Thủy công - Chương 4 docx

HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 1 Chương 4 4.1 GIỚI THIỆU * CT dâng nước (đập dâng) có nhiệm vụ ngăn sông để tạo nên một cột nước thường xuyên trước đập. *Phânloạitheo vật liệu chính dùng để xây dựng đập: - Nhóm đập vật liệu đòa phương (VLĐP): được x ây dựng bằng các loại vật liệu như đất, đá có sẵn tại vùng xây dựng: đập đất, đập đá đổ, đập đất đá hỗn hợp - Nhóm đập bê tông (BT): được xây dựng bằng BT hoặc BT cốt thép: đập BT trọng lực, đập vòm, đập liên vòm, đập bản tựa * Việc chọn loại đập nào thích hợp nhất đối với một vò trí cho sẵn = f(đòa hình, đòa chất, vật liệu xa ây dựng, khả năng thi công, ) * Thống kê của Ủy ban quốc tế về các đập lớn (International Committee of Large Dams, ICOLD): x Trên thế giới có # 36000 đập lớn x Đập VLĐP chiếm # 30000 cái ( # 83 %) o ưu thế của các loại đập VLĐP (dễ thích ứng v ới phần lớn các vò trí xây dư ïng v à thường có giá thành hạ hơn) so với các loại đập BT. Theo tiêu chuẩn của ICOLD, một đập được gọi là lớn khi có chiều cao vượt quá 15 m, hay, trong trường hợp của đập cao từ 10 m y 15 m thì DT hồ > 106 m3 hay Q lũ > 2000 m3/s, CÔNG TRÌNH DÂNG NƯỚC HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 2 Bảng 4.1 Số lượng các đập lớn trên thế giới (ICOLD, 1988) Nhóm đập Loại đập Mã ICOLD Số lượng # % # Đập VLĐP . đất .đá TE ER 30000 82,9 Đập BT . trọng lực . vòm . bản tựa . liên vòm PG VA CB MV 4000 1500 360 140 11,3 4,4 1,0 0,4 Tổng cộng: 36000 Bảng 4.2 Các đập cao nhất (1996) Tên đập Nước Loại Năm hoàn thành Chiều cao (m) Rogun Nurek Grand Dixence Inguri Tehri Chicoasen Tadjikistan Tadjikistan Thụy só Georgia n độ Mexico TE/ER TE PG VA TE/ER TE/ER Đang TC 1980 1962 1980 1997 1980 335 300 285 272 261 261 Có 27 đập cao hơn 200 m HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 3 Bảng 4.3 Các đập có thể tích l ớn nhất (1996) Tên đập Nước Loại Chiều cao (m) Năm h. thành T.tích (106m3) Tarbela Fort Peck Lower Usuma Tucurui Ataturk Pakistan Mỹ Nigeria Brasil Turkey TE/ER TE TE TE/ER/PG TE/ER 143 76 49 106 184 1976 1937 1990 1984 1990 105,9 96,1 93,0 85,2 84,5 Có 19 đập có thể tích > 50.106m3 Bảng 4.4 Các đập có dung tích hồ lớn nhất (1996) Tên đập Nước Loại Chiều cao (m) Năm h. thành D.tích (109m3) Owen Falls Kakhovskaya Kariba Bratsk Aswan thượng Akosombo Uganda Ucraine Zimbabwe Nga Egypt Ghana PG TE/PG VA TE/PG TE/ER TE/ER 31 37 128 125 111 134 1954 1955 1959 1964 1970 1965 2700 182,0 180.6 169,3 168,9 153,0 Có 20 hồ chứa có DT > 50.109m3 HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 4 PHẦN I ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 4.2 ĐẶC ĐIỂM CHUNG x Đất và đá là những VLĐP dùng để xây dựng đập. x Đất - không dính (cuội, sỏi, cát) - đất dính (sét, á sét, á cát) Đá - liền khối - nứt nẻ - bò vỡ vụn tự nhiên x Yêu cầu khi thiết kế, thi công, sử dụng đập VLĐP : - Về thủy lực: . không cho phép nước chảy tràn qua đỉnh đập. . không nên cho dòng chảy có V lớn chảy dọc theo mái TL . không nên cho dòng nước xói vào mái HL (đập đất) - Về thấm: . Không cho phép XN trong thân và nền đập. . Q thấm qua đập và nền < Q th ấm cho phép (khi điều tiết hồ) . Không có hiện tượng thấm tập trung ở chỗ tiếp giáp giữa đập với nền, bờ và các CT bê tông như CT tháo lũ, CT lấy nước. - Về ổn đònh: mái TL và HL đập phải bảo đảm ổn đònh trong mọi trường hợp. - Về biến dạng: sự biến dạng của từng bộ phận riêng lẻ và tổng thể của đập không được phá hoại sự làm việc bình thường của đập. x Ưu điểm của đập VLĐP: - Xây dựng được trong mọi điều kiện đòa hình và khí hậu. - Yêu cầu về nền không cao, nhất là đối với đập đất. - Có khả năng cơ giới hóa hoàn toàn quá trình thi công. - Tận dụng được các loại VL tại chỗ o giảm giá thành CT. - Quản lý và sửa chữa tương đối đơn giản. x Nhược điểm của đập VLĐP: CT tháo lũ thường được bố trí ngoài thân đ ập. HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 5 A. ĐẬP ĐẤT 4.3 PHÂN LOẠI ĐẬP ĐẤT x Theo phương pháp thi công: - Phương pha ùp đầm nén (rải đất thành từng lớp rồi dùng các thiết bò cơ giới để đầm nén cho đến khi đa át đạt được dung trọng và độ ẩm thiết kế). - Phương pháp t hủy lực (bồi đắp đất nhờ sử dụng thiết bò cơ giới thủy lực: đất từ mỏ vật liệu được chuyển tới đập dưới dạng bùn). 4.3.1 Đập trên nền không thấm x Theo kết cấu mặt cắt ngang của đập: - Đập đồng c hất: được xây dựng bằng một loại đất có tính chống thấm tốt - Đập không đồng chất: được xây dựng bằng nhiều l oại đất có tính thấm khác nhau (các loại đất có tính chống thấm tốt ở phía thượng lưu hoặc ở chính giữa) - Đập có bộ phận chống thấm (BPCT): . BPCT có thể làm bằng các loại đất chống thấm tốt như sét, á sét, hoặc bằng vật liệu cứng như bê tông cốt thép, . BPCT đặt nghiêng theo mái TL đập (tường nghiêng, TN) hoặc ở giữa thân đập (lõi giữa, LG). HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 6 a) Đập đồng chất b) Đập không đồng chất c) Đập có TN bằng đất d) Đập có TN không phải bằng đất đ) Đập có LG bằng đất e) Đập có LG không phải bằng đất 1. mái TL 2. gia cố mái TL 3. đỉnh đập 4. mái HL 5. thân đập 6. BP thoát nước 7. đáy đập 8. vùng chuyển tiếp 9. khối trung tâm 10. lớp bảo vệ 11. TN 12. khối nêm TL 13. LG 14. khối nêm HL 15. LG HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 7 4.3.2 Đập trên nền thấm nước x Ngoài phần thân đập, phải có thêm BPCT cho nền: - Tường răng (hoặc chân khay): . dùng trong tr.hợp nền đất có chiều sâu không lớn lắm (< 5 y 10 m) . có thể làm bằng cùng loại đất như thân đập đồng chất, hoặc có tính chống thấm tốt hơn . có thể cắm sâu TN hay LG trong thân đập xuống nền. - Bản cọc: . dùng trong tr.hợp nền không phải là đá và tương đối sâu. . thường làm bằng thép hoặc BT cốt thép . có thể cắm xuống tận nền không thấm hoặc lơ lửng . cũng có thể nối tiếp với TN hoặc LG của thân đập. - Màngchốngthấm: . dùng trong tr.hợp nền đá nứt nẻ. . có thể làm bằng cách phụt vữa XM, XM-sét, bitum, sét . có thể cắm xuống tận nền không thấm hoặc lơ lửng - Sân trước: . dùng trong tr.hợp chiều sâu nền lớn hoặc vô hạn. . có thể nối với TN, với LG hoặc với thân đập đồng chất. HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 8 1. sân trước 2. tường răng (chân khay) 3. màng phun vật liệu chống thấm 4. màn phun lơ lửng 5. màn chống thấm xuyên qua nền thấm nước HTS. Thuûy coâng 1. Chöông 4: Coâng trình daâng nöôùc . 9 HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 10 4.4 NỀN ĐẬP * Đập đất không có yêu cầu cao về nền * Nền đá tốt: thích hợp nhất cho việc xây dựng mọi loại đập. * Một số trường hợp đặc biệt của nền: x Nền đá b ò nứt nẻ: cần xử ly ù bằng màng chống thấm. x Nền đá vôi: chú ý hiện tượng xâm thực. x Nền đất bùn hoặc đất sét ẩm: chú ý áp lực khe rỗng x Nền có chứa chất hữu cơ: - cần bóc bỏ toàn bộ (nếu lớp hữu cơ không dày) - cần xử lý chống thấm (nếu lớp hữu cơ dày). 4.5 VẬT LIỆU ĐẮP ĐẬP * Có thể sử dụ ng mọi loại đất để đắp thân đập đất, trừ hai loại sau đây: x Đất có chứa muối clorua hay sulfat clorua trên 5%, muối sulfat trên 2% theo khối lượng (vì có khả năng hòa tan trong nước). x Đất có chứa chất hữu cơ chưa phân giải với hàm lượng trên 5% hoặc phân giải hoàn toàn với hàm lượng trên 8% theo khối lượng. * Chú ý v ì đất sét nặng khó thi công nên ít được dùng để đắp thân đập và các B PCT. [...]... đất) * Phân loại: ĐBH 24 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước HCN SÔNG HINH (PHÚ YÊN) Thi công đập đất đồng chất 25 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước Thi công đỉnh đập + TCS (đá xây) Thi công tầng đệm + lớp gia cố mái TL (đá lát) 26 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước Tầng đệm + lớp gia cố mái TL (đá lát) Mái TL + TCS 27 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước... mực nước hồ 28 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước Toàn cảnh thi công mái HL đập Phần mái HL (trồng cỏ) + BPTN (kiểu bề mặt) 29 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước ĐẬP ĐẤT (PHỤ) - HCN HÀM THUẬN ĐẬP ĐẤT – HCN ĐƠN DƯƠNG 30 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước ĐẬP ĐẤT – HCN TRỊ AN Tường chắn sóng 31 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước THI CÔNG LÕI GIỮA + CÁC... 12 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước 4. 7 THIẾT KẾ SƠ BỘ MẶT CẮT NGANG CỦA ĐẬP 4. 7.1 Nội dung thiết kế * Mặt cắt ngang của đập có dạng hình thang * Thiết kế mặt cắt ngang của đập là xác đònh các yếu tố: - Đỉnh đập (cao trình, chiều rộng) - Mái dốc TL, HL đập (hệ số mái, cơ đập, hình thức gia cố &ø bảo vệ mái) - BPCT (nếu có) - BPTN (bộ phận thoát nước) 13 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình... đất: Ưu điểm LG Nhược điểm ổn đònh tốt hơn TN thi công chậm hơn vì nằm giữa thân đập khối lượng ít hơn có thể lợi dụng được đê quai chống thấm kém hơn rất khó sửa chữa khi bò hư thi công làm thân đập sau này 11 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước Chọn loại đất và đập (tham khảo): 1 0-6 1 0 -4 1 0-3 1 0-2 k(cm/s) x -x -x x > Đất o thấm Đất thấm ít Đất thấm... 0,50 chiều cao , chiều dài sóng trong khu nước sâu, f(cấp CT, TS gió) 14 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước Điều kiện làm việc của hồ MNDBT MNLTK MNLKT TS gió tính toán theo cấp đập I - II III - IV V 2 4 10 25 50 50 Không tính sóng leo do gió h: chiều cao nước dềnh do gió 2 10 D cos h kd g 3gH - kd: hệ số, = 6.1 0-3 12.1 0-3 - g: góc giữa trục hồ và hướng gió a: chiều cao an toàn, f(mực nước... ổn đònh thấm) 22 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước * Nối tiếp tốt giữa BPCT: Với thân đập: làm các lớp chuyển tiếp (theo nguyên tắc tầng lọc ngược) ở hai phía TL,HL của BPCT (khi thân đập là đất hạt thô như cát, sỏi, cuội) Với nền đập: - cắm vào nền đất O thấm một đoạn 0,5 m - liên kết với nền đá bằng các gối bê tông 23 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước 4. 7.5 BPTN * Nhiệm... - có thể thay đổi m trên từng đoạn cao 10 m 15 m - càng xuống thấp m càng lớn, với m = 0,50 cho mái TL = 0,25 cho mái HL Thay đổi hệ số mái dốc đập 18 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước b Cơ đập * Cơ đập: đoạn nằm ngang trên mái dốc, được thiết kế do yêu cầu: - thi công (máy móc đi lại và làm việc) - kiểm tra sửa chữa mái trong thời gian khai thác - thu thoát nước mưa để tránh xói lở -. .. Ei= Ei+1 34 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước Sự ổn đònh của mái đập được diễn tả bằng hệ số an toàn Kat: K at i i Tct ,i R i Tt ,i R i Tct,i: lực chống trượt, Tt,i: Tct ,i Tt ,i lực gây trượt 4. 9 .4 Tính ổn đònh mái dốc theo PP áp lực trọng lượng của Tsugaev Phần đất phía trên cung trượt (tâm O, bán kính R) được chia thành N cột thẳng đứng: - chiều rộng mỗi cột bi (i = 1-N) - các cột... dltk zlkt + dlkt đđ max( đđ i ) VD HCN8 15 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước * Để hạ thấp đđ ( giảm khối lượng đắp đập, nhất là đối với các đập cao vừa và cao), có thể làm tường chắn sóng (TCS) bằng BT, BT cốt thép hoặc đá xây ở mép TL của đỉnh đập đỉnh TCS = đỉnh đập không có TCS đỉnh đập có TCS = MNLKT + ( 0,3 m) 16 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước b Chiều rộng đỉnh đập... trên mái HL Các rãnh có thể làm bằng đá xây hay bê tông, bố trí chéo nhau và xiên góc 45 o Gia cố mái HL 21 HTS Thủy công 1 Chương 4: Công trình dâng nước 4. 7 .4 BPCT * BPCT trong đập có tác dụng: hạ thấp ĐBH trong thân đập tăng ổn đònh mái HL giảm J thấm ngừa XN + giảm Q thấm qua đập + nền * BPCT: - TN, LG cho thân đập - CK, BC, MCT, ST cho nền đập * Vật liệu làm BPCT: đất (á sét, á cát, sét) có K 50 . thượng Akosombo Uganda Ucraine Zimbabwe Nga Egypt Ghana PG TE/PG VA TE/PG TE/ER TE/ER 31 37 128 125 111 1 34 19 54 1955 1959 19 64 1970 1965 2700 182,0 180.6 169,3 168,9 153,0 Có 20 hồ chứa có DT > 50.109m3 HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 4 PHẦN I ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 4. 2. thi công chậm hơn vì nằm giữa thân đập . chống thấm kém hơn . rất khó sửa chữa khi bò hư HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 12 x Chọn loại đất và đập (tham khảo): 1 0-6 1 0 -4 1 0-3 . mái, cơ đập, hình thức gia cố &ø bảo vệ mái) - BPCT (nếu có) - BPTN (bộ phận thoát nước) HTS. Thủy công 1. Chương 4: Công trình dâng nước . 14 4.7.2 Đỉnh đập a. Cao trình đỉnh đập  đđ * Độ