MỘT SỐ SỰ CỐ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
XẢY RA TRONG THỜI GIAN QUA
Hoàng Xuân Hồng
Hội Đập lớn &
PT nguồn nước Việt Nam
Cũng như các công trình xây dựng khác, công trình thuỷ lợi thường vẫn xảy ra những sự cố ở những thời gian, mức độ và tính chất khác nhau. Nhưng những sự cố thường gặp nhất, gây nên những tổn thất về người và của nhất, huỷ hoại môi trường lớn nhất thì có thể nói là những sự cố xẩy ra đối với hồ chứa, trong đó kể cả mục đích hồ cho sử dụng tổng hợp hoặc chỉ để tưới hay phát điện. Trong báo cáo này, chúng tôi chỉ nêu lên những sự cố đối với hồ chứa.
Hồ chứa nước là loại hình công trình thuỷ lợi phổ biến nhất ở nước ta, chỉ trừ các tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long và một số tỉnh của đồng bằng Bắc bộ như Thái Bình, Nam Định và Hà Nam còn tất cả các tỉnh khác đều có hồ chứa.
Theo tài liệu điều tra cho đến năm 2000, toàn quốc có trên 550 hồ chứa loại vừa và lớn (với dung tích 1 triệu m3 nước trở lên và có chiều cao đập trên 10m) và hàng ngàn hồ chứa nước loại vừa và nhỏ có dung tích nhỏ hơn 1 triệu m3 nước và đập cao < 10m. Trong đó tuyệt đại đa số là hồ phục vụ cho tưới, có khoảng 100 hồ sử dụng tổng hợp (tưới, phát điện, du lịch, cấp nước công nghiệp, sinh hoạt và thuỷ sản) và một số ít hồ chỉ có mục đích phát điện. Trong các loại hình đập tạo hồ thì đại đa số là đập đất, một số ít đập đá và đập bê tông.
Các hồ chứa chủ yếu tập trung ở miền Trung và Tây nguyên, khoảng 80% còn lại là ở miền núi và trung du Bắc Bộ. Trong lịch sử xây dựng các hồ chứa nước ở nước ta thì những sự cố xảy ra đa số xảy ra ở những hồ chứa vừa và nhỏ và với đập dâng nước là đập đất. Tuy là hồ chứa nhỏ nhưng khi có sự cố có sức tàn phá ghê gớm, ví dụ năm 1978 hồ chứa của một nông trường cà phê ở Đắk Lắk chỉ có dung tích 500.000m3 bị vỡ đã làm chết hơn 30 người, hồ chứa Nhà Trò ở Nghệ An dung tích 2 triệu m3 bị vỡ đã làm chết 27 người và gần đây nhất 1 hồ chứa rất nhỏ ở Hà Tĩnh chỉ chứa 250.000m3 nước bị vỡ đã làm trôi hơn 200 m đường sắt Bắc Nam làm tê liệt hàng chục đoàn tàu trong nhiều ngày.
1. Những sự cố thường xảy ra ở hồ chứa là:
1.1. Lũ tràn qua đỉnh đập do:
- Tính toán thuỷ văn sai
- Cửa đập tràn bị kẹt
- Lũ vượt tần suất thiết kế
- Đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế
1.2. Sạt mái đập ở thượng lưu do:
- Tính sai cấp bão
- Biện pháp gia cố mái không đủ sức chịu của sóng do bão gây ra
- Thi công lớp gia cố kém chất lượng
- Đất mái thượng lưu đầm nện không đủ độ chặt
1.3. Thấm mạnh làm xói nền đập do
- Đánh giá sai địa chất nền đập
- Biện pháp thiết kế xử lý nền không đảm bảo chất lượng
- Thi công xử lý không đúng thiết kế
1.4. Thấm và sủi nước ở vai đập do
- Thiết kế sai biện pháp tiếp giáp giữa đập và vai
- Thi công không đúng thiết kế, bóc bỏ lớp thảo mộc không hết
- Đầm nện chỗ tiếp giáp không tốt
1.5. Thấm và xói rỗng ở mang các công trình bê tông do:
- Thiết kế biện pháp tiếp giáp không tốt
- Thi công không đảm bảo chất lượng
- Các khớp nối của công trình bê tông bị hỏng, ...
1.6. Thấm mạnh, sủi nước qua thân đập do:
- Vật liệu đắp không tốt
- Khảo sát vật liệu không đúng với thực tế, thí nghiệm sai các chỉ tiêu cơ lý lực học của vật liệu đất
- Thiết kế sai dung trọng khô của đập
- Không có biện pháp xử lý thích hợp đối với độ ẩm của đất
- Thi công đầm nén không đảm bảo kỹ thuật
- Thiết bị tiêu nước qua thân đập không làm việc
1.7. Nứt ngang đập do:
- Nền đập bị lún
- Thân đập lún không đều
- Đất đắp đập bị lún ướt lớn hoặc tan rã nhanh
1.8. Nứt dọc đập do:
- Nước hồ dâng cao đột ngột do lũ về nhanh
- Nước hồ rút xuống đột ngột gây giảm tải đột ngột ở mái thượng lưu
- Nền đập bị lún theo chiều dài tim đập
- Đất đắp đập khối thượng lưu có tính lún ướt và tan rã nhanh nhưng khảo sát không phát hiện ra hoặc thiết kế không có biện pháp đề phòng.
1.9. Trượt mái thượng và hạ lưu đập do:
- Sóng bão kéo dài phá hỏng lớp gia cố
- Nước hồ rút nhanh
- Thiết kế chọn sai sơ đồ tính toán ổn định, tổ hợp tải trọng
- Địa chất nền xấu không xử lý triệt để
- Chất lượng thi công không đảm bảo
- Thiết bị tiêu nước thấm trong thân đập không làm việc, thiết bị tiêu nước mưa trên mái không tốt
1.10. Đập tràn bị hỏng do:
- Nền bị xói làm thân đập bị gãy nứt nẻ
- Tiêu năng bị xói do thiết kế sai
- Hạ lưu bị xói do tiêu năng không hết
- Cửa van bị kẹt do thiết kế gia công và lắp đặt kém, thiết bị đóng mở hoạt động kém.
1.11. Cống lấy nước bị hỏng do:
- Nền lún làm gãy cống
- Hỏng khớp nối, nước xói ở mặt tiếp giáp giữa cống và đập
- Cửa cống bị kẹt, cống ở quá sâu không xử lý được nhất là trong khi hồ chứa đầy nước
- Tiêu năng sau cống bị xói
2. Một số sự cố công trình điển hình
2.1. Vỡ đập Suối Hành ở Khánh Hoà
Đập Suối Hành có một số thông số cơ bản sau:
- Dung tích hồ: 7,9 triệu m3 nước
- Chiều cao đập: 24m
- Chiều dài đập: 440m
- Khảo sát: do 1 công ty tư nhân tên là Sơn Hà ở TP. Hồ Chí Minh khảo sát.
- Thiết kế: do xí nghiệp KSTK thuộc Sở Thuỷ lợi Khánh Hoà thiết kế
- Thi công: do Công ty Xây dựng Thuỷ lợi 7, Bộ Thuỷ lợi
Đập được khởi công từ tháng 10/1984, hoàn công tháng 9/1986 và bị vỡ vào 2h15 phút đêm 03/12/1986.
Thiệt hại do vỡ đập:
- Trên 100 ha cây lương thực bị phá hỏng.
- 20 ha đất trồng trọt bị cát sỏi vùi lấp.
- 20 ngôi nhà bị cuốn trôi.
- 4 người bị nước cuốn chết.
Nguyên nhân: Khi thí nghiệm vật liệu đất đã bỏ sót không thí nghiệm 3 chỉ tiêu rất quan trọng là độ tan rã, độ lún ướt và độ trương nở, do đó đã không nhận diện được tính hoàng thổ rất nguy hiểm của các bãi từ đó đánh giá sai lầm chất lượng đất đắp đập. Công tác khảo sát địa chất quá kém, các số liệu thí nghiệm về đất bị sai rất nhiều so với kết quả kiểm tra của các cơ quan chuyên môn của Nhà nước như Trường Đại học Bách khoa TP. HCM, Viện Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam.
Vật liệu đất có tính chất phức tạp, không đồng đều, khác biệt rất nhiều, ngay trong một bãi vật liệu các tính chất cơ lý lực học cũng đã khác nhau nhưng không được mô tả và thể hiện đầy đủ trên các tài liệu.
Thiết kế chọn chỉ tiêu trung bình của nhiều loại đất để sử dụng chỉ tiêu đó thiết kế cho toàn bộ thân đập là một sai lầm rất lớn. Tưởng rằng đất đồng chất nhưng thực tế là không. Thiết kế gk = 1,7T/m3 với độ chặt là k = 0,97 nhưng thực tế nhiều nơi khác có loại đất khác có gk = 1,7T/m3 nhưng độ chặt chỉ mới đạt k = 0,9.
Do việc đất trong thân đập không đồng nhất, độ chặt không đều cho nên sinh ra việc lún không đều, những chỗ bị xốp đất bị tan rã khi gặp nước gây nên sự lún sụt trong thân đập, dòng thấm nhanh chóng gây nên luồng nước xói xuyên qua đập làm vỡ đập.
Việc lựa chọn sai lầm dung trọng khô thiết kế của đất đắp đập là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự cố vỡ đập. Kỹ sư thiết kế không nắm bắt được các đặc tính cơ bản của đập đất, không kiểm tra để phát hiện các sai sót trong khảo sát và thí nghiệm nên đã chấp nhận một cách dễ dàng các số liệu do các cán bộ địa chất cung cấp.
Không có biện pháp xử lý độ ẩm thích hợp cho đất đắp đập vì có nhiều loại đất khác nhau có độ ẩm khác nhau, bản thân độ ẩm lại thay đổi theo thời tiết nên nếu ngưới thiết kế không đưa ra giải pháp xử lý độ ẩm thích hợp sẽ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả đầm nén và dung trọng của đất. Điều này dẫn đến kết quả trong thân đập tồn tại nhiều gk khác nhau.
Lựa chọn kết cấu đập không hợp lý. Khi đã có nhiều loại đất khác nhau thì việc xem đập đất là đồng chất là một sai lầm lớn, lẽ ra phải phân mặt cắt đập ra nhiều khối có các chỉ tiêu cơ lý lực học khác nhau để tính toán an toàn ổn định cho toàn mặt cắt đập. Khi đã có nhiều loại đất khác nhau mà tính toán như đập đồng chất cũng là 1 nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự cố đập Suối Hành.
Trong thi công cũng có rất nhiều sai sót như bóc lớp đất thảo mộc không hết, chiều dày rải lớp đất đầm quá dày trong khi thiết bị đầm nén lúc bấy giờ chưa được trang bị đến mức cần thiết và đạt yêu cầu, biện pháp xử lý độ ẩm không đảm bảo yêu cầu chất lượng, xử lý nối tiếp giữa đập đất và các mặt bê tông cũng như những vách đá của vai đập không kỹ cho nên thân đập là tổ hợp của các loại đất có các chỉ tiêu cơ lý lực học không đồng đều, dưới tác dụng của áp lực nước sinh ra biến dạng không đều trong thân đập, phát sinh ra những kẽ nứt dần dần chuyển thành những dòng xói phá hoại toàn bộ thân đập.
2.2. Vỡ đập Suối Trầu ở Khánh Hoà
Đập Suối Trầu ở Khánh Hoà bị sự cố 4 lần:
- Lần thứ 1: năm 1977 vỡ đập chính lần 1
- Lần thứ 2: năm 1978 vỡ đập chính lần 2
- Lần thứ 3: năm 1980 xuất hiện lỗ rò qua đập chính
- Lần thứ 4: năm 1983 sụt mái thượng lưu nhiều chỗ, xuất hiện 7 lỗ rò ở đuôi cống.
Đập Suối Trầu có dung tích 9,3triệu m3 nước.
- Chiều cao đập cao nhất: 19,6m.
- Chiều dài thân đập: 240m.
- Đơn vị tư vấn thiết kế: Công ty KSTK Thuỷ lợi Khánh Hoà.
- Đơn vị thi công: Công ty công trình 4-5, Bộ Giao thông Vận tải.
Nguyên nhân của sự cố:
Về thiết kế: xác định sai dung trọng thiết kế. Trong khi dung trọng khô đất cần đạt g = 1,84T/m3 thì chọn dung trọng khô thiết kế gk = 1,5T/m3 cho nên không cần đầm, chỉ cần đổ đất cho xe tải đi qua đã có thể đạt dung trọng yêu cầu, kết quả là đập hoàn toàn bị tơi xốp.
Về thi công: đào hố móng cống quá hẹp không còn chỗ để người đầm đứng đầm đất ở mang cống. Đất đắp không được chọn lọc, nhiều nơi chỉ đạt dung trọng khô gk = 1,4T/m3, đổ đất các lớp quá dày, phía dưới mỗi lớp không được đầm chặt.
Về quản lý chất lượng:
- Không thẩm định thiết kế.
- Giám sát thi công không chặt chẽ, nhất là những chỗ quan trọng như mang cống, các phần tiếp giáp giữa đất và bê tông, không kiểm tra dung trọng đầy đủ.
- Số lượng lấy mẫu thí nghiệm dung trọng ít hơn quy định của tiêu chuẩn, thường chỉ đạt 10%. Không đánh dấu vị trí lấy mẫu.
Như vậy, sự cố vỡ đập Suối Trầu đều do lỗi của thiết kế, thi công và quản lý.
2.3. Vỡ đập Am Chúa ở Khánh Hoà
Đập Am Chúa ở Khánh Hoà cũng có quy mô tương tự như hai đập đã nói trên đây. Đập được hoàn thành năm 1986, sau khi chuẩn bị khánh thành thì lũ về làm nước hồ dâng cao, xuất hiện lỗ rò từ dưới mực nước dâng bình thường rồi từ lỗ rò đó chia ra làm 6 nhánh như những vòi của con bạch tuộc xói qua thân đập làm cho đập vỡ hoàn toàn chỉ trong 6 tiếng đồng hồ. Nguyên nhân cũng giống như các đập nói trên.
- Khảo sát xác định sai chỉ tiêu của đất đắp đập, không xác định được tính chất tan rã, lún ướt và trương nở của đất nên không cung cấp đủ các tài liệu cho người thiết kế để có biện pháp xử lý.
- Thiết kế không nghiên cứu kỹ sự không đồng nhất của các bãi vật liệu nên vẫn cho rằng đây là đập đất đồng chất để rồi khi dâng nước các bộ phận của đập làm việc không đều gây nên nứt nẻ, sụt lún, tan rã, hình thành các vết nứt và các lỗ rò.
- Thi công không đảm bảo chất lượng, đầm đất không đạt dung trọng nên khi hồ bắt đầu chứa nước, đất không được cố kết chặt, gặp nước thì tan rã.
Vẫn là những bài học cay đắng của đất đắp đập miền Trung nhưng không được đúc kết và rút kinh nghiệm.
Một số đập có quy mô nhỏ hơn như đập Họ Võ (Hà Tĩnh), đập Đu Đủ (Bình Thuận), đập Núi Một (Bình Thuận), ... cũng bị vỡ mà nguyên nhân chính là do tài liệu khảo sát sai.
Đập Cà Giây ở Bình Thuận đã thi công gần đến đỉnh đập, nước trong hồ đã dâng lên gần đến cao trình thiết kế thì xuất hiện nhiều lỗ rò xuyên qua thân đập phá hoại toàn bộ thiết bị tiêu nước trong thân đập làm đập bị sụt xuống suýt vỡ.
Nguyên nhân chủ yếu là do thi công hai khối đập cách nhau quá xa, xử lý nối tiếp không tốt, hai khối lún không đều xuất hiện vết nứt giữa hai khối.
Còn rất nhiều sự cố trong nhiều năm qua mà chưa có một tổng kết đầy đủ, song thường là những công trình nhỏ, công tác quản lý chất lượng thường không được quan tâm một cách đầy đủ.
Qua một số sự cố điển hình trên đây có thể rút ra một số nguyên nhân chủ yếu sau đây:
a. Công tác khảo sát địa chất không tốt, không đánh giá hết tính phức tạp của đất đắp đập đặc biệt là đất duyên hải miền Trung. Nhiều đơn vị khảo sát tính chuyên nghiệp kém, thiếu các cán bộ có kinh nghiệm dẫn đến nhiều sai sót trong đánh giá bản chất của đất.
b. Công tác thiết kế chưa hiểu được tầm quan trọng của việc xác định dung trọng đắp đập dẫn đến xác định sai các chỉ số này. Xác định kết cấu đập không đúng, nhiều lúc rập khuôn máy móc, không phù hợp với tính chất của các loại đất trong thân đập dẫn đến đập làm việc không đúng với sức chịu của từng khối đất.
c. Công tác thi công: chưa tuân thủ đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật, nhiều đơn vị thi công không chuyên nghiệp, không hiểu rõ được tầm quan trọng của từng chỉ số được quy định trong thiết kế nên dẫn đến những sai sót rất nghiêm trọng nhưng lại không hề biết.
d. Công tác quản lý: các ban quản lý dự án thiếu các cán bộ chuyên môn có kinh nghiệm, tính chuyên nghiệp của ban quản lý không cao, khi lựa chọn các nhà thầu chỉ thường nghiêng về giá bỏ thầu nên không chọn được các nhà thầu có đủ và đúng năng lực.
3. Một số kiến nghị
a. Trong xây dựng thuỷ lợi, đặc biệt là các hồ chứa, công tác khảo sát địa chất cực kỳ quan trọng, nó không những tác động đến giá thành, hiệu quả của dự án mà còn tác động đến sự an toàn của công trình. Song kinh phí dành cho khảo sát là ít và nhất là trong giai đoạn lập dự án nên rất hạn chế cho việc lựa chọn các vật liệu đất tốt nhất, tuyến đập tốt nhất.
b. Các cơ quan tư vấn lập dự án lại không được tham gia đấu thầu thiết kế ở giai đoạn sau đã gây ra sự thiệt hại to lớn đối với đất nước.
c. Việc đầu thầu rộng rãi có mục tiêu làm tăng tính cạnh tranh nhưng nó cũng làm cho việc chọn lựa nhà thầu không chính xác, không đạt đến mức chuyên nghiệp dẫn đến chất lượng thiết kế và thi công đều kém.
d. Việc phân cấp quản lý cho địa phương là đúng nhưng nếu chọn những người quản lý không đủ trình độ chuyên môn nghề nghiệp, thiếu kinh nghiệm trong xây dựng các công trình thuỷ lợi thì sẽ hạn chế hiệu quả về mặt kỹ thuật đối với các dự án xây dựng thuỷ lợi, đặc biệt đối với các hồ chứa là loại hình phức tạp nhất.
|