HƯỚNG dẫn đồ án THI CÔNG đập đất đầm nén

So sánh, chọn phương án: - Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án; - Phân tích định tính về kinh tế, kỹ thuật hoặc tính toán định lượng: + Khối lượng công trình tạm dẫn dòng; + Cường

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN

1 Yêu cầu:

1.1 Về kiến thức: Sinh viên vận dụng các kiến thức đã học để thực hành thiết kế tổ

chức thi công cho một hạng mục công trình cụ thể;

1.2.1 Thuyết minh: Trình bày những nội dung và kết quả tính toán thiết kế trong

phạm vi từ 20-25 trang đánh máy A4 hoặc 25-30 trang viết tay;

1.2.2 Bản vẽ: Bản vẽ kỹ thuật thể hiện nội dung cơ bản nhất của tính toán thiết kế thi

công Số bản vẽ tối thiểu 1-3 bản vẽ khổ A1;

1.2.3 Hình thức trình bày theo quy định chung của nhà trường;

1.3.1 Hồ sơ thiết kế kỹ thuật;

1.3.2 Tài liệu thủy văn:

- Quan hệ Q~Zhl;

- Phân bố dòng chảy năm ứng với tần suất 5% và 10%;

- Lưu lượng đỉnh lũ và đường quá trình lũ ứng với tần suất 5%, 10%;

- Quan hệ Z~F~W hồ chứa;

2 Nội dung tổng quát của đồ án

Thời gian thực hiện: 4 tuần;

Đồ án tốt nghiệp gồm các chương chính và tỷ lệ các chương như sau:

2.1 Chương 1 Giới thiệu chung: Thời gian 0,5 tuần – chiếm 10%;

2.2 Chương 2 Dẫn dòng thi công: Thời gian làm 1,5 tuần - chiếm 30%;

2.3 Chương 3 Thi công công trình chính: Thời gian làm 2 tuần - chiếm 60%;

2.4 Ngày nộp đồ án 29 tháng 3 năm 2006;

3 Nội dung chi tiết:

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Vị trí công trình;

1.2 Nhiệm vụ công trình;

1.3 Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình;

1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.4.1 Điều kiện địa hình;

1.4.2 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn và đặc trưng dòng chảy;

1.4.3 Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn;

1.4.4 Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực;

1.5 Điều kiện giao thông vận tải;

1.6 Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước;

1.7 Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, con người;

1.8 Thời gian thi công được duyệt;

1.9 Những khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công;

Chương 2 CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG

2.1 Mục đích, ý nghĩa, nhiệm vụ và các nhân tố ảnh hưởng tới dẫn dòng thi công 2.1.1 Mục đích, ý nghĩa;

2.1.2 Nhiệm vụ;

2.2 Đề xuất phương án dẫn dòng ( từ 2÷3 phương án);

2.2.1 Phương án I:

Theo phương án này thi công công trình trong vòng năm, bắt đầu từ đến

• Nội dung phương án: Năm XD Thời gian Hình thức dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng Các công việc phải làm và các mốc khống chế (1) (2) (3) (4) (5) I Mùa khô từ:

đến

I Mùa khô từ:

đến

II

2.2.2 Phương án II: Tương tự;

2.2.3 So sánh, chọn phương án:

- Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án;

- Phân tích định tính về kinh tế, kỹ thuật (hoặc tính toán định lượng):

+ Khối lượng công trình tạm dẫn dòng;

+ Cường độ thi công;

+ Thời gian hoàn thành;

+ Kỹ thuật thi công công trình tạm;

- Chọn 1 phương án tốt nhất làm phương án dẫn dòng thiết kế (hoặc theo phân công của GVHD);

2.2.4 Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công;

2.2.4.1 Chọn tần suất dẫn dòng thiết kế;

Chọn theo TCVN: Bảng 4.6 trang 16 TCVN 285-2002 theo cấp công trình;

2.2.4.2 Chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế;

+ Thời gian thi công;

+ Đặc điểm thủy văn (mùa):

- Thời gian thi công lớn hơn 1 mùa khô;

- Thời gian thi công là 1 mùa khô;

- Thời gian theo từng giai đoạn yêu cầu;

2.2.4.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công;

- Thời gian thi công lớn hơn 1 mùa khô, lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong năm ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế;

- Thời gian thi công lớn là 1 mùa khô, lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất mùa khô ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế;

- Thời gian thi công theo từng giai đoạn, lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong giai đoạn ứng với tần suất dẫn dòng thi công;

2.3 Tính toán thủy lực phương án dẫn dòng

2.4.1 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp:

2.4.2 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;

2.4.3 Nội dung tính toán:

- Sơ đồ tính toán:

Hình 1 Mặt cắt ngang sông

Hình 2 Mặt cắt dọc sông

- Căn cứ vào lưu lượng dẫn dòng về mùa lũ và quan hệ Q~Zhl ta xác định được Zhl;

- Giả thiết ∆Zgt⇒Tính ZTL=Zhl+∆Zgt⇒Đo diện tích trên mặt cắt ngang được: diện tích

V g

V

2 2

2 2

2

−

=

∆

% ω ω

ε −

V Nếu ∆Zgt≈∆Ztt thì dừng lại, nếu

∆Zgt #∆Ztt thì tiếp tục tính;

- Xác định mực nước sông phía thượng lưu về mùa khô và mùa lũ;

ZTL=Zhl+∆Z

- Xác định phạm vi hố móng cho giai đoạn thi công đầu;

- Xác định mức độ thu hẹp lòng sông;

%

100

1

2

ω

ω

=

K

Nếu K=30÷60% là hợp lý;

2.4.4 Ứng dụng kết quả tính toán:

- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ:

ZVL=ZTL+δ (δ=0,5÷0,7m)

- Kiểm tra khả năng xói nền: V≤[V]kxnền;

- Kiểm tra khả năng đầu đập: V≤[V]kxđập;

- Đề ra biện pháp gia cố, bảo vệ;

2.4 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua kênh;

2.4.1 Mục đích:

- Thiết kế kênh dẫn dòng hợp lý;

- Xác định mực nước đầu kênh, từ đó xác định cao trình đỉnh đê quai hoặc cao trình đắp đập;

2.4.2 Nội dung tính toán:

2.4.2.1 Chọn kích thước kênh dẫn dòng:

• Cao trình đáy kênh, tuyến kênh:

- Lợi dụng kênh lâu dài;

- Tránh đào đá;

- Khối lượng đào đắp nhỏ;

- Thuận lợi cho ngăn dòng và đắp đập giai đoạn sau;

- Thi công dễ dàng;

• Chọn chiều rộng đáy kênh:

- Phù hợp với lưu lượng dẫn dòng;

- Phù hợp với thiết bị và biện pháp thi công;

• Chọn hệ số mái, độ nhám, độ dốc

• Tính toán các thông số kênh theo mặt cắt lợi nhất về thủy lực;

2.4.2.2 Tính toán thủy lực:

• Sơ đồ:

∆Zcv

i%

Zck Z®k h ®k

Ztl

N1

N1 K

K

K N2

N2

i < ik

i > ik

• Cách tính:

- Giả thiết các cấp lưu lượng Qi (m3/s);

- Phương pháp tính: Vẽ đường mặt nước theo phương pháp công trực tiếp;

- Trình tự tính toán:

+ Xác định hk:

) 105 , 0 3 1

kcn

2

2

gb

Q

hkcn = α ;

b

n =

σ + Xác định ho:

Q

m R

f ln = 4 o ⇒ Trang bảng tra thủy lực ta có:

o

R h

R

⇒











ln ln

+ So sánh ho và hk để nhận dạng đường mặt nước;

+ Xuất phát từ hạ lưu ta vẽ đường mặt nước xác định được cột nước đầu kênh khi ∑ Li = Lkênh − Lđk ;

(Có thể tạm tính Lđk=10m)

BẢNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG KÊNH

Các thông số tính toán: Q, b, i, m

TT h

(m) ω

(m2)

c (m)

R (m)

C2.R V (m/s)

J Jtb

V2/2g

(m)

i-Jtb ∆∋

(m)

Li (m)

L (m) + Dùng chương mềm để tính toán cần nêu: tên chương mềm, các thông số đưa vào, kết quả tính toán;

+ Tính Ztl = Zđk+hđk + ∆Zcv + Đoạn đầu kênh tính như đập tràn đỉnh rộng:

Xác định chỉ chảy ngập:

















÷

≈









>

÷

≈









>

4 , 1 2 , 1

8 , 0 7 , 0

.

.

g p k

n k

n

g p o

n o

n

h

h h h

H

h H

h

Chảy ngập: Q = ϕnω 2 g ( Ho− hđk)

Chảy ngập: Q = ϕω 2 g ( Ho − hđk)

+ Vẽ quan hệ Q~ZTL 2.4.2.3 Kiểm tra điều kiện không xói: V = C Ri≤[V]kx;

2.4.3 Ứng dụng kết quả tính toán:

- Xác định cao trình đắp đập:

Zđđ=ZTL+δ (δ=0,5÷0,7m) Với ZTL được xác định bằng cách tra quan hệ Qkênh~ZTL ứng với QP% dẫn dòng thiết kế;

- Xác định cao trình đê quai thượng lưu:

Zđq=ZTL+δ (δ=0,5÷0,7m)

- Kiểm tra khả năng xói nền: V≤[V]kxnền;

- Đề ra biện pháp gia cố, bảo vệ;

- Xác định cao độ bờ kênh để nước không tràn vào hố móng:

Zbk=Zđk +ho+δ (δ=0,5÷0,7m) 2.5 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống ngầm:

2.6.1 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;

2.6.2 Nội dung tính toán:

- Sơ đồ:

- Trình tự 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:

C1- Vẽ đường mặt nước trong cống, nếu thấy trong cống đường mặt nước:

+ Trạm trần cống: Có áp;

+ Không trạm trần:

Thượng lưu: H>d, hạ lưu hn<d: chảy bán áp;

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

C2: Theo Hứa Hạnh Đào ta so sánh nếu:

+ H<1,2d: Cống chảy không áp;

+ H>1,4d: Cống chảy có áp;

+ 1,2d≤H≤1,4d: Cống chảy bán áp;

• Công thức tính toán:

+ Chảy có áp: Áp dụng công thức tính thủy lực qua vòi hoặc ống ngắn:

- hn>d/2: Q = ϕ c ω 2 g ( H o + i L − h n ) = ϕ c ω 2 gZ o

2

(

ω

=

Với

+

=

R C

L

g

c

c

2

2

1 ξ α

ϕ

;

g

V Z

2

2 2 +

=

+ Chảy bán áp: Áp dụng công thức tính thủy lực cống lộ thiên có cửa van:

- Cống chảy không ngập: hc”≤hh:

) (

2 g H d

Q = µω o − ε ; Với hc”=τc”.Ho, ε và τc” theo bảng tra thủy lực 16-1(giáo trình Thủy lực tập II) phụ thuộc vào a/Ho;

- Cống chảy ngập: hc”≥hh:

) (

2 g H o h z

c h

c h o

z

h h g

q h

h

) (

+ Chảy không áp: Tính như kênh + đập tràn đỉnh rộng;

2.6.3 Ứng dụng kết quả tính toán:

- Xác định cao trình đắp đập:

Zđđ=ZTL+δ (δ=0,5÷0,7m) Với ZTL được xác định bằng cách tra quan hệ Qcống ~ZTL ứng với QP% dẫn dòng thiết kế;

- Xác định cao trình đê quai thượng lưu:

Zđq=ZTL+δ (δ=0,5÷0,7m)

- Đề ra biện pháp gia cố, bảo vệ cống;

2.7 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua đường hầm:

Tính thủy lực như cống ngầm;

2.8 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua tràn tạm:

2.8.1 Mục đích:

- Xác định quan hệ Qxả~ZTL;

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

2.8.2 Nội dung tính toán:

- Sơ bộ xác định các thông số của tràn;

- Giả thiết các cấp lưu lượng Qi qua tràn;

- Xác định chế độ chảy qua tràn (tự do, ngập): theo đập tràn đỉnh rộng;

- Dùng công thức của đập tràn đỉnh rộng để tính:

Xác định chỉ chảy ngập:

















÷

≈









>

÷

≈









>

4 , 1 2 , 1

8 , 0 7 , 0

.

.

g p k

n k

n

g p o

n o

n

h

h h h

H

h H

h

Chảy ngập: Q = ϕnω 2 g ( Ho− hh)

Chảy ngập: Q = ϕω 2 g ( Ho − hh)

- Vẽ quan hệ Qxả~ZTL;

2.8.3 Ứng dụng kết quả tính toán:

- Tính toán điều tiết lũ;

- Đề ra biện pháp gia cố, bảo vệ cống;

2.9 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua một số sơ đồ khác:

2.9.1 Tràn qua đập đá đổ: Rào Quán, Tuyên Quang

2.9.2 Đập tràn kết hợp cống ngầm: Tuyên quang

2.9.3 Kênh kết hợp cống ngầm: Sơn La,

Mục đích xác định được Q~Z xả chung, bằng cách chọn Q, giả thiết các mực nước

TL tính thử dần sẽ được Ztl ứng với Q đã chọn;

2.11 Tính toán điều tiết

2.11.1 Tính toán điều tiết thường xuyên:

2.11.1.1 Mục đích:

- Xác định thời gian từ lúc ngăn dòng đến khi nước chảy ổn định qua công trình dẫn dòng t1;

- Xác định thời gian từ khi ngăn dòng đến khi nước dâng đến tràn tạm t2;

- Quyết định cường độ thi công ngăn dòng và đắp đập;

- Xác định mực nước lũ trong hồ và lưu lượng xả của tràn lớn nhất khi lũ về;

2.11.1.2 Nội dung tính toán:

- Tính t1: Ứng với ZTL đã xác định được ở chương tính thủy lực qua công trình dẫn dòng, tra quan hệ Z~W được W1;

dd

Q

W

t1= 1 ; qxả=0

- Tính t2: Có cao trình đáy tràn tạm Zđt, tra quan hệ Z~W được W2;

xa

lu q Q

W t

−

2.11.2 Tính toán điều tiết lũ:

2.11.2.1 Mục đích:

- Xác định mực nước lũ trong hồ Zmax và lưu lượng xả qxảmax của tràn lớn nhất khi lũ về;

- Xác định cao trình đắp đập chống lũ;

2.11.2.2 Nội dung tính toán:

- Theo phương pháp Kôtrêrin hoặc phương pháp Pôtapốp;

- Nếu có đủ tài liệu cần xác định mực nước trong hồ trước khi lũ về để tính điều tiết, nếu không có đủ tài liệu cho phép tính mực nước trong hồ bằng cao trình ngưỡng công trrình tháo;

• Theo phương pháp Pôtapốp:

- Trên cơ sở phương trình cân bằng nước:











∆ + +

=











∆2 0 , 5 2 0 , 5 ( 1 2) 1t 0 , 5 q1

W Q

Q q

t

W

Xây dựng quan hệ phụ trợ:











 −

∆

t

W f









 −

∆

t

W f

Q Q

Từ mực nước trước lũ trong hồ ta tra quan hệ Z~W được Wtl;

Giả thiết các mực nước trong hồ để tính dung tích trong hồ và lưu lượng xả tương ứng:

W=Wi-Wtl Tính các lưu lượng xả qua các công trình q theo các công thức tính thủy lực; Tính f1, f2 theo các giá trị q vừa tính ở trên rồi vẽ lên biểu đồ;

Từ q1 đã biết tra trên biểu đồ được giá trị f1, tính f2=Q+ f1 và tra ra được q2;

Cứ làm như vậy cho đến khi kết thúc;

Từ quá trình lũ đến và qxảMax ta xác định được MN lớn nhất trong hồ và dung tích cắt lũ;

• Theo phương pháp Kotrêrin:

+ Trường hợp mực nước trước lũ cao bằng ngưỡng tràn:

Lũ đến dạng tam giác:

2

maxT q

W

W m = L − ;

2

maxT Q





















 −

=









−

=

L m

L m

W

W Q

q

Q

q W

W

1

max 1

max max

max

maxT q

W

W m = L − ;

2

'

max T t Q

⇒





















 −

=









−

=

L m

L m

W

W Q

q

Q

q W

W

1

max 1

max max

max η

η

Với

't

T

T

+

= η

Bằng cách tính thử dần ta sẽ tìm được qmax, Wmax và Zmax;

+ Trường hợp mực nước trước lũ thấp hơn ngưỡng tràn:

Lũ đến dạng tam giác:

2

) (

max d d

L

W

W

; WL=

2

maxT Q

⇒





















 − +

=

−







 −

=

L

d m

d L

m

W

W W Q

q

W Q

q W

W

1

max 1

max max

max α

α

Với

T

t

=

α ; td là thời gian chứa đầy hồ Wd; td=t2;

Lũ đến dạng hình thang:

d L

2

max ; WL=Qmax

2

't

⇒





















 − +

=

−









−

=

L

d m

L m

W

W W Q

q

Wd Q

q W

W

1

max 1

max max

max η

α αη

Với

't

T

T

+

=

T

t

=

α ; td là thời gian chứa đầy hồ Wd;

Bằng cách tính thử dần ta sẽ tìm được qmax, Wmax và Zmax;

2.11.2.3 Sử dung kết quả tính toán:

- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ:

ZVL=ZTLmax+δ (δ=0,5÷0,7m) Với ZTLmax được xác định bằng cách tra quan hệ Qxả~ZTL ứng với qxảmax dẫn dòng thiết kế;

- Đề ra biện pháp chống xói;

2.11.2.4 Chú ý:

Khi tính bằng chương mềm cần nêu rõ:

- Đề ra biện pháp chống xói;

- Số liệu đầu vào;

- Nguyên lý tính toán;

- Phương pháp sử dụng trong tính toán;

2.12 Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng

2.12.1 Thiết kế công trình dẫn nước:

- Tuyến công trình;

- Các thông số của công trình;

- Tính toán khối lượng đào đắp;

- Phương pháp thi công;

2.12.2 Thiết kế công trình ngăn nước:

- Tuyến đê quai;

- Kích thước mặt cắt đê quai: Chọn theo đặc điểm vật liệu, kết cấu đê quai, điều kiện chống thấm, giao thông, thiết bị thi công

- Cao trình đỉnh:

Zđqhl = Zhl + a ; a=(0.5-0.75m) Zđqtl = Ztl + a’ ; a’=(0.5-0.77m) 2.12 Ngăn dòng

Chương 3 THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN 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

- Căn cứ theo các mốc các cao trình khống chế đã chỉ ra trong phần tính toán dẫn dòng;

(Yêu cầu thể hiện trên cả mặt cắt dọc và mặt cắt ngang)

MÆT C¾T DäC TK

C

B A

IV

1 1

MÆT C¾T 1-1

A C TK

I III IV

3.1.2 Tính khối lượng cho các đợt đắp đập

Khối lượng đắp đập và diện tích mặt đập của từng giai đoạn được tính theo cao trình, lập bảng tính như bảng (3-1) dưới đây:

Bảng: 3-1

TT Cao

trình

Diện tích

F i (m 2 )

Diện tích trung bình (m 2 )

Chiều dày (m)

Khối lượng (m 3 )

Ghi chú

=

+

n

2

i ii-1 i -1

)/2 F (F

* h

- 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 cho từng đợt Cường độ đắp đập được tính theo công thức:

Qđắp =

i

i

T

V

(m3/ngày đêm hoặc m3/ca) Trong đó:

Vi: khối lượng đắp giai đoạn thứ i Ti: số ngày hoặc số ca thi công giai đoạn thứ i

- Lập bảng theo dõi cường độ đắp đập (bảng 3-2):

Bảng 3-2

TT Giai đoạn đắp đập Khối lượng

đắp (m 3 ) Thời gian Cường độ Ghi chú

- Vẽ biểu đồ cường độ:

Biểu đồ c ờng độ đắp đập

900

1000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Q (m3/ca)

3.2 Qui hoạch bói vật liệu

3.2.1 Qui hoạch bói vật liệu cho toàn bộ đập

3.2.1.1 Khối lượng cần đào để bảo đảm đủ khối lượng đắp

V cần = V đắp

4 3 2

1K K K K

tn

TK

γ γ

Trong đú:

V đắp- khối lượng đắp yờu cầu theo thiết kế của toàn bộ đập;

V cần- khối lượng cần đào để bảo đảm đủ khối lượng đắp của toàn bộ đập;

K 1 - hệ số kể đến lỳn, K 1 =1,1;

K 2 - hệ số tổn thất mặt đập, K 2=1,08;

K 3 - hệ số tổn thất do vận chuyển, K 3=1,04;

K4- hệ số tổn thất ở bói (sút lại), K4=1,2;

3.2.1.2 Khối lượng của bói vật liệu chủ yếu

Vchủ yếu=(1,5ữ2)Vcần Trong đú: Vchủ yếu- khối lượng của bói vật liệu chủ yếu

3.2.1.3 Khối lượng của bói vật liệu dự trữ

Vdt=(0,2ữ0,3)Vchủ yếu Trong đú: Vdt- khối lượng của bói vật liệu dự trữ

Lập bảng qui hoạch cỏc bói vật liệu chủ yếu và bói vật liệu dự trữ (bảng 3-3):