đồ án kỹ thuật cơ khí Xây dựng giếng có áp, nhà máy thuỷ điện Nà Lơi

1.2.2 Cấu trúc địa chất tính nứt nẻ Trong phạm vi nghiên cứu trầm tích diệp Suối Bàng tuổi Nory – Ret phân bố thành dạng kéo dài theo hướng Tây Bắc- Đông nam, gồm các đá : Cuội kết, sạn

CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH NGẦM 5

1.1.Vị trí địa lý, giao thông và khí hậu- dân cư và điều kiện xã hội nhân văn 5

1.1.1.Vị trí địa lý, địa hình tự nhiên 5

1.1.2.Hệ thống giao thông 5

1.1.3 Khí hậu 5

1.1.4.Dân cư và điều kiện xã hội nhân văn 6

1.2 Điều Kiện địa chất và địa chất thuỷ văn 6

1.2.1 Địa tầng thạch học 6

1.2.2 Cấu trúc địa chất tính nứt nẻ 7

1.2.3 Phân chia các líp đất đá và tính cơ lý 8

1.2.4.Các hiện tượng và qua trình địa chất vật lý 8

1.2.5.Điều kiện địa chất thuỷ văn 9

CHƯƠNG II : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH NGẦM 11

2.1 Mục đích xây dựng công trình 11

2.2 Lùa chọn kiểu loại vào vi trí công trình 11

2.2.1 Phân tích phương án 1 (hình 2.1) 11

2.2.2 Phân tích phương án 2 (hình 2.2) 12

2.2.3 Kết luận 13

2.3 Lùa chọn phương án thi công 13

2.3.4 Kết luận 14

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐƯ 15

3.1 Hình dạng kích thước tiết diện ngang đường ống 15

3.1.1 Hình dạng tiết diện ngang đường ống 15

3.1.2 Vật liệu chế tạo đường ống 15

3.1.3 Kích thước tiết diện ngang đường ống 16

3.2 Tính toán thuỷ lực cho đường ống 17

3.2.1 Tính tổn thất thuỷ lực 17

3.3 Hình thức và cấu tạo ống thép 18

3.4 Phương thức đặt đường ống 19

3.5 Tính toán kết cấu đường ống 19

3.5.1 Tính toán các lực tác dụng lên đường ống 19

3.5.2.Tính toán đường ống : 21

3.5.3.Kiểm tra bền : 25

3.5.4 Tính toán bệ đỡ : 26

3.5.5 Tính toán đai cắm 27

3.5.6 Líp bảo vệ : 28

3.5.7 Tính toán móng bệ 29

3.5.8 Thiết kế đường trượt : 30

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN ĐÀO HÀO 31

4.1 Lùa chọn hình dạng tiết diện ngang hào 31

4.1.1 Đào hào với vách hào thẳng đứng – kết hợp với kết cấu chống tạm. 31

4.1.3 Kết luận 32

4.2 Cờu tạo rãnh thoát nước 32

4.3 Tính toán tiết diện ngang đào hào 33

4.3.1 Tính cho đoạn (I) : 33

4.3.2 Tính cho đoạn (II) 34

4.3.3 Tính cho đoạn (III) 34

CHƯƠNG V: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ MẶT BẰNG CÔNG TRƯỜNG 34

5.1 Kiểm tra và bổ sung những kết quả thăm dò trên thực địa 35

5.2 Phát rừng nhổ gốc cây trên khu vực xây dựng 35

5.3 Cắm vị trí công trình 35

5.4 Đường vận chuyển và khu tập kết nguyên vật liệu 35

CHƯƠNG VI : LÙA CHỌN SƠ ĐỒ THI CÔNG 36

6.1 Những yêu cầu cơ bản về công tác lùa chọn sơ đồ thi công 36

6.2 Sơ đồ thi công 36

CHƯƠNG VII : CÔNG TÁC ĐÀO HÀO – LẮP ĐẶT ĐƯỜNG TRƯỢT 37

7.1 Tổ chức thi công hào 37

7.2 Lùa chọn hướng thi công 37

7.2.1 Thi công theo hướng từ trên xuống 38

7.2.2 Thi công theo hướng từ dưới lên trên 38

7.2.3 Kết luận 38

7.3 Lùa chọn công nghệ thi công 38

7.4 Trình tự thi công 40

7.4.1 Công tác chặt cây nhổ gốc 40

7.4.2 Xúc bốc và xử lý chất thải 41

7.4.3 San gạt và tu sửa hào 41

7.4.4 Lắp đặt đường trượt 41

CHƯƠNG VIII : CÔNG TÁC LẮP ĐẶT ĐƯỜNG ỐNG 43

8.1 Khái quát chung công tác lắp đặt đường ống 43

8.2 Chọn tời trục 43

8.2.1 Chọn thùng trục 43

8.2.2 Máy Tời 44

8.2.3 Chọn dây cáp 44

8.2.4 Tang trục 45

8.2.5 Kiểm tra và bảo quản cáp 45

8.3 Tổ chức thi công 46

8.3.1 Đào hố móng bể đỡ + đào rãnh thoát nước 46

8.3.2 Công tác tời bể đỡ và đoạn ống 46

8.3.3 Rải líp đệm 46

8.3.4 Công tác đổ bê tông móng, bệ 46

8.3.5 Công tác đặt bệ đỡ và định vị 47

8.3.6 Công tác lắp ghép đường ống 47

8.3.7 Lắp ghép cốp pha đổ bê tông bảo vệ 47

8.3.8 Đổ bê tông bảo vệ 47

8.3.9 Lắp ghép cho các đoạn tiếp theo 48

8.3.10 Lắp đặt đường ống cho đoạn quốc lé 279 đi qua 48

CHƯƠNG IX : CÔNG TÁC PHỤ 50

9.1 Công tác chiếu sáng 50

9.2 Công tác trắc địa 50

9.3 Công tác cấp nước 50

CHƯƠNG X : CÔNG TÁC TỔ CHỨC THI CÔNG 51

10.1 Công tác chặt cây - đào hào – lắp đường trượt 51

10.1.1 Xác định khối lượng côngviệc trong mỗi chu kỳ 51

10.1.2 Xác định số người trong mét chu kỳ 52

10.1.3.Xác định thời gian hoàn thành cho từng công việc 53

10.2 Công tác đặt đường ống 55

10.2.1 Xác định khối lượng công việc trong mỗi chu kỳ 55

10.2.2.Xác định số người trong mét chu kỳ 55

CHƯƠNG XI : CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT 59

11.1 Tiến độ xây dựng 59

11.2 Thời gian hoàn thành công trình 60

Chương I : Khái quát chung về hệ thống công trình ngầm

1.1.Vị trí địa lý, giao thông và khí hậu- dân cư và điều kiện xã hội nhân văn

1.1.1.Vị trí địa lý, địa hình tự nhiên

Công trình thuỷ điện Nà Lơi nằm trên sông Nậm Rốm, thuộc địa phận ĐiệnBiên Phủ, tỉnh Lai Châu Thuỷ điện Nà Lơi là bậc thang dưới của nhà máy thuỷ điệnThác Bay, công trình đầu mối cách thuỷ điện Thác Bay 1.5 km, thuỷ điện Nà Lơi khaithác thuỷ năng của đoạn sông Nậm Rốm có cột nước trên 140m, sau đó chảy vào hốKhuổi Phạ và đi vào các kênh dẫn thuỷ nông

Công trình thuỷ điện Nà Lơi nằm phía đông bắc lòng chảo Điện Biên, vị trí địa

lý được xác định bởi toạ độ 210 độ 27 phót vị trí độ bắc, 130 độ 03 phót kinh độ đông.Đặc điểm địa hình vùng này là các dãy núi cao 1000-2000m và thấp dần về phía lòngchảo Điện Biên với cao độ 450 – 500m, các dãy núi được chia cắt bởi mạng lưới sôngsuối nhỏ, sâu, dốc lớn thuộc hệ thống sông Nậm Rốm, các thung lũng dạng chữ V cósườn dốc 30 – 60 độ

Sông Nậm Rốm – nơi xây dựng công trình, có độ dốc lớn chảy theo hướngĐông bắc – Tây nam, tạo thành các bậc thang có độ chênh nhỏ, tạo thành cánh đồngnhỏ có bề rộng 500 – 700m, kéo dài 500 – 1500m, dọc sông

1.1.2.Hệ thống giao thông

+ Giao thông ngoài công trình : hệ thống đường giao thông chính từ ngoài côngtrường là quốc lé đến công trường 279 Các loại trang thiết bị – vật kiệu được vậnchuyển bằng Quốc lé 279 vào Đường quốc lé 279 được trải nhựa và đủ cho hai luồng

xe tránh nhau

+ Giao thông trong công trường : Hệ thống giao thông được nối liền từ quốc lé

279 đến các địa điểm thi công, đến từng hạng mục của công trình Các đường nàykhông trải nhựa vì chỉ phục vụ cho thi công, mặt đường đủ rộng để cho hai xe đủ lớntránh nhau, một số đoạn có rọ đá bảo vệ bờ dốc

trong khoảng 1500 – 2000mm Lượng mưa trung bình năm trên sông Nậm Rốm tínhđến tuyến Nà Lơi là 1980mm, trong khi đó tại trạm Điện Biên đo được là 1950mm.

Mùa mưa ở đay kéo dài từ tháng năm đến tháng chín với lượng mưa chiếm97% tổng lượng mưa cả năm Tổng số lượng mưa trong năm đạt khoảng 132 ngày,trong đó mùa mưa chiếm tới 94 ngày, đạt khoảng 70% số ngày mưa trong cả năm

Lượng bốc hơi trung bình năm tại trạm khí tượng Điện Biên đo bằng ống Picheđạt 983mm, lượng bốc hơi khu vực được xác định theo chu trình cân bằng nước vàbằng 750mm, lượng bốc hơi mặt nước là 1077mm, tổn thất hồ chóa nước xác địnhbằng 327mm

Nhiệt độ không khí trung bình năm là 22 độ C Cao nhất là 30 độ C và thấp nhất

là - 0.4 độ C Độ Èm không khí dao động từ 80 – 87% Độ Èm trung bình năm là 84%,

độ Èm tuyệt đối dao động từ 14 – 28mb Trung bình năm là 22.5mb

Trị sè trung bình tháng và năm của một số đặc trưng khí tượng tại trạm ĐiệnBiên đại diện cho vùng Nà Lơi được trình bày trong hình 1.1 và 1.2

1.1.4.Dân cư và điều kiện xã hội nhân văn

Dân cư trong khu vực xây dựng nhà máy thuỷ điện Nà Lơi, chủ yếu tập trung

ở thị xã Điện Biên gồm nhiều dân téc nh: Kinh, Thái, Mường

Kinh tế của khu vực nhìn chung là phát triển mạnh, vì đây là nơi có nhiều dấu

Ên lịch sử của chiến tranh để lại, khác đến và thăm quan nhiều

Tại công trường thuỷ điện Nà Lơi dân cư chủ yếu là dân téc Kinh và Thái,nghành kinh tế chủ yếu của họ là nương rẫy và trồng cây công nghiệp như Nhãn, Vải,Xoài, ngoài ra còn chăn nuôi gia sóc, gia cầm như Lợn, Gà, Trâu, Bò

Nền văn hoá ở đây đang phát triển mạnh, một số trường học được xây dựng đầy

đủ ở thị xã Điện Biên Đặc biệt là có trường Cao Đẳng Sư Phạm Lai Châu

1.2 Điều Kiện địa chất và địa chất thuỷ văn

1.2.1 Địa tầng thạch học

Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi người ta đã tiến hành đo dạc địa chấtkhu vực, tiến hành nghiên cứu đầy đủ về mặt địa tầng, địa chất kiến tạo và thạch học,người ta đã lập bản đồ địa chất công trình tỉ lệ 1:2000 trên diện tích 2.8km2 và cácphân vị địa tầng Trong phạm vi nghiên cứu chỉ lé có hai loại đá trầm tích thuộc điệpSuối Bàng và phủ trên nó là các trầm tích bở rời hệ đệ tứ

a hệ thống trên, bậc Nory – Ret phụ diệp Suối Bàng từ dưới lên trên baogồm : Cuội kết, dăm kết, cát kết và sét kết xen kẹp được chia thành hai tập đá Tập 1: Gồm Cuội kết, dăm kết, đá khoáng có kẹp sạn kết, phân kết dạng khối,

xi măng cơ sở là cát kết màu xám tro bị nén Ðp mạnh, thế nằm trung bình (200 - 250)

L (40 – 50 độ) Bề dày tập 450 – 500m.

Tập 2 : Nằm chỉnh hợp trên tập 1 là đá bột kết màu xám nâu, xám đen, xen cáclíp cát kết, sạn kết và sét kết, góc dốc líp 40 –50 độ đổ về hướng tây nam, bề dày củatập 300 – 400m

Líp sườn tàn tích (edQ) : Phát triển đá trầm tích diệp Suối Bàng, thành phầnthạch học là á sét màu nâu, nâu vàng dẻo cứng đến dẻo mềm lẫn 15 – 20% dăm sạnsỏi cuội đá cuội kết, cát kết và sét kết, ở sườn đồi đôi khi gặp những tảng lă cuộikết kích thước khá lớn từ một vài đến hàng chục mét

1.2.2 Cấu trúc địa chất tính nứt nẻ

Trong phạm vi nghiên cứu trầm tích diệp Suối Bàng tuổi Nory – Ret phân

bố thành dạng kéo dài theo hướng Tây Bắc- Đông nam, gồm các đá : Cuội kết, sạnkết, tuyển lên trên là cát kết, bột kết, cá thể nằm thoải dần từ 70 –45 độ đổ về phíaTây nam, phủ trên toàn bộ bề mạt chảu chúng là đá trầm tích a – dQ, tại lưu vựcsông suối có trầm đọng líp mỏng aluvi phân bố không đều, không liên tục

Trong khu vực nghiên cứư chỉ phát hiện đứt gãy bậc IV Còn gặp một số đứtgãy, nứt nẻ bậc V phát triển theo hai hướng chính Tây băc - Đông nam và Đôngbắc – Tây nam có chiều dày đới phá huỷ trung bình 0.2 – 0.5 mm Hiện tượng nứt

nẻ của đá phát triển tương đối mạnh và có xu hướng giảm dần theo chiều sâu, hệthống nứt nẻ theo mặt líp phát triển mạnh các khe nứt có bề rộng nhỏ Một đến vài

mm chất nhét là sét, oxit sắt, một số khe nứt kín chất nhét là thạch anh, canxit

Do tính nứt nẻ kiến tạo neo trêm thì mức độ ảnh hưởng của chúng đến việcxây dựng công trình là không lớn Đặc biệt đối với đường hầm đào trong đánguyên khối thì hầu nh không bị ảnh hưởng.

1.2.3 Phân chia các líp đất đá và tính cơ lý.

Theo đặc điểm tính chất mô tả ngoài thực địa kết hợp với việc lấy mẫuphân tích trong phòng, phân chia các líp trong khu vực thành các đới sau :

+ Líp I (e- dQ) : Líp đất sườn tàn tích, thành phần á sét màu xám, nâu dẻocứng đến cứng, lẫn 20- 30 % dăm sạn của đá cát kết, cuội kết, kích thước của đádăm kết từ 1 – 5cm, đôi khi gặp tảng đắ có kích thước từ 1- 5m

+ Líp IA : líp phong hoá mãnh liệt, đá gốc phong hoá thành đá sét, sétmàu xám nâu dẻo cứng, lẫn 30- 40% dăm xạm của đá tảng, đá gốc có kích thước từ1- 5cm, có độ cứng từ độ lớn trung bình đến yếu Đá bị biến đổi thạch học hoàntoàn, các mối liên kết hoàn toàn bị phá huỷ, đôi nơn còn giữ được cấu trúc của đámẹ

+ Líp IB : Líp phong hoa yếu đá gốc dăm kết, cuội kết, cát kết, bột kết màuxám sáng, xám lục, xám đen đá bị phong hoá nứt nẻ mạnh Mức độ biến đổi thạchhọc và giảm các chỉ tiêu cơ lý không nhiều, đá cứng chắc trung bình đến cứng dọctheo khe nứt đã bị biến đổi màu sắc và bị Oxit sắt hoá, chiều dày đới thay đới thayđổi phụ thuộc vào đá mẹ, chiều dài trung bình từ 5 – 10m, đôi khi từ 18 – 20m

+ Líp IIA : đá tương đối nguyên khối Đá gốc không bị phong hoá đến rấtcứng chắc, Ýt nứt nẻ, đá có chỉ tiêu cơ lý cao, tính thấm nước yếu

1.2.4 Các hiện tượng và qua trình địa chất vật lý

Do hiện tượng tại khu vực có núi cao, dốc lớn và nhiều suối sâu nên các hiệntượng địa chất vật lý tương đối phát triển mạnh

Quá trình phong hoá đất đá : Do điều kiện địa hình, khí hâu, thành phần cấu tạođất đá nên quá trình phong hoá vật lý và hoá học diễn ra liên tục, tương đối mạnh vàkhông đều theo vị trí Toàn bộ khu vực có vỏ phong hoá dày, rất Ýt nơi lé đá gốc vàlíp này dễ bị trượt lở, không thuận lợi cho việc bố trí các kênh dẫn, đường ống còng

nh nhà máy hở

Quá trình xâm thực bóc mòn : Do địa hình dốc, đất đá kém bền vững nên quátrình xâm thực bóc mòn phát triển ở mức độ mạnh, liên quan chặt chẽ đến sự hình

thành các sông suối, các rãnh sói, các mương sói cắt sâu vào dất đá, điều này ảnhhưởng bất lợi đến việc bố trí các công trình.

Hiện tượng trượt lở : chủ yếu diễn ra ở hai bờ sông và một số nhánh suối, dosườn dốc nên hiện tượng trượt lở phát triển mạnh, các khối trượt quan sát thấy khônglớn nhưng do sườn có độ dốc lớn nên các khối trượt cao và dài ảnh hưởng đến việc bốtrí các công trình

1.2.5.Điều kiện địa chất thuỷ văn

Dùa vào đặc điểm địa mạo, cấu trúc địa chất và địa chất thuỷ văn có thể chiakhu vực ra ba hệ chứa nước sau :

+ Hệ chóa nước trong đá trầm tích : nước chứa và vận động trong các lỗ hổnglẫn dăm sạn, phức hệ này rất nghèo nước, mực nước dưới đất dao động mạnh, hệ sốthấm từ 10-4 – 10-6 m/s Về mùa khô Ýt thấy nước ngầm trong đới này

+ Hệ chứa nước trong đá trầm tích tập 2 - điập Suối Bàng : Thành phần thạchhọc của đá là bột kết, cát kết và kẹp Ýt sạn kết, sét kết Nước chứa và vận động trongcác khe nứt của đá Nguồn cung cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa và nướcngầm từ tầng trên xuống, thoát ra ở các khe suối bờ sông

Độ sâu mực nước ngầm trung bình từ 5- 10m Loại hình hoá học của nước làbicácbonátcanxi- magiê, vàbicácbonátclorua – natri- canxi với độ PH từ 7.4 – 7.9.Nước ăn mòn bê tông do gốc axit HPO3- yếu

+ Hệ chứa nước trong đá trầm tích tập 1 diệp Suối Bàng: thành phần thạch họccủa đá là cuội kết, dăm kết đa khoáng, kẹp Ýt sạn kết, cát kết và sét kết, nước chứa vàvận động trong các khe nứt của đá Nguồn cung cấp nước cho tầng này là nước mưa,nước ngầm từ tầng trên xuống thoát ra từ các hẻm suối, bờ sông Tính thấm nước phụthuộc rất nhiều vào tính nứt nẻ, vỡ vụn của đá Hệ số thấm nước của đá thay đổi từ 0.1– 1m trên ngày đêm Độ sâu mực nước ngầm thay đổi từ 7 –10m lên phía đỉnh caomực nước ngầm còn sâu hơn Loại hình hoá của nước là : bicácbonátcanxi – magiê vàbicácbonátclorua

Hìnhư1.1ư:ưGiaoưđộngưlượngưmưaưtrungưbìnhưtạiư

trạmưĐiệnưBiên28

262422201816141210

Chương II : khái quát chung về công trình ngầm

2.1 Mục đích xây dựng công trình

Nhà máy thuỷ điện Nà Lơi là nhà máy thuỷ điện thứ hai được xây dựng ở vùngnày, sau nhà máy thuỷ điện Thác Bay Vì vậy việc xây dựng nhà máy thuỷ điện NàLơi tạo ra lợi Ých cho việc xây dựng và phát triển đất nước, nó góp phần điện khí hoátới nông thôn và miền núi, vùng sâu, vùng xa Với công suất nhà máy là 9300kw điệnnăng được hoà vào mạng lưới quốc gia, phù hợp với nhu cầu sử dụng điện trong tươnglai

Điện lượng trung bình năm là : 46.29 triệu kwh

2.2 Lùa chọn kiểu loại vào vi trí công trình

Dùa vào tính chất công trình và điều kiện địa chất địa hình khu vực bố trí côngtrình ta đưa ra hai phương án về lùa chọn kiểu loại và vị trí bố trí công trình như sau :

+ Phương án 1: Tuyến đường dấn có bố trí giếng đứng

+ Phương án 2 : Tuyến đường dẫn có bố trí giếng ngiêng (không có giếngđứng)

Trên đây do yêu cầu của Đề Tài ta chỉ xét cho tuyến từ cửa hầm điều áp xuốngđến khu vực đặt nhà máy

2.2.1 Phân tích phương án 1 (hình 2.1)

Phương án này gồm có một giếng đứng sâu 113.8m nối từ cửa hầm điều áp vớiđường hầm ngang dài 417.7m ra tới nhà máy Tổng chiều dài đường hầm thi công là :531.5m

+ Ưu điểm của phương án :

- Theo các tài liệu khảo sát cũng với tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất, thì gầntoàn bộ chiều dài tuyến đường hầm nằm sâu trong đới đá nguyên khối (đới 2) của

đá tấp 1 gồm : cuội kết, sạn kết, dăm kết, xen cát kết màu xám, xám tro rất vữngchắc, phong hoá nót nẻ yếu, có hướng đổ theo đường hầm Rất thuận tiện trongquá trình thi công đường hầm

- Bảo vệ trong chiến tranh tốt

- Độ bền và ổn định của kết cấu cao

+ Nhược điểm của phương án :

- Chiều dài thi công lớn và việc lùa chọn kiểu loại và vị trí công trình nhưthế thì cùng lúc không thể thi công được nhiều hạng mục công trình Điều đó dẫntới thời gian hoàn thành công trình tăng và giá thành kinh tế cao.

- Tổng chiều dài dòng chảy lớn dẫn đến tổn thất năng lượng cao

- Nhiều góc chuyển hướng xấp xỉ 90 độ dẫn đến tổn thất năng lượng cao

- Chi phí bảo dưỡng lớn

2.2.2 Phân tích phương án 2 (hình 2.2)

Phương án này bố trí đặt giếng ngiêng bằng đường ống từ cửa hầm điều áp đếnnhà máy dọc theo sườn đồi, có độ dài 439.5m

+ Điều kiện địa chất nơi vị trí đặt đường ống

- Líp 1: Líp sườn tích phủ toàn bộ mặt cắt có chiều dài mỏng trung bình từ

- Mực nước ngấm cách mặt đất 7-8m

- Có độ dốc sườn đồi thoải đều từ 18-22 độ, các hiện tượng trượt lở, đá lănnguy hiểm Ýt

+ Ưu điểm của phương án :

- Giảm được chiều dài của công trình và việc lụă chọn kiểu loại và vị trícông trình như thế này ta có thể tổ chức thi công nhiều hạng mục công trìnhtrong cùng lúc Điều đó dẫn đến thời gian hoàn thành công trình giảm và hiệuquả kinh tế cao

- Mặt khác còn có các ưu điểm : dễ xây dựng, chi phí thấp, đễ lắp ráp, dễbảo dưỡng, tổn thất năng lượng nhỏ

+ Nhược điểm của phương án :

- Gần toàn bộ chiều dài tuyến xét được bố trí trong tầng đất đá yếu

Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách thi công lé thiên – đặt đườngống thép dọc theo sườn đồi.

- Việc bố trí đường ống theo kiểu lé thiên còn có nhược điểm khác là:

 Chịu ảnh hưởng của thời tiết

 Độ bền và ổn định của kết cấu công trình không cao

 Chịu ảnh hưởng lớn trong chiến tranh

2.2.3 Kết luận

Qua phân tích hai phương án trên ta thấy việc lùa chọn phương án hai là khả thihơn đối với đặc điểm của công trình này

Vậy ta chọn phương án hai là phương án kiến nghị cho công trình

2.3 Lùa chọn phương án thi công

Công trình thiết kế là giếng nghiêng dẫn nước có áp được thiết kế bằng cách lắpghép các ống thép áp lực

Vị trí bố trí giếng nghiêng có đáy cách mặt đất tự nhiên là :

+ Vị trí cao nhất : 7m

+ Vị trí cao nhất : 1m (xác định theo tỉ lệ bản đồ)

Gần toàn bộ chiều dài tuyến nằm trong tầng đất đá yếu

Với đặc điểm công trình như trên ta có ba phương án thi công như sau :

2.3.1 Phương án 1: Thi công công trình hoàn toàn bằng phương pháp ngầm.

+ Ưu điểm của phương án : khối lượng đất đá đào ra san gạt là Ýt

+ Nhược điểm của phương án : khó khăn trong thi công và độ an toán thấp, đặcbiệt ở đây đất đá yếu và chiều sâu líp đất đá đến đường ống nhiều đoạn rất thấp, ta phảithêm chi phí chống tạm cho công trình lớn

2.3.2 Phương án 2: thi công công trình ngầm bằng phương pháp lé thiên một

Theo phương án này ta sẽ tiến hành theo trình tự như sau : tạo mặt bằng thicông (chặt cây, đào gốc) - đào hào – lắp đặt đường ống.

+ Ưu điểm của phương án

Phương án này có ưu điểm rất lớn là :

- Tiến độ thi công nhanh

- Tính toán kết cấu tương đối đơn giản

- Dễ thi công

- áp dụng được cơ giớ hoá trong quá trình thi công

- Đạt được hiệu quả kinh tế cao cho công trình

+ Nhược điểm của phương án :

Khối lượng đất đá đào ra và san gạt là tương đối lớn

2.3.4 Kết luận

Qua ba phương án nêu trên ta so sánh thấy việc chọn phương án 3 là khả thi hơncả

Vậy ta chọn phương án 3 là phương án thi công cho công trình

+ Ta thấy rằng việc chọn phương án 3 là phương án thi công cho công trình Đểthực hiện các công việc trên ta cần sơ bộ chọn các trang thiết bị chuyên dùng sau:

- Máy xóc - đào và xúc đất đá

- Máy ủi – san gạt đất

- Máy tời – tòi đường ống

- Máy cẩu – cẩu các trang thiết bị

Chương 3 : Tính toán đường ống

3.1 Hình dạng kích thước tiết diện ngang đường ống.

3.1.1 Hình dạng tiết diện ngang đường ống.

Do đây là đường ống giếng nghiêng, dẫn nước có áp nên ta chọn tiết diện ngangđường ống hình tròn là hợp lý nhất

Việc chọn hình dạng tiết diện ngang là hình tròn sẽ đảm bảo lợi nhất về thuỷ lựcmặt khác cơ sở chọn hình dạng tiết diện ngang đường ống là hình tròn : mặt tầng củađất đá nằm nghiêng, áp lực nước lớn nhất và phương án thi công như ta đã chọn ở trên

là phương pháp lé thiên toàn phần – đặt đường ống trên các bệ đỡ và các kết cấu chốnglăn và chống trượt theo sườn dốc của sườn núi Nên việc lùa chọn hình dạng tiết diệnngang là hình tròn, sẽ tạo thuận lợi cho công việc thi công sau này cũng như tạo điềukiện thuận lợi trong quá trình chế tạo và vận chuyển chóng

+ Vậy ta quyết định chọn hình dạng tiết diện ngang đường ống là hình tròn

3.1.2 Vật liệu chế tạo đường ống.

Vật liệu làm đường ống có nhiều loại như : Thép, bê tông cốt thép, gỗ…

Do tính chất của công trình là giếng nghiêng dẫn nước có áp nên vật liệu làmđường ống phải thoả mãn các yêu cầu sau :

+ Khả năng chịu lực

+ Đảm bảo về tính thuỷ lực

+ Tuổi thọ công trình

+ Hình dạng tiết diện ngang công trình

+ Đảm bảo tiến độ thi công

Căn cứ váo các thông số về công trình, dữ liệu và các yêu cầu nêu trên, kết hợpkinh nghiệm thực tế khi thiết kế đường ống dẫn nước có áp Ta đi đến chọn vật liệulàm đường ống là thép thuỷ lực Loại này có khả năng đảm bảo về tính thuỷ lực cao,tiến độ thi công nhanh, sức cản thuỷ lực nhỏ, phù hợp với hình dạng tiết diện ngangcông trình

+ Vởy ta quyết định chọn vật liệu cấu tạo đường ống là bằng thép thuỷ lực, thépCT3

3.1.3 Kích thước tiết diện ngang đường ống.

Việc lùa chọn kích thước tiết diện ngang đường ống là một trong những vấn đềquan trọng nhất khi thiết kế đường ống Khi lùa chọn chủ yếu là căn cứ vào điều kiệnkinh tế, ngoài ra còn cần nghiên cứu vật liệu làm đường ống cung cấp, thi công chế tạo

và điều kiện vận chuyển cùng với các kỹ thật khác, đặc biệt đây là đường ống dẫnnước có áp, nên điều kiện về thuỷ lực là rất quan trọng

+ Đường kính kinh tế của đường ống thép được xác định theo công thức sau :

D Dkt = , m

Trong đó :

Qmax – là lưu lượng nước lớn nhất của đường ống, Qmax = 7.8 (m3/s)

Hmax – cột nước lớn nhất, Hmax = 154.7 (m)

- hệ số xét đến gối nối ( ≤1), lấy =1

[ ] – ứng suất cho phép của vật liệu,

Sơ đồ hình dạng, kích thước mặt cắt ngang đường ống thể hiện trên Hình 3.1

3.2 Tính toán thuỷ lực cho đường ống.

V – vận tốc dòng chảy khi Qmax , V = 3 m/s

D0 - đường kính trong của ống, D0=1,6, m

L – chiều dài đoạn ống, L= 439,5, m.

Hình thức và cấu tạo ống thép được thể hiện trên Hình 3.2

Đường ống được làm bằng thép thuỷ lực CT3, đường ống được chế tạo trước tạicác nhà máy và được vận chuyển tới công trường Để thuận lợi cho công tác vậnchuyển và đưa đường ống vào đúng vị trí công trình, ta chọn thiết kế đoạn ống dài 8m.Đường ống gồm những đoạn ống liên kết lại với nhau, công việc liên kết được tổ chứcthực hiện tại hiện trường

Biện pháp liên kết các đường ống là dùng các đinh bu lông kêt hợp doăng cao

su và các cái bích liên kết tại các đầu ống có cấu tạo mặt bích

Hình thức liên kết được thể hiện trên Hình 3.3

3.4 Phương thức đặt đường ống.

Phương thức đặt đường ống được thể hiện trên Hình 3.4

Nh trên ta đã chọn ống thép được đặt theo kiểu lé thiên, phương thức đặt ốngthép theo kiểu lé thiên là đường ống nói chung được đặt lên các bệ đỡ, bệ đỡ có tácdụng đỡ và ôm cho đường ống

Dọc theo chiều dài, đường ống được tựa trên các bệ đỡ Để giữ đường ống tathiết kế thêm đai ống có tác dụng giữ chặt đường ống không cho đường ống di động

Do cấu tạo của đường ống, khoẳng cách giữa các mối liên kết đoạn ống làkhông lớn (8m) cho nên ta không cần bố trí thêm các bệ đỡ trung gian, mà tại các chỗliên kết ta bố trí bệ đỡ và đai ống kết hợp líp bê tông bảo vệ được cấu toạ thành mộtkhối liên kết chặt chẽ với nhau và có tác dụng giữ được độ ổn định cho toàn tuyếnđường ống

3.5 Tính toán kết cấu đường ống.

3.5.1 Tính toán các lực tác dụng lên đường ống.

Sơ đồ tính được thể hiện trên Hình 3.5

1 = , N/m2.Trong đú :

2 – trọng lượng riờng của vật liệu làm ống, 77000 = 2 ﻻ, N/m3

- Gúc nghiờng của ống so với mặt ngang, = 150

D - Đường kớnh ngoài của ống, D= 1,64, m

t - Độ dày của thành ống, t = 0,02, m

A2 = 3,14 1,64 0,02 77000 sin150 = 2052,5, N/m

+ Trọng lượng ống giữa hai bệ đỡ là : A

A2’= A2 L, N

Trong đú :L – Khoảng cỏch giữa hai bệ đỡ, L=8,m

L – Khoảng cách giữa hai bệ đỡ, L=8,m

A2 - Trọng lượng bản thõn ống trờn mỗi một dài

Lực A’

2 hướng xuống dưới theo trục ống truyền lên bệ đỡ và gây ứng suất nén(hoặc kéo) trong thành ống

c Trọng lượng nước trong ống

Trọng lượng nước trong ống có hướng tác dụng thẳng đứng từ trên xuống vàphâm bố đều theo chiều dài ống

Trọng lượng nước trên mỗi mét dài của ống là :

A3 = d2 ﻻ n.sin , N/m

Trong đó :

d - đường kính trong của ống, d=1,6m

ﻻ n – Trọng lượng riêng của nước, ﻻ n =9810, N/m2

ﻻ - Trọng lượng riêng của nước, 9810 =ﻻ, N/m3

H - đầu nước tính toán, H=154,7, m

c ứng suất uốn theo hướng trục do n1 và n2 sinh ra.

Ta xét một đoạn ống : hai đầu đoạn ống được giữ cố định (bởi bệ tựa) ; ốngđược coi nh dầm ngầm hai đầu

Đươc thể hiện trên ,Hình 3.6.a

+ Tải trọng phân bố đều :

+Mô men uốn : Mx = - (1 – 6 +6 ), N.m.

Tại A và B : MA = MB = - = - 294853, N.m

Tại C : MC =Mmax = = 147426, N.m

Từ các thông số tính toán trên ta có biểu đồ nội lực:Hình 3.6.b.c.d

c

M – mô men uốn, M = +294853.

Thay các thông số vào ta được :

+ Bệ đỡ được chế tạo sẵn bằng vật liệu là bê tông rồi đem đến hiện trường + Tác dụng của bệ đỡ : Bệ đỡ có tác dụng rất lớn trong thiết kế đường ống thép.Toàn bộ chiều dài tuyến đường ống được đặt lên trên bệ đỡ Trong việc đặt ống theokiểu lé thiên, đường ống được bố trí cao hơn mặt đất nhờ các bệ đỡ, nhằm tránh hiệntượng han rỉ đường ống nhanh.

+ Thành phần lực tác dụng lên bệ đỡ vông góc với đường ống gồm có hai phânlực của trọng lực A’

2 và phân lực của trọng lượng nước A’

3 Ngoài lực này ra còn cólực ma sát hướng trục a5 và trọng lượng bản thân của bệ (Q)

Lực ma sát truyền lên mỗi bệ đỡ là :

Vành đai phải chịu lựclà :

Góp phần bảo vệ đoạn liên kết và giữ ổn định cho toàn tuyến đường ống Hình dạng vàkích thước líp bảo vệ được thể hiện trên (Hình 3.9).

+ Cốp pha líp bê tông bảo vệ :

Do líp bảo vệ trên mỗi đoạn, khối lượng bê tông líp bảo vệ là không lớn (15,69

m3), và việc bố trí cốp pha là tương đối đơn giản Để tiện trong việc lắp ghép và đẩynhanh tiến độ lắp dựng cốp pha cho líp bảo vệ Ta chọn cốp pha là các tấm thép đượcghép lại với nhau và sử dụng các cọc gỗ chống để định vị chúng Dùa vào hình dạng

và kích thước líp bảo vệ ta có thể tính được số lượng thép tấm cần thiết cho mỗi khốibảo vệ là : 25m3

Việc tổ chức thi công đổ bê tông líp bảo vệ do đặc tính nh trên của công trìnhnên ta tổ chức đổ bê tông bằng đổ thủ công tại chỗ

Bê tông líp bảo vệ dùng bê tông mác 250

Sơ đồ lắp dựng cốp pha được thể hiện trên (Hình 3.10)

3.5.8 Thiết kế đường trượt :

+ Nhiệm vụ của đường trượt:

Do đường ống được bố trí dọc theo sườn núi với góc nghiêng là 150 Phươngpháp thi công đường ống nh ta đã chọn ở trên là bằng lắp ghép các đoạn ống lại vớinhau nên bắt buộc ta phải bố trí đường trượt để phục vụ cho quá trình thi công (lắpghép)

Đường trượt có nhiệm vụ là đường cho xe chở chuyên dụng dùng để chở cácđoạn ống, bệ đỡ, nguyên vật liệu, trang thiết bị từ trên xuống để phục vụ cho quá trìnhthi công

+ Cấu tạo đường trượt :

Do đường trượt có nhiệm vụ phục vụ trong quá trình thi công nên cấu tạođường trượt tương đối đơn giản : nã là các cấu đường giả Các cấu đường giả có cấutạo từ các đoạn đường xe ngắn bằng 2m Trong đó hai thanh ray được gá lắp vào thanh

tà vẹt bằng gỗ tròn nhờ đinh vấu Các cấu đường tạm được nối với nhau bằng móc để

dễ dàng tháo lắp trong quá trình sử dụng Các cấu đường tạm được bóc lên khi chiềudài của chúng vượt quá chiều dài của một đoạn ống là (8m), đường trượt được cấu tạobởi thanh ray P18

Sơ đồ cấu tạo đường trượt được thể hiện trên (Hình 3.11)

3.6 Thống kê vật liệu

Bảng 3.1 : Bảng thống kê vật liệu (tính cho 1m đường ống)

Chương IV : Tính toán đào hào

4.1 Lùa chọn hình dạng tiết diện ngang hào.

Việc lùa chọn hình dạng tiết diện ngang hào phụ thuộc vào : Phương pháp thicông, kích thước mặt cắt ngang hào, điều kiện địa chất

Với các tính chất của công trình đặc biệt là phương án thi công ta đã chọn làphươnng án thi công lé thiên toàn phần Do vậy ta có hai phương án lùa chọn hìnhdạng tiết diện ngang hào như sau :

4.1.1 Đào hào với vách hào thẳng đứng – kết hợp với kết cấu chống tạm.

Trong phương án này góc dốc thành hào = 900, thành hào dốc thẳng đứng,

để giữ ổn định cho thành hào, dùng kết cấu chống tạm là cọc chống – ván dọc kết hợpvăng ngang

Ta có sơ đồ thể hiện trên Hình 4.1

lượng

mã hiệu1

234567891011

m3

m3

cáicáim

0,262,50,793,20,1250,250,0010,020,1250,751

M250M250CT3AII

+ Ưu điểm của phương án : Giảm được đáng kể một lượng lớn khối lượngđàođắp nên tăng được tiến độ đào.

Nhược điểm của phương án

Đào hào theo phương án này khối lượng chống tạm cho hào là nhiều nên chi phíchống tạm cao, điều đó sẽ không đảm bảo được tính kinh tế

4.1.2 Phương án 2: Đào hào với dốc nghiêng (hào có hình thang) Theo quy

trình thi công và nghiệm thu cầu cống năm 1997 của Bộ Giao Thông khi luy thành hào

là 1: m (m là độ thoải, m=0,75 – 1,5) Do đất đá thi công là đất đa yếu ( =1- 1,5) nêntaq chọn ta luy là 1:1,5 nên góc dốc thành hào là = 450

Khe hở giữa chân thành ta luy hào và kết cấu công trình là t=200(mm) (theonguyên tắc thiết kế t= 150 – 200 là khoảng cách an toàn)

Ta có sơ đồ thể hiện trên Hình 4.2

Ưu điểm của phương án :

Phương án này có ưu điểm rất lớn là không phải chi phí cho chống đỡ thành hào

và phương án này sẽ tạo được không gian thi công rộng, tạo điều kiện tốt cho công tácthi công, đặc biệt sử dụng cơ giới hoá trong quá trình thi công Tạo được không gianrộng sẽ phục vụ tốt trong quá trình lắp ghép đường ống

+ Nhược điểm của phương án :

Khối lượng đất đá phải đào là tương đối lớn

4.1.3 Kết luận.

Qua phân tích và so sánh hai phương án nêu trên ta thấy chọn phương án hai làkhả thi hơn cả Việc chọn phương án hai sẽ đảm bảo được tính kinh tế và tạo đượckhông gian thi công rộng, tiện lợi việc sử dụng cơ giới hoá trong quá trình thi công.Vậy ta chọn phương án hai là : Đào hào với ta luy dốc nghiêng

4.2 Cờu tạo rãnh thoát nước.

+ Nhiệm vô : Việc bố trí rãnh thoát nước nhằm để thoát nước khi cần trên hào,tuyến đường ống khi cần, cụ thể ở dây là để thoát nước khi có mưa do vậy việc thoátnước không thường xuyên và lượng nước cần thoát không lớn nhưng cần thiết vì nó cótác dụng như sau :