Thiết kế thi công công trình đầu mối hồ chứa nước IA KO

Công trình đầu mối hồ chứa nước IAKO được xây dựng trên suối IAGláe thuộc đất xã IAKO, huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai, cách thị xã Plâycu về phía Tây Nam khoảng 50 km. Khu hưởng lợi có diện tích đất tự nhiên là 1200ha, nằm về phía bắc xã IAKO trải dài từ 13034’25” 13031’50” vĩ độ Bắc và từ 10705855” – 108002’15” kinh độ đông.

Page of 49 I GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TRÌNH 1.1 Vị trí nhiệm vụ cơng trình 1.1.1 Vị trí cơng trình: Cơng trình đầu mối hồ chứa nước IA-KO xây dựng suối IA-Gláe thuộc đất xã IA-KO, huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai, cách thị xã Plâycu phía Tây Nam khoảng 50 km Khu hưởng lợi có diện tích đất tự nhiên 1200ha, nằm phía bắc xã IA-KO trải dài từ 13 034’25” -13031’50” vĩ độ Bắc từ 10705855” – 108002’15” kinh độ đơng Khu tưới giới hạn : - Phía Bắc giáp suối Ụa-Gláe - Phía Nam giáp suối Ụa –Lơ - Phía Đơng giáp suối Ụa – Kơ - Phía Tây giáp chân núi Chư Sê Nhìn chung vùng trồng cà phê có địa hình dạng tương đối phẳng, lượn sóng nhẹ thấp hai phía Đơng Tây Cao độ trung bình 460m, nơi cao có cao trình 505m (khu tưới I), nơi thấp có cao trình 404m (khu tưới II), độ dốc trung bình vùng từ 80 – 100, điều kiện khai thác thuận lợi cho giới hóa 1.1.2 Nhiệm vụ cơng trình: Phạm Viết Trung Page of 49 Cơng trình thuỷ lợi IA-KO xây dựng suối IA-Gláe thuộc xã IAKO, huyện Chư Sê tỉnh Gia Lai, cách thị xã Plây cu phía Tây Nam khoảng 50 km Cơng trình thuỷ lợi IA- KO có nhiệm vụ sau: + Cơng trình có nhiệm vụ cung cấp nươc tưới cho 800 cà phê + Tận dụng diện tích mặt hồ tương đối rộng để ni trồng thuỷ sản + Cải thiện điều kiện khí hậu khắc nghiệt khu vực xây dựng cơng trình khu dân cư lân cận 1.2 Kết cấu cơng trình thủy cơng 1.2.1 Dung tích hồ chứa: Ứng với cao trình mực nước hồ có dung tích sau: Mực nước dâng bình thường : 31,6m ; W = 3,9.106 m3 Mực nước dâng gia cường : 34,2 m ; W = 4,884.106 Mực nước chết : 23,8 m ; W = 0,994.106 m3 m3 1.2.2 Đập đất: Đập đất xây dựng tuyến I, đầu khu tưới I (đã trồng cà phê) Đây đập đồng chất đắp đất lấy từ bãi vật liệu: bãi I(thượng lưu bờ phải), bãi II (thượng lưu bờ phải), bãi III( hạ lưu bờ phải) Phạm Viết Trung Page of 49 Mái thượng lưu lót lớp đá hộc dày 20cm lớp đệm đá dăm cát lớp có bề dày 10cm có cấu tạo tầng lọc ngược Mái hạ lưu làm rãnh tiêu nước đá xây dọc theo mái đập cao trình 457m Nước mưa theo rãnh chảy chân đập Phần mái (ngồi phạm vi lót đá ) làm rãnh xiên chứa cát sỏi, rãnh chân mái chia thành vng có kích thước 4x4 m2, trog ô trồng cỏ Đỉnh đập rải lớp cấp phối, lởp rải dăm sỏi dày 10cm, lớp cát dày 5cm Phạm vi lịng suối từ cao trình 452m đến chân đập hạ lưu có thiết bị nước kiểu lăng trụ Phạm vi hai bên bờ dùng thiết bị thoát nước kiểu áp mái từ cao trình 457m đến chân đập Thong qua tính tốn ta xác định thơng số đập đất sau: TT Thơng số Cao trình đỉnh đập Chiều rộng đỉnh đập Chiều cao đập lớn Chiều dài đỉnh đập Cao trình thượng hạ lưu m m m m m 464 15 327 457 Chiều rộng Mái đập thượng lưu mt m m 3,5 Mái đập hạ lưu mh m Cao trình đỉnh lăng trụ thoát m 3,75 452 nước Dung trọng đất đắp thiết kế 1,3 Phạm Viết Trung Đơn vị T/m3 Trị số Page of 49 1.2.3 Cống lấy nước: Vị trí cống bố trí bờ trái đập Dựa vào kết tính tốn bồi lắng lịng hồ theo tuổi thọ cơng trình xác định MNC = 455,5m chọn cao trình cống 454,4m Hình thức cống : chọn hình thức cống hộp làm BTCT M200, có tháp van đặt mái thượng lưu Các kích thước cống sau: TT Thơng số Cao trình đáy cửa vào Chiều dài cống Mặt cắt ngang cống bxh Độ dốc cống i Chiều dày thành cống Lưu lượng tháo qua cống Máy đống mở Lưới chắn rác Đơn vị m m m m m3/s Bộ Chiếc Trị số 454,4 65 0,9x1,2 0,003 0,4 1,4 1.2.4.Tràn xả lũ: Tràn xả lũ bố trí phần vai phải đập Hình thức tràn đỉnh rộng khơng có van, nối tiếp với hạ lưu dốc nước tiêu bể tiêu Trên tràn bố trí cầu dân dụng để tiện quản lý, vận hành sửa chữa cần thiết Các thông số tràn xả lũ: Phạm Viết Trung Page of 49 TT Thông số Cao trình ngưỡng tràn Đơn vị m Trị số 459,8 m 30,8 m3/s 175,55 Cột nước tràn m 2,56 Độ dốc tràn % Chiều dài tràn m 149,6 Bề rộng tràn(kể trụ bin) Lưu lượng tháo qua tràn Các kích thước cầu qua tràn dốc nước: TT Thông số Bbề rộng cầu Đơn vị m Trị số Chiều dài cầu m 32,4 Cao trình mặt cầu m 464 Chiều rộng dốc nước m 20 Chiều dài dốc nước m 137,1 Phạm Viết Trung Page of 49 1.2.6 Kênh cơng trình kênh: Kênh sau đoạn cống lấy nước qua vùng đồi đầm, đỉnh bờ kênh rộng 2m, cao 1,5m, đáy kênh trùng với đáy cống lấy nước, rộng bề rộng cống, có độ dốc i=0,001 Kênh nhánh kênh cấp I tiết diện nhỏ, khối lượng công tác lớn qua khu ruộng bờ đê, công trình kênh có khối lượng nhỏ phân tán 1.2.7 Cấp cơng trình: Dựa vào tính chất đất chiều cao đập, theo TCXDVN – 285 2002 ta xác định cấp cơng trình cấp IV 1.2.8 Thời gian thi cơng: Cơng trình xây dựng năm kể từ ngày khởi công 1.3 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cơng trình 1.3.1 Điều kiện địa hình: Cơng trình đầu mối hồ chứa nước IA-KO xây dựng suối IA-Gláe thuộc đất xã IA-KO, huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai, cách thị xã Plâycu phía Tây Nam khoảng 50 km Khu hưởng lợi có diện tích đất tự nhiên 1200ha, nằm phía bắc xã IA-KO trải dài từ 13034’25” -13031’50” vĩ độ Bắc từ 107058’55” – 108002’15” kinh độ Đông Khu tưới giới hạn : - Phía Bắc giáp suối Ụa-Gláe Phạm Viết Trung Page of 49 - Phía Nam giáp suối Ụa –Lơ - Phía Đơng giáp suối Ụa – Kơ - Phía Tây giáp chân núi Chư Sê Nhìn chung vùng trồng cà phê có địa hình dạng tương đối phẳng, lượn sóng nhẹ thấp hai phía Đơng Tây Cao độ trung bình 460m, nơi cao có cao trình 505m (khu tưới I), nơi thấp có cao trình 404m (khu tưới II), độ dốc trung bình vùng từ 80 – 100, điều kiện khai thác thuận lợi cho giới hóa Trung tâm Khoa học & triển khai KTTL tiến hành đo đạc tài liệu sau: - Bình đồ lịng tỷ lệ 1/2000 - Bình đồ khu đầu mối tỷ lệ 1/500 - Bình đồ khu tưới (đập, cống & tàn ) tỷ lệ 1/ 500 - Trắc dọc tuyến 1.3.2 Điêu kiện địa chất: Qua xem xét lại thực địa, phân tích số mẫu đất xét nguyên nhân thành tạo, địa chất vuùng phân thành lớp theo thứ tự từ xuống sau: - Lớp :bùn sét hữu cơ, màu xám đen , xám xanh Trạng thái dẻo chảy, đất yếu, nguồn gốc aluvi Bề dày lớp khoảng 1m phân bố dọc lòng suối Phạm Viết Trung Page of 49 - Lớp 2: sét màu nâu nhạt, tạng thái bở lẫn rễ phân hủy, kết cấu xốp, bề dày từ 0,5 -1,5m Diện tích phân bố hẹp vai đập - Lớp 3: đất sét màu nâu sẫm, trạng thái nử cứng, đất sượng đồi đồng nhất, bề dày từ 4,5 -6m Diện phân bố rộng vai đập - Lớp 4: sản phẩm phong hóa gần hồn tồn đá Riolit thành sét có lẫn dăm mềm, phần lại giữ ffược kiến trúc lỗ rỗng đá, đất hạt 1.3.3 Đặc điểm khí hậu: Địa bàn dự án nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên, năm có mùa , nhiệt độ trung bình năm 21,80 C; nhiệt độ cao vào tháng 4,5,6 Nhiệt độ cao đo dược vào tháng 36 C Nhiệt độ thấp đo vào tháng 12 tháng 1, nhiệt độ thấp đo 5,70 C Mùa mưa vùng xây dựng công trình sớm, kéo dài từ tháng tới tháng 10 Độ ẩm khơng khí tương đối cao, vào tháng mùa mưa, dao động từ 80-90% Lượng mưa trung bình nhiều năm khoảng 1664mm, lượng mưa mùa mưa chiếm tới 90% lượng mưa năm.Mù khô tháng 11 đến tháng năm sau, lượng mưa mùa khô chiếm 10% lượng mưa năm Trung bình năm có 154 ngày mưa, có 40 ngày dơng Trung bình năm có 2377 nắng, nắng nhiều vào tháng mùa khô, từ tháng 12 đến tháng Trung bình tháng có 230 nắng Phạm Viết Trung Page of 49 Lượng bốc bình quân nhiều năm Plây cu 914mm (đo ống Piche) Lượng bốc lớn vào tháng đến tháng tháng mưa ít, nhỏ vào tháng 11 lạnh ẩm Lượng mưa lớn vào tháng 3, tháng nhiệt độ không khí bắt đầu tăng, tháng mùa mưa lượng bốc giảm, lượng bốc nhỏ vào tháng mù đơng Tốc độ gió trung binh năm 3m/s, tốc độ cao cố thể đạt đến 28m/s Hướng gió thịnh hành mùa khơ Đơng Bắc, hướng gió mùa mưa Tây nam Các đặc trưng khí tượng khu vực - Nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ cao : 41,2o C Nhiệt độ thấp : 19,0o C Nhiệt độ trung bình nhiều năm : 23,2o C - Độ ẩm tương đối Trung bình nhiều năm : 84% Thấp năm : 13% - Số nắng trung bình nhiều năm - Tốc độ gió: Tốc độ gió lớn năm : 28m/s Phạm Viết Trung : 1620,9 Page 10 of 49 Tốc độ gió lớn bình qn : 17,7m/s - Bốc trung bình tháng năm: Bốc trung bình tháng : 63,55mm Bốc trung bình năm : 76,26mm Các đặc trưng mưa Khu vực xây dựng nằm vùng nhiệt đới gió mùa Mùa mưa từ tháng đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng - Lượng mưa theo bình quân nhiều năm : ξ = 1772mm - Lượng mưa theo tần suất P = 50 % : ξ = 1736,6mm - Lượng mưa theo tần suất P = 75 % : ξ = 1470,8mm - Lượng mưa theo tần suất P = 80 % : ξ = 1417,6mm Tình hình sơng suối khu vực Vùng Phú Cường có suối nội địa như: suối Nhạ, suối Bằng, suối Quốc, suối Mon Các suối có độ dốc lớn bắt nguồn từ dốc núi tạo nên lũ tập trung nhanh gây tình trạng úng ngập khu sản xuất, phá hoại hoa màu xói mịn đất canh tác Các suối chạy theo hướng từ Đông sang Tây đổ sông Đà Do độ dốc lớn rừng đầu nguồn bị phá hoại khai thác khơng hợp lý, mùa mưa sinh lũ lớn, mùa khơ dịng chảy kiệt nhỏ Ngồi sơng suối nội địa trên, khu Phú Cường chịu ảnh hưởng sông Đà Phạm Viết Trung Page 34 of 49 IV 73086.4 360 203 - t=3 -t=3 V 37763.2 208 181 -2 tháng thi công hoàn chỉnh tràn chÝnh Q(m3/ca) 300 231 200 201 198.2 203 181 100 Đợt Đợt I Đợt II Đợt III Đợt IV Đợt V 3.2.Quy hoạch bÃI vật liệu 3.2.1.Quy hoạch bÃI vật liệu cho toàn đập 3.2.1.1.Khối lợng cần đào để bảo đảm đủ khối lợng đắp Vcần=Vđắp Trong ®ã γ tk K1 K2 K3 K4 γ tn +V®¾p khối lợng đắp theo yêu cầu theo thiết kế toàn đập + Vcần khối lợng cần đào để đảm bảo đủ đắp toàn đập + tk dung trọng khô thiết kế đất đắp tk + tn dung trọng khô tốt đất ,lấy =0,95 tn + K1 hệ sè kĨ ®Õn lón,K1=1,1 Phạm Viết Trung Page 35 of 49 + K2 hệ số tổn thất mặt đập,K2=1,08 + K3lµ hƯ sè tỉn thÊt vËn chun,K3=1,04 + K4 lµ hƯ sè tỉn thÊt ë b·i sãt lại, K4=1,2 Vcần=287056,7.0,95.1,1.1,08.1,04.1,2=404317 (m3) 3.2.1.2.Khối lợng bÃi vật liệu chđ u Khèi lỵng cđa b·i vËt liƯu chđ u Vchủ yếu=1,8Vcần=727771 (m3) 3.2.1.3.Khối lợng bÃI vật liệu dự trữ Khối lợng bÃI vật liệu dự trữ Vdự trữ= 0,2Vchủ yếu =145554 (m3) Lập bảng quy hoạch bÃi vật liệu chủ yếu bÃi vật liệu dự trữ TT Tên Khoảngcách BÃI Vị trí đến đập (m3) vËt lƯu A B 134000 115000 GÇn đập tràn Thợng lu tuyến BÃI vậtliệu vậtliệu (m) bÃI Trữ lợng chủ yếu dự trữ 400 500 (m3) Chủ yếu Chủ yếu (m3) đập cao trình D E 123000 800000 21 Vai trái tuyến đập 800 Thợng lu tuyến 1500 Chủ yếu Dự trữ đập 3.2.2.Kế hoạch sử dụng bÃi vật liệu cho đợt 3.2.2.1.Khối lợng cần đào để bảo đảm đủ khối lợng đắp Sử dụng công thức Vcần=Vđắp tk K1 K2 K3 K4 tn Trong +Vđắp khối lợng đắp theo yêu cầu theo thiết kế đợt đà tinh phần Phm Vit Trung Page 36 of 49 + Vcần khối lợng cần đào để đảm bảo đủ khối lợng đắp đợi Vậy ta tính đợc VIcần =72561 (m3) QIcần= 279 (m3/ca) VIIcần =65126 (m3) QIIcÇn =325.6 (m3/ca) VIIIcÇn =110499 (m3) QIIIcÇn= 283 (m3/ca) VIVcÇn =102941 (m3) QIVcÇn= 286 VVcÇn = 53189 QVcÇn= 255.7 (m3/ca) (m3) (m3/ca) 3.2.2.2.Khèi lỵng cđa b·I vËt liƯu chủ yếu Sử dụng công thức Vchủ yếu =1,8 Vcần ta cã khèi lỵng cđa b·I vËt liƯu chđ u cho đợt nh sau : VIchủ yếu =130610 (m3) VIIchñ yÕu =117227 (m3) VIVchñ yÕu =185294 (m3) VIIIchñ yÕu =198898 (m3) VVchđ u = 92500 (m3) 3.2.2.3.Khèi lỵng cđa bÃi vật liệu dự trữ Sử dụng công thức :Vdt =0,2Vchđ u ta cã khèi lỵng cđa b·I vËt liƯu dự trữ cho đợt nh sau: VIdt = 26122 (m3) VIVdt = 37059 (m3) VVdt = 18500 (m3) VIIdt = 23445 (m3) VIIIdt = 39779 (m3) LËp b¶ng kÕ hoạch sử dụng bÃI vật liệu cho đợt TT Tên Trữ l- bÃI vật ợng liệu (m3) Khoảng Vị trí cách đến đập (m) Phm Vit Trung Đợt I §ỵt II §ỵt III §ỵt IV §ỵt V Page 37 of 49 134000 Gần A đập 400 DT tràn TL B CY CY 115000 tuyÕn ®Ëp 500 CY Vai D 123000 trái tyến 800 CY CY đập TL E tuyến đập CY DT 1500 3.3.Tính toán số xe máy thiết bị phục vụ đắp đập 3.3.1.Chọn tổ hợp xe máy để đào vận chuyển đất đắp đập Để đào đất vận chuyển đất đắp đập đến vị trí thi công, ta có phơng án sau: - Sử dụng máy đào ô tô vận chuyển - Sử dụng máy cạp Căn vào điều kiện địa hình ta thấy sử dụng máy cạp để đào vận chuyển đất tốc độ thi công bị chậm thi công gặp nhiều khó khăn quÃng đờng vận chuyển đất từ bÃi vật liệu đến công trình xa, địa hình tơng đối phức tạp Hơn nữa, máy cạp lại cồng kềnh tính động không cao Phm Viết Trung Page 38 of 49 Do ®ã ta chän phơng án sử dụng máy đào ôtô để đào vận chuyển đất đắp đập hợp lí Vậy tổ hợp xe máy để đào vận chuyển đất : Máy đào +ô tô +máy san +máy đầm 3.3.2.Chọn loại thiết bị thi công 3.3.2.1.Chọn loại máy đào Theo định mức dự toán cờng ®é thi c«ng cịng nh thêi gian thi c«ng ta chọn máy đào gầu thuận (dẫn động khí ) mà hiệu E-651 Máy có thông số sau : Dung tích gầu :0.65 m3 Chiều dài cần :5.5 m Chiều dài tay gầu : 4.5 m Góc nghiêng cần chống :600 Bán kính đào lớn :7.2m Chiều cao đổ lớn :5,6 m Chiều cao đào lớn :7,9 m Chiều sâu đào thấp máy :1,1 m Trọng lợng máy : 21,7 Tấn Bán kính quay bệ : 2,9 m Loại xe bánh xích Năng suất máy (ứng với đất cấp 4) : 155 m3/ca 3.3.2.2Chọn loại máy vận chuyển : Theo định mức cờng độ thi công nh thời gian thi công ta chọn loại ô tô I FA W50 Với thông số sau : Dung tích gầu Bán kính lái vòng Phm Vit Trung :4,95 m3 :9,0 m Page 39 of 49 KÝch thíc xe : 6.53G2.5G2.43 Năng suất xe :60m3/ca Trọng tải :5,0 Tấn Tốc độ lớn : 90 km/h Tốc độ trung bình : 35 km/h Trọng lợng xe :4,6 Tấn 3.3.2.3Chọn loại đầm tính toán công cụ đầm nén : 3.3.2.3.1Chọn loại máy đầm Theo định mức dự toán ,cờng đọ thi công thời gian thi công ta chọn máy đầm chân dê mà hiệu A130-A có thông số : ã Đờng kính qủa đầm ã Chiều dài chân dê ã Số chân dê hàng :8 ã Chiều rộng qủa lăn ã Số hàng chân dê :16 hàng ã Diện tích đáy chân dê :22 cm2 ã áp suất đè lên đất có gia tải : ã áp suất đè lên đất gia tải: ã Tốc độ vận hành ã Trọng lợng qủa lăn : có gia tải Tấn ã Trọng lợng qủa lăn : gia tải Tấn ã Năng suất máy đầm : Phm Viết Trung :1,25 m :0,175 m :1,3 m : 60 kg/cm2 40 kg/cm2 4km/h 244 m3/ca Page 40 of 49 ã Dùng loại máy kéo qủa đầm AT- 54 3.3.2.3.2 Tính toán thông số đầm nén đầm chân dê: a Xác định khối lợng tổng cộng áp lực đơn vị đáy chân dê: Q= P F.N g Trong đó: Q : Khối lợng tổng cộng đàm chân dê (Tấn) P : áp lực đơn vị đáy chân dê, tra bảng 8-5 Quan hệ loại đất áp lực đơn vị đáy chân dê - trang 165 - Giáo trình Thi công công trình thủy lợi Tập I ta có : P = 36,0 (Kg/cm2) F : Diện tích đáy chân dê : F = 22,0 (cm2) N : Số chân dê hàng : N = 8,0 ( c¸i ) g : Gia tèc träng trêng : g = 981 ( cm/s2 ) VËy Q= 6.5 (tấn) b Xác định độ dày dải đất: Theo nh kết luận giáo trình thi công công trình thủy lợi tập I độ sâu đầm tốt 1,5 lần chiều dài L núm chân dê, chiều dày lớp đất rải nên lấy 1,5.L, tøc lµ: hr = 1,5 0,175 = 0,2625 (m) để tiện tính toán ta chọn chiều dày dải đất cần rải là: hr = 0,25 (m) = 25 (cm) c Số lần đầm nén, đợc xác định theo công thức : n=K S F.m Trong đó: n : Số lần đầm K : Hệ số xét đến phân bố không chân dê : K = 1,3 S : Diện tích đáy bề mặt đầm lăn vòng S = 3,14 125 130 = 51025 F (cm2) : Diện tích đáy chân dª: F = 22,0(cm2) Phạm Viết Trung Page 41 of 49 m : Tổng số chân dê : m = 128 n=1,3 (c¸i) 51025 = 23,6 22.128 VËy ta chän số lần đầm nén là: n = 24 (lần) 3.3.2.4.Chọn loại máy san Theo định mức dự toán ,cờng độ thi công thời gian thi công ta chọn loại máy san có mà hiệu A265 có thông số kỹ thuật sau: Chiều dài lỡi san :3,04 m ChiỊu cao lìi san :0,5 m ChiỊu dµi lìi san tăng cờng : 4,5 m Góc cắt đất : 300 I750 Trọng lợng máy :9,45 Năng suất máy : 200 m3/ca Tèc ®é san ®Êt : 7,7I11,6 km/h Tốc độ di chuyển :11,6I37,5 km/h Kích thớc máy san : 7,55G2,3G2,75 Nhiên liệu :dầu Mazut 3.3.3.Tính toán số lợng xe máy phục vụ thi công 3.3.3.1.Số lợng máy đào Ta có : nđào = Qdao N dao Trong : Qđào :Cờng độ đào đất đợt (m3/ca) Nđào =155 (m3/ca) :Năng suất máy đào nđào :Số lợng máy đào Phm Vit Trung Page 42 of 49 Đợt Qcần Số máy I 279 II 325,6 III 283 IV 286 V 255,7 3.3.3.2.Sè lỵng ô tô Trờng hợp máy đào làm việc ca ,ô tô làm việc ca số ô tô cần để phối hợp với máy đào tính theo công thøc sau : n« t«=1,5 n dao N dao N oto K t Trong + nđào số lợng máy đào + Nđào Nô tô suất thực tế máy đào ô tô + nô tô số ô tô phối hợp với máy đào dây chuyền thi công + Kt hệ số đảm bảo kỹ thuật trạm sửa chữa ô tô , Kt =0,67ữ0,7 Đợt I Số ô t« n« t« 11 II 17 III 11 IV 11 V 11 Kiểm tra điều kiện bảo đảm u tiên máy chủ đạo nđào Nđào nô tô.Nô tô 3.155=465