CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG THỊ CÔNG 2.1 Dẫn dòng thi công: 2.1.1 Mục đích và tầm quan trọng của phương pháp dẫn dòng thi công: 1/ Mục đích:
- Tìm biện pháp hợp lý và tối ưu để dân nước từ thượng lưu về hạ lưu, hạn chế và đây lùi sự phá hoại của dòng chảy đôi với công trình, triên khai thi công trong điêu kiện khô ráo, đảm bảo yêu câu lợi dụng tông hợp nguôn nước
- Hồ chứa nước Tuyên Lâm được xây dựng trên suối Đa Tam Trong quá trình thi công, đập cân sử lý hỗ móng thật tốt, công tác xử lý hố móng phải được thực hiện
trong điều kiện khô ráo, do đó phải có biện pháp dẫn đòng để thi công các công trình
đầu mối được an toàn, thuận lợi, đạt hiểu quả kinh té cao
- Dân dòng thi công nhằm 3 mục đích cơ bản sau:
a Ngăn chặn những ảnh hưởng không có lợi của dòng chảy đối với quá trình thi công
b Dẫn dòng chảy về hạ lưu đám bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước trong qua trình thi công
c Dam bảo các điều kiện thi công nhưng vẫn sử dụng được nguôn nước thiên nhiên đê phục vụ sản xuât và sinh hoạt cho nhân dân trong vùng
2/ Tầm quan trọng của công tác dẫn dòng:
Dẫn dòng thi công là một công tác có tính chất quan trọng, liên quan và quyết định nhiêu vân đề khác
Biện pháp dẫn dòng thi công ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ thi công, khối
lượng của công trình đầu mối, ảnh hưởng đến phương pháp thi công và bố trí công
trình do đó ảnh hưởng tới giá thành xây dựng công trình Nếu không giải quyết đúng và hợp lý khâu dẫn dòng thi công thì quá trình thi công sẽ không liên tục làm đảo lộn kế hoạch tiến độ, kéo dài thời gian thi công
Công tác dẫn dòng thi công chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như thủy văn, địa chat, địa hình, đặc điểm kết cầu và sự phân bố các công trình thủy công, điều kiện lợi
dụng dòng nước, điều kiện thi công, thời gian thi công Do đó nhất thiết phải lẫy rõ
tầm quan trọng của công tác dẫn dòng thi công để làm tốt công tác điều tra nghiên cứu
và giãi quyết vẫn đề khi đưa ra biện pháp dẫn dòng
2.2 Phân tích các nhân tố ảnh hướng đến chọn phương án dẫn dòng thi công: 2.2.1 Điều kiện thủy văn:
Dòng chảy Suối Đa Tam tại khu vực đầu mối có lưu lượng lớn , nước chảy chia làm hai mùa rõ rệt Lưu lượng mùa lũ và mùa kiệt khác nhau Mực nước sông thay đôi
nhiều, lũ tập trung nhanh, cường suất lớn do những con sông suối nhỏ đỗ về dễ gây ra
lũ cho vùng hạ lưu gây khó khăn cho việc dẫn dòng thi công Do vậy không thể dùng biện pháp dẫn dòng thi công như: Dẫn dòng qua máng, qua kênh đào lớn mà phải dùng
Trang 2phương pháp dẫn dòng thi công như: qua lòng sông thiên nhiên, lòng sông thu hẹp
hoặc làm tràn tạm
2.2.2 Điều kiện địa hình:
Địa hình lưu vực hồ Tuyền Lâm có thể phân thành 2 dạng chính:
- Khu vực xung quanh lòng hồ có dạng địa hình vùng núi cao có độ cao > 1000m, chủ yếu là rừng thông trải dài phủ kín bề mặt toàn lưu vực, dưới là lớp thảo mộc có tác dụng và chống xói mòn tốt
- Lòng hồ nằm gọn trong thung lũng gồm nhiều nhánh suối từ trên các triền núi đồ về theo khe lạch tụ thủy thành suối Tía Lưu vực có đường phân thuỷ của các day núi có độ cao trên 1400 m Địa hình lòng hồ khá thoải, đôi chỗ có những đồi thấp tạo thành đảo rất đẹp nên rấy thích hợp cho biện pháp dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp,
đào kênh dẫn dòng, cũng như thích hợp cho việc bố trí thi công trình, mà không ảnh
hưởng đến việc dẫn dòng
2.2.3 Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn:
Ngoài lớp đất mặt là loại á sét nặng màu nâu kết cầu kém chặt Đất có nhiều có, nguồn gốc bôi tích có chiều dày tường đối còn có lớp đất á sét màu nâu sẫm, đỏ nhạt, kết câu kém chặt, chiều dày trung bình từ và lớp đất sét màu đỏ, nâu đỏ có chỗ đỏ thẫm kết cầu chặt vừa, trạng thái nửa cứng, chúng phân bố trên tồn bộ cơng trình Vì
vậy dòng thấm không lớn nhưng phải tiêu nước hồ móng dé thi công nên khi đắp đê
quai để dẫn dòng thi công phải chú ý đến biện pháp chống thấm ở nền, nhưng lại có
nhiều thuận lợi so với nền đá trong công tác hỗ móng Như vậy áp dụng dẫn dòng
bằng phương pháp đào hầm là không khả thi 2.2.4 Điều kiện lợi dụng tông hợp dòng chảy:
Trong quá trình thi công hồ chứa nước Tuyền Lâm phải đám bảo yêu cầu dùng
nước cho sinh hoạt của công nhân và nhu câu dùng nước của nhân dân trong mùa Do
phương án dẫn dòng đưa ra, sao cho đảm bảo cung câp đủ lượng nước dùng Tuy vậy cung câp nước có gây cho thi công thêm khó khăn phức tạp nhưng đem lại hiệu quả và
kinh tê
2.2.5.Quan hệ giữa công trình thuỷ lợi và phương án dẫn dòng
Hệ thống đầu mỗi công trình hồ chứa nước Tuyên Lâm gồm các hạng mục: Đập đât, tràn xã lũ băng bêtông côt thép và công lây nước có kết câu băng bê tông côt thép phần móng bằng bêtông, lưu lượng qua vị trí công trình nhỏ Vì vậy có thể kết hợp cống lẫy nước và lòng sông thiên nhiên để dẫn dòng
2.2.6 Điều kiện tổ chức và khả năng thi công: a Thuận lợi:
Đây là vùng có địa hình đôi núi tương đối thoải, có mạng lượi điện quốc gia
nên rất thuận lợi trong việc giao thông đi lại vận chuyên vật liệu, nước và cung ứng vật tư thiết bị máy móc cũng vận hành máy thi công và là nơi đáp ứng nguồn nhân lực lao động phố thông và lao động trình độ cao trong ngành xây dựng công trình thuỷ lợi tương đối của tỉnh
b Khó khăn:
Trang 3Công trình năm cách xa đường quốc lộ điều kiện giao thông giữa công trình tới
các vùng lân cân cũng không thuận lợi, dân cư thưa thớt khó hậu khắc nghiệt nên rât
khó khăn khi vận chuyên vật liệu, thiệt bị, máy móc c Khả năng thi công:
Các nhà thầu có đủ điều kiện năng lực, kinh nghiệm, tài chính cũng như thiết bị, máy móc đê thi công công trình
Kết luận: Qua phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án dẫn dòng cho thấy: Có rất nhiều nhân tô ảnh hướng đến việc lựa chọn phương án dẫn dòng Dựa vào địa hình, thời gian thi công để đề xuất được phương án dẫn dòng hợp lý, cả hai mặt kỹ thuật và kinh tế Có thể sử dụng vào công trình để dẫn đòng như:
Lòng sông thiên nhiên, cống lẫy nước, tràn xả lũ 2.3 Đề xuất phương án dẫn dòng thi công:
2.3.1 Nguyên tắc đề xuất phương án dẫn dòng:
+ Dẫn dòng thi công dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau 1/ Thời gian thi công ngắn nhất
2/ Phí tôn dẫn dòng và giá thành công trình rẽ nhất
3/ Thi công thuận tiện, liên tục, an toàn và chất lượng cao
4/ Triệt dé lợi dụng các điều kiện có lợi của thiên nhiên và các đặc điểm của kết câu
công trình thủy công đề giảm bớt khôi lượng và giá thành các công trình tạm
3/ Khai thác mọi khả năng, lực lượng tiên tiến về kỹ thuật 16 chất quản lý như: máy móc có năng suất cao, phương pháp và công nghệ thi công tiên tiến, tổ chất thi công khoa họa và tranh thủ thi công vào mùa khô với hiệu quả cao nhất Cụ thê là mùa khô mực nước thâp, đăp đê quai ngăn dòng, tập trung đắp đập với tôc độ nhanh vượt lũ
chính vụ
6/ Khi thiết kế các công trình tạm nên trọn các phương án thi công đơn giãn, dễ làm,
thi công nhanh, dỡ bõ dê dàng, tạo điêu kiện cho công trình sớm khởi công và thi công thuận lợi, đặc biệt là tạo điêu kiện đê công trình sớm phát huy tác dụng
-Từ đó ta có phương án dân dòng cụ thể như sau : 2.3.2 Các phương án dẫn dòng: 2.3.2.1 Phương án I; Thời gian thi công là 3 năm : Từ 1/11/2010 — 1/11/2013
Năm thi Thời gian ae oe Cong trinh Kas Lưu lượng Các công việc phải làm và các dan k £ k
^ dan dong x 3 moc khong chê
công dòng(mr /s)
q) (2) 3) (4) (5)
sa kho: Ộ - Làm đường thi công, làm trại,
Năm Mùa khô: Dan qua long kho bãi và các khu phụ trợ
thứ Từ 01/11 sông thiên phục vụ cho thi công
nhất | đến 30/02 Nhiên - Bóc phong hóa bãi vật liệu,
2,91 đào móng đập, móng tràn, công
Trang 4
lây nước - Thi công công lẫy nước và kênh xả ra sông
` - - Thi công hoàn thiện cống lẫy
Mùa mưa: | nặn qua lòng nước
Mu thang 3 song ten 179 - Thi công tran xã lũ
đến tháng 10 - Đào và hoàn thiện móng đập
- Mùa khô; | _ˆ Dẫn dòng + qua lòng sông - Đào đấp phần chân khay bò phải và bờ trái đập trừlại phần
Tw thang 11 , thiên nhiên TA va lòng sông ` ^
đến 30/2 291 - Thi công tràn xã lũ
Năm , 5
thir hai - Tiệp tục phân bên trai và bên
- Mùa mưa : Din de phai
Tu dau ; lồn Ons - Lat đá bảo vệ mái thượng lưu
tháng 3 qua tong Song thu hẹp 719 phan da dap
dén 30/10 - Thi công và hoàn thiện tràn xa
lũ
- Đầu tháng 11 đắp đê quai
thượng lưu và hạ lưu
- Nạo vét hỗ móng đâp chính,
- Dẫn dòng đào chân khay, tim đập
Từ II qua công lây - Chuẩn bị thiết bị vật tư cho
, nước công tác chặn dòng
đến 30/04 (6,5m’/s) 4,44 - Chan dong dau thang 12
Trang 52.3.2.2 Phương án II thời gian thi công là 2 năm : Từ 1/10/2010 — 1/10/2012
Năm thi Thời gian Công trình | ưu lượng | «⁄\ sơng Ong trin dẫn dòng x ` - ác công việc phải làm và việc phải làm và
^ dân dòng 3 mực không chê
cũng (m /s)
q) (2) (3) (4) (5)
- Làm đường thi công, lán trại,
kho bãi và các phụ trợ phục vụ
- Dã cho thi công
- Mùa khô; |; *mqua ° a
Từ 01/11 long song - Bóc phong hoá bãi vật liệu,
thiên đào móng đập, móng tràn, công
đên 30/02 nhiên 201 lây nước,
- Thi công công lẫy nước và
Năm kênh xả ra sông
thứ ; x
nhất - Đào chân khay và dap phan
bén phai, bén trai dén cao trinh
vượt lũ
at ros | a - Dap đến đâu lát đá bảo vệ mái
lòng sông thu thượng lưu đến đó
ễ ẹ
đến 30/10 + 172 - Thi công móng tràn xả lũ
- thị cơng và hồn thiện cống lây nước
- Đầu tháng 11 đắp đê quai
thượng lưu và hạ lưu
- Dẫn dòng - Nao vet ho mong dap chinh,
kak dao chan khay, tim dap
qua Cong lay ;
- Mùa khô: nước - Chuân bị thiết bị vật tư cho
Từ 01/11 (6,5m`/s) công tác chặn dong
Năm đên 30/02 - Chan dong dau thang 12
4,44 - Dap doan chan dong trén cao
thứ trình phòng phòng lũ tiêu mãn
- Thi công tràn xả lũ hoàn thiện
hai trước lũ Lis
- Đắp đập đến cao trình thiết kế
- Mùa mưa: và hoàn thành đập trước lũ
Từ 01/03 ¿ Dẫn qua chính vu
đến 30/11 | SÓng lâynước | 179 | - Lát đá bảo vệ mái thượng lưu,
trông cỏ mái hạ lưu, trải câp
phôi mặt đập, xây rảnh tiêu
Trang 6
NƯỚC
- Hoàn thiện toàn bộ công trình
- Nghiệm thu bàn giao đưa công trình vào sử dụng 2.3.3 Phân tích đánh giá lựa chọn phương án dẫn dòng: 2.3.3.1 Phương án 1: 1/ Ưu điểm
- Cường độ thi công không không liên tục, không phải xây tràn tạm và các công trình phục vụ cho dân dòng khác nên giảm được khôi lượng công trình, giảm được giá thành thi công 2/ Nhược điểm - Thời gian thi công không liên tục và kéo dài 2.3.3.2 Phương án 2: 1/ Ưu điểm
- Cường độ lên đập vượt lũ được liên tục trong mùa kiệt và mùa lũ không bị
gián đoạn đảm bảo được tiên độ thi công
- Thời gian thi công ngắn, không phải xây tràn tạm và các công trình phục vụ cho dẫn dòng khác nên giảm được khối lượng công trình, giảm được giá thành thi công - Đảm bảo yêu cầu dùng nước cho hạ lưu 2/ Nhược điểm - Cường độ lên đập để vượt lũ cao 2.3.3.3 Dánh giá chọn phương án:
- Trình tự thi công đập đất giữa hai phương á án cơ bản là giống nhau Phương án
2 có ưu điểm nồi bật là khối lượng công trình dẫn dòng nhỏ, cường độ thi công giữa
các mùa tương đối đồng đều và én định, thời gian thi công ngăn, sớm tích nước đưa
công trình vào sử dụng nên đảm bảo nhu cầu sớm dùng nước của người dân trong vùng hưởng lợi Phương án 1 tuy giảm được cường độ đắp đập nhưng thời gian thi
công quá dài làm tăng giá thành công trình
- Qua phân tích đánh giá phương án lựa chọn thì chọn phương án 2 là phương
án chọn để làm phương án thiết kế dẫn dòng thi công
2.4 Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công:
+ Khái niệm:
- Lưu lượng thiết kế dẫn dòng là trị số lưu lượng lớn nhất ứng với tần suất và
thời đoạn dân dòng thiệt kê
- Khi xác định lưu lượng thiết kế phải tiến hành theo các bước sau: 2.4.1 Chọn tần suất thiết kế:
Trang 7- Tần suất thiết kế dẫn dòng phụ thuộc vào cấp của công trình, được xác định theo quy phạm hiện hành
- Theo tài liệu thiết kế: công trình hồ chứa nước Tuyền Lâm thuộc công trình
cầp IV Với công trình đầu moi cap III Tra TCXDVN 285-2002 thi tân suât thiết kê
dân dòng là P = 10%
- Sau khi đã xác định được tần suất thiết kế dẫn dòng thì trị số lưu lượng thiết kê dân dòng phụ thuộc vào thời đoạn dân dòng
2.4.2 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công:
-Với tần suất thiết kế dẫn dòng đã có thì việc chọn lưu lượng thiết kế chủ yếu dựa vào thời đoạn dân dòng thiệt kê Khi xác định thời đoạn dân dòng nghiên cứu kỹ một cách tơng hợp và tồn diện các vân đê liên quan như:
+ Đặc điểm thủy văn, khí tượng của vùng thi công + Đặc điểm kết cầu công trình
+ Phương án dẫn dòng
+ Điều kiện và khả năng thi công
- Công trình hồ chứa nước Tuyền Lâm được đắp bằng đất, không cho phép nước tràn qua Căn cứ vào phương án dẫn dòng đã chọn, điều kiện và khã năng thi công của
đơn vị thi công quyêt định chia thời đoạn dần dòng theo từng thời kỳ
+ Mùa khô thì đê quai chắn nước + Mùa lũ thì đập chính chắn nước
- Trên cơ sở tần suất và thời đoạn dẫn dòng thiết kế đã xác định được
+ Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa kiệt own = 4,44 m°/s
+ Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa lũ Q'ia = 179 m’/s 2.5 Tính toán thủy lực dẫn dòng: 2.5.1 Mục đích: - Xác định theo từng giai đoạn dẫn dòng qua các công trình dẫn dòng khác nhau của phương án - Theo phương án dẫn dòng đã chọn ứng với từng thời kỳ dẫn dòng có các mục đích sau:
- Năm thứ nhất: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
- Xác định mực nước dâng lên để có được mức khống chế đắp đập
- Tính toán lưu tốc ở đoạn thu hẹp để kiểm tra điều kiện xói lở, từ đó có biện pháp xử lý phù hợp
- Năm thứ hai: Dẫn dòng qua cống ngầm và tràn xã lũ
- Xác định mực nước trước cống để có cao trính đắp đập khống chế 2.5.2 Tính toán thủy lực qua lòng sông thu hẹp:
2.5.2.1 Mức độ thu hẹp của lòng suối cho phép: do các yếu tố sau quy định:
- Lưu lượng dẫn dòng thi công
Trang 8- Điêu kiện chông sói của lòng sông và địa chat ở hai bờ
- Dac diém cau tao của công trình - Hình thức cầu tạo va bo tri dé quai
- Cách tô chất thi công, bố trí công trường và gía thành công trình \ Lòng sông đã thu hẹp / 1359.73
Hình 2 — 1: Sơ đồ thu hẹp lòng suối
Đề tính toán thủy lực dẫn đòng qua lòng sông thu hẹp cần phải xác định mực nước phía hạ lưu Do không có tài liệu đo quan hệ Q~ Z„¡ nên ta có thê tính toắn mực nước này nêu co1 sông như là kênh hình thang chảy với lưu lượng Q có chiêu sâu mực
nước là h;
Theo tài liệu thiết kế kỹ thuật ta có các thông sỐ sau: - Bề rộng lòng sông: b= 25m
- Độ đốc bình quân đáy sông: i= 0,0121
- Lưu lượng lớn nhất thiết kế ứng với P=10%,: Q„„„= 179 m⁄s
Trang 9Từ các công thức trên ta giả thiết h để tìm Q từ h và Q đã có ta vẽ được đường
quan hệ Q và h Kêt quả tính toán Q và h thê hiện ở bảng 2-1 Bang 2-1: Kết quả tính toán Q và h Q(m3/s) 0 2 10 15 65 95 135 150 179 210 hại (m) 0 0.09 0.24 0.3 0.73 0.91 1.12 1.19 1.32 1.45 Z(m) | 1352 | 1352/09 | 1352/24 | 1352,3 | 1352/73 | 1352,91 | 1353,12 | 1353,19 | 1353,32 | 1353,45
Trong đó : Zni= h;ang + Lasy sông (24 min — 135 2m)
Từ kết quả tính toán ở bảng 2-1 vẽ được biểu đồ quan hệ Q ~ Z„\, “n¡ị (m Q hệ à 1353.6 nt (m) uan hé Qva Zi 1353.4 — 1353.2 1353 1352.8 1352.6 1352.4 Z 1352.2 1352 1351.8 0 50 100 150 200 Q(m3/s) 250 + Mức độ thu hẹp lòng suối được biểu thị bằng công thức sau: K = ““*100% (2-1) DM, - Trong đó: K : Mức độ thu hẹp lòng suối, K = (30 — 60)%
@, : Tiết điện ướt của lòng sông mà đê quai và hỗ móng chiếm chỗ ( mỶ )
œ; Tiết diện ướt của dòng suối cũ ( mỶ )
- Tính œ;
Từ Q = 179 m”⁄s ( Tra quan hệ Q ~ Zn.) Tadwoc Zn, = 1353,32 (m)
- Dựa vào mặt cắt dọc đập ta xác định được diện tích ướt ban đầu của lòng suối và diện tích ướt do công trình chiêm chỗ ứng với mực nước thượng lưu đp được là
@, = 36,48m’
Trang 10œ,: Diện tích ướt của sông cũ, xác định được thông qua tính thử dần bằng cách coi khi lòng sông bị thu hẹp làm việc như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập (P=, cửa vào rât thuận nên ta có công thức:
O* =9,.0,2g.Az (2-2) Trong do:
.0, = 0,77 Tra bang 14-13 GTTL tap 2 tng voim
.m =0.3 là hệ số lương lượng phụ thuộc vào mức độ thu hẹp lòng sông
lớn hay nhỏ và cửa vào thuận hay không thuận
Giả thiết AZ= 2,065m thế vào công thức (2-7) ta được
Q* = 0,77x36,48,/2x9,81x2,065 = 178,8
So sanh thay Q ~ Q” Vậy ta giải thiết AZ là đúng, mặt khác ta có
- Độ cao nước dâng được tính như sau: 1 Ve V, 2 5 — AZ= (2-3) gy 2g 2g 777777772222/222///////// Trong đó:
AZ : Độ cao nước dâng (m)
V : Lưu tốc đến gần (m/s) (Vạ nhỏ nên bỏ qua) g : Gia téc trong truong g = 9.81 m/s” ` ` „ V7? V? - Từ công thức AZ = TỦ < : p 2g 2g => Vẹ = 24,02 (m/s) > V2 =AZ.o’ 2.g= 0,77x2,065x2x9,81 Có V, ta thé vio céng thie V, = —Siuto% e(@, —@,) O, = hao, +0, > ø, = _ 2 + 36,48=77,03m7 eV 0,95x24,02
Với e = 0,90 là hệ số thu hẹp hai bên
Thế œ; = 77,03mÏ vào công thức (2-6) ta tìm được K = 0,47 = 47%
Trang 11Vậy mức độ thu hẹp là hợp lý 2.5.2.2 Lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp ( V,):
Sau khi sơ bộ xác định hệ số K=0,47 và tính được lưu tốc bình quân tại mặt cắt
thu hẹp Vc= 4,25, căn cứ vào điều kiện địa chất của đoạn sông thu hẹp sẽ xác định được lưu tốc bình quân cho phép không xói [Ve] So sánh Vẹ và [Ve] nếu Vẹ lớn hơn [Vc] nhiều tức là lòng sông, bờ sông và đê quai dọc có khả năng bị xói lở Vẹ < [Vc]
-Tinh [Vc] =k.Q”"
Ma : Qmnax = 1,2.Q™ = 1,2 x 179 = 214m”/s
=> [Vc] = 0,68 x 214°' = 1,16m/s (chon K = 0,68 tra bang 13 trang 451 TCVN 4118 - 1985)
Vậy so sánh ta thấy V, > [ V ] nên lòng suối và bờ suối cũng như đê có khả năng bị xói lở Đê phòng và chông xói lở cho đê quai ta dùng các biện pháp sau đây: Để phòng và chống xói lở thường thực hiện các biện pháp sau :
- Bố trí đê quai thuận chiều nước chảy Trường hợp cần thiết phải làm tường hướng dòng
- Nạo vét và mở rộng lòng sông để tăng tiết diện khi thu hẹp, tức là giảm Ve
- Thu hẹp phạm vi hỗ móng và mặt cắt đê quai dọc của giai đoạn đầu
- Trong trường hợp cần thiết có thể dùng đá để bảo vệ đê quai lòng sông và bờ sông
Sau khi lòng sông bị thu hẹp thì trạng thái chảy của dòng chảy ở thượng lưu thay đôi nước bị dâng
øe Xác định cao trình mực nước thượng lưu: Z¡
Ta có : Z4 = Z2 +AZ (2-9)
Trong đó:
Z4 : Mực nước phía thượng lưu đập
AZ : Độ chênh mực nước thượng hạ lưu đập AZ =2,065(m)
Zm : Mực nước phía hạ lưu đập, dựa vào quan hệ Q ~ Z ứng với Qiu10%= 179m?/s > hui = 132> Zhi = Las + ha = 1352 + 1,32 = 1353,32( m) Thay các giá trị vào (2-9) ta được: Za = Zy + AZ+ = 1353,32 + 2,06 = 1355,39(m) 2.4.4.3 Ứng dụng kết quả tính toán: + Xác định cao trình đắp đập năm thứ nhất vượt lũ (tháng 3): Zvu=ZrLtð (5=0,5+0,7m) Zvi= 1355,30 + 0,5 = 1355,89 m
Vì ở phần phương án thi công có nếu năm thứ nhất đắp từ lòng suối về hai vai Qua tinh toán ta xác định được cao trình cân đê đặp là 1355,89 là an toàn
Trang 122.4.5 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống ngầm (công lấy nước) (tính cho năm
thứ hai)
2.4.5.1 Mục đích
Tính toán thủy lực qua cống ngầm nhằm sát định mối quan hệ giữa lưu lượng thao qua công vôi cao trình mực nước thượng lưu công 2c (Q~Z) và cao trình mực nước hạ lưu công Zn(Q~ Z¡) Đề từ đó xác định được cao trình đê quai thượng và
hạ lưu
- Lợi dụng công lẫy nước để dẫn dòng đề nhằm hạ giá thành của công trình
- Xác định mực nước đầu đầu công, từ đó xác định cao trình đỉnh đê quai, cao trình đăp đập vượt lũ
- Kiểm tra trạng thái chảy trong công - Kiểm tra điều kiện xói lở hạ lưu cống 2.4.5.2 Nội dung tính toán
a) Cong lay nước :
- Nhiém vu: céng lay nước ở đây có nhiệm vụ tháo nước từ hồ chứa xuống
sông hạ lưu theo yêu cầu dùng nước từng thời kỳ
- VỊ trí đặt công và hình thức cống: Đặt tại vị trì do thiết kế thủy công lựa chọn
- Tại cửa ra cống, bố trí tiêu năng và kênh tháo nước dé xả nước về kênh hạ
lưu
Theo tài liệu thiết kế kĩ thuật, cống lẫy nước hồ chứa nước Tuyền Lâm có các thông sô kĩ thuật sau :
+ Lưu lượng thiết kế : Qrx = 5m’/s
+ Lưu lượng dẫn dòng : Qua = 6.5 mỶ/s
+ Cao trình khống chế tưới tự chảy : 4e = 1359 m + Cao trình đáy công : Vac = 1360 m
+ Chế độ thủy lực : Chảy có áp
+ Chiều dài cống : L¿= 150,5m
+ Chiêu dài từ cửa vào đến van : Lị =39 m + Chiều dài từ van đến cửa ra : Lạ = 111,5m
+ Độ dốc đáy công :1=0,01
+ Hệ số nhám của cống :n=0,014
+ Cao trình bùn cát : Z,c= 1360m
+ Tiêu năng sau cống :
Chiều dài bê tiêu năng : Lạ = 12,9m Chiều sâu sân tiêu năng :đa= 1,7m Chiều dài sân tiêu năng : Lụ = 10m
Theo tài liệu thiết kế kĩ thuật, kênh dẫn hạ lưu công có các thông số kĩ thuật sau
Trang 13+ Hình thức mặt cắt kênh : (hình thang) + Bè rộng đáy kênh : B,= 2m + Cao trình đáy kênh > Vax = 1359,23 m + D6 nham long kénh :n=0,0225 + Hệ số mái kênh :m=l + Độ dốc đáy kênh : i, = 0,01 - Tính toán thủy lực cống : % Tính toán vẽ quan hệ Q~hụ
Để tính toán quan hệ Q~hạ sau cống ta tính toán quan hệ Q~ho (kênh hạ lưu),
từ đó coi sơ đô dòng chảy từ bê tiêu năng vào kênh hạ lưu như sơ đô dòng chảy
ngập qua đập tràn đỉnh rộng mà mực nước trước tràn chính là mực nước sau công
- Quan hệ Q~hụạ: theo tài liệu kỷ thuật của kênh chính đã nêu trên
- Cho lưu lượng thay đôi từ 0 đến 15,5 (m’/s) va ding phuong pháp đôi chiêu
mặt cắt có lợi nhât về thuy lực đê tính toán ta xác định được giá trị hạ từ Q
- Sau đây tính cho trường hợp với Q = Q+xaa, các trường hợp khác tính toán và
ghi vào bảng ghi 2-2-1
- Dùng phương pháp đối chiếu mặt cắt có lợi nhất về mặt thủy lực để xác định
Trang 14| 10.25 | 0.0713 0.689 | 2.903 | 1.627 | 1.121 SO DO NUGC NHAY SAU CONG A7 1360,53 1359,23n 1357,53 Cống | Bể tiêu năng Kênh hạ lưu
- Tinh h, sau cong:
Sau khi tìm quan hệ Q~hạ ta xác định được Q~hạ theo công thức đập tràn đỉnh
rộng chảy ngập trong thiệt kê công: Q=o,=b,xhxy2gZ„, (2-6) ` Qˆ Từ (2-6) => Z =——————— ( ) °° 0, Xb xh,” x 2g Trong đó: - bx: Bé rộng kênh hạ lưu - hạ : Chiều sâu cột nước trong kênh hạ lưu - g : Gia tốc trọng trường : g= 9.81 Có :m=0.34 +0.36 (Bảng 14 -12, GTTL) Chon m = 0.36 ; va tra bang (14 -13) GTTL tap II ta được : @ạ = 0.96 2 Mặt khác ta có : Z, = Z„ — one (2-7) Với œ= 1 : Là hệ số lưu tốc Vb : vận tốc trong bể tiêu năng Ma y,-2 2 @, b,x(h, +d) sag) Trong do:
- b, : Chiều rộng cuối bể tiêu năng : bạ = 2 (m)
- d : Chiều sâu bể tiêu năng : d = 1,7 (m), thay các trị số vào (2-7)
Trang 15Q7 Q7 0, x by x h,” x 2¢ _ 2gx (h, + dy x b, Tadugc: Z,= Q’ 1 1 => Z,=—_ 2g|0, xb, xh,’ 2 2 2 | 2 b,’ x(h, +d) 2 Sau khi tính toán ta có các giá trị tương ứng như bảng 2-2-2 Bảng 2-2-2 Q (m3/s) hh 2a Vb Zos he 1 0.247 0.2046 0.670 0.227 0.4512 2.5 0.507 0.2580 1.242 0.337 0.7647 4.4 0.796 0.2760 1.698 0.423 1.0715 6.5 0.861 0.4975 2.388 0.788 1.3584 7.5 1.109 0.3556 2.331 0.633 1.4645 10.25 1.121 0.6465 3.162 1.156 1.7675 se Tính toán và vẽ quan hệ Q-Zr : - Tài liệu cống : Theo tài liệu thiết kế kỹ thuật có các thông số kỹ thuật của cống đã nêu ở phần trên
- Căn cứ vào phương án dẫn dòng thi công đã chọn ta thấy công trình tham gia vào quá trình dẫn dòng mùa kiệt Khi đó để tính toán ta coi cửa cống mở hoàn toàn (a = h), lưu lượng qua cống thay đổi từ 04 10,25(mỶ/⁄s), để phục vụ cho tính toán điều tiết thường xuyên sau khi đắp đê quai ngăn dòng chính Còn khi Z+¡, lớn, tức là Q, > 6,5(m”⁄s) ta lẫy quan hệ Z„¡~ a (độ mở cống), đã tính ở thiết kế kỹ thuật cống để khống chế lưu lượng
se Tính và vẽ quan hệ Q ~ Z1: :
Cách tính :
+ Cho nhiều giá trị Q để tính ra được Hạ, tương ứng
Zot = V aéy cong tH tr
+ Sau khi tinh ra được Hạ, cần kiểm tra theo điều kiện công mở hoàn toàn
dòng chảy qua công là có áp : hạ > d (1,2 + 1,4)xh
Trong đó :
- Hn, : Cột nước trước cống
-h=2(m) : Chiều cao công
Trang 16- Đề tính cống ngầm chảy không áp ta phải vẽ đường mặt nước trong cống, kể từ
mặt căt cửa ra (D-D), cuôi công có độ sâu hp ngược lên đâu công tại mặt cắt thu hẹp
(C-C), (h,) đê biệt dạng đường mặt nước e Tính hx: 2 Ta có : hy =3 o*7_ (2-9) & Trong đó : q Là lưu lượng đơn vỊ Q 6,5 3 == = 5,417 (m/s) ; 4= “12 (m’/s) œ : Hệ số sửa chữa động năng: œ = 1.1] 11x5,417’ => h, =3|/-———— _ =1,48 (m K i 9.81 (m) _ 4m, xvi _ 7,312xV0.01 e Tính hy : Voi m=1> 4m) = 8, tacd: F,,, = = 0,124 ° RLN O 6,5 Tra phy luc (8-1; GTTL tap I): voi m = 0 ta duge Ryn = 0,568 b 12 | R„ 0,568 ˆ Tra phụ lục (8-3; GTTL tap I): vi m= 1 ta duoc = 0,859 IN => h, = ox Ray = 0,859x0,568 = 0,487 (m) LN e Tính hp :
Tại mặt cắt (D-D), độ sâu ở cửa ra hp lay nhu sau : nếu hạ < hy thi hp = hy ; néu hy > hy thi hp = h, — Z,; So sanh ta thay : h, = 0,861 (m) < hx = 1,48 (m) Nhu vay : hp = hy = 1,48 e Tính i : Độ dốc phân giới 2 Ta có công thức tính: ¡„ = Q (2-10) Trong đó : - 0 : Diện tích mặt cắt ướt trong công ứng với độ sâu phân giới hị œx = bạ x hx = 1,2 x 1,48 = 1,78 (m2)
- Rx : ban kính thuỷ lực ứng với độ sâu hy
Trang 17- ⁄„: chu vi ướt trong công ứng với độ sâu hạ ta có: y, =b,+2h, =12+2x1,48=4,17 (m) Ox | 1,78 = 0,427 (m) Ae 4,17 => R, = - Cx : Hệ số seri ứng với độ sâu phân giới hạ C,= xR¿”6 11) Với n: là hệ số nhám với bê tông cốt thép M.200 ta có n = 0.014 >C, = 1, 0,427''° = 34,7 0.025 Vay i, = 65 “(1.78% 34,7 x [0,427 e So sánh các độ sâu của cống và độ đốc của cống hạ =0,487(m)< hự = hp= 1,48 (m) i=0,01 >i, = 0,025 Như vậy đường mặt nước ứng với trường hợp này là đường nước hạ c¿, =0,025 Sơ đồ tính toán công điều tiết không ngập : | Cc D
Để vẽ đường mặt nước trong cống với trường hợp này ta dùng phương pháp cộng trực tiếp, từ độ sâu hp tính ngược lên ta được h, xem h, là độ sâu hy Kết quả thê hiện ở bảng sau Có h„ ta kiểm tra trạng thái chảy và tìm được công thức thích hợp, do
đó ta xác định được Hr,
Trang 19- Sau khi tính toán vẽ đường mặt nước theo phương pháp cộng trực tiếp ta xác định được mực nước ở đâu công h, = 0.981 (m)
- Kiểm tra chế độ chảy của phân đâu cơng: -028Ì_0ss(m) < lạ) = 12+1.4(m) Pg K - Vậy phần đầu cống làm việc như đập tràn đỉnh rộng chảy ngâp ta dùng công thức Q=ọ, xbxh, x./2g(H, —h, ) (2-12) Trong đó : @, = 0.96 : Hệ số chảy ngập - Do công phần vào tiếp xúc với hồ chứa Vì vậy lưu tốc tới gần Vo ~ 0, do đó xem Hạ >~ Hịu Từ (2-12) ta suy ra : 2 tty, -(—2 —) «1 any =(— 65 gp, xbxhy, 2g 0,96 x1,2 x 0,981 2 x— | _ 40,981 2x9.81 = 2,66(m)
Kiém tra trang thai chay day: C6 Hr, = 2,66(m) >1,2x h = 1,2 x 2 = 2,4(m) Với lưu lượng Q = 6,5 (m’/s) thì công chảy có áp
e Tinh Z, :
Taco: Zrt = Vpay cống † Hr, => ZrL = 25,87 † 1,025 = 26,89m
Ứng với mỗi giá trị Q ta sẽ có Zụ giá trị tương ứng ở bảng 2-2-4 như sau:
Trang 20Vẽ quan hệ Qc ~ Zr, Zr Quan hê QẶc va Zr 1364.0 1363.5 ⁄ 1363.0 Zo 1362.5 ZO 1362.0 1361.5 1361.0 — 1360.5 0 2 4 6 8 QC 10
e Tính toán điều tiết dòng chảy qua cong
- Căn cứ vào lượng nước dẫn trong năm, chọn ngày 1 tháng 11 ngăn dòng để có thời gian dài đặp đập vượt cao trình lũ tiêu mãn ngày 1 thang 3
Khi ngăn dòng thì mực nước trong hồ tăng dần đến cao trình đáy công và bắt đầu điều tiết qua công
- Xác định thời điểm mực nước trong hô đạt cao trình đáy công:
Theo tài liệu thiết kế kỷ thuật ta có cao trình đáy công +1360 m, tra biểu đồ quan hệ lòng hồ Waa ~ Z„a ta sẽ được W¡zøo = 15,94 x 10” (m)) Vậy ta xác định thời gian
mực nước trong hỗ dâng lên đáy công kể từ lúc chặn dòng là:
5
Ar= heo „ 1524X1 _1 0000 =>At=4ngày 1À 55/19.” 2, 4,44 Vậy nếu đúng 6 giờ ngày 1 tháng 3 ngăn dòng thì đến 10” 55 19.” Ngày 5 tháng 3
thì mực nước trong hô sẽ dâng đên cáo trình đáy công + 1360 m và công sẽ bắt đầu
điêu tiết Trong thời gian từ tháng 3 đến tháng đâu tháng 2 lưu lượng Qz& nhỏ hơn
Qcánạ thiết kê nên Qạạ được bao nhiêu ta xã hêt bây nhiêu
2.1.3.3 Ứng dụng kết quả tính toán:
Trang 21se Những yêu câu cơ bản :
Khi đặp đê quai cân thỏa mãn những yêu câu sau:
- Phải đủ cường độ, chông thâm và chông xói tôt,
- Câu tạo đơn gián, đảm bảo xây dựng, sửa chữa và tháo dỡ dễ dàng, nhanh chóng,
- Phải liên kết tốt với 2 bờ và lòng sông, Trường hợp cần thiết phải bảo vệ thích đáng đề tránh dòng chảy làm xói lở và phá hoại,
- Khối lượng ít nhất, tận dụng được vật liệu địa phương, đảm bảo nhân lực, vật liệu và máy móc ít nhât mà có thê xây dựng xong trong thời gian ngăn nhât với giá
rẻ nhất,
2.1.4.2 Chọn cao trình, vị trí và mặt cắt quai Cao trình đê quai thượng lưu :
Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế dẫn dòng, khả năng xả của các công trình tháo nước và khả năng điêu tiệt của hô,
Căn cứ vào cao trình thao day công và thượng lưu Q1» = 4,44m”s từ tháng 11 đến 7(cụ thê là thắng 3 ) ta thiệt kê cao trình đê quai thượng lưu:
Zag =Zu + a’, (a’= 0,5+0,7m) => Z2qni = 1361,77 + 0,5=1362,27 (m)
Trang 22Tại vị trí đê quai là nền đá ran chắc vật liệu dap đê quai đắp bằng vật liệu địa phương đât lầy tại bãi la
Zaqut = Za+ 5(5=0,5 -0,7)tachond =0,5
Zn Tra quan hé (Q ~ Zạ).ưng với Q dẫn dòng Zagat = 1352,15+ 0,5 = 1352,7m ta chọn Z4rL = † 1352,7m Mặt cắt ngang đê quai hạ lưu 3m 1352,/ = Ks
eTính khối lượng đê quai
Trang 236 6-6 0 Tổng 42,50 255
Bảng tính khối lượng đê quai thượng lưu
TT Tên mặt Diện teh trung nh soe one Ghi cat F,(m*) (m) (m) (m® chú 1 1-1 0 27,13 15 406,95 2 2-2 54 65,75 23 1512,25 3 3-3 77,25 230,25 27 6216,75 4 4-4 383,25 383,25 12 4599 5 5-5 383,25 230,25 8 1842 6 6-6 77,25 65,87 29 1910,23 7 7-7 54,25 27,13 17 416,22 8 8-8 0 Tổng 131 16.948,4
Vậy tong khối lượng dap dé quai la: 17.203 m”,Đất đắp đê quai được tận dụng
từ đất đào bóc phong hoá và đất đào hỗ móng đập,
2.2 TINH THUY LUC NGAN DONG 2.2.1 Tam quan trong:
Ngăn dòng là một công tác khẩn trương và phức tạp Nó yêu cầu trong một thời
gian ngăn nhật, dùng vật liệu ít nhât đê chặn dòng nước ở cửa ngăn dòng của công
trình ngăn sông, làm cho dòng nước chuyên đi nơi khác hoặc trữ lại ở thượng lưu Đây
Trang 24là công tác mẫu chốt trong thi công, không ngăn được dòng chảy thì không thể tiến
hành công tác thi công hố móng cũng như thân đập hoặc nếu ngăn dòng không tốt chăng những thiệt hại về tiền của mà còn ảnh hưởng lớn đến tiễn độ thi công công trình Vì vậy chọn phương án chặn dòng hợp lý chính xác có ý nghĩa rất to lớn về kinh
tế, kỹ thuật
2.2.2 Chọn vị trí cửa ngăn dòng
Xác định cửa dòng chảy cũng rất quan trọng trong công tác ngăn dòng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ và kỹ thuật ngăn đòng Khi chọn cửa ngăn dòng cần chú ý đến những yêu cầu sau:
- Nên bồ trí ở giữa dòng chảy thuận, khả năng tháo nước lớn
- Bố trí vào các vị trí chống xói lở tốt để tránh tình trạng khi lưu tốc tăng lớn thì lòng sông không bị xói lở quá nhiêu Nêu gặp nên bùn hoặc phủ sa thì cân phải nạo vết và gia co truce
- Bố trí vào các vị trí mà xung quanh nó có đủ hiện trường rộng rãi để tiện
việc vận chuyên, chât đông dự trữ vật liệu, người đi lại và hoạt động khi ngăn
dòng
- Dựa vào các điều kiện địa hình lòng sông, địa chất lòng sông và điều kiện thi
công Ta chọn vị trí cửa chặn dòng ngay trên lòng sông cũ
2.2.3 Chọn thời gian chặn dòng và phương pháp chặn dòng
- Đối với công trình thi công đập đất hồ Tuyền Lâm Ta chọn thời điểm ngăn dòng
vào ngày 1 tháng 11 thi công năm thứ 2, lúc đó lưu lượng dẫn dòng là Q= 2,91 m”/s để
ngăn dòng được dê dàng nhanh chóng và ít tôn vật liệu
+ Đảm bảo sau khi ngăn dòng có đủ thời gian để đắp đê quai, bơm nước, nạo vét hô móng đê thi công thuận lợi hô móng cũng như phân đập được dê dàng
+ Đảm bảo trước khi ngăn dòng có đủ thời gian chuẩn bị như hồn thành cơng trình tháo nước và công trình dân nước, chuân bị thiệt bị và vật liệu
Qua những phân tích trên và dựa vào tình hình đặc điểm công trình đập đất hồ chứa nước Tuyền Lâm, ta chọn phương pháp lắp đứng vì phương pháp này có ưu điểm như sau:
+ Không cân câu công tác hoặc cầu nỗi, công tác chuân bị đơn giản, nhanh chóng và tương đối rẻ tiền
+ Thích hợp trên nền đá và phương tiện máy móc sẵn có Vì thời điểm ngăn đòng không lớn lăm cho nên dùng phương pháp này đê ngăn dòng rât thuận lợi
+ Phương pháp này rất phù hợp VOL diéu kién vé dia hinh, dia chat cung nhu phương tiện máy móc và nhân lực đã có sẵn Đề đảm bảo cường độ thi công, dé bố trí xe máy, không ảnh hưởng đến thời gian vận chuyển vật liệu và tránh ách tắc giao thông ta lap tir 2 phía
Trang 252.2.4 Tính toán thuỷ lực chặn dòng cho phương pháp lấp đứng
Với lưu lượng thiết kế lấp dòng là: Q = 2,92 (m”⁄s) thì lưu tốc bình quân tại mặt
cắt co hẹp được xác định như sau:
oe 0-17)
#(@; — @,) Trong đó:
\ : Lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp của lòng sông (m/)
Q : Lưu lượng thiết kế lắp dòng (m”⁄3)
g : hệ số thu hẹp, thu hẹp hai bên chọn e = 0.9
1 : Tiết diện ướt đê quai chiếm chỗ œ;¡ = 3,02 được đo trên bản vẽ
Œ2 : Tiết diện ướt của lòng sông cũ - Tính œ›:
Theo tài liệu thiết kế và tài liệu đã cho ta có các thông số J,= 0.0121 là độ dốc bình quân đáy sông (1, =)
B„„ = 25 (m) là bề rộng trung bình của lòng sông
Và các thông số gần đúng của mặt cắt lòng sông
m =2 là độ dốc mái sông
n =0.025 là hệ số nhám lòng sông Dựa vào cột nước H (được chọn 2 loại
cua M.Fxripnut trong bang tính thuỷ lực trang 59) Với lưu lượng lắp dòng là: Q = 2,92m /s
Vậy để xác định chiều cao cột nước h ứng với lưu lượng lấp dòng Q=2,91m”⁄s
tra quan hệ Q ~ Z, ta được hại = 0,12m tính như sau:
Tính thử dần, giả thiết h ta tính được :
ø,: Diện tích ướt của sông củ, xác định được thông qua tính thử dần bằng cách
col khi lòng sông bị thu hẹp làm việc như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập không
ngưỡng, cửa vào rât thuận nên ta có công thức:
Q*=0,.oJ2g.Az (2-7)
Trong đó:
, 0a = 0,77 Tra bảng 14-13 GT TL tập 2 ứng với m
,m = 0,3 1a hé sé lương lượng phụ thuộc vào mức độ thu hẹp lòng sông
lớn hay nhỏ và cửa vào thuận hay không thuận,
Trang 26Giả thiết Z= 0,08m thế vào công thức (2-7) ta được O* = 0,77.3,02,/2.9,81.0,82 = 2,921
So sánh thay Q ~ Q” Vậy ta giải thiết AZ là đúng, mặt khác ta có
- Độ cao nước dâng được tính như sau: 1 Ve V, 2 5 — (2-8) AZ = gy 2g 2g 77777777777777777//////// Trong đó:
AZ: Độ cao nước dâng (m)
V, : Lưu tốc đến gần (m/s) (Vạ nhỏ nên bỏ qua) g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s“ 2 2 - Từ công thức AZ=-_."°— “+ V2=AZø?2g > V.=0,96(m/s) @ 2g 2g Qu1o% Có V ta thế vào công thức Vụ = e(®; — @¡) Lu eV, > w, =?! _+3,02= 639m? 0,90.0,96
Với ¢ = 0,90 1a hé s6 thu hep hai bén
Trang 27- Tính d: Kích thước đá chặn dòng Ta có công thức GTTC tập I: V„ =12x /2gx"%—"xJa (2-20) Y 2 2 ha 0,668 V sax ý d = = 0,098 (m) = d= of yay 12x J2 x 9,1 s6 =1) 12x lag7—~Ƒ I ⁄ Trong đó : Vinax = 0,668 m/s
y:Trọng lượng riêng của nước ; y= 1T/m' v1: Trọng lượng riêng của đá ; y¡ = 2,6T/mỶ
Thay số vào ta được d
Với kích thước đ = 9,80 (cm) tra bảng thiết kế đập đất cho thấy dùng đá hoặc đất sạn đê lâp chặn dòng