Kiến trúc xây dựng - Thi công đập bê tông và nhà máy thuỷ điện

Chương 21THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG VÀ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN Yêu cầu: Nắm được đặc điểm thi công đập bê tông và nhà máy thủy điện Cách bố trí và trình tự thi công   A - THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG 21.1. ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG 1 - Khối lượng đập bêtông rất lớn (ximăng, cốt thép, cốp pha, công tác tổ chức thi công) 2 - Tính phức tạp: do vậy khi thi công cần xử lý nứt nẻ, thiết bị máy móc phải đầy đủ, bố trí thi công phải nhịp nhàng 3 - Thời gian thi công đập tương đối dài, điều kiện thi công thường ở miền núi * Chú ý: - Đào móng: Yêu cầu dào và xử lý thật tốt - Hệ thống trạm trộn bê tông: đòi hỏi cơ giới cao từ khâu gia công, vận chuyển đến khâu trộn, đây là khâu quyết định về thời gian, chất lượng . - Hệ thống vận chuyển và đổ bê tông củng yêu câù cơ giơí hoá cao khi tính toán chọn biện pháp thi công cần tính toán so sánh cụ thể . - Khống chế nhiệt trong bê tông khối lớn: Trong đập bê tông cần phải chú ý vì nó ảnh hưởng đến chất lượng công trình. 21.2. PHÂN ĐỢT, PHÂN ĐOẠN THI CÔNG 1). Cơ sở để phân đợt thi công - Phụ thuộc vào phương án dẫn dòng: phương án dẫn dòng quyết định đợt thi công - Phụ thuộc vào các hạng mục hay bộ phận công trình (móng, chân đập, thân đập, đỉnh đập, phần tiếp giáp) (Hình 21.2) 2). Bố trí thi công các thời kỳ * Thơì kỳ đầu: khối lượng thường không lớn lắm, nhưng rât khẩn trương phải chú ý bố trí thi công hợp lý Đối với các bộ phận công trình trong giai đoạn đầu ở vị trí thấp nên hệ thống trạm trộn và vận chuyển có thể tiến hành bố trí tập trung vào một bên bờ. * Thời kỳ II và III: Khối lượng thi công rất lớn đòi hỏi phải tập trung sản xuất vữa và vận chuyển vữa: chú ý vận chuyển lên cao. * Thời kỳ cuối cùng: thi công đỉnh đập: khối lượng ít, nhưng diện công tác hẹp, dài nên cần bố trí phương án vận chuyển và phương thức đổ hợp lý. 3). Phương pháp thi công: phụ thuộc vào: a - Phương pháp sản xuất vữa của trạm trộn b - Cao trình và năng suất của nhà máy trộn c -Trong điều kiện phương án vận chuyển thay đổi thì phương án thi công cũng thay đổi. 21.3. BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRỘN BÊ TÔNG CHO THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG Có hai phương thức: * Phương thức tập trung: tập trung vào một nhà máy sản xuất, phương thức này phù hợp với công trình qui mô lớn, cơ giới. + Đỡ phí tổn phục vụ + Tổ chức thi công thuận lợi * Phân tán: Bố trí các trạm trộn riêng rẽ, mỗi trạm trộn phục vụ cho từng bộ phận công trình hay từng đợt thi công + Thường bố trí vào những công trình nhỏ, có kết cấu riêng lẻ hoặc những trường hợp cần tập trung trọng điểm theo thời kỳ 21.4. BỐ TRÍ CẦN TRỤC VÀ CẦU CÔNG TÁC THI CÔNG 1) Điều kiện sử dụng: thường dùng với đập cao, có khi dùng với đập loại vừa * Đặc điểm của cầu công tác: Kết cấu tạm thời thường bằng bê tông, thép, yêu cầu sử dụng nhiều lần. 2) Thiết kế cầu công tác: thường dùng là loại đường ray - Yêu cầu chung của công trình là đơn giản và cố gắng đạt được tiêu chuẩn hoá - Dàn thép - Vị trí của cầu có thể nằm ngoài phạm vi công trình cũng có thể nằm trên khoảnh đổ, có thể dùng nhiều cầu phối hợp 21.5. NGUYÊN NHÂN PHÁT SINH VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA NỨT NẺ VÌ NHIỆT TRONG BÊTÔNG KHỐI LỚN 21.5.1. Nguyên nhân phát sinh nứt nẻ trong bê tông khối lớn Nứt nẻ của bê tông có nhiều nguyên nhân, nhưng đối với bê tông khối lớn nghiêm trọng nhất là nứt nẻ vì nhiệt. Thường có hai loại nứt nẻ - Nứt nẻ bề mặt - Nứt xuyên 1). Nứt nẻ bề mặt (Hình 21.11) -Nguyên nhân: trong quá trình ngưng kết xi măng thực hiện quá trình thuỷ hoá, nhiệt độ bê tông tăng lên tạo ra sự chênh lệch với nhiệt độ bên ngoài. Do tính truyền nhiệt của bê tông kém sinh ra ứng suất nhiệt, làm nảy sinh các vết nứt bề mặt (thường suất hiện ở các khối bê tông mỏng, chiều cao lớn, suất hiện sau khi đổ bê tông từ 1 đến 2 tuần) -Khi ứng suất nhiệt lớn hơn ứng suất cho phép của bê tông làm nảy sinh nứt nẻ. -Công thức tính ƯS nhiệt tại mặt khoảnh bê tông là: : ứng suất kéo lớn nhất có thể phát sinh tại mặt khoảnh (N/m2) : là hệ số giãn nở của bê tông, thường bằng 1.10-5 (1/0C) E: là mô đuyn đàn hồi của bê tông: E=2,4.1010 (N/m2 ) : hệ số poát sông, thường = 1/6. t: chênh lệch nhiệt độ bình quân giữa bê tông và khí hậu bên ngoài (0C). Nhận xét : Nứt nẻ bề mặt không nguy hiểm vì khe nứt không sâu và nứt ngay bề mặt dể phát hiện và xử lý 2). Loại nứt xuyên (Hình 21.13) - Nứt xuyên thường xuất hiện ở đáy khối bê tông chỗ tiếp xúc với nền đá hoặc khoảnh bê tông đã đông cứng trước - Nguyên nhân: Sau khi đổ bê tông, nhiệt độ của khối bê tông tăng lên đến trị số lớn nhất làm cho thể tích của nó bị giãn nở. Khi nhiệt độ hạ thấp dần xuống tới nhiệt độ ổn định làm cho thể tích khối bê tông co lại. do ở mặt tiếp xúc với nền nó bị kìm chế không co lại được sinh ra ứng suất kéo ở đáy khối bê tông, khi k > [k] thì sinh ra nứt nẻ. Loại nứt này thường sinh ra trong thời kỳ vận hành. - Ứng suất nhiệt gây nứt xuyên có thể tính theo công thức sau: K: hệ số xét tới ảnh hưởng từ biến của bê tông R: hệ số xét tới ảnh hưởng kiềm chế của nền tới bê tông. Rtỷ lệ chièu cao (H) và chiều rộng (L) của khoảnh đổ (Hình 21.14). T= T1 + T2 - T3 T1: Nhiệt độ của bê tông khi đổ. (oC) T2: Nhiệt độ của bê tông do xi măng thuỷ hoá (oC) T3: Nhiệt độ ổn định của khoảnh bê tông (oC) , E, : như đã nói ở trên Nhận xét : Nứt xuyên khó phát hiện và thường sinh ra trong quá trình vận hành 21.5.2. Biện pháp phòng ngừa nứt nẻ vì nhiệt trong bê tông khối lớn 1). Làm giảm lượngï toả nhiệt trong bê tông - Dùng xi măng ít toả nhiệt - Giảm lượng xi măng trên 1 m3 bê tông trên cơ sở đảm bảo cường độ +Dùng chất pha trộn thay một phần ximăng như bột than xỉ +Dùng bêtông khô +Thêm phụ gia hoá dẻo, thuốc gia khí +Dùng nhiều cốt liệu thô, cải tiến cấp phối bê tông, làm cho độ rổng trong bê tông giảm +Độn đá hộc trong bê tông +Phân biệt đặc điểm, tính chất của các bộ phận công trình mà dùng số hiệu bê tông khác nhau. +Dùng cường độ bê tông thời kỳ cuối khi thiết kế công trình - Dùng khối bê tông đúc sẵn 2). Hạ thấp nhiệt độ khi đổ bê tông - Dùng nước đá trộn bê tông - Làm lạnh cốt liệu trước khi đổ bê tông - Lợi dụng lúc nhiệt độ khí trời thấp để thi công bê tông 3). Tăng nhanh quá trình tản nhiệt của bê tông - Tăng bề mặt tiếp xúc: dùng các khe, các ống thoát, chọn kích thước khoảnh đổ và bố trí trình tư đổ hợp lý giữa các khoảnh đổ Phun nước lạnh lên bề mặt B - THI CÔNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 21.7. ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN a) Đặc điểm: 1- Kết cấu nhà máy phức tạp: có nhiều đoạn cong, hàm lượng cốt thép dày đặc 2- Phải thi công song song giửa các khâu: đổ bêtông, lắp ghép, công tác thi công phần đập tiếp giáp thường có những bộ phận chôn sẵn, đòi hỏi thi công phải có độ chính xác cao 3 - Thi công đòi hỏi phải có trình độ cơ giới cao b) Phân loại công trình 1- Bộ phận bê tông ở dướí nước: tính từ sàn lắp máy trở xuống, phần này chiếm 90% tổng khối lượng bêtông của rec . Đặc điểm kết cấu của nó nói chung là khối lớn 2- Bộ phận trên nước: từ sàn lắp máy trở lên, khối lượng bêtông ít, kết cấu thường dạng bản, tấm, tường, dầm, cột, thường thi công lắp ghép. 3- Bộ phận 3: phần bêtông chừa lại để lắp máy, khối lựợng bé nhưng đòi hỏi thi công phải chính xác cao. c) Phân khoảnh đổ bê tông Nói chung về cơ bản cũng như trong thi công công trình bêtông, nhưng cần chú ý: - Phải phân chia hợp lý, có xét đến yêu cầu công tác lắp máy - Cần kết hợp chặt chẻ việc lợi dụng các khe kết cấu của rec - Ưu tiên gian lắp máy, tổ máy vận hành trước - Kích thước của khối đổ phụ thuộc vào: + Mức độ cơ giới hóa + Năng suất của trạm trộn + Khả năng về vận chuyển + Đặc điểm kết cấu 21.8. TRÌNH TỰ THI CÔNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 1- Thực hiện khâu đào móng nhà máy 2- Thi công các bộ phận ở trên móng: + Ống xả + Ống áp lực 3- Thi công bêtông tường chịu lực ở thượng và hạ lưu 4- Lắp ráp các thiết bị: - lắp đoạn chóp cụt, - vòng tỳ của ống tuốc bin, - Đặt đường ống chôn sẵn. 5- Đổ bê tông để cố định các thiết bị lắp ráp 6- Đổ bê tông bệ máy phát và lắp ghép xen kẽ - Bánh xe công tác, - Vòng đơ, - Cửa hướng nước, - Tuốc bin, - Vỏ trục 7- Lắp máy phát và hệ thống bôi trơn, làm mát 21.9. NHỮNG NGUYÊN TẮC THI CÔNG TRẠM THỦY ĐIỆN 1). Bố trí công trường và hiện trường thi công hợp lý - Hiện trường lắp ráp phải gần trạm thủy điện - Hệ thống vận chuyển và hệ thống đổ, san, đầm bê tông không gây trở ngaị hoặc trở ngại ít nhất đối với việc lắp ráp thiết bị trong nhà máy - Thường bố trí tổ chức thi công các cấu kiện nhỏ thành cấu kiện lớn để lắp ghép 2). Bố trí trình tự thi công và tiến độ thi công hợp lý - Công tác đào móng, đổ bêtông lắp ghép phải tiến hành theo một trình tự nhịp nhàng - Những kết cấu chôn sẵn phải hoàn thành kịp thời và không chồng chéo cho phần thi công còn lại - Tập trung lực lượng giải quyết các vấn đề trọng điễm 3). Tranh thủ lắp ghép trước các cấu kiện nhỏ thành từng bộ phận lớn, rồi chuyển về hiện trường để lắp ghép toàn khối - Cần quan tâm đến khả năng của thiết bị vận chuyển và khả năng thiết bị nâng. 4). Tranh thủ thời gian để đúc và lắp ghép các kết cấu bêtông, hoặc cố gắng dùng các khoảnh có kích thước lớn để giãm bớt thời gian chờ đợi, giảm bớt công tác ván khuôn, giảm bớt xử lý khe thi công.