ĐỒ án môn học dẫn DÒNG THI CÔNG và CÔNG tác hố MÓNG THI CÔNG đập đất đầm nén

Nhiệm vụ công trình Theo luận chứng kinh tế kỹ thuật đã được Bộ NN – PTNT phê duyệt, hồ chứa có nhiệm vụ sau: - Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp khoảng 550ha - Phát điện với công suất

ĐỒ ÁN MÔN HỌC DẪN DÒNG THI CÔNG VÀ CÔNG TÁC HỐ MÓNG

Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi DD được xây dựng trên suối SB, thuộc

xã PN, huyện K, cách thị xã H 20 Km về phía bắc, ở toạ độ 230 19” vĩ độ Bắc và

1050 38” kinh độ Đông

1.1.2 Nhiệm vụ công trình

Theo luận chứng kinh tế kỹ thuật đã được Bộ NN – PTNT phê duyệt,

hồ chứa có nhiệm vụ sau:

- Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp khoảng 550ha

- Phát điện với công suất khoảng 1,5MW

- Cung cấp nước cho sinh hoạt cho và công nghiệp với lưu lượng 50m3/h

- Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản

Cải tạo môi trường và du lịch

1.2 Quy mô công trình.

1.2.1 Đặc trưng hồ chứa

Để đảm bảo cho nhiệm vụ công trình,yêu cầu hồ chứa phải có các

thông số 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 m3

Mực nước chết 23,8 m W = 0,994.106 m3

1.2.2 Đập đất

Kết cấu đập bằng đất đắp có dung trọng khô thiết kế TK =1,7 T/m.Có cácthông số kỹ thuật của đập như sau:

Mái dốc hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, hệ số mái thay đổi từ m = 1.5 - 2 có một

cơ ở cao trình 25 m rộng 2.5 m kể cả rãnh thoát nước

1.2.3 Cống lấy nước

Kiểu cống hộp, chảy không áp bằng bê tông cốt thép đặt trên nền đá phiến sétbên vai trái đập đất

Cống có các thông số sau:

Lưu lượng thiết kế QTK = 2.5 m3/s

Dựa vào năng lực phục vụ của công trình, theo TCXDVN – 285 - 2002 ta xác

định được cấp của công trình là cấp IV

1.2.6 Thời gian thi công

Công trình được xây dựng trong khoảng 2 năm kể từ ngày khởi công

1.3 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.3.1 Điều kiện địa hình

Suối SB chảy qua vùng đồi thấp, đỉnh đồi có độ cao 50-100m, đỉnh hình tròn,hai bên lòng suối có thềm rộng, thuận tiện cho việc thi công

1.3.2 Điều kiện khí tượng thủy văn

Khu vực xây dựng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Mùa mưa từ tháng Vđến tháng X, mùa khô từ tháng XI đến tháng IV

1.3.3.Các đặc trưng thủy văn và các yếu tố dòng chảy vùng công trình đầu mối

Hồ DD dự kiến xây dựng trên Suối SB Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập

đo được 16,6 km2

Lưu lượng thiết kế : mùa lũ Ql=183 m3/s

mùa kiệt Qk=1,75 m3/s

 Quan hệ Q~Zh ở hạ lưu tuyến đập:

 Dòng chảy lũ thiết kế: Tổng lượng lũ thiết kế Wp = 7,5.106 m3

 Quan hệ dung tích hồ và cao trình mực nước hồ như sau:

1.3.4.Động đất

Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7

1.4 Nguồn vật liệu xây dựng

1.4.1.Vật liệu đất

- Mỏ A nằm phía vị trí đập tràn, cách tuyến đập 400m, gồm chủ yếu là lớp đất sét và

có lớp á sét từ trung đến nặng có lẫn dăm sạn xen kẹp, lớp này có lúc ở dưới, ở giữa

và ở trên lớp đất sét Bề dày khai thác tương đối đồng đều 22,5m Trữ lượng134.103(m3)

- Mỏ B nằm ở thượng lưu tuyến đập, tại cao trình 21m, cách tuyến đập 500m gồmcác loại đất: á sét, sét, bề dày trung bình 2,8m Trữ lượng 115.103(m3)

- Mỏ D nằm ở sau vai trái tuyến đập Mỏ này chủ yếu là đất sét, bề dày trung bình2,5m cách tuyến đập 800m, trữ lượng 123.103(m3)

- Mỏ E nằm phía thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập khoảng 1500m, bề dàykhoảng 2,4m, gồm đất sét, á sét

Bốn mỏ đất gồm hai loại nguồn gốc chính là Eluvi và Deluvi Đất ở bốn mỏ này códung trọng tự nhiên khô γtnk = 1,6T/m3 , đều dùng để đắp đập được

1.5 Giao thông vận tải

Công trình nằm ở huyện K cách quốc lộ 6 khoảng 12km Đường đến công trìnhthuận tiện cho việc vận chuyển thiết bị thi công và vật liệu xây dựng

1.6 Điều kiện dân sinh kinh tế

Theo phương hướng quy hoạch đây là một huyện có dân số không nhiều nhưng lại

có nhiều dân tộc khác nhau Cuộc sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp, điều kiệnsinh hoạt thấp kém

1.7 Khả năng cung cấp điện nước

Nước cho sinh hoạt cần xử lý bảo đảm vệ sinh cho người dùng

1.8.Điều kiện thi công

+ Khởi công ngày 1/12/2010

+ Công trình đầu mối thủy lợi do Công ty D thuộc Bộ Nông nghiệp và Pháttriển Nông thôn đảm nhận thi công

+ Vật tư thiết bị cung cấp đến chân công trình theo đúng tiến độ

+ Máy móc đảm bảo cho việc thi công

+ Nhà thầu có khả năng tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công

+ Thời gian thi công 2 năm

3 Sơ bộ phân chia đợt đắp đập và tính toán khối lượng đắp đập? {phương pháptính, tính khối lượng cần đắp đập, khối lượng đào đất tại mỏ vật liệu, vẽ biểu đồcường độ đắp đập (Qđắp~Đợt đắp), diện tích mặt đập ứng với cao trình mặt đập(F~Z), (V~Z)}.

4 Tính toán khối lượng đào móng?

Bản vẽ: Bản vẽ A1 thể hiện được các nội dung sau:

- Mặt bằng thiết kế của công trình,

- Mặt bằng của 1 thời kỳ (do giáo viên phân công);

- Mặt cắt dọc đập (phân chia các đợt đắp đập)

- Mặt cắt ngang đập (phân chia các đợt đắp đập)

2 CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG

2.1.1 Mục đích

Công tác dẫn dòng thi công có ảnh hưởng trực tiếp đến kế hoạch tiến độ thi côngcủa toàn bộ công trình, hình thức kết cấu, chọn và bố trí công trình thủy lợi đầumối, chọn phương pháp thi công và bố trí công trường và cuối cùng là ảnh hưởngđến giá thành công trình.Vì vậy công tác dẫn dòng thi công là một công tác tất yếu

và hết sức quan trọng, với mục đích:

- Đảm bảo nơi thi công hố móng được khô ráo

- Dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu, đảm bảo nhu cầu lợi dụng tổng hợp dòng nước

- Cá biệt có một số công trình nhỏ, ít nước, điều kiện xây dựng và khả năng thi công

có thể xây dựng trong một mùa khô thì có thể không phải dẫn dòng thi công

2.1.2 Nhiệm vụ:

Để đảm bảo được mục đích đề ra thì công tác dẫn dòng phải thực hiện được nhữngnhiệm vụ sau:

- Chọn tần suất thiết kế ( P%) và lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

- Chọn phương án dẫn dòng cho từng thời đoạn thi công

- Tình toán thủy lực phương án dẫn dòng

- Tiến hành đắp đê quai bao quanh hố móng , tiêu nước và nạo vét hố móng, xử lýnền và xây dựng hố móng công trình

- Dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu qua các công trình dẫn dòng đã được xây dựngxong trước khi ngăn dòng

2.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng tới dẫn dòng thi công:

a Điều kiện khí hậu thủy văn:

Để quyết định phương án dẫn dòng thi công thì dựa vào đặc trưng thủy văn củadòng sông , như lưu lượng, lưu tốc, mực nước

b Điều kiện địa hình:

Cấu tạo địa hình của lòng sông và hai bên bờ tại khu vực công trình đầu mối thủylợi ảnh hưởng trực tiếp đến việc bố trí công trình ngăn nước và dẫn dòng thi công.

- Với sông lớn, lòng sông rộng có thể dùng phương pháp dẫn dòng qua lòng sôngthu hẹp

- Với sông suối miền núi, có lòng hẹp, bờ dốc, nếu đá tốt có thể dùng đường hầm đểdẫn dòng

c Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn

- Mức độ thu hẹp lòng sông: Thường chọn khoảng 30% ÷ 60%

- Kết cấu công trình dẫn nước: Nếu đá hai bên bờ cứng rắn vững chắc có thể dùngđường hầm để dẫn dòng Ngược lại có thể dùng kênnh dẫn dòng

- Hình thức cấu tạo và phương pháp thi công đê quai: Đê quai bằng đất thì đắp trựctiếp trên các lớp trầm tích hoặc nền đá Đê quai bằng cọc thì chỉ thích hợp với nềnđất

d.Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy:

Trong thời gian thi công phải đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng nướcnhư: tưới, phát điện, vận tải thủy, nuôi cá, nước dùng cho công nghiệp và sinhhoạt Tuy có gây khó khăn cho thi công nhưng lại đem về hiệu quả cao về kinh tế

e Cấu tạo và bố trí công trình thủy lợi:

Giữa công trình đầu mối thủy lợi và phương án dẫn dòng thi công có mốiquan hệ hữu cơ hết sức mật thiết

f Điều kiện và khả năng thi công:

Bao gồm: Thời gian thi công, khả năng cung cấp thiết bị, nhân lực, vật liệu,trình độ tổ chức sản xuất và quản lý thi công

Tóm lại: có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến việc chọn phương án dẫn dòngtùy thuộc từng hoàn cảnh cụ thể mà chọn phương án phù hợp, nghĩa là có lợi cả về

Năm thi

dẫn dòng

Lưu lượngdẫn dòng(m3)

Công việc phải làm và cácmốc khống trế

I

Mùa khô:từ tháng 12

đến thàng 4

Qua lòngsông thuhẹp

1,75

- đào hố móng và thi công phần đập bên trái đến cao trình vượt lũ

Qua lòngsong thuhẹp

183

- đắp tiếp công trình chính phần bên trái đến cao trình thiết kế

- ngăn dòng đầu tháng 12 hoàn thiện tràn

- đắp đập chính phần bên phải đến cao trình  +31,6m

Mùa lũ: từ tháng 5

đến tháng 11

Qua cống

và tràn vớitích nước

183

- đắp nốt đập phần bên phải đến cao trình thiết kế

- Hoàng thiện công trình

Năm thi

dẫn dòng

Lưu lượngdẫn dòng(m3)

Công việc phải làm và cácmốc khống trế

I

Mùa khô:từ tháng

12 đến tháng 4

Qua lòngsông thu

- đào hố móng và thi công phần đập bên trái đến cao trình vượt lũ

- Thi công cống ngầm và hòn thiện cống

- bóc lớp đất phong hoá haibên bờ và tràn

-bắt đầu thi công tràn

Mùa lũ:từ tháng 5

đến tháng 11

Qua lòngsong thu

- đắp tiếp công trình chính phần bên trái đến cao trình thiết kế

- ngăn dòng đầu tháng 12 hoàn thiện tràn

- đắp đập chính phần bên phải đến cao trình cao trìnhthiết kế

Mùa lũ: từ tháng 5

đến tháng 11

Qua trànvới tíchnướctrong hồ

183 - Hoàng thiện công trình và tích nước

2.2.3 So sánh chọn phương án:

a Phân tích định tính về kinh tế, kỹ thuật:

- Cả hai phương án đều tận dụng lòng sông tự nhiên và công trình lâu dài để dẫndòng nên không phải xây dựng công trình tạm

- Cường độ thi công: Cả hai phương án đều phân bố thời gian thi công công trìnhhợp lý nên giảm được cường độ thi công ( mặc dù thời gian thi công vượt lũ ngắn )

- Thời gian thi công: Đều trong 2 năm

- Kỹ thuật thi công : Phương án 2 đòi hỏi kỹ thuật thi công cống ngầm khá tốt.

Do QTK dẫn dòng thi công lớn hơn QTK của cống Do đó phải có biện pháp kỹthuật như lắp cửa van cống để khống chế lưu lượng, Khoan lỗ trong cống tránhhiện tượng chân không

b Ưu nhược điểm:

Cả hai phương án đều giảm được cường độ thi công, tận dụng công trình lâudài trong dẫn dòng thi công nên giảm được chi phí cho công trình tạm Tuy nhiênphương án 2 lại đòi hỏi kỹ thuật thi công khá phức tạp, đồng thời lại đòi hỏi sự chophép của đơn vị thiết kế khi tiến hành các biện pháp kỹ thuật đối với cống

b Chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế:

- Căn cứ vào thời gian thi công công trình: 2 năm

- Căn cứ vào đặc điểm thủy văn

Chọn thời đoạn dẫn dòng thi công theo từng giai đoạn yêu cầu

c Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công:

Thời gian thi công theo từng giai đoạn, do đó ta chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòngthi công như sau:

- Thi công vào mùa lũ chọn Qmax

mlu = 183 m3/s

- Thi công vào mùa kiệt chọn Qmin

mkiet = 1,75 m3/s

2.3 Tính toán thủy lực phương án dẫn dòng

2.3.1 Tính toán thủy lực qua lòng sông thu hẹp

a Mục đích:

- Xác định quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp.

- Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô

- Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

b Nội dung tính toán:

2 2

69 , 0 81 , 9 8 , 0 2

49 ,

Vậy là phù hợp với giả thiết

- Mực nước sông thượng lưu vào mùa lũ là

Ta thấy : 30% < K < 60% vậy là hợp lý

c Ứng dụng kết quả tính toán

+ Mùa kiệt: ZdqTL = Ztl+ 1 = 18,97 + 0,63 = 19,6(m)

ZdqHL = Zhl + 2 = 18,97 + 0,63 = 19,6 (m) + Mùa lũ: ZdqTL = Ztl + 1 = 19,122 + 0,63 = 19,752 (m)

ZdqHL = Zhl + 2 = 18,97 + 0,63 = 19,6 (m) Trong đó δ là độ cao an toàn Lấy δ= 0,63

Và cao trình đê quai vai trái đợt 1 cũng là cao trình đắp đập vượt lũ ở giai đoạnđầu năm thứ nhất

- Kiểm tra khả năng xói nền :

Đất nền đáy suối chủ yếu là cuội sỏi nên khản năng bị xói là rất ít

Khi đắp đê quai vai trái thì [V]kxdequai = 1,15 m < Vc nên đê quai bị xói,vì vậy phải

gia cố đê quai

- Biện pháp gia cố : có thể nạo vét lòng sông để giảm Vc ,tăng mặt cắt ướt của sông

thu hẹp Đồng thời dùng các biện pháp khác làm tăng sự ổn định cho đê quai phía

ngoài sông để chống xói và chống sạt lở đê quai khi có lũ về Bố trí đê quai thuận

chiều dòng chảy, trường hợp cần thiết phải làm tường hướng dòng

2.5.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua cống ngầm

2.5.1 Mục đích:

- Lợi dụng công trình lâu dài để dẫn dòng;

- Xác định mực nước trước cống để xác định cao trình đê quai thượng lưu;

- Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng;

2.5.2 Nội dung tính toán

+ Giả thiết các cấp lưu lượng Qi qua cống;

+ Kiểm tra trạng thái chảy: có áp, bán áp và không áp bằng cách vẽ đường mặt

nước trong cống, nếu thấy trong cống đường mặt nước

Chạm trần cống: cống chảy có áp

Không chạm trần: Thượng lưu: H>d, hạ lưu hn<d thì chảy bán áp

Thượng lưu: H<d, hạ lưu hn<d thì chảy không áp

75 , 1 3 2

2 3

2

m g

BẢNG 1 : BẢNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG CỐNG

Các thông số tính toán: Q=1,75m 3 /s; b=1m; h=1,2m; i=0,002 ;L=95 m ; n=0.017

Từ kết quả tính toán trong bảng ta thấy đường mặt nước chạm trần cống  cống chảy có áp, áp dụng công thức tính thuỷ lực qua vòi hoặc cống ngắn, nhưng chưa biết là có nước nhảy trong cống không:

hn > D/2  Q  c 2g(H o i.L h n)(*)

Với

d kv cv

trong đó -Tổn thất dọc đường :

R C

2 , 1 1

h b





35 , 0 38 , 49

95 81 , 9 2 1 , 0 15 , 0 1

2 0

- Dùng để tính toán điều tiết lũ qua tràn và xác định cao trình đắp đập vượt lũ;

2.6.2 Nội dung tính toán:

Tràn có các thông số sau:

Cao trình ngưỡng tràn : nt = + 31 m

Chiều rộng ngưỡng tràn : Bnt = 40 m

Lưu lượng xả : qxả = 230 (m3/s)

- Giả thiết các giá trị Qi

- Xác định chế độ chảy qua tràn (tự do, ngập): dựa vào quan hệ (Q~Ztl) ta thấy chế

độ chảy của tràn là chế độ chảy tự do vì ứng với lưu lượng đỉnh lũ Qmax10%=183m3/sthì Ztl = 25,54 (m) <nt = 31 (m) Trong giai đoạn này ta thi công xong toàn bộ trànnên tràn tính toán là tràn thực dụng

-Dùng công thức của đập tràn thực dụng chảy tự do để tính:

Công thức tính toán : 32

02

tr

Q mb g H (1) Trong đó lấy:

230 )

2

2

3 2

g b m

2.6.3 Ứng dụng kết quả tính toán:

Xác định cao trình đắp đập vượt lũ vào cuối mùa kiệt năm thứ hai thi công :

Zvl = Ztl + δ = 31 +1,91+ 0,7 = 33,61 (m)

với : δ = 0,5 ÷ 0,7 (độ cao an toàn)

Ta chọn Zvl = 34 (m) để tiện cho thi công

2.7 Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng

2.7.1 Thiết kế công trình dẫn nước:

Công trình dẫn nước gồm tuyến kênh (bao gồm kênh chính và các kênh nhánh),tuyến cống, tràn và công trình nối tiếp sau tràn (bậc nước tiêu năng và kênh)

- Tuyến cống: ở bên vai trái đập

+ Cống ngầm kiểu cống hộp bêtông cốt thép bh = 11,2 (m2)

+ Chiều dài cống L= 95 m, cao trình đầu cống Zđc= 22,54 m

+ n = 0.017; i = 0.002

- Tràn chính nt=31 m Bnt = 40 m

Tràn chảy tự do, nối tiếp tiêu năng bằng bậc nước

2.8.2 Thiết kế công trình ngăn nước

-Tuyến đê quai bao quanh hố móng tuỳ theo đợt ngăn dòng được thể hiện trên bản

vẽ

-Kích thước mặt cắt đê quai tuỳ thuộc vào đặc điểm vật liệu, kết cấu đê quai, điềukiện chống thấm, thiết bị thi công….ở đây ta chọn đê quai bằng đất có kích thướcđỉnh đê quai là 2m, mái ngoài hố móng m =2,5, mái trong hố móng m =2,5

- Cao trình đỉnh đê quai đợt một:

Mùa khô: Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu

3.1 Phân chia các đợt đắp đập và xác định cường độ đắp đập

3.1.1 Phân chia các giai đoạn đắp đập

Do phương án dẫn dòng và tiến độ thi công toàn bộ công trình, các mốc khống chếcần đạt là:

Tốc độ lên đập không được vượt quá tốc độ do cơ quan thiết kế yêu cầu

+Giai đoan 1:mùa khô năm nhất đắp đập đến cao trình 24(m)+Giai đoạn 2:mùa lũ năm nhất đắp đập đến cao trình 34(m)+Giai đoạn 3:mùa khô năm hai đắp đập đến cao trình 39(m)+Giai đoạn 4:mùa lũ năm hai đắp đập đến cao trình thiết kế 40(m) MẶT CẮT DỌC

CẮT NGANG 1-1

CẮT NGANG 2- 2

- Nhận xét: do phải đắp đập thành nhiều đợt nên giữa các mặt tiếp giáp giữa chúng

có thể sẽ xuất hiện dòng thấm tập trung nhất là đối với những mặt tiếp giáp theohướng dòng chảy.Do đó các mặt tiếp giáp phải được xử lý theo đúng quy định cómái dốc m2,có hướng xiên góc với dòng chảy 45o

  ,và tránh những vị trí lòngsông và có chiều cao đập lớn

3.1.2 Tính khối lượng cho các đợt đắp đập

Nguyên tắc chung là ta phân chia các đợt đắp đập thành nhiều phần nhỏ để tính.Phương pháp tính toán là dùng mặt cắt vuông góc với tuyến đập hoặc mặt cắt songsong với các đường đồng mức để tính toán

Khối lượng giữa 2 mặt cắt tính theo công thức

Vi = h Fi tb

1

2

i i i

F F



Trong đó: Fi : Diện tích mặt bằng đập tại cao trình i (m2)

Fi+1:Diện tích mặt bằng đập tại cao trình i+1 (m2)

h : Chênh lệch độ cao giữa 2 cao trình i và i+1

Khối lượng đắp đập và diện tích mặt đập của từng giai đoạn được tính theo caotrình, lập bảng tính dưới

Vẽ biểu đồ VZ và FZ để tiện thiết kế tổ chức thi công trên mặt đập;

Tính khối lượng đắp cho toàn bộ đập;

3.1.3.Tính Cường Độ Đắp Đập Cho Các Giai Đoạn:

Căn cứ vào thời gian dự kiến đắp đập theo tiến độ tính toán được cường độ đắp chotừng đợt Cường độ đắp đập được tính theo công thức: