TCVN
TIÊU CHUẦN QUỐC GIA
TCVN 8216:2018
Xuất bản lần 2
CƠNG TRÌNH THỦY LỢI
THIẾT KÉ ĐẬP ĐÀM NÉN
Hydraulics structures - Design requirement for compacted earth fill dam
HÀ NỘI -2018
TCVN 8216:2018
Trang
Phụ
B (Tham
khảo)
cường
kháng
đất
trong
tínhlục
Hoa
Kỳ
tốn
ổn định
đập Sừ
đốidụng
63 với
cácđộ
thời
kỳ cắt
theocùa
hiệp
hội
đập
3
TCVN 8216:2018
Lời nói đầu
TCVN 8216:2018 thay thể TCVN 8216.
TCVN
biên
8216:2018
soạn,
Bộ Nơng
do lường
Tổng
nghiệp
Công
vàty
Phát
Tư triển
vấn
Xây
nông
dựng
thôn
Thủy
đềlợi
nghị,
Việt
Tổng
Nam
cục Tiêu
nghệ
công
chuẩn
bố.
Đo
Chất
lượng
thẩm
định,
Bộ
Khoa
học
và
Công
4
TIÊU CHUẲN QUỐC GIA
TCVN 8216:2018
Cơng trình thủy lợi - Thiết kế đập đất đầm nén
Hydraulics structures - Design requirement for compacted earth fill dam
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này đưa ra các quy định cho công tác thiết kế đập đất đầm nén.
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn dưới đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Các tài liệu viện dẫn ghi năm
cơng bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bổ thl áp dụng phiên
bàn mới nhất, bao gồm cà sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 4116 Kết cấu bê tơng và bê tông cốt thép thủy công - Tiêu chuần thiết kế;
TCVN 4201 Đất xây dựng - Phương pháp xác định độ chặt tiêu chuẩn trong phịng thí nghiệm.
TCVN 8215 Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế bố trí thiết bị quan trắc cụm cơng trinh
đầu mối;
TCVN 8218 Bê tông thủy công - Yêu cầu kỹ thuật;
TCVN 8297
Công trinh thủy lợi - Đập đất đầm nén - Thi cơng và nghiệm thu;
TCVN 8421
Cơng trình thủy lợi - Tài trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và
TCVN 8422
Cơng trinh thủy lợi - Thiết kế tầng lọc ngược cơng trình thủy cơng;
TCVN 8477
Cơng trinh thủy lợi - Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát đja
tàu;
chất trong các
giai đoạn lập dự án và thiết kế;
TCVN 8478 Cơng trình thủy lợi - u cầu về thành phần, khối lượng khào sát địa hình trong các giai đoạn
lập dự án vả thiết kế;
TCVN 8645
Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật khoan phụt xi măng vào nền đá;
TCVN 8721
Đất xây dựng công trinh thủy lợi - Phương pháp xác định khối lưựng thể tích khơ lớn
nhất và nhị nhất cùa đất rời trong phịng thí nghiệm;
TCVN 8729 Đất xây dựng cịng trinh thủy lợi - Phương pháp xác định khối lượng thể tích cùa đất tại hiện
trường;
TCVN 8730 Đất xây dựng công trinh thủy lợi - Phương pháp xác định độ chặt cùa đất sau đầm nén tại hiện
trường;
TCVN 8732 Đất xây dựng công trình thủy lợi - Thuật ngữ và định
nghĩa;
TCVN 8216:2018
TCVN 9386
Thiết kế cơng trình chịu động đất;
TCVN 9403
Gia cố nền đất yếu - Phương pháp trụ đất xi măng.
TCVN 8216:2018
3 Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn này sừ dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau;
3.1
Đập đất (Earth fill dam)
Đập xảy dựng bằng các loại đất, bao gồm cà vật liệu từ các loại đá phong hỏa hoàn tồn, phong hóa mạnh,
có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước nhưng không cho phép để nước tràn qua.
3.2
Đập đất đầm nén (Compacted earth fill dam)
Đập đất được thi công bằng phương pháp đầm nén.
3.3
Chiêu cao đập (Dam body height)
Khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt nền thấp nhất sau khi dọn móng (khơng kể phần chiều cao chân khay)
đến đỉnh đập.
3.4
Vùng tuyến cơng trình (Region of construction alignment)
Đoạn sơng và khu vực xung quanh có thể bố trí được một số phương án tuyến xây dưng cụm công trinh
đầu mối bao gồm các hạng mục: đập chắn nước, đập tràn, cơng trình lấy nước và các hạng mục khác để
hình thành hồ chứa nước.
3.5
VỊ trì đập (Dam location)
Mặt bằng mà đập và các bộ phận liên quan khác chiếm chỗ.
3.6
Tim tuyến (Center line)
Đường nối liền các điểm giữa cùa đỉnh đập và chạy dọc theo chiều dài đập. Tim tuyến cỏ thể là đường
thẳng, đường gẫy khúc hoặc đường cong trơn.
3.7
Mực nước tính tốn (Caculation water level)
Các mực nước dùng để xác định các thông số thiết kế công trình bao gồm: mực nước chết (mực nước khai
thác thấp nhất thiết kế), mực nước dâng bình thường, mực nước lớn nhất thiết kế và mực nước lớn nhất
6
6
TCVN 8216:2018
kiểm tra. Theo công năng, một số hồ chứa cịn có thêm một số mực nước tính tốn khác như: mực nước
đón lũ thiết kế, mực nước vượt lũ kiểm tra, mực nước tháo cạn hồ cho phép.
3.8
Độ vượt cao cùa đỉnh đập (Freeboard)
Khoảng lưu không cần thiết giữa cao trình đinh đập so với cao trinh các mực nước tính tốn lớn nhất trong
hồ, nhằm đảm bảo mọi trường hợp thiết kế khơng để xày ra tình trạng nước hồ tràn qua đình đập.
3.9
Hệ số an tồn (Safety coefficient)
Giá trị tỷ số giữa khả năng chống chịu tính tốn tồng qt (lực, mơ men, ứng suất, biến dạng, chuyển vị)
cùa đối tượng xem xét với tải trọng tinh tốn tổng qt bất lợi nhất tác động lên nó. Hệ số an toàn dùng để
đánh giá mức độ ổn định, độ bền, ứng suất, biến dạng chung và cục bộ cho từng hạng mục cơng trình và
nền của chúng so với yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế.
3.10
Đất rời (Cohesionless soil)
Là đất cấu thành từ các hạt rời mà ở trạng thái khô cũng như ờ trạng thái ầm ướt hồn tồn khơng có hoặc
có khơng đáng kể các liên kết keo nước, liên kết ion tĩnh điện giữa các hạt rắn tạo đất; bao gồm các đất hạt
thô cỏ thành phần thuần túy là cát hoặc sỏi (sạn), cuội (dăm), hòn tàng hoặc hỗn hợp của chúng và cũng có
thể là các đất hạt thơ nhưng có hàm lượng hạt bụi và sét ít hơn 10%, trong đỏ hàm lượng hạt sét ít hơn 3%
khối lượng.
3.11
Đất dính (Cohesive soil)
Là đất mà giữa các hạt có sự bám dính, dính kết lẫn nhau bởi sự hiện diện đáng kể của vật liệu hạt bụi và
hạt sét (vật liệu kết dính); khi khơ thi thành khối cứng chắc cịn khi ầm ướt thì thể hiện tính dẻo dính. Đỏ là
các đất hạt mịn, đất cát và đất sạn sỏi có chứa hơn 10% hàm lượng hạt bụi và sét, trong đó hàm lượng hạt
sét chiếm hơn 3% khối lượng.
3.12
Dung trọng khô (Dry volumetric weight of soil)
Là trọng lượng khô của phần hạt rắn có trong một đơn vị thể tích đất tự nhiên hoặc đất đắp, ký hiệu là Yk
hoặc Ỵc, tính bằng tấn trên mét khối (T/m3).
3.13
Độ chặt của đất đắp / Hệ số đầm chặt (Compactness degree of soil)
Là giá trị tỷ số giữa dung trọng khô (yk) của đất đắp đạt được sau khi đầm nén tại hiện trường và dung
trọng khô lớn nhất (Ỵkmax) của đất đó đạt được khi thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn (trong phịng thí
nghiệm); ký hiệu là K, khơng cỏ thứ nguyên.
7
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
3.14
Độ chặt tương đối của đất rời (Relative density index of cohesionless soil)
Là giá trị tỷ số giữa hiệu số của hệ số rỗng lớn nhất và hệ số rỗng cùa đất ờ trạng thái đắp yêu cầu (e đ) với
hiệu số cùa hệ số rỗng lớn nhất và hệ số rỗng nhỏ nhất của đất rời, ký hiệu D (hoặc ID).
4 Phân loại đập đất
4.1 Theo bố trí khối đắp trong mặt cẳt ngang đập
Đập đồng chất: Đập được đắp bằng một loại đất có cùng nguồn gốc, có các đặc trưng cơ lý, lực học
gần giống nhau (xem Hình 1a và 1d).
Đập nhiều khối: Đập được đắp bằng nhiều loại đất khơng có cùng nguồn gốc hoặc cùng nguồn gốc
nhưng cấp phối hạt khác nhau đáng kể, các khối đắp cỏ đặc trưng cơ lý, lực học khác nhau, được bố trí
thành khối riêng (thường từ 2 đến 3 hoặc đôi khi đến 4 hoặc 5 khối, xem Hình 1 b, 1c, 1e và 1f).
Nến đất, đá thấm ít
c) Đập nhiều khối có tường nghiêng chống thấm
8
8
TCVN 8216:2018
d) Đập đồng chất cỏ rường răng (chân khay) chống thấm trên nền bồi tích
e) Đập nhiều khối có lõi giữa và tường răng chống thấm trên nền bồi tích
í) Đập nhiều khối có tường nghiêng sân phủ chống thấm trên nền bồi tích dày
CHÚ THlCH: (1) Khối chống thấm
(3) Khối gia tài thượng lưu
(2) Khối lọc và tiêu thoát nước
(4) Khối gia tải hạ lưu
MNTK: Mực nước thiết ké
Hình 1 - Cấu tạo một số dạng mặt cắt ngang điển hình của đập
4.2 Theo kết cấu chống thấm ờ nền kết hợp chống thâm ờ thân đập
Đập có sân phủ kết hợp với tường nghiêng hoặc tường lõi chống thấm.
Đập có chân khay kết hợp tường lõi chổng thấm hoặc tường nghiêng chống thẩm.
Đập có màng phụt vữa chống thấm kết hợp tường lõi chống thấm.
Đập có tường hào chống thấm (vật liệu mềm hoặc cứng), thường kết hợp với lõi chống thấm.
4.3 Theo tính chất đất đá cùa nền đập
Đập trên nền cứng: nền đập là đá phong hóa mạnh đến tươi; hầu như khơng có biên dạng khi tăng tải
do đắp đập gây ra; có độ bền đáp ứng; tính chất biến dạng, chỉ tiêu cơ lý hầu như không bị suy giảm khi
tiếp xúc lâu dài với nước và dịng thấm sau khi hình thành hồ.
Đập trên nền mềm: là các loại nền khác còn lại.
5 Yêu cầu kỹ thuật chung
5.1 Điều kiện làm việc của đập
5.1.1
Điều kiện làm việc bình thưởng:
Thời kỳ thấm ổn định, ứng với mực nước hồ nằm trong phạm vi từ mực nước dâng bình thường
9
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
(MNDBT) đến mực nước chết (MNC).
Hồ ờ mực nước lớn nhất thiết kế (MNLNTK) có xét đến điều kiện rứt nước nhanh sau lũ hình thành
do khai thác bình thường.
Mực nước lên xuống hảng ngày đối với hồ chứa khai thác thủy điện tích năng.
5.1.2
Điều kiện làm việc khơng bình thường (hoặc đặc biệt), gồm một trong các trường
hợp sau:
Thời kỳ thi công, sửa chữa hoặc tháo cạn hồ.
Hồ ờ mực nước lớn nhất kiềm tra (MNLNKT) có thể hình thành thấm ồn định ở trong khối đắp hạ lưu
và dịng thấm khơng ổn định ờ trong khối đẳp mái thượng lưu khi mực nước rút.
Mực nước hồ cần rút nhanh từ MNLNTK hoặc từ MNDBT xuống đến mực nước đảm bào cho đầu
mối không xảy ra sự cố vỡ đập.
Các thiết bị tiêu nước trong thân đập làm việc không theo thiết kế (hư hỏng một phần) khi ở MNDBT.
Có động đất khi hồ ỡ MNDBT.
5.2 Cấp cơng trỉnh và hệ số an tồn nhỏ nhất
5.2.1
Cấp cơng trình cùa đập được xác định theo quy định hiện hành.
5.2.2
Hệ số an toàn nhỏ nhất về ỗn định chung của mái và các bộ phận trên mái, ổn định
chung cùa hệ đập - nền trong các điều kiện làm việc được quy định trong Bảng 1.
Bàng 1 - Hệ số an toàn nhỏ nhất về ổn định chung cùa đập [K]
Cấp đập
Điều kiện làm việc
Đặc biệt
1
II
III
Bình thường (cơ bàn)
1,50
1,35
1,30
1,25
1,25
Khơng binh thường (đặc biệt)
1,35
1,22
1,17
1,13
1,13
Thi công và sừa chữa
1,43
1,28
1,24
1,19
1,19
5.2.3
IV
Với những đập có chiều cao trên 20 m mà địa chất nền quá phức tạp hoặc xét thấy
sự cố đập có thể gây tác động nguy hại đến an toàn dân sinh, quốc phịng, cho phép đề
xuất nâng hệ số an tồn và trinh cấp cỏ thầm quyền quyết định.
5.3 Yêu cầu về khảo sát địa chất cơng trình
5.3.1
Cơng tác khảo sát địa chất cơng trình nền đập tn thù theo TCVN 8477, tùy thuộc
giai đoạn lập dự án và thiết kế đề đề ra nội dung yêu cầu khào sát nhằm đánh giá đầy đù
các điều kiện sau:
1) Cấu tạo địa tầng nham thạch nền đập trong vùng chịu ảnh hường cho đến lớp cách nước;
2) Các chỉ tiêu cơ lý, lực học của các lớp nham thạch ờ nền. Trường hợp nền là lớp bồi tích thì phải
10
1
0
TCVN 8216:2018
đánh giá về khả năng xói ngầm trong nền và ở các vị trí đặc biệt như ờ chân khay, chân cừ, vùng
tiếp giáp các khối, các lớp, vị trí ra cùa dịng thấm và các yếu tố khác. Với nền đá cần đánh giá khả
năng xói ngầm gây xói và mất nước ờ vùng có đứt gãy hoặc các lớp kẹp mềm yếu;
3) Các đứt gãy và tình trạng hoạt động của nó, các kẽ nứt lớn, cấp động đất, có khả năng xảy ra sự cố
hoặc mất nước qua nền khi dâng chứa nước, khả năng gây xói tiếp xúc qua thân và nền do nước
thấm qua khe nứt ở nền;
4) Khả năng vả cường độ thoái hỏa, biến chất cùa các loại nham thạch ở nền và vùng lộ thiên sau khi
xây dựng cơng trình (tức là độ bền và ốn định của nham thạch khi tăng hoặc giảm tài và tiếp xúc với
nước ờ chế độ khai thác lâu dài);
5) Khuyến nghị cho thiết kế về biện pháp xử lý nền thích hợp để đảm bảo và tăng cường khả năng
chịu lực, chống thẩm và chống thối hóa cho nham thạch ở nền đập, vùng hờ ngồi đập.
5.3.2
Điều kiện địa chất nền đập có ảnh hưởng quyết định đến việc lựa chọn vị trí tuyến
đập, loại hình kết cấu đập và sự an tồn lâu dài của đập. Do vậy, khảo sát nền đập phải
đảm bảo các yêu cầu sau:
1) Đối với nền đá:
Cần làm rõ mức độ phong hóa, độ bền chịu nén, chống cắt, tính thấm nước và độ bền thám, tính chất
hịa tan khống vật của nham thạch, tinh hình nứt nẻ vả chất lấp nhét là hạt nhỏ dễ bj rửa trôi, các lớp xen
kẹp mềm yếu và các đứt gãy cỏ thể bị phá hủy do thấm hoặc bão hòa nước; kiến tạo trong vùng nền đập;
hiện tượng karst nếu lả nền đá vôi, độ dốc ổn định tự nhiên của mái ờ các vai bờ đập, để có biện pháp xừ lý
thích hợp theo quy định tại điều 6 cùa tiêu chuẩn này;
- ■ Khi vai bở là mái đá cao, để đảm bảo ổn định lâu dài và an tồn trong khi thi cơng cẩn đề xuất xừ lý để
cỏ độ dốc thoải hơn đồng thời lưu ý đề xuất các giải pháp bảo vệ mặt đâ áp dụng thành công trong vùng.
2) Đối với nền không phải là đá:
Cần làm rõ nguồn gốc thành tạo, chiều dày, độ nghiêng, thành phần cấp phối hạt, tính thẩm nước, độ
ép lún, khả năng chịu tài, khả năng sụt lờ tiềm ẩn khi bão hịa, khà năng bị xói ngầm, độ bền chống cắt cùa
các địa tầng và độ dốc các vai bờ đập và các yếu tố khác để đánh giá độ ổn định và biến dạng của nền từ
đó đề ra biện pháp xử lý thích hợp theo quy định tại điều 9 của tiêu chuẩn này. Khi đất nền đập có chứa các
tạp chất hịa tan trong nước vượt quá tiêu chuẩn nêu tại điều 9.1 cùa tiêu chuẩn này thì chỉ được phép xây
dựng khi có các nghiên cứu chuyên đề và giài pháp phòng ngừa tin cậy, sau khi đã tiến hành công tác
nghiên cứu thí nghiệm;
Các nền cuội sỏi, nền á sét hoặc cát mịn, nền sét, nền khơng đồng nhất khơng có các khuyết tật lớn
ảnh hường đến tính kinh tế và an tồn của cơng trình, đều có thể làm nền cho các loại hình đập đất đầm
nén sau khi đã xử lý bằng các biện pháp thích hợp theo quy định tại điều 9.2 của tiêu chuẩn này;
Đối với nền cuội sịi cần chú ỷ tính thấm nước lớn và khà năng lơi kéo vật liệu khối đắp của chúng để
có biện pháp xừ lý thích hợp theo các quy định tại điều 9.2 của tiêu chuẩn này;
1
1
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
Đối với nền á sét hoặc cát mịn cần chú ý tính lún khơng đều, sụt lờ đất tiềm ẩn khi bão hịa, tinh thấm
nước, khả năng xói ngầm, khả năng hỏa lỏng của cát mịn và xói mịn khối đắp hạ lưu trên chúng để có biện
pháp xử lý thích hợp theo quy định tại điều 9.2 của tiêu chuẩn này;
Đổi với nền không đồng nhất, cần chú ý chiều dày và các tính chất cơ lý lực học cùa các địa tầng để
có thiết kế kết cấu đập thích hợp.
5.3.3
Cơng tác điều tra khảo sát vật liệu
1) Điều tra khảo sát vật liệu đắp đập nhằm xác định vị trí, chất lượng, trữ lượng các mỏ vật liệu đất, đá
thiên nhiên bao gồm cà vật liệu đào từ các hố móng cơng trình để thiết kế loại hình đập, kết cầu mặt
cắt phù hợp, thi cơng thuận lợi và an tồn bền vững. Cơng tác khảo sát và thí nghiệm đất đá cần
tuân thủ theo các quy định hiện hành.
2) Các mồ vật liệu đất cần ưu tiên khảo sát chủ yếu trong lòng hồ, hạn chế lấy đất ờ hạ lưu ờ mức
tháp nhất, không được lấy các lớp đất có tác dụng chống thấm phủ trên nền cát cuội sỏi và hang
động ở trong vùng (hồ) tích nước. Khi khảo sát xác định các mỏ vật liệu đắp đập cần lưu ý:
Không nên lấy vật liệu đắp ở các đồi núi có tác dụng chắn sóng bảo vệ vùng bờ hồ thượng lưu đập;
Khơng được khai thác các mỏ đất nằm gần đập, ờ dưới cao trình đỉnh đập trong phạm vi 10Hmax
tính từ chân đập về phía thượng hạ lưu và hai vai đập, trong đỏ Hmax là chiều cao lớn nhất của đập.
3) Khối lượng khảo sát vật liệu theo các cấp A, B, c và hệ số dự trữ vật liệu tùy theo giai đoạn thiết kế,
tuân thủ theo TCVN 8477.
4) Trong quá trình khảo sát cần lấy đầy đủ các loại mẫu đất có tinh chất đại biểu cho từng lớp đất ở
càc mị và tại vị trí các hố mỏng cơng trình để thi nghiệm các tính chất cơ lý, lực học, hóa học của
đất đá. Đối với đất đặc biệt cần phải làm các thí nghiệm bổ sung nhằm xác định tính trương nờ, co
ngót, lún ướt, áp lực kẽ rỗng. Đối với đất có chứa vật liệu thơ sỏi, dăm sạn, cần thí nghiệm trên mẫu
lớn thích hợp.
5.4 Yêu câu về thiết kế
5.4.1
Đập đất phải đáp ứng yêu cầu ổn định trong mọi điều kiện làm việc, từ thời gian thi
công đến khai thác sừ dụng.
5.4.2
Đập đất phải được đàm bào điều kiện ổn đjnh thấm trong nền đập, thân đập, hai
vai đập vùng bờ tiếp giáp và mang các cơng trình xây đúc đặt trong đập để không gây ra
thấm vượt quá lưu lượng và vận tốc cho phép, gây xói ngầm, bóc cuốn trơi vật liệu uy hiếp
tính bền vững và tuồi thọ cơng trình.
5.4.3
Đập đất phải có đủ độ cao an tồn có tính đến chiều cao phòng lún cùa nền và thân
đập.
5.4.4
Khi đập đất làm nhiệm vụ dâng và giữ nước của hồ chứa thì cơng trình xả lũ phải
có đù năng lực tháo - xả phù hợp với quy trình khai thác, kề cả cơng trình dự phịng (nếu
có) đẻ khi xuất hiện lũ kiểm tra khơng xảy ra tình trạng nước tràn qua đĩnh đập.
5.4.5
12
Đối với các dự án sửa chữa, nâng cấp đập cần đánh giá hiện trạng công trinh
1
2
TCVN 8216:2018
thông qua các biểu hiện hư hỏng và sự cố như:
Sạt, trượt mái đập (thượng, hạ ìưu) và nền đập;
Lún, sập cục bộ ở mặt đập;
Thấm mạnh hoặc trôi đất ờ nền đập, ờ một phần nền tiếp giáp với hạ lưu đập;
Thấm hoặc đùn nước ờ mái đập;
Thấm hoặc đùn nước ở vai đập;
Thấm hoặc đùn nước ở phần tiếp giáp giữa đập và mang công trinh (cống, tràn xả lũ);
Lún hoặc chênh lệch lún quá mức cho phép;
Có hiện tượng mái chun vj về phía thượng, hạ lưu hay nền bị đẩy trồi;
Nứt thân đập: bao gồm các hiện tượng nứt ngang và nứt dọc;
Vỡ đập: Đập bị phá hoại khơng cịn khả năng giữ nước;
Chất lượng đất đắp ờ các vị trí điển hình;
Chất lượng và hiện trạng cùa các bộ phận đập;
Chất lượng cùa vùng tiếp giáp đập với bờ vai, vùng thượng hạ lưu, với các công trinh bê tông trong
đập.
5.5 Các yêu cầu kỹ thuật khác
5.5.1
Khi chọn hình thức đập cần xem xét đầy đù tính tương thích cùa dạng đập dự kiến
với các yểu tố sau, thông qua so sánh kinh tế kỹ thuật để quyết định:
Điều kiện địa hình, địa chất: Chù yếu xem xét địa hình vùng tuyến, đặc trưng các nham thạch nền và
tầng phủ, cấp động đất;
Vật liệu đắp: trữ lượng các chùng loại, vị trí và điều kiện khai thác vận chuyển nhằm tận dụng tất cả
vật liệu sẵn có, đặc biệt là vật liệu nằm ờ lịng hồ trong đó chú ý trữ lượng và chất lượng vật liệu làm bộ
phận chống thấm;
Điều kiện thi công: cần xem xét điều kiện khí tượng thùy văn; mặt bằng thi công; trang thiết bị và điều
kiện vận chuyển, vận hành của thiết bị thi công; trinh độ cùng năng lực thi cơng mà các nhà thầu có thể đáp
ứng được để phân tích thuận lợi - khó khăn sẽ gặp phải trong dẫn dịng, dẫn thốt lũ thời kỳ thi công, đắp
đập, làm căn cứ cho việc lập tiến độ và phân đợt, phân đoạn thi công, cường độ đắp đập và các yêu cầu
khác;
Đặc điểm bố trí cùa cụm đầu mổi, biện pháp xử lý nền móng, điều kiện liên kết an tồn giữa đập với
các cơng trinh thảo nước dẫn nước ờ trong đập và liền kề đập;
Điều kiện khai thác vận hành liên quan đến nhiệm vụ cơng trinh: tình hình dao động mực nước
thượng hạ lưu liên quan đến cấp nước, giao thông thủy, dân sinh; yêu cầu bảo vệ vùng hạ lưu; yêu cầu
chống lũ và các yêu cầu khác;
Tổng khối lượng, thời gian xây dựng, tiến độ thi công và tổng giá thành cùa đập đất và cụm cơng trình
đầu mối.
1
3
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
5.5.2
Khi lựa chọn kết cấu mặt cắt ngang đập, nên dựa vào các khuyến cáo sau:
Đập đất đồng chất chỉ nên áp dụng khi ở khu vực công trình cỏ một loại đất đắp tương đối dồi dào,
đáp ứng các điều kiện quy định tại điều 5.4 của tiêu chuẩn này;
Đập nhiều khối là xu thế chung cho loại hình đập đất đã được xây dựng ở nhiều nước trên Thế giới
và phồ biến ờ nước ta do tận dụng triệt đề các loại đất đá sẵn có tại khu vực xây dựng công trinh kể cả đất
đá đào thài từ các hố móng, đảm bảo ổn định và bền vững.
5.5.3
u cầu đối với các cơng trình xây đúc có ảnh hường đến an tồn và kinh tế cùa
đập:
Các cơng trình xây đúc liên kết với đập thơng thường gồm: Cơng trình tháo nước (tràn, đường hầm,
cống xả cát, âu thuyền), cơng trình lấy nước (cống ngầm có áp hoặc không áp, bằng bê tông cốt thép hoặc
ống thép bọc bê tông) và đập bê tông;
Thiết kế, xây dựng các loại cơng trình xây đúc liên kết với đập phải đảm bảo an toàn và bền vững cho
đập đất và cho cà cụm cơng trình đầu mối, bằng các biện pháp theo quy định tại điều 12.2 cùa tiêu chuẩn
này.
5.5.4
Các yêu cầu về môi trường, cảnh quan và thẩm mỹ:
Việc thiết kế và xây dựng đập đất cùng các hạng mục trong cụm cơng trình đầu mối phải tuân thù theo các
quy định hiện hành, cần chú ý các vấn đề sau để cỏ biện pháp phòng tránh, khắc phục hoặc giảm thiểu:
1) Gây ơ nhiễm dịng chảy quá mức cho phép cùa sông, suối do việc thi cõng các hố móng cơng trình,
khai thác các mỏ vật liệu và đắp đất, san lấp mặt bằng và sinh hoạt ăn ở của người làm việc trên
cơng trưởng. Nói chung nước thài cần được xử lý, giảm thiểu bụi và tiếng ồn trên còng trường;
2) Thay đổi cảnh quan khu vực xây dựng theo chiều hướng xấu đi do các hoạt động phát quang, khai
thác gia công vật liệu, đào móng và các bãi thải, cần quy hoạch và đầu tư để tái tạo thành nơi có
thể trồng trọt hoặc ni trồng thủy sàn sau khi cơng trình hồn công;
3) Các mỏ vật liệu xây dựng sau khi khai thác cần phải san trả mặt bằng;
4) Việc khai thác mỏ vật liệu cát cuội sỏi dễ gây ra xói lở bờ, lịng sơng suối sau này, cần xem xét để
phòng tránh, hạn chế các diễn biến xấu do khai thác vượt q mức cho phép;
5) Tồn bộ cụm cơng trình đầu mối sau khi hồn thành cần đảm bào thẩm mỹ xây dựng và phù hợp
với cành quan, thuận lợi cho công tác quân lý vận hành và bào vệ cơng trình.
5.5.5
Thiết kế phân đợt, phân đoạn thi cơng đập đất
1) Đập đất thường có khối lượng đào đắp lớn, phải thi cơng trong nhiều năm, mùa mưa có thời đoạn
phải ngừng thi cơng, do đó thiết kế cần nghiên cứu phân đợt thi công và biện pháp bảo vệ và xử lý
nhằm tránh mọi hư hỏng và sự cổ tại các mặt nối tiếp hoặc các khe thi công.
2) Việc phân đựt, phân đoạn thi công cần căn cứ tình hình cụ thể cùa cơng trinh như: loại hình đập,
điều kiện đja chất nền đập, năng lực tổ chức thi công, các bộ phận chổng thấm và tiêu thoát nước,
14
1
4
TCVN 8216:2018
mực nước lũ trong các giai đoạn thi công, để xác định. Nói chung, cần tuân thủ các nguyên tắc sau:
Cao trình đỉnh đập đắp được phải vượt mực nước lũ tính tốn với tần suất thiết kế tương ứng với cấp
đập đắp dở tại thời điểm thi công với chiều cao an toàn (a) quy định tại điều 10.1.3 của tiêu chuẩn này;
Mặt cắt ngang đắp cùa đập phải đù rộng đề đảm bào trong thời gian thi cơng khơng phát sinh dịng
thấm ra trên mái hạ lưu (đàm bảo độ bền thấm);
Không được tạo ra các khe thi công đắp đất trên mặt bằng liên thông từ thượng lưu về hạ lưu;
Khi bảo vệ mái đập thượng lưu cần thi công phù hợp với yêu cầu ngăn lũ vả tích nước hồ;
Khi cần thiết kế khối gia tài (KGT) tăng ồn định nền và chân khay (CK) hạ lưu thl cần coi nó như một
bộ phận của mặt cắt đập chính thức để tiến hành thiết kề. Đỉnh cùa khối gia tài này phải nằm trên điểm ra
cùa đường bão hịa mặt cắt đập thi cơng đợt 1.
3) Khi ngăn dịng cần chú ý tính tốn các vấn đề sau:
Cần kiểm tra ổn định cùa đoạn đập đất thi công trong giai đoạn này, do phải thi cơng nhanh để vượt
lũ, trong thân và nền đập có khả năng xuất hiện áp lực kẽ rỗng lớn, nhất là đối với đập đất đồng chất và đập
có lõi dày và với đất có độ ẩm cao;
Đoạn đập này nên thiết kế mái dốc có thơng số biểu đạt là m > 3 (hệ số mái), hoặc 1/m > 1/3 (độ dốc
mái) để đàm bảo tiếp giáp tốt giữa các khối tránh phát sinh nứt theo chiều ngang đập, nếu dốc hơn (m < 3
hoặc 1/m < 1/3) thỉ phải có biện pháp đầm nén đạt độ chặt cao hơn so với khối đắp đại trà.
4) Công tác dọn sạch hố móng đập cần thực hiện phù hợp với tiến độ thi công. Các bộ phận chống
thấm nền đập (sân phủ, tường chống thấm) phải hoàn thành toàn bộ phần nằm dưới mực nước
tích tương ứng.
5) Tiến độ đắp đập cần phù hợp với tính chát từng loại vật liệu trong thân đập và tính chất nền đập để
đảm bào đập khơng bị phá hoại trong q trình thi công do:
Nền bị lún đột ngột đối với nền mềm yếu;
Khối đất đắp loại sét, ả sét bị nứt nẻ, nhất là ở đoạn đập giáp vai đập;
Áp lực kẽ rỗng trong đập tăng làm giảm ứng suất hiệu quả, nhất là đất cô hệ số thấm nhỏ và hệ số
nén lún lớn;
Khi thiết kể tồ chức và biện pháp xây dựng cần khống chế tổc độ lên đập đối với từng khu vực đập và
nền cụ thể.
5.5.6
Khi lập dự án đàu tư xây dựng và thiết kế sừa chữa hoặc nâng cấp cơng trình đập
đất cần phù hợp tiêu chuẩn này và tuân thủ các nguyên tắc sau:
Khảo sát đánh giá hiện trạng cơng trình (hiện trạng địa hình, địa chất thân, nền đập, hiện trạng làm
việc cùa đập cũ và các cơng trình có liên kết với đập);
Cập nhật số liệu về lũ và tính tốn lại khả năng xà lũ cùa cơng trình tháo nước hiện có, nhu cầu cấp
nước và khả năng đáp ứng của công trình theo yêu cầu mới, để kiểm tra lại qui mơ và kích thước đập và
các hạng mục trong cụm cơng trình đầu mối;
1
5
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
Tính tốn lại về ổn định thấm và trượt, ứng suất và biến dạng của đập theo hiện trạng và theo yêu
cầu của nhiệm vụ dự án nâng cấp tơn cao đập;
Khi nâng cấp theo hình thức tơn cao đập đất hiện có thường dùng biện phảp tơn cao đẳp dày về một
phía thượng hoặc hạ lưu. Khơng nên dùng biện pháp tôn cao kiều đội mũ (tức ốp cà hai phía và ốp lên đỉnh
đập), nếu phải áp dụng biện pháp này cần có luận chứng đầy đù về kinh tế và kỹ thuật.
6 Bố trí chung cùa đập và các hạng mục cơng trình liên quan
6.1 Bố trí chung cùa đập trong cụm cơng trình đầu mối
Bố trl đập đất trong cụm cơng trình đầu mối cần đạt được các yêu cầu sau:
Đâm bảo đầy đù các yêu cầu, nhiệm vụ cùa dự án và tận dụng tối đa các lợi thế tự nhiên và xã hội
khu vực xây dựng cơng trình;
Loại trừ dịng chảy có vận tốc lớn chày dọc theo mái thượng lưu hoặc dịng nước xói vào chân mái
hạ lưu đập;
Khả năng tận dụng đê quai vào trong thân đập;
Khả năng phân đoạn, phân đợt đễ dẫn dịng thi cơng một phần hay tồn bộ lưu lượng cùa sơng khi
đang xây dựng được thuận lợi.
6.2 Bố trí các hạng mục cơng trình khác có liên quan
6.2.1
Cơng trình tháo nước (cơng trình xả ờ đáy, xả lưu lượng lũ thi công hoặc lũ khai
thác) và cơng trình lấy nước (tưới, cơng nghiệp) nên bố trì tách rời đập đất (có nghĩa lả đập
riêng tràn riêng, không lẫn vào nhau trên mặt cắt ngang cỏ nước tràn qua). Trường hợp
phải bồ trí trong thân đập thì nên đặt các cơng trình đó trực tiếp trên nền đất nguyên thổ ồn
định (nền có khả năng chịu lực cao và biến dạng ít đáp ứng được yêu cầu về độ ổn định,
độ bền và biến dạng của kết cầu), đồng thời phải thực hiện các biện pháp kết cấu đặc biệt
để phịng chống thấm dọc cơng trình theo các quy định tại điều 12.2 cùa tiêu chuẩn này.
6.2.2
Cơng trinh lấy nước là cống ngầm có thể bố trì trong thân đập nhưng phải đặt trực
tiếp trên nền đất nguyên thổ hoặc đào rãnh đặt trong nền (không đặt trên nền đất đắp) với
điều kiện sức chju tải đất nền và biến dạng cùa cống thỏa mãn yêu cầu trong tính tốn thiết
kế, đồng thời phải thực hiện các biện pháp và kết cấu đặc biệt đủ để phịng chổng thấm
tiếp giáp dọc theo cơng trình theo quy định tại điều
12.2
của tiêu chuẩn này.
6.2.3
Khi bố trí cơng trình (ấy nước có áp trong thân đập nên áp dụng các kết cấu sau:
ống thép trịn bọc bê tơng đối với đập thấp, lưu lượng lấy nước nhỏ;
ống bê tông cốt thép hoặc ống thép đặt trong hành lang kiểm tra đối với đập vừa, đập cao, đập của
các hồ chứa có dung tích từ 20 X 10® m3 trờ lên, lưu lượng lấy nước lớn.
6.2.4
Khi điều kiện tự nhiên thuận lợi, nên bố trí đường hầm tháo nước hoặc cống xả đáy
để sử dụng cả trong dẫn dòng thi công và tháo lũ, xả cạn hồ khi cần thiết trong khai thác
16
1
6
TCVN 8216:2018
nhưng phải cỏ biện pháp kỹ thuật đảm bảo an tồn cho đập và các hạng mục cơng trình
liền kề (nếu có).
6.2.5
Tuyến đập đất cần căn cứ điều kiện địa hình và khả năng tạo hồ, địa chất cơng
trình vùng tuyến, loại hình đập dự kiến, biện pháp xử lý nền, bố trí các hạng mục cơng trình
trong cụm cơng trình đầu mối, qua so sánh kinh tế kỹ thuật để quyết định.
7 Vật liệu đắp đập
7.1 Yêu càu về vật liệu đắp đập
Vật liệu đắp đập cần phải thỏa mãn các yêu cầu làm việc của các bộ phận trong thân đập, cụ thề là:
1) Vật liệu đắp đập đất đồng chất phài là đất cùng loại có các chỉ tiêu cơ lý, lực học gần giống nhau.
Vật liệu làm bộ phận lọc tiêu thoát nước phải thỏa mãn các yêu cầu quy định tại điều 7.2.5 và 8.5
của tiêu chuẩn này.
2) Các vật liệu dùng trong đập đất đầm nén nhiều khối, ngoài việc phải đàm bào các yêu cầu chung về
tính bền vững và tính chịu lực còn phải thỏa mãn các yêu cầu khác của từng bộ phận trong thân
đập, chủ yếu các bộ phận sau:
Bộ phận chống thấm: Vật liệu phải thỏa mãn yêu cầu chống thấm và đàm bảo tính bền vững lâu dài;
Bộ phận chuyển tiếp: Ngoài các yêu cầu chung, vật liệu ờ càc bộ phận này cần có cấp phối hạt phù
hợp để không cho vật liệu cùa hai khối di chuyên vào các kẽ rỗng cùa nhau trong quá trình làm việc;
Bộ phận gia tải: Phải đảm bảo đập ổn định khơng bị trượt, sạt trong q trình làm việc dưới tác động
cùa trọng lượng bản thân và các lực khác.
Bộ phận lọc tiêu thoát nước: Phải đảm bảo lọc và dẫn nước thấm trong (qua) thân đập, nền và vai
đập về hạ lưu. Không cho phép nước thấm thoát ra trên mái đập.
7.2 Lựa chọn vật liệu
7.2.1
Nguyên tắc chọn vật liệu đắp đập:
1) Các vật liệu đất đá bao gồm cả sản phẩm phong hóa hồn tồn, phong hóa vừa đều có thể dùng đề
đắp dập. Tuy nhiên, vật liệu đắp phải đảm bảo yêu cầu về tính bền vững, tinh chịu lực và chống
thấm phù hợp với điều kiện làm việc của các bộ phận trong thân đập.
2) Các loại đất sau không được dùng để đáp đập trừ trường hợp rất đặc biệt khi có luận chửng tin cậy
và biện pháp xử lý thích hợp:
Đất có hàm lượng tạp chất hòa tan của các muối clorua lớn hơn 5%, cùa các muối sunphat hoặc
muối sunphat clorua lớn hơn 10 % tính theo trọng lượng;
Đất có hàm lượng chất hữu cơ chưa phân hủy hết lớn hơn 5% hoặc có chất hữu cơ đã phân hủy
hồn tồn ờ trạng thái khơng định hình lớn hơn 8% tinh theo trọng lượng;
Đất cát mịn, đất bụi nặng, đất sét nặng.
1
7
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
7.2.2
Đất dùng làm bộ phận chống thấm cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
1) Hệ số thấm của đất đắp cho đập đất đồng chất không được lớn hơn 1x10"* cm/s; cùa đất làm bộ
phận chống thấm tường lõi, tường nghiêng, sân trước không được lớn hơn 1 X 10’ 5cm/s; Trường
hợp khơng có đủ vật liệu làm bộ phận chổng thấm thl có thể sừ dụng vật liệu có hệ số thấm từ (5
đến 10) X 10’5cm/s thay thể bằng cách tăng thêm chiều dày bộ phận chống thấm thỏa đáng đàm
bảo yêu cầu theo quy định tại điều 10.3.1 của tiêu chuẩn này đồng thời đảm bảo an tồn về các
điều kiện thấm thơng qua tính toán;
2) Chỉ số dẻo (Pl) bằng từ (7 đến 20) % và tính ổn định thấm tốt (có gradient chống thấm cao);
3) Sự thay đổi thể tích khi bão hịa nước hoặc khô tương đối thấp đàm bào: độ lún sập không lớn hơn
1%; độ trương nờ không lớn hơn 8%; độ co ngót khơng lớn hơn 1% và khơng ảnh hường đến chì
tiêu độ bền và biến dạng của đập.
7.2.3
Khi vật liệu khan hiếm phải dùng loại đất sét có tính trương nở để đắp đập và làm
vật liệu chống thấm trong đập, cần bố trí mặt cắt đập hợp lý và áp dụng một hoặc một số
biện pháp sau để đảm bảo đập ổn định' Các tính chất cơ lý và đặc tính trương nở, co ngót
phải thơng qua chuyên đề nghiên cứu riêng để xác định và cần chú ý:
Đắp lớp bào vệ và gia tài lên trẽn tạo áp lực ngoài lớn hơn áp lực trương nở (theo áp lực hiệu quà);
Giảm nhẹ dung trọng khô nhưng độ chặt (K) không được thấp hơn 0,95; tăng độ ầm đất đắp lên trên
(2 đển 3) % so với độ ẩm tối ưu (WOp).
7.2.4
Vật liệu đắp khối gia tải bào vệ bộ phận chống thấm và các bộ phận chuyển tiếp
phải đàm bào sự ổn định của đập và phải có cường độ chống cắt, chống nén tương đối
cao. Phần ở dưới nước của mái hạ lưu và phần ở khu vực dao động mực nước cùa mái
thượng lưu nên đắp bằng vật liệu có tính thấm nước lớn hơn so với bộ phận khối đất được
bảo vệ.
Các loại vật liệu rời như cát, đá sỏi, sạn, đá dăm và đá khai thác từ mỏ hoặc đất đá đào thải từ các hố
mỏng cơng trình đều có thể dùng làm các lớp gia tải, hoặc làm khối gia tải hạ lưu trong đập-nhiều-khối,Ngồi ra, căn cứ vào tính chất của chúng để sừ dụng thích hợp vào các bộ phận khác nhau trong thân đập
nhiều khối.
7.2.5
Vật liệu làm tầng lọc ngược, tầng chuyền tiếp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
1) Cấp phối hạt phù hợp, hàm lượng hạt có đường kính nhỏ dưới 0,1 mm khơng được lớn hơn 5 %;
2) Tinh thấm nước theo yêu cầu của kết cấu trong đập;
3) Không bị phong hỏa, bị nước ăn mòn;
4) Vật liệu làm tầng lọc thường là sỏi, cát sạn thiên nhiên và qua sàng tuyển, nếu thiếu có thể dùng
hỗn hợp cát đá xay nhưng phải dùng loại đá có tính kháng phong hóa và khơng bị hỏa tan.
18
1
8
TCVN 8216:2018
7.3 Các đặc trưng cơ lý của nền và vật liệu đắp đập
7.3.1
Để thiết kế đập được an toàn và kinh tế cần tiến hành khảo sát và thí nghiệm địa kỹ thuật,
địa chất thủy văn cho nền đập và vật liệu đắp đập nhằm xác định các đặc trưng liên quan đến quy
trình thiết kế đập.
7.3.2
Các đặc trưng cơ lý cùa nền đập được thực hiện theo các quy định hiện hành về nền cơng
trình thủy cơng.
7.3.3
Các đặc trưng cơ lý cùa đất dính, đất rời sử dụng để đắp đập cần xác định bao gồm:
1) Thành phần hạt;
2) Độ ẩm tự nhiên cùa đất ờ mỏ ứng với các mùa điển hình trong năm Wo;
3) Độ ẩm đất đắp wđ;
4) Dung trọng khô cùa đất đắp (Ỵk); với đất hạt rời cần xác định thêm các hệ số rỗng: emax tương
ứng với trạng thái xốp nhất và emin tương ứng với trạng thái chặt nhất;
5) Tỷ trọng hạt cùa đất đắp (A);
6) Độ ầm tối ưu cùa đất đắp Wd.opt và dung trọng khô lớn nhất cùa đất đắp Ỵkmax. Với đất có sét thí
nghiệm xác định các đại lượng nãy có xét đến cơng năng của thiết bị đầm sẽ sừ dụng;
7) Giới hạn chảy WL và giới hạn dẻo Wp của đất có sét. Khi cần thiết cỏn phải xác định độ ẩm phân từ
lớn nhất wm cũng như thành phần khoáng vật của sét;
8) Các đặc trưng độ bền bao gồm góc ma sát trong (
kéo một trục ơt (cho trường hợp cần kiểm tra độ bền nứt của bộ phận chống thấm của đập bằng
đất sét) được xác đinh từ kết quả thi nghiệm cắt trực tiếp đối với các đập từ cấp III trớ xuống (trừ
đất nền hoặc đất đắp có tính chất đặc biệt) và bằng các thí nghiệm cắt tương ứng khác (ba trục)
được nêu trong Bảng 2 đối với các đập từ cấp II trở lên.
Với các khối đập sừ dụng vật liệu hạt thơ có d > 4,76 mm (đẩt dăm sạn, đất vụn hạt lớn, vật liệu đất đá khai
thác từ hố móng, vật liệu đá) cần phải tiến hành các thí nghiệm trên các mẫu lớn và thí nghiệm hiện trường
để xác định các chì tiêu tương ứng phù hợp nêu trong Bảng 2. Tùy thuộc vị trí cùa khối đắp trong thân đập
mà xác định các đặc trưng bền theo các trạng thái ầm:
Với khối đất đắp nằm trên đường bão hòa càn phải xác định các chĩ tiêu cơ lý ứng với độ ẩm lớn nhất
có thể phát sinh trong khối này có xét đến phạm vi đất bị mao dẫn;
Với khối đẳp luôn nằm dưới đường bão hòa thi cần phải xác định chỉ tiêu cơ lý đối với trạng thái đất
đắp bj bão hịa hồn tồn;
Trong q trình lên đập, tùy điều kiện thực tể đề phân định vị trí đường bào hịa hình thành trong mặt
đập đắp dờ để quyết định chỉ tiêu cơ lý khối đắp áp dụng trong tính toán kiểm tra ổn định.
1
9
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
9) Tính biến dạng của đất đắp: Hệ số nén lún a, mô đun biến dạng E và hệ số nờ hông (ngang);
10) Hệ số thấm k: ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật với đập đồng chất hoặc khối đắp chống thấm đắp bằng
đất cỏ sét với hàm lưựng trên 25% cần thi nghiệm hệ số theo phương đứng kv (vng góc với lớp
đắp) và theo phương ngang kh (song song với lớp đắp);
11) Chỉ số độ bền thẩm của đất đắp bao gồm gradient cột nước tới hạn trồi đất JgMđ, gradient cột
nước tới hạn xói ngầm Jghx, gradient cột nước tới hạn xói tiếp xúc JghtxVà vận tốc thấm giới hạn
Vgh!
12) Chỉ tiêu lún sụt của đất lún ướt;
13) Các đặc trưng trương nờ co ngót cùa đất có sét;
14) Để thiết kế đập từ cấp I trờ lên ngoài các đặc trưng đất đá đắp đã nêu tại điều 7.3 của tiêu chuẩn
này, đồng thời cần phải xác định thêm các đặc trưng sau:
Khi sử dụng vật liệu thơ: dăm sạn, đất vụn hịn lớn, đá để đắp đập cần phải xác định độ bền chịu nén
tính tốn cùa khối đắp và hệ số biến mềm của nham thạch gổc;
Hệ số thấm theo phương đứng và phương ngang của đất đắp có tính sét với hàm lượng trên 15%.
Giá trị tính tốn và giá trị tiêu chuẩn, các đặc trưng của đất đắp cần được xác định bằng phương
pháp xừ lý thống kê các kết quả nghiên cứu trong phòng và hiện trường theo các quy định hiện hành về
thiết kế nền cơng trình thuỷ công.
20
2
0
TCVN 8216:2018
Bàng 2 - Xác định phương pháp thí nghiệm chỉ tiêu kháng cắt cùa đất có d < 4,76 mm
Phương
Điều kiện
pháp tính
làm việc
cường
của đập
độ kháng
Loại đất
Máy sừ
Phương pháp thí nghiệm và
dụng
ký hiệu
(4)
(5)
Cắt trực
Cắt chậm
Chi tiêu
Trạng thái
cường
ban đầu
độ
cùa mẫu
cắt
(1)
(2)
(3)
Đất rời
Độ bão hòa
pháp ứng
nhỏ hơn
suất hữu
y.
Thời kỳ thi
hiệu
Đất
Độ bão hòa
lớn hơn
80%
Đát đắp
Cắt cố kết - thoát nước (CD)
Cắt trực
dùng mẫu
Cắt chậm
tiếp
Cắt khơng cố kết - khơng
3 trục
dín
h
cơng
80%
(7)
tiếp
3 trục
Phương
(6)
cẳt trực
đất có độ
c, ộ'
khơ thiết
thốt nước (UU)
kế. Đất
Cắt chậm
nền là đất
tiếp
3 trục
ẩm vày
ngun thổ
Cắt cổ kết - khơng thốt nước
(CU), đo áp lực kẽ rỗng
Phương
pháp ứng
suất tổng
Hệ sổ thấm
Đẳt
<10- cm/s
dinh
Hệ số thấm
7
Cắt trực
Cắt nhanh
tiếp
CuUj. ộuu
Cắt khơng cố kết - khơng
3 trục
bất kỳ
thốt nước (UU
Cắt trực
Thời kỳ
Đất rời
Phương
ỏn định
pháp ứng
3 trục
suất hữu
Cắt trực
Thời kỳ
hiệu
Đất dính
mực nước
hồ chứa
rút nhanh
Cắt chậm
tiếp
dịng thấm
ơ,
Cắt cố kết - thốt nước (CD)
Cắt chậm
ộ'
tiếp
pháp ứng
3 trục
mẫu cần
bâo hòa
Cắt cổ kết - khơng thốt
Đất dính
nhưng
phải cho
3 trục
Phương
Như trên
nước, đo áp lực kẽ rỗng (CU)
trước
Ccu, ộcu
suất tổng
8 Lựa chọn các chì tiêu đầm nén
8.1 Các yếu tố quyết định đến việc lựa chọn chỉ tiêu đầm nén thiết kế
Chỉ tiêu đầm nén thiết kế phải được xác định căn cứ theo kết quả nghiên cứu tổng hợp các yếu tố sau:
1) Loại hình đập và vị trí các bộ phận khác nhau trong thân đập;
2) Đặc trưng đầm chặt cùa vật liệu và thiết bị đầm nén được sử dụng;
3) Quan hệ giữa dung trọng khô và độ ẩm với các tinh chất lực học cùa đất đắp, và các yêu cầu của
thiết kế đối với các tính chất lực học cùa vật liệu;
4) Dung trọng khô thiên nhiên, độ ẩm thiên nhiên cùa vật liệu đất, và khả năng xừ lý làm khô hoặc
2
1
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
tăng ẩm tại hiện trường;
5) Ảnh hường của điều kiện khí hậu đối với thi cơng;
6) Cấp đập đất thiết kế và tác dụng của các tải trọng khác;
7) Cường độ và tính ép lún của đất nền đập;
8) Ành hường cùa tiêu chuẩn đầm nén đối với giá thành và mức độ khó dễ cho thi cơng.
8.2 Mục đích của đầm nén
Mục đích của đầm nén chặt đất đắp thân đập là để nâng cao độ chặt và độ đồng đều đất đắp làm cho đất
đắp có cường độ kháng cắt đầy đủ và độ co ngót ít, không phát sinh nứt thân đập, không gây ra biển dạng
không đều, thỏa mãn yêu cầu chống thắm và độ bền thấm từ đó thiết kế được mặt cắt đập là hợp lý và kinh
tế.
8.3 Tiêu chuẩn đầm nén
8.3.1
Tiêu chuần đầm nén của đất dính
Tiêu chuẩn đầm nén đối với đất dính được thể hiện ờ ba chì tiêu chú yếu là độ chặt, dung trọng khô thiết kế
và độ ẩm thích hợp như sau:
1) Độ chặt cùa khối đắp theo yêu cầu thiết kế (cỏn gọi là hệ số đầm nén thiết kế) là tỉ số cùa dung
trọng khô thiết kế yêu cầu đất đắp ờ thân đập (ỴKTK) với dung trọng khô lớn nhất đạt được bằng
đầm nén đất trong phịng thí nghiệm (ỴKmax xác định theo tiêu chuẩn TCVN 4201) như công thức
(1).
K = -^-
(1)
/xmax
Đối với đất dính có chứa hạt dăm sạn d ắ 4,76 mm, ỴKmax được xác định bằng phương pháp đầm nén
Proctor tiêu chuẩn; Khi đất dính có chứa lượng dăm sạn có d > 4,76 mm, ỴKmax cần được xác định bằng
phương pháp thích hợp do tư vấn thiết kế đề xuất và được cấp có thẩm quyền quyết định.
Với đập từ cấp III trờ xuống: K £ 0,95.
Với đập từ cấp II trờ lên và đập xây dựng ờ vùng có khà năng xẩy ra động đất từ cấp VII trờ lên:
K ằ 0,97;
Khi quyết định lựa chọn độ chặt (K) cần xét đến các nội dung sau:
+ Nghiên cứu các đặc tính cùa vật liệu đất và vị trí của nó trong thân đập;
+ Tài trọng ngồi;
+ Trạng thái ứng suất - biến dạng;
+ Phương pháp đắp và đầm chặt vật liệu, cường độ đắp;
+ Điều kiện thời tiết;
22
2
2
TCVN 8216:2018
+ Yếu tố vùng có khả năng xẩy ra động đất.
ở các khu vực xây dựng có điều kiện tự nhiên khơng thuận lợi, đất có tính chất cá biệt mà công tác hạ độ
ẩm của đất đắp về độ ẩm thích hợp gặp khó khăn, khơng đáp ứng được yêu cầu về tiến độ và điều kiện
kinh tế thì có thể xem xét đến việc giảm độ chặt khối đất đắp nhưng không thấp hơn 0,95 đồng thời phải cỏ
các nghiên cứu chuyên đề để chứng minh rằng sự hạ thấp này khơng ảnh hường đến an tồn đập và khai
thác vận hành sau này.
Hình 2 - Biểu đồ quan hệ dung trọng ỴK với độ ẩm w từ kết quà đầm nén tiêu chuẩn
2) Độ ẩm đất đắp (Wđ) là một chỉ tiêu rất quan trọng để đắp đất đạt dung trọng khô thiết kế, được xác
định cho mỗi loại đất trên cơ sờ độ ầm tốt nhất (Wopi) tương ứng với dung trọng khô lớn nhất đạt
được bằng đầm thí nghiệm Proctor và giá thành khối đắp. Trên đường cong đầm nén Ỵ ~ w, độ ẩm
nằm trong biên độ từ w min, ở nhánh khô (bên trái) đến Wrrax ờ nhánh ướt (bên phải) có đình ứng
với
VVoptvà ỴKmax.
Việc lựa chọn độ ẩm thích hợp tùy thuộc tính chất cùa đất, mùa thi cơng, và các vùng cỏ điều kiện tự nhiên
khác nhau, có thể sơ bộ xác định như sau:
Độ ẩm thích hợp nằm trong khoảng Wđ = Wopt ± (2 đến 3) %;
Đối với các đất binh thường (khơng có tính chất gì đặc biệt), khi thi cơng vào mùa khơ, chọn độ ẩm
thích hợp ờ nhánh trái, còn vào mùa mưa, chọn ờ nhánh phải.
Khi biện pháp hạ hoặc tăng độ ểm có khó khăn, khơng kinh tế hoặc làm chậm tiến độ thi cơng có thể
phải đắp đất có độ ẩm cao hoặc thấp hơn 3% (không nên vượt quá 4% đến 6%) so với độ ẩm tối ưu nhưng
phải có đầy đù luận chứng tin cậy trên cơ sở đàm bảo được độ ồn định, độ bền, biến dạng nằm trong giới
hạn cho phép. Cụ thể là:
ở các vùng, thường xuyên có độ ẩm khơng khí cao, số giờ nắng ít, độ ẩm thiên nhiên của đất khá
cao, nên chọn bên nhánh phải;
2
3
TCVN 8216:2018
TCVN 8216:2018
ở các vùng có số giờ nắng nhiều, độ ẩm khơng khí thấp, độ ẩm thiên nhiên cùa đất thấp, nên chọn ờ
nhánh trái;
Riêng đổi với một số loại cỏ tinh chất cơ lý đặc biệt như: co ngót, lún ướt, tan rã hoặc chứa nhiều
dăm sạn thi cần phải chọn độ ẩm thích hợp ở nhánh phải.
về nguyên tắc, trong mọi trường hợp, khi thi công cần có các biện pháp đảm bảo đất đắp có độ ẩm thích
hợp, đề đạt độ chặt theo thiết kế quy định và phải tuân thù các quy định trong TCVN 8297.
Trong hồ sơ thiết kế cần ghi hai chỉ tiêu là độ chặt K và dung trọng khơ ỴKTK (cịn gọi là ỴCKT là chì tiêu dễ
kiểm tra được tại hiện trường thi cơng). Chì tiêu K và YKTK cần quy định cụ thể cho các loại vật liệu trong các
bộ phận cùa thân đập.
8.3.2
Tiêu chuẩn đầm nén của đất rời
Độ rỗng n và độ chặt tương đối D (hoặc lo) của các vật liệu rời trong khối đắp lién quan đến đường kính hạt
lớn nhất và cấp phối cùa nó, xác định từ kết q thí nghiệm đầm nén hiện trường thực hiện theo quy định
tại các tiêu chuẩn TCVN 8721, TCVN 8729 và TCVN 8730, sơ bộ nằm trong giới hạn sau:
Khối đắp làm lọc, tầng đệm: n từ (12 đến 15) %;
Khối đắp trong vùng chuyển tiếp; n từ (18 đến 22) %;
Khối đắp bằng đá: n từ (20 đến 25) %;
Khối đắp bằng cuội sỏi: D (hoặc ID) s 0,80.
8.4 Xâc định dung trọng khô
8.4.1
Xác định dung trọng khơ thiết kế cùa vật liệu đất dính:
Dung trọng khô thiết kế là dung trọng yêu cầu cần phải đầm nén đạt được đồng đều trong đất đắp ờ thân
đập, được xác định sau khi đã lựa chọn độ chặt theo khoàn 1 điều 8.3.1 của tiêu chuẩn này:
YKTK
=
K-YKmax
(2)
trong đỏ:
K là độ chặt được quy định theo khoản 1 điều 8.3.1 cùa tiêu chuẩn này;
là dung trọng khô lớn nhất đạt được bằng đầm nén đất trong phòng thí nghiệm ứng với độ ẩm
tối ưu, T/m3.
ỴKTK là dung trọng khô thiết kế, T/m3.
Xàc định dung trọng khô thiết kế cùa vật liệu đất rời:
24
2
4
Xác định dung trọng khô thiết kế của vật liệu đất rời gồm cát, sỏi, dăm sạn, đất vụn hòn lớn, đẩt khai thác từ
hố mỏng, vật liệu đá cần tiến hành thí nghiệm ờ hiện trường. Dung trọng khơ thiết kế được quyết định sau
khi xem xét, cân nhắc các nội dung nêu ở điều 8.3.1 và đâm bảo yêu cầu được nêu ở điều 8.3.2 cùa tiêu
chuẩn này.
8.5 Lựa chọn chì tiêu thiết kế
Trong việc lựa chọn chì tiêu thiết kế cùa đất đắp đập khi lập hồ sơ thiết kế, thiết kế tổ chức và biện pháp
xây dựng cần tuân thủ các nguyên tắc sau:
1) Khi sừ dụng nhiều loại đất để đắp, nhất thiết không được chọn chỉ tiêu trung bình áp dụng chung
cho các loại đất đắp mà phải chọn chỉ tiêu tương ứng cho từng loại đất. Trường hợp thiết kế cỏ quy
định trộn một số loại đất có sẵn đề đắp đập thi phải có quy trình trộn đất và các chỉ tiêu thiết kế
tương ứng của vật liệu đất trộn đó;
2) Khi khối đắp trong đập cùa một loại vật liệu là đất dính có khối lượng trên 200 000 m 3, cần tổ chức
thi nghiệm đầm nén hiện trường trước khi thi cơng để xác định cơng nghệ đắp thích hựp đảm bào
chất lượng đắp đập theo yêu cầu thiết kế, bao gồm:
Độ ẩm thích hợp và các biện pháp xừ lý độ ẩm;
Chiều dày thích hợp cùa lớp đất rải để đầm;
Thiết bị đầm nén;
Số lần đầm tối thiểu và tốc độ đầm phù hợp để đạt chì tiêu đầm nén thiết kế thì phải tiến hành các thí
nghiệm bổ sung và nếu cần phải hiệu chỉnh hồ sơ thiết kế.
3) Đất đắp có chứa trên 10% hàm lượng dăm sạn, đất vụn hơn lớn, đất đá hố móng, đá đất trộn thêm
sạn sỏi có khối lượng trên 100 000 m3 nhất thiết phải tổ chức thí nghiệm đầm nén hiện trường đề
xác định các thành phần pha trộn, công nghệ đắp và các chỉ tiêu lực học tương ứng. Khi thi cơng
phải cỏ quy trình tuyển chọn, trộn đất (nếu cần) trước khi đưa vật liệu lên đắp đập.
4) Các trường hợp khác với khoản 2) và 3) cần tuân thủ theo chỉ dẫn và yêu cầu của thiết kế.
8.6 Vật liệu làm tầng lọc ngược
8.6.1
Vật liệu làm tầng lọc ngược phải phù hợp các điều kiện sau:
15 % cỡ đường kính hạt cùa vật liệu lọc
1) -------------------------------------- -------------- ----------------> 5
15 % cỡ đường kính hạt của vật liệu được bào vệ
15 % cỡ đường kính hạt cùa vật liệu lọc
2) -------------------------------------- - ------------------------------<5
85 % cỡ đường kính hạt cùa vật liệu được bảo vệ
3) Đường cong của cỡ hạt vật liệu lọc là một đường gần song song với đường cong của cỡ hạt vật
liệu được bào vệ.
8.6.2
Thiết kế tầng lọc ngược thực hiện theo các quy định trong tiêu chuẩn TCVN 8422.
