Khung thép bỏ đá dạng bậc nước gia cố mái đập đá đổ đắp dở khi xả lũ thi công

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 54 - 2019 1
KHUNG THÉP BỎ ĐÁ DẠNG BẬC NƯỚC GIA CỐ 
MÁI ĐẬP ĐÁ ĐỔ ĐẮP DỞ KHI XẢ LŨ THI CÔNG 
Nguyễn Vũ Việt 
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 
Tóm tắt: Trong xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện lớn thời gian dẫn dòng thi công kéo 
dài vài ba năm; do đó khi xả lưu lượng dẫn dòng thi công vào mùa lũ qua cống hay tuy nen  sẽ 
rất tốn kém. Vì vậy, một số nước đã nghiên cứu và áp dụng biện pháp xả lũ thi công qua đập xây 
dở dạng bậc nước. Bài viết nêu một số ý kiến về khung thép bỏ đá dạng bậc nước gia cố mái đập 
đá đổ đắp dở khi xả lũ thi công. 
Từ khóa: Đập đá đổ đắp dở, khung thép bỏ đá, đập dạng bậc nước. 
Summary: In the construction of irrigation and large hydroelectricity works, the construction 
diversion time lasts several years; In flooding season, the discharging flow through sewers or 
tunnels ... will be very expensive. Therefore, some countries have studied and applied measures 
to discharge flood construction through dams in form of water level. The paper presents some 
ideas about the steel stone frame in the form of reinforcing the dam slope roof when filling up 
the flood for construction. 
Key word: discharge flood construction dams, steel stone frame, dam slope roof 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ* 
Trước đây trên các đoạn sông đi qua chỗ địa 
hình thay đổi đột ngột từ cao xuống thấp phải 
làm công trình chuyển tiếp. Nhiệm vụ của 
công trình là tiêu năng; tránh xói lở hạ lưu. 
Trong trường hợp này thường làm công trình 
chuyển tiếp dạng bậc nước. Với những công 
trình vĩnh cửu như đập Bái Thượng, đã dùng 
vật liệu bằng bê tông đầm lăn xây dựng dạng 
bậc nước, độ cao của các bậc nước có thể chọn 
 h từ 0.40m1.0m. 
Gần đây, khi xả lũ thi công qua đập đá đổ đắp 
dở, vì là công trình tạm nên một số công trình 
đã áp dụng rọ thép bỏ đá theo dạng bậc nước 
tiêu năng, giảm thiểu xói lở. 
Mức độ và hiệu quả tiêu năng trên từng bậc 
nước phụ thuộc vào hình thức kết cấu. Do đó 
cần chọn kết cấu như thế nào cho hợp lý. 
Ngày nhận bài: 06/4/2019 
Ngày thông qua phản biện: 11/5/2019 
Ngày duyệt đăng: 12/6/2019 
1.1. Chế độ thủy lực trên bậc nước 
Chế độ thủy lực từ đỉnh đập đá đổ đắp dở chảy 
qua các bậc xuống chân đập có thể được coi là 
sự hình thành của nhiều bậc nước liên tiếp có 
dòng chảy rơi tự do như hình 1. 
Hình 1: Chế độ thủy lực trên bậc nước 
Trường hợp bậc nước bằng các rọ thép bỏ đá 
có phần bậc nhô đủ rộng thì dòng chảy từ mỗi 
bậc phun xuống bậc kế tiếp tạo thành dạng 
mũi phun có góc hắt = 0, sau dòng phun có 
nước nhảy. Khi đó mái hạ lưu đập đá đổ có thể 
coi là một hệ thống các bậc nước hoàn chỉnh 
liên tiếp nhau. Nếu bậc không đủ rộng để có 
thể gói trọn cả dòng rơi và nước nhảy thì dòng 
chảy sẽ đổ từ bậc nọ xuống bậc kia thành các 
hpg h®
k
L
hc
hc''
Dßng xiÕt
Nuíc nh¶y Dßng ªm
hpg
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 54 - 2019 2
cung cong liên tiếp, nếu bậc ngắn thì dòng 
chảy vượt qua cả mũi bậc và đổ xuống bậc kế 
tiếp. Từ tính chất thủy lực này khi thiết kế bậc 
có chiều cao đã định [ h=a(m)] thì chiều dài 
mỗi rọ thép phải có kích thước nhất định: 
Lrọ = L1 + L2 + L3 (1) 
Trong đó: 
Lrọ - Chiều dài cần thiết của rọ thép (m) 
L1 - Chiều dài gối vào bên trong thân đập (m) 
L2 - Chiều dài tạo ra bậc nước, hứng được 
dòng rơi từ bậc phía trên đổ xuống (m) 
L3 - Chiều dài để dòng chảy sinh nước nhảy 
trên bậc nước (m) 
Qua nghiên cứu thí nghiệm mô hình để bậc 
nước có kết cấu ổn định thì chiều dài L1 L2; 
thường là lớn hơn L2 để đảm bảo trọng tâm 
của rọ nằm thiên về phía thân đập (đây là 
trường hợp bậc không hình thành nước nhảy 
trên bậc). 
Muốn xác định được chiều dài L1 và L2 cần 
phải tính được khoảng cách phóng xa của dòng 
chảy từ đỉnh đập đá đổ xuống bậc thứ nhất. Ta 
gọi X là khoảng cách phóng xa thì X được xác 
định theo công thức: 
 3ggg fZfZ2X (2) 
Trong đó: 
fg- Cao độ đỉnh bậc thứ nhất 
Zg- Cao độ trung bình mực nước ở cuối bậc 
thứ nhất 
2
ZZ
Z 10g
f3 - Cao độ đỉnh bậc thứ hai 
Các ký hiệu trong công thức (2) thể hiện trên 
hình 2. 
Khi có thí nghiệm ta sử dụng trị số đo đường 
mặt nước để xác định giá trị Z0, Z1 để suy ra 
Zg. Khi chưa có số liệu thí nghiệm thì tính Z0 
và Z1 như mực nước trên đập tràn đỉnh rộng 
chảy tự do. Độ sâu dòng chảy ở mặt cắt 1-1 tại 
mũi hất (mép cuối bậc) là h1 qua thực nghiệm 
cho thấy luôn nhỏ hơn độ sâu phân giới hpg, có 
thể xác định theo công thức thực nghiệm của 
Mooer và Rand. 
h1 = 0.715hpg (3) 
Hình 2: Các thông số bậc nước 
Năng lượng của dòng chảy được tiêu hao qua 
dòng phun rơi một phần khuếch tán trong 
không khí, một phần tiêu hao do dòng phun va 
đập với mặt rọ đá và một phần tiêu hao do nước 
nhảy ở trên bậc (trường hợp bậc rọ đá đủ dài). 
Trường hợp chiều cao chênh lệch giữa đỉnh 
đập đá đổ với đáy lòng sông hạ lưu lớn, nếu 
mỗi bậc phải làm đủ chiều dài L= (L1 + L2 
+L3) thì khối lượng làm rọ thép bỏ đá sẽ tăng 
lên nhiều. Vì vậy sẽ làm rọ đá có chiều dài 
L=(L1 + L2) để giảm bớt chiều dài xây dựng 
tạm thời khi xả lũ thi công; song để giảm bớt 
chiều dài xây dựng tạm thời khi xả lũ thi công, 
để đảm bảo an toàn cho công trình cần phải 
chấp nhận việc tăng cường công tác gia cố 
bằng tăng đường kính thép hàn lưới của rọ, và 
tăng thép néo. 
1.2. Tính kết cấu cho rọ đá 
Ở trên đã trình bày phương pháp tính thủy lực 
cho mái đập đá đổ được thiết kế theo dạng bậc 
thang. Để đáp ứng được tình hình thủy lực và 
chịu được vận tốc dòng chảy khi xả lũ thi công 
thì không thể dùng rọ thép thông thường mà 
thiết kế loại rọ thép bỏ đá phi tiêu chuẩn. 
Dưới đây giới thiệu cách tính toán rọ thép bỏ đá. 
a. Nguyên tắc bố trí rọ đá và các chi tiết: 
Với quan điểm độ bền và ổn định, rọ đá và 
công trình phải thoả mãn các yêu cầu: 
Zo Zo
1
g
Z1
2 3
3Z
X
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 54 - 2019 3
+ Phân bố lưới thép trong công trình là đồng đều; 
+ Công trình không bị biến dạng do lực cắt 
gây ra. 
Muốn đạt được yêu cầu thứ hai thì nên bố trí 
nhiều thép thẳng đứng và song song với 
hướng tác dụng của lực cắt. 
b. Rọ thép bỏ đá 
+ Hình dạng tương tự như rọ đá, nhưng kết cấu 
chắc chắn hơn, các tấm lưới không dùng lưới 
thép đan bện mà dùng thép có đường kính từ 
6mm trở lên hàn liên kết thành các tấm lưới theo 
kích thước thiết kế, ô lưới dạng hình vuông: a a 
=10cm 10cm hoặc a a = 15cm 15cm. 
Thép làm khung của rọ có đường kính lớn, 
dùng thép 2026mm; trong mỗi rọ các vách 
ngăn cũng làm khung để tăng độ bền ổn định 
cho thảm rọ đá. 
Để chống sự phá hoại của dòng chảy, trên tấm 
nắp rọ còn dùng thép 2226 hàn nối với các 
thanh thép khung của rọ; khoảng cách chia ô 
để hàn là 1.0m 1.0 hoặc 1.5m 1.5m. Loại 
rọ đá này được dùng khi bảo vệ mái các đập đá 
đổ xây dở cho tràn nước để xả lũ thi công. 
Nhằm giữ ổn định cuốn trôi rọ đá khi gradien 
dòng chảy lớn, thì dưới đáy rọ còn dùng thép 
néo, đường kính của thép néo là 2226. 
Mật độ thép néo phụ thuộc vào gradien dòng 
chảy. Một số công trình bố trí thép néo theo 
dạng hoa mai, với cự ly 1m 1m hoặc 2m 
2m hoặc 3m 3m; cố định thép néo vào các 
cục bê tông: 0.5m 0.5m 0.5m chôn sâu vào 
thân mái đập; chiều dài thép néo tối tiểu là 3m, 
lớn có thể đến 78m thông qua tính toán lực 
kéo ở đáy của rọ. 
Hình 3: Mô tả cấu tạo rọ thép 
c. Tính kết cấu rọ thép: 
Rọ phải đảm bảo không bị cuốn trôi, tức là ổn 
định dưới tác dụng của dòng chảy. Chiều dày 
rọ được xác định như sau: 
- Ứng suất cắt trên mặt rọ là đ=whi ở mái bờ 
hai bên thì m=0.75 đ ta có: 
3/1
2
2
wiwm
R
V
n75.0h75.0    (T/m2) (4) 
Trong đó: 
w - Dung trọng của nước (T/m
3) 
h- Chiều sâu trung bình dòng chảy (m) 
i- Độ dốc đường mặt nước 
n- Hệ số nhám của rọ 
V - Vận tốc trung bình của dòng chảy (m/s) 
R- Bán kính thủy lực (m) 
Khi chưa có số liệu thí nghiệm mô hình thì vận 
tốc V được tính theo công thức Manning: 
V=1/nR2/3 i1/2 (5) 
Trường hợp dòng chảy trượt trên các bậc thang 
thì tạm lấy i=i của mái đập hạ lưu ( Z/L, Z là 
chênh lệch độ cao tính từ đỉnh đập đá đổ đến 
đáy sông hạ lưu, L là chiều dài các bậc từ đỉnh 
đập đá đổ đến chân bậc cuối cùng). Còn bán 
kính thủy lực R khi bề rộng đập tràn đá đổ 
tương đối lớn thì lấy R h. 
 + Lực cắt giới hạn tại mặt dưới của rọ tính 
theo công thức: 
cđ= C(đ - w) t (T/m2) (6) 
Trong đó: 
t- Chiều dày rọ (m) 
đ - Trọng lượng đơn vị của đá (T/m3) 
C - Hệ số thực nghiệm được lấy như sau 
C=0.10 đối với rọ bỏ đá, C=0.047 với đá rời 
+ Lực cắt giới hạn của rọ đá ở hai mái bờ, theo [1]: 
cm=cđ
2
2
Sin
Sin
1 (T/m
2) (7) 
1m
3m
1m
ThÐp khung 
ThÐp 
N¾p ®Ëy
V¸ch ng¨n
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 54 - 2019 4
Trong đó: 
 - Góc nghiêng của mái dốc bờ so với mặt 
phẳng nằm ngang (độ) 
 - Góc nghỉ tự nhiên của đá, đối với rọ đá 
thường lấy = 41 
Điều kiện ổn định của thảm rọ đá trên mái hai 
bờ là: 
m cm (8) 
Cân bằng giá trị của m và cm sẽ tìm được 
chiều dày t của rọ đá. 
Dựa theo cách tính như trên thì chiều dày rọ 
đá thường không lớn, nên theo kinh nghiệm 
thực tế người ta chọn chiều dày rọ đá theo 
vận tốc tới hạn của dòng chảy (Vth). Khi mà 
vận tốc lớn hơn 5m/s cần dùng rọ đá có 
chiều dày 0.50m trở lên. 
Trên cơ sở tài liệu tham khảo [9] tính toán 
thực tế cho công trình xả lũ thi công lớn 
(Q=2000m3/s; 4500m3/s) nêu ở dưới đây. 
2. KÕT QU¶ NGHI£N CøU 
2.1. Xác định các thông số thủy lực 
Để kiểm tra sự làm việc của rọ đá trên mái, 
tính toán kiểm tra với 2 cấp lưu lượng Q = 
2000m3/s và 4500m3/s. Ứng với mỗi cấp lưu 
lượng xác định được đường mặt nước, vận 
tốc... tại các mặt cắt điển hình: đầu, giữa, 
cuối và chân đập; chú ý vùng chân đập (mực 
nước hạ lưu dao động). Sơ đồ tính toán và 
giá trị đầu vào dùng trong tính toán được thể 
hiện ở hình 4. 
Hình 4: Sơ đồ tính toán 
Qua tính toán xác định được các thông số 
thủy lực chính (vận tốc, mạch động vân tốc, 
độ sâu dòng chảy và áp suất mạch động) 
cho 2 cấp lưu lượng trên, ở vùng chân đập, 
như sau: 
2.1.1. Ứng với cấp q=9,50 m3/s.m (Q=2000 m3/s) 
Vận tốc dòng chảy V=6,00 m/s ; mạch động 
vận tốc V’=0,15 m/s 
Độ sâu dòng chảy : H=2,40 m ; áp suất mạch 
động P’=0,30 mH2O (mét cột nước) 
2.1.2. Ứng với cấp q=21,50 m3/s.m (Q=4500 m3/s) 
Vận tốc dòng chảy V=10,00 m/s ; mạch động 
vận tốc V’=0,30 m/s 
Độ sâu dòng chảy: H=2,7 m; áp suất mạch 
động P’=0,40 mH2O (mét cột nước) 
2.2. Lý thuyết tính toán 
Áp dụng phần mềm ANSYS tính toán kết cấu. 
Phần mềm ANSYS có khả năng phân tích 
nhiệt ổn định và nhiệt không ổn định trong hệ 
kết cấu. Do trường nhiệt và trường thấm có 
tính chất tương đồng vì vậy có thể sử dụng 
công năng phân tích nhiệt ANSYS để tính toán 
kiểm tra thấm qua khối đá đổ đắp dở. 
Để mô hình trường nhiệt độ và mô hình trường 
thấm tương đồng, cần thỏa mãn các điều kiện 
dưới đây: 
(2)
(3)(1)
(5)
Z
1:1,5
(4)
V
H
 P' D (mH O)2
 A (m/s),
 C (m)
 =
 =
 =
V' B (m/s) =
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 54 - 2019 5
2.2.1.Tương tự hình học. 
Biên ngoài của mô hình trường nhiệt độ và 
biên ngoài của phạm vi nghiên cứu thấm tương 
đồng hình học. Khi phạm vi thấm là lớp đá 
đồng đều, mô hình cũng cần đồng đều; khi 
phạm vi thấm là lớp đá không đồng đều, yêu 
cầu trong mô hình nên có đường phân chia dẫn 
nhiệt không giống nhau bảo đảm tương đồng 
đường phân chia lớp đá không giống nhau. 
2.2.2. Điều kiện biên tương đương. 
Tức là biên đoạn nhiệt của mô hình mô phỏng 
nhiệt độ và biên ngăn nước phạm vi thấm là 
tương đương. Biên dẫn nhiệt và biên thấm 
nước là tương đương, nhiệt độ trên biên dẫn 
nhiệt và cột nước trên biên thấm nước là 
tương đương. 
2.2.3. Mô hình tính toán 
Tính toán kiểm tra kết cấu khung thép bỏ đá 
bằng phần mềm ANSYS. Mô hình phần tử hữu 
hạn mô phỏng kết cấu khối đá đổ bảo vệ mái 
hạ lưu bằng khung thép bỏ đá ở hình 5 
Hình 5: Mô hình phần tử hữu hạn 
Khối đá đổ và đá trong rọ sử dụng phần tử 
PLANE55 (phần tử tính toán nhiệt) và 
PLANE42 (phần tử tính toán kết cấu)- hình 6 
Hình 6: Phần tử PLANE42 
Khung rọ thép sử dụng phần tử LINK1. 
Đây là phần tử thanh 2 chiều chịu kéo nén 
dọc trục. 
Thanh thép neo sử dụng phần tử BEAM3- 
hình 7. Đây là phần tử thanh 2 chiều chịu kéo 
nén dọc trục và chịu uốn. Đặc trưng hình học 
của phần tử là kích thước mặt cắt ngang của 
phần tử. 
Hình 7: Phần tử BEAM3 
Đầu tiên tiến hành phân tích trường thấm sau 
đó tiến hành phân tích chịu lực của kết cấu. 
Biên đáy đập và biên thượng lưu đập là 
biên không thấm. Biên mặt đập là biên 
thấm nước ứng với cột nước tính toán 
dòng mặt trên đỉnh và mái hạ lưu là biên 
thoát nước. 
Gán cột nước tổng ở biên mặt đập và biên hạ 
lưu đập, sẽ phát sinh dòng thấm trong khối đá 
đổ về hạ lưu và phổ cột nước áp lực trong thân 
đập (xem hình 8). 
Hình 8: Dòng thấm qua đập đá đổ đắp dở 
2.3. Kết quả tính toán kết cấu 
2.3.1 Tính toán lực kéo 
Ứng với mỗi cấp lưu lượng khác nhau xác 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 54 - 2019 6
định được phổ chuyển vị của kết cấu, áp lực 
tác dụng lên rọ đá mái hạ lưu do dòng thấm 
gây ra và lực kéo trong thanh neo. Dưới đây 
nêu kết quả ứng với hai cấp lưu lượng 
Q=2000 m3/s và Q=4500m3/s. 
2.3.1.1.Ứng với cấp lưu lượng q=9,50 m3/s.m 
(Q = 2000m3/s) 
Lực dọc lớn nhất trong thanh neo Nk = 1,719T 
+ Kiểm tra khả năng chịu kéo của thanh neo 
ứng với đường kính thanh neo 25: 
 2k22
3
k daN/cm17502100
1,2
1
R
k
m
daN/cm87,5
2,53,1416
101,719
σ 
k=87,5(daN/cm2) < [Rk] =1750 (daN/cm2) 
Thanh neo 25 đủ khả năng chịu kéo. 
+ Kiểm tra khả năng chịu kéo của thanh neo ứng với đường kính thanh neo 18: 
 2k22
3
k daN/cm17502100
1,2
1
R
k
m
daN/cm169
1,83,1416
101,719
σ 
k=169(daN/cm2) < [Rk] =1750 (daN/cm2) 
Trong đó: - 2100 (daN/cm2) là ứng suất kéo cho phép của thép neo 
 - 1,2 là hệ số hiệu chỉnh 
Thanh neo 18 đủ khả năng chịu kéo. 
Do các rọ thép được đặt chồng lên nhau có ma 
sát do trọng lượng bản thân lớn, các thanh neo 
chỉ làm nhiệm vụ tăng khả năng ổn định tổng 
thể của mái nên lực kéo lớn nhất trong thanh 
neo tương đối nhỏ, các thanh neo đảm bảo khả 
năng chịu lực không bị kéo đứt. Tuy lực kéo 
nhỏ nhưng theo kinh nghiệm ở thế giới và 
trong nước đều bố trí thanh neo; vì khi xả lũ 
đột ngột dòng chảy tác động theo 2 phương là 
dòng thấm trong thân đập ra và dòng chảy mặt 
ở trên đỉnh dội xuống mái đập,  dễ gây mất 
ổn định kết cấu gia cố bảo vệ mái đập. Do đó 
các công trình thí nghiệm mô hình và thực tế 
thi công đều bố trí thép neo như Tuyên Quang 
và Cửa Đạt,  Theo kinh nghiệm thường bố 
trí thanh neo ≥25mm, tính toán chỉ dùng 
18mm là đảm bảo an toàn. 
Từ kết quả tính toán đối với 2 đường kính 
thanh neo 18 và 25 ở trên cho thấy: thanh 
neo đủ khả năng chịu lực, tuy nhiên để đảm 
bảo điều kiện về kinh tế và kỹ thuật kiến nghị 
chọn đường kính thanh neo 18 là đảm bảo 
an toàn. 
2.3.1.2. Ứng với cấp lưu lượng q = 21,50 
m3/s.m (Q=4500m3/s) 
Lực dọc lớn nhất trong thanh neo Nk = 2,193T 
+ Kiểm tra khả năng chịu kéo của thanh neo 
ứng với đường kính thanh neo 25:
3
2 2
k k2
2,193 10 m 1
111,7 daN / cm R 2100 1750 daN / cm
3,1416 2,5 k 1,2
 
k=111,7(daN/cm2) < [Rk] =1750 (daN/cm2) 
Thanh neo 25 đủ khả năng chịu kéo. 
+ Kiểm tra khả năng chịu kéo của thanh neo ứng với đường kính thanh neo 18: 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 54 - 2019 7
3
2 2
k k2
2,193 10 m 1
215 daN / cm R 2100 1750 daN / cm
3,1416 1,8 k 1,2
 
k=215(daN/cm2) < [Rk] =1750 (daN/cm2) 
Trong đó: - 2100 (daN/cm2) là ứng suất kéo cho phép của thép neo 
 - 1,2 là hệ số hiệu chỉnh 
Thanh neo 18 đủ khả năng chịu kéo. 
Do các rọ thép được đặt chồng lên nhau có 
ma sát do trọng lượng bản thân lớn, các 
thanh neo chỉ làm nhiệm vụ tăng khả năng 
ổn định tổng thể của mái nên lực kéo lớn 
nhất trong thanh neo tương đối nhỏ, các 
thanh neo đảm bảo khả năng chịu lực không 
bị kéo đứt. Tương tự như cấp lưu lượng 
Q = 2000m3/s, đối với cấp lưu lượng 
Q = 4500m3/s, để đảm bảo điều kiện về kinh 
tế và kỹ thuật kiến nghị lựa chọn đường kính 
thanh neo 18 là đảm bảo an toàn. 
Lực cắt trong thanh neo rất nhỏ xấp xỉ bằng 0. 
Hay nói cách khác thanh neo rọ thép chủ yếu 
chịu kéo. 
Thanh neo 18 đủ khả năng chịu lực kéo và 
lực cắt. 
2.3.2. Kiểm tra ổn định: 
Với cấp lưu lượng q=9,50 m3/s.m (2000 m3/s) 
và q=21,50 m3/s.m (4500 m3/s) 
2.3.2.1. Số liệu tính toán 
Tính toán trong trường hợp chiều cao khối đá 
khi tràn nước là 16.0m. Mặt thượng lưu khối 
đá đổ được bảo vệ bằng lớp bê tông không 
thấm với hệ số mái 1:1,4. Mặt hạ lưu khối đá 
đổ được bảo vệ bằng khung thép bỏ đá dạng 
bậc nước đặt trên mái với hệ số mái 1:1,5. 
Chiều dài mặt đập tại cao trình tràn nước L = 
239m. Chỉ tiêu cơ lý của các loại vật liệu dùng 
trong tính toán như sau: 
Bảng 1: Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu dùng trong tính toán 
TT Vật liệu bh (T/m3) E (kN/m2)  
1 Bê tông cốt thép 2,50 2,4 107 0,20 
2 Khối đá đổ 2,10 2,6 106 0,25 
3 Rọ đá 2,00 2,1 106 0,25 
4 Thép neo 7,85 2,1 108 0,30 
Hệ số bảo đảm [Kođ]- được xét theo quy mô, 
nhiệm vụ của công trình, đối với công trình có 
mái dốc nhân tạo bằng đá đắp có thể lấy theo 
bảng sau: 
Hệ số ổn định [Kođ] 
Đặc biệt Cấp I Cấp II, III, IV 
1,25 1,20 1,15 
2.3.2.2. Kết quả tính ổn định 
Kiểm tra ổn định mái hạ lưu đập đá đổ đắp dở 
bằng phần mềm Geo-Slope 
Kết quả tính cho thấy: 
Với cấp lưu lượng q=9,50 m3/s.m (Q=2000 m3/s) 
K=1,494 > [K]=1,20 
Với cấp lưu lượng q=21,50 m3/s.m (Q=4500 m3/s) 
K=1,361 > [K]=1,20 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 54 - 2019 8
Như vậy mái ổn định không bị trượt. 
3. KẾT LUẬN 
Qua tính toán kiểm tra kết cấu, ổn định gia cố 
mái hạ lưu đập đá đổ bằng khung thép bỏ đá 
có thể rút ra một số nhận xét sau: 
- Khung thép bỏ đá có cấu tạo đặc biệt 
(không phải rọ đá chống bão lụt): Khung được 
gia công chế tạo bằng thép có đường kính 
d≥18mm, gia cường thêm thép có đường kính 
d≥18mm, mắt lưới xung quanh bằng thép 6 
hàn thành ô vuông có kích thước 20×20cm 
(riêng mặt trước ô vuông có kích thước 
10×10cm). Đá bỏ trong rọ có đường kính 
d≥25cm. Các khung thép bỏ đá được neo vào 
thân đập bằng các thép neo 18 dài 12,50m(cả 
uốn), các thanh neo đặt cách nhau tối đa 2,50 
m. Kết cấu như trên đảm bảo ổn định, an toàn 
cho công trình khi xả lũ thi công qua đoạn đập 
đá đổ đắp dở. 
- Các kết cấu trên phù hợp với các công 
trình: Chiều cao đập đá đổ đắp dở H 16m, lưu 
lượng đơn vị lũ thi công q 21,50 m3/s.m. 
- Để hoàn thiện cần nghiên cứu kết cấu gia 
cố bằng tấm BTCT để so sánh kinh tế-kỹ thuật 
với khung thép bỏ đá. 
Những nội dung nghiên cứu trên chúng tôi sẽ 
trình bày vào dịp khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] QCVN 04-05-2012, Công trình thủy lợi- Các quy định chủ yếu về thiết kế. 
[2] TCVN 9147-2012, Công trình thủy lợi - Quy trình tính toán thủy lực đập tràn 
[3] TCVN 9610-2012, Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng trong xây dựng. 
[4] X.V.ZBAS, thủy lực chặn lòng sông, Võ Phán, Trương Nhật Thanh dịch, NXB KHKT, 
năm 1974. 
[5] Viện Năng Lượng (2002), Báo cáo kết quả thí nghiệm mô hình công trình thủy điện Tuyên Quang. 
[6] Viện Khoa học Thuỷ lợi (2006), Báo cáo kết quả nghiên cứu thí nghiệm mô hình thủy lực 
xả lũ thi công qua đập đá đổ đắp dở, công trình Cửa Đạt, Thanh Hóa. 
[7] Trần Quốc Thưởng, (2005): Thí nghiệm mô hình thủy lực - NXB xây dựng, Hà Nội. 
[8] Trần Quốc Thưởng (2008): Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước mã số 6-201J 
[9] Nguyễn Vũ Việt (2017): Xả lũ thi công qua tràn tạm – NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.