kênh hình thang đổ bê tông trực tiếp không ván khuôn
Kênh hình thang đổ bê tông trực tiếp không ván khuôn đơn giản tuy nhiên lại khó đạt
được yêu cầu kỹ thuật và có nhiều khuyết điểm như:
- Thi công đơn giản nhưng lại rất khó đạt được yêu cầu kỹ thuật do bê tông khó trải
đều trên bề mặt mái nghiêng, bê tông thường dồn xuống nền kênh.
- Chất lượng mái kênh không đồng đều: các viên đá nặng hơn sẽ dồn xuống phía
dưới.
- Độ liên kết mái kênh bê tông và bờ kênh kém dễ xảy ra hư hỏng mái kênh
- Chất lượng công trình nhanh chóng bị xuống cấp bởi các yếu tố từ thiên nhiên và
con người.

14

14


1.3.4.3. Đổ bê tông kênh hình thang không ván khuôn sử dụng thiết bị
Kênh đổ bê tông không ván khuôn có sử dụng thiết bị được áp dụng ở những nước tiên
tiến, giải pháp này có nhiều ưu điểm và những hạn chế như:
Ưu điểm: Bê tông được đầm bằng trống quay, lu, rung nên khối bê tông đặc chắc, mặt
bê tông phẳng, đẹp do giàn máy luôn di chuyển trên ray với cao trình đã được định
chuẩn theo chiều dày thiết kế; rút ngắn thời gian xây dựng (nếu dùng tấm lát đúc sẵn
phải có thời gian đúc, vận chuyển, tập kết, công lát thủ công, chít mạch …); thiết bị,
công nghệ có tính tự động hóa cao, cần ít người vận hành.
Nhược điểm: Thiết bị hiện tại mới phù hợp với kênh có kích thước mặt cắt và khối
lượng lớn; thiết bị chưa được chế tạo phổ thông để sử dụng với mọi kích thước của
kênh. Đơn giá xây dựng chưa có cho thiết bị.

Hình 1.8: Bê tông mái kênh đổ tại chỗ sử dụng thiết bị
1.3.4.4. Đổ bê tông kênh hình thang có ván khuôn trượt
Ván khuôn được chế tạo dài 5 m, rộng 0,7m, nặng từ 1,0 tấn đến 1,2 tấn. Sau khi phần
đất mái kênh, bộ phận lọc, thép (nếu có) hoàn thành theo yêu cầu thiết kế; bê tông mái
kênh được đổ từ đáy, sử dụng đầm dùi, ván khuôn được kéo trượt theo 02 thanh kê có
chiều dày bằng độ dày thiết kế của bê tông từ dưới lên bờ kênh bằng Pa lăng xích kéo
tay.
15

15


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×