TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DựNG GIÁO TRÌNH DẪN DÒNG THI CÔNG VÀ TIÊU NƯỚC HÔ MÓNG NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI LỜI NÓI ĐẦU Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Trường Đạ[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DựNG GIÁO TRÌNH DẪN DỊNG THI CƠNG VÀ TIÊU NƯỚC HƠ MĨNG NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI LỜI NĨI ĐẦU Bộ mơn Cơng nghệ Quản lý xây dựng, Trường Đại học Thủy lợi có bề dày gần 60 năm giảng dạy, nghiên cứu khoa học phục vụ sản xuất Giáo trình Thỉ cơng Cơng trình Thủy lợi biên soạn cơng phu tải có sửa chữa nhiều lần, có nội dung dân dịng thỉ cơng, chưa thê đáp ứng đầy đủ yêu cầu ngày cao công tác đào tạo thực tế thi cơng xây dựng Dân dịng thỉ cơng tiêu nước hố mỏng mơn học địi hỏi kiến thức tống hợp chuyên sâu nhiêu môn khoa học khác Thủy lực, Địa kỹ thuật, Thủy văn, Kêt câu cơng trình, Vật liệu xây dựng, Kinh tê xây dựng, Quản lý xây dựng Nhằm đáp ứng yêu cầu chương trình giảng dạy theo chiến lược phát triến Trường Đại học Thủy lợi, Bộ môn Công nghệ Quản lý xây dựng phần cơng nhóm giảng viên biên soạn Giáo trình Dan dịng thi cơng tiêu nước ho móng NGƯT PGS TS Lê Văn Hùng chủ biên Những người tham gia nội dung viết gồm: Chương 1: PGS.TS Lê Văn Hùng; ThS Đỉnh Hoàng Quần ThS Mai Lâm Tuấn Chương 2: PGS TS Lê Văn Hùng Chương 3: PGS TS Lê Văn Hùng PGS TS Nguyên Quang Cường Chương 4: PGS TS Lê Văn Hùng TS Đinh Thế Mạnh Chương 5: PGS TS Lê Văn Hùng TS Trần Văn Toản Chương 6: PGS TS Lê Văn Hùng ThS Mai Lâm Tuấn Giảo trình biên soạn có kê thừa từ Giảo trình Thì cơng Cơng trình Thủy lợi Bộ mơn biên soạn (NXB Xây dựng, 2004), đồng thời cập nhật tài liệu phù hợp với giai đoạn phát trỉên chương trình đào tạo nhà trường Giáo trình dùng giảng dạy đại học, đông thời làm tài liệu tham khảo cho học tập nghiên cứu sau đại học ngành thủy lợi thủy điện Đồng thời, tài liệu tham khảo tốt cho thiết kế thi công xây dựng Ngồi ra, sử dụng tham khảo cho giảng dạy đại học, phục vụ cho thiết kế thỉ công ngành giao thông, xây dựng, hạ tầng kỹ thuật Tập tác giả xỉn chân thành cảm ơn Bộ môn Công nghệ Quản ỉỷ xây dựng, nhà giảo, nhà khoa học ngồi Trường Đại học Thủy lợi đóng góp nhiều ỷ kiến q báu chun mơn đế giảo trình hồn thiện Thay mặt tập thể tác giả xin trân trọng giới thiệu bạn đọc Khi biên soạn, chủng tơi khó tránh khỏi thiêu sót, xin chân thành tiêp thu ý kiên đỏng góp bạn đọc để lần xuất sau tốt Chủ biên NGƯT.PGS.TS Lê Văn Hùng MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Danh mục từ viết tắt Chương SỤ PHÁT TRIẾN ĐẬP, HỊ CHỨA THỦY LỢI THỦY ĐIỆN VÀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG THI CƠNG 11 1.1 Sự phát triến hồ đập giới 11 1.2 Sự phát triển hồ đập Việt Nam 15 1.3 Phương án dẫn dịng thi cơng số cơng trình 19 1.3.1 Cơng trình đầu mối thủy điện Thác Bà 19 1.3.2 Cơng trình hồ chứa Kẻ Gỗ 21 1.3.3 Công trình thủy điện Hịa Bình 23 1.3.4 Cơng trình Thủy lợi - Thủy điện Cửa Đạt 26 1.3.5 Cơng trình Thủy điện Sơn La 28 1.3.6 Cơng trình Thủy điện Lai Châu 30 1.4 Câu hỏi ôn tập thảo luận 32 Chương DẪN DÒNG THI CỒNG 33 2.1 Mở đầu 33 2.1.1 Sự cần thiết cùa cồng tác dẫn dòng thi công 33 2.1.2 Đặc điếm thi cơng cơng trình xây dựng sơng suối 33 2.1.3 Nhiệm vụ công tác dẫn dịng thi cơng 34 2.2 Các phương pháp dẫn dịng thi cơng 34 2.2.1 Đắp đê quai ngăn dòng đợt 35 2.2.2 Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt 38 2.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dịng thi cơng 44 2.3.1 Thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi cồng 45 2.3.2 Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công 46 2.3.3 Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi cồng 46 2.4 Chọn phương án dẫn dòng thi cồng 48 2.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng chọn phương án dẫn dịng thi cơng 48 2.4.2 Những nguyên tắc chọn phương án dẫn dòng 49 2.4.3 Tiến độ khống chế 50 2.5 Câu hỏi ôn tập thảo luận 52 Chương ĐÊ QUAI 53 3.1 Khái niệm chung 53 3.1.1 Định nghĩa phân loại 53 3.1.2 Những yêu cầu đê quai 53 3.2 Cấu tạo phương pháp thi công đê quai 53 3.2.1 Đê quai đất đồng chất 53 3.2.2 Đê quai đá đố hay đất đá hỗn họp 55 3.2.3 Đê quai cừ thép 56 3.2.4 Đê quai bê tông 58 3.3 Xác định cao trình đỉnh bố trí mặt đê quai 59 3.3.1 Xác định cao trình đỉnh đê quai 59 3.3.2 Bố trí tuyến mặt đê quai 60 3.4 Câu hỏi ôn tập thảo luận 60 Chương NGĂN DÒNG 61 4.1 Khái niệm 61 4.2 Các phương pháp ngăn dòng 61 4.2.1 Phương pháp lấp đứng 61 4.2.2 Phương pháp lấp 63 4.2.3 Phương pháp kết họp 63 4.3 Xác định thơng số thiết kế ngăn dịng 64 4.3.1 Chọn ngày tháng ngăn dòng 64 4.3.2 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dòng 65 4.3.3 Xác định vị trí cửa ngăn dịng 66 4.3.4 Xác định chiều rộng cửa ngăn dòng 66 4.3.5 Kè ngăn dòng 66 4.4 Tính tốn thuỷ lực ngăn dòng 67 4.4.1 Quá trình hình thành dạng mặt cắt kè ngăn dòng lấp 68 4.4.2 Ổn định hịn đá q trình lấp 68 4.4.3 Xác định kích thước mặt cắt kè ngăn dịng lấp .69 4.4.5 Tính tốn thủy lực ngăn dịng phương pháp lấp đứng 71 4.5 Câu hỏi ôn tập thảo luận 77 Chương TIÊU NƯỚC HỐ MÓNG 78 5.1 Mở đầu 78 5.1.1 Khái niệm nước mặt nước ngầm 78 5.1.2 Các phương pháp tiêu nước 79 5.1.3 Nhiệm vụ thiết kế tiêu nước hố móng 80 5.2 Phương pháp tiêu nước lộ thiên 80 5.2.1 Bố trí hệ thống tiêu nước lộ thiên 80 5.2.2 Xác định lượng nước cần bơm 82 5.2.3 Lựa chọn máy bơm 85 5.2.4 Một số vấn đề cần xử lý tiêu nước lộ thiên 86 5.3 Lưu lượng thấm qua đê quai 87 5.3.1 Thấm qua đập đất đồng chất không thấm 87 5.3.2 Thấm qua đập đất thấm nước 90 5.4 Lưu lượng thấm nước ngầm vào hố móng 92 5.4.1 Lưu lượng nước ngầm thấm vào hố móng hồn chỉnh tiêu nước lộ thiên 92 5.4.2 Lưu lượng nước thấm vào hố móng rộng khơng hồn chỉnh tiêu nước lộ thiên 100 5.5 Phương pháp tiêu nước ngầm 102 5.5.1 Giếng kim dạng chân không 103 5.5.2 Giếng thường với máy bơm sâu 106 5.5.3 Thiết kế hạ thấp mực nước ngầm 107 5.5.4 Những ý hạ thấp mực nước ngầm 114 5.5.5 Bảo vệ đáy móng nước ngầm có áp 114 5.5.6 Bảo vệ mái hố móng tiêu nước 116 5.6 Phương pháp tính tốn hạ mực nước ngầm phần mềm 116 5.6.1 Tổng quan 116 5.6.2 Phương trình tốn học 117 5.6.3 Phương pháp giải 117 5.6.4 Điều kiện biên toán 119 5.6.5 Các bước tính tốn hạ mực nước ngầm phần mềm Visual Modflow 119 5.7 Câu hỏi ôn tập thảo luận 126 Chương TÍNH TỐN THỦY Lực DẪN DỊNG THI CƠNG 127 6.1 Mục đích nội dung tính tốn 127 6.1.1 Mục đích 127 6.1.2 Nội dung tính tốn 128 6.2 Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua lịng sơng thu hẹp 128 6.2.1 Mức độ thu hẹp 128 6.2.2 Lưu tốc trung bình qua lịng sơng thu hẹp 128 6.2.3 Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu 129 6.3 Tính tốn thủy lực qua đập tràn 130 6.3.1 Khái quát đập tràn 130 6.3.2 Cơng thức tống qt tính thủy lực đập tràn 131 6.3.3 Tính toán thủy lực qua đập tràn thành mỏng 132 6.3.4 Tính tốn thủy lực qua đập tràn thực dụng 133 6.3.5 Tính tốn thủy lực đập tràn đỉnh rộng .135 6.4 Tính tốn thủy lực dẫn dòng qua kênh hở 136 6.4.1 Tính tốn thủy lực dịng kênh hở 136 6.4.2 Tính tốn thủy lực dòng khồng kênh hở 137 6.4.3 Tính tốn lưu lượng mực nước thượng lun dẫn dòng qua kênh 143 6.5 Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua cống ngầm đường hầm 146 6.5.1 Các trạng thái chảy qua cống ngầm đường hầm 146 6.5.2 Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua cống ngầm 147 6.6 Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua đập xây dở 150 6.6.1 Các cơng trình thường gặp 150 6.6.2 Tính tốn thủy lực dẫn dịng qua đập xây dở 152 6.7 Tính tốn thủy lực dẫn dịng đồng thời qua nhiều cơng trình 152 6.8 Điều tiết lũ dẫn dòng thi công 153 6.8.1 Phương pháp Kotrerin 153 6.8.2 Phương pháp Potapov 155 6.9 Câu hỏi ôn tập thảo luận .157 TÀI LIỆU THAM KHẢO 158 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐHTL Trường Đại học Thủy lợi MNN Mực nước ngầm ICOLD Hội đập lớn giới VNCOLD Hội đập lớn phát triến tài nguyên nước Việt Nam JCOLD Hội đập lớn Nhật Bản TCTL Tổng cục Thủy lợi MNTL Mực nước thượng lưu MNHL Mực nước hạ lưu cvc Bê tông thường RCC Bê tồng đầm lăn 10 h (mi Q (nt ‘/s) 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 49.52 60.17 71.64 83.90 96.93 hi I.ĨSht z(mf H(m> 0.85 0.96 1.08 1.20 1.31 1.06 1.20 1.35 1.49 1.64 0.09 o.ll 0.12 0.14 0.16 2.09 2.36 2.62 2.89 3.16 Chày ngập/ không ngập ngập ngập ngập ngập ngập Nhộn xét: Khi tinh toán, chiều sâu nước đầu kênh định, tri số nước dâng tnrớc kênh z (m) không lớn 6.5 TÍNH TỐN THỦY Lực DÀN DỊNG QUA CĨNG NGÀM VÀ ĐƯỜNG HÀM 6.5.1 Các trạng thái chây qua cống ngầm dường hầm Cổng ngầm vã dường hâm dược ứng dụng dẫn dỏng thi công phô biến, cống lây nước lâu dãi thường dũng dan dỏng thi còng mùa kiệt với lưu lượng nhó, Q (10-15) inVs Khi tháo lũ tháo lưu lượng Q>30m7s người ta phái thiết kế cụ the thí nghiệm mị hĩnh thúy lực (các nước châu Àu đà qui đinh qui phạm) Ngày cơng tạm phục vụ dan dịng dược thiêt ke thi công tháo lũ háng trăm (m’/s) diều kiện cột nước hàng vài chục mét cơng trinh Sơn La Lai Châu, Tun Quang Hình 6.13 Sơ đồ khơng gian cõng trinh ngâm Thủy điện Hịa Binh 146 Đường hầm ứng dụng nhiều dẫn dịng thi cịng Có đường hầm tạm dần dỏng ca mùa lũ múa kiệt còng trinh Hỏa Binh Cứa Đạt Đường hâm làu dài thường đưực lợi dựng dể dẫn dỏng đường hầm dẫn dòng thường sư dụng phân nưa sau cùa chúng làm đường xá cúa nhã máy thúy điện (như công trinh Hịa Bình) Đường hầm dẫn dơng I sau hoành triệt thượng lưu, sử dụng lãm đường xả vẽ hụ lưu cùa nhà máy thúy điện Việc tinh toán thúy lực cho cống ngầm dường hầm tương tự nhau, nên sau chi trinh bày tinh tốn cho cơng ngâm Hình 6.14 Sư dồ nâng diên hiên dòng chày qua cồng ngâm I - I- Cháy không áp (cháy hở): 2-2- Chây bán ãp; 3-3- Cháy có áp cữa chây tự do; 4-4- Cháy có áp, cửa ngập Các trường hợp cháy qua cơng ngâm có thê xáy ra: Khi H < (1.2*I.4)D: Cháy không áp (hay cháy hở) Mặt nước thượng lưu hạ thâp vảo cịng khơng chạm trân miệng cồng, dòng thời mực nước hạ lưu cứa cùa cống thấp hon trần cống, dõng chây qua cống qua kênh hở; (đường 1-1, (Hĩnh 6.14) Khi H>(1,2-H,4)D, mặt nước thượng lưu chụm trân miệng cõng, có hai kha xáy ra: - Chày bán áp: Mặt nước cơng khơng chụm trân cịng, ta có trụng thái chày bán áp, sơ đồ thúy lực tính cháy chăn cứa cổng (hay cổng ngầm chày bán áp); - Cháy có áp: Mặt nước cơng chạm trân cơng (cháy dây cơng), ta có trạng thái chay có áp, sơ đồ tính tốn thúy lực lã cống ngầm cháy có áp Trong biêu thức trcn H D Hinh 6.14 Trị sô (1.2-H.4)D dược chọn sau: Cữa vào thuận thi chọn l,4D; không thuận chọn l,2D; khác thi chọn khống (l,2-H.4)D ví dụ cứa vào cồng tương dối thuận ta chọn l,3D [12] 6.5.2 Tính tốn thúy lục dẫn dịng qua cống ngầm 6.5.2 / Cháy khơng áp Khi cong chày khơng áp việc tính tốn tiến hành nhu tinh toán thúy lực dần dỏng qua kcnh hớ 147 6.S.2.2 Cháy hán áp Đé khảng dinh cháy bán áp hay có áp thường phai tinh vê đường mặt nước kênh hờ (coi khơng có trần cống để tinh) Nen có nước nhảy cổng độ sâu lien hiệp sau nước nhay cao trần cống thi kháng định cháy có áp Neu nước nháy phóng xa khịi cơng khủng định chay bán áp Công chày bán áp tinh thúy lực cống lộ thiên cháy không ngập chây ngập: a) Cháy khơng ngập Q=