Đối với dự án thủy điện, các hạng mục quan trọng nhất, phức tạp nhất liên quan đến vấn đề đảm bảo an toàn cho công trình và hạ du là đập dâng và đập tràn. Những hạng mục này luôn được ưu tiên nghiên cứu, phân tích lựa chọn phương án trong quá trình khảo sát thiết kế và xây dựng.
Khu vực trạm trộn bê tông đầm lăn của Nhà máy Thủy điện Sơn La
Các đập bê tông bản mặt (CFRD) và bê tông đầm lăn (RCC) đang là những công nghệ tiên tiến được áp dụng phổ biến trên thế giới. Tại nước ta, sau thành công ban đầu tại các dự án thủy điện thi công trong những năm 2003-2006, hiện nay hầu hết các đập thủy điện đều lựa chọn kết cấu CFRD hoặc RCC.
Đập RCC là công nghệ đập bê tông nhưng được thi công như đập đất, sử dụng thiết bị vận chuyển, rải, san và đầm chặt bê tông có công suất lớn. Hỗn hợp bê tông có hàm lượng chất kết dính thấp và độ ẩm nhỏ được lèn chặt bằng máy đầm lu rung. Theo các chuyên gia xây dựng, công nghệ RCC đặc biệt hiệu quả khi áp dụng cho xây dựng đập bê tông trọng lực. Khối lượng bê tông được thi công càng lớn thì hiệu quả áp dụng công nghệ RCC càng cao. Việc lựa chọn phương án xây dựng đập bằng công nghệ RCC đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với công nghệ CVC và đạt được tiến độ nhanh hơn nhiều do tăng được tốc độ đổ bê tông, giảm lượng tiêu thụ xi măng (chỉ từ 60-100 kg/m3 bê tông RCC), tận dụng được tro bay thải của các nhà máy nhiệt điện hoặc nguồn puzzolan sẵn có trong nước.
Cả nước hiện có 12 đập thủy điện đã sử dụng công nghệ RCC hoàn thành là Sơn La, Bản Chát, Bản Vẽ, A Vương, Sê San 4, Pleikrông, Sông Tranh 2, Sông Bung 4, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4, Đak Mi 4 và Bắc Hà; 4 đập thủy điện đang xây dựng là Lai Châu, Hủa Na, Đak Đrinh và Trung Sơn. Qua thực tế xây dựng đập RCC ở nước ta, trình độ khoa học công nghệ của các đơn vị thiết kế, thi công đã tiến bộ vượt bậc. Đối với thiết kế, các đơn vị đã chủ động và giữ vai trò chủ trì trong nghiên cứu cấp phối bê tông, phụ gia tro bay hoặc puzzolan trong quá trình thiết kế các đập cao. Đối với thi công, đã làm chủ được dây chuyền công nghệ sản xuất RCC, chế tạo cốp pha trượt, làm chủ được công nghệ san đầm và xử lý các khe nối giữa các khối đập và bề mặt tiếp giáp giữa các lớp đắp…
Thủy điện Tuyên Quang là đập lớn bằng vật liệu đá nện có bản mặt bêtông (CFRD) được khởi công đầu tiên ở nước ta vào tháng 12/2003.
Đập CFRD cũng là công nghệ đang được ứng dụng phổ biến hiện nay trên thế giới. Kết cấu đập này có tính an toàn cao, ít kén chọn điều kiện địa hình hay địa chất, có thể thi công ở mọi loại thời tiết, tận dụng được tối đa các loại đá thải loại từ việc đào hố móng đập, đập tràn hoặc đường hầm, mang lại hiệu quả lớn về kinh tế và kỹ thuật. Về nguyên lý, kết cấu đập gồm hai khối chính: khối chịu lực với yêu cầu bảo đảm cho đập ổn định dưới áp lực nước của hồ chứa, cấu tạo chủ yếu là khối đá được đắp và đầm nén kỹ như công nghệ làm đường giao thông, trong đó một khối được làm từ đá chọn lọc từ mỏ đá; khối còn lại được làm từ đá thải loại tận dụng từ đá đào hố móng đập, đập tràn hoặc đường hầm để giảm giá thành xây dựng đập cũng như giảm thiểu tác động xấu đến môi trường. Đập có hai bộ phận chống thấm bao gồm bản mặt và bản chân được làm bằng bê tông cốt thép với yêu cầu kín nước để hạn chế tối đa rò rỉ nước từ hồ chứa, tránh mất nước và gây xói thân đập, làm mất an toàn đập. Bản mặt được thiết kế chủ yếu để bảo đảm yêu cầu chống thấm và đủ đàn hồi theo biến dạng của mặt thượng lưu đập, nên có bề dày khá mỏng. Khả năng chịu lực của bản mặt chủ yếu dựa vào sự tiếp xúc chặt chẽ của bản mặt với mặt thượng lưu của thân đập. Vì thân đập được đầm nén kỹ, ít bị biến dạng nên bản mặt bê tông hầu như không chịu uốn mà chỉ chịu biến dạng co ngót hoặc giãn nở do thay đổi nhiệt độ của môi trường xung quanh.
Hiện nay, công nghệ đập CFRD đã được áp dụng thành công tại các đập thủy điện Tuyên Quang, Quảng Trị, Ka Nắk, Cửa Đạt (đập thủy lợi) và đang áp dụng tại các đập thủy điện Sông Bung 2 và Xêkaman 3 (Lào). Qua thực tế xây dựng đập CFRD, trình độ khoa học công nghệ của các đơn vị thiết kế, thi công cũng tiến bộ vượt bậc. Cụ thể đã chủ động và giữ vai trò chủ trì trong nghiên cứu cấp phối đá đắp trong thiết kế các đập cao; đồng thời làm chủ được công nghệ thi công các khối đập, bê tông bản mặt, xử lý bản chân, dẫn dòng thi công qua đập xây dở…
Trước đây, các đập được thiết kế và thi công tại nước ta chủ yếu có kết cấu đất đắp hoặc đất đá đắp như các đập thủy điện Hòa Bình, Thác Bà, Trị An, Đa Nhim...và hầu hết các đập thủy lợi khác. Các đập này có lợi thế là giá thành rẻ do chủ yếu sử dụng vật liệu địa phương, không yêu cầu cao về điều kiện địa chất nền... nhưng cũng có nhiều hạn chế như tốc độ đắp đập chậm, thi công phụ thuộc điều kiện thời tiết, khó khăn trong việc bố trí đập tràn và công trình dẫn dòng, xử lý chống thấm phức tạp, khó đảm bảo yêu cầu thiết kế về dung trọng và độ ẩm của vật liệu đắp... Đối với các đập bê tông truyền thống (CVC), hạn chế lớn nhất là phải thi công theo từng khối đổ nhỏ (tốc độ thi công chậm), phải xử lý làm mát bê tông cả trước và sau khi đổ để hạn chế ứng suất nhiệt gây nứt đập, khối lượng xi măng sử dụng nhiều (khoảng 200-300 kg/m3).
Hiện nay, việc thi công xây dựng các công trình thủy điện, nhất là các thủy điện lớn đều do các Tập đoàn, Tổng công ty, Công ty xây dựng chuyên ngành có nhiều kinh nghiệm, năng lực đảm nhận và được thực hiện qua hình thức Tổng thầu. Công tác giám sát và quản lý chất lượng thi công được chủ đầu tư, Tư vấn thiết kế, Tư vấn giám sát và Nhà thầu xây dựng thực hiện tuân thủ nghiêm ngặt các quy định tại các quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế và xây dựng, các quy định về quản lý đầu tư, quản lý chất lượng công trình xây dựng hiện hành của Việt Nam. Đối với các quy định mà hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam chưa có, chủ đầu tư phải báo cáo các cơ quan có thẩm quyền xin phép áp dụng các tiêu chuẩn của nước ngoài (theo quy định trước đây). Ngoài ra, đối với một số dự án thủy điện có đập CFRD hoặc đập RCC, tùy theo mức độ quan trọng và tính chất phức tạp của công trình, còn có sự tham gia của các tổ chức tư vấn nước ngoài để trợ giúp chủ đầu tư trong công tác lập, thẩm định và phê duyệt thiết kế kỹ thuật công trình.
Đánh giá của các chuyên gia xây dựng cho thấy việc áp dụng các công nghệ tiên tiến trên thế giới và hàng loạt sáng kiến khoa học của những người xây dựng thủy điện Việt Nam trong thời gian qua như công nghệ RCC, công nghệ CFRD đã mang lại hiệu quả kinh tế - xã hội cao, giảm chi phí xây dựng công trình, thi công bê tông đạt cường độ rất cao để rút ngắn thời gian xây dựng đập. Bên cạnh đó, công tác nghiên cứu, thí nghiệm về vật liệu cho bê tông RCC cũng đã phát triển mạnh mẽ, sử dụng được khối lượng lớn tro bay thải của các nhà máy nhiệt điện, góp phần giảm ô nhiễm môi trường cũng như chi phí xử lý chất thải cho các nhà máy nhiệt điện. Mặt khác, các đơn vị tư vấn trong nước đã làm chủ được công nghệ thiết kế các đập RCC và CFRD. Đồng thời các nhà thầu trong nước đã làm chủ được công nghệ thi công xây dựng, đặc biệt là công nghệ thi công RCC./.
