Cung cấp, lắp đặt thiết bị quan trắc đập thuỷ điện và hồ chứa

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện là một lĩnh vực mà Công ty cổ phần thiết bị quan trắc Địa kỹ thuật và Môi trường Việt Nam (VEGI.,JSC) có nhiều kinh nghiệm. Chúng tôi đã thực hiện cung cấp, lắp đặt, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống quan trắc cho rất nhiều công trình thuỷ điện tại Việt Nam, Lào như. Để tham khảo các dự án mà chúng tôi đã thực hiện, Quý khách vui lòng tham khảo dự án đập thuỷ điện và hồ chứa đã hoàn thành.

YÊU CẦU ĐỐI VỚI THIẾT BỊ QUAN TRẮC ĐẬP THUỶ_ĐIỆN

• Thành phần, nội dung và khối lượng công tác quan trắc được quy định theo cấp, loại và hình thức công trình.
• Khi bố trí thiết bị quan trắc phục vụ cho công tác nghiên cứu để làm rõ thêm hoặc chính xác hoá các vấn đề lý thuyết tính toán thì phải có chế độ quan trắc đặc biệt.
• Quan trắc công trình thuỷ lợi phải được tiến hành từ khi mở móng xây dựng, trong suốt quá trình thi công và khai thác vận hành công trình. Công tác tổ chức quan trắc ở giai đoạn xây dựng do ban quản lý dự án chủ trì tổ chức thực hiện, thời kỳ vận hành khai thác do bộ phận quản lý khai thác công trình thực hiện.
• Quy định về công tác lưu trữ, quản lý và sử dụng tài liệu quan trắc:
  • Các kết quả quan trắc cần được phân tích, tính toán, tổng hợp để sử dụng và gửi cho các cơ quan quản lý, thiết kế công trình và nghiên cứu khoa học khi có yêu cầu;
  • Công tác lưu trữ, quản lý và sử dụng tài liệu quan trắc là nhiệm vụ của các cơ quan xây dựng, tổ chức quản lý khai thác công trình và thực hiện theo các quy định về quản lý hồ sơ công trình;
  • Các cơ quan, tổ chức, cá nhân được sử dụng các tài liệu quan trắc để phục vụ yêu cầu công tác, nghiên cứu khoa học và các nhu cầu chính đáng của mình theo quy định của pháp luật.
• Trong hồ sơ thiết kế bố trí thiết bị đo cần có quy trình lắp đặt, quy trình quan trắc cùng các biểu mẫu thống nhất để tiện ghi chép số liệu quan trắc.
• Cơ sở để thiết kế quan trắc bao gồm:
  • Quyết định phê duyệt dự án, quyết định phê duyệt và hợp đồng với nhà thầu tư vấn thiết kế công trình cùng các văn bản pháp lý có liên quan đến công tác thiết kế quan trắc;

• Các quy chuẩn, tiêu chuẩn liên quan đến công tác thiết kế và thi công quan trắc;
• Hồ sơ khảo sát, thiết kế công trình.

• Khi thiết kế hệ thống quan trắc cần xem xét báo cáo đánh giá hiện trạng công trình để quyết định phương án thiết kế phù hợp.
• Tùy thuộc vào tình hình cụ thể của từng công trình, nhà thầu tư vấn thiết kế lựa chọn và đề xuất các hình thức quan trắc (thủ công hoặc tự động) được nêu ra trong tiêu chuẩn này thông qua việc phân tích so sánh về kinh tế – kỹ thuật và yêu cầu về công tác quản lý vận hành.
• Bố trí thiết bị đo phục vụ cho quan trắc đặc biệt (nếu cần thiết) cũng như quan trắc tạm thời trong thời gian thi công nên bố trí tập trung vào một khối, một đơn nguyên đại diện quan trọng nhất mà dựa vào đó có thể đánh giá được sự làm việc của toàn bộ công trình.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ QUAN TRẮC ĐẬP THUỶ_ĐIỆN

• Giai đoạn lập báo cáo đề xuất chủ trương đầu tư (BCĐXCTĐT) và lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi (BCNTCKT):
  • Sự cần thiết phải bố trí thiết bị quan trắc;
  • Đề xuất nguyên tắc, nội dung và đối tượng cần quan trắc;
  • Sơ bộ về khối lượng thiết bị và vốn đầu tư.
• Giai đoạn lập báo cáo nghiên cứu khả thi (BCNCKT):
  • Sự cần thiết phải bố trí thiết bị quan trắc;
  • Đề xuất nguyên tắc, nội dung và đối tượng cần quan trắc;
  • Xác định khối lượng thiết bị và vốn đầu tư;
  • Kiến nghị (nếu cần thiết) về chế độ quan trắc đặc biệt. Đề cương nhiệm vụ quan trắc đặt biệt phải làm rõ được các nội dung: Sự cần thiết, nội dung cần quan trắc, thiết bị, vốn đầu tư và thời gian thực hiện (bắt đầu, kết thúc).
• Giai đoạn lập thiết kế kỹ thuật (TKKT) (với công trình thiết kế 3 bước):
  • Bố trí các tuyến quan trắc trên mặt bằng và các mặt cắt công trình;
  • Bố trí thiết bị đo trong mỗi tuyến, mỗi mặt cắt;
  • Sơ đồ bố trí hệ thống dây dẫn từ thiết bị đo đến thiết bị thu;
  • Bảng thống kế danh mục thiết bị đo và thiết bị thu;
  • Dự toán chi tiết xây dựng và lắp đặt thiết bị quan trắc trong dự toán công trình.
• Giai đoạn lập báo cáo kinh tế – kỹ thuật (BCKTKT) và thiết kế bản vẽ thi công (TKBVTC):
  • Thiết kế lắp đặt cho mỗi loại thiết bị đo;
  • Thiết kế chi tiết từng tuyến dẫn từ mốc thiết bị đo đến thiết bị thu;
  • Thiết kế chi tiết, kết cấu của các thiết bị đo (nếu chưa có thiết kế mẫu);

• Thiết kế lắp đặt thiết bị đo, thu; thống kê danh mục về số lượng, loại, vị trí đặt thiết bị đo, thiết bị thu, trong từng mặt cắt và toàn bộ công trình;
• Dự toán chi tiết từng nội dung, đối tượng quan trắc.

BỐ TRÍ THIẾT BỊ QUAN TRẮC ĐẬP THUỶ_ĐIỆN

Bố trí thiết bị quan trắc đối với đập đất, đất đá hỗn hợp và đá đổ

TT	Nội dung quan trắc	Cấp công trình
		Đặc biệt	I	II	III	IV
1	Quan trắc thấm
1.1	Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu	+	+	+	+	+
1.2	Quan trắc đường bão hòa trong thân và áp lực thấm nền công trình	+	+	+	+	+
1.3	Quan trắc thấm vòng qua vai công trình	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)
1.4	Quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu	+	+	+	+	+
1.5	Quan trắc áp lực kẽ rỗng	+	+
2	Quan trắc chuyển vị
2.1	Quan trắc lún (chuyển vị đứng)	+	+	+	+	+
2.2	Quan trắc chuyển vị ngang, nghiêng, lệch	+	+	+	+	+
3	Quan trắc biến dạng, áp lực đất, đá lên kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm trong công trình	+	+
4	Quan trắc ứng suất	+	+
5	Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy	+	+
6	Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình	+	+	+	+	+
7	Quan trắc độ mở cống, tràn	+	+	+	+	+
CHÚ THÍCH: 1)  Cấp công trình theo quy định tại QCVN 04-05 : 2012/BNNPTNT. 2)  Quan trắc thấm vòng qua vai công trình (+) chỉ thực hiện khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn  hơn 1 x 10-4 cm/s (theo TCVN 4253:2012).

 

Bố trí thiết bị quan trắc đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép:

TT	Nội dung quan trắc	Cấp công trình
		Đặc biệt	I	II	III	IV
1	Quan trắc thấm
1.1	Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu	+	+	+	+	+
1.2	Quan trắc áp lực thấm nền	+	+	+	+
1.3	Quan trắc thấm vòng qua vai công trình	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)
1.4	Quan trắc lưu lượng thấm qua khớp nối bên trong công trình	+	+	+	+	+
2	Quan trắc chuyển vị	+	+	+	+	+
2.1	Quan trắc lún (chuyển vị đứng)	+	+	+	+	+
2.2	Quan trắc chuyển vị ngang, nghiêng, lệch	+	+	+	+	+
2.3	Quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt	+	+	+	+	+
3	Quan trắc nhiệt độ	+	+
4	Quan trắc ứng suất	+	+
5	Quan trắc áp lực kéo cốt thép	+	+	+	+	+
6	Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy	+	+
7	Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình	+	+	+	+	+
8	Quan trắc độ mở cống, tràn	+	+	+	+	+
CHÚ THÍCH: 1)  Cấp công trình theo quy định tại QCVN 04-05 : 2012/BNNPTNT. 2)  Quan trắc thấm vòng qua vai công trình (+) chỉ thực hiện khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn  hơn 1 x 10-4 cm/s (theo TCVN 4253:2012).

THIẾT KẾ VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ QUAN TRẮC ĐẬP THUỶ_ĐIỆN

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Quan trắc mực nước bão hòa trong thân và áp lực nước thấm lên nền công trình

• Quan trắc mực nước bão hòa trong thân công trình (đối với công trình đất đá: đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ)

Mạng lưới quan trắc đường bão hoà trong thân đập được thiết kế như sau:

• Để quan trắc đường bão hoà trong thân đập, bố trí các ống đo áp (Observation well) trên mặt cắt ngang của đập theo các tuyến đo áp. Các tuyến đo áp được bố trí như sau:

• Phần lòng sông cứ cách nhau từ (100 đến 150) m bố trí một tuyến quan trắc;
• Phần thềm sông cứ cách nhau từ (150 đến 250) m bố trí một tuyến quan trắc;
• Tuyến đo áp nên đặt ở những vị trí có sự thay đổi về địa chất nền hoặc kết cấu đập. Trong mọi trường hợp số lượng tuyến đo áp cho mỗi đập không ít hơn ba bao gồm: một tuyến tại vị trí sâu nhất (lòng sông) và hai tuyến bố trí hai bên vai đập;
• Vị trí tuyến đo áp nên bố trí trùng với các tuyến quan trắc thấm khác để thuận tiện cho việc quan trắc và sửa chữa
  • Số lượng ống đo áp trong một tuyến tuỳ thuộc chiều cao hình thức và kết cấu đập nhưng không được ít hơn bốn, trong đó bố trí một ống ở mái thượng lưu trên mực nước lớn nhất thiết kế 0,5 m; từ (1 đến 2) ống trên đỉnh đập nhưng phải nằm ngoài phạm vi đường giao thông; từ (2 đến 3) ống trên mái hạ lưu, tốt nhất tại cơ hạ lưu và trước thiết bị tiêu nước (nếu có). Thiết bị (đầu) đo tại điểm quan trắc phải được đặt trong các ống đo áp và phải bố trí thấp hơn đường mực bão hòa dự kiến của thiết kế từ (1 đến 2) m.

Quan trắc áp lực thấm lên nền công trình

Bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm (áp lực kế) trên mặt cắt ngang của công trình theo các tuyến đo. Các tuyến đo áp lực thấm thường được bố trí trùng với tuyến quan trắc đường nước bão hòa trong thân đập (tuyến đo áp) nhưng phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

• Các áp lực kế đặt sẵn vào điểm cần quan trắc ngay từ khi thi công. Đối với nền cát mịn phải thiết kế lớp bảo vệ hết sức cẩn thận để phòng tránh ách tắc.
• Các tuyến quan trắc áp lực thấm được bố trí vuông góc với trục tim công trình. Số lượng tuyến được xác định bởi điều kiện địa chất nền, quy mô, kích thước công trình. Đối với công trình đất khoảng cách giữa các tuyến như quy định đối với quan trắc đường bảo hòa; đối với công trình bê tông khoảng cách giữa các tuyến không được lớn hơn 40 m. Số lượng tuyến quan trắc áp lực thấm trên một công trình không nhỏ hơn ba: một tuyến ở giữa, còn lại hai bên thềm hoặc vai công trình nối tiếp với bờ.
• Số lượng điểm quan trắc trong một tuyến khoảng từ (3 đến 5) điểm, được bố trí ở những điểm đặc trưng của đường viền thấm, bố trí ở ngay phía trước và sau thiết bị chống thấm.
• Trường hợp ngay dưới nền công trình có các tầng chứa nước, đất đá có hệ số thấm lớn thì phải bố trí thêm các thiết bị quan trắc áp lực thấm ở các tầng chứa nước này.

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Quan trắc thấm vòng qua vai (mang) công trình

• Quan trắc thấm vòng qua vai công trình chỉ thực hiện khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn hơn 1 x 10^-4 cm/s (yêu cầu về thiết kế nền công trình thủy công theo TCVN 4253:2012).
• Tuyến quan trắc thấm vòng chỉ bố trí tại vai (mang) công trình, nằm ngoài phạm vi xử lý chống thấm và kéo dài đến hết sườn (đồi) núi hoặc dải thềm mà vai công trình tựa vào, khoảng cách giữa các tuyến không lớn hơn 40
• Nguyên tắc bố trí, số lượng và thiết bị đo tương tự như quan trắc mực nước bão hoà.

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu (đối với công trình đất, đá: đập đất, đất đá hỗ hợp, đá đổ)

• Để xác định lưu lượng thấm hạ lưu, tại chân mái hạ lưu đặt các rãnh tập trung nước ở những điểm cần đo lưu lượng. Các điểm (vị trí) đo lưu lượng thông thường được bố trí ở nơi có cao độ thấp nhất của các rãnh tập trung nước và cách nhau không quá 250 m. Số lượng điểm đo tối thiểu là ba, trong đó một ở khu vực lòng sông còn lại là ở hai bên vai đập.
• Thiết bị đo lưu lượng (xem Phụ lục B) thường sử dụng là đập tràn kiểu tam giác, kiểu thành mỏng (đo thủ công) hoặc các cảm biến đo lưu lượng nước (đo tự động).

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Quan trắc lưu lượng thấm qua khớp (khe) nối bên trong công trình (đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép)

• Để đo lưu lượng thấm qua khớp (khe) nối bên trong công trình (hoặc trong hành lang thu nước của công trình) bê tông, đập bê tông cốt thép cần đặt các máng tập trung nước và dẫn ra các thiết bị đo lưu lượng. Các điểm đo lưu lượng bố trí cách nhau từ (100 đến 200) m tại điểm đầu, điểm giữa và điểm cuối của máng tập trung nước hoặc hành lang thu nước.
• Thiết bị đo lưu lượng tương tự như thiết bị đo lưu lượng thấm hạ lưu.

 Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện:  Quan trắc áp lực kẽ rỗng

• Quan trắc áp lực kẽ rỗng chỉ tiến hành đối với công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đập đá đổ) từ cấp I trở lên, có thân đập, tường tâm hoặc tường nghiêng là đất sét hoặc á sét nặng. Đối với công trình đất, đá từ cấp II trở xuống chỉ tiến hành khi có chế độ quan trắc đặc biệt.
• Tuyến quan trắc nên bố trí trùng với tuyến đo mực nước bão hoà trong thân đập. Trên một tuyến quan trắc, theo chiều cao công trình cách nhau từ (15 đến 20) m bố trí một tuyến đo trên mặt cắt ngang của đập. Số lượng thiết bị đo (các áp lực kế) trong một tuyến đo ngang phụ thuộc vào bề rộng mặt cắt đập nhưng không ít hơn 5.
• Các áp lực kế đặt sẵn vào vị trí cần đo ngay trong thời gian thi công. Việc bố trí hệ thống dây dẫn từ các áp lực kế ra vị trí đọc số liệu điểm quan trắc có thể sử dụng hành lang khoan phụt, nếu không có hành lang khoan phụt thì bố trí một buồng đặc biệt ở chân đập hạ lưu nơi không ngập nước.
• Áp lực kế có cấu tạo giống như áp lực kế đo áp lực đất, nước

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện:  Quan trắc lún (chuyển vị đứng)

Quan trắc lún mặt

Để quan trắc lún mặt của công trình sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (trắc đạc) thông qua hệ thống mốc mặt, bố trí cụ thể như sau:

• Đối với công trình đất, đá: đập đất, đập đất đá hỗn hợp, đập đá đổ
  1. Số lượng tuyến quan trắc quy định như sau:
• Phần bãi (thềm sông) và vai đập (sườn đồi, núi) các tuyến quan trắc cách nhau từ (150 đến 250) m;
• Phần lòng sông các tuyến quan trắc cách nhau từ (100 đến 150) m;
• Trong mọi trường hợp phải có ít nhất ba tuyến quan trắc: một tuyến bố trí ở lòng sông (lòng khe) và hai tuyến có lại ở hai bên vai công trình.
  1. Trong những trường hợp sau đây, tuyến quan trắc lún mặt phải bố trí bổ sung tại các vị trí:
• Có chiều cao công trình biến đổi đột ngột chênh lệch trên 5 m;
• Địa chất nền phức tạp cấp III (C) theo quy định tại TCVN 8477:2018;
• Tuyến công trình cong có góc ngoặt vượt quá 15^o;
  1. Số lượng mốc trong mỗi tuyến quy định như sau:
• Trên đỉnh đập, ngoài phạm vi đường giao thông cần bố trí từ (1 đến 2) mốc; nếu chiều rộng đỉnh đập (Bđ) nhỏ hơn 8 m thì chỉ cần bố trí 1 mốc, nếu Bđ lớn hơn hoặc bằng 8 m thì bố trí 2 mốc;
• Trên mái hạ lưu đập bố trí mốc trên các cơ đập, chỉ khi không có cơ mới bố trí trực tiếp lên mái đập. Vị trí các mốc phụ thuộc vào chiều cao đập, cứ chênh cao từ (8 đến 10) m bố trí 1 mốc;
• Trên mái thượng lưu đập, hệ thống mốc chỉ đặt đối với đập cấp I trở lên, bố trí 1 mốc ở trên mực nước dâng bình thường khoảng 1 m và 1 mốc đặt cao hơn mực nước chết từ (1 m đến 2) m;
  1. Cao tọa độ các mốc được xác định: tương ứng với giải tích 2 và thủy chuẩn hạng 4 đối với đập từ cấp II trở xuống; tương ứng với tam giác hạng 4 và thủy chuẩn hạng III đối với đập từ cấp I trở lên để đảm bảo đáp ứng được sai số theo quy định.
• Đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép

Số lượng mốc phải đảm bảo quan trắc được độ lún công trình và bộ phận công trình, đồng thời quan trắc được chênh lệch lún giữa các bộ phận hoặc giữa các đơn nguyên của công trình và phải đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:

• Các mốc được bố trí theo chiều dọc và ngang của đơn nguyên hoặc bộ phận công trình, khoảng cách giữa các mốc không quá 10 m. Trường hợp đơn nguyên hoặc bộ phận công trình có kích thước lớn hơn 10m, phải bố trí bổ sung thêm mốc;
• Trong trường hợp công trình được chia thành từng đoạn bởi các khe lún thì các mốc đo của từng đoạn sẽ sử dụng làm mốc quan trắc lún (kể cả quan trắc độ nghiêng) của mỗi đoạn công trình. Nếu khe lún qua trục mố (hoặc trụ) thì các mốc quan trắc lún mặt được đặt vào bốn góc của mỗi mố trụ thượng lưu và hạ lưu đó;
• Trong mọi trường hợp tại mỗi một đơn nguyên hoặc bộ phận công trình phải bố trí tối thiểu hai mốc lún mặt ở đầu và cuối đơn nguyên hoặc bộ phận công trình;

Cao tọa độ các mốc lún mặt được xác định tương ứng với tam giác hạng 2 và thủy chuẩn hạng 2 để đảm bảo đáp ứng được sai số theo quy định.

Quan trắc lún sâu

Quan trắc lún sâu chỉ thực hiện đối với các công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ) từ cấp II trở lên. Để quan trắc lún sâu các lớp đất, đá khác nhau trong thân và nền đập sử dụng phương pháp quan trắc gián tiếp thông qua các thiết bị đo tự động như: thiết bị đo kiểu từ tính (Magnetic Extensometer), thiết bị đo lún sâu bằng khí nén (Pneumatic settlement cell) và các thiết bị có tính năng tương tự và phải đáp ứng các yêu cầu sau:

• Tuyến quan trắc lún sâu được quy định như lún mặt và nên bố trí trùng nhau. Các mốc đo lún đặt trên cùng một cao độ trong một mặt cắt ngang của đập gọi là tuyến đo ngang;
• Tuyến dưới cùng bố trí sâu hơn đáy chân khay ở vị trí thấp nhất của đập khoảng 5m, tùy theo chiều cao đập cứ chênh cao từ (8 đến 10) m thì bố trí một tuyến đo ngang (đối với đập đồng chất) và cứ mỗi loại đất bố trí một tuyến đo ngang (đối với đập không đồng chất). Số lượng mốc quan trắc trong mỗi tuyến đo ngang từ (2 đến 5) mốc;

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Quan trắc chuyển vị ngang, nghiêng, lệch

Để quan trắc chuyển vị ngang, nghiêng, lệch (gọi chung là quan trắc chuyển vị ngang) của công trình sử dụng thiết bị đo để quan trắc chuyển vị ngang bao gồm: mốc ngắm, hầm dọc, quả lắc thuận, đảo, thiết bị đo bố trí nghiêng (Inclinometer), v.v… Ưu tiên sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (hệ thống mốc mặt và phương pháp trắc đạc), cụ thể như sau:

• Đối với công trình đất, đá: đập đất, đập đất đá hỗn hợp, đập đá đổ
  1. Số lượng tuyến quan trắc quy định như quan trắc lún mặt và nên bố trí trùng nhau. Trong trường hợp có kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm trong thân đập, tuyến quan trắc nên bố trí trùng với vị trí có kết cấu bê tông, bê tông cốt thép này;
  2. Số lượng mốc trong mỗi tuyến được quy định như sau:
• Nếu bề rộng đỉnh đập (Bđ) nhỏ hơn 8 m thì chỉ cần bố trí 1 mốc tại mép thượng lưu đập hoặc tại giao điểm của mực nước gia cường và mái đập thượng lưu; nếu Bđ lớn hơn hoặc bằng 8 m thì bố trí 2 mốc tại mép thượng và hạ lưu đập;
• Trên mái hạ lưu đập bố trí các mốc trên các cơ, chỉ khi không có cơ mới bố trí trực tiếp lên mái đập. Theo chiều cao của đập đồng chất cứ cách nhau từ (8 đến 10) m bố trí một mốc; đối với đập không đồng chất cứ mỗi loại đất, đá đắp khác nhau bố trí 1 mốc. Nên xem xét thiết kế mốc quan trắc chuyển vị ngang kết hợp với mốc quan trắc lún mặt để giảm số lượng mốc;
• Trường hợp kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm lộ thiên ra khỏi mặt đập thì bố trí mốc quan trắc theo quy định như đối với công trình bê tông.
  1. Cao tọa độ mốc được xác định: tương ứng với giải tích 2 và thủy chuẩn hạng 4 đối với đập từ cấp II trở xuống; tương ứng với tam giác hạng 4 và thủy chuẩn hạng 3 đối với đập từ cấp I trở lên để đảm bảo đáp ứng được sai số theo quy định.
• Đối với công trình bê tông, bê tông cốt thép

Số lượng mốc phải đảm bảo quan trắc được chuyển vị theo phương nằm ngang của công trình, bộ phận công trình hoặc giữa các đơn nguyên của công trình và phải đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:

• Các mốc được bố trí theo chiều dọc và ngang của đơn nguyên hoặc bộ phận công trình từ mặt công trình về phía hạ lưu (phần không ngập nước), khoảng cách giữa các mốc không quá 10 m. Trường hợp đơn nguyên hoặc bộ phận công trình có kích thước lớn hơn 10m, phải bố trí bổ sung thêm mốc;
• Trong mọi trường hợp tại mỗi một đơn nguyên hoặc bộ phận công trình phải bố trí tối thiểu 4 mốc ở 4 góc của đơn nguyên hoặc bộ phận công trình;
• Đối với đập vòm, nên bố trí kết hợp quan trắc chuyển vị ngang và quan trắc độ võng của mặt cong so với trục dọc của đập. Số lượng mốc quan trắc phụ thuộc vào chiều cao đập, trung bình cứ từ (10 đến 15) m theo chiều cao bố trí một mốc. Mỗi khoang đập cần bố trí ít nhất một tuyến quan trắc;

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt (đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép; bao gồm cả kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm lộ thiên ra khỏi công trình đất)

Để quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt, khe lún hoặc khe hở sử dụng thiết bị đo để quan trắc bao gồm: mốc ngắm, quả lắc thuận, đảo, thiết bị đo bố trí nghiêng (Inclinometer), v.v… Sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (trắc đạc) đối với mốc ngắm, quan trắc gián tiếp (đo tự động) đối với quả lắc thuận, đảo, thiết bị đo bố trí nghiêng (Inclinometer), thiết bị đo khe hở, v.v… và phải đáp ứng các yêu cầu sau:

• Đối với công trình từ cấp II trở xuống sử dụng hệ thống mốc trắc đạc đặt trên mặt công trình, trong trường hợp này các mốc được đặt đối xứng qua khe nối;
• Đối với từ cấp I trở lên sử dụng các thiết bị đo tự động đặt vào giữa tất cả các khe nối của công trình, trường hợp công trình có nhiều khe nối thì cứ cách một khe nối thì bố trí 1 tuyến quan trắc. Tại khe nối giữa các hạng mục công trình (tiếp giáp giữa đập, tràn, cống, v…) phải bố trí 1 tuyến quan trắc;
• Số lượng điểm đo trên 1 tuyến phụ thuộc vào chiều cao, chiều rộng và kết cấu công trình, theo chiều dọc (chiều cao) khe nối cứ cách nhau từ (10 đến 15) m bố trí một điểm đo. Trong mọi trường hợp một khe nối phải có tối thiểu 2 điểm đo tại đỉnh và chân.

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Mốc cơ sở phục vụ quan trắc chuyển vị

Mốc cơ sở (mốc cố định) là các mốc được đặt bên ngoài phạm vi xây dựng công trình tại các vị trí phù hợp với phương pháp trắc đạc, cho phép thông hướng và đo được tất cả các mốc quan trắc chuyển vị đứng và ngang của công trình, đồng thời thỏa mãn các yêu cầu sau:

• Mốc cơ sở sử dụng mốc mặt và được đặt tại các vị trí có địa chất nền ổn định, không bị ảnh hưởng của công tác thi công cũng như vận hành công trình, mốc phải có kết cấu bền và ổn định;
• Các mốc cơ sở nên bố trí ở cao trình cao hơn so với các mốc quan trắc chuyển vị, không bị ngập nước, không bị che khuất và cách nhau không quá 200 m;
• Mốc cơ sở phải được bố trí ở hai bên vai công trình, số lượng mốc ở mỗi vai tối thiểu là 3 mốc: 1 mốc ở thượng lưu, 1 mốc ở gần tim, 1 mốc ở hạ lưu. Trường hợp hai vai công trình ở xa quá 500 m hoặc không thông hướng thì phải bố trí bổ sung thêm mốc. Các mốc nằm ở phía thượng lưu phải cao hơn mực nước lớn nhất thiết kế tối thiểu 1 m;
• Cao tọa độ mốc cơ sở phải được xác định cao hơn một cấp so với các mốc quan trắc chuyển vị để đảm bảo đáp ứng được sai số theo quy định.

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Quan trắc biến dạng, áp lực đất, đá lên kết cấu bê tông và bê tông cốt thép nằm trong  công trình đất, đá

• Quan trắc biến dạng, áp lực đất đá thực hiện đối với công trình từ cấp I trở, đối với công trình từ cấp II trở xuống chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt.
• Trường hợp cống lấy nước bằng bê tông, bê tông cốt thép đặt trong thân đập thì ngoài việc quan trắc biến dạng, phải bố trí thêm thiết bị để quan trắc độ mở rộng và thu hẹp của khớp nối theo quy định.
• Quan trắc áp lực đất, đá lên công trình thực hiện khi chiều cao cột đất, đá tác dụng lên công trình lớn hơn 25 m. Số lượng áp lực kế bố trí trong một tuyến ít nhất là 5 để có thể xây dựng được biểu đồ đẳng áp lực tác dụng lên công trình (xem Hình 9).

Thiết bị quan trắc đập thuỷ_điện: Quan trắc ứng suất

• Quan trắc ứng suất được thực hiện đối với công trình từ cấp I trở lên, đối với công trình từ cấp II trở xuống chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt. Nội dung quan trắc bao gồm: Quan trắc trạng thái ứng suất và ứng suất nhiệt.
• Đối với công trình đất, đá thực hiện quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình.
• Đối với công trình bê tông, bê tông cốt thép thực hiện quan trắc trạng thái ứng suất và ứng suất nhiệt trong công trình; quan trắc trạng thái ứng suất nền đối với công trình đặt trên nền đất, với công trình đặt trên nền đá chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt.
• Để quan trắc trạng thái ứng suất thường thực hiện bằng hai phương pháp: quan trắc trực tiếp; hoặc gián tiếp thông qua biến dạng, sau đó tính chuyển thành ứng suất theo lý thuyết đàn hồi và dẻo. Nguyên tắc bố trí hệ thống thiết bị quan trắc phải căn cứ vào biểu đồ ứng suất tính toán (kể cả biểu đồ ứng suất nhiệt), ưu tiên bố trí dày hơn ở mặt cắt có biểu đồ ứng suất hai đầu. Việc bố trí tuyến và số lượng thiết bị trong một tuyến như quy định tại điều 6.4.3 của tiêu chuẩn này. Thiết bị quan trắc gián tiếp qua biến dạng là thiết bị kiểu dây căng (Tenzomet, Embeded Strain gauge, v.v…); thiết bị quan trắc trực tiếp thường dùng hiện nay là: Pressure cell, Total pressure cell, v…;
• Đối với đập vòm, ứng suất do tải trọng ngoài gây ra thường khá lớn vì vậy việc bố trí thiết bị để quan trắc ứng suất là rất quan trọng. Tại mỗi điểm quan trắc đều phải bố trí theo phương đứng và ngang. Số lượng tuyến quan trắc phụ thuộc vào chiều cao đập và chế độ quan trắc đặc biệt (nếu có). Theo chiều cao đập cứ khoảng 10 m bố trí một mặt cắt ngang, trên mặt cắt ngang bố trí từ (5 đến 7) điểm quan trắc, vị trí cụ thể đặt thiết bị phải dựa vào kết quả tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng của đập.

Quan trắc ứng suất nhiệt của công trình bê tông toàn khối có ý nghĩa rất quan trọng. Khi bố trí các thiết bị để quan trắc cần căn cứ vào biểu đồ ứng suất nhiệt tính toán. Ở sát mép thượng lưu, mặt tiếp xúc giữa bê tông với nền đá hoặc khe nhiệt hoặc khe nối phải bố trí nhiệt kế dày hơn ở giữa khối bê tông. Nên bố trí các thiết bị để quan trắc trạng thái ứng suất và ứng suất nhiệt trong cùng một tuyến

Quan trắc nhiệt độ

Do sự thay đổi nhiệt độ trong công trình bê tông (đặc biệt là bê tông khối lớn) làm xuất hiện các khe nứt nhiệt, gây nguy hiểm cho sự làm việc của công trình nên cần quan trắc chế độ nhiệt trong thân và nền công trình từ cấp I trở lên, đối với công trình từ cấp II trở xuống chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt. Ở những cấu kiện bê tông có chiều dày nhỏ hơn 5 m do nhiệt độ giảm tương đối nhanh nên không cần phải bố trí quan trắc nhiệt độ, trừ trường hợp có yêu cầu nghiên cứu đặc biệt của thiết kế.

• Bố trí tuyến quan trắc và số lượng nhiệt kế trong một tuyến phụ thuộc vào kích thước, quy mô, cấp công trình và nhiệm vụ đề ra cho công tác quan trắc.
• Bố trí nhiệt kế cần phải thông qua tính toán. Nguyên tắc cơ bản là phải đủ điểm để vẽ được biểu đồ đẳng nhiệt độ làm cơ sở so sánh với tính toán lý thuyết. Nên bố trí nhiệt kế ở hai biên và hạ lưu với số lượng dày hơn, càng vào tâm công trình càng ít đi. Nếu bê tông có dùng chất phụ gia thì cần bố trí nhiệt kế ở tâm để kiểm tra ảnh hưởng của nó đến chế độ nhiệt của bê tông.
• Tại mỗi đơn nguyên công trình bê tông, bê tông cốt thép bố trí một tuyến quan trắc nhiệt. Theo chiều cao công trình cứ cách nhau khoảng từ (10 đến 15) m bố trí một mặt cắt ngang (tiết diện) quan trắc. Số lượng nhiệt kế bố trí trong một mặt cắt ngang phải đủ để vẽ được biểu đồ đẳng nhiệt của công trình, thường bố trí từ (5 đến 7) nhiệt kế trong một mặt cắt ngang (xem Hình 10) và nên bố trí ở phần sát biên dày hơn ở phần tâm công trình.
• Đối với đập vòm thì tối thiểu mỗi khoang đập phải có một tuyến quan trắc nhiệt độ. Theo chiều cao của đập cứ 10 m có một mặt cắt ngang quan trắc, trên đó bố trí từ (5 đến 7) điểm tuỳ theo mặt cắt ngang của đập, điểm đầu và cuối phải cách biên ngoài của đập từ (0,4 đến 0,6)
• Đối với công trình đất, đá (đập đất , đất đá hỗn hợp, đá đổ), trong các trường hợp cần quan trắc đặc biệt theo yêu cầu của thiết kế để xác định hướng đi và tốc độ của dòng thấm có thể thực hiện quan trắc nhiệt độ của nước thấm. Bố trí nhiệt kế để đo nhiệt độ của dòng thấm về nguyên tắc cũng giống như nhiệt kế đo nhiệt độ của bê tông. Để đơn giản, nên bố trí trùng với tuyến quan trắc đường bão hoà.

Quan trắc ứng lực trong cốt thép

• Công trình bê tông cốt thép cần quan trắc ứng lực của cốt thép chịu lực. Để quan trắc ứng lực trong cốt thép sử dụng các lực kế bố trí thành từng tuyến theo phương chịu lực, một công trình không được bố trí ít hơn 3 tuyến bao gồm:

• Một tuyến ở tâm đáy móng;
• Hai tuyến còn lại đặt ở hai biên của tâm đáy;
• Số lượng lực kế trong một tuyến phụ thuộc vào hình dạng và kích thước kết cấu nhưng không được ít hơn 3.
  • Vị trí đặt lực kế cần căn cứ vào biểu đồ mô men tính toán và nên đặt tại vị trí có ứng lực lớn nhất. Không nên bố trí lực kế đơn chiếc, mà bố trí thành cụm từ (2 đến 3) chiếc trở lên. Có thể bố trí trên từng thanh cốt thép hoặc cách một đến hai
  • Tại các khu vực như: trụ pin, dốc nước, mũi phun, tai van cửa cung phải bố trí thiết bị quan trắc ứng lực trong cốt thép theo tuyến đo hoặc điểm đo. Trường hợp công trình có thiết kế thép néo vào nền thì phải bố trí lực kế để quan trắc ứng suất kéo của nó.
  • Nguyên lý làm việc của thiết bị quan trắc áp lực kéo cốt thép tương tự như thiết bị đo ứng suất. Quan trắc biến dạng của cốt thép sau đó xác định ứng lực theo lý thuyết đàn hồi. Thiết bị quan trắc bao gồm lực kế đo trực tiếp (Load Cell) và lực kế kiểu dây rung đo gián tiếp (Embeded Strain gause).
  • Các lực kế đo trực tiếp (đo tự động) được hàn trực tiếp vào cốt thép chịu lực (không được hàn vào đoạn cốt thép cong) theo hai phương (dọc và ngang). 

Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy

• Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy thực hiện sau đập tràn, cửa ra cống lấy nước, mũi hất của máng phun, thân dốc nước, bể (hố) tiêu năng và sân sau nối tiếp với bể, v…  bằng bê tông và bê tông cốt thép.
• Thiết bị quan trắc được đặt thành những tuyến song song và vuông góc với trục dòng chảy. Tại một tuyến, số lượng thiết bị quan trắc bố trí không được ít hơn
• Thiết bị quan trắc có thể đặt trên mặt phẳng nằm ngang hoặc thẳng đứng của công trình. Vị trí đặt các điểm đo trong tuyến quan trắc cần nghiên cứu kỹ, nên đặt tại điểm có xung lực lớn nhất của dòng chảy.
• Vị trí đặt thiết bị phải thông qua kết quả thí nghiệm mô hình (nếu có) để đặt thiết bị đo chính xác (xem Hình 15).

Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình

• Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực bao gồm đo mưa và đo mực nước.
• Các yêu cầu đối với đo mưa
  • Lắp đặt trạm đo mưa thực hiện theo các yêu cầu sau đây:
    • Các điểm đo phải đảm bảo phân bố đều trên toàn hệ thống, không bố trí chỗ thưa quá, chỗ dày quá. Đối với vùng có địa hình thay đổi nhiều, khoảng cách giữa các điểm đo mưa thông thường từ (10 đến 15) Đối với vùng trung du đồng bằng địa hình ít thay đổi, khoảng cách giữa các điểm đo mưa thông thường từ (15 đến 20) km.
    • Vị trí lắp đặt trạm đo phải đảm bảo thuận tiện cho việc vận hành quan trắc; theo dõi, bảo vệ và bảo trì thiết bị.
    • Đối với trạm đo bằng thủ công thì tại mỗi điểm đo phải có tối thiểu hai thùng (ống) đo, trong đó một thùng làm việc và một thùng dự phòng. Thùng phải đặt nơi bằng phẳng, cách xa vật cản (nhà cửa, cây cối) từ ba đến bốn lần chiều cao của vật cản, miệng thùng phải cao hơn mặt đất tối thiểu 1,50 m.

• Đối với trạm đo tự động thì điểm đo phải đặt ở vị trí thông thoáng không bị các vật cản che khuất làm ảnh hưởng đến kết quả đo. Bộ cảm biến đo lượng mưa được lắp đặt chắc chắn ở độ cao từ 1,5 m trở lên so với mặt đất hoặc mặt nền và miệng thùng hứng nước mưa phải nằm

Để tránh ảnh hưởng của sét lan truyền nên ưu tiên sử dụng nguồn điện từ pin năng lượng mặt trời với công suất phù hợp để hoạt động trong thời gian mưa bão, ngoài ra bố trí nguồn điện lưới để dự phòng.

Quan trắc độ mở cống, tràn

• Đối với quan trắc thủ công

Bố trí các cột đo nước (thủy chí) hoặc sơn kẻ vạch lên kết cấu bê tông tại vị trí cửa cống và tràn. Quan trắc bằng trực quan hoặc đo bằng thước dây. Hình thức bố trí cột thủy chí thực hiện theo quy định tại điều 6.1.2 của tiêu chuẩn này.

• Đối với quan trắc tự động
  • Thiết bị quan trắc tự động là các cảm biến đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật theo quy định tại điều 5.2.2 của tiêu chuẩn này.
  • Hình thức lắp đặt tuân thủ theo các nguyên tắc sau đây:
    • Với cửa van cung, cảm biến sử dụng loại áp lực thủy tĩnh để giảm sai số do rung lắc và hoạt động tốt trong môi trường ẩm ướt trong quá trình cửa vận hành.
    • Với cửa van dạng phẳng:
  • Loại cửa vận hành bằng thủy lực hoặc tời kéo, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển thẳng có dây kéo được bảo vệ trong cơ cấu pít tông – xi lanh làm bằng thép không rỉ.
  • Loại cửa vận hành bằng máy đóng mở kiểu trục vít, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển trục vít bằng bánh răng.
    • Với cửa van côn, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển thẳng có dây kéo sử dụng loại có khả năng ngập nước hoặc phải có cơ cấu dẫn hướng lên vị trí không bị ngập
• Đối với trạm quan trắc, để tránh ảnh hưởng của sét lan truyền nên ưu tiên sử dụng nguồn điện từ pin năng lượng mặt trời với công suất phù hợp để hoạt động trong thời gian mưa bão, ngoài ra bố trí nguồn điện lưới để dự phòng. Có thể kết nối các cảm biến của nhiều cửa van vào một trạm quan trắc tự động nhưng các cảm biến này phải nằm cách trạm không quá 5 m

 

LIÊN HỆ

Để được tư vấn về dịch vụ cung cấp, lắp đặt và sửa chữa thiết bị quan trắc thuỷ điện và hồ chứa, Quý khách vui lòng liên hệ tới Hotline: 0903 372 300 (Call, SMS, Zalo, Viber, WhatsApp, Skype) hoặc E-mail: geotechnics@geotechnicsvn.com