TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 8216:2009 

THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN

Design standard for compacted earth dam

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật trong công tác thiết kế mới, thiết kế sửa chữa nâng cấp Đập đất các loại từ cấp I đến cấp V theo phân cấp đập đất trong các tiêu chuẩn hoặc quy chuẩn hiện hành, được thi công theo phương pháp đầm nén (gọi chung là Đập đất đầm nén).

Tiêu chuẩn này áp dụng trong các bước thiết kế của các giai đoạn đầu tư xây dựng công trình thủy lợi. Nội dung và mức độ thiết kế thực hiện theo các quy định có liên quan trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn (nếu có) hiện hành về thành phần, nội dung và khối lượng lập các dự án đầu tư thủy lợi.

Tiêu chuẩn này cũng có thể sử để sơ bộ xác định các thông số cơ bản của Đập đất trong giai đoạn quy hoạch khai thác nguồn nước.

2. Định nghĩa và phân loại đập đất

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

2.1 Định nghĩa

2.1.1 Đập đất đầm nén (compacted earth dam)

Đập đất đầm nén là đập xây dựng bằng các loại đất (kể cả vật liệu đào từ các hố móng công trình, các loại đá phong hóa mạnh, phong hóa hoàn toàn) được thi công bằng phương pháp đầm nén có tác dụng dâng và giữ nước nhưng không cho phép để nước tràn qua.

3. Phân loại đập đất

3.1 Theo kết cấu mặt cắt ngang Đập

- Đập đồng chất: Đập được đắp chủ yếu bằng một loại đất có cùng nguồn gốc có các đặc trưng cơ lý lực học gần giống nhau;

- Đập nhiều khối: Đập được đắp bằng nhiều loại đất không có cùng nguồn gốc, có đặc trưng cơ lý lực học không giống nhau được sắp xếp thành nhiều khối (từ 2 đến 3 hoặc 4 đến 5 khối);

- Đập có tường lõi chống thấm (LCT) bằng vật liệu mềm hoặc cứng;

- Đập có tường nghiêng chống thấm thượng lưu bằng vật liệu mềm hoặc cứng.

3.2 Theo yêu cầu chống thấm ở nền kết hợp chống thấm thân đập

- Đập có sân phủ kết hợp với tường nghiêng hoặc tường lõi chống thấm;

- Đập có chân khay kết hợp tường lõi chống thấm hoặc tường nghiêng chống thấm;

- 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.

3.3 Theo tính chất của nền Đập

Đập đất trên nền đá.

Đập đất trên nền không phải là đá, có thể phân theo nền mềm và nền cứng như sau:

- Nền cứng là nền đã phong hóa vừa, nhẹ, tươi;

- Nền mềm là nền đá phong hóa mạnh và đất.

3.4 Theo chiều cao đập

Theo chiều cao của đập được phân ra:

- Đập rất cao;

- Đập cao;

- Đập vừa;

- Đập thấp.

Phạm vi xác định loại đập phụ thuộc chiều cao lớn nhất của đập và tính chất đất nền, các đặc tính kỹ thuật của các hạng mục công trình thủy theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành quy định phân loại đập, cấp thiết kế công trình.

4. Những yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế đập đất đầm nén

4.1 Yêu cầu chung, một số điều kiện làm việc và hiện tượng làm việc của đập đất

4.1.1 Yêu cầu chung

Đập đất phải đáp ứng yêu cầu ổn định trong mọi điều kiện làm việc, trong thời gian thi công đến khai thác sử dụng.

Đập đất phải được đảm bảo điều kiện ổn định thấm trong nền đập, thân đập, hai vai đập vùng bờ tiếp giáp và mang các công trình đặt trong đập để không gây ra thấm vượt quá lưu lượng và vận tốc cho phép, gây xói ngầm, bóc cuốn trôi vật liệu uy hiếp tính bền vững và tuổi thọ công trình.

Đập đất phải có đủ chiều cao an toàn, chiều cao phòng lún kể cả nền và thân đập.

Khi đập đất làm nhiệm vụ dâng và giữ nước của hồ chứa thì công trình xả lũ phải có đủ năng lực, kể cả công trình dự phòng (nếu có) để khi xuất hiện lũ kiểm tra không xảy ra tình trạng nước tràn qua đỉnh đập (ĐĐ).

4.1.2 Điều kiện làm việc của Đập đất

a) Làm việc bình thường:

- Thời kỳ thấm ổn định, ứng với mực nước hồ nằm trong phạm vi từ mực nước dâng bình thường (MNDBT) đến mực nước chết (MNC);

- Hồ ở mực nước lớn nhất thiết kế (MNLTK) có xét đến điều kiện rút nước nhanh phát sinh do khai thác bình thường.

b) Làm việc không bình thường: một trong các trường hợp sau:

- Thời kỳ thi công;

- Hồ ở mực nước lớn nhất kiểm tra (MNLKT) có thể hình thành thấm ổn định;

- Mực nước hồ giảm nhanh từ MNLTK hoặc từ MNDBT xuống đến mực nước đảm bảo an toàn cho đầu mối khi hồ có nguy cơ sự cố vỡ đập nhưng không được thấp hơn MNC;

- 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 ở MNDBT.

4.1.3 Các hiện tượng hư hỏng và sự cố thường gặp

- Sạt, trượt mái đập (thượng hạ lưu) và nền đập;

- Lún, sập cục bộ ở mặt đập;

- Thấm mạnh hoặc trôi đất ở nền đập, ở một phần nền tiếp giáp với hạ lưu đập;

- Thấm hoặc sủi bọt nước ở mái đập;

- Thấm hoặc sủi bọt nước ở vai đập;

- Thấm hoặc sủi bọt nước ở phần tiếp giáp giữa đập và mang công trình (Cống, Tràn xả lũ);

- Lún hoặc chênh lệch quá mức cho phép;

- Có hiện tượng chuyển vị về phía hạ lưu;

- Nứt thân đập: bao gồm các hiện tượng nứt ngang và nứt dọc;

- Vỡ đập: Đập bị phá hoại không có khả năng giữ nước được nữa.

4.2 Yêu cầu về điều kiện địa chất công trình

4.2.1 Chất lượng nền đập

Chất lượng nền đập có ảnh hưởng quyết định đến việc lựa chọn vị trí tuyến đập, loại hình kết cấu đập, phải đảm bảo các yêu cầu sau:

a) Đối với nền đá

- Cần làm rõ tình hình nứt nẻ và chất lấp nhét là hạt cát nhỏ dễ bị rửa trôi, mức độ phong hóa, độ bền chịu nén, chống cắt, độ bền thấm, tính chất hòa tan khoáng vật của nham thạch, các lớp xen kẹp mềm yếu có thể bị phá hủy do thấm hoặc bão hòa nước, các phá hủy đứt gãy, kiến tạo trong vùng nền đập; hiện tượng Cacxtơ nếu là nền đá vôi, độ dốc mái các vai bờ đập… để có biện pháp xử lý thích hợp được quy định và chỉ dẫn ở điều 6;

- Khi vai bờ là mái đá cao, để đảm bảo ổn định lâu dài và an toàn trong khi thi công cần phải xử lý để có độ dốc thoải hơn.

b) Đối với nền không phải là đá

- Cần làm rõ nguồn gốc thành tạo, chiều dày, độ nghiêng, thành phần cấp phối hạt, tính thấm nước, độ ép lún, khả năng chịu tải, khả năng sụt lở tiềm ẩn khi bão hòa, khả năng bị xói ngầm, độ bền chống cắt của các địa tầng và độ dốc các vai bờ đập,… để đánh giá độ ổn định và biến dạng của nền và có biện pháp xử lý thích hợp được quy định và chỉ dẫn ở điều 7. Khi đất nền đập có chứa các tạp chất hòa tan trong nước vượt quá tiêu chuẩn nêu tại 4.2 thì chỉ được phép xây dựng khi có các nghiên cứu chuyên đề và giải 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 không đồng nhất không có các khuyết tật lớn ảnh hưởng đến tính kinh tế và an toàn của công 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 quy định và chỉ dẫn ở điều 6;

- Đối với nền cuội sỏi cần chú ý tính thấm nước lớn và khả năng lôi kéo vật liệu khối đắp của chúng để có biện pháp xử lý thích hợp theo các quy định ở điều 6;

- Đối với nền á sét hoặc cát mịn cần chú ý tính lún không đều, sụt lở đất tiềm ẩn khi bão hòa, tính thấm nước, khả năng xói ngầm, khả năng hóa lỏng của cát mịn và xói mòn khối đắp hạ lưu trên chúng để có biện pháp xử lý thích hợp theo các điều quy định và chỉ dẫn ở điều 6;

- Đối với nền không đồng nhất, cần chú ý chiều dày và các tính chất cơ lý lực học của các địa tầng để có thiết kế kết cấu đập thích hợp.

4.2.2 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 thể là:

a) Vật liệu đắp đập đất đồng chất phải là đất có các chỉ tiêu cơ lý lực học tương đối giống nhau, vật liệu làm bộ phận lọc tiêu thoát nước phải thỏa mãn cá yêu cầu quy định ở điều 4;

b) Các vật liệu dùng trong đập đất đầm nén nhiều khối, ngoài việc phải đảm bảo 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 tốt và đảm bảo tính bền vững lâu dài;

- Bộ phận chuyển tiếp: Ngoài các yêu cầu chung, vật liệu ở các bộ phận này cần có cấp phối hạt phù hợp để không cho vật liệu của hai khối di chuyển vào các kẽ rỗng của nhau trong quá trình làm việc;

- Bộ phận gia tải: Phải đảm bảo đập ổn định không bị trượt, sạt trong quá trình làm việc dưới tác dụng của các loại lực và trọng lượng bản thân;

- Bộ phận lọc tiêu thoát nước: Phải đảm bảo lọc tiêu thoát nước thấm qua thân đập và nền đập, hạ thấp được đường bão hòa không cho thoát ra trên mái đập.

4.3 Bố trí chung đập đất đầm nén và các hạng mục công trình liên quan

4.3.1 Bố trí Đập đất trong cụm công trình đầu mối cần đạt được các yêu cầu sau:

- Đảm bảo đầy đủ các yêu cầu, nhiệm vụ của dự án và tận dụng tối đa các lợi thế tự nhiên và xã hội khu vực xây dựng công trình;

- Loại trừ dòng chảy có vận tốc lớn chảy dọc theo mái thượng lưu hoặc dòng nước xói vào chân mái hạ lưu đập;

- Khả năng tận dụng đê quai vào trong thân đập;

- Khả năng phân đoạn, phân đợt để dẫn dòng thi công một phần hay toàn bộ lưu lượng của sông khi đang xây dựng được thuận lợi.

4.3.2 Công trình tháo nước (công trình xả ở đáy, xả lưu lượng lũ thi công hoặc lũ khai thác) và công trình lấy nước (tưới, công nghiệp) nên bố trí tách rời đập. Trường hợp phải bố trí trong thân đập thì nên đặt các công trình đó trực tiếp trên nền thiên nhiên ổn định, đồng thời phải thực hiện các biện pháp kết cấu đặc biệt để phòng chống thấm dọc theo đập khi xả lũ, theo các quy định ở điều 7.

4.3.3 Khi bố trí công trình lấy nước có áp dụng trong thân đập nên áp dụng các kết cấu sau:

- Ống thép tròn bọc bê tông 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 và cao, lưu lượng lấy nước lớn.

4.3.4 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 nhưng phải có biện pháp kỹ thuật đảm bảo an toàn cho đập và các hạng mục công trình liền kề (nếu có).

4.3.5 Tuyến đập đất cần căn cứ điều kiện địa hình và khả năng tạo hồ, địa chất công trình vùng tuyến, loại hình đập dự kiến, biện pháp xử lý nền, bố trí các hạng mục công trình trong cụm công trình đầu mối, qua so sánh kinh tế kỹ thuật để quyết định.

4.3.6 Khi chọn loại hình đập cần xem xét đầy đủ các yếu tố sau, thông qua so sánh kinh tế kỹ thuật để quyết định:

- Điều kiện địa hình, địa chất: Chủ yếu xem xét địa hình vùng tuyến, đặc trưng các nham thạch nền và tầng phủ, cấp động đất;

- Vật liệu xây dựng, trữ lượng các chủng 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 ở lòng hồ trong đó chú ý trữ lượng và chất lượng vật liệu làm bộ phận chống thấm. Khi loại vật liệu này tương đối nhiều thì nên dùng loại đập đồng chất hoặc đập nhiều khối. Khi có ít thì dùng cho loại đập có lõi hoặc tường nghiêng, khi không có thì dùng loại đập có tường lõi hoặc tường nghiêng chống thấm bằng các vật liệu khác (bê tông cốt thép, bê tông atphan...);

- Điều kiện thi công: Dẫn dòng thi công, tháo lũ thời kỳ đầu, tiến độ và phân đợt, phân đoạn thi công, cường độ đắp đập, điều kiện khí tượng thủy văn, mặt bằng thi công và điều kiện vận chuyển của thiết bị thi công và trình độ cùng kinh nghiệm của đơn vị thi công;

- Đặc điểm bố trí cụm đầu mối, biện pháp xử lý nền móng, điều kiện liên kết thân đập và các công trình tháo nước dẫn nước;

- Điều kiện khai thác, tình hình dao động mực nước thượng hạ lưu, yêu cầu bảo vệ vùng hạ lưu;

- Tổng khối lượng, tiến độ thi công và tổng giá thành của đập đất và cụm công trình đầu mối.

4.3.7 Khi lựa chọn mặt cắt đập, nên theo các khuyến cáo sau:

- Đập đất đồng chất chỉ nên áp dụng khi ở khu vực công trình chỉ có một loại vật liệu đất tương đối thuần nhất, đáp ứng các điều kiện quy định ở điều 4.2 và chỉ nên dùng cho đập vừa và thấp. Bộ phận tiêu nước ở đập đồng chất cần phải bố trí phù hợp theo các quy định ở điều 5;

- Đập nhiều khối là xu thế chung cho loại hình đập đất đã được xây dựng ở nhiều nước trên thế giới và phổ biến ở nước ta do tận dụng triệt để các loại đất đá sẵn có tại khu vực xây dựng công trình kể cả đất đá đào thải từ các hố móng, đảm bảo ổn định và bền vững;

- Các vật liệu sử dụng trong đập đất nhiều khối cần tuân thủ các quy định ở khoản b) điều 4.2.2.

4.4 Yêu cầu đối với các công trình xây đúc có ảnh hưởng đến an toàn và kinh tế của đập đất đầm nén

Các công trình xây đúc liên kết với đập thường có: Công trình tháo nước (tràn, đường hầm, cống xả cát, âu thuyền...) công 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 công trình xây đúc liên kết với đập phải đảm bảo an toàn và bền vững cho đập đất và cho cả cụm công trình đầu mối, bằng các biện pháp quy định và chỉ dẫn ở điều 7.

4.5 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 công trình đầu mối phải chấp hành các quy định có liên quan trong Luật Bảo vệ Môi trường. Cần chú ý các vấn đề sau để có biện pháp phòng tránh, khắc phục, giảm thiểu:

- Gây ô nhiễm dòng chảy quá mức cho phép của sông, suối do việc thi công các hố móng công trình, khai thác các mỏ vật liệu và đắp đất, san lấp mặt bằng và sinh hoạt ăn ở của người làm việc trên công trường. Nói chung nước thải cần được xử lý, giảm thiểu bụi và tiếng ồn trên công trường;

- 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 nuôi trồng thủy sản sau khi công trình hoàn công;

- Việc khai thác mỏ vật liệu cát cuội sỏi dễ gây ra xói lở bờ, lòng sông suối sau này, cần xem xét để phòng tránh, hạn chế các diễn biến xấu do khai thác vượt quá mức cho phép;

Toàn bộ cụm công trình đầu mối sau khi hoàn thành cần đảm bảo tiêu chuẩn thẩm mỹ xây dựng và phù hợp với cảnh quan, truyền thống văn hóa của địa phương.

4.6 Thiết kế phân đợt, phân đoạn thi công và sửa chữa nâng cấp đập đất đầm nén

4.6.1 Đập đất thường có khối lượng đào đắp lớn, phải thi công trong nhiều năm, mùa mưa có thời đoạn phải ngừng thi công, do đó thiết kế cần nghiên cứu phân đợt thi công và biện pháp xử lý nhằm tránh mọi hư hỏng và sự cố tại các mặt nối tiếp hoặc các khe thi công.

4.6.2 Việc phân đợt, phân đoạn thi công cần căn cứ tình hình cụ thể của công trình như: loại hình đập, điều kiện địa chất nền đập, năng lực tổ chức thi công, các bộ phận chống thấm và tiêu thoát nước, v.v... để xác định. Nói chung, cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

- Không được tạo ra các khe thi công đắp đất trên mặt bằng liên thông từ thượng lưu xuống hạ lưu đập;

- Khi bảo vệ mái đập thượng lưu cần thi công phù hợp với yêu cầu ngăn lũ và tích nước hồ;

- Khi cần thiết kế khối gia tải (KGT) tăng ổn định nền và chân khay (CK) hạ lưu thì cần coi nó như một bộ phận của mặt cắt đập chính thức để tiến hành thiết kế. Đỉnh của khối gia tải này phải nằm trên điểm ra của đường bão hòa mặt cắt đập thi công đợt 1.

4.6.3 Khi chặn dòng cần chú ý tính toán các vấn đề sau:

- Cần kiểm tra ổn định của đoạn đập đất thi công trong giai đoạn này, do phải thi công 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 có mái dốc hướng ngang nhỏ hơn từ 1:3 đến 1:4 để đảm bảo tiếp giáp tốt giữa các khối tránh phát sinh nứt theo chiều ngang đập, nếu dốc bằng hoặc lớn hơn 1:3 thì phải có biện pháp đầm nén đạt độ chặt cao hơn và phải qua tính toán kiểm chứng. Khi cần, phải qua thí nghiệm hiện trường để xác định;

4.6.4 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.

4.6.5 Tiến độ đắp đập cần phù hợp với tính chất từng loại vật liệu trong thân đập và tính chất nền đập để đảm bảo đập không bị phá hoại trong quá trình thi công do:

- Nền bị lún đột ngột đối với nền mềm yếu;

- Khối đất đắp loại sét, á 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 có hệ số thấm nhỏ và hệ số nén lún lớn;

- Khi thiết kế tổ chức thi công cần khống chế tốc độ lên đập đối với từng đập cụ thể.

4.6.6 Khi lập dự án đầu tư và thiết kế sửa chữa lớn hoặc nâng cấp tôn cao đập đất đầm nén cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

- Khảo sát đánh giá hiện trạng công trình (hiện trạng địa hình, địa chất thân và nền đập, hiện trạng làm việc của đập cũ và các công trình có liên kết với đập);

- Cập nhật số liệu về lũ và tính toán lại khả năng xả lũ của công 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 mô và kích thước đập và các hạng mục trong cụm công trình đầu mối;

- Tính toán 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 tôn cao đập;

- Khi nâng cấp tôn cao đập đất thường dùng biện pháp tôn cao đắp dày về một phía hạ lưu hoặc thượng lưu. Không nên dùng biện pháp tôn cao kiểu đội mũ (tức ốp cả hai phía và ốp lên đỉnh đập). Khi áp dụng biện pháp này cần có tính toán luận chứng đầy đủ.

5. Vật liệu đắp và tiêu chuẩn đầm nén

5.1 Công tác điều tra, khảo sát vật liệu đắp đập

5.1.1 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 cả vật liệu đào thải từ các hố móng công trình để thiết kế loại hình đập, kết cấu mặt cắt phù hợp, thi công thuận lợi và an toàn bền vững. Công tác khảo sát và thí nghiệm đất đá cần tuân thủ các Tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành liên quan.

5.1.2 Các mỏ vật liệu đất cần khảo sát chủ yếu trong lòng hồ, và hạn chế lấy đất ở hạ lưu; không được lấy các lớp đất có tác dụng chống thấm phủ trên nền cát cuội sỏi và hang động ở vùng hồ tích nước. Khi khảo sát xác định các mỏ vật liệu đắp đập cần chú ý:

- Không nên lấy ở các đồi núi có tác dụng chắn sóng bảo vệ bờ hồ thượng lưu đập;

- Không được khai thác các mỏ đất nằm gần đập, ở dưới cao trình đỉnh đập trong phạm vi 10H_max tính từ chân đập về phía thượng hạ lưu và hai vai, trong đó H_max là chiều cao lớn nhất của đập.

5.1.3 Khối lượng khảo sát vật liệu

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, được quy định cụ thể trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về thành phần, nội dung và khối lượng công tác đào đắp khảo sát địa chất giai đoạn lập dự án và thiết kế công trình thủy lợi.

Trong quá trình khảo sát cần lấy đầy đủ các loại mẫu đất có tính chất đại biểu ở các mỏ và tại vị trí các hố móng công trình để thí 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 nở, co ngót, lún ướt, áp lực kẽ rỗng... Đối với đất có chứa vật liệu thô sỏi, dăm sạn... cần thí nghiệm trên mẫu lớn thích hợp.

5.2 Chọn các loại vật liệu dùng đắp đập

5.2.1 Về nguyên tắc chọn vật liệu đắp đập

Các vật liệu đất đá bao gồm cả sản phẩm phong hóa hoàn toàn, phong hóa vừa đều có thể dùng để đắp đập. Tuy nhiên, vật liệu đắp phải đảm bảo yêu cầu về tính bền vững, tính chịu lực và chống thấm phù hợp với điều kiện làm việc của các bộ phận trong thân đập.

Các loại đất sau không được dùng để đắp đập trừ trường hợp rất đặc biệt khi có luận chứng tin cậy và biện pháp xử lý thích hợp:

- Đất có hàm lượng tạp chất hòa tan của các muối clorua lớn hơn 5 %, của 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 hoàn toàn ở trạng thái không định hình lớn hơn 8 % tính theo trọng lượng;

- Đất cát mịn, đất bụi nặng, đất sét nặng.

5.2.2 Đất ở bộ phận chống thấm cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Hệ số thấm: Đối với đập đất đồng chất không được lớn hơn 1.10^-4 cm/s; đối với tường lõi và tường nghiêng, sân trước không được lớn hơn 1.10^-5 cm/s;

- Chỉ số dẻo và tính ổn định thấm tốt;

- Sự thay đổi thể tích khi bão hòa hoặc khô nước tương đối thấp, không ảnh hưởng đến chỉ tiêu độ bền và biến dạng của đập.

5.2.3 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 thông qua chuyên đề nghiên cứu riêng để xác định và cần chú ý:

- Đắp lớp bảo vệ và gia tải lên trên tạo áp lực ngoài lớn hơn áp lực trương nở;

- Giảm nhẹ dung trọng khô (dung trọng khô của đất là khối lượng khô của đất trên đơn vị thể tích đất thường đo bằng đơn vị g/cm³ hoặc kg/m³) nhưng độ chặt không được thấp hơn 0,95; tăng độ ẩm đất đắp lên trên 2 % đến 3 % so với độ ẩm tối ưu W_op.

5.2.4 Vật liệu đắp khối gia tải bảo vệ bộ phận chống thấm và các bộ phận chuyển tiếp phải đảm bảo 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 của mái thượng lưu nên đắp bằng vật liệu có tính thấm nước lớn hơn so với bộ phận khối đất được bảo vệ.

5.2.5 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 móng công trình đều có thể dùng làm các lớp gia tải, hoặc làm khối gia tải hạ lưu trong đập nhiều khối. Ngoài ra, căn cứ vào tính chất của chúng sử dụng thích hợp vào các bộ phận khác nhau trong thân đập nhiều khối.

5.2.6 Vật liệu làm tầng lọc ngược, tầng chuyển tiếp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Cấp phối hạt phù hợp, hàm lượng hạt có đường kính nhỏ dưới 0,10 mm không được lớn hơn 5 %;

- Tính thấm nước theo yêu cầu của kết cấu trong đập;

- Có độ cứng lớn, khó hòa tan và khó phong hóa;

- Vật liệu làm tầng lọc ngược nên dùng sỏi, cát sạn thiên nhiên và qua sàng tuyển, nếu thiếu có thể dùng hỗn hợp đá dăm nhưng phải dùng loại đá có tính kháng phong hóa và không hòa tan.

5.3 Các đặc trưng cơ lý của nền và vật liệu đắp

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.

Các đặc trưng cơ lý của nền đập được thực hiện theo nội dung yêu cầu của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về nền các công trình thủy công.

Các đặc trưng cơ lý của đất đắp đập bằng đất dính, đất hạt rời cần xác định bao gồm:

a) Thành phần hạt;

b) Độ ẩm tự nhiên của đất ở mỏ ứng với các mùa điển hình trong năm W₀;

c) Độ ẩm đất đắp W_đ;

d) Dung trọng khô của đất đắp g; với đất hạt rời cần xác định thêm các hệ số rỗng: e_max tương ứng với trạng thái xốp nhất và e_min tương ứng với trạng thái chặt nhất;

e) Khối lượng thể tích khô của đất đắp g_d (dung trọng khô);

f) Khối lượng riêng của đất đắp g_s (» tỷ trọng);

g) Độ ẩm tối ưu của đất đắp W_đ.opt và khối lượng thể tích khô tối ưu của đất đắp g_đ.opt. Với đất có sét thí nghiệm xác định các đại lượng này có xét đến công năng của thiết bị đầm sẽ sử dụng;

h) Giới hạn chảy W_L và giới hạn dẻo W_p của đất có sét. Khi cần thiết còn phải xác định độ ẩm phân tử lớn nhất W_m cũng như thành phần khoáng vật của sét;

i) Các đặc trưng độ bền bao gồm ma sát trong j, lực dính đơn vị C cũng như độ bền chịu kéo một trục s_t (cho trường hợp cần kiểm tra độ bền nứt của bộ phận chống thấm của đập bằng đất sét) được xác định từ kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp cho các đập từ cấp III trở xuống (trừ đất nền hoặc đất đắp có tính chất đặc biệt) và bằng các thí nghiệm cắt tương ứng khác được nêu trong Bảng 1 dưới đây cho các đập từ cấp II trở lên. Với các khối đập sử dụng vật liệu hạt thô có d nhỏ hơn 4,76 mm: Đất 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 chỉ tiêu nói trên (theo Bảng 1). Tùy thuộc vị trí của khối đắp trong thân đập mà xác định các đặc trưng bền theo các trạng thái ẩm sau:

- Với khối đất đắp luôn nằm trên đường bão hòa cần phải xác định các chỉ tiêu cơ lý ứng với độ ẩm lớn nhất có thể phát sinh trong khối này;

- Với khối đắp luôn nằm dưới đường bão hòa thì cần phải xác định chỉ tiêu cơ lý đối với trạng thái đất đắp bị bão hòa hoàn toàn.

Bảng 1 – Xác định phương pháp thí nghiệm chỉ tiêu kháng cắt của đất đắp (có d < 4,76 mm)

Thời gian khống chế ổn định	Phương pháp tính ứng suất	Loại đất đắp		Máy sử dụng	Phương pháp thí nghiệm và ký hiệu	Chỉ tiêu cường độ	Trạng thái ban đầu của mẫu
Thời kỳ thi công	Phương pháp ứng suất hữu hiệu	Đất không dính		Cắt trực tiếp	Cắt chậm	C', f'	Đất đắp dùng mẫu đất có độ ẩm và g khô thiết kế. Đất nền là đất nguyên thổ
				3 trục	Cắt cố kết - thoát nước (CD)
		Đất dính	Độ bão hòa nhỏ hơn 80 %	Cắt trực tiếp	Cắt chậm
				3 trục	Cắt không cố kết – không thoát nước (UU), đo áp lực kẽ rỗng
			Độ bão hòa lớn hơn 80 %	Cắt trực tiếp	Cắt chậm
				3 trục	Cắt cố kết – không thoát nước (CU), đo áp lực kẽ rỗng
	Phương pháp tổng ứng suất	Đất dính	Hệ số thấm <10-7 cm/s	Cắt trực tiếp	Cắt nhanh	C, f
			Hệ số thấm bất kỳ	3 trục	Cắt không cố kết – không thoát nước (UU), đo áp lực kẽ rỗng
Thời kỳ dòng thấm ổn định và thời kỳ mực nước hồ thấp	Phương pháp ứng suất hữu hiệu	Đất không dính		Cắt trực tiếp	Cắt chậm	C', f'	Như trên nhưng mẫu cần phải cho bão hòa trước
				3 trục	Cắt cố kết – thoát nước (CD)
Thời kỳ mực nước hồ chứa rút nhanh		Đất dính		Cắt trực tiếp	Cắt chậm
				3 trục	Cắt cố kết – không thoát nước, đo áp lực kẽ rỗng (CU)

- Với khối đất đắp có khi nằm trên, có khi lại nằm dưới đường bão hòa thì phải xác định lại chỉ tiêu cơ lý ứng với cả hai trạng thái ẩm nêu trên. Trạng thái ẩm của các khối đắp căn cứ vào chế độ làm việc thực tế sẽ xảy ra trong quá trình xây đập và khai thác lâu dài để quyết định;

k) Tính biến dạng của đất đắp: Hệ số nén lún a, mođuyn biến dạng E và hệ số nở hông (ngang);

l) Hệ số thấm k_v; với đập đồng chất đắp đập bằng đất có sét với hàm lượng trên 25 % cần thí nghiệm hệ số theo phương đứng k_v­ (vuông góc với lớp đắp) và theo phương ngang k_h (song song với lớp đắp);

m) Chỉ số độ bền thấm của đất đắp bao gồm građient cột nước tới hạn trồi đất I_cr,u građient cột nước tới hạn xói ngầm I_cr,p, građient cột nước tới hạn xói tiếp xúc I_cr,c và vận tốc giới hạn V_cr,s;

n) Chỉ tiêu lún sụt của đất lún ướt;

o) Các đặc trưng trương nở co ngót của đất có sét.

Ngoài các đặc trưng nêu trên (độ bền, tính biến dạng, tính thấm) với các đập cấp I, II cần xét đến diễn biến của trạng thái ứng suất trong thân đập trình tự lún đập và khai thác sau này.

Để thiết kế đập cấp I, II ngoài các đặc trưng đất đá đắp đã nếu ở khoản b) và d) điều 5.3, đồng thời cần phải xác định thêm các đặc trưng sau:

- Khi sử dụng vật liệu thô: dăm sạn, đất vụn hòn lớn, đá để đắp đập cần phải xác định độ bền chịu nén tính toán của khối đắp và hệ số biến mềm của nham thạch gốc;

- Hệ số thấm theo phương đứng và phương ngang của đất đắp có tính sét với hàm lượng trên 15 %.

Giá trị tính toán và giá trị tiêu chuẩn, các đặc trưng của đất đắp cần được xác định bằng phương pháp xử lý thống kê các kết quả nghiên cứu trong phòng và hiện trường theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về thiết kế nền các công trình thuỷ công.

5.4 Lựa chọn các chỉ tiêu thiết kế đầm nén

5.4.1 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:

a) Loại hình đập và vị trí các bộ phận khác nhau trong thân đập;

b) Đặc trưng đầm chặt của vật liệu và thiết bị đầm nén được sử dụng;

c) Quan hệ giữa dung trọng khô và độ ẩm với các tính chất lực học của đất đắp, và các yêu cầu của thiết kế đối với các tính chất lực học của vật liệu;

d) Dung trọng khô thiên nhiên, độ ẩm thiên nhiên của vật liệu đất, và khả năng xử lý làm khô hoặc tăng ẩm tại hiện trường;

e) Ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đối với thi công;

f) Cấp đập đất thiết kế và tác dụng của các tải trọng khác;

g) Cường độ và tính ép lún của đất nền đập;

h) Ảnh hưởng của tiêu chuẩn đầm nén đối với giá thành và mức độ khó dễ cho thi công.

5.4.2 Tiêu chuẩn đầm nén của đất dính

5.4.2.1 Đối với đất dính có d ≤ 4,76 mm

Đối với đất dính có d ≤ 4,76 mm thể hiện ở 3 chỉ tiêu chủ yếu là độ chặt, dung trọng khô thiết kế và độ ẩm thích hợp như sau:

a) Độ chặt (còn gọi là hệ số đầm nén) là tỉ số của dung trọng khô thiết kế yêu cầu đất đắp ở thân đập (g_KTK) với dung trọng khô lớn nhất đạt được bằng đầm nén thí nghiệm proctor trong phòng (g_Kmax):

- Đối với đập cấp III trở lên, và đập xây dựng ở vùng có động đất cấp VII trở lên, cần chọn K ≥ 0,97. Đất có nhiều dăm sạn K được chọn với giá trị thấp hơn;

- Đập dưới cấp III cần lấy K ≥ 0,95;

- Khi quyết định lựa chọn độ chặt K cần xét đến các nội dung sau:

 Nghiên cứu các đặc tính của vật liệu đất và vị trí của nó trong thân đập;

 Tải trọng ngoài;

 Trạng thái ứng suất – biến dạng;

 Phương pháp đắp và đầm chặt vật liệu, cường độ đắp;

 Điều kiện thời tiết.

b) Dung trọng khô thiết kế là dung trọng yêu cầu cần phải đầm nén đạt được đồng đều trong đất đắp ở thân đập, được xác định sau khi đã lựa chọn độ chặt theo khoản a điều này:

trong đó

K là độ chặt được quy định theo khoản a điều này;

g_Kmax là dung trọng khô lớn nhất đạt được bằng đầm thí nghiệm proctor trong phòng ứng với độ ẩm tối ưu;

c) Độ ẩm đất đắp (W_d) 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 sở độ ẩm tốt nhất (W_opt) 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 g_d ~ W, độ ẩm nằm trong biên độ từ W_min, ở nhánh khô (bên trái) đến W_max ở nhánh ướt (bên phải) có đỉnh ứng với W_opt và g_Kmax.

Việc lựa chọn độ ẩm thích hợp còn tùy thuộc tính chất của đất, mùa thi công, và các vùng có điều kiện tự nhiên khác nhau, có thể sơ bộ xác định như sau:

 Độ ẩm thích hợp nằm trong khoảng W_d ± (từ 2 % đến 3 %) so với trị số độ ẩm tốt nhất;

 Đối với các đất bình thường không có tính chất gì đặc biệt, khi thi công vào mùa khô, chọn độ ẩm thích hợp ở nhánh trái, còn vào mùa mưa, chọn ở nhánh phải.

Khi biện pháp hạ hoặc tăng độ ẩm có khó khăn, không kinh tế hoặc làm chậm tiến độ thi công có thể phải đắp đất có độ ẩm cao hoặc thấp hơn 3 % so với độ ẩm tối ưu nhất trên cơ sở luận chứng tin cậy vẫn đảm bảo được độ ổn định, độ bền, biến dạng nằm trong giới hạn cho phép. Cụ thể là:

- Ở các vùng, thường xuyên có độ ẩm không khí cao, số giờ nắng ít, độ ẩm thiên nhiên của đất khá cao, nên chọn bên nhánh phải;

- Ở các vùng có số giờ nắng nhiều, độ ẩm không khí cao, độ ẩm thiên nhiên của đất thấp, nên chọn ở nhánh trái;

- Riêng đối với một số loại đất ở duyên hải Nam Trung Bộ, có một số đặc trưng bất lợi như lún ướt, tan rã hoặc chứa nhiều dăm sạn,... thì nên 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, để đạt độ chặt theo thiết kế quy định, và phải tuân thủ các quy định hiện hành trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn về thi công đập đất bằng phương pháp đập đất đầm nén.

Khi thiết kế trong đồ án cần ghi hai chỉ tiêu là độ chặt và dung trọng khô g_KTK (còn gọi là g_CKT là chỉ tiêu dễ kiểm tra được tại hiện trường thi công). Chỉ tiêu g_KTK cần quy định cụ thể cho các loại vật liệu trong các bộ phận của thân đập.

5.4.2.2 Đối với đất dính lượng dăm sạn có d > 4,6 mm không quá 30 %

Khi trong đất dính lượng dăm sạn có d > 4,76 mm nhưng không quá 30 % trọng lượng cần xác định dung trọng khô lớn nhất thông qua thí nghiệm đầm Proctor cải tiến.

5.4.3 Xác định dung trọng khô thiết kế của các vật liệu rời

Xác định dung trọng khô thiết kế của vật liệu rời gồm cát, sỏi, dăm sạn, đất vụn hòn lớn, đất khai thác từ hố móng, vật liệu đá cần tiến hành thí nghiệm ở hiện trường. Dung trọng khô thiết kế được quyết định sau khi xem xét, cân nhắc các nội dung nêu ở khoản a) điều 5.4.2.1.

Độ rỗng và độ chặt tương đối của các vật liệu rời trong khối đắp 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 n từ 0,75 % đến 0,85 %.

5.4.4 Lựa chọn chỉ tiêu thiết kế đất đắp đập

Trong việc lựa chọn chỉ tiêu thiết kế của đất đắp đập khi lập đồ án thiết kế và khi tổ chức thi công cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

a) Khi sử 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. rường hợp thiết kế có quy định trộn một số loại đất có sẵn để đắp đập thì phải có quy trình trộn đất và các chỉ tiêu thiết kế tương ứng của vật liệu đất trộn đó;

b) Khi khối đắp trong đập của một loại vật liệu là đất dính có khối lượng trên 200 000 m³, cần tổ chức thí nghiệm đầm nén hiện trường trước khi thi công để xác định công nghệ đắp thích hợp đảm bảo chất lượng đắp đập theo yêu cầu thiết kế, bao gồm:

- Độ ẩm thích hợp và các biện pháp xử lý độ ẩm;

- Chiều dày thích hợp của lớp đất rải để đầm;

- Thiết bị đầm nén;

- Số lần đầm tối thiểu và tốc độ đầm phù hợp để đạt chỉ tiêu đầm nén thiết kế thì phải tiến hành các thí nghiệm bổ sung và nếu cần phải hiệu chỉnh đồ án thiết kế.

Đất đắp có chứa trên 10 % hàm lượng dăm sạn, đất vụn hòn 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 để xác định các thành phần pha trộn, công nghệ đắp và các chỉ tiêu lực học tương ứng. Khi thi công phải có quy trình tuyển chọn, trộn đất (nếu cần) trước khi đưa vật liệu lên đắp đập.

5.4.5 Vật liệu làm tầng lọc ngược

Vật liệu làm tầng lọc ngược phải phù hợp các điều kiện sau:

a)	15 % cỡ đường kính hạt của vật liệu lọc	>5
	15 % cỡ đường kính hạt của vật liệu được bảo vệ

 

b)	15 % cỡ đường kính hạt của vật liệu lọc	<5
	85 % cỡ đường kính hạt của vật liệu được bảo vệ

c) Đường cong của cỡ hạt vật liệu lọc là một đường gần song song với đường cong của cỡ hạt vật liệu được bảo vệ.

Thiết kế tầng lọc ngược phải tuân theo tiêu chuẩn, quy chuẩn có liên quan hiện hành.

6. Thiết kế mặt cắt ngang của đập đất

6.1 Xác định cao trình đỉnh đập

6.1.1 Cao trình đỉnh đập là cao trình lớn nhất xác định trên cơ sở tính toán độ vượt cao của đỉnh đập trên các mực nước tính toán của hồ chứa, (mực nước dâng bình thường, mực nước lớn nhất khi có lũ thiết kế và lũ kiểm tra) đảm bảo nước không tràn qua đỉnh đập quy định theo cấp của công trình.

6.1.2 Độ vượt cao của đỉnh đập xác định theo công thức:

h_đ = Dh + h_sl + a

trong đó

Dh        là chiều cao nước dềnh do gió, tính bằng mét;

h_sl         là chiều cao sóng leo lên mái, tính bằng mét;

a          là chiều cao an toàn, xác định theo điều 6.1.3, tính bằng mét.

Tần suất tính toán sóng leo xác định theo điều 6.1.3;

Độ vượt cao của đập quy định khác nhau cho 3 trường hợp:

 Mực nước dâng bình thường;

 Mực nước lũ thiết kế;

 Mực nước lũ kiểm tra.

6.1.3 Chiều cao an toàn và tần suất gió tính toán:

- Chiều cao an toàn của đập căn cứ cấp của đập và điều kiện làm việc, chọn theo quy định ở Bảng 2;

- Tần suất gió tính toán theo cấp của Đập và chọn theo quy định ở Bảng 3.

Bảng 2 – Chiều cao an toàn của đập

Điều kiện làm việc của hồ chứa	Chiều cao an toàn a theo cấp của Đập (m)
	I	II	III	IV	V
Ở mực nước dâng bình thường	1,5	1,2	0,7	0,5	0,5
Ở mực nước lũ thiết kế	1,0	1,0	0,5	0,5	0,5
Ở mực nước lũ kiểm tra	0,5	0,3	0,2	0,2	0,0

Bảng 3 – Tần suất gió thiết kế

Điều kiện làm việc của hồ chứa	Tần suất gió thiết kế theo cấp của Đập (%)
	I-II	III-IV	V
Ở mực nước dâng bình thường	2	4	10
Ở mực nước lũ thiết kế	25	50	50

CHÚ THÍCH:

1) Trường hợp mức nước lũ kiểm tra không xét đến sóng leo do gió gây ra.

2) hương pháp tính toán các yếu tố sóng, chiều cao sóng leo áp dụng theo các tiêu chuẩn ngành hiện hành.

6.1.4 Cao trình đỉnh đập

Cao trình đỉnh đập là tổng của cao trình mực nước tính toán của hồ chứa và độ vượt cao của đỉnh đập tương ứng xác định theo điều 6.1.1 và điều 6.1.2, chọn giá trị lớn nhất.

Nếu trên đỉnh đập dự kiến xây dựng tường chắn sóng (TCS) loại thẳng đứng, được liên kết với bộ phận chống thấm của thân đập thì độ vượt cao của đỉnh đập được tính từ cao trình mực nước tính toán đến đỉnh tường chắn sóng. Trường hợp này cao trình đỉnh đập phải cao hơn mực nước gia cường kiểm tra tối thiểu 0,30 m.

Việc xây tường chắn sóng thẳng hoặc cong để hạ thấp đỉnh đập, giảm khối lượng đắp đập, phải thực hiện thông qua tính toán, so sánh kinh tế - kỹ thuật.

6.1.5 Độ vượt cao đỉnh đập khi có động đất

Khi xây dựng đập đất đầm nén ở vùng động đất cấp VII trở lên, độ vượt cao của đỉnh đập cần tính toán đến chiều cao của sóng trọng lực phát sinh trong hồ chứa và độ lún đỉnh đập do động đất, theo các quy định, tiêu chuẩn, quy chuẩn riêng hiện hành về công trình thủy công ở vùng có động đất.

6.2 Chiều rộng và cấu tạo đỉnh đập

6.2.1 Xác định chiều rộng đỉnh đập

Chiều rộng đỉnh đập cần xác định phụ thuộc vào điều kiện thi công và khai thác, có xét đến cấp công trình, nhưng không nên nhỏ dưới 5,0 m, đồng thời cần xét đến các trường hợp:

a) Khi không có yêu cầu khác, chiều rộng đỉnh đập nên từ 5 m đến 10 m đối với đập cấp III trở xuống, từ 10 m trở lên đối với đập cấp I, II;

b) Khi có yêu cầu kết hợp đường giao thông công cộng thì phải thiết kế theo tiêu chuẩn đường giao thông. Nếu tiêu chuẩn đường giao thông nhỏ hơn thì phải theo quy định của tiêu chuẩn này.

6.2.2 Chiều rộng đỉnh đập ở vị trí nối tiếp với công trình khác

Chiều rộng đỉnh đập ở vị trí nối tiếp với công trình khác cần xác định phù hợp với kết cấu nối tiếp và thường nên tạo ra một mặt bằng rộng hơn.

Phần đỉnh ở hai đầu vai đập cần được làm loe ra để có chiều rộng đỉnh đập tại đây rộng hơn, đồng thời tạo mái thoải hơn, có lợi cho ổn định cũng như chống thấm ở vai đập giúp cho việc đi lại của xe máy thuận lợi hơn và tăng tính thẩm mỹ của công trình. Việc bố trí mở rộng đỉnh hai đầu đập tạo thành mái loe phụ thuộc chủ yếu điều kiện địa hình khu vực vai đập.

6.2.3 Kết cấu và bố trí mặt đỉnh đập

Kết cấu và bố trí mặt đỉnh đập cần đảm bảo bền vững, an toàn, thuận lợi trong khi khai thác và thẩm mỹ.

Mặt đỉnh đập cần phải dốc nghiêng về một phía hoặc hai phía với độ dốc từ 2 % đến 3 %, đồng thời làm tốt hệ thống thoát nước xuống mái đập, không được để nước mưa đọng trên mặt đỉnh đập.

6.2.4 Lớp bảo vệ đỉnh đập

Lớp bảo vệ đỉnh đập cần căn cứ, yêu cầu quản lý và các mục đích sử dụng, khả năng đầu tư để chọn một trong các loại vật liệu bảo vệ sau:

- Đất cấp phối cát cuội sỏi đầm chặt;

- Dăm sỏi xâm nhập nhựa đường;

- Bê tông nhựa đường.

Khi có kế hoạch nâng cao đập trong tương lai gần thì chưa nên làm lớp bảo vệ bằng bê tông.

6.2.5 Đỉnh đập kết hợp đường giao thông

Khi đỉnh đập có kết hợp đường giao thông cần bố trí cọc tiêu, thanh chắn, hoặc gờ lề đường để đảm bảo an toàn. Nếu không kết hợp giao thông cũng cần có các cọc tiêu chỉ dẫn cho xe công vụ đi lại.

Ở các công trình đầu mối có nguồn điện thì trên mặt đỉnh đập có thể bố trí hệ thống đèn cao áp chiếu sáng vừa phục vụ quản lý khai thác vừa nâng cao thẩm mỹ công trình.

6.3 Mái và bảo vệ mái đập

6.3.1 Mái đập

Mái đập:

- Được thể hiện hệ số mái m hoặc tỷ số giữa chiều cao đứng và chiều ngang của mái, ví dụ: m = 1 : 2,0; 1 : 2,5; 1 : 3,0;

- Mái thượng lưu ký hiệu là m_t, mái hạ lưu ký hiệu là m_h.

Mái đập phải đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn quy định trong mọi điều kiện làm việc của đập. Độ dốc mái đập được xác định căn cứ vào: loại hình đập, chiều cao đập, tính chất vật liệu của thân đập và nền đập, các lực tác động lên mái (như trọng lượng bản thân, áp lực nước, lực thấm, lực mao dẫn, lực động đất, lực thủy động, tải trọng ngoài trên đỉnh đập và mái đập ...), điều kiện thi công và khai thác công trình.

Khi sơ bộ xác định độ dốc mái được phép sử dụng tài liệu của các đập tương tự đã xây dựng trong khu vực hoặc dùng phương pháp gần đúng, sau đó kiểm tra bằng tính toán theo các quy định ở điều 6.7.

Khi ở phía thượng lưu đập có tường nghiêng đắp bằng vật liệu có các chỉ tiêu chống trượt (j, c) thấp hơn các chỉ tiêu tương ứng của đất đắp thân đập thì độ dốc mái thượng lưu cần xác định trên cơ sở đánh giá khả năng trượt mái nói chung và khả năng trượt của tường nghiêng theo mặt tiếp xúc với thân đập cũng như trượt của lớp bảo vệ trên mặt tường nghiêng.

6.3.2 Trên mái đập

Trên mái đập, nên bố trí các cơ đập do yêu cầu thi công, kiểm tra sửa chữa trong quá trình khai thác do sử dụng đê quai thi công ở thượng lưu và đống đá tiêu nước ở hạ lưu vào thân đập. Số lượng cơ phụ thuộc vào chiều cao đập, điều kiện thi công kiểu gia cố mái và khả năng ổn định toàn thân đập.

6.3.3 Mái thượng lưu, hạ lưu

Ở mái thượng lưu, việc bố trí cơ đập phụ thuộc vào điều kiện thi công và hình thức bảo vệ mái, nên bố trí cơ đập ở giới hạn dưới của lớp gia cố chính để tạo thành gối đỡ cần thiết, hoặc lợi dụng đỉnh đê quai mái thượng lưu nằm trong thân đập để làm cơ sở. Số cơ ở mái thượng lưu thường ít hơn số cơ ở mái hạ lưu.

Ở mái hạ lưu, nên bố trí cơ để sử dụng vào việc tập trung và dẫn nước mưa, làm đường công tác, và để tăng độ ổn định mái đập khi cần thiết. Trường hợp có kết hợp đường giao thông trên cơ sở đập hạ lưu thì cơ phải thiết kế theo tiêu chuẩn đường. Khoảng 10 m đến 15 m theo chiều cao đập nên bố trí một cơ. Chiều rộng của cơ không được nhỏ dưới 3 m.

Trên mái hạ lưu không nên kết hợp làm kênh dẫn nước và các công trình khác (trừ đường giao thông khi có yêu cầu kết hợp).

Trường hợp cần bố trí kênh dẫn trên mái đập thì phải có luận chứng kinh tế - kỹ thuật, các biện pháp chống thấm, chống rò nước từ kênh ra, phải đảm bảo có độ tin cậy cao.

6.3.4 Gia cố mái đập

Mái đập phải được gia cố bảo vệ chống lại tác động phá hoại của sóng, mưa và các yếu tố phá hoại khác.

Hình thức kết cấu bảo vệ mái đập được chọn một trong các hình thức quy định ở 6.3.5 và phần cuối 6.3.7, trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật, đảm bảo các yêu cầu:

- Kiên cố ổn dịnh, chống đỡ mọi loại phá hoại đối với mái đập, tiêu thoát nước mặt tốt;

- Tận dụng vật liệu tại chỗ và sử dụng các vật liệu công nghệ mới, giá thành hợp lý;

- Thi công đơn giản, quản lý duy tu thuận lợi;

- Tính thẩm mỹ cao, nhất là ở mái hạ lưu và phần lộ thường xuyên bên trên mực nước ở mái thượng lưu.

6.3.5 Mái đập thượng lưu

Mái đập thượng lưu thường áp dụng các hình thức bảo vệ sau:

a) Đá đổ;

b) Đá lát khan;

c) Đá xây vữa từng ô nhỏ có khe co giãn và lỗ thoát nước;

d) Tấm bê tông hoặc cốt thép đổ tại chỗ hoặc tấm đúc sẵn có khe có giãn và lỗ thoát nước;

e) Bê tông nhựa đường từng ô có khe co giãn và lỗ thoát nước;

f) Thực vật áp dụng cho đập thấp, hồ có sóng nhỏ. Cần có biện pháp phòng chống mối.

Kích thước lớp bảo vệ xác định theo các quy định và hướng dẫn tính toán hiện hành.

6.3.6 Lớp gia cố mái thượng lưu

Lớp gia cố mái đập thượng lưu cần phải phân thành đoạn gia cố chính ở vùng chịu tác dụng của sóng lớn nhất thường xảy ra trong thời kỳ khai thác, và đoạn gia cố phụ bố trí ở các vùng còn lại, dọc theo chân mái của phần gia cố chính cần có chân tựa bằng đá xây hoặc bê tông.

Phạm vi bảo vệ mái thượng lưu bắt đầu từ đỉnh đập xuống dưới mực nước khai thác thấp nhất (thường là mực nước chết) 2,5 m đối với đập cấp III trở lên, và dưới 1,5 m đối với đập cấp IV.

6.3.7 Hình thức gia cố mái đập thượng lưu

Khi chọn hình thức gia cố mái đập thượng lưu, cần xét các yêu tố sau:

- Chiều cao sóng leo do gió và tàu thuyền tác dụng lên mái;

- Đặc tính của vật liệu thân đập và mức độ xâm thực của nước hồ;

- Trữ lượng các loại vật liệu gia cố có ở khu vực xây dựng và điều kiện sản xuất chúng;

- Cấp và tính chất đa mục tiêu của công trình.

Hình thức gia cố bằng đá đổ có thể áp dụng trong tất cả các trường hợp khi tại khu vực xây dựng có đầy đủ khối lượng đá sử dụng được, và thuận lợi cho việc thi công bằng cơ giới.

Hình thức tấm gia cố bằng đá lát khan hoặc đá xây vữa áp dụng khi không có điều kiện thi công bằng cơ giới.

Hình thức tấm bê tông cốt thép và bê tông nhựa đường chỉ nên áp dụng ở vùng hiếm đá và tỏ ra ưu việt về kinh tế hơn so với các hình thức gia cố khác.

Dưới lớp gia cố bảo vệ mái cần bố trí tầng đệm có tác dụng nối tiếp giữa lớp gia cố với thân đập và có tác dụng của tầng lọc ngược để phòng chống xói trôi đất do sóng và khi nước hồ hạ thấp đột ngột.

Cấp phối và chiều dày các lớp đệm cần thiết kế theo các quy định và hướng dẫn thiết kế tầng lọc ngược hiện hành. Thông thường tầng đệm dưới bảo vệ bằng đá xây khan hoặc đá xây vữa gồm hai lớp: dăm sỏi và cát, chiều dày mỗi lớp tối thiểu 15 cm. Với những vùng khan hiếm cát có thể nghiên cứu sử dụng vải địa kỹ thuật làm lớp lọc.

Khi dùng tấm bê tông, bê tông cốt thép, bê tông nhựa đường đổ tại chỗ và đá xây vữa để bảo vệ mái cần bố trí lỗ thoát nước để giảm áp lực nước bên trong khi mực nước hồ rút nhanh hoặc do các nguyên nhân khác. Với lớp gia cố bằng bê tông, bê tông nhựa đường bảo vệ kết hợp nhiệm vụ chống thấm cho thân đập thì không được bố trí lỗ thoát nước.

6.3.8 Bảo vệ mái hạ lưu

Mái đập hạ lưu thường áp dụng các hình thức bảo vệ sau:

- Trồng cỏ trên lớp đất màu được phủ trên mái đắp;

- Rải đá dăm hoặc sỏi dày 0,2 m lên toàn bộ mái đập;

- Đá xây khan;

- Khuôn bê tông cốt thép trong đổ đá;

- Các hình thức khác.

Hình thức bảo vệ cần lựa chọn phù hơp với tính chất vật liệu đắp ở hạ lưu đập, điều kiện khí hậu và đảm bảo các yêu cầu quy định ở điều 6.3.4.

Khi chọn hình thức trồng cỏ cần tránh dùng loại cỏ cây cao ảnh hưởng đến quan sát các hiện tượng xói lở, rò rỉ trên mái đập hoặc tạo cơ hội cho động vật làm hang hốc trong các đập. Nên chọn loại cỏ có khả năng chịu hạn thích hợp điều kiện khí hậu ở địa phương.

Mái đập hạ lưu được bảo vệ từ đỉnh đập đến chân đập hoặc đến đỉnh của lăng trụ đá tiêu nước (nếu có).

Đối với đập vừa và cao, cần bố trí hệ thống rãnh thoát nước mưa trên toàn bộ mái đập hạ lưu.
Hệ thống rãnh này nên đặt xiên với mặt đập một góc 45^o để giảm hiện tượng rãnh bị xói do nước chảy. Rãnh được xây bằng đá hoặc bê tông.

Cần bố trí đầy đủ các hạng mục tiêu thoát nước mặt bên trên toàn bộ mái đập, bao gồm việc tập trung, dẫn thoát nước trên đỉnh đập, mái đập. Việc bố trí hệ thống tiêu nước mặt kích thước và độ dốc các rãnh tiêu nước được xác định qua tính toán. Khi trên mái đập có cơ thì cần bố trí rãnh tiêu dọc cơ, các rãnh tiêu đứng trên mái đập nên cách nhau từ 50 m đến 100 m dọc đập bố trí một rãnh.

Cần bố trí rãnh tiêu nước ở các vị trí tiếp giáp mái đập với sườn vai núi. Diện tích tập trung nước tính toán cần kể cả diện tích tập trung nước từ sườn vai núi.

6.4 Bộ phận chống thấm ở thân và nền đập

6.4.1 Yêu cầu thiết kế chống thấm ở thân và nền đập

a) Bộ phận chống thấm trong đập đất đầm nén có nhiệm vụ:

- Hạ thấp đường bão hòa trong thân đập để nâng cao độ ổn định đập;

- Giảm građient thấm trong thân đập và vùng cửa ra, đề phòng các hiện tượng biến dạng của đất do tác dụng của dòng thấm làm phát sinh thấm tập trung trong thân đập, nền đập, trong phần đất tự nhiên tiếp giáp ở hai vai và hạ lưu, dẫn đến đập phá vỡ công trình và nền;

- Giảm lưu lượng thấm qua thân và nền đập, bờ vai đập nằm trong phạm vi cho phép.

b) Đối với đập vùng khan hiếm vật liệu đồng chất:

- Khi ở vùng xây dựng đập không đủ đất có độ chống thấm lớn để làm đập đồng chất có thể chọn hình thức: tường lõi hoặc tường nghiêng, hoặc đập có nhiều khối;

- Vị trí của tim tường lõi thường có dạng gần thẳng đứng nằm chính giữa đập hoặc hơi dịch về thượng lưu để tăng khả năng chống thấm và hạ thấp đường bão hòa;

- Tường nghiêng nằm dọc theo mái thượng lưu và có nhiệm vụ chống thấm cho toàn bộ thân đập, thường được áp dụng ở thân đập nhiều khối có chiều cao thấp, nền ít biến dạng;

- Vật liệu làm tường lõi hoặc tường nghiêng có thể là loại đất ít thấm hoặc các vật liệu chống thấm khác không phải là đất như: bê tông, bê tông cốt thép, bê tông nhựa đường, vật liệu polyme (hóa chất dẻo), tường lõi kiểu màn phụt vữa.

d) Đối với đập có nhiều khối:

- Đập có nhiều khối thì bố trí khối chống thấm ở giữa hoặc dịch về phía thượng lưu;

- Việc lựa chọn hình thức và vật liệu bộ phận chống thấm ở thân đập cần căn cứ vào loại hình đập đất, chiều cao đập, tính chất của đất đắp thân đập và nền, trữ lượng và chất lượng vật liệu đất, điều kiện thi công, và phải thông qua so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án.

e) Chiều dày tường lõi, tường nghiên chống thấm (TNCT):

- Chiều dày tường lõi hoặc tường nghiêng bằng đất phải tăng dần từ đỉnh đập xuống đáy đập;

- Với tường lõi bằng đất, chiều dày tối thiểu ở đỉnh lõi được chọn theo điều kiện thi công cơ giới, không nhỏ hơn 3 m. Chiều rộng ở đáy không nên nhỏ hơn 1/4 chiều cao cột nước đối với tường lõi, và không nên nhỏ hơn 1/5 chiều cao cột nước đối với tường nghiêng, chiều dày của tường lõi và tường nghiêng còn phải thỏa mãn điều kiện độ bền chống thấm theo biểu thức sau:

trong đó

d           là chiều dày của tường lõi hoặc tường nghiêng, tính bằng mét,

Z          là độ chênh cột nước trước và sau tường chống thấm, tính bằng mét,

[J]_cp      là građient cho phép của đất đắp, có thể lấy.

+          Đối với đất sét [J]_cp từ 5 đến 10;

+          Đối với đất á sét [J]_cp từ 4 đến 6;

+          Đối với đất á sét nhẹ [J]_cp từ 3 đến 4.

CHÚ THÍCH 1: Chiều dày tính theo phương vuông góc với mái trên đối với tường nghiêng và theo phương nằm ngang đối với tường lõi.

- Khi tại khu vực xây dựng có vật liệu đất chống thấm phong phú và gần thì nên bố trí tường lõi hoặc tường nghiêng có kích thước lớn tăng an toàn cho chống thấm.

f) Đỉnh tường lõi hoặc tường nghiêng làm bằng đất:

- Đỉnh tường lõi hoặc tường nghiêng làm bằng đất sau khi đập đạt độ lún cuối cùng phải cao hơn mực nước dâng bình thường có kể tới sóng leo và độ dềnh do gió nhưng không được thấp hơn mực nước lũ thiết kế cộng chiều cao an toàn. Chiều cao an toàn là chiều cao từ mực nước lũ thiết kế đến đỉnh tường chống thấm quy định ở Bảng 4;

- Trường hợp ở đỉnh đập có tường chắn sóng, và liên kết chặt chẽ với tường chống thấm thì không cần xét điến chiều cao an toàn nêu trên;

Bảng 4 – Chiều cao an toàn của tường chống thấm (m)

Loại tường bằng đất	Cấp đập
	I	II	III	IV~V
Tường lõi	0,60	0,50	0,40	0,30
Tường nghiêng	0,80	0,70	0,60	0,50

- Phần đỉnh của tường lõi và tường nghiêng, mặt thượng lưu của tường nghiêng bằng đất sét, á sét cần có lớp bảo vệ chống khô nứt. Chiều dày lớp bảo vệ (kể cả lớp bảo vệ mái thượng lưu) không được nhỏ hơn độ sâu khô nứt của đất ở khu vực công trình;

- Khi phía hạ lưu tường nghiêng là đất thân đập loại đất hạt lớn thì giữa tường và đất của thân đập cần bố trí tầng lọc chuyển tiếp;

- Tương tự, cần bố trí tầng chuyển tiếp ở hai bên thượng lưu và hạ lưu của tường lõi khi đất của thân đập là loại đất hạt lớn để chống xói ngầm tường lõi;

- Trong trường hợp này thì cần xem xét áp dụng bộ phận chống thấm không phải bằng đất. Về hình thức chống thấm nên áp dụng một trong các loại hình sau:

 Tường lõi bê tông và bê tông cốt thép,

 Tường nghiêng bê tông cốt thép,

 Tường lõi và tường nghiêng bê tông nhựa đường,

 Tường nghiêng vật liệu hóa dẻo,

 Tường lõi bằng màn phụt vữa chống thấm,

 Tường hào xi măng bentonit.

6.4.2 Thiết kế hình thức bộ phận chống thấm thân đập

Khi thiết kế các hình thức bộ phận chống thấm thân đập nêu ở khoản f) điều 6.4.1 cần tuân theo các tiêu chuẩn và tham khảo các tài liệu chỉ dẫn riêng và đồng thời cần theo các nguyên tắc chung sau:

A Với tường lõi bê tông và bê tông cốt thép:

- Nên dùng loại bê tông cường độ chịu nén không dưới M200, mác chống thấm thích hợp;

- Phải bố trí đầy đủ các khớp nối để phòng chống biến dạng do nhiệt, do lún, do chuyển vị ngang;

- Khi điều kiện kinh tế và khả năng thi công cho phép, nên áp dụng tường lõi bê tông bentonit.

b) Về tường nghiêng bê tông cốt thép:

- Cần kết hợp làm lớp bảo vệ mái đập và chỉ nên áp dụng đối với đập cấp II trở lên, trong loại hình đập thấp đá hỗn hợp nhiều khối;

- Cần bố trí đầy đủ các khớp nối nhiệt độ theo phương ngang và khớp nối lún theo phương dọc;

- Cần đảm bảo các điều kiện độ ổn định trên mái đập, độ bền và không thấm nước;

- Chiều dày tường ở đỉnh xác định theo điều kiện khí hậu và thi công, nhưng không nên dưới 30cm;

- Chiều dày phần đáy có thể xác định sơ bộ theo công thức sau:

d = 0,3 + mH

trong đó

d          là chiều dày tường nghiêng, tính bằng mét;

H          là cột nước lớn nhất ứng với MNDBT, tính bằng mét;

m         là hệ số kinh nghiệm, thường lấy từ 0,003 đến 0,004.

- Phía dưới tường nghiêng có cần lớp lót. Chiều dày và vật liệu lớp lót tùy thuộc vào kích thước tường nghiêng, đất đắp đập, chiều cao và điều kiện thi công, thông thường lớp lót dày từ 0,30 m đến 0,50 m làm bằng cát cuội sỏi, đá dăm chặt.

c) Tường lõi và tường nghiêng bê tông nhựa đường:

- Tường chống thấm bằng bê tông nhựa đường chỉ nên áp dụng ở vùng có nhiệt độ không khí thấp. Riêng tường lõi thường áp dụng cho đập biến dạng lún lớn bằng từ 1,5 % đến 3 % chiều cao đập;

- Tường lõi bê tông nhựa đường phải làm từ bê tông nhựa đường nóng chảy và dẻo, đảm bảo sự làm việc trong trạng thái nén cùng với đất thân đập. Khi đó ứng suất và biến dạng trong tường lõi không được vượt quá trị số tính toán của loại bê tông nhựa đường đã chọn;

- Chiều dày của tường lõi bê tông nhựa đường xác định theo tính toán xuất phát từ tính chất cơ lý của bê tông nhựa đường, nhiệt độ không khí, biến dạng dự kiến của thân đập và khả năng chịu tải của tường trong thời kỳ thi công và khai thác. Sơ bộ có thể xác định chiều dày theo công thức kinh nghiệm:

t = a + 0,003H

trong đó

H          là cột nước ở mặt cắt tính toán của tường, tính bằng mét

a          từ 0,4 m đến 0,5 m;

- Tường nghiêng bê tông nhựa đường cầnn làm từ bê tông nhựa đường thủy công có các chỉ tiêu cơ lý theo điều kiện thi công và điều kiện khai thác, đảm bảo yêu cầu ổn định của mái đập, độ bền nhiệt, độ bền nước và độ cứng khi chịu tải trọng của sóng, theo tiêu chuẩn riêng.

d) Tường nghiêng vật liệu hóa dẻo:

- Khi sử dụng vật liệu hóa dẻo (như màng policylen, policyni-lelorist, butil cao su... ) làm tường nghiêng chống thấm cần phải đảm bảo chịu được tác dụng cơ học và bức xạ của mặt trời, đảm bảo được tính nguyên vẹn của kết cấu không bị phá hoại do biến dạng của nền. Loại kết cấu này chỉ nên áp dụng ở vùng khan hiếm vật liệu đất chống thấm và cát sỏi làm tầng chuyển tiếp;

- Chiều dày tường nghiêng chống thấm vật liệu hóa dẻo xác định thông qua tính toán, xuất phát từ các điều kiện sau:

 Trị số ứng suất kéo lớn nhất không được vượt quá ứng suất kéo cho phép của vật liệu,

 Thành phần hạt của đất mái đập tiếp xúc không được làm hư hại vật liệu chống thấm trong quá trình thi công,

 Có tuổi thọ phù hợp với yêu cầu của đập,

 Không có hại cho môi trường.

e) Tường lõi trong thân đập bằng màn phụt vữa chống thấm:

- Loại này chỉ nên áp dụng ở đập cấp III trở xuống bằng phương pháp khoan phụt vào tim đập một dung dịch vữa chống thấm có khả năng thâm nhập vào đất đắp thân đập tạo thành màn chống thấm và có tuổi thọ bền vững, không hại cho môi trường xung quanh;

- Thành phần và công nghệ khoan phụt vữa cần được xác định bằng các nghiên cứu thí nghiệm hiện trường theo các quy định riêng hoặc trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về khoan phụt vữa chống thấm thân đê, đập;

- Chiều dày của lõi màn phụt vữa cần lấy không nhỏ dưới 1/10 cột nước công tác của Đập.

6.4.3 Bộ phận chống thấm ở nền đập

Bộ phận chống thấm ở nền đập có nhiệm vụ giảm građient thấm, đề phòng biến dạng thấm ở nền đập và giảm lưu lượng thấm qua nền đập.

Hình thức chống thấm ở nền đập phụ thuộc vào loại đập, chiều sâu tầng thấm nước và tính chất của nền (nền đá hay nền đất) và điều kiện thi công. Thường có các hình thức sau:

- Chân khay;

- Sân phủ;

- Tường hào bê tông bentonit;

- Màng vữa xi măng;

- Bản cọc.

Việc áp dụng các hình thức chống thấm ở nền đập cần tuân thủ các quy định ở điều 6.

Bộ phận chống thấm ở nền phải nối tiếp tin cậy với bộ phận chống thấm ở thân đập. Trường hợp ở nền không có bộ phận chống thấm thì bộ phận chống thấm ở thân đập phải nối tiếp tốt với nền,
tạo thành một thể thống nhất không tách rời nền và đập để đảm bảo nhiệm vụ chống thấm quy định ở khoản a) điều 6.4.1.

6.5 Bộ phận tiêu thoát nước

6.5.1 Nhiệm vụ bộ phận tiêu thoát nước hạ lưu đập đất đầm nén

Đập đất đầm nén phải bố trí bộ phận tiêu thoát nước trong thân đập ở hạ lưu để làm nhiệm vụ:

- Thoát nước thấm qua thân và nền đập về hạ lưu, không cho dòng thấm thoát ra trên mái đập và bờ vai đập hạ lưu;

- Hạ thấp đường bão hào để nâng cao độ ổn định cho mái đập hạ lưu;

- Ngăn ngừa các biến dạng do thấm.

Để đảm bảo các nhiệm vụ trên, bộ phận tiêu thoát nước thân đập phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Đủ khả năng thoát nước thấm qua thân đập và nền đập;

- Đảm bảo không cho đường bão hòa chảy ra mái đập. Trường hợp đường bão hòa chảy ra mái hạ lưu (khi áp dụng vật thoát nước loại gối phẳng ốp mái) thì phải loại trừ hiện tượng đùn đất ở mái đập;

- Cần thiết kế theo nguyên tắc thoát nước tầng lọc ngược;

- Không cho phép xói ngầm thân đập và nền đập;

- Không cho phép xói ngầm bản thân bộ phận thấm nước;

- Thuận tiện cho quan trắc và sửa chữa.

6.5.2 Các trường hợp không cần bố trí bộ phận tiêu thoát nước

Các trường hợp sau có thể không cần bố trí bộ phận tiêu thoát nước nếu điều kiện ổn định
cho phép:

a) Đập xây dựng trên nền thấm nước mạnh, mực nước ngầm thấp, đường bão hòa trong thân đập đi xuống nền;

b) Phần hạ lưu thân đập đắp bằng vật liệu rời kích thước lớn như cuội sỏi lớn, đá hộc, có tác dụng như một vật thoát nước;

c) Đập có bộ phận chống thấm tốt, lưu lượng thấm nhỏ, và đường bão hòa sau bộ phận chống thấm hạ thấp xuống ngay nền;

d) Đập rất thấp (chiều cao đập dưới 5 m);

e) Đập không thường xuyên chịu áp lực nước.

6.5.3 Hình thức bộ phận tiêu thoát nước hạ lưu

Bộ phận tiêu thoát nước ở hạ lưu thân đập có các hình thức chủ yếu sau:

a) Lăng trụ;

b) Áp mái;

c) Gối phẳng;

d) Kiểu ống dọc và dải dọc;

e) Kiểu giếng ở chân đập;

f) Kiểu hỗn hợp tiêu nước kiểu ống khói.

Tại một đập có thể áp dụng nhiều loại kết cấu tiêu thoát nước khác nhau cho từng giai đoạn đập, cần thông qua so sánh kinh tế - kỹ thuật và phụ thuộc các điều kiện cụ thể của đập sau:

- Loại đập, điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn của nền đập (kể cả bờ vai đập), khí hậu khu vực công trình;

- Tính chất cơ lý của vật liệu làm bộ phận tiêu thoát nước;

- Điều kiện thi công;

- Điều kiện khai thác;

- Khả năng xâm thực của nước tại khu vực công trình.

6.5.4 Lăng trụ tiêu thoát nước

Lăng trụ tiêu thoát nước áp dụng cho các đoạn đập nằm ở lòng sông khi hạ lưu có nước, khi kết hợp làm đê quai hạ lưu và khi lấp dòng bằng cách đổ đá trong nước, còn có tác dụng chống trượt cho mái đập hạ lưu.

Khi thiết kế lăng trụ tiêu thoát nước cần tuân thủ các quy định sau:

a) Cao trình đỉnh của lăng trụ cần cao hơn mực nước cao nhất ứng với lũ thiết kế ở hạ lưu đập, có xét đến chiều cao sóng leo, với độ an toàn, không nhỏ hơn:

 0,5 m đối với đập cấp III trở xuống;

 1,0 m đối với đập cấp I, II;

b) Chiều rộng đỉnh lăng trụ xác định theo điều kiện thi công và yêu cầu quản lý (quan trắc, kiểm tra) và không được nhỏ dưới 1,50 m;

c) Nối tiếp thân đập với lăng trụ thoát nước cần đảm bảo độ bền thấm tiếp xúc bằng việc đặt tầng lọc ngược theo mái trong của lăng trụ. Không hình thành góc nhọn ở chân mái trong của lăng trụ;

d) Khi cần hạ thấp đường bão hòa hơn nữa, có thể làm lăng trụ có tầng tiêu nước nằm ngang. Chiều dài của bộ phận chống thầm này bằng khoảng 1/3 chiều rộng ở đáy đập.

6.5.5 Tiêu thoát nước kiểu áp mái

Tiêu thoát nước kiểu áp mái nên áp dụng ở các đoạn đập nằm ở các thềm sông, ở đập thấp, không bị ngập nước, hoặc thường xuyên không ngập nước.

Cao trình đỉnh áp mái phải cao hơn điểm ra của đường bão hòa trên mái hạ lưu tối thiểu cao 1,50 m đối với đập cấp III, IV và 2,0 m đối với đập cấp I, II.

Khi hạ lưu có nước, kết cấu áp mái đồng thời phải thỏa mãn yêu cầu bảo vệ mái.

6.5.6 Tiêu thoát nước kiểu gối phẳng

Kết cấu tiêu thoát nước kiểu gối phẳng, thường áp dụng ở đập hạ lưu không có nước, có thể hạ thấp đường bão hòa, tiêu thoát nước cho cả thân đập và nền đập nhất là ở các nền sét có xuất hiện áp lực kẽ rỗng.

Chiều dài của bộ phận tiêu thoát nước gối phẳng cần thông qua tính toán kinh tế - kỹ thuật để xác định, phụ thuộc yêu cầu hạ thấp đường bão hòa, thường nên nhỏ hơn 1/3 chiều rộng đáy đập.

Chiều dài tối thiểu phải đủ để đảm bảo đường bão hòa không ra trên mái và cũng không làm ướt mái đập do hiện tượng mao dẫn gây ra, cần phải thông qua tính toán về thấm để xác định.

Chiều dày của lết cấu gối phẳng phải đảm bảo tiêu thoát được lượng nước thấm qua đập, và thuận lợi cho thi công để đảm bảo chất lượng của kết cấu.

Đối với đập đồng chất đắp bằng đất thấm nước yếu hoặc ở đập nhiều khối, có thể bố trí tầng tiêu thoát nước nằm ngang tại các cao độ khác nhau, để hạ thấp áp lực kẽ rỗng trong thân đập, thay đổi phương dòng thấm, nâng cao độ ổn định của đập. Vị trí, số tầng, chiều dày mỗi tầng phải xác định qua tính toán, nhưng về chiều dày không nên nhỏ hơn 30 cm.

6.5.7 Tiêu thoát nước kiểu dải lọc và ống lọc

Kết cấu tiêu thoát nước kiểu dải lọc và ống lọc chỉ thích hợp với đập hạ lưu không có nước và chỉ nên áp dụng ở đập đất đồng chất và đập thấp dưới cấp III, có thể thoát nước cho cả thân đập và nền,
hạ thấp đường bão hòa.

Kết cấu này chỉ có thể làm việc tốt khi chênh lệch lún ở nền đập không lớn và đập đắp đảm bảo
chất lượng.

6.5.8 Tiêu thoát nước kiểu giếng

Kết cấu tiêu thoát nước kiểu giếng ở sau chân đập hạ lưu, nên áp dụng trong trường hợp cần giảm áp lực thủy tĩnh tại vùng quan trọng ở chân đập khi dưới nền đập có một địa tầng thấm nước mạnh được phủ trên một tầng không thấm nước mỏng, hoặc mặc dù ở nền không có tầng tương đối không thấm nước, nhưng nếu hệ số thấm ngang của lớp nền lớn hơn rất nhiều so với hệ số thấm theo phương thẳng đứng, thì cần bố trí giếng giảm áp để giảm áp lực thấm rất lớn phát sinh ở chân đập đảm bảo ổn định thấm cho đập, không gây trôi đất dẫn đến sự cố.

Giếng tiêu nước giảm áp bố trí ở hạ lưu chân đập dọc theo tuyến đập cách nhau từ 7,5 m đến 10,0 m bố trí một giếng, trong giếng đặt các vật liệu theo nguyên tắc lọc ngược, hoặc ống bê tông xốp thấm nước. Khoảng cách chiều sâu cụ thể của các giếng cần xác định qua tính toán căn cứ áp lực nước, hệ số thấm và tính chất của đất nền, độ sâu tầng bồi tích và đường viền nền đập.

Khi thiết kế giếng giảm áp cần đảm bảo độ tin cậy làm việc và tuổi thọ cao ngang với tuổi thọ của đập.

6.5.9 Hỗn hợp tiêu thoát nước kiểu ống khói

Hỗn hợp tiêu thoát nước kiểu ống khói, bao gồm thiết bị tiêu thoát nước kiểu ống khói bằng cát lọc, thảm đá dăm sạn tiêu thoát nước nằm ngang và lăng trụ đá tiêu thoát nước ở chân đập hạ lưu. Loại kết cấu này phải được áp dụng trong đập đắp hỗn hợp nhiều khối, trong đó phần ống khói lọc tiêu nước phải bố trí ở phần tiếp giáp giữa khối chống thấm và khối tựa hạ lưu, thảm đá bố trí ở chân ống khói, nối ống khói với lăng trụ đá hạ lưu.

Đập đồng chất đắp bằng đất cần bố trí loại tiêu thoát nước kiểu ống khói này, để hạ thấp đường bão hòa thân đập khống chế dòng thấm dị thường theo chiều ngang do thi công, đảm bảo an toàn về tính thấm ở đập đồng chất.

Bộ phận tiêu thoát nước kiểu ống khói cần nằm trên đường bão hòa cao nhất trong thân đập khoảng 50 cm. Chiều rộng theo phương ngang của ống khói phải đảm bảo thi công có chất lượng nhưng không được nhỏ hơn 1,5 m.

Việc thiết kế và thi công lọc tiêu thoát nước theo tài liệu hướng dẫn riêng.

6.5.10 Giới hạn phạm vi bố trí bộ phận tiêu thoát nước và thu nước mưa hạ lưu đập

Giới hạn phạm vi bố trí bộ phận tiêu thoát nước cần xác định căn cứ kết quả tính toán về thấm, sơ đồ tổng quát của dòng thấm qua thân đập, bờ vai đập và nền đập, theo từng trường hợp cụ thể. Nói chung phải bố trí từ lòng sông lên đến đoạn mặt cắt đập có chiều cao đến 5 m.

Ở hạ lưu đập, sau các hệ thống tiêu thoát nước cần bố trí tiếp bộ phận thu nước mưa, nước thấm qua thân đập và nền đập bằng mương rãnh, ống tiêu hay giếng tập trung nước tiêu để theo dõi, đo đạc lượng nước thấm qua đập, cần xem đây là một phần của bộ phận tiêu thoát nước trong Đập đất
đầm nén.

6.6 Tầng lọc ngược và tầng chuyển tiếp

6.6.1 Yêu cầu chung

- Thiết kế, thi công tầng lọc ngược phải đảm bảo đập đất làm việc an toàn, ổn định ứng với cấp công trình trong mọi trường hợp thiết kế;

- Khi thiết kế tầng lọc ngược và tầng chuyển tiếp cần tuân thủ các Tiêu chuẩn hiện hành khác có
liên quan.

6.6.2 Yêu cầu bố trí thiết kế

Căn cứ cấu tạo mặt cắt ngang đập thiết kế, và nền đập để bố trí tầng lọc ngược và tầng chuyển tiếp giữa bộ phận chống thấm, bộ phận tiêu thoát nước với các bộ phận khác của đập và với nền đập.

Tùy theo sự khác nhau về thành phần hạt của các khối liền kề, giữa bộ phận chống thấm với các bộ phận gia tải, có thể chỉ bố trí tầng lọc ngược hoặc phải bố trí đồng thời tầng lọc ngược và tầng
chuyển tiếp.

Tầng lọc ngược có tác dụng lọc giữ đất thoát nước, đề phòng các hiện tượng biến dạng đất do dòng thấm gây ra như xói ngầm, đùn đất, xói tiếp xúc, đùn đất tiếp xúc làm phá hoại thân đập. Tầng chuyển tiếp ngoài tác dụng phòng xói còn có tác dụng phòng tránh sự biến dạng và sự thay đổi đột ngột của ứng suất giữa hai loại vật liệu có độ cứng khác biệt nhau rất lớn gây ra.

Tầng lọc ngược phải được bố trí ở giữa bộ phận chống thấm đắp bằng đất (như tường lõi, tường nghiêng, sân phủ, hào chắn nước) với khối gia tải hoặc lớp thấm nước của nền đập, và tại vị trí dòng thấm thoát ra ở thượng hạ lưu. Nếu nền đập hoặc khối gia tải là đất cát, quan hệ giữa các lớp đất thỏa mãn yêu cầu lọc ngược, qua tính toán cho phép có thể không bố trí tầng lọc ngược riêng.

Tầng lọc ngược cũng cần phải được bố trí ở mặt tiếp xúc giữa thân đập và nền đập với bộ phận tiêu thoát nước.

6.6.3 Vật liệu kết cấu tầng lọc ngược và tầng chuyển tiếp

Vật liệu làm tầng lọc ngược phải đảm bảo độ bền lâu dài trong thời kỳ thi công và khai thác công trình. Chọn vật liệu làm lọc ngược phải tuân thủ các quy định của các tiêu chuẩn hiện hành liên quan.

Số lượng lớp lọc ngược và thành phần của chúng cần xác định trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án, khi cần ưu tiên theo xu thế giảm bớt số lượng lớp lọc.

Việc chọn vật liệu lọc ngược của bộ phận tiêu nước đối với đập cấp I, II nên tiến hành kiểm tra bằng thí nghiệm với vật liệu và điều kiện thi công công trình, còn đối với đập cấp III và IV thì căn cứ theo
tính toán.

Chiều dày mỗi lớp trong tầng lọc ngược cần xem xét tổng hợp để xác định căn cứ vào cấp phối, nguồn vật liệu, mục đích sử dụng, biện pháp thi công, v.v... Khi thi công thủ công chiều dày nhỏ nhất của mỗi lớp lọc ngược nằm ngang có thể lấy bằng 30 cm, tầng lọc ngược đứng hoặc nghiêng có thể lấy bằng 50cm. Khi thi công bằng máy thì chiều dày nhỏ nhất do phương pháp thi công xác định.

Khi tổng chiều dày của tầng lọc ngược giữa khối gia tải và khối chống thấm không đáp ứng yêu cầu của tầng chuyển tiếp thì cần tăng chiều dày của tầng chuyển tiếp riêng.

6.6.4 Một số trường hợp cần tăng chiều dày tầng lọc ngược

Trong các trường hợp sau nên tăng một cách thích đáng chiều dày của tầng lọc hoặc tầng chuyển tiếp bố trí ở hai bên khối chống thấm trong đập nhiều khối:

a) Đập cao tại vị trí lòng sông hẹp hoặc tại bờ vai đập có độ dốc thay đổi đột biến;

b) Tại vị trí gần mặt tiếp xúc giữa khối chống thấm với bờ vai đập nền đấ và hạng mục công trình bê tông nằm trong đập;

c) Khối chống thấm được đắp bằng đất tính dẻo kém độ lún lớn;

d) Khối chống thấm và khối lăng trụ khác của đập có độ biến dạng khác nhau nhiều;

e) Đập xây dựng ở vùng có động đất.

6.6.5 Trường hợp sử dụng vật liệu nhân tạo

- Vật liệu nhân tạo (vải địa kỹ thuật) chỉ nên sử dụng làm vật liệu lọc trong thân đập thấp ở các bộ phận có khả năng thay thế khi tỏ rõ tính kinh tế với vật liệu khác;

- Lọc ở kết cấu tiêu thoát nước kiểu áp mái;

- Lọc ở tầng đệm mái thượng lưu đập;

- Lọc thoát nước ở rãnh tiêu nước hạ lưu đập.

6.7 Tính toán thiết kế đập

6.7.1 Yêu cầu tính toán thiết kế đập

Khi thiết kế đập đất đầm nén cấp I và II cần thực hiện đầy đủ các tính toán cơ bản sau:

a) Thấm;

b) Ổn định thấm;

c) Lọc ngược, bộ phận tiêu thoát nước và các tầng chuyển tiếp;

d) Ổn định của Đập và nền, ổn định ở các bộ phận của Đập;

e) Ứng suất và biến dạng, chuyển vị thân, nền đập;

f) Gia cố các mái đập chịu tác dụng của sóng, nhiệt;

g) Ngoài ra đối với đập có tường lõi, tường nghiêng bằng đất sét hoặc nền đất sét, cần tính toán áp lực kẽ rỗng trong tính toán ổn định và kiểm tra về ổn định chống nứt trong thời gian thi công có xét đến tốc độ lên đập và thời kỳ khai thác.

Đối với đập cấp III trở xuống chỉ cần tính toán các nội dung thuộc khoản a), b), c), d) và f) điều này.

Các tính toán trên cần thực hiện với các mặt cắt ngang đặc trưng của Đập. Ở giai đoạn Thiết kế cơ sở của dự án đầu tư có thể chỉ cần tính toán cho một mặt cắt ngang lớn nhất tại lòng sông, ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật cần tính toán cho các mặt cắt điển hình phụ thuộc chiều cao đập, chiều dài đập và điều kiện địa hình địa chất vùng tuyến đập.

Trong mọi trường hợp tính toán đập cần thực hiện với tổ hợp tải trọng chủ yếu và đặc biệt trong thời kỳ khai thác và trong thời kỳ thi công.

6.7.2 Tính toán thấm qua thân, nền đập

6.7.2.1 Yêu cầu chung

Tính toán thấm qua thân, nền đập xác định các thông số chủ yếu cần thiết của dòng thấm, nhằm:

- Xác định ổn định thấm của thân, nền và bờ vai đập;

- Tính toán ổn định chung của mái đập, nền và bờ vai đập;

- Luận chứng kinh tế kỹ thuật về hình dạng, kích thước, kết cấu mặt cắt đập và các bộ phận
chống thấm, tiêu thoát nước của đập.

Khi tính toán thấm cần xem xét tới ảnh hưởng của bồi lắng lòng hồ và ở mái thượng lưu đập theo thời gian khai thác.

6.7.2.2 Nghiên cứu tính toán thấm

Thông qua việc nghiên cứu tính toán thấm, cần xác định được các thống số sau của dòng thấm ở thân đập, nền và bờ vai đập:

- Vị trí bề mặt dòng thấm (đường bão hòa) trong thân đập và các bờ vai đập. Cần xét đến hiện tượng mao dẫn nhất là ở các phần thân đập;

- Lưu lượng nước thấm qua thân, nền và các bờ vai đập;

- Građient thấm của dòng thấm trong thân đập và nền, ở chỗ dòng thấm đi vào bộ phận tiêu nước phía hạ lưu của đập, ở chỗ tiếp xúc giữa các lớp đất có các đặc trưng khác nhau, ở mặt tiếp xúc của các kết cấu chống thấm, ở vị trí đi ra của dòng thấm.

Khi đập xây dựng ở vùng núi cao, lòng sông hẹp, nơi có cấu tạo địa chất nền phức tạp, không đồng nhất, bất đẳng hướng, loại đập nhiều khối và đối với đập cấp I, II các thông số tính toán dòng thấm nêu trên cần được phân tích tính toán cho phù hợp theo các hướng dẫn ở các tài liệu, tiêu chuẩn hiện hành về tính toán thấm. Đồng thời cần kiểm nghiệm bằng phương pháp thực nghiệm theo các tài liệu chỉ dẫn chuyên ngành.

Tính toán ổn định thấm có nhiệm vụ làm rõ độ bền thấm của đất trong thân đập, đất nền và bờ vai đập ở vị trí tiếp xúc giữa các lớp hoặc giữa thân đập và nền, ổn định dưới tác dụng của građient thấm vào công trình có xét đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất và biến dạng của thân đập và nền, đặc điểm kết cấu đập, phương pháp thi công và điều kiện khai thác.

Khi tính toán sơ bộ và khi không có các nghiên cứu cần thiết với đập cấp III trở xuống, cho phép dùng các giá trị građient thấm cho phép đối với các loại đất đắp ở Bảng 5 và Bảng 6.

Bảng 5 – Trị số građient cho phép [J_k]_cp ở khối đắp thân đập

Loại đất	Cấp công trình
	I	II	III	IV - V
Sét	1,00	1,10	1,20	1,30
Á sét	0,70	0,75	0,85	0,90
Cát trung bình	0,50	0,55	0,60	0,65
Á cát	0,40	0,45	0,50	0,55
Cát mịn	0,35	0,40	0,45	0,50

Nếu J_k lớn hơn các trị số trên thì phải thiết kế tầng lọc ngược.

Bảng 6 – Trị số građient trung bình tới hạn [J_k]_th ở các bộ phận chống thấm

Loại đất	Giá trị građient cột nước cho phép trung bình đối với
	Sân phủ	Tường nghiêng và tường tâm	Thân và các lăng trụ của Đập
Đất sét, bê tông sét	15	12	từ 8 đến 2
Đất á sét	10	8	từ 4 đến 15
Đất á cát	3	2	từ 2 đến 1

Việc tính toán các kết cấu lọc ngược, tiêu thoát nước và chuyển tiếp cần thực hiện theo các quy định và chỉ dẫn của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về thiết kế tầng lọc ngược công trình thủy lợi, công trình thủy công.

6.7.3 Tính toán ổn định mái đập

6.7.3.1 Yêu cầu chung

a) Tính toán ổn định mái đập để đảm bảo cho đập đất không bị phá hoại do các ứng suất cắt gây trượt phát sinh từ thân đập hoặc từ thân và nền đập dưới tác dụng của tải trọng đập, áp lực kẽ rỗng trong đập và các ngoại lực;

b) Tính toán ổn định mái đập cần tiến hành theo phương pháp mặt trượt trụ tròn;

c) Khi trong nền hoặc thân đập có các vùng đất yếu, các lớp kẹp kém bền, và khi tính toán ổn định của tường nghiêng hoặc lớp bảo vệ v.v... cần tiến hành tính toán theo mặt trượt bất kỳ;

d) Cần sử dụng các phương pháp tính toán thỏa mãn các điều kiện cân bằng các lăng thể trượt và các bộ phận của nó theo trạng thái cân bằng giới hạn, và có xét tới trạng thái ứng suất của công trình và nền của nó.

6.7.3.2 Trường hợp tính toán ổn định mái đập

Đập đất chịu các tải trọng khác nhau, và đất đắp trong thân đập cũng có cường độ chống cắt khác nhau, trong các thời kỳ làm việc khác nhau từ thi công, thi công xong, tích nước đến xả lũ, do đó cần lần lượt tính toán cho từng mái đập thượng lưu và hạ lưu.

- Thời kỳ thi công (bao gồm cả hoàn công): Mái thượng lưu, hạ lưu;

- Thời kỳ thấm ổn định: Mái thượng lưu, hạ lưu;

- Thời kỳ mực nước hồ rút nhanh: Mái thượng lưu.

Trong tính toán cần phân biệt điều kiện làm việc bình thường và điều kiện làm việc bất thường theo nội dung quy định ở điều 3.1.2.

Ở các vùng mưa nhiều, nên căn cứ hệ số thấm của đất đắp và khả năng dẫn thoát nước của các thiết bị tiêu nước mặt đập, xem xét tình hình cụ thể để kiểm toán sự ổn định của mái đập trong thời kỳ mưa kéo dài, đồng thời chọn hệ số an toàn theo điều kiện làm việc không bình thường.

Hệ số an toàn về ổn định của mái đập không được nhỏ hơn hệ số an toàn cho phép (K_cp) theo cấp công trình và theo điều kiện làm việc của đập quy định ở Bảng 8, cụ thể:

- Hệ số ổn định của mái đập, mái bờ vai tính được trong điều kiện làm việc bình thường không được vượt quá 15 % đối với đập cấp III trở xuống, và không được vượt quá 20 % đối với đập cấp I, II so với các trị số quy định ở Bảng 7;

- Bảng 7 cũng áp dụng để kiểm tra hệ số an toàn cho tường nghiêng, lớp bảo vệ và gia cố mái đập hoặc các mặt trượt bất kỳ khác. Đối với mặt đập rất cao hoặc đối với công trình rất quan trọng, trị số cho phép của hệ số an toàn nhỏ nhất có thể theo quy định riêng do cấp có thẩm quyền quyết định.

Bảng 7 – Hệ số an toàn ổn định nhỏ nhất của mái đập [K_cp]

Điều kiện làm việc (tổ hợp tác dụng)	Cấp đập
	I	II	III	IV~V
Bình thường (cơ bản)	1,50	1,35	1,30	1,25
Đặc biệt	1,20	1,15	1,10	1,05

Tính toán ổn định các mái đập phải bao gồm các thời kỳ làm việc khác nhau của mái đập, thời kỳ thi công (kể cả hoàn công), thời kỳ thấm ổn định, thời kỳ mực nước hồ rút nhanh và khi làm việc bình thường gặp động đất. Nội dung tính toán như Bảng 8. Các điều kiện làm việc bình thường và làm việc không bình thường theo quy định điều 3.1.2.

Đập ở vùng động đất từ cấp VII trở lên, cần tuân thủ các quy định của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về thiết kế công trình ở vùng có động đất.

6.7.4 Tính toán trạng thái ứng suất, biến dạng và lún

Cần tính toán xác định trạng thái ứng suất biến dạng của thân đập và nền để đưa vào trong các tính toán về:

- Ổn định các mái đập cho đập cấp I, II;

- Ổn định thấm tại vùng tiếp xúc của các bộ phận cách nước với nền;

- Độ bền của các kết cấu chống thấm không phải là đất.

Tính toán ứng suất và biến dạng thường dùng phương pháp phân tích quan hệ phi tuyến, có xét tới biến dạng dẻo của đất trong trạng thái giới hạn. Đối với đập cấp III, IV có thể tính toán theo mô hình vật thể biến dạng tuyến tính, và đều theo phương pháp phân tử hữu hạn.

Cần tiến hành tính toán độ lún của thân và nền đập dưới tác dụng của tải trọng bản thân và tải trọng bên ngoài. Để xác định độ đắp gia tăng cần thiết cho đỉnh đập khi hoàn công đập, đánh giá độ lún không đều của các bộ phận trong thân đập, phán đoán khả năng gây nứt do lún không đều để áp dụng các biện pháp phòng chống nứt cần thiết, đồng thời cũng để kiểm tra lại khối lượng vật liệu đắp đập.

Tính độ lún và sự biến đổi lún như sau:

- Tính độ lún và sự biến đổi lún theo thời gian cần thực hiện đối với đập có chiều cao trên 20 m;

- Đối với đập thấp dưới 20 m có thể tiến hành theo các công thức gần đúng;

- Đối với đập cao dưới 15 m có thể lấy theo kinh nghiệm độ lún ổn định từ 2 % đến 3 % chiều cao đập;

- Đối với đập cấp I, II việc tính độ lún và sự biến đổi độ lún theo thời gian cần tiến hành trên cơ sở kết quả thí nghiệm nén lún của vật liệu đất có xét đến trạng thái ứng suất - biến dạng của thân đập, áp lực kẽ rỗng, tính từ biến của đất, độ lún ướt và trương nở khi độ ẩm tăng trong thời kỳ khai thác v.v.

Việc tính toán cần theo các quy định và chỉ dẫn trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành có liên quan.

7. Xử lý nền đập

7.1 Công tác khảo sát nền đập và yêu cầu chung đối với nền đập

7.1.1 Khảo sát nền đập

Nền cần xem là một bộ phận cấu thành thống nhất của Đập, cùng với thân đập chống lại tác động phá hoại thường xuyên của thiên nhiên mà trước hết để đảm bảo Đập làm việc an toàn và bền vững lâu dài. Vì vậy điều kiện địa chất công trình nền Đập có vai trò quan trọng đối với sự an toàn lâu dài của Đập. Công tác khảo sát địa chất công trình nền Đập cần tuân thủ các quy định của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về thành phần, nội dung và khối lượng khảo sát trong giai đoạn lập dự án và thiết kế công trình thủy lợi, nhằm đánh giá đầy đủ các điều kiện sau:

a) Cấu tạo địa tầng nham thạch ở nền trong vùng chịu ảnh hưởng cho đến lớp cách nước;

b) Các chỉ tiêu cơ lý lực học của các lớp nham thạch ở nền, trường hợp nền là lớp bồi tích thì phải đánh giá thêm về khả năng xói ngầm ở chân khay và trong nền. Với nền đá cần đánh giá khả năng xói ngầm ở vùng có đứt gãy mềm yếu, các lớp kẹp mềm yếu;

c) 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;

d) Khả năng và cường độ thoái hóa, biến chất của các loại nham thạch ở nền sau khi xây dựng công trình (tức là độ bền của nham thạch ở nền đập);

e) Khuyến nghị cho Tư vấn thiết kế về biện pháp xử lý nền thích hợp để đảm bảo và tăng cường khả năng chịu lực, chống thấm và chống thoái hóa cho nham thạch ở nền Đập.

7.1.2 Các yêu cầu chung đối với nền

Nền của đập đất đầm nén tuy yêu cầu không cao như các loại hình đập khác, nhưng vẫn phải đảm bảo các yêu cầu tối thiểu, và khi cần thiết phải có các biện pháp xử lý để gia cố nền về mặt chịu lực và nhất là về mặt chống thấm đồng thời phải đảm bảo sự liên kết tốt thân đập.

Đối với nền đá cần đáp ứng các yêu cầu chung sau:

- Có đủ cường độ chịu lực, nhất là các lớp nham thạch đã phong hóa và đối với các đập cao;

- Tính hoàn chỉnh của tầng nham thạch, không có các đứt gãy đang hoạt động, có biện pháp tin cậy xử lý các lớp đá phong hóa, cà nát nghiêm trọng và các lớp xen kẹp mềm yếu trong nền đập;

- Tính chống xâm thực, hòa tan của nước trong phạm vi cho phép;

- Sự liên kết bám dính khối đất đắp với nền tốt.

Đối với nền không phải là đá như nền bồi tích, cát cuội sỏi cần đảm bảo các yêu cầu chung sau:

- Có đủ cường độ chịu lực, không phát sinh biến dạng quá mức cho phép, nếu cần có biện pháp xử lý cần thiết, và dự báo khả năng chuyển vị lún sau khi xây dựng thân đập;

- Không có xen kẹp giữa các lớp dễ bị nước thấm rửa trôi, hòa tan, hóa lỏng, có khả năng làm giảm sức chịu và tăng biến dạng của nền;

- Không xen kẹp các lớp mềm yếu có khả năng gây trượt trong nền;

- Tính thấm nước và khả năng thấm mất nước trong phạm vi cho phép;

- Khả năng lún ít và lún đều;

- Građient thủy lực không đủ gây xói ngầm, không bị đẩy nổi dưới áp lực thấm của nước.

Đối với nền đập có các tính chất sau cần phải đặc biệt chú ý nghiên cứu và xử lý:

- Tầng cát cuội sỏi bồi tích dày;

- Đất mềm yếu, lún ướt;

- Đất cát sỏi tơi xốp, tính dính kém (hàm lượng hạt sét nhỏ dưới 15 %);

- Đá hòa tan;

- Có đứt gãy, vỡ vụn, thấm nước mạnh, có lớp kẹp lún bùn, không ổn định;

- Tại vị trí chân đập hạ lưu nền đập thấm nước nhưng lại có lớp phủ ít thấm mỏng kéo dài liên tục.

7.2 Xử lý nền đập

7.2.1 Yêu cầu chung về xử lý nền đập

- Xử lý nền đập bao gồm xử lý mặt nền bên trên và xử lý sâu trong nền để đảm bảo các yêu cầu nêu ở điều 7.1.2;

- Công tác xử lý nền đập cần tuân thủ theo các quy định của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành liên quan đến thi công đập đất bằng phương pháp đầm nén.

7.2.2 Xử lý nền đá

7.2.2.1 Xử lý nền đá bao gồm xử lý mặt nền nhưng chủ yếu là xử lý thấm và gia cố các tầng mềm yếu liên tục có phạm vi phân bố rộng, có thể nằm bất lợi đối với các đập cao.

7.2.2.2 Mặt nền cần phải quy định việc bóc bỏ dọn sạch tất cả các sản phẩm đá, vụn nát, long rời, đá tảng mồ côi, đồng thời không được gây ra các long rời mới hoặc làm mở rộng thêm các khe nứt cấu tạo trong khối đá do các biện pháp thi công không phù hợp như nổ mìn lớn gần đó hoặc sử dụng máy công cụ, máy nổ lớn đặt gần mặt nền gây ra.

7.2.2.3 Các mái đá mặt nền phải đảm bảo ổn định trong thời gian thi công và sau khi xây dựng công trình trong điều kiện khai thác lâu dài, bề mặt phải được bạt sửa cho bằng phẳng liên tục để giảm lún không đều và tập trung ứng suất trong khối đắp thân đập.

7.2.2.4 Trường hợp nền ở dưới bộ phận chống thấm (tường nghiêng hoặc tường lõi)

Đối với đập cấp I, II tốt nhất nên đặt trên lớp đá tươi hoặc phong hóa nhẹ, cũng có thể đặt trên lớp đá phong hóa vừa. Đất có cường độ chịu nén cao, bề mặt không được có hàm ếch, gồ ghề lồi lõm.

Khối đắp bên ngoài tường lõi (trong đập nhiều khối) có thể đắp bằng vật liệu thấm lớn và có thể đắp trên lớp đá phong hóa mạnh hoặc phong hóa hoàn toàn.

7.2.2.5 Phần nền ở dưới khối đắp bên ngoài tường lõi trong đập nhiều khối đắp bằng vật liệu thấm lớn ở đập cấp I, II hoặc nền của bộ phận chống thấm đập cấp III trở xuống có thể là lớp đá phong hóa mạnh không nhất thiết phải bóc bỏ hết đá phong hóa hoàn toàn.

Trên mặt nền đá, sau khi đã xử lý cần dùng bê tông hoặc vữa xi măng trát bít các kẽ nứt, gồ ghề, nham nhở. Chiều sâu xử lý khe nứt hoặc vụn vỡ đứt gãy từ 1 đến 3 lần chiều rộng.

Khi cần xử lý khoan phụt chống thấm cho nền thì cần đổ tấm bê tông phản áp tại đáy chân khay đồng thời để phòng chống xói tiếp xúc giữa mặt đá nền và kết cấu chống thấm của đập (tường lõi hoặc tường nghiêng). Tấm bê tông phản áp này có chiều dày bằng hoặc lớn hơn 0,3 m.

7.2.2.6 Trong nền đá phong hóa nứt nẻ có nhiều khả năng diễn ra thấm nguy hiểm thì cần phải làm kết cấu chân khay và màn chống thấm dưới nó, cũng cần phụt vữa gia cố nền ở vùng tiếp giáp với bộ phận chống thấm của đập. Trong các điều kiện nền có lượng thấm nước đơn vị lớn trên 0,05 L/min và tình hình dưới đây cần khoan phụt hóa chất chuyên dụng để xử lý:

- Độ rộng khe nứt lớn hơn từ 0,15 mm đến 0,25 mm dùng vữa xi măng khoan phụt tạo màn chống thấm, khe nứt nhỏ dưới 0,15 mm thì dùng hóa chất chuyên dụng hoặc khoan phụt hóa chất bổ sung nhằm làm tăng thêm mật độ kín nước cho khoan phụt vữa xi măng;

- Khi nước ngầm ở khu vực khoan phụt có lưu tốc thực tế nhỏ hơn 7 cm/s mới có thể dùng vữa xi măng. Khi lớn hơn trị số này thì phải có phụ gia đông kết nhanh trộn vào vữa xi măng hoặc phải dùng hóa chất chuyên dụng. Khả năng và hiệu quả khoan phụt phải thông qua thí nghiệm để quyết định;

- Nếu nước ngầm ở vùng đập có tính ăn mòn thì phải dùng loại xi măng có tính chống ăn mòn hoặc dùng vữa hóa chất thích hợp. Khi sử dụng vữa hóa chất để khoan phụt phải xem xét vấn đề ô nhiễm môi trường.

7.2.2.7 Vị trí màn khoan phụt cần phải căn cứ vị trí của bộ phận chống thấm và điều kiện địa chất để quyết định, nói chung nên đặt tại chân khay của bộ phận chống thấm của đập (tường nghiêng hoặc tường lõi). Màn chống thấm của đập đồng chất nên đặt ở vị trí cách chân đập thượng lưu khoảng 1/3 đến 1/2 bề rộng đáy đập. Thông thường nên bố trí trùng với trục đập hoặc tim cơ thượng lưu (có thể) để khi cần khoan phụt màn nghiêng, phương nghiêng của màn chống thấm việc thi công sẽ thuận lợi hơn.

7.2.2.8 Phương của màn phụt chống thấm nên thẳng góc với phương của mặt lớp hoặc khe nứt chủ yếu. Khi góc kẹp giữa khe nứt chủ yếu và mặt nằm ngang không lớn nên khoan phụt màn thẳng đứng, ngược lại thì nên khoan phụt màn nghiêng, phương nghiêng của màn chống thấm nên ngược với phương nghiêng của khe nứt chính. Riêng phương của màn chống thấm một hàng thì tùy thuộc vào điều kiện thi công.

7.2.2.9 Độ sâu màn phụt chống thấm được xác định căn cứ mức độ quan trọng của công trình, cột nước làm việc, điều kiện địa chất công trình và tính thấm nước của nền đập và yêu cầu chống thấm đối với màng phụt.

Khi dưới nền đập cách nước tương đối rõ rệt và nằm không sâu lắm, màn phụt nên vào sâu trong lớp cách nước khoảng 5 m.

Khi lớp cách nước nằm khá sâu hoặc phân bổ không có quy luật, thì căn cứ kết quả tính toán thấm, yêu cầu chống thấm và kết hợp kinh nghiệm xử lý công trình tương tự để xác định độ sâu màn phụt.

Trường hợp nền thấm lớn, phạm vi khoan phụt tạo màn quy định như sau:

- Đối với đập cấp III trở xuống, cần khoan phụt tạo màn đến vị trí nền có lượng hút mất nước từ 5 Lu đến 7 Lu, cộng thêm 3 m;

- Đối với đập cấp I, II cần khoan phụt đến vị trí nền thấm từ 3 Lu đến 5 Lu, cộng thêm 5 m.

Chiều sâu khoan phụt tạo màn thường từ 1/3 H đến 2/3 H (H đầu nước tại điểm xử lý thấm) và trong mọi trường hợp độ sâu khoan phụt không vượt quá 1 H.

7.2.2.10 Chiều dày màn phụt được xác định thông qua tính toán căn cứ cột nước lớn nhất và građient thủy lực cho phép của màn. Građient thủy lực của màn phụt vữa xi măng trong nền đá khi điều kiện địa chất bình thường có thể lấy lại theo các trị số sau:

7.2.2.11 Tại hai vai đập tiếp giáp sườn bờ đồi hoặc núi thường có khả năng xảy ra thấm vòng qua vai đập khi khai thác cần bố trí màn chốn thấm bằng khoan phụt cắm vào hai vai bờ đập (gọi là màn chống thấm vai đập), nối liền với màn phụt trong nền đập ở lòng sông. Chiều dài cắm vào hai bờ của màn chống thấm vai đập cần căn cứ điều kiện địa chất và các nguyên tắc sau để xác định:

- Màn phụt kéo dài đến chỗ giao nhau của mực nước dâng bình thường của hồ chứa với mặt tầng không thấm nước tương đối của hai bờ;

- Màn phụt kéo dài tới chỗ giao nhau của mực nước dâng bình thường với mực nước ngầm ở hai bờ trước khi hồ tích nước;

- Căn cứ kết quả phân tích thấm hoặc thí nghiệm theo yêu cầu chống thấm của công trình.

7.2.2.12 Khi thiết kế xử lý nền đá bằng khoan phụt vữa tạo màn chống thấm cần tuân thủ các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về khoan phụt chống thấm nền và công trình đê, đập có liên quan.

7.2.2.13 Đối với nền đá phát triển Cáctơ

Sau khi dọn sạch hố móng cần lấp kín các hang động, các hốc đá và các rãnh, các phễu cáctơ bằng đất sét đầm chặt, bằng vữa xi măng hoặc bằng khoan phụt vữa chống thấm.

Trường hợp gặp nền đá có phát triển Cáctơ này cần lập tiêu chuẩn chỉ dẫn riêng.

7.2.3 Xử lý chống thấm nền bồi tích

7.2.3.1 Xử lý chống thấm nền bồi tích chủ yếu là khống chế dòng thấm phòng chống mất nước quá mức cho phép và phòng chống các hiện tượng xói ngầm gây mất ổn định nền làm phá hoại công trình, bao gồm các quy định ở điều 7.2.1 và xử lý thấm theo các quy định ở điều này. Nghiên cứu áp dụng các biện pháp sau:

a) Chống thấm theo phương thẳng đứng, có các biện pháp:

- Đào tường răng bằng đất chống thấm;

- Tường hào xi măng – bentonit;

- Phụt vữa chống thấm;

- Cọc cừ các loại;

- Kết hợp các biện pháp trên.

b) Sân phủ chống thấm thượng lưu:

c) Thiết bị tiêu thoát nước và gia tải hạ lưu:

- Lớp đệm lọc tiêu nước nằm ngang;

- Rãnh lọc tiêu nước nằm ngang;

- Giếng tiêu nước giảm áp;

- Gia tải thoát nước hạ lưu;

- Kết hợp rãnh lọc tiêu nước và giếng tiêu nước giảm áp.

d) Việc lựa chọn biện pháp phải qua tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cụ thể.

7.2.3.2 Sân phủ thượng lưu nên kết hợp với tường nghiêng chống thấm

Nên áp dụng khi:

- Nền bồi tích khá dày hoặc gần như vô hạn;

- Có sẵn đất chống thấm thích hợp và gần đập;

- Đập vừa và thấp.

Sân phủ thượng lưu nên có chiều dài từ 3H đến 6H và chiều dày khoảng 1/10H nhưng không được nhỏ hơn 0,5 m (H là cột nước lớn nhất của Đập). Chiều dày nên tăng dần từ thượng lưu xuống hạ lưu nối tiếp với tường nghiêng (nếu có). Cần phải qua phân tích thấm để đảm bảo:

- Không xói ngầm ở trong nền và dưới đáy sân phủ;

- Thỏa mãn nguyên tắc tầng lọc ngược hoặc tầng chuyển tiếp giữa đất sân phủ và đất nền tránh hiện tượng biến dạng thấm phá hoại qua sân phủ và đập (nếu điều kiện nền tự nhiên không thỏa mãn yêu cầu của tầng lọc ngược thì phải bố trí các lớp lọc ngược giữa sân phủ và nền);

- Đất đắp sân phủ phải có hệ số thấm nhỏ hơn hệ số thấm của nền trên 100 lần đồng thời cần được đầm chặt đạt dụng trọng khô thiết kế với lượng ngậm nước bằng hoặc lớn hơn lượng ngậm nước tối ưu cộng với (từ 2 % đến 3 %) xác định theo thí nghiệm đầm nén trong phòng;

- Để tránh sân phủ bị khô nứt hoặc bị nước chảy mặt làm xói lở trong thời gian thi công và vận hành, cần bố trí trên đó một lớp bảo vệ bằng lớp phủ cát cuội sỏi, hoặc tấm bê tông.

7.2.3.3 Tường răng

Tường răng là biện pháp phổ biến, đơn giản và có hiệu quả nhất khi nền thấm có chiều dày dưới 10 m hoặc cá biệt đến 15 m, nhưng mực nước ngầm thấp, điều kiện thi công thuận lợi bằng phương pháp đào lộ thiên và đắp lại bằng đất chống thấm. Tường răng cần đảm bảo 4 yêu cầu sau:

- Đáy tường răng sau khi đào đến cao độ thiết kế trong lớp nền không thấm cần phải dọn sạch sẽ;

- Đất đắp phải có chất lượng cao;

- Đất được đắp trong điều kiện khô ráo và được đầm nén chặt;

- Đảm bảo không bị phá hoại dưới tác dụng của dòng thấm.

Tường răng phải cắm vào nền không thấm với độ sâu T như sau:

- T = 0,5 m nếu là đá tươi hoặc đá phong hóa nhẹ;

- T > 0,5 m nếu là đá phong hóa mạnh, kèm theo có biện pháp xử lý thấm thích hợp đối với nền đá theo điều 7.2.2;

- T ³ 1,0 m đối với nền đất.

Vị trí tường răng nên đặt ở phần đáy của bộ phận chống thấm của đập (đáy tường lõi, đáy tường nghiêng) đối với đập nhiều khối, hoặc đặt tại vị trí cách chân đập thượng lưu một khoảng bằng 1/3 đến 1/2 bề rộng đáy đập đối với đập đồng chất. Bề rộng đáy chân khay được xác định thông qua tính toán xõi ngầm, đảm bảo građient thủy lực nhỏ hơn građient cho phép của đất đắp tường răng, građient cho phép của đất nền và điều kiện thi công cơ giới.

Đất đắp tường răng phải được chọn lọc kỹ, nhằm đảm bảo yêu cầu chống thấm và độ bền, có hệ số thấm tương tự như hệ số thấm của bộ phận chốn thấm trong đập.

Các biện pháp thi công để đảm bảo chất lượng tường răng cần tuân thủ tiêu chuẩn thi công đập đất bằng phương pháp đẩm nén. Cần có biện pháp hỗ trợ làm khô đáy tường răng, như:

- Xây dựng những tường răng phụ;

- Bố trí hệ thống tiêu hạ nước ngầm tại vị trí đào tường răng;

- Các biện pháp tường vây bentonit, cừ thép, nếu so sánh kinh tế cho phép.

7.2.3.4 Màn chống thấm bằng khoan phụt dịch sét – xi măng

Thích hợp khi nền bồi tích dày trên 10 m, phía dưới là đá nứt nẻ mạnh hoặc trong nền có lẫn đá dăm, đá tảng lớn, hoặc nước ngầm có tính ăn mòn mạnh đối với kim loại. Việc khoan phụt tạo màn chống thấm cần tiến hành khi chưa hình thành dòng thấm trong nền, tức là xử lý trước khi đắp đập.

Vị trí màn chống thấm cũng bố trí tương tự như trong trường hợp xử lý nền đá điều 7.2.2.7.

Màn chống thấm phải cắm sâu vào lớp không thấm tương đối dưới nền bồi tích với độ sâu đảm bảo không gây xói ngầm cho các lớp không thấm.

Để đánh giá khả năng khoan phụt tạo màn chống thấm ở nền bồi tích, trước tiên có thể xem xét vị trí số khoan phụt M:

trong đó

D₁₅                là đường kính hạt có 15 % trọng lượng hạt trong tầng nền cần xử lý nhỏ hơn đường kính hạt này, tính bằng milimét;

d₈₅        là đường kính hạt có 85 % trọng lượng hạt trong dung dịch phụt nhỏ hơn đường kính
hạt này, tính bằng milimét.

Khi M > 15 có thể phụt vữa xi măng, M > 10 có thể phụt vữa xi măng – sét.

Màn chống thấm cần đáp ứng các yêu cầu sau:

- Về độ dày, sơ bộ xác định theo công thức sau:

trong đó

H          là cột nước tác dụng lớn nhất, tính bằng mét;

J          là građient cho phép của màn phụt, đối với dung dịch xi măng-sét có thể lấy J ≤ từ 3 đến 4.

Đối với màn chống thấm nhiều hàng có độ sâu tương đối lớn tùy thuộc građient thấm trong nền có thể thiết kế các dộ dày khác nhau theo độ sâu, do đó trị số tính theo công thức trên là độ dày lớn nhất tại đỉnh của màn phụt.

- Tỷ lệ trộn dung dịch vữa xi măng – sét cần qua thí nghiệm để xác định, thông thường hàm lượng xi măng nên chiếm từ 20 % đến 50 % tổng trọng lượng dung dịch vữa phụt;

- Áp lực phụt cũng phải thông qua thí nghiệm hiện trường để quyết định hoặc có thể dự kiến theo kinh nghiệm nhưng phải bổ sung điều chỉnh trong quá trình thi công khoan phụt;

- Việc thiết kế và tổ chức thi công khoan phụt màn chống thấm trong nền bồi tích cần tuân thủ các quy định và chỉ dẫn trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về quy trình kỹ thuật khoan phụt chống thấm công trình thủy lợi.

7.2.3.5 Tường hào xi măng – bentonit

Thích hợp với mọi loại hình nền bồi tích về độ sâu, thành phần hạt, mực nước ngầm, v.v... nên áp dụng cho các loại đập cấp I, II trên nền bồi tích dày.

Tường hào xi măng – bentonit dày khoảng 0,6 m đến 1,2 m. Đáy tường hào cần cắm sâu vào nền đá có đới thấm ít từ 0,5 m đến 1,0 m, nếu gặp tầng phong hóa sâu và đới đứt gãy nhàu nát cần cắm sâu hơn căn cứ chiều cao đập và tình hình nhàu nát của đứt gãy. Đỉnh tường cắm vào bộ phận chống thấm của đập (tường lõi hoặc tường nghiêng) tối thiểu 2 m. Trong mọi trường hợp độ sâu xử lý không vượt 1H.

Việc thiết kế tường hào xi măng – bentonit cần theo quy trình và chỉ dẫn riêng.

7.2.3.6 Tường chống thấm bằng cừ thép

Có thể áp dụng khi Đập đất chỉ cần chống thấm trong phạm vi lớp bồi tích, trong lớp đó không có đá tảng, đá lăn, chiều dày lớp bồi tích phù hợp với chiều dài thông dụng của cừ thép và có luận chứng kinh tế. Khi sử dụng cừ thép cần có mũ cừ thích hợp bằng bê tông cốt thép hoặc đất sét luyện để chống thấm.

8. Nối tiếp đập đất với nền, hai bờ vai và với các công trình xây đúc

8.1 Nối tiếp với nền đập và hai bờ vai đập

8.1.1 Việc nối tiếp phải làm cho thân đập đắp và nền đập cùng làm việc thống nhất nhằm đảm bảo an toàn và tuổi thọ của công trình.

Yêu cầu chung của việc nối tiếp này là không cho phát sinh dòng thấm tiếp xúc nguy hiểm giữa đáy thân đập với nền, không tạo ra lớp mềm yếu và lún không đều dẫn đến nứt đập.

Sau khi đã xử lý mặt nền đất theo các điều quy định ở điều 6, cần phải đầm kỹ lớp đất mặt nền trước khi đắp đập.

8.1.2 Tính toán kiểm tra và có biện pháp đảm bảo nguyên tắc và yêu cầu lọc ngược giữa vật liệu đắp thân đập với nền, đảm bảo không xảy ra dòng thấm lôi léo các hạt mịn ở bộ phận chống thấm ra ngoài hoặc gây biến dạng thấm bất lợi ảnh hưởng đến an toàn và ổn định của công trình.

8.1.3 Một số các biện pháp cần nghiên cứu áp dụng khi thiết kế nối tiếp đập với nền đập sau:

- Chống xói ngầm chân khay với nền bồi tích bằng cách dùng cát có thành phần hạt thích hợp làm lớp lọc lót trên cả hai mái hố móng chân khay trước khi đắp đất. Bề dày lớp này từ 0,30 m đến 1,0 m.
Có thể dùng vải địa kỹ thuật ở đập cấp III trở xuống để thi công được thuận lợi;

- Khi chân khay đặt vào nền đá phong hóa nứt nẻ cũng cần đặt lớp lọc trên mái hố móng chân khay (chủ yếu ở phía hạ lưu) dày 0,3 m đến 1,0 m để đảm bảo yêu cầu lọc ngược. Thực hiện các biện pháp xử lý nền quy định ở điều 6;

- Phần đáy thân đập khối lõi hoặc tường nghiêng chống thấm, gần mặt tiếp giáp với nền, cần có lớp tiếp xúc dày từ 2 m đến 3 m được đắp bằng đất tốt hơn, ít thấm hơn và có độ ẩm cao hơn nhưng không vượt quá từ 1 % đến 3 % so với đất phần còn lại bên trên, được rải cẩn thận và đầm chặt.

8.1.4 Hai bờ vai sườn núi cần phải xử lý để cho thân đập nhất là khối chống thấm liên kết chặt chẽ, tránh xảy ra lún không đều gây nứt và thấm qua vai đập gây mất ổn định cho công trình. Việc xử lý đào ở sườn núi vai đập phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Vai bờ cần phẳng, không được có bậc thụt, dốc ngược hoặc dốc đột biến. Khi vai bờ dốc không đều, trên thoải dưới dốc, thì góc dốc đột biến ở đó phải nhỏ hơn 20^o;

- Mái bờ vai sườn núi đá nhất là nơi tiếp giáp với khối chống thấm không được dốc quá 1:0,5. Nếu để sườn núi dốc hơn trị số này phải có luận chứng và biện pháp tin cậy chống nứt do thân đập lún không đều gây ra;

- Mái bờ vai là đất thì bản thân mái phải đảm bảo ổn định trong mọi điều kiện thi công và khai thác nhưng không được dốc quá 1:1,5, không được xử lý thành bậc thang, mà phải làm phẳng từ đỉnh đến chân vai bờ.

8.1.5 Tại vùng tiếp giáp khối chống thấm bằng đất ít thấm (tường lõi hoặc tường nghiêng) với hai bờ vai nên mở rộng mặt cắt khối chống thấm đó để tăng khả năng chống thấm tại vai bờ đập. Việc đắp đất ở vùng nối tiếp này phải rất cẩn thận, thiết kế cần ra một quy trình đắp đất riêng.

8.1.6 Đối với đập cao, trên nền đá thấm lớn, ngoài khoan phụt màn chống thấm, còn nên khoan phụt cố kết dưới tấm bê tông phản áp nằm giữa đáy khối chống thấm với nền đá, nhằm cải thiện điều kiện nối tiếp giữa đập và nền.

8.2 Nối tiếp thân đập đất với các công trình xây đúc

8.2.1 Các vùng thân đập nối tiếp với công trình xây đúc như cống dưới đập, tường bên của tràn xả lũ, âu thuyền, đập bê tông, v.v. là những nơi xung yếu nhất trong thân đập về mặt chống thấm do đó cần phải thiết kế biện pháp nối tiếp để phòng tránh sự cố do dòng thấm tập trung tại mặt tiếp xúc gây xói ngầm, lún không đều sinh nứt, dòng nước chảy làm xói lở mái và chân đập thượng hạ lưu v.v...

8.2.2 Phần công trình xây đúc, phía nối tiếp với thân đập cần bố trí các tường răng hoặc tường cắm sâu vào khối chống thấm của thân đập để kéo dài đường viền thấm, giảm građient thấm tiếp xúc giữa thân đập và kết cấu xây đúc.

Cống ngầm trong thân đập nếu có cũng chỉ cần làm các tường cắm vào thân đập, đồng thời nên bố trí tầng lọc ngược ở hạ lưu bao quanh cống sau khối chống thấm để đảm bảo dòng thấm qua mặt tiếp xúc được lọc qua tầng lọc không mang theo hạt đất của thân đập.

Chiều dày của các tường răng, tường cắm xác định trên cơ sở tính toán thấm.

8.2.3 Khi nối tiếp với công trình xây đúc kiểu tường bên, độ dốc thẳng đứng của mặt kết cấu bê tông nối tiếp thân đập không được dốc hơn 1:0,25 đến 1:0,50 của thân đập. Tại đây nên mở rộng mặt cắt khối chống thấm và tăng thêm tầng lọc ngược ở hạ lưu khối chống thấm. Khi độ dốc mặt tiếp xúc lớn hơn trị số nêu trên cần có luận chứng và áp dụng biện pháp công trình thích hợp.

8.2.4 Khi đào hố móng để thi công công trình trong thân đập, cần có lưu không đủ rộng để việc đắp đất vào mang công trình được thuận lợi. Trường hợp hố móng đá thì không nên đào móng rộng, không cần lưu không để khi đổ bê tông thì mang công trình sẽ áp trực tiếp vào mái hố móng, tạo sự liên kết tốt hơn chống thấm.

8.2.5 Đắp đất mang công trình cần đảm bảo chất lượng cao nhất từ việc làm vệ sinh hố móng trước khi đắp, chọn loại đất tốt đáp ứng yêu cầu về hệ số thấm, dung trọng khô đầm nén và độ ẩm, chiều dày rải đất, thiết bị và phương pháp đầm nén, số lần đầm. Thông thường trong diện hẹp, phải đầm thủ công, cần xử lý tốt các vùng phân lớp giữa đầm thủ công và đầm cơ giới để đảm bảo đầm nén thích hợp khối đất xung quanh hoặc khối đắp gần tường bên của công trình xây đúc.

8.2.6 Bộ phận chống thấm ở nền đập và công trình xây đúc cần phải liên hợp với nhau cùng đảm bảo yêu cầu ổn định thấm của công trình.

9. Thiết kế quan trắc và yêu cầu lắp đặt thiết bị quan trắc

9.1 Thiết kế quan trắc

Khi thiết kế đập đất cấp I đến cấp III và đập có chiều cao trên 15 m, phải bố trí thiết bị quan trắc tại công trình trong quá trình thi công và trong thời kỳ quản lý khai thác, về tình trạng công trình và nền của chúng nhằm các mục đích sau:

- Kiểm nghiệm tính phù hợp của đồ án thiết kế để kịp thời sửa đổi bổ sung thiết kế trong quá trình thi công và phục vụ quản lý thi công góp phần đảm bảo chất lượng thi công;

- Kiểm nghiệm tính chính xác của thiết kế, tính thích nghi kỹ thuật mới, luận chứng vận hành an toàn liên tục của công trình, dự báo tính năng vận hành đập trong tương lai, dự báo nhu cầu xử lý duy tu, sửa chữa, nâng cấp công trình;

- Kiểm nghiệm chất lượng công trình, làm căn cứ pháp lý và cơ sở kỹ thuật làm rõ trách nhiệm khi công trình có sự cố;

- Phục vụ nghiên cứu khoa học, không ngừng nâng cao trình độ công nghệ xây dựng Đập.

Ở giai đoạn lập dự án đầu tư, cũng cần dự kiến kinh phí công tác quan trắc để đưa vào trong
Tổng mức đầu tư, khoảng từ 0,2 % đến 0,5 % vốn hạng mục đập đất. Trong bước thiết kế kỹ thuật phải đề cập đầy đủ yêu cầu và nội dung quan trắc hoặc đấu thầu cung cấp và lắp đặt thiết bị. Trong bước bản vẽ thi công sẽ tiến hành thiết kế bố trí thiết bị cụ thể và lập quy trình quan trắc trong quy trình quản lý vận hành công trình do đơn vị tư vấn thiết kế lập và trình cấp có thẩm quyền duyệt.

9.2 Yêu cầu chung về thiết bị quan trắc

Thiết bị quan trắc cần đảm bảo nguyên tắc: hiệu quả, sử dụng, chính xác và kiên cố lâu bền, đồng thời phải hiện đại và hợp lý về kinh tế.

Những vấn đề có liên quan đến thiết kế, lắp đặt, sử dụng, chỉnh lý tài liệu... cần tham khảo các quy định có liên quan trong các tài liệu tiêu chuẩn, quy chuẩn chuyên ngành hiện hành về thiết kế bố trí các bị quan trắc công trình thủy lợi.