Các biện pháp xử lý và phòng ngừa nứt bê tông trong đường hầm xả lũ của nhà máy thủy điện

Các biện pháp xử lý và phòng ngừa nứt bê tông trong đường hầm xả lũ của nhà máy thủy điện

1.1 Tổng quan về dự án đường hầm xả lũ của Nhà máy thủy điện Shuanghekou thuộc lưu vực sông Mengjiang.
Đường hầm xả lũ của Nhà máy thủy điện Shuanghekou thuộc lưu vực sông Mengjiang, tỉnh Quý Châu, có hình dạng cổng thành. Toàn bộ đường hầm dài 528 m, cao độ sàn cửa vào và cửa ra lần lượt là 536,65 m và 494,2 m. Trong đó, sau lần tích nước đầu tiên của Nhà máy thủy điện Shuanghekou, sau khi kiểm tra tại chỗ, người ta phát hiện ra rằng khi mực nước trong khu vực hồ chứa cao hơn cao độ đỉnh vòm chặn của đường hầm xả lũ, các mối nối thi công và các mối nối bê tông nguội của tấm đáy giếng nghiêng đầu dài bị rò rỉ nước, và lượng nước rò rỉ tăng theo mực nước trong khu vực hồ chứa và tiếp tục tăng. Đồng thời, hiện tượng rò rỉ nước cũng xảy ra ở các mối nối bê tông nguội và các mối nối thi công ở vách bên trong đoạn giếng nghiêng Longzhuang. Sau khi điều tra và nghiên cứu bởi các chuyên gia có liên quan, người ta phát hiện ra rằng nguyên nhân chính gây rò rỉ nước ở những khu vực này là do điều kiện địa chất kém của các tầng đá trong các đường hầm, việc xử lý các mối nối thi công không đạt yêu cầu, sự hình thành các mối nối nguội trong quá trình đổ bê tông, và việc đầm nén và bơm vữa kém đối với các nút bịt hầm Duxun. Vì vậy, các chuyên gia có liên quan đã đề xuất phương pháp bơm vữa hóa học vào khu vực rò rỉ để ngăn chặn hiệu quả sự rò rỉ và xử lý các vết nứt.
​
1.2 Xử lý các vết nứt trong đường hầm xả lũ của Nhà máy thủy điện Shuanghekou thuộc lưu vực sông Mengjiang.
Tất cả các phần bị xói mòn của đường hầm xả lũ thuộc Nhà máy thủy điện Luding đều được làm bằng bê tông HFC40, và hầu hết các vết nứt do quá trình xây dựng đập thủy điện gây ra đều tập trung ở đây. Theo thống kê, các vết nứt chủ yếu tập trung ở đoạn 0+180~0+600 của đập. Vị trí chính của các vết nứt là ở thành bên, cách đáy đập 1~7m, và hầu hết chiều rộng khoảng 0,1 mm, đặc biệt là ở mỗi nhà kho. Phần giữa là nơi phân bố nhiều nhất. Trong đó, góc xuất hiện của các vết nứt và góc ngang luôn lớn hơn hoặc bằng 45°, hình dạng nứt nẻ không đều, và các vết nứt gây thấm nước thường chỉ thấm một lượng nhỏ nước, trong khi hầu hết các vết nứt chỉ xuất hiện ẩm ướt trên bề mặt mối nối và có vết nước trên bề mặt bê tông, nhưng rất ít có dấu hiệu thấm nước rõ ràng. Hầu như không có dấu vết của nước chảy nhẹ. Quan sát thời gian phát triển của các vết nứt cho thấy, các vết nứt sẽ xuất hiện khi tháo dỡ ván khuôn 24 giờ sau khi đổ bê tông ở giai đoạn đầu, sau đó các vết nứt này sẽ dần đạt đến đỉnh điểm khoảng 7 ngày sau khi tháo dỡ ván khuôn. Chúng sẽ tiếp tục phát triển chậm cho đến 15-20 ngày sau khi tháo dỡ ván khuôn.

2. Xử lý và phòng ngừa hiệu quả các vết nứt bê tông trong đường hầm xả lũ của các nhà máy thủy điện.
2.1 Phương pháp bơm vữa hóa học cho đường hầm tràn của Nhà máy thủy điện Shuanghekou
2.1.1 Giới thiệu, đặc điểm và cấu hình vật liệu
Vật liệu của hỗn hợp hóa chất là nhựa epoxy biến tính có độ thấm cao PCI-CW. Vật liệu này có lực liên kết cao, có thể đóng rắn ở nhiệt độ phòng, độ co ngót sau khi đóng rắn thấp, đồng thời có đặc tính cường độ cơ học cao và khả năng chịu nhiệt ổn định, do đó có hiệu quả chống thấm và chống rò rỉ tốt. Loại vật liệu vữa gia cường này được sử dụng rộng rãi trong việc sửa chữa và gia cố các công trình thủy lợi. Ngoài ra, vật liệu này còn có ưu điểm là quy trình đơn giản, hiệu suất bảo vệ môi trường tuyệt vời và không gây ô nhiễm môi trường.
​
2.1.2 Các bước thi công
Trước tiên, tìm các đường nối và lỗ khoan. Làm sạch các vết nứt tìm thấy trên tràn xả lũ bằng nước áp lực cao và đảo ngược bề mặt nền bê tông, đồng thời kiểm tra nguyên nhân và hướng của các vết nứt. Áp dụng phương pháp kết hợp khoan lỗ xiên và lỗ nghiêng. Sau khi hoàn thành việc khoan lỗ nghiêng, cần sử dụng súng phun khí và nước áp lực cao để kiểm tra lỗ và vết nứt, và hoàn thành việc thu thập dữ liệu về kích thước vết nứt.
Thứ hai, các lỗ vải, lỗ bịt kín và các đường nối bịt kín. Một lần nữa, sử dụng khí nén cao áp để làm sạch lỗ bơm vữa cần thi công, loại bỏ cặn lắng ở đáy rãnh và trên thành lỗ, sau đó lắp đặt nút bịt lỗ bơm vữa và đánh dấu vị trí lỗ ống. Nhận dạng lỗ bơm vữa và lỗ thông hơi. Sau khi bố trí các lỗ bơm vữa, sử dụng chất bịt kín nhanh PSI-130 để bịt kín các khoang, và sử dụng xi măng epoxy để tăng cường thêm độ kín của các khoang. Sau khi bịt kín lỗ mở, cần đục một rãnh rộng 2cm và sâu 2cm theo hướng vết nứt bê tông. Sau khi làm sạch rãnh đã đục và nước áp lực ngược, sử dụng chất bịt kín nhanh để bịt kín rãnh.
Một lần nữa, sau khi kiểm tra khả năng thông gió của đường ống ngầm, hãy bắt đầu công tác bơm vữa. Trong quá trình bơm vữa, các lỗ xiên số lẻ được lấp đầy trước, và số lượng lỗ được bố trí theo chiều dài của quá trình thi công thực tế. Khi bơm vữa, cần phải xem xét đầy đủ điều kiện bơm vữa của các lỗ liền kề. Sau khi các lỗ liền kề đã được bơm vữa, cần phải xả hết nước trong các lỗ đã bơm vữa, sau đó nối với ống bơm vữa và tiếp tục bơm. Theo phương pháp trên, mỗi lỗ được bơm vữa từ trên xuống dưới và từ dưới lên trên.
Các biện pháp xử lý và phòng ngừa nứt bê tông trong đường hầm xả lũ của nhà máy thủy điện
Cuối cùng, tiêu chuẩn kết thúc quá trình bơm vữa. Tiêu chuẩn áp suất cho việc bơm vữa hóa học vào các vết nứt bê tông trong tràn xả lũ là giá trị tiêu chuẩn do thiết kế quy định. Nói chung, áp suất bơm vữa tối đa nên nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 MPa. Việc xác định điểm kết thúc bơm vữa dựa trên lượng vữa bơm và kích thước của áp suất bơm. Yêu cầu cơ bản là sau khi áp suất bơm vữa đạt mức tối đa, vữa sẽ không còn chảy vào lỗ trong phạm vi 30mm. Tại thời điểm này, có thể tiến hành buộc ống và bịt kín bằng vữa lỏng.
Nguyên nhân và biện pháp xử lý các vết nứt trong đường hầm xả lũ của Nhà máy thủy điện Luding.
2.2.1 Phân tích nguyên nhân gây ra sự cố đường hầm xả lũ của Nhà máy thủy điện Luding
Thứ nhất, nguyên vật liệu có độ tương thích và độ ổn định kém. Thứ hai, lượng xi măng trong tỷ lệ trộn lớn, khiến bê tông sinh ra quá nhiều nhiệt thủy hóa. Thứ ba, do hệ số giãn nở nhiệt lớn của cốt liệu đá trong lưu vực sông, khi nhiệt độ thay đổi, cốt liệu và các vật liệu kết dính sẽ bị xê dịch. Thứ tư, bê tông HF đòi hỏi kỹ thuật thi công cao, khó kiểm soát trong quá trình thi công, và việc kiểm soát thời gian và phương pháp rung không đáp ứng được các yêu cầu tiêu chuẩn. Ngoài ra, do đường hầm xả lũ của nhà máy thủy điện Luding bị xuyên thủng, luồng không khí mạnh xảy ra, dẫn đến nhiệt độ thấp bên trong đường hầm, gây ra sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa bê tông và môi trường bên ngoài.
​
2.2.2 Các biện pháp xử lý và phòng ngừa nứt nẻ trong đường hầm thoát lũ
(1) Để giảm sự thông gió trong đường hầm và bảo vệ nhiệt độ của bê tông, nhằm giảm sự chênh lệch nhiệt độ giữa bê tông và môi trường bên ngoài, có thể lắp đặt khung uốn cong ở lối ra của đường hầm tràn và treo rèm vải.
(2) Trên cơ sở đáp ứng các yêu cầu về cường độ, cần điều chỉnh tỷ lệ bê tông, giảm lượng xi măng càng nhiều càng tốt, đồng thời tăng lượng tro bay để giảm nhiệt thủy hóa của bê tông, nhằm giảm chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài của bê tông.
(3) Sử dụng máy tính để kiểm soát lượng nước thêm vào, sao cho tỷ lệ nước-xi măng được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình trộn bê tông. Cần lưu ý rằng trong quá trình trộn, để giảm nhiệt độ đầu ra của nguyên liệu, cần áp dụng nhiệt độ tương đối thấp. Khi vận chuyển bê tông vào mùa hè, cần thực hiện các biện pháp cách nhiệt và làm mát tương ứng để giảm thiểu hiệu quả sự gia nhiệt của bê tông trong quá trình vận chuyển.
​​(4) Quá trình rung cần được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình xây dựng và hoạt động rung được tăng cường bằng cách sử dụng thanh rung trục mềm có đường kính 100 mm và 70 mm.
(5) Kiểm soát chặt chẽ tốc độ bê tông vào kho sao cho tốc độ nâng của nó nhỏ hơn hoặc bằng 0,8 m/h.
(6) Kéo dài thời gian tháo dỡ ván khuôn bê tông lên gấp 1 lần thời gian ban đầu, tức là từ 24 giờ lên 48 giờ.
(7) Sau khi tháo dỡ ván khuôn, hãy cử nhân viên chuyên trách thực hiện công tác bảo dưỡng phun nước cho công trình bê tông kịp thời. Nước bảo dưỡng phải được giữ ở nhiệt độ 20℃ trở lên, và bề mặt bê tông phải được giữ ẩm.
​​(8) Nhiệt kế được chôn trong kho bê tông, nhiệt độ bên trong bê tông được theo dõi và mối quan hệ giữa sự thay đổi nhiệt độ bê tông và sự hình thành vết nứt được phân tích hiệu quả.
​
Qua phân tích nguyên nhân và phương pháp xử lý các vết nứt trong đường hầm xả lũ của Nhà máy thủy điện Shuanghekou và Nhà máy thủy điện Luding, người ta nhận thấy rằng vết nứt ở nhà máy thứ nhất là do điều kiện địa chất kém, xử lý mối nối thi công không đạt yêu cầu, các mối nối nguội và các hang duxun trong quá trình đổ bê tông. Các vết nứt trong đường hầm xả lũ do việc đầm nén và bơm vữa kém có thể được ngăn chặn hiệu quả bằng cách bơm vữa hóa học với vật liệu nhựa epoxy biến tính có độ thấm cao; các vết nứt ở nhà máy thứ hai là do nhiệt độ quá cao trong quá trình thủy hóa bê tông, có thể được xử lý và ngăn ngừa hiệu quả bằng cách giảm lượng xi măng hợp lý và sử dụng chất siêu dẻo polycarboxylate và vật liệu bê tông C9035.