MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH
CỦA CÁC CỐNG DẪN NƯỚC NẰM TRONG THÂN ĐẬP. ....................... 3
1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng của các hồ đập vừa và nhỏ trên địa bàn
tỉnh Thanh Hóa. ................................................................................................. 3
1.2. Thực trạng xuống cấp của các cống nằm trong thân đập......................... 12
1.3. Phân tích nguyên nhân các sự cố do thiết kế, thi công, quản lý vận hành
các cống trong thân đập................................................................................... 14
1.4. Kết luận Chương 1. .................................................................................. 15
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ LUẬN TRONG VIỆC SỬA
CHỮA, NÂNG CẤP CÁC CỐNG TRONG THÂN ĐẬP ............................. 17
2.1. Các giải pháp thường dùng để sửa chữa, nâng cấp các cống trong thân
đập. .................................................................................................................. 17
2.2. Yêu cầu về vật liệu khi sửa chữa, nâng cấp các cống trong thân đập...... 20
2.3. Lựa chọn công nghệ thi công sửa chữa, nâng cấp các cống ................... 32
2.4. Kết luận chương 2. ................................................................................... 56
CHƯƠNG III: VẬN DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ XÂY DỰNG
GIẢI PHÁP NÂNG CẤP CỐNG NGẦM CỦA HỒ YÊN MỸ, HUYỆN
NÔNG CỐNG, TỈNH THANH HÓA............................................................. 58
3.1. Giới thiệu chung về hồ Yên Mỹ, huyện Nông Cống ............................... 58
3.2. Diễn biến của các hư hỏng, nguyên nhân. ............................................... 61
3.3. Giải pháp công nghệ dùng để sửa chữa, nâng cấp cống trong thân đập
chính hồ Yên Mỹ. ............................................................................................ 63
3.4. Lựa chọn vật liệu để sửa chữa, nâng cấp. ................................................ 69


3.5. Xây dựng quy trình công nghệ để sửa chữa, nâng cao tuổi thọ các cống
ngầm trong thân đập trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa.......................................... 75
3.6. Kết luận Chương 3. .................................................................................. 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 85



Hình 2.19: Các thiết bị phụt chất kết dính vào khe nứt. ................................. 47
Hình 2.20: Gắn rốn tiếp nhận. ......................................................................... 47
Hình 2.21: Quá trình phụt chất kết dính vào khe nứt...................................... 48
Hình 2.22: Các hình thức trám khe nứt động. ................................................. 49
Hình 2.23: Biểu đồ tốc độ rò rỉ trong khe nứt. ................................................ 50
Hình 2.24: Trình tự trám lỗ rò rỉ bằng vữa đông cứng nhanh. ....................... 51
Hình 2.25: Nước rò rỉ qua khe co giãn............................................................ 52
Hình 2.26: Một số biện pháp chống rò rỉ khe co giãn. ................................... 52
Hình 2.27: Xử lý tuyến rò rỉ bằng phương pháp phụt trực tiếp. ..................... 54
Hình 2.28: Sơ đồ phụt gián tiếp. ..................................................................... 55
Hình 3.1. Đập chính – Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cống ................................ 59
Hình 3.2. Đập phụ – Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cống ................................... 60
Hình 3.3. Cống lấy nước đập chính – Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cống ........ 60
Hình 3.4. Cống lấy nước đập phụ – Hồ Yên Mỹ - huyện Nông Cống ........... 61
Hình 3.5. Cắt ngang cống lấy nước đập chính – Hồ Yên Mỹ......................... 63
Hình 3.6: Sự lan toả của chất kết dính trong khe nứt dưới áp lực phụt. ......... 65


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Tỷ lệ các thành phần chính trong các loại xi măng. ....................... 26
Bảng 2.2: Đặc tính cơ lý của một số loại vật liệu sửa chữa. ........................... 31
Bảng 3.1: Các cấp phối vữa dùng cho nghiên cứu.......................................... 72
Bảng 3.2: Cường độ nén vữa sau 7 ngày ........................................................ 72
Bảng 3.3: Cường độ nén vữa sau 28 ngày ...................................................... 72
Bảng 3.4: Cường độ bám dính của vữa........................................................... 73
Bảng 3.5: Kết quả đo độ co nở của vữa .......................................................... 74
Bảng 3.6: Phân loại mức độ hư hỏng của công trình ...................................... 76




2

a). Cách tiếp cận:
- Tiếp cận thực tiễn
- Tiếp cận lý luận
- Tiếp cận chuyên gia
b). Phương pháp nghiên cứu:
- Điều tra, thu thập, tổng hợp, phân tích và kế thừa các tài liệu đã có
- Nghiên cứu lý thuyết về các cống ngầm dẫn nước trong thân đập, hồ chứa.
- Phương pháp thực nghiệm, khảo sát thực nghiệm.
- Tính toán cho một công trình thực tế.
4. Kết quả dự kiến đạt được:
- Tổng quan được tình hình làm việc của các cống trong thân đập.
- Đánh giá các nguyên nhân hư hỏng của cống.
- Đề xuất giải pháp và xây dựng quy trình công nghệ thi công các cống
trong thân đập.
- Tổng kết những kết quả đạt được, những điểm còn tồn tại và kiến nghị.


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ VẬN
HÀNH CỦA CÁC CỐNG DẪN NƯỚC NẰM TRONG THÂN ĐẬP.
1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng của các hồ đập vừa và nhỏ trên địa
bàn tỉnh Thanh Hóa.
Thanh Hoá nằm ở cực Bắc Miền Trung, cách Thủ đô Hà Nội 150 km
về phía Nam, cách Thành phố Hồ Chí Minh 1560 km. Vị trí địa lí nằm trong
khoảng 19°18 - 20°40 vĩ độ Bắc; 104°25 - 106°25 kinh độ Đông. Phía Bắc

bãi tắm Sầm Sơn nổi tiếng và các khu nghỉ mát khác như Hải Tiến (Hoằng
Hoá) và Hải Hòa (Tĩnh Gia) ...; có những vùng đất đai rộng lớn thuận lợi cho
việc nuôi trồng thuỷ sản và phát triển các khu công nghiệp, dịch vụ kinh tế
biển, du lịch.
Thanh Hoá nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với 4 mùa rõ
rệt. Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1600-2300mm, mỗi năm có
khoảng 90-130 ngày mưa. Độ ẩm tương đối từ 85% đến 87%, số giờ nắng
bình quân khoảng 1600-1800 giờ. Nhiệt độ trung bình 23ºC - 24ºC, nhiệt độ
giảm dần khi lên vùng núi cao. Hướng gió phổ biến mùa Đông là Tây bắc và
Đông bắc, mùa hè là Đông và Đông nam.
Thanh Hóa có một mạng lưới sông ngòi tự nhiên khá dày, bình quân
mật độ lưới sông toàn tỉnh đạt từ 0,5-0,6 kh/km2. Bốn hệ thống sông gồm
sông Hoạt, sông Mã, Sông Yên, Sông Bạng. Sông Mã là sông lớn nhất.
Dọc trên 102 km bờ biển có 6 cửa lạch của 4 hệ thống sông, tính từ
Bắc vào Nam là cửa sông Càn, cửa Lạch Sung – cửa ra của sông Lèn, cửa
Lạch Trường – cửa ra của sông Lạch Trường, cửa Hới – cửa ra của dòng
chính sông Mã, cửa Ghép – cửa ra của sông Yên, Lạch Bạng – cửa ra của
sông Lạch Bạng. Ngoài bốn lưu vực sông lớn, Thanh Hóa còn có 173 sông
nhỏ có chiều dài lớn hơn 10km/sông với tổng chiều dài 4806km.


5

Tiềm năng nguồn nước của sông suối khá lớn. Lượng dòng chảy trung
bình hàng năm khoảng 20 tỷ m3, tuy nhiên phân bố không đều trong năm.
Chế độ dòng chảy phân thành hai mùa rõ rệt: mùa kiệt từ tháng XI-IV, trong
đó các tháng II-IV là các tháng có lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất trong năm.
Lượng dòng chảy trong mùa kiệt chỉ chiếm khoảng 25% lượng dòng chảy
trong năm. Lượng phù sa chủ yếu có trong mùa lũ, mùa khô hầu như không
có phù sa.

Hình 1.1: Hồ Cửa Đạt huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa
Bổ sung nước mùa kiệt cho hạ lưu để đẩy mặn, cải tạo môi trường sinh
thái với lưu lượng Q= 30,42 m3/s. Khởi công xây dựng ngày 02/02/2004, tích
nước từ ngày 26/11/2009 và hoàn thành công trình đầu mối vào năm 2010.
Hiện nay hệ thống kênh Bắc sông Chu – Nam sông Mã bao gồm kênh Chính
dài 16,4 km, kênh chính Bắc dài 58,5 km, kênh chính Nam dài 43,3 km, 55
kênh cấp I, 150 kênh cấp II, 72 kênh cấp III đang được triển khai thi công để
đảm bảo cung cấp nước cho 32.831 ha của 6 huyện Ngọc Lặc, Thường Xuân,
Thọ Xuân, Cẩm Thủy, Yên Định và Thiệu Hóa. Sau khi hệ thống kênh Bắc


7

sông Chu – Nam sông Mã hoàn thành sẽ đảm nhận toàn bộ diện tích mà hiện
nay trạm bơm Kiểu và các trạm bơm vùng tả Thọ Xuân đang phục vụ.
Như vậy hệ thống kênh Bắc sông Chu – Nam sông Mã sẽ thay thế khu
tưới của 188 công trình gồm 21 công trình của huyện Ngọc Lặc, 24 trạm bơm
của huyện Thường Xuân, 80 trạm bơm huyện Yên Định và 33 trạm bơm vùng
tả sông Chu thuộc huyện Thiệu Hóa.
b). Hồ Sông Mực [4]:
Hồ Sông Mực được bắt đầu xây dựng từ năm 1977, hoàn thành các
hạng mục chính năm 1981 có diện tích lưu vực 236 km2, hệ số dòng chảy
0,44, dung tích 200.10^6 m3; Whi=187.10^6 m3; Wsc=323.10^6 m3;
Qtk0,5%=267 m3/s; tưới cho 11344ha; cắt giảm lũ với tần suất P=0,5%; giảm
đỉnh lũ từ 2.400 m3/s xuống còn 200m3/s. Hạn chế ngập lụt sông Yên
4540ha, phát điện 1,8 Mw, hệ số lợi dụng kênh mương bằng 0,687, năm 1999
được quy định là 0,7, qtk=1,1 l/s/ha.
Năm 2007 được nâng cấp, các chỉ tiêu thiết kế: MN chết: +18,0m;
MNDBT=+33,0m tương ứng với Whi=180.10^6 m3; cao trình đỉnh đập đất +
39,40m; cao trình tường chắn sóng +40,4m; xây dựng tràn xả sâu cửa van

Hình 1.4: Hồ Cống Khê huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa


10

1.1.1.2. Các hồ chứa nhỏ [4]:
Tỉnh Thanh Hóa có 598 hồ chứa nhỏ. Từ năm 2000 đến năm 2014 số
hồ được đầu tư sửa chữa, nâng cấp là 196 hồ, còn lại 402 hồ chưa được sửa
chữa, nâng cấp, trong đó có 108 hồ đã bị hư hỏng nặng, không đảm bảo an
toàn cần được ưu tiên sữa chữa, nâng cấp. Tình trạng chung của các hồ như
sau:
Đập đất thấp, mặt cắt đập nhỏ, chiều rộng mặt đập bé, không có thiết bị
thoát nước hạ lưu, mái thượng hạ lưu bị xói lở nghiêm trọng, mái hạ lưu bị
thấm khi hồ tích đầy nước, mái hạ lưu thấm xuất hiện cung trượt;
Cống lấy nước: các cống xây dựng từ lâu, cửa van vận hành bố trí ở
phía thượng lưu đập nên khó khăn khi vận hành; Đa số bị hiện tượng lùng
mang và lùng đáy cống, cửa cống là cửa van phẳng đóng không kín, dàn đóng
mở, cầu công tác đã bị hư hỏng nhiều, thiếu kinh phí tu bổ sửa chữa, địa
phương chỉ đủ kinh phí để sửa các hư hỏng nhỏ;
Tràn xả lũ: Cơ bản là tràn đất, phần dốc nước, bể và sân sau tiêu năng
bị xói lở, có những hồ tạo thành hố xói sâu phía hạ lưu tràn.
1.1.2. Đập dâng.
Đập Bái Thượng được xây dựng từ năm 1920, đưa vào khai thác năm
1926, công trình đầu mối là đập dâng Bái Thượng trên sông Chu cách thành
phố Thanh Hóa 60km, dâng đầu nước từ +11m, lên +16,8m, để cung cấp
nước cho 50.000ha, của 7 huyện và thành phố: Thọ Xuân, Triệu Sơn, Thiệu
Hóa, Đông Sơn, Nông Cống, Quảng Xương, thành phố Thanh Hóa. Hệ số lợi
dụng kênh mương bằng 0,68, qtk=0,8l/s/ha.
Đến năm 1941, do bị xói lở hạ lưu, tiêu năng bị hư hỏng nặng nên đập
đã được gia cố bằng cách chêm bổ sung các mũi tiêu năng trên thân đập. Trên

1.1.3. Tổng quan về các cống tưới tiêu trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa.
Trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa có 14 cống tiêu lớn gồm: Cống Quảng
Châu (thuộc hệ thống tiêu úng Đông Sơn tiêu ra sông Mã), Cống Ngọc Giáp


12

(thuộc hệ thống tiêu sông Lý tiêu ra sông Yên), Cống Trường Lệ (Quảng
Xương)…. Trong 14 cống tiêu, chỉ có 4 cống: Bộ Đầu xây dựng năm 2002,
cống Mộng Giường xây dựng 2007 còn tốt, các cống còn lại có tuổi thọ trên
20 năm nên các công trình thủy công, hệ thống cánh cửa, tời đều xuống cấp
ảnh hưởng đến công tác vận hành tiêu thoát lũ, hệ thống kênh dẫn qua nhiều
năm khai thác sử dụng đã bị bồi lắng, ách tắc. Đặc biệt là 2 cống tiêu Ngọc
Giáp và Quảng Châu, do xây dựng cách đây gần 40 năm, lại là công trình làm
việc trong môi trường nước mặn nên toàn bộ các kết cấu thép xuống cấp
nghiêm trọng.
1.2. Thực trạng xuống cấp của các cống nằm trong thân đập.
Cống lấy nước là hạng mục quan trọng của công trình đầu mối hồ
chứa nước, làm nhiệm vụ điều tiết lưu lượng lấy nước từ hồ chứa đáp ứng
nhu cầu dùng nước ở các thời điểm khác nhau. Theo chế độ thủy lực, cống có
thể chia thành cống có áp, bán áp, không áp; Theo hình dạng kết cấu phân
thành: cống tròn, cống vòm, cống hộp; Theo biện pháp thi công xây dựng:
cống lắp ghép, cống đổ tại chỗ; Theo vật liệu: Cống xây bằng gạch, đá, cống
bằng bê tông cốt thép, ống thép, cống bê tông ống thép bao gồm ống thép ở
trong, phía ngoài bọc bằng bê tông cốt thép.
Có hai cách bố trí cống ngầm: trực tiếp đặt cống trên nền hoặc đặt trong
hành lang bằng bê tông cốt thép. Cách bố trí thứ nhất cần vốn đầu tư ít nhưng
kiểm tra, sửa chữa khó khăn. Nếu khớp nối giữa hai đoạn ống cống không
tốt, để nước rò rỉ sẽ ảnh hưởng nguy hiểm đến an toàn đập. Khi tháo nước với
lưu lượng lớn, tại các chỗ nối tiếp hoặc kẽ nứt sẽ hình thành chân không, có

nối vừa rất khó khăn, vừa kém hiệu quả.
1.2.4. Hỏng sân tiêu năng
Nguyên nhân do việc thiết kế tiêu năng không hợp lý hoặc nhiều
công trình chỉ làm tiêu năng theo cấu tạo mà không tính toán. Nên trong quá


14

trình vận hành, khi có dòng xiết chảy ra khỏi cống sẽ dẫn tới việc phá hỏng
sân tiêu năng.
1.2.5. Cống bị lún
Nhiều đồ án thiết kế không tính đến ứng suất nền cống, có thể là
do người thiết kế cho là cống nhỏ, đập không cao lắm, tải trọng trên cống nhỏ.
1.2.6. Cửa cống không kín nước
Do khi thiết kế cấu tạo cửa van không chuẩn hoặc trong quá trình
vận hành, bùn cát chen vào phần tiếp giáp giữa cửa van và thành cống dẫn
đến cao su chắn nước ở cửa van không ép sát được vào thành cống gây rò rỉ
nước.
1.2.7. Cửa bị kẹt, đóng mở rất nặng
Nguyên nhân là do trong quá trình vận hành cửa van không
thường xuyên được duy tu, bảo dưỡng.
Cống lấy nước: Các cống xây dựng từ lâu, đa số bị lùng mang và đáy
cống, cửa cống là cửa van phẳng đóng không kín, dàn đóng mở, cầu công tác
đã bị hư hỏng. lượng nước rò rỉ qua cống lớn gây mất nước làm cho đập hoạt
động thiếu hiệu quả.
Có những cống cũng đã được sữa chữa, nâng cấp nhưng do nhiều
nguyên nhân khác nhau dẫn đến những hư hỏng và xuống cấp mà không được
sữa chữa kịp thời.
1.3. Phân tích nguyên nhân các sự cố do thiết kế, thi công, quản lý vận
hành các cống trong thân đập.

nước trong thân đập. Nhiều cống lấy nước đã được xây dựng từ rất lâu, không
có thiết kế mà do địa phương tự làm hoặc đã bị hư hỏng do thời gian. Một số
cống lấy nước đã được sữa chữa, nâng cấp nhưng do thiết kế, thi công hoặc
quản lý vận hành không tốt dẫn đến nhưng hư hỏng, xuống cấp mà không
được sữa chữa kịp thời. Các nguyên nhân dẫn đến hư hỏng, xuống cấp của
cống dưới đập:


16

* Nguyên nhân do thiết kế:
- Vật liệu lựa chọn không phù hợp.
- Tầng bảo vệ cốt thép chưa hợp lý.
- Bê tông mác thấp.
* Nguyên nhân do thi công:
- Công nghệ thi công lạc hậu do khối lượng không lớn, nhà thầu thi công
chủ yếu thi công thủ công.
- Trong quá trình thi công, chưa giám sát chặt chẽ, chưa thi công đảm
bảo chất lượng bê tông.
- Những khuyết tật trong quá trình thi công như nứt, rỗ nhưng chưa được
phát hiện kịp thời để xử lý.


17

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ LUẬN TRONG VIỆC SỬA
CHỮA, NÂNG CẤP CÁC CỐNG TRONG THÂN ĐẬP
2.1. Các giải pháp thường dùng để sửa chữa, nâng cấp các cống trong
thân đập.
Khảo sát để đánh giá tình trạng hư hỏng của kết cấu là bước đầu tiên của

mang tính chất bảo trì công trình được thực hiện theo định kỳ.

Hình 2.1: Bê tông tường cánh và tường tiêu năng cống bị bong tróc.
Những hư hỏng nhỏ thường xảy ra ở tường cánh, tường đầu, phần bể
tiêu năng cống. Có thể bị nứt, bong tróc bề mặt bê tông nhưng không gây ảnh
hưởng nhiều đến an toàn cũng như công năng của cống. Nguyên nhân có thể
là do phần nền móng không chắc hoặc do quá trình thi công không đảm bảo
mác bê tông hoặc có thể là do bị ăn mòn bề mặt.
Những hư hỏng này có thể được khắc phục đơn giản bằng cách đục bỏ
lớp bê tông bề mặt sau đó vệ sinh sạch rồi trám lại bằng bê tông mác cao.
2.1.2. Sửa chữa khôi phục khả năng chịu tải:
Hiệu năng sử dụng của cống khi mức độ hư hỏng lớn hơn làm giảm sút
khả năng chịu tải hoặc hiệu năng sử dụng của cống. Sau khi sửa chữa, khả


19

năng chịu tải và hiệu năng sử dụng của cống được khôi phục lại trạng thái ban
đầu.
Phần cửa vào, cửa ra cống bị nứt gây mất nước, dàn đóng mở bị kẹt, cầu
công tác bị hư hỏng, cửa cống không kín nước … làm cho đập hoạt động
thiếu hiệu quả. Nguyên nhân có thể là do thiết bị cơ khí cống không được
kiểm tra kỹ trước khi đưa vào sử dụng, do quá trình thi công, lắp đặt không
chính xác ….

Hình 2.2: Dàn đóng mở kẹt và tường đầu, tường cánh bị nứt to.
Những hư hỏng này cần được khảo sát kỹ hơn và xử lý cẩn thận, đảm
bảo cho việc sử lý hiệu quả để không bị mất nước và quản lý vận hành được
dễ dàng hơn.
2.1.3. Sửa chữa những hư hỏng phức tạp ở thân cống :