Công nghệ đập xà lan di động

Công nghệ đập Xà Lan di động  (Floating dam technology)

Xuất xứ

Việt Nam là một nước có hệ thống sông ngòi dày đặc trải dọc suốt từ Bắc vào Nam. Để đáp ứng yêu cầu của đời sống cũng như phát triển kinh tế xã hội, đã có nhiều công trình ngăn sông, đắp đập được xây dựng. Song, phần lớn các công trình đã được xây dựng ở Việt Nam đều áp dụng công nghệ truyền thống.

Nhược điểm của công nghệ truyền thống là chiều rộng thoát nước qua công trình bị thu hẹp so với lòng sông tự nhiên, cửa van khẩu độ nhỏ. Kết cấu công trình dạng khối tảng bê tông cốt thép,dẫn tới trọng lượng bản thân lớn, nên nền móng công trình thường phải xử lý bằng bãi cọc. Mặt khác, công trình thường được thi công trong hố móng khô ráo và rộng ở trên bãi sông hoặc trong đê quai ngay dưới sông, bởi vậy chi phí xây dựng cao, ảnh hưởng lớn tới cảnh quan môi trường do phải đền bù giải phóng mặt bằng nhiều. Hơn nữa trong điều kiện sông rộng cột nước sâu thì phương pháp này khó thực hiện được.

Để khắc phục những nhược điểm của công nghệ truyền thống, GS.TS. Trương Đình Dụ và các cộng sự đã nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ xây dựng công trình ngay trong lòng sông là đập xà lan.

Ưu điểm

- Giá thành rẻ, chi phí cho đập Xà lan chỉ khoảng 30 - 50% so với cống truyền thống tại cùng 1 vị trí và yêu cầu nhiệm vụ.

- Công nghệ đập xà lan có kết cấu hiện đại, chi phí thấp, quản lý vận hành dễ dàng,  đảm bảo kịp thời việc t­ưới tiêu, phân ranh mặn-ngọt phục vụ sản xuất tăng năng suất cây trồng và khai thác hiệu quả khu vực nuôi trồng thủy sản.

- Khả năng di chuyển của công trình trong trường hợp thay đổi vị trí tuyến do yêu cầu chuyển đổi sản xuất không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn làm lợi kinh tế rất nhiều do sử dụng lại kết cấu công trình, không mất chi phí dỡ.

- Thay thế đ­ược đập tạm bằng đất vừa lạc hậu, lãng phí tiền của mà chỉ trong 10 năm thì kinh phí bỏ ra đắp đập tạm bằng xây dựng 1 đập xà lan.

- Đập xà lan mở ra một h­ướng đi mới cho công nghệ ngăn sông, thay đổi quan điểm thiết kế, thúc đẩy sự phát triển công nghệ mới trong xây dựng công trình ngăn sông.

- Sử dụng khả năng chịu lực của nền tự nhiên để xây dựng công trình mà không phải xử lý nền đất tự nhiên mềm yếu.

- Tận dụng lại đ­ược phần lớn kết cấu công trình khi phải thay đổi vị trí xây dựng.

- Tối ­ưu hoá đư­ợc kết cấu, tiết kiệm nguyên vật liệu, ví dụ đập Thông Lưu nếu xây dựng theo công nghệ truyền thống thì khoảng 1.500 m³ bê tông cốt thép nh­ưng xây dựng theo công nghệ đập xà lan chỉ hết 180 m³.

- Thi công nhanh, giảm được diện tích chiếm đất xây dựng công trình

- Công trình mang tính kiên cố bền vững, quản lý vận hành dễ dàng.

- Khả năng di động được, cũng như khả năng điều tiết bằng của van của đập xà lan đã tạo nên một giải pháp công trình sử dụng hợp lý tài nguyên nước phục vụ sản xuất trồng lúa nhưng dễ dàng chuyển đổi phục vụ nuôi trồng thuỷ sản.

- Đập xà lan được thi công lắp đặt ngay trên lòng sông vì thế không phải đền bù giải phóng mặt bằng, di dời nhà cửa để xây dựng công trình, đây là vấn đề rất khó khăn mà hầu hết các công nghệ xây dựng khác gặp phải.

- Giải pháp công nghệ đập Xà lan gần như không làm thay đổi cảnh quan môi trường tự nhiên (không phải làm mặt bằng và dẫn dòng thi công...), không làm ô nhiễm môi trường khu vực do thi công gây nên.

- Trước đây, do đắp đập tạm bằng đất không điều tiết được dòng chảy nên nguồn nước trong các kinh rạch bị lưu cữu gây ô nhiễm trong mùa khô, đến khi lũ về lại phải dỡ bỏ, vật liệu đất đắp một phần bỏ lên hai bên bờ, một phần hoà vào trong nước rất bẩn. Đập Xà lan có khả năng điều tiết bằng của van nên đã giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường này.

- Do mở rộng khẩu độ nên thuận lợi cho giao thông thuỷ, tăng khả năng tiêu thoát lũ và bảo vệ môi trường cho khu vực tốt hơn so với các giải công trình cũ.

- Đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế của khu vực chịu ảnh hưởng triều để nâng cao đời sống nhân dân, ổn định an ninh chính trị xã hội khu vực ĐBSCL.

- Đặc biệt công nghệ đập Xà Lan mang lại hiệu quả cao hơn trong xây dựng cho những vùng giao thông kém phát triển, vận chuyển nguyên vật liệu khó khăn, điều kiện tự nhiên phức tạp như vùng sâu vùng xa bán đảo Cà Mau.

- Tính năng di động của đập Xà lan đáp ứng được yêu cầu quy hoạch mở, phát triển kinh tế trong tương lai, góp phần vào công cuộc hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn.

Bản quyền sáng chế

Số đăng ký: 6148

Ngày/tháng/năm đăng ký: 07/02/2007

Thời hạn có hiệu lực: 20 năm

Các giải thưởng đã đạt được

- Giải ba Vifotec 2004;

- Huy chương vàng tại hội chợ khoa học công nghệ Techmart năm 2005;

- Bằng độc quyền sáng chế công nghệ Đập Xà lan 2007

- Giải thưởng KHCN của hội đồng điều phối châu Á Thái Bình Dương ACECC năm 2007

- Giải thưởng Hồ Chính Minh cụm công trình ngăn sông Đập trụ đỡ và đập xà lan 2012, giải thưởng Bông lúa vàng 2012

- Cúp vàng AGROVIET về sản phảm KHCN trong hội chợ Nông nghiệp quốc tế

- Năm 2013 xây dựng bộ tiêu chuẩn về thiết kế, thi công và nghiệm thu cho công nghệ Đập xà lan

Bằng độc quyền sáng chế và Giải VIFOTEC

Quá trình nghiên cứu ra công nghệ

Trước năm 1992 ở nước ta chưa có một nghiên cứu khoa học nào về kết cấu công trình dạng phao hộp và xà lan.

Năm 1992, trong đề tài khoa học cấp nhà nước "Nghiên cứu áp dụng công nghệ tiên tiến trong cân bằng, bảo vệ và sử dụng có hiệu quả nguồn nước Quốc gia" mã số KC 12-10 thuộc chương trình khoa học công nghệ  KC 12, (1991¸ 1995) do GS.TS. Trương Đình Dụ làm chủ nhiệm đã đề xuất công nghệ đập xà lan di động. Công nghệ đập xà lan di động được thiết kế thi công theo nguyên lý tối ưu, kết cấu nhẹ thích hợp với nền đất yếu có chênh lệch cột nước thấp, lưu lượng tiêu đơn vị nhỏ đã khắc phục được các nhược điểm trên của công trình truyền thống. 

Năm 2003 được nghiên cứu sâu hơn trong đề tài cấp Bộ: Nghiên cứu thiết kế chế tạo đập ngăn mặn di động, phục vụ chuyển đổi cơ cấu kinh tế vùng đồng bằng Sông Cửu Long.

Năm 2007, công nghệ ĐXL đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp độc quyền sáng chế số 6148, đồng thời được Hiệp hội Xây dựng châu Á - Thái Bình Dương (ACECC) tặng giải thưởng công trình xuất sắc nhất.

Năm 2012, đập xà lan được vinh dự nhận giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học công nghệ.

Giải pháp chế tạo, thi công

- Đập Xà lan được chế tạo trong hố đúc sẵn, tại một vị trí thuận lợi để không cần giải phóng mặt bằng, trên ụ nổi hay trong nhà máy.

- Lắp đặt của van và thiết bị vận hành cho công trình.

- Hạ thủy đập để di chuyển ra sông lớn.

- Dùng tàu kéo lai dắt đập Xà lan từ nơi chế tạo đến vị trí công trình.

- Hố móng công trình được đào và làm phẳng bằng tàu hút bùn và máy chuyên dụng.

- Bơm nước vào các khoang hầm để đánh chìm đập.

- Đắp đất mang cống, lát bảo vệ mái thượng hạ lưu công trình.

Quá trình hoàn thiện công nghệ

Các đề tài đã nghiên cứu để tiếp tục hoàn thiện công nghệ đập Xà lan

• Đề tài KC12-10A: các giải pháp tiến tiến tạo nguồn nước vùng ven biển (1994-1996)

Kết quả: Đề xuất được nguyên lý sơ đồ kết cấu 4 loại đập: đập xà lan, đập trụ đỡ, đập xếp, đập van phao phẳng, chủ nhiệm GS.TS. Trương Đình Dụ, chủ trì Viện khoa học Thủy lợi.

• Đề tài nghiên cứu cứu thiết kế đập ngăn mặn di động (2004), kết quả là 3 công trình đập xà lan đầu tiên, chủ nhiệm GS.TS Trương Đình Dụ, phó chủ nhiệm PGS.TS Trần Đình Hòa, thư ký đề tài ThS. Trần Văn Thái, chủ trì Viện Khoa học Thủy lợi.
• Dự án SXTN cấp nhà nước: Hoàn thiện công nghệ thiết kế thi công đập xà lan(2005-2007), kết quả đã áp dụng thành công 3 đập xà lan Phước Long (2004), Thông Lưu (2006), Minh Hà (2007). Chủ nhiệm GS.TS. Trương Đình Dụ, phó chủ nhiệm PGS.TS. Trần Đình Hòa thư ký, ThS. Trần Văn Thái.
• Đề tài cấp Bộ “nghiên cứu công nghệ ngăn sông lớn vùng triều” (2006-2008), kết quả đề tài đã đề xuất một số công nghệ để ngăn các cửa sông rộng và sâu. Chủ nhiệm PGS.TS. Trần Đình Hòa, thư ký ThS. Trần Văn Thái.
• Đề tài nghiên cứu thường xuyên: Nghiên cứu sóng dao động tức thời đến ảnh hưởng của đập xà lan khi hạ chìm. Chủ nhiệm ThS. Trần Văn Thái, nghiên cứu bước đầu về ảnh hưởng của sóng đến ổn định khi hạ chìm đập Xà Lan. Đề tài nghiệm thu được đánh giá loạt xuất sắc.
• Trần Văn Thái, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, nghiên cứu ổn định của đập xà lan bản dầm khi hạ chìm. Luận án đã xây dựng được hệ phương trình cân bằng tĩnh chung cho các loại ĐXL có biên dạng khác nhau khi hạ chìm. Xây dựng được hệ phương trình cân bằng tĩnh cho đập Xà Lan bản dầm khi hạ chìm. Tìm được công thức để xác định góc nghiêng q, góc chúi y.

Những vấn đề đang tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện

- Tiếp tục nghiên cứu đập Xà Lan bản dầm có khẩu độ lớn, chênh lệch cột nước lớn;

- Cần tiếp tục nghiên cứu đập xà lan bản dầm cho công trình ngăn sông lớn có nhiều đơn nguyên ghép lại.

- Nghiên cứu khớp nối giữa các đơn nguyên đập Xà Lan bản dầm.

- Nghiên cứu về lực dính của đập xà lan bản dầm vào nền khi xà lan nổi lên, nghiên cứu ổn định của xà lan bê tông khi lai dắt và đánh chìm.

- Giải pháp phai sự cố ứng dụng cho đập xà lan đang là một trong những vấn đề cần được nghiên cứu và hoàn thiện hơn nữa.

- Nghiên cứu ổn định hạ chìm đập xà lan.

- Nghiên cứu biện pháp làm phẳng và kiểm tra đáy móng xà lan theo hướng công nghiệp. 

- Nghiên cứu cải tiến các biện pháp thi công đối với công nghệ bê tông vỏ mỏng.

Các lĩnh vực áp dụng

- Khu vực đông đúc dân, không thuận lợi thi công. Do đập xà lan có tính năng nổi bật là kết cấu nhẹ, nổi được trên mặt nước và di chuyển đến các vị trí xây dựng khác nhau khi có nhu cầu thay đổi tuyến, từ trước đến nay chưa có loại hình công trình thủy lợi nào có thể thực hiện được.

- Đập xà lan có thể xây dựng ngay trên nền mềm yếu phổ biến của đồng bằng sông Cửu Long mà không cần xử lý nền móng như các loại công trình khác do trọng lượng của công trình nhỏ hơn sức chịu tải của đất nền. Ổn định công trình dựa vào lực dính của đáy đập xà lan với đất nền.

Quy mô địa chỉ đã ứng dụng