Đồ án Thi Công 2 Đại học Thủy Lợi

Đồ án môn học thi công 2 chuẩn. Dành cho sinh viên các lớp ngành C, CT Đại học Thủy Lợi. Hy vong là tài liệu bổ ích cho tất cả sinh viên của trường. Chúc các bạn có nắm vững các kiến thức cần thiết cho công việc sau này, dễ dàng tiếp cận công việc thực tế ngoài hiện trường.

Chương 1.GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

1.2.1 Đặc trưng hồ chứa

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

Bảng 1.1 Thông số đặc trưng của hồ chứa

1.2.2 Đập đất

Kết cấu đập bằng đất đắp có dung trọng khô thiết kế =1,75 Có các thông số

kỹ thuật của đập như sau:

Cao trình đỉnh đập : đc = +40,3m

Chiều rộng đỉnh đập : B= 6,0m

Mái thượng lưu gia cố bằng đá lát khan dày 30cm, trên lớp sỏi cát đệm Hệ

số mái thượng lưu m=2.75/3.5, cơ thượng lưu ở cao trình +27,0 bề rộng cơ B=3m

Mái hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ mái, hệ số mái thượng lưu m=2,5/3,5, caotrình cơ ở +27,0 bề rộng cơ B=5m Cao trình đống đá tiêu nước +22,5

Bảng1.2 thông số thiết kế đập đất

1.2.3 Cống lấy nước

Kiểu cống hộp, chảy không áp bằng bê tông cốt thép

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C1

Bảng 1.3 Thông số thiết kế của cống lấy nước

1.2.6 Thời gian thi công

Công trình được xây dựng trong khoảng thời gian 2 năm kể từ ngày khởicông

1.3.1 Điều kiện địa hình

Suối chảy qua vùng đồi thấp, đỉnh đồi có độ cao từ 40-55m, đỉnh hình tròn,hai bên lòng suối có thềm rộng, thuận tiện cho việc thi công

1.3.2 Đặc trưngkhí tượng,thủy văn

Khu vực xây dựng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa

Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4

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

Hồ X dự kiến được xây dựng trên suối Diện tích lưu vực tính đến tuyếnđập đo được 16,6 Km2

- Lưu lượng thiết kế : mùa lũ Ql =187 m3/s

mùa khô Qk= 0,85 m3/s

- Lưu lượng dòng chảy ứng với tần suất P=10% của các tháng mùa khô:

Bảng 1.5 Lưu lượng lũ P10% hồ chứa

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C2

Hình 1.1 Quan hề Q-Zh

- Quan hệ lưu lượng và cao trình mực nước ở hạ lưu tuyến đập(Q~Zh)

- Dòng chảy lũthiết kế:

Lưu lượng đỉnh lũ Qmp= 187 m3/sTổng lượng lũ thiết kế Wp=7,5x106 m3/s

1.4.1 Vật liệu đất

- Mỏ A nằm phía vị trí đập tràn, cách tuyến đập 400m, gồm chủ yếu là lớpđất sét và có lớp á sét từ trung đến nặng có lẫn dăm sạn xen kẹp, lớp này có lúc ởdưới, ở giữa và ở trên lớp đất sét Bề dày khai thác tương đối đồng đều22,5m.Trữ lượng 250.103m3

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

- Mỏ C nằm ở sau vai trái tuyến đập Mỏ này chủ yếu là đất sét, bề dày trungbình 2,5m cách tuyến đập 800m,trữ lượng 580.103m3

- Mỏ D nằm phía thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập khoảng 1500m, bềdày khoảng 2,4m, gồm đất sét và á sét, trữ lượng 135.103m3

Bốn mỏ đất gồm hai loại nguồn gốc chính là Eluvi và Deluvi.Đất ở bốn mỏnày đều dùng để đắp đập được

1.4.2 Cát, đá, sỏi

Dùng đá vôi ở mỏ Bache, đá ở đó rất tốt dùng trong các công trường xâydựng Mỏ này cách tuyến đập 6 7km

Vì sỏi ít nên dùng đá dăm ở mỏ Bache để đổ bê tông, cát phân bố dọc sông

Đà dùng làm cốt liệu rất tốt, cự ly vận chuyển khoảng 5 10km

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C3

Công trình nằm ở huyện H cách đường quốc lộ Q khoảng 12km Đường đếncông trình thuận tiện cho việc vận chuyển thiết bị thi công và vật liệu xây dựng.

Theo phương hướng quy hoạch đây là một huyện có dân số không nhiềunhưng lại có nhiều dân tộc khác nhau Cuộc sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp,điều kiện sinh hoạt thấp kém

1.7.1 Cung cấp điện

Cách công trình có đường dây cao thế 35KV chạy qua thuận tiện cho việc

sử dụng điện cho công trường

1.7.2 Cung cấp nước

Nước dùng cho sản xuất được đảm bảo cả về số lượng lẫn chất lượng nhờviệc sử dụng nguồn nước lấy từ các sông, suối

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

+ Khởi công ngày:16/02/2017

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

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

+ Máy móc đảm bảo cho việc thi công

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

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

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C4

2.1.1 Mục đích, ý nghĩa:

Công tác dẫn dòng thi công có ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ thi công củatoàn bộ công trình, hình thức kết cấu, chọn và bố trí công trình thủy lợi đầu mối,chọn phương pháp thi công và bố trí công trường và cuối cùng là ảnh hưởng đếngiá thành công trinh Vì vậy công tác dẫn dòng thi công là một công tác tất yếu vàhết sức quan trọng với mục đích :

- Đảm bảo nơi thi công hố móng được khô ráo

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

- Cá biệt có thể xây dựng một số công trình nhỏ, ít nước, điều kiện xây dựng

và khả năng thì công có thể xây dựng trong một mùa khô thì có thể không phảidẫn dòng thi công

2.1.2 Nhiệm vụ:

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

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

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

- Tính toán thủy lực phương án dẫn dòng thi công

- Tiến hành đắp đê quai bao quanh hố móng, tiêu nước và nạo vét hố móng

xử lý nền và xây dựng hố móng công trình

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

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

a Điều kiện khí hậu thủy văn :

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

b Điều kiện địa hình :

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

- Với sông lớn, lòng sông rộng có thể dùng phương pháp dẫn dòng thi côngqua lòng sông thu hẹp

- Với sông miền núi, có lòng hẹp, bờ dốc, nếu đã tốt có thể dùng đường hầm

để dẫn dòng

c Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn :

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

- Kết cấu công trình dẫn nước : Nếu đá hai bên bờ cứng rắn, vững chắc thì cóthể dùng đường hầm đễ dẫn dòng, ngược lại có thể dùng kênh để dẫn dòng

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C5

- Hình thức cấu tạo và phương pháp thi công đê quai : Đê quai bằng đất thìđắp trực tiếp trên nền các lớp trầm tích hoặc nền đá Đê quai bằng cọc thì chỉ thíchhợp với nền đất…

d Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy :

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

e Cấu tạo và bố trí công trình thủy lơi :

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

f Điều kiện và khả năng thi công :

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

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

2.2 Phân tích, đề xuất phương án dẫn dòng :

2.2.1 Dẫn dòng thi công

Dẫn dòng thi công là công tác dẫn dòng chảy trong sông qua 1 công trình dẫnnước và theo một hướng nhất định nhằm mục đích tạo hố móng được cách ly vớidòng chảy và khô ráo để thi công các công trình thủy công ở trong đó Ngoài ra,dẫn dòng thi công còn nhằm đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước ở hạlưu

2.2.2 Đề xuất phương án dẫn dòng thi công

phần long song

- Đào hố móng đập, thi công phần đập bên trái đến cao trình vượt lũ

- Đào móng cống ngầm, thi công cống ngầm

- Đào móng tràn lũ , thi công tràn xã lũ

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C6

- Thi công đắp phần bên phải đập đến cao trình

- Thi công hoàn thiện tràn

- Hoàn thiện các hạng mục khác của đập đất

Công việc phải làm và cácmốc khống trế

- Thi công cống ngầm và hoàn thiện cống

- Bóc lớp đất phong hoá hai bên bờ và tràn

- Bắt đầu thi công tràn

- Thi công nốt phần tràn

tháng 11 đếntháng 4

Qua cống dẫnnước

hoàn thiện tràn

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

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C7

Mùa lũ: từ tháng

5 đến tháng 10

Qua tràn vớitích nướctrong hồ

tích nước

2.2.3 So sánh lựa chọn phương án :

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

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

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

- Thời gian thi công: Đều trong 2 năm

- Kỹ thuật thi công : Phương án 2 đòi hỏi kỹ thuật thi công cống ngầm khátốt

b Ưu nhược điểm:

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

b Chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế:

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

- Căn cứ vào đặc điểm thủy văn

Đặc điểm thủy văn theo mùa nên ta chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng theomùa, cụ thể:

Tháng 11  4 là mùa kiệt

Tháng 5  10 là mùa lũ

c Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công:

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

- Thi công vào mùa lũ chọn Qmax

mlu = 187 m3/s

- Thi công vào mùa kiệt chọn Qmax

mkiet = 0,85 m3/s

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C8

2.3 Tính toán thủy lực phương án dẫn dòng

2.3.1 Tính toán thủy lực qua lòng sông thu hẹp

a Mục đích:

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

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

- Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

b Nội dung tính toán:

- Sơ đồ tính toán:

Hình 2.1: Mặt cắt ngang sông đoạn có đê quai

Hình 2.2 Mặt cắt dọc sông đoạn có đê quai

- Căn cứ vào lưu lượng dẫn dòng 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 ướt của lòng sông 1 và diện tích ướt của hố móng 2  Tính lại

g 2

V g

2

V

Z

2 o 2

Nếu ZgtZtt thì dừng lại, nếu Zgt #Ztt thì tiếp tục tính.Ứng với Qmp

Với μ là hệ số lưu tốc, chọn =0,85

Vo là lưu tốc tới gần (m/s)

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C9

Vc là lưu tốc tại mặt cắt co hẹp (m/s)

)( 2cc 1cc dd

ω2 là diện tích ướt của sông cũ;(m2)

Giả thiết các giá trị Z  ZTL = ZHL + Z ta sẽ tìm được ω2TL

* Tính toán dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp trong mùa kiệt:

Dựa vào lưu lượng thiết kế dẫn dòng vào mùa lũ là 0,85 m3/s, tra đồ thị trên

2 2

03 , 0 81 , 9 8 , 0 2

08 ,

* Tính toán dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp trong mùa lũ:

- Dựa vào lưu lượng thiết kế dẫn dòng vào mùa lũ là 187 m3/s, tra đồ thịtrên ta xác định được Zhl = 20,56 m

2 2

62 , 0 81 , 9 8 , 0 2

46 ,

Vậy là phù hợp với giả thiết

- Mực nước sông thượng lưu vào mùa lũ là

ZdqHL = Zhl + 2 = 20,56 + 0,64 = 21,20 (m)Trong đó δ là độ cao an toàn Lấy δ= 0,64

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

- Kiểm tra khả năng xói nền :

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

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

- Biện pháp gia cố : có thể nạo vét lòng sông để giảm Vc ,tăng mặt cắt ướtcủa sông thu hẹp Đồng thời dùng các biện pháp khác làm tăng sự ổn định cho đêquai phía ngoài sông để chống xói và chống sạt lở đê quai khi có lũ về Bố trí đêquai thuận chiều dòng chảy, trường hợp cần thiết phải làm tường hướng dòng.2.3.2.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua cống ngầm

a 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;

b Nội dung tính toán

Sơ đồ tính:

SVTH: Phạm Hoài Anh Lớp: 57LT-C11

Z dc =22,54

i=0.002

Hình 2.3 Sơ đồ tính toán thủy lực qua cống

- 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 vẽ đường mặtnước trong cống, nếu thấy trong cống đường mặt nước

Chạm trần cống: cống chảy có áp

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

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

00 , 1

3 2

2 3

2

m g

BẢNG 2.3 BẢNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG CỐNG

Các thông số tính toán: Q=1,0m 3 /s; b=0,8m; h=1,2m; i=0,002 ;L=72 m ; n=0.017

Từ kết quả tính toán trong bảng ta thấy đường mặt nước không chạm trần cống

 cống chảy bán áp, áp dụng công thức tính thuỷ lực qua vòi hoặc cống ngắn, nhưng chưa biết là có nước nhảy trong cống không:

) (

2

Q   (*)Lấy b  0 9

a Mục đích:

-Xác định quan hệ Q x ~Z TL

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

b Nội dung tính toán:

Tràn có các thông số sau:

Cao trình ngưỡng tràn : nt = + 31,63 m

- Giả thiết các giá trị Qi

- Xác định chế độ chảy qua tràn (tự do, ngập): dựa vào quan hệ (Q~Ztl) ta thấychế độ chảy của tràn là chế độ chảy tự do vì ứng với lưu lượng đỉnh lũ Qmax10%=187m3/

s thì Ztl = 20,56 (m) <nt = 31,62 (m) Trong giai đoạn này ta thi công xong toàn bộtràn nên tràn tính toán là tràn thực dụng

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

14

45 , 234 )

2

2 3

2

g b m

với : δ = 0,5 ÷ 0,7 (độ cao an toàn)

Ta chọn Zvl = 35 (m) để tiện cho thi công

2.4 Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng

2.4.1 Thiết kế công trình dẫn nước:

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

- Tuyến cống: ở bên vai trái đập

15

+ Cống ngầm kiểu cống hộp bêtông cốt thép bh = 0,81,2 (m)

+ Chiều dài cống L= 72 m, cao trình đầu cống Zđc= +22,54 m

+ n = 0.017; i = 0.002

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

2.4.2 Thiết kế công trình ngăn nước

-Tuyến đê quai bao quanh hố móng tuỳ theo đợt ngăn dòng được thể hiện trên bản vẽ -Kích thước mặt cắt đê quai tuỳ thuộc vào đặc điểm vật liệu, kết cấu đê quai, điều kiệnchống thấm, thiết bị thi công….ở đây ta chọn đê quai bằng đất có kích thước đỉnh đêquai là 3m, mái ngoài hố móng m =2,0, mái trong hố móng m =2,0

- Cao trình đỉnh đê quai đợt một:

Mùa khô: Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu

Ngăn dòng theo phương pháp lấp đứng vào đầu mùa khô năm thứ 2

Chương 3 THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN

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

16

3.1.1 Phân chia các giai đoạn đắp đập

Việc phân chia các giai đoạn đắp đập có vai trò quyết định đến cường độ thicông và thời gian thi công công trình Nếu phân chia các giai đoạn đắp đập hợp lý sẽđảm bảo công tác ngăn dòng, đắp đập đạt đến cao trình vượt lũ đảm bảo không chonước chảy qua mặt đập gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng đập và thời gian thi công

Nguyên tắc để phân chia các giai đoạn đắp đập là vào mùa khô thi công vớicường độ cao hơn cường độ thi công vào mùa mưa.Diện tích công tác rộng thì cường

độ thi công lớn, diện tích thi công hẹp thì cường độ thi công nhỏ.Giai đoạn đắp đậpsau khi chặn dòng là giai đoạn thi công cao điểm vì vậy cường độ thi công cao hơn cácgiai đoạn khác

Dựa vào tiến độ thi công các công trình đơn vị đã lập ở phần dẫn dòng thi công

và các nguyên tắc trên, ta phân chia các giai đoạn đắp đập như sau:

Bảng 3.1 Tiến độ thi côngNăm

- Đào móng cống ngầm, thi công cống ngầm

- Đào móng tràn lũ , thi công tràn xã lũ

- Thi công, hoàn thiện cống

- Tiếp tục thi công tràn

- Thi công đắp phần bên phải đập đến cao trình +35

- Thi công hoàn thiện trànMùa lũ: từ tháng 5

đến tháng 10

- Qua cống

- Đắp đập phần bên phải đến cao trình thiết kế

17

- Hoàn thiện các hạng mục khác của đập đất

- Tích nước hồ chứa

Hình 3.1 Phân chia đợt đắp đập

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

có thể sẽ xuất hiện dòng thấm tập trung nhất là đối với những mặt tiếp giáp theohướng dòng chảy.Do đó các mặt tiếp giáp phải được xử lý theo đúng quy định có mái

có chiều cao đập lớn

3.1.2 Tính khối lượng đắp đập trong từng đợt

Cách tính toán : Chia các đợt đắp đập thành nhiều phần nhỏ bởi các cao trìnhhơn nhau 1m song song với mặt bằng đập Vẽ diện tích dựa vào mặt cắt ngang đập vàmặt cắt dọc đập Biết diện tích các mặt cắt, khoảng cách giữa các mặt cắt ta tính đượckhối lượng đập theo công thức:

h( m )

Khối lượng(m3)

18

h( m )

Khối lượng(m3)

h( m )

Khối lượng(m3)