đồ án thiết kế thi công thủy điện Sơn La

Do dòng sông rộng 120 - 270 m, lưu lượng và mực nước biến đổi theo nhiềunăm nên cần tiến hành ngăn dòng nhiều đợt để thi công Dựa vào việc phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến công tác dẫ

MỞ ĐẦU

Trong quá trình xây dựng một công trình thủy lợi thì thi công là một phần tất yếukhông thể thiếu để biến các công trình từ ước mơ thành hiện thực Cùng với sự phát triểnvượt bậc của khoa học kĩ thuật công nghệ, quy mô xây dựng các công trình ngày càng lớn,tốc độ ngày càng nhanh, công nghệ càng hiện đại Con người đã nhận thức được các quyluật tự nhiên phản ánh trong quá trình xây dựng, tích lũy, đúc kết được những kinh nghiệm

để từ đó phát triển lý luận khoa học xây dựng thành một môn khoa học riêng “ Kỹ thuật và

tổ chức thi công công trình thủy lợi”

Thi công các công trình thủy lợi là môn khoa học nghiên cứu các quy luật, quá trình,phương pháp xây dựng các công trình thủy lợi - thủy điện, từ đó rút ra những lý luận vàkinh nghiệm mới để bổ sung, hoàn thiện các phương pháp thi công hiện đại, tìm ra các biệnpháp thi công mới với phương châm nâng cao năng suất - chất lượng, hiệu quả cao – giáthành hạ So với các công trình xây dựng nói chung, thi công công trình thủy lợi có nhữngđặc điểm riêng như gặp nhiều khó khăn do luôn bị ảnh hưởng bởi dòng chảy, phức tạp về kĩthuật, phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên…, vì vậy đòi hỏi những cán bộ, công nhân kỹthuật phải có kiến thức về tổ chức thi công cơ bản, nắm vững quy luật chủ yếu của tự nhiên,

có trình độ chuyên môn vững vàng và tinh thần trách nhiệm cao

Trong những năm gần đây, rất nhiều các công trình thuỷ lợi đã được xây dựng trong

đó công trình thủy điện Sơn La là công trình lớn của Đông nam á nói chung và của ViệtNam nói riêng, là một trong những công trình trọng điểm quốc gia có lợi ích lợi dụng tổnghợp nguồn nước nhằm cung cấp điện năng để phát triển kinh tế xã hội phục vụ cho sựnghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngoài ra còn nhiệm vụ chống lũ trong mùamưa, và cấp nước về mùa kiệt cho đồng bằng bắc bộ (hạ lưu sông Đà), góp phần thúc đẩyphát triển kinh tế văn hóa xã hội cho vùng Tây Bắc

Tại kỳ họp thứ 2, Quốc hội khóa XI, Quốc hội ra nghị quyết số 13/2002/ QH 2 quyếtđịnh xây dựng thủy điện Sơn La phù hợp với bậc thang thủy điện sông Đà, gồm 3 bậc: Hòabình – Sơn La (Sơn La thấp) – Lai Châu Và được thủ tướng chính phủ quyết định phêduyệt đầu tư tại căn bản số 92/QĐ – TTg ngày 15/01/2004

Công trình được xây dựng trên địa phận xã Ít Ong - huyện Mường La - tỉnh Sơn La.Kết cấu công trình hoàn toàn bằng đập bê tông trọng lực Với khối lượng lớn, thủyđiện Sơn La được xây dựng trong 9 năm Theo mục tiêu của đảng và nhà nước thì công tác

chuẩn bị tiến hành trong 2 năm 2004 và 2005, chính thức khởi công công trình năm 2005,đưa tổ máy số 1 vào hoạt động vào năm 2010 và hoàn thành công trình năm 2012.

Đồ án tốt nghiệp là nội dung quan trọng trong chương trình học của tất cả các trườngđại học nói chung và đại học Thủy lợi nói riêng Nó giúp cho sinh viên hệ thống hóa, tổnghợp lại kiến thức đã học, là cầu nối giữa lý thuyết và thực tế thiết kế, thi công công trình,đồng thời có được sự chuẩn bị chu đáo cho quá trình công tác và làm việc sau này Qua quátrình thực tập tốt nghiệp tại công trường công trình thủy điện Sơn La em đã có điều kiện tiếpxúc trực tiếp với các hạng mục của một công trình thủy điện, được tìm hiểu về quy trìnhcông nghệ xây dựng các hạng mục trong thực tế và thông qua sự gợi ý của thầy giáo hướngdẫn em quyết định lựa chọn đề tài “Thiết kế tổ chức thi công công trình thủy điện Sơn La ”làm đồ án tốt nghiệp

Đồ án “ Thiết kế tổ chức thi công công trình thủy điện Sơn La ” gồm 6 chương, thờigian hoàn thành là 14 tuần

Chương 1 Giới thiệu chung Công trình thủy điện Sơn La

Chương 2 Dẫn dòng thi công

Chương 3 Thi công công trình chính

Chương 4 Tiến độ thi công cống dẫn dòng

Chương 5 Bố trí mặt bằng công trường

Chương 6 Dự toán

Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này, em đi sâu vào nghiên cứu tổ chức thi công côngtrình Cống dẫn dòng, phục vụ cho giai đoạn dẫn dòng thi công công trình

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vị trí và nhiệm vụ của công trình

1.1.1 Vị trí địa lí công trình thủy điện Sơn La

Công trình thủy điện Sơn La được xây dựng trên địa phận xã Ít Ong huyện Mường

La - Tỉnh Sơn La Vị trí xây dựng tuyến đập thuộc phương án tuyến Pa Vinh II trên sông

Đà, cách thị trấn Mường la khoảng 4km về phía tây nam Cách đầu mối thủy điện hòa bình

về phía thượng lưu khoảng 215 km

Có tọa độ:

X: 2.377.100 – 2.379.000Y: 498.600 – 501.000

Hình 1.1 Bản đồ vị trí xây dựng công trình Thuỷ điện Sơn La

1.1.2 Nhiệm vụ của công trình

Công trình thủy điện Sơn La được xây dựng với các nhiệm vụ chính sau:

- Cung cấp nguồn điện năng để phát triển kinh tế - xã hội, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Sản lượng điện hằng năm 9.429 triệu KWh, đồng thờităng thêm cho thủy điện Hòa Bình 710 triệu KWh

- Góp phần chống lũ về mùa mưa và cung cấp nước về mùa kiệt cho đồng bằng bắc

bộ Khống chế lưu lượng xả qua đập Sơn La, để đảm bảo cho công trình xả của hồ HòaBình không vượt quá khả năng xả lớn nhất hiện có là 37.800 m3/s

- Góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế văn hóa xã hội cho vùng Tây Bắc Quá trình xây dựng và vận hành nhà máy, vùng Tây bắc được nhà nước đầu tư rất nhiều tiền của,công sức, mở ra rất nhiều cơ hội phát triển kinh tế, cải thiện đời sống nhân dân, đất nướcphát triển

Với các nhiệm vụ to lớn đó, chúng ta có thể thấy được tầm quan trọng lớn củathủy điện Sơn La, do đó khi thiết kế cũng như tổ chức thi công công trình, chúng ta cần phảitính toán cụ thể chi tiết chính xác nhằm đảm bảo cho công trình hoạt động an toàn và hiệuquả nhất

1.2 Quy mô của công trình và Các thông số kỹ thuật chính của công trình

1.2.1 Quy mô của công trình

- Cấp công trình là cấp đặc biệt

- Các tiêu chuẩn thiết kế: Các tiêu chuẩn riêng cho thủy điện Sơn La, TCXDVN

285-2002, TCXD 250 – 2001, TCXDVN 315 – 2004 và các tiêu chuẩn Nga, Mỹ được áp dụng

1.2.2 Các thông số kỹ thuật chính:

- Mực nước dâng bình thường (MNDBT)

- Mực nước dâng gia cường

- Mực nước chết (MNC)

- Mực nước kiểm tra

- Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế

- Lưu lượng đỉnh lũ kiểm tra (PMF)

- Dung tích toàn bộ hồ chứa (Vtb)

- Dung tích hữu ích (Vhi)

- Dung tích phòng lũ (Vpl)

- Cột nước tính toán (Htt)

mmmm

m3/s

m3/striệu m3triệu m3triệu m3m

215,0217,83175,0228,0747.70060.0009.2606.5044.00078,0

đập bê tông trọng lực

228,1138,1

- Kích thước cửa xả sâu

- Cao trình ngưỡng xả sâu

- Số cửa xả mặt

- Kích thước cửa xả mặt

- Cao trình ngưỡng xả mặt

mmcáimm

( BxH ) = (6x10)

14512( BxH ) = (15x13)197,8

- Công suất lắp máy

- Trạm phân phối điện kín GIS

Cái

mmmMWkV

06Tâm trục101,656,478,02400550

1.3 Bố trí tổng thể công trình và giải pháp kết cấu chính

Bố trí tông thể công trình theo phương án 3A, tuyến Pa Vinh II, tim đập bẻ về phíathượng lưu bên vai trái

Loại đập dâng: đập bê tông trọng lực, một phần áp dụng công nghệ thi công đầm lăn(RCC)

Mặt cắt ngang đập: mặt cắt 1A

Công trình xả lũ vận hành: Xả sâu n x (BxH) = 12 x (6x10) m

Xả mặt n x (BxH) = 6 x (15x13) m Tuyến năng lượng:

Bao gồm cửa lấy nước, đường ống dẫn nước áp lực tiết diện tròn, đường kínhtrong 10,5 m bố trí riêng cho từng tổ máy, nhà máy thủy điện sau đập tại lòng sông kiểu hở,

- Thiết bị cơ khí thủy công:

Cửa van tràn mặt: 06 cửa van cung nâng hạ bằng xi lanh thủy lực

Cửa van xả sâu: 12 cửa van cung nâng hạ bằng xi lanh thủy lực

Thiết bị cửa lấy nước: 06 cửa van sự cố - sửa chữa, nâng hạ bằng xi lanh thủy lực

1.5 Tiến độ thi công:

Khởi công công trình chính vào quý IV năm 2005 phát điện tổ máy số 1 vào năm 2010,hoàn thành toàn bộ công trình vào năm 2012.

1.6 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.6.1 Điều kiện địa hình

Vùng tuyến Pa Vinh II nằm trong khu vực thung lũng sông Đà với các đỉnh dạng vai,các bề mặt sườn với độ cao từ 100 – 450 m của các dãy núi trung bình và cao kéo dài chủyếu theo hướng Tây bắc – Đông nam

Tuyến công trình đầu mối có vai bờ trái dốc đứng đạt cao độ 400 – 500 m, các bề mặtsườn có độ dốc trung bình 250 – 450 Vai bờ phải thoải hơn đạt cao độ khoảng 300m Ven

bờ phải có 1 đoạn thềm khá thoải dài khoảng 400 m có cao độ 115 – 125m

Đáy sông trong vùng tuyến có cao độ khoảng 108 – 111m, khoảng cách giữa hai bờtheo mép sông dao động từ 120 – 270m

- Với địa hình như vậy, chúng ta có thể bố trí kênh dẫn dòng và cống dẫn dòng thi công khá thuận lợi Do đáy sông khá rộng nên chúng ta có thể dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp.

1.6.2 Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn

1.6.2.1 Điều kiện địa chất

Vùng các công trình chính kéo dài khoảng 200 m từ đoạn lòng sông thu hẹp, cáchtuyến 150 m về phía thượng lưu, đến đoạn sông mở rộng phía dưới, nơi có lòng trũng và 1

cù lao chia lòng sông thành 2 phần gần bằng nhau Cắt ngay theo tim tuyến thì hẻm núi ởngang mực nước rộng hơn 200 m một chút, còn ở cao trình 270m thì tuyến rộng tới hơn

1300 m Hơn nữa, bờ trái dốc hơn và lên đến cao trình 400 – 500m, còn bờ phải thoải hơn

và mái dốc lên đến cao trình 180 – 280m, tiếp đó hạ thấp rồi lên đến cao trình 300m và caohơn

Lớp mặt ở 2 bờ ở đỉnh dày cỡ 2,5 m là đất trầm tích đệ tứ và là sản phẩm phong hóa

và biến chất của 1 phần đá gốc, gồm 2 loại:

+ loại thứ nhất thuộc tầng trầm tích lục nguyên, là á sét có độ rỗng lớn, có tỷ trọnglớn và chứa nhiều thành phần sét

+ Loại thứ hai ở trên đá phun trào, chủ yếu là Bazanpoocfirit, là kết quả phong hóabiến chất của đá này và ngoài các hạt sét, nó còn chứa nhiều dằm sạn và đá tảng

Ở lòng sông nơi có công trình chính có trầm tích cuội tảng dày 1,5 – 8,6m

Trầm tích Proluvi và Deluvi ít phổ biến và có chiều dày 0,5 – 1,0m ở chân dốc và chỉ

ở cửa suối Nậm Păm tại bờ trái ( Phía hạ lưu tuyến ) có chiều dày hơn 10m bao gồm đá tảnglớn lẫn dăm sạn cùng các loại vật liêu khác bồi lắng lại

Ở phần lòng sông, các công trình chính nằm trên khối Bazan Poocfirit, đê quai thượnglưu và đê quai hạ lưu nằm trên đá trầm tích lục nguyên Ở đáy sông, trên đá gốc là lớp đá

trầm tích đệ tứ dày 1 - 8,5m tại đoạn đập và dày tới 20 – 30m ở vùng cù lao Lớp này là cuộitảng lẫn sỏi cát, bên trên phủ 1 lớp cát mịn mỏng.

- Mức độ địa chấn của vùng là 8 độ theo thang MSK – 64

Trong vùng tuyến đập có hệ thống đứt gãy Tây bắc – Đông nam là chủ đạo và trongvùng tuyến đập Pa Vinh II gặp 2 đứt gãy bậc III, 8 đứt gãy bậc IV, và 10 khe nứt lớn bậc V.Các đứt gãy bậc IV và bậc V là những đứt gãy nhỏ, bề rộng đới phá hủy không lớn, mức độảnh hưởng nhỏ, hoàn toàn có thể xử lý trong quá trình thi công công trình

1.6.2.2 Địa chất thủy văn:

Ở vùng công trình chính đã phát hiện hai hệ thống nước ngầm:

+ Tầng nước ngầm Aluvi

+ Hệ thống nước khe nứt và nước mặtTầng Aluvi chứa nước phát triển ở vùng Aluvi lòng sông Đà và trong tầng cát giáp bờnơi chỉ có nước ngầm lộ ra vào mùa kiệt

Nguồn nước của tầng này là nước thấm từ lòng sông và nước khe nứt giảm tải

Tầng chứa nước không áp, có nguồn từ nước mưa thấm xuống, nước thoats xuốngsông đà qua các suối, khe, còn trong mùa kiệt qua tầng Aluvi ven bờ Vào cuối mùa kiệt,mực nước ngầm hạ thấp gần tới mái đới đất đá không thấm và còn dày không quá vài mét.Trong mùa mưa, mặt nước ngầm nâng cao thêm 10 – 20m Nước của tầng này chứa ítkhoáng chất và không ăn mòn bê tông

1.6.3 Điều kiện khí tượng, thuỷ văn vùng xây dựng công trình

a Điều kiện khí tượng

Khí hậu vùng xây dựng công trình thuộc nhiệt đới gió mùa Mùa đông lạnh và khô.Mùa hè nóng và mưa nhiều Vùng công trình chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc vàomùa đông, kéo dài từ tháng XI đến tháng IV năm sau với thời tiết lạnh, khô và ít mưa, mùa

hè gió mùa tây nam kéo dài từ tháng V đến tháng X, thời tiết nóng ẩm và mưa nhiều, gióbão lớn

Khí hậu đặc trưng vùng xây dựng thể hiện trong bảng 1.1

bảng 1.1 Nhiệt độ không khí trung bình tại tuyến công trình

T0C 15,5 17 20,1 23,5 25,5 26,1 26 25,8 24,8 22,7 19,1 15,9

bảng 1.2 Nhiệt độ trung bình của nước sông

Mưa trên lưu vực sông Đà phân bố không đều, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đóđặc biệt là độ cao địa hình và hướng núi Mưa có xu hướng giảm dần về phía thượng nguồn.Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực tính đến công trình thủy điện Sơn Lakhoảng 1800 mm, trong đó lượng mưa trong mùa mưa ( V – IX )chiếm tới 80 – 85%.

+ Gió :

Trong thời kỳ mùa đông gió thường thịnh hành theo hướng Tây Bắc, thời kỳ mùa hègió thường thịnh hành theo hướng tây và tây bắc Tốc độ gió trên lưu vực sông Đà đạtkhoảng 1 – 2 m/s.Để xác định các yếu tố song leo đối với MNDBT và MNDGC của hồchứa thì theo thiết kế đã tính toán với tần suất thiết kế 2%, 4%, 50%, Hướng song nguyhiểm nhất là hướng Tây Bắc

bảng 1.3 Bảng tốc độ gió tính toán theo tần suất khác nhau

b Đặc trưng thuỷ văn sông Đà trong vùng xây dựng

Chế độ nước của sông Đà chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa Phù hợp vớichê độ mưa vùng núi, chế độ sông chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa kiệt Mùa lũ xảy

ra đồng thời với tác động của gió mùa tây nam, bắt đầu vào tháng V, kết thúc vào tháng X,mùa kiệt xảy ra đồng thời với tác động của gió mùa đông bắc, bắt đầu từ tháng XI và kếtthúc vào tháng V năm sau

Nước sông không ăn mòn bê tông

Độ đục của nước trong sông trong thời kỳ mùa lũ thong thường là 2,0 – 3,0 Kg/m3,đôi khi đạt 12,0 kg/m3

Lượng mưa và số ngày mưa của từng tháng trong năm có ảnh hưởng đáng kể đến thicông công trình

Số ngày mưa theo các lượng mưa khác nhau của từng tháng trong năm xem tại bảng 1.4

bảng 1.4: Số ngày mưa theo các lượng mưa của từng tháng trong năm.Lượng

Hình 1.2 - Đường quan hệ lưu lượng và mực nước trong sông bảng 1.6: Trị số lưu lượng ứng với tần suất theo các tháng trong năm (m 3 /s)

bảng 1.7 Trị số lũ thiết kế 12 tháng thời đoạn 10 ngày (m 3 /s)

Tháng Thời đoạn(1-10) Thời đoạn(11-20) Thời đoạn(21-31)

IX 7547 6341 5134 5620 4766 3929 4048 3582 3091

X 3566 3193 2776 3847 3250 2657 4798 3792 2870

XI 3941 3121 2345 4160 3191 2310 2285 1922 1549 XII 1787 1461 1165 1555 1271 1015 1463 1205 968

Bảng 1.8 Quan hệ Z ~ F ~ W của hồ chứa

Hình 1 4 - Đường quan hệ giữa cao trình mực nước ( Z,m) và dung tích hồ chứa (W , 10 6 m 3 )

Qua tài liệu về thủy văn và dòng chảy ta thấy:

Lưu lượng mùa lũ và mùa kiệt chênh lệch nhau rất lớn, vì thế khi chọn thời đoạn dẫndòng thi công thì ta nên chọn theo mùa

Mặt khác ta thấy lưu lượng thiết kế mùa lũ là rất lớn, vì vậy nếu sử dụng công trìnhtạm để dẫn dòng thì quy mô và kích thước phải rất lớn, dẫn đến chi phí xây dựng tăng cao

Vì công trình này là công trình bê tông nên ta có thể tận dụng công trình chính kết hợp làmcông trình dẫn dòng bằng cách cho tràn qua đập xây dở hoặc sử dụng các lỗ trong than đậpsau đó lấp dần khi đập lên cao

1.6.4 Điều kiện dân sinh kinh tế

Huyện mường La có khoảng 55 nghìn dân, trong đó có khoảng 14 nghìn dân sốngtrong vùng lòng hồ chủ yếu là dân tộc Thái Vùng có nền kinh tế chủ yếu là nông nghiệp, ởđây không có các cơ sở công nghiệp và xí nghiệp xây dựng, chỉ có một vài xưởng thu côngnhỏ phục vụ nhu cầu đơn giản của nhân dân

Tìm thấy mỏ cát thiên nhiên nhưng trữ lượng chỉ đáp ứng được 20 – 30 % nhu cầuchế tạo bê tông

Thuỷ điện Sơn La nằm cách thị xã Sơn La khoảng 35 km, cách thị trấn mường Lakhoảng 5 km, cho nên việc cung cấp lương thực, thực phẩm cho công trường được lấy chủyếu ở 2 khu vực này

Nguồn lao động phục vụ công trường được lấy chủ yếu là lao động bản xứ, ngoài racòn tuyển thêm các lao động ở các tỉnh thành khác, các công nhân và cán bộ kỹ thuật đều docác đơn vị thầu cung cấp

1.7 Điều kiện giao thông vận tải

Toàn bộ hàng hoá đến công trường xây dựng công trình đầu mối trừ vật liệu xây dựngđịa phương sẽ được vân chuyển bằng đường bộ và đường thuỷ đến công trường thuỷ điệnSơn La

Tuyến đường vận tải thủy: Hải Phòng – Hà nội - Việt Trì – Hoà Bình – Vùng hồthượng lưu Hoà bình – Pa Vinh, có tổng chiều dài 775 km.

Tuyến đường vận tải bộ: Hải Phòng – Hà nội – Hoà Bình – Hát lót – Pa Vinh, có chiềudài 454 km

Hiện tại hệ thống giao thông bên trong và ngoài công trường rất kém chất lượng,đường cắt qua nhiều sông suối , và chủ yếu là đường cấp phối và đường phủ mặt cấp IV –VI,khó có thể đáp ứng được nhu cầu vận chuyển rất lớn, tuy nhiên trong thời gian chuẩn bịxây dựng công trình chúng ta tiến hành nâng cấp , làm mới nhiều hạng mục, nhiều tuyếnvận chuyển nhằm đáp ứng tốt nhất cho công trường

1.8 Điều kiện cung cấp vật liệu xây dựng

Vật liệu xây dựng được sản xuất tại Việt Nam bao gồm:

- Xi măng, clanhke, tro bay,

- Gạch, cát thiên nhiên, cát nghiền và đá dăm

- Gỗ tròn và gỗ xẻ

- Vật liệu và kết cấu cho khu phụ trợ và khu nhà ở

Với cát thiên nhiên, trong công trường không có mỏ cát sỏi, do đó lấy giải pháp chếtạo hỗn hợp bê tông từ vật liệu sản xuất nhân tạo như dăm, cát nghiền Mặt khác khai thác

đá thiên nhiên tại khu vực Bản Pậu - Bản Tả cách công trương 15 – 20 km, hoặc khai thác

mỏ cát Kỳ Sơn – Hoà Bình, mỏ cát Việt Trì – Phú Thọ

Đá xây dựng: Qua khảo sát và nghiên cứu kĩ đã chọn mỏ đá bản Pểnh là mỏ đá cungcấp làm cốt liệu đá dăm, cát cho công trình chính

Đất đắp: Đã nghiên cứu ở các mỏ (á sét) về tính chất dùng được để làm lớp chốngthấm cho đê quai đắp khô hay đắp ướt và giống như á sét ở các hố móng đào đợt một củacông trình chính Từ đó kiến nghị sử dụng đất đắp phần chống thấm của đê quai từ lớp edQ

và 1A1 của các hố móng công trình như kênh, đập tràn

Với nguồn cung cấp tro bay: Nguồn cung cấp chính là nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2,trong trường hợp không đủ thì ta sẽ nhập khẩu từ nước ngoài như Trung Quốc, Nhật Bản.Các vật liệu khác trong nước có khả năng cung cấp đầy đủ nhu cầu

1.9 Điều kiện cung cấp thiết bị công nghệ, vật tư xe máy.

Các thiết bị công nghệ trên công trường Sơn La một phần được sản xuất trong nước, vàmột phần lớn nhập khẩu từ nước ngoài Đa số các thiết bị trên đều là thiết bị siêu trường,siêu trọng nên công tác vận chuyển đến công trường Sơn La chủ yếu bằng đường thuỷ dọctheo sông Đà

Nhìn chung, vật tư xe máy có thể được cung cấp đầy đủ bởi các đơn vị thi công và cáccông ty vận tải trong nước

1.10 Điều kiện cung cấp điện, nước, khí nén.

Nói chung khả năng cung cấp điện và nước hiện có của khu vực xây dựng công trình

là rất kém Không thể đáp ứng được nhu cầu lớn của công trường do đó hầu như trong giaiđoạn chuẩn bị chúng ta phải xây mới toàn bộ hệ thống cung cấp điện kéo về từ thị xã Sơn

La và hệ thống cấp nước trong khu vực công trường Để đảm bảo nhu cầu khí nén côngtrường đã và đang xây dựng những trạm cung cấp khí nén để phục vụ sản xuất

KẾT LUẬN

Qua những điều kiện tự nhiên địa hình, địa chất, thuỷ văn Nêu ở trên chúng ta cóthể thấy khi thi công công trình thuỷ điện Sơn La đã có những thuận lợi và khó khăn nhưsau:

xuất, và giá thành công trình sẽ tăng lên

- Vật liệu đá trữ lượng lớn nhưng mà vật liệu cát khan hiếm , phải sử dụng cát xaynghiền từ đá Khó khăn về vật liệu thi công đầm lăn Nguồn tro bay từ nhà máy nhiệt điệnPhả Lại 2 cách công trường 300Km, nên cần xây dựng kho dự trữ tro bay với khối lượnglớn để cung cấp đủ khi cường độ thi công cao

- Công trình nằm trong vùng núi, kém phát triển nên đời sống vật chất tinh thần của công nhân , cán bộ công trường rất hạn chế , sẽ ảnh hưởng đến năng suất của công nhân

CHƯƠNG 2 CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG 2.1 Dẫn dòng thi công

Dẫn dòng thi công là công tác dẫn dòng chảy trong sông qua 1 công trình dẫn nước

và theo 1 hướng nhất định nhằm mục đích tạo hố móng được cách ly với dòng chảy và khôráo để thi công các công trình thủy công ở trong đó Ngoài ra, dẫn dòng thi công còn nhằmđảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước ở hạ lưu

2.1.1.Phân tích đề xuất phương án dẫn dòng

Trong công tác dẫn dòng thi công thì việc lựa chọn phương án dẫn dòng thi công hợp

lý là rất quan trọng, nó quyết định tới nhiều yếu tố , công việc như :

+ Ảnh hưởng trực tiếp tới kế hoạch tiến độ thi công của toàn bộ công trình

+ Hình thức kết cấu công trình

+ Lựa chọn và bố trí công trình thuỷ lợi đầu mối

+ Chọn phương án thi công, mặt bằng công trường

+ Ảnh hưởng tới giá thành xây dựng và hiệu qủa của công trình

Do đó cần phải phân tích đánh giá thật tổng quát, khách quan của tất cả các yếu tố ảnhhưởng để đưa ra phương án khả thi về kỹ thuật, hợp lý về kinh tế

Công trình thủy điện Sơn La là công trình rất lớn của quốc gia, thời giant hi công trongnhiều năm Do dòng sông rộng 120 - 270 m, lưu lượng và mực nước biến đổi theo nhiềunăm nên cần tiến hành ngăn dòng nhiều đợt để thi công

Dựa vào việc phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến công tác dẫn dòng thi công ởchương 1, ta đề xuất 1 số phương án dẫn dòng thi công như sau:

Căn cứ các nhân tố ảnh hưởng trên có thể có 3 khả năng : dẫn dòng qua cống ngầmtrong thân đập ở phần kênh thi công, dẫn dòng qua tràn xây dở trong phần kênh thi cônghoặc kết hợp cống dẫn dòng thi công cùng với tràn qua đập xây dở trong phần kênh thicông Để đảm bảo xả hết lưu lượng dẫn dòng , đảm bảo tiến độ thi công đập , sơ bộ chúng taxác định kích thước công trình dẫn dòng từng khả năng như sau :

Phương án 1 : Dẫn dòng thi công qua 10 lỗ xả thi công trong phần kênh thi công Phương án 2 : Dẫn dòng thi công qua kênh và 2 cống trong tường phân dòng ( b x h

= 12 x 12 m) vào mùa kiệt và dẫn dòng qua cống kết hợp cho nước tràn qua đập xây dở ở cao trình 126m trong phần kênh thi công

Phương án 3: Dẫn dòng qua kênh thi công và 2 cống( b x h = 12 x 12 m) dẫn dòng

vào mùa kiệt và dẫn dòng qua cống kết hợp với 6 cửa lấy nước của NMTĐ.

Trình tự dẫn dòng 3 phương án trên như sau :

a Phương án 1 :

Giai

đoạn

Thờigian

Công trình dẫn dòng

Thi công 10 cống xả thi công ởcao độ 110 m

Thi công các công trình chính

Mùa kiệt năm 2009 nút 10 lỗ xảthi công

Thi công phần đập xây dở ở trên

10 cống xả Thi công các côngtrình chính đến cao trình thiết kế

Đào kênh thi công và đổ bê tôngcống dẫn dòng xả kiệt cao độ108m

Cuối năm 2005 tiến hành ngănsông Đà bởi đê quai giai đoạn IIdẫn nước qua kênh và cống thicông, tiến hành thi công côngtrình tuyến năng lượng gồm cửalấy nước + NMTĐ Tạo đượcchiều cao đập khoảng 50m, cầntối thiểu là 2 năm để tự chống lũ,NMTĐ vẫn độc lập xây dựng

Đập tràn bờ phải độc lập xâydựng

Đầu tháng 1 năm 2008 tiến hànhlấp kênh dẫn dòng bởi đê quaigiai đoạn 3 từ tháng 1 đến tháng 4

mùa kiệt Mùa

lũ xả nước đồngthời qua cốngdẫn dòng và đậpRCC xây dởcao độ 126,0mđoạn nằm trênkênh dẫn dòng

năm 2008 Trong tháng 4 tiếnhành dỡ đê quai hạ lưu giai đoạn3

Từ tháng 12 năm 2008 đến6/2009, khi mực nước thượng lưurút xuống dưới cao độ 126,0m:

Tiếp tục nâng đập RCC đoạn nằmtrên kênh dẫn dòng từ cao độ 125– 185m

Sông ĐÀ Sông ĐÀ

+108

+126 +120

Giai

đoạn 4

Từtháng

7/2009

trở đi

Tích nước, mùa

lũ năm 2009nước được dẫnqua các cửa xảsâu vận hành

Cuối tháng 6/2009 tiến hành nútcác lỗ cống dẫn dòng Cuối mùa

lũ năm 2009 tiến hành tích nướcđến cao độ 190m Phát điện tổmáy số 1 vào cuối tháng 3/2010

Đập dâng, đập tràn, cửa lấy nướctiếp tục nâng đến cao độ thiết kế

Mùa lũ năm 2010 xả nước quacông trình tràn vận hành

+144 +145

c.Phương án 3 :

Giai

đoạn

Thờigian

Công trình dẫndòng

Đào kênh thi công và đổ bê tôngcống dẫn dòng xả kiệt cao độ108m

Cuối năm 2005 tiến hành ngănsông Đà bởi đê quai giai đoạn IIdẫn nước qua kênh và cống thicông, tiến hành thi công côngtrình tuyến năng lượng gồm cửalấy nước + NMTĐ NMTĐ vàĐập tràn bờ phải độc lập xâydựng

lũ xả nướcđồng thời quacống dẫn dòng

Đầu tháng 1 năm 2008 tiến hànhlấp kênh dẫn dòng bởi đê quaigiai đoạn 3 từ tháng 1 đến tháng 4năm 2008 Trong tháng 4 tiếnhành dỡ đê quai hạ lưu giai đoạn3

Từ tháng 12 năm 2009 đến

và 6 cửa lấy

NMTĐ

4/2010, Tiếp tục nâng đập RCCđoạn nằm trên kênh dẫn dòng

Giai

đoạn 4

Từtháng

Cuối mùa lũ năm 2010 tiến hànhtích nước đến cao độ 190m Đậpdâng, đập tràn, cửa lấy nước tiếptục nâng đến cao độ thiết kế Mùa

lũ năm 2011 xả nước qua côngtrình tràn vận hành

2.1.2 So sánh lựa chọn phương án dẫn dòng :

Nói chung theo 3 phương án xem xét thì khối lượng đào đất đá chênh nhau không đáng

kể do khối lượng đào đắp hầu như nằm trong khối lượng của công trình chính, vậy chi phícho công tác đất đá cũng chênh nhau không đáng kể

Qua phân tích chúng ta thấy răng :

a Phương án 1 :

Đập Sơn La khá cao và lưu lượng dẫn dòng lớn nên vấn đề khó khăn ở đây đặt ra là bịt

10 lỗ xả thi công, vì chỉ cho phép bịt lỗ xả khi cột nước trên cống không quá 30 m

Mặt khác dẫn dòng qua cống mức độ rủi ro cao hơn qua tràn xây dở do nếu khi gặp sự

Tuy nhiên với phương án này thì trong mùa kiệt 2008 phải tăng cường độ đổ bê tông

để lấp phần đập xây dở đến cao trình chống lũ , nếu không thi công kịp thì rất nguy hiểm,khó khăn này có thể khắc phục bằng nguồn nhân lực lớn và trang thiết bị hiện đại

Và cũng như phương án 1 việc nút 2 cống xả thi công rất khó nhưng việc nút cống PA

2 sẽ nhanh chóng hơn do chỉ có 2 cống

c Phương án 3 :

Phương án 3 có ưu điểm của phương án 2 đó là kết cấu công trình dẫn dòng đơn giản,

và dẫn dòng giai đoạn 2 mực nước thượng lưu sẽ thấp hơn phương án 1 Tuy nhiên phương

án 3 không khả thi bằng 2 phương án trên do phải thi công bê tông phải đạt được đến caotrình chống lũ khi nước được xả qua cống và 6 cửa lấy nước Mặt khác lưu lượng dẫn dòngrất lớn nên mực nước dâng thượng lưu cũng lớn Một nguyên nhân nữa là thời gian thi côngkéo dài không đảm bảo yêu cầu về tính kinh tế

Qua phân tích chúng ta thấy phương án 2 là hợp lý có tính khả thi, Vậy kiến nghị chọn phương án 2.

2.1.3 Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công của công trình thủy lợi phụ thuộc vào cấp côngtrình, quy mô, tính chất và điều kiện sử dụng của công trình

Theo tiêu chuẩn TCXDVN 285 : 2002 tần suất lưu lượng để thiết kế công trình tạmphục vụ cho dẫn dòng thi công được xác định dựa vào thời gian công trình đầu mối hoànthành Với công trình thủy điện Sơn La là công trình cấp đặc biệt, nhưng vì nó là đập bêtông trọng lực khối lớn nên có thể lấy theo cấp 1 và được dẫn dòng qua nhiều mùa khô nênchọn tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế công trình tạm phục vụ cho công tácdẫn dòng là P = 5%

Do công trình Sơn La là công trình bê tông nên có thể lợi dụng công trình chính đểdẫn dòng thi công, trong trường hợp công trình lâu dài còn ở cao trình thấp nếu xảy ra sự cốthì gây thiệt hại không lớn Theo tiêu chuẩn Liên Xô ChuII 2.06.01-86 : khi khai thác tạmthời công trình chính để dẫn dòng thi công được phép hạ tần suất thiết kế, và phải đượcchính phủ phê duyệt,

Trong trường hợp cụ thể của nhà máy thuỷ điện Sơn La, để đảm bảo an toàn cho khuvực nhà máy thuỷ điện nằm ngay sau đập đang tiến hành thi công và lắp đặt thiết bị và đểđảm bảo an toàn cho hạ lưu công trình, chọn tần suất tính toán lưu lượng lớn nhất mùa lũcho các giai đoạn dẫn dòng thi công như sau ( chọn theo TCVN 285 – 2002 ):

 Năm 2004 và 2005 xả nước qua lòng sông thu hẹp , công trình dẫn dòng là côngtrình tạm qua nhiều mùa khô, chọn tần suất thiết kế là P = 5 %

 Năm 2006, 2007 xả nước qua 2 cống dẫn dòng và kênh thi công, cống tạm và kênhthi công nằm trong phạm vi đập chính và nằm ở cao trình thấp Mùa kiệt dẫn dòngvới lưu lượng nhỏ nên lấy tần suất thiết kế là P = 5 % Mùa lũ xả nước với lưu lượnglớn qua cống và kênh thuộc phần đập chính, công trình dẫn dòng thuộc cấp 2, do đólấy tần suất thiết kế là P = 3 %

 Năm 2008 mùa kiệt xả nước qua 2 cống trong tường phân dòng chúng ta lấy tần suấtthiết kế là P = 5 % Mùa lũ xả nước qua 2 cống xả và cho nước tràn qua đập xây dở

ở cao trình 126m Như vậy ta đã sử dụng công trình chính để dẫn dòng thi công theonguyên tắc thì ta phải chọn tần suất lưu lượng theo cấp công trình lâu dài, tuy nhiên

để giảm chi phí công trình dẫn dòng, đề nghị hạ tần suất lưu lượng của thiết kế dẫndòng Như vậy, theo tiêu chuẩn CHUΠ- 2.06.01 – 86 thì công trình Sơn la là côngtrình cấp đặc biệt, sử dụng đập xây dở để dẫn dòng thi công trong 1 năm, do đó mùa

lũ năm 2008 tần suất lưu lượng dẫn dòng P = 1%

 Năm 2009 , mùa kiệt xả nước qua 2 cống trong tường phân dòng chúng ta lấy tầnsuất thiết kế là P = 5 % , mùa lũ xả nước qua 12 cửa xả sâu vận hành thuộc côngtrình chính và thời gian sử dụng là 1 năm nên chọn P = 1%

 Năm 2010, mùa kiệt vẫn xả nước qua 12 cửa xả sâu vận hành thuộc phần đập chính

và công trình sử dụng chuyển sang năm thứ 2, do đó ta chọn tần suất lưu lượng dẫndòng là P = 0,5%

 Mùa lũ năm 2010 và các năm tiếp theo, chế độ dòng chảy trong sơ đồ dẫn dòng thicông được thực hiện theo chế độ vận hành của công trình nên ta chọn P = 0,1%

Công trình thuỷ điện Sơn La là công trình lớn do đó việc chọn tần suất thiết kế công trình dẫn dòng phải được chính phủ phê duyệt

2.1.4 Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công

Thời đoạn thiết kế dẫn dòng là thời gian phục vụ của công trình dẫn dòng Sau khichọn được tần suất thiết kế thì việc chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng chủ yếu phụ thuộc vàoviệc chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế

Với công trình thủy điện Sơn La, do thời gian thi công kéo dài trong nhiều mùa khô

và chênh lệch lưu lượng giữa 2 mùa là rất lớn nên ta chọn thời đoạn dẫn dòng thi công nhưsau:

- Mùa lũ : Từ tháng V đến tháng XI

- Mùa Kiệt : Từ tháng XII đến tháng IV

2.1.5 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Khi thiết kế công trình dẫn dòng thi công cần chọn 1 hoặc 1 số trị số lưu lượng nào

đó làm tiêu chuẩn để tính toán gọi là lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công Lưu lượng thiết

kế dẫn dòng thi công là trị số lưu lượng lớn nhất ứng với tần suất thiết kế và thời đoạn dẫndòng thi công

Theo tiến độ thi công thì công trình thuỷ điện Sơn La được thi công trong khoảng thờigian từ năm 2004 đến năm 2012 Tần suất và lưu lượng tính toán lớn nhất trong các năm thicông được xác định như sau :

 Mùa lũ :

Lưu lượng dẫn dòng được chọn theo tần suất thiết kế dẫn dòng của từng năm thi công

Bảng 2.1 Tần suất và lưu lượng tính toán dẫn dòng thi công mùa lũ

 Mùa kiệt :

Tần suất và lưu lượng tính toán lớn nhất trong các tháng mùa kiệt của các năm thi công

từ 2004 đến năm 2009 được xác định với P = 5 % Lưu lượng tính toán lớn nhất trong cáctháng mùa kiệt ứng với tần suất 5 % như sau :

Bảng 2.2 Lưu lượng tính toán thời đoạn từ tháng 12 đến tháng 4 ứng với P = 5%

Như vậy tính toán dẫn dòng mùa kiệt ta chọn lưu lượng dẫn dòng là Qdd = 2262 m3/s

2.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

Theo tiến độ thi công thì đầu năm 2004 khởi công công trình Tiến hành đào hố móngbên bờ phải , đổ bê tông cống dẫn dòng trong tường phân dòng ở lòng sông ở cao độ 108 m

và thi công kênh dẫn dòng nên ta phải đắp đê quai thu hẹp một phần lòng sông Đảm bảothi công được thuận lợi cần phải thiết kế đê quai 1 cách cẩn thận

2.2.1 Tính toán thủy lực mùa lũ:

2.2.1.1 Tính toán mức độ thu hẹp lòng sông

Mức độ thu hẹp lòng sông phải hợp lý Một mặt phải bảo đảm yêu cầu về mặt bằng thicông, mặt khác đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước cho hạ du mà không gâyxói lở Theo tiêu chuẩn ngành “ Thiết kế dẫn dòng trong xây dựng công trình thuỷ lợi -14TCVN 57-88 ”, mức độ thu hẹp của lòng sông được xác định theo công thức:

Trong đó: K - Mức dộ thu hẹp của lòng sông, hệ số K thường có K = 30%  60%

Tuy nhiên thì với sông miền núi có lưu lượng lớn nên mức độ thu hẹp sông nên nhỏ để giảm bớt xói cho lòng sông

ω1 - Tiết diện ướt của sông mà đê quai và hố móng chiếm chỗ (m2)

ω2 - Tiết diện ướt của sông cũ (m2)

Hình 2.1 - Mặt cắt dọc tuyến đập thu hẹp lòng sông

Với lưu lượng dẫn dòng QTK

dd = 14500 m3/s ứng với tần suất thiết kế dẫn dòng trongmùa lũ năm 2004 và 2005 là P = 5%, tra quan hệ Q~ZHL có cao trình mực nước hạ lưu

là 126,22 m Theo đo vẽ tính toán ta tìm được:

- Phần diện tích mà đê quai và hố móng chiếm chỗ ω = 4155,3 m2

- Phần diện tích mặt cắt ướt của lòng sông ω2 = 1730 m2

Thay vào công thức (2-1)

Ta thấy K = 41,63% ∈ ( 30% – 60% ) như vậy mức độ thu hẹp hợp lý

2.2.1.2 Xác định khả năng xảy ra xói lở lòng sông và mái đê quai

Để kiểm tra điều kiện xói lở lòng sông và mái đê quai ta so sánh V0 với lưu tốc khôngxói bình quân cho phép [VKX] được xác định từ bảng 1-2 giáo trình thi công tập 1 Đối vớiđịa chất lòng sông có nhiều cuội sỏi dăm sạn và đá tảng ta có [VKX] = 2,5 – 3,4 m/s

Khi lòng sông bị thu hẹp thì lưu tốc dòng nước tăng lên Lưu tốc này được xác địnhtheo công thức:

V0 =

)(ω2 ω1

TK dd

2.2.1.3 Tính toán độ dâng mực nước thượng lưu

Độ dâng mực nước thượng lưu được xác định theo công thức:

g

V g

V

2 2

Vc - Lưu tốc bình quân của dòng nước tại mặt cắt co hẹp

V0 - Lưu tốc trung bình trước mặt cắt co hẹp

a, Tính lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp:

Ta xác định lưu tốc bình quân của dòng nước tại mặt cắt co hẹp theo công thức (2-2)

Ta có Vc = 6,293 (m/s)

b, Tính lưu tốc trung bình trước mặt cắt co hẹp:

ZC - Độ dâng mực nước ở thượng lưu ( m )

ωOS - Diện tích mặt cắt sông trước khi co hẹp lòng sông:ωOS = 4155,3( m2 )

BS - Chiều rộng lòng sông trước đê quai BS = 270 m

m - Hệ số mái dốc trung bình của lòng sông m = 5

Để tính toán độ dâng mực nước thượng lưu ta sử dụng phương pháp thử dần, kết quảtính toán được thể hiện trong bảng 2.3

Từ kết quả tính toán bảng trên ta tìm được mực nước dâng ở thượng lưu là: Zc = 1,99m

Cao trình mực nước thượng lưu khi co hẹp là:

Ztl = MNHL + Zc = 126,22 + 1,99 = 128,21 (m)

2.2.2 Tính toán thủy lực mùa kiệt

2.2.2.1 Tính toán mức độ thu hẹp lòng sông

Mức độ thu hẹp của lòng sông được xác định theo công thức ( 2-1 )

Với lưu lượng dẫn dòng QTK

dd = 2262 m3/s ứng với tần suất thiết kế dẫn dòng trong mùakiệt năm 2004 và 2005 là P = 5%, tra quan hệ Q~ZHL có cao trình mực nước hạ lưu là116,58 m Theo đo vẽ tính toán ta tìm được:

- Phần diện tích mà đê quai và hố móng chiếm chỗ ω1 = 596,18 m2

- Phần diện tích mặt cắt ướt của lòng sông ω2 = 1681,24 m2

Thay vào công thức (2-1)

Ta thấy K = 35,46 % ∈ ( 30% – 60% ) như vậy mức độ thu hẹp là hợp lý

2.2.2.2 Xác định khả năng xảy ra xói lở lòng sông và mái đê quai

Khi lòng sông bị thu hẹp thì lưu tốc dòng nước tăng lên Lưu tốc này được xác địnhtheo công thức ( 2-2), với lưu lượng Q = 2262 m3/s, các phần diện tích như trên, thay vào tacó:

⇒ V0 = 0,95.(1681, 24 596,18)2262 =

So sánh V0 với [VKX] ta nhận thấy V0 < [VKX] = 2,5 – 3,4 m/s, như vậy lòng sông không bịxói trong mùa kiệt

2.2.1.3 Tính toán độ dâng mực nước thượng lưu

Độ dâng mực nước thượng lưu được xác định theo công thức ( 2-3)

a, Tính lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp:

Ta xác định lưu tốc bình quân của dòng nước tại mặt cắt co hẹp theo công thức (2-2)

Ta có Vc = 2,19 (m/s)

b, Tính lưu tốc trung bình trước mặt cắt co hẹp:

Xác định lưu tốc trung bình trước mặt cắt co hẹp theo công thức ( 2-4 )

ZC - Độ dâng mực nước ở thượng lưu ( m )

ωOS - Diện tích mặt cắt sông trước khi co hẹp lòng sông:

ωOS = 1681,24 ( m2 )

BS - Chiều rộng lòng sông trước đê quai BS = 179,52 m

m - Hệ số mái dốc trung bình của lòng sông m = 5

Để tính toán độ dâng mực nước thượng lưu ta sử dụng phương pháp thử dần, kết quảtính toán được thể hiện trong bảng 2.4

Từ kết quả tính toán bảng trên ta tìm được mực nước dâng ở thượng lưu là: Zc = 0,214m

Cao trình mực nước thượng lưu khi co hẹp là:

Ztl = MNHL + Zc = 116,58 + 0,214 = 116,794 (m)

B¶ng tÝnh to¸n thuû lùc dÉn dßng mïa kiÖt

Q P = 5% = 2622 m 3 /s Bảng 2.4

0.22 1720.976 1.3144 0.2137

0.222 1721.34 1.3141 0.2138

2.3 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng kết hợp qua 2 cống và qua kênh

2.3.1 Các thông số thiết kế của cống và kênh

a, Thông số thiết kế của kênh

Theo thiết kế thì kênh dẫn dòng thi công được bố trí trên thềm sông phía bờ phảibao gồm ba đoạn kênh chính như sau :

Đoạn 1: Kênh dẫn vào từ phía thượng lưu sông Đà đến phạm vi đập chính

+ Kênh dẫn vào dài L1 = 286 m

+ Chiều rộng của kênh : b = 90 m

+ Độ dốc đáy kênh: i = 0

+ Mái bờ trai là tường bê tông cốt thép có hệ số mái là m = 0,2 có hệ số nhám n=0,016+ Mái bờ phải là mái đào đá có hệ số mái m=0,5 được gia cố bằng phun vữa xi măngcát để chống xói lở , hệ có nhám n = 0,033

+ Đáy kênh nằm ở cao trính 110, nằm trên lớp đá IIA và IB có hệ số nhám n=0,033 Khi tính toám thuỷ lực dẫn dòng qua kênh ta chọn hệ số mái dốc tính toán trungbình là m=0,25, hệ cố nhám trung bình là n=0.03

+ Đáy kênh nằm ở cao trính 110, đã được đổ bê tông dầy 1m và khoan phun gia cố ,

+ Đáy kênh nằm ở cao trính 110, hệ số nhám n = 0,033

Khi tính toám thuỷ lực dẫn dòng qua kênh ta chọn hệ số mái dốc tính toán trungbình là m=0,25 , hệ cố nhám trung bình là n=0.03

b , Các thông số thiết kế cống :

Cống dẫn dòng thi công gồm hai đoạn chính :

Đoạn 1 : Kênh dẫn vào từ sông Đà đến phạm vi đập chính

+ Chiều dài L= 185m

+ Chiều rộng đáy : b = 27,5 m

+ Độ dốc đáy : i = 0

+ Cao trình đáy :110m , làm bằng bê tông cốt thép có hệ số nhám n = 0.016

+ Mái cống là các tường bê tông cốt thép có hệ số nhám n = 0.016

2.3.2.Tính toán thuỷ lực trong kênh dẫn dòng ( Theo tính toán của Bùi Đức Dương)

Để xác định đường mặt nước trong kênh ta tiến hành vẽ đường mặt nước từ hạ lưu lênthựơng lưu theo phương pháp cộng trực tiếp ( ta gọi là phương pháp II-A)

Trình tự phương pháp II-A như sau :

khoảng cách giữa 2 mặt cắt có độ sâu h1 và h2 : ∆ =L i∆ ∋j

− (2-8) Trong đó : - ∆L:Chiều dài đoạn dòng chảy tính toán

- ∆ ∋:Chênh lệch năng lượng giữa 2 mặt cắt

- i :Độ dốc đáy kênh : i = 0

- j : Độ dốc thuỷ lực trung bình giữa hai mặt cắt

Chênh lệch năng lượng giữa 2 mặt cắt : ∆ ∋ = ∋ − ∋2 1 (2 - 8.1)

Ta có :

2.2

i

i i

V h

Trong đó : C – là hệ số SêZi C =

1 61

χ = +i b 2.h i : Là chu vi ướt của mặt cắt thứ i

Từ quan hệ Q~ZHL ta tìm được mực nước hạ lưu cuối kênh , lần lượt tinh toán chocác đoạn từ hạ lưu lên thượng lưu ta sẽ tìm được độ sâu mực nước thượng lưu ứng với từngcấp lưu lượng khác nhau

Chọn lưu lượng Q = 500 m3/s , ZHL=113,97 m để tính toán đường mặt nước trong cácđoạn kênh , quá trình tính toán như sau:

- Chia kênh thành các đoạn kênh nhỏ được giới hạn bởi 2 mặt cắt

- Giả thiết các giá trị độ sâu mực nước h trong kwnh, giá trị của h tăng dần từ hạ lưulên thượng lưu

- Tính toán các giá trị ω χ, , , , , , ,V R C j ∋ ∆ ∋ ∆, L,∑∆L tại mặt cắt thứ i theo các côngthức sau :

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng tính phụ lục 2.1

Từ bảng tính ta xác định được mực nước đầu đoạn kênh thứ 3 là hdk3 =4,1105 mĐoạn kênh 2 có cao độ đáy 111m , nên độ sâu mực nứơc cuối kênh 2 là hck2=hdk3 – 1,

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng tính phụ lục 2.2

Từ bảng tính phụ lục ta xác định được hdk2= 3,206 m

Đoạn kênh 1 có cao độ đáy là 110 nên độ sâu mực nước cuối kênh 1 là hck1= hdk2+1

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng tính phụ lục 2.3

Từ bảng tính phụ lục ta xác định được hdk1= 4,1m

- Cột nước đầu kênh thượng lưu là H0 =hdk1+∆Z

Để tính toán mực nước thượng lưu ta sử dụng công thức : Ztl =∇dk+H0

Trong đó : ∆Z Là tổng tổn thất cột nước từ sông vào kênh dẫn dòng

∆Z =

2

1 dk 2

Với Q=16000 (m3/s) thì ta có ∆Z =

2

1 dk 2

Cao trình mực nước thượng lưu là :Ztl=∇dk+H0 =110+4,1+ 0,115 = 114,22 m

Quá trình tính toán đường mặt nước với các lưu lượng khác được thể hiện trong bảng tính Tổng hợp kết quả tính toán ta được quan hệ giữa lưu lượng xả và mực nước thượng lưu như

2.3.3 Tính toán thuỷ lực qua cống xả đáy ( theo tính toán của Nguyễn Đức Mạnh)

Tháo nước qua cống xả đáy thì trạng thái trong cống có thể diễn ra ở 3 trạng thái chảy: chảykhông áp, chảy bán áp, chảy có áp, các trạng thái này phụ thuộc vào từng cấp lưu lượng vàcột nước trước cống Để xác định trạng thái chảy trong cống ta cần tính toán với nhiều cấplưu lượng và cột nước từ đó xác định được được cấp áp lực ứng với nhiều cấp lưu lượng Theo Hứa Hạnh Đào hoạc Vantechow thì trạng thái chảy qua cống có thể tóm tắt nhưsau:

• H ≤ (1,2 ÷ 1,4)D và hn < D thì cống chảy không áp

• H > (1,2 ÷ 1,4)D có thể xảy ra chảy có áp hoạc chảy bán áp phụ thuộc vào mựcnước hạ lưu và độ dài của cống xả.

Trong đó : H - là cột nước trước cống

D - chiều cao cống ngay sau cửa vào

Theo quy phạm QPTL C-8-76 thì việc tính toán thủy lực qua cống như sau:

a) Trường hợp cống chảy có áp:

Dòng chảy trong cống được gọi là chảy có áp khi mực nước thượng lưu và hạ lưu đềucao hơn đỉnh cống, hoặc nước thượng lưu cao hơn đỉnh cống, hoặc nước thượng lưu caohơn đỉnh cống, mực nước hạ lưu thấp hơn đỉnh cống nhưng dòng chảy ở hạ lưu chạm đỉnhcống

Để thuận lợi cho tính toán ta coi dòng chảy trong cống xả như dòng chảy qua vòi hoặcống ngắn:

2

ϕ (2-11) Trong đó: i - độ dốc lòng cống

L - chiều dài cống

D - chiều cao cống

ϕC - hệ số lưu tốc:

R C gL C

2

21

1

+

∑+

gL

2

2

: là tổn thất thủy lực dọc theo chiều dài cống

b) Trường hợp cống chảy không áp

Cống chảy không áp khi là dòng chảy không đầy tiết diện cống, dòng chảy cómặt thoáng kéo dài dọc suốt thân cống, trường hợp này thường xảy ra khi mực nước hạlưu có thể nằm dưới đỉnh cống hoặc ngập đỉnh cống một đoạn H ≤ (1,2 ÷1,4)D

Tính toán thủy lực qua cống trong trường hợp chảy không áp ta tính như trừơnghợp chảy qua cống lộ thiên, dòng chảy ở sau cửa cống luôn là dòng không áp có mặt tựdo

Gọi : H - cột nước thượng lưu so với đáy cống

hh - độ sâu nước hạ lưu

α

là cột nước toàn phần ở thượng lưu cống

c) Trường hợp chảy bán áp

Trường hợp chảy bán áp xảy ra khi mực nước thượng lưu ngập đến đỉnh cống

và dòng chảy trong cống thấp hơn đỉnh cống, có mặt thoáng Các công thức tính cũng giốngnhư trường hợp chảy không áp, tuy nhiên cần lưu ý là độ sâu hạ lưu của cống hh để tính hZtrong công thức (2-14) không phải độ sâu hh ở cuối cống mà là độ sâu hX tại mặt cắt co hẹpC-C ở sau cửa cống, độ sâu này phải được xác định bằng cách vẽ đường mặt nước của dòngkhông đều trong lòng cống, tính xuất phát từ cửa ra ngược lên mặt cắt C-C; độ sâu ở cửa racuối đường mặt nước được xác định như sau:

hr = hk nếu hk > hn

hr = hn nếu hk < hn

- Mặt cắt co hẹp C-C ở cách cửa cống một đoạn LC = 1,4.a = 1,4.hcống

- Tính toán độ sâu phân giới hk của dòng chảy trong cống :

Ta có : hk = 3

2

2

b g

Q a

; (2-17) Trong đó : Q - lưu lượng xả qua một lỗ

b = 12m là bề rộng cống

α - hệ số lưu tốc lấy α = 1

- Tính toán độ sâu chảy ngập

Ta có : hn = hh – Zhp trong trường hợp gần đúng có thể lấy Zhp = 0 khi đó hn = hh

b g

Q a

9000.00 122.78 4500.00 375.00 24.29 14.78

Từ bảng trên ta có nhận xét sơ bộ về trạng thái chảy trong cống:

- Với cấp lưu lượng Q < 6000 m3/s thì độ sâu mực nước hạ lưu nằm phía dưới trầncống, do đó trạng thái chảy trong cống là chảy tự do hoặc chảy bán áp

- Với các cấp lưu lượng Q > 6000 m3/s thì mực nước hạ lưu cao hơn trần cống do đótrạng thái chảy trong cống là chảy có áp

2 Xác định độ sâu nước đầu cống với các trường hợp chảy tự do:

Ứng với các cấp lưu lượng Qi và chiều dài cống Lcống = 300m, với giả thiết dòngchảy trong cống là dòng không áp ta có thể xác định quan hệ lưu lượng Q và độ sâu mựcnước đầu cống hx dựa theo phương pháp vẽ đường mặt nước

Để xác định đường mặt nước trong cống ta tiến hành vẽ đường mặt nước từ hạ lưu

về thượng lưu theo phương pháp cộng trực tiếp (ta gọi là phương pháp II-A)

Trình tự phương pháp II-A tương tự như đã nêu ở phần tính kênh.

Từ quan hệ Q~ZHL ta tìm được mực nước hạ lưu cống, lần lượt tinh toán cho cácđoạn từ hạ lưu lên thượng lưu ta sẽ tìm được độ sâu mực nước thượng lưu ứng với từng cấplưu lượng khác nhau

Chọn lưu lượng Q = 500 m3/s , ZHL=113,97 m để tính toán đường mặt nước trong các đoạncống, quá trình tính toán như sau:

- Chia cống thành các đoạn cống nhỏ được giới hạn bởi 2 mặt cắt

- Giả thiết các giá trị độ sâu mực nước h trong cống, giá trị của h tăng dần từ hạ lưulên thượng lưu

- Tính toán các giá trị ω χ, , , , , , ,V R C j ∋ ∆ ∋ ∆, L,∑∆L tại mặt cắt thứ i theo các côngthức sau :

ω = +(b m h h )

χ = +b 2 1h +m2

V = Qω Các đại lượng R , C, j, ∋ ∆ ∋ ∆, , L,∑∆L tính toán theo các công thức (2-8) đến công thức(2-8.6)

Từ các bảng tính toán với các cấp lưu lượng chảy qua cống là Qi ta có thể xác định được

độ sâu đầu cống hxi, kết quả tính toán được tổng hợp theo bảng 2.12:

Bảng 2.7 : Bảng kết quả tính toán độ sâu nước đầu cống

Với trường hợp chảy tự do để xác định cột nước đầu cống ta sự dụng công thức:

X

X

g h

ϕ

Theo Van Te Chow : H0 ≤ (1,2 ÷ 1,4)D = 14,4 ÷16,8 (m) thì cống chảy không áp Từbảng tính toán cao trình mực nước thượng lưu cống ta thấy với Q ≥ 2500 m3/s thì H0 ≥ (1,2

÷ 1,4)D vậy cống chảy không áp với các cấp lưu lượng : Q < 2500 m3/s

Vậy ta có bảng quan hệ lưu lượng và mực nước thượng lưu cống ứng với trường hợptrạng

thái chảy trong cống là chảy không áplà

Bảng 2.9 : Bảng kết quả tính toán cao trình mức nước thượng lưu cống

Q 5% (m 3 /s )

( qua 2 cèng) Q 5% (m

3 /s ) ( qua 1 cèng) Z hl

 Tính toán cột nước đầu cống với trường hợp chảy có áp:

Ta sự dụng công thức (2-10) và (2-11) và (2-12) để tính toán dòng chảy có áp trongcống:

Ta có

R C

gL c

2

21

1

+

∑+

=

ξϕ

Trong công thức (2-12) thì:

+ ∑ξ là tổn thất thủy lực ở cửa vào và ra:

∑ξ = ξCV +ξCR +ξKV

Trong đó : ξCV - là tổn thất cục bộ ở cửa vào: lấy ξCV = 0,15

ξCR - là tổn thất cục bộ ở cửa vào: lấy ξCR = 1

ξKV - là tổn thất cục bộ ở cửa vào: lấy ξKV = 0,1

Ta có ∑ξ = 0,15+1+0,1 = 1,25

+ 2gL/C2R – là tổn thất thủy lực dọc theo chiều dài cống

Do chảy có áp nên dòng chảy lấp đầy tiết diên cống vì vậy ta có:

R – bán kính thủy lực: R = χ

ω = 2.(1212.12+12) = 3

C - hệ số Sezi : C = 6

1

1

R

13.016,01

= 75,1

Hệ số co hẹp lưu tốc là:

R C gL c

2

21

1

+

∑+

300.81,9.225,11

12

Mực nước thượng lưu xác định theo công thức : ZTL = ∇ đáy cống

Kết quả tính toán cột nước thượng lưu đầu cống ứng với các cấp lưu lượng khác nhauđược thể hiện trong bảng 2.15:

Bảng 2.10 Bảng kết quả tính toán cống chảy có áp

Q 5% (m 3 /s )

( qua 2 cèng) Q 5% (m

3 /s ) ( qua 1 cèng) Z hl h n H O Z TL

2.3.4.Tính toán xả kết hợp qua cống và kênh

Nhận thấy rằng Qxả = Qcống + Qkênh do đó từ các đồ thì quan hệ Qxả ~ ZTL qua cống vàqua kênh ta tìm được quan hệ Qxả ~ ZTL cách làm như sau :

Từ mực nước thượng lưu ZTL = Zi

TL được xác định trên đồ thị kẻ đường thẳng nằm ngang, đường này sẽ cắt 2 đường quan hệ Q~ZTL qua cống và qua kênh , tại giao điểm đó ta gióng

vuông góc xuống trụcc hoành ta sẽ được lưu lượng tương ứng qua cống và qua kênh là Qi

Phương pháp tính toán được thể hiện như hình vẽ 2.1:

Hình 2.1 : Phương pháp tính toán xả kết hợp qua cống và kênh

Khi xả nước kết hợp qua 2 cống xả và qua kênh dẫn dòng dựa vào tấn suất thiết kếdẫn dòng ta xác định được lưu lượng dẫn dòng theo tần suất thiết kế , từ lưu lượng dẫn dòng

đã biết tra bảng quan hệ Q~ZTL ta tìm được cao trình mực nước thượng lưu tương ứng vớilưu lượng dẫn dòng kết quả được thể hiện trông bảng 2.16:

Bảng 2.11: Bảng kết quả tính toán cao trình mực mước thượng lưu

Từ các mực nước thượng lưu và hạ lưu ta xác định dược cao trình đỉnh đê quai phục

vụ ngăn dòng trong quá trình thi công phần đập lòng sông và nhà máy thuỷ điện như sau:

- Cao trình đỉnh đê quai theo TVXDVN 285-2002 được xác định theo công thức: ∇ = ∇ + +dq mn a h sl + ∆h ;

Trong đó :

a – Là độ cao an toàn của đê quai a = 0,7

mn

∇ - Là cao trình mực nước tính toán

hsl – Là chiều cao song leo với tần xuất bảo đảm 1%

h

∆ - Là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất

Tính toán một cach gấn đúng ta có thể sử dụng các kết quả tính ∆h và hsl 1% đã tính toán ởmục (A*) hsl =1.86m ; ∆h= 0.025m

- Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu

Chọn cao trinh đê quai thượng lưu : Mùa lũ : ∇đqTLmùa lũ = 135,5 m

Mùa kiệt : ∇đqTLmùa kiệt =125 mCao trình đỉnh đê quai hạ lưu : Mùa lũ : ∇đqHLmùa lũ =129 m

Mùa kiệt : ∇đqHLmùa kiệt = 123 m Cao trình đỉnh đê quai dọc (chính là cao trình tường phân dòng) tại mặt cắt đê quaidọc đi qua tim đập được nối từ đỉnh đê quai thượng lưu tới đỉnh đê quai hạ lưu

2.4 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng kết hợp qua 2 cống và tràn xây dở năm 2008

2.4.1 Tính toán thuỷ lực qua tràn xây dở ở cao trình 126 (theo tính toán của Mạc An

Khi xả lưu lượng dẫn qua cống và tràn ta nhận thấy rằng với cấp lưu lượng Q = 2441,3

m3/s thì cột nước thượng lưu trứơc cống xả là126m, khi đó tràn bắt đầu làm việc, do đó đểtính toán thuỷ lực qua đập tràn thì ta chỉ cần tính toán với các cấp lưu lượng Q > 2441,3

Dựa theo quan hệ Q ~ ZHL ta thấy rằng với các cấp lưu lượng Q < 14200 m3/s thì mựcnước hạ lưu luôn thấp hơn cao trình ngưỡng tràn, do đó với Q < 14200 m3/s thì chỉ có trạngthái chảy tự do Với các cấp lưu lượng Q >14200 m3/s thì ta cần kiểm chỉ tiêu chảy ngập Chỉ tiêu ngập; Đập tràn đỉnh rộng là chảy ngập khi thoả mãn điều kiện:

>

k

n h

h

pg k

n h

Cao trình mực nước thượng lưu được xác định theo công thức: ZTL = ∇Ntran + HO

Bảng 2.14 Bảng tính toán cao trình mực nước thượng lưu tràn:

2.4.2.Tính toán thuỷ lực qua 2 cống xả ở cao trình 110

Chế độ thuỷ lực của cống xả ở cao trình +110 đã được tính toán như phần trên ( phầncống xả kết hợp với kênh thi công ) Tuy nhiên ta có nhận xét rằng khi cống xả làm việcđồng thời với tràn xả lũ ở cao trình +126 thì chế độ chảy qua cống đều là chảy có áp Do đókhi tính toán thuỷ lực cống xả kết hợp với đập tràn ta chỉ cần tính toán với các cấp lưulượng chảy có áp Q > 2441,301 m3/s

Kết quả tính toán được trình bày trong phần tính toán thuỷ lực cống có áp, và kết quảđược tổng hợp theo bảng 2.10

2.4.3.Tính toán thuỷ lực xả kết hợp qua cống và tràn

Để tính toán thuỷ lực qua cống và tràn kết hợp thì ta tính toán theo trình tự sau:

Từ mực nước thượng lưu ZTL = Zi

TL được xác định trên đồ thị kẻ đường thẳng nằm ngang, đường này sẽ cắt 2 đường quan hệ Q ~ ZTL qua cống và qua tràn, tại giao điểm đó ta gióng vuông góc xuống trục hoành ta sẽ được lưu lượng tương ứng qua cống và qua tràn là Qi

Bảng 2.15 Bảng tính toán khả năng xả qua cống và đập xây dở

Bảng 2.16 Bảng kết quả tính toán mực nước thượng lưu năm 2008.

Q (m3/s)

Mực nướcthượng lưu