Giải pháp công nghệ “Đập phao liên hợp” phục vụ xây dựng công trình ngăn sông lớn

Like và chia sẻ bài viết
Trong đề tài “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn vùng triều” Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam đã đề xuất giải pháp công nghệ ”Đập phao liên hợp”. Kết cấu công trình dạng hộp rỗng, tối ưu hoá về mặt chịu lực và thi công lắp ghép hoàn toàn trong nước. Với kết cấu mới này khi thi công không cần sử dụng khung vây hay đê quây ngăn dòng nên không ảnh hưởng đến dòng chảy tự nhiên, giao thông thuỷ, không phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết và đặc biệt là giải quyết được vấn đề kỹ thuật xây dựng công trình trong điều kiện thi công khó khăn với cột nước sâu và sông rộng.
Ở nước ta hiện nay, công nghệ để xây dựng công trình ngăn các sông rộng và có cột nước sâu còn là một vấn đề nan giải. Nhiều vị trí không thể triển khai thi công theo giải pháp truyền thống trong hố móng khô bằng đê quai đất bởi những vị trí cửa sông lớn này thường có mực nước thi công rất sâu (15¸20 m), địa chất nền lòng sông thường là bùn đất yếu do vậy nếu thi công theo phương án này thì khối lượng đào đắp quá lớn, không đảm bảo an toàn khi phải thi công qua nhiều mùa mưa lũ. Ngoài ra, việc thi công các công trình này theo công nghệ truyền thống sẽ ảnh hưởng nhiều đến vấn đề giao thông thủy, thoát lũ, và môi trường hệ sinh thái và đời sống xã hội khu vực dự án.
Hiện nay công nghệ vây bằng cọc ống hoặc cọc ván thép đã sử dụng khá phổ biến ở nước ta, nhất là trong lĩnh vực xây dựng cầu. Đây là những công nghệ thi công tiên tiến, an toàn trong xây dựng công trình cột nước sâu (cọc ván thép sử dụng với cột nước dưới 15 m, cọc ống thép sâu hơn từ 20 đến 25m) nhưng do thiết bị thi công đặc chủng nên giá thành xây dựng cao.
Trong những năm gần đây, tình hình ngập lụt và xâm nhập mặn vào sâu trong đất liền qua các cửa sông lớn ngày càng trầm trọng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu. Vì vậy nghiên cứu các phương án xây dựng công trình ngăn sông lớn phù hợp điều kiện kinh tế, trình độ và thiết bị xây dựng của nước ta để giữ ngọt, kiểm soát triều, bảo vệ những vùng đất trũng phục vụ phát triển kinh tế, xã hội có tính khả thi cao đang là vấn đề hết sức cấp thiết.
Trên cơ sở phát triển sâu hơn những công nghệ mới mà chúng tôi đã nghiên cứu trước đây như đập trụ đỡ, đập xà lan, trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi thấy rằng, phương án lắp ghép trong nước có nhiều ưu điểm, có thể áp dụng để xây dựng cho các công trình trong điều kiện cột nước sâu ở nước ta. Một trong số các giải pháp đã được nghiên cứu khá phù hợp với công nghệ và điều kiện xây dựng của Việt Nam hiện nay đó là “Đập phao liên hợp”.
Công nghệ xây dựng lắp ghép cũng đã được nhiều nước nghiên cứu và ứng dụng: công nghệ thùng chìm hơi ép, thi công giếng hở ứng dụng trong thi công trụ cầu v.v... Trong xây dựng công trình ngăn sông, các nước có trình độ khoa học kỹ thuật như
Hà Lan, Mỹ... đã triển khai một số công trình kiểu lắp nghép: chia công trình thành các phần nhỏ tách rời nhau, được chế tạo tại chỗ hoặc ở nơi khác, sau đó được vận chuyển đến vị trí công trình và lắp ghép lại với nhau và với nền tạo thành công trình ngăn sông.
Giới thiệu Đập phao liên hợp

Giới thiệu chung

Đập phao liên hợp được nhóm tác giả nghiên cứu là công nghệ ngăn sông lắp ghép kết cấu trong nước. Công trình được chia thành nhiều đơn nguyên hoàn chỉnh có kết cấu nhẹ, được chế tạo tại một vị trí khác, sau đó được di chuyển bằng đường thuỷ đến vị trí công trình, chúng được định vị, hạ chìm, liên kết với nhau và với nền, lắp đặt cửa van tạo thành công trình ngăn sông.
Các công nghệ này có ưu điểm là thi công lắp ghép ngay tại lòng sông mà không phải làm đê quai, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, thời gian thi công ngắn. Đập phao liên hợp có kết cấu chính bao gồm các trụ pin, bản đáy, cửa van điều tiết liên kết lắp ghép với nhau tạo thành công trình ngăn sông.

Trụ pin, bản đáy

Để thi công lắp ghép được ở trong nước thì kết cấu trụ, bản đáy được bố trí, thiết kế tối ưu vừa đảm bảo khả năng chịu lực trong từng giai đoạn thi công cũng như khi hoàn thiện công trình đưa vào khai thác sử dụng vừa có thể dễ dàng di chuyển và lắp đặt vào vị trí.
Về cách thức liên kết giữa trụ pin và bản đáy, đập phao liên hợp được chia làm hai dạng:
Dạng 1: Hộp đáy, trụ pin liền khối với nhau tạo thành một đơn nguyên xà lan hoàn chỉnh, có thể kết hợp nhiều khoang cống trên một đơn nguyên để giảm số lượng đơn nguyên trong một công trình (Hình 1).
Hình 1. Cấu tạo đập phao liên hợp - dạng 1
Dạng 2: Hộp dầm đáy, trụ pin tách rời nhau, sau đó được lắp ghép và liên kết khớp tại vị trí công trình (Hình 2).
Hình 2. Cấu tạo đập phao liên hợp - dạng 2

Nền móng

Nền móng chịu toàn bộ tải trọng (bao gồm trọng lượng bản thân và các ngoại lực tác dụng) mà công trình truyền xuống. Tuỳ theo điều kiện làm việc cũng như dạng kết cấu của mỗi công trình mà các hình thức gia cố nền sẽ khác nhau. Nền được thi công hoàn toàn trong nước bằng các thiết bị trên hệ nổi bảo gồm các công việc như: nạo vét hố móng, rải lớp đệm, đầm và làm phẳng hố móng, thi công cọc (nếu nền được gia cố bằng cọc). Nền phải được hoàn thiện và kiểm tra kỹ trước khi lắp đặt các kết cấu bên trên.
Hình 3. Thi công nền móng trong nước

Chế tạo, di chuyển và lắp ghép các đơn nguyên

Các đơn nguyên được được chế tạo trong hố móng ở một vị trí thuận lợi. Sau khi chế tạo xong, hố móng sẽ được cho đầy nước để tầu kéo có thể vào đưa các đơn nguyên này di chuyển theo đường dẫn đến vị trí công trình. Tại đó, các đơn nguyên sẽ được căn chỉnh và định vị chính xác vào vị trí bởi hệ thống neo định vị, sau đó tiến hành bơm nước vào các khoang để chúng từ từ chìm xuống theo hệ thống dẫn hướng và đặt lên nền đã được chuẩn bị sẵn hoặc khớp vào các kết cấu khác đã được lắp đặt trước đó.
Hình 4. Chế tạo các xà lan trong hố móng
Sau khi kiểm tra và căn chỉnh lại cao độ cho đúng với thiết kế, tiến hành liên kết chúng với hệ thống cọc và với nền.
Hình 5. Di chuyển xà lan khỏi hố móng
Hình 6. Định vị, hạ chìm đơn nguyên xà lan

Cửa van

Đập phao liên hợp có thể kết hợp với tất cả các loại cửa van khẩu độ lớn như: Cửa van phẳng, cửa van cung, cửa van phao, cửa van trụ xoay, cửa van cổng v.v... để tạo thành công trình ngăn sông hoàn chỉnh.
Đập phao liên hợp còn có thể kết hợp làm âu thuyền, cầu giao thông để đảm bảo về giao thông thuỷ, bộ nếu có yêu cầu.

Kết luận.

Với những cửa sông lớn và sâu, các biện pháp thi công truyền thống sẽ phức tạp trong nhiều trường hợp là không khả thi kể cả với giá thành xây dựng cao. Giải pháp công trình thi công trong nước là một hướng nghiên cứu mới, hiện đại phù hợp với thực tế, có tính khả thi cao mang lại hiệu quả kinh tế xã hội rất lớn. Đập phao liên hợp là một trong những kết quả nghiên cứu khoa học có khả năng ứng dụng rất lớn để xây dựng các công trình ngăn sông rộng, cột nước sâu.
Hình 7. Tổng thể đập phao liên hợp - dạng 1
Hình 8. Tổng thể đập phao liên hợp - dạng 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Trần Đình Hoà và nhóm nghiên cứu, Báo cáo tổng kết KHKT đề tài: “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn vùng triều”. Viện Khoa học Thủy lợi (12/2008).
[2]. PhD.Truong Dinh Du, PhD.Tran Dinh Hoa, Msc.Tran Van Thai, Msc.Thai Quoc Hien “Application new technologies for barrier construction in Viet Nam” Second International Symposium on Water Resources and Renewable Energy Development in Asia 2008.
[3]. GS.TS. Trương Đình Dụ, TS.Trần Đình Hòa, KS.Trần Văn Thái, KS.Thái Quốc Hiền, KS. Trần Minh Thái “Các công nghệ mới trong xây dựng cống ngăn sông” Tạp chí Khoa học công nghệ thủy lợi số đặc biệt 2005 - Viện Khoa học Thủy lợi.
Tác giả: GS.TS. Trương Đình Dụ, PGS.TS. Trần Đình Hòa, KS. Vũ Tiến Thư, ThS. Trần Văn Thái, ThS. Thái Quốc Hiền - Viện Thủy công
Nguồn Website Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
Viết và chia sẻ bình luận: Like để cập nhật các bài viết qua facebook. Cảm ơn bạn đã ghé thăm, ủng hộ!

About Tứ Đoàn Ngọc

Đoàn Ngọc Tứ chào mừng bạn tới với website và cảm ơn bạn đã ủng hộ trang này.