1.1. Vị trí và nhiệm vụ công trình 1.1.1. Vị trí công trình Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi TL được xây dựng trên suối TC, thuộc xã X, huyện H, cách thị xã T 20 km về phía Bắc. 1.1.2. Nhiệm vụ công trình Công trình có các nhiệm vụ chính như sau: Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp Phát điện Cung cấp nước cho sinh hoạt cho và công nghiệp Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản; Cải tạo môi trường và du lịch
Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng CHƯƠNG 1.1 GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN TÀI LIỆU CHO TRƯỚC Vị trí nhiệm vụ công trình 1.1.1 Vị trí công trình Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi TL xây dựng suối TC, thuộc xã X, huyện H, cách thị xã T 20 km phía Bắc 1.1.2 Nhiệm vụ công trình Công trình có nhiệm vụ sau: - Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp - Phát điện - Cung cấp nước cho sinh hoạt cho công nghiệp - Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản; - Cải tạo môi trường du lịch 1.2 Quy mô công trình Công trình gồm hạng mục: Đập đất, cống lấy nước, tràn xả lũ Các thông số công trình ứng với số đề cho phụ lục Bảng Tài liệu tính toán Đề số 47 Công trình Zđđ 93,0 Qk 3,8 Ql 118,4 Cống Tràn Hình vẽ Giai đoạn Bảng Thông số cống lấy nước Kí hiệu cống Lưu lượng thiết kế Hình QTK (m3/s) dạng 0,3 tròn Đường Cao độ đầu Độ dốc kính D cống ∇ đc đáy cống (m) 0,8 (m) + 81,5 (i) 0,002 Bảng Thông số tràn xả lũ Kí hiệu tràn Lưu lượng xả Qx Loại tràn (m3/s) 162,0 Đỉnh rộng Chiều Cao trình rộng ngưỡng Độ dốc dốc nước ngưỡng tràn ∇ nt (i) tràn (m) 40 (m) +91,2 0,09 SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng 1.3 GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN Thời gian thi công Công trình xây dựng khoảng năm kể từ ngày khởi công 1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình 1.4.1 Điều kiện địa hình Suối TC chảy qua vùng đồi thấp, đỉnh hình tròn, hai bên lòng suối có thềm rộng, thuận tiện cho việc thi công 1.4.2 Đặc trưng khí tượng, thủy văn Khu vực xây dựng nằm vùng nhiệt đới gió mùa Mùa mưa từ tháng V đến tháng X, mùa khô từ tháng XI đến tháng IV 1.4.3 Các đặc trưng thủy văn yếu tố dòng chảy vùng công trình đầu mối Hồ TL dự kiến xây dựng Suối TC Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập đo 16,6 km2 Lưu lượng thiết kế mùa lũ mùa kiệt theo số liệu bảng Quan hệ Q~Zh hạ lưu tuyến đập theo số liệu bảng Bảng 4: Quan hệ Q~Zh hạ lưu Công trình Zh (m) 76 76,2 76,6 77,2 78 79 80,2 Q ( m3/s) 2,7 6,7 25,9 59,7 110,7 181,4 SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN 1.4.4 Động đất Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 1.5 Nguồn vật liệu xây dựng 1.5.1 Vật liệu đất Mỏ nằm phía vị trí đập tràn, cách tuyến đập 400m, gồm chủ yếu lớp đất sét có lớp sét từ trung đến nặng có lẫn dăm sạn xen kẹp, lớp có lúc dưới, lớp đất sét Bề dày khai thác tương đối đồng 2÷ 2,5m Mỏ nằm thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập 500m gồm loại đất: sét, sét, bề dày trung bình 2,8m Mỏ nằm sau vai trái tuyến đập Mỏ chủ yếu đất sét, bề dày trung bình 2,5m cách tuyến đập 800m Mỏ nằm phía thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập khoảng 1500m, bề dày khoảng 2,4m, gồm đất sét, sét Bốn mỏ đất gồm hai loại nguồn gốc Eluvi Deluvi Đất bốn mỏ có dung trọng tự nhiên khô tnk = 1,6T/m3 , dùng để đắp đập 1.5.2 Cát, đá, sỏi Dùng đá vôi mỏ Bache, đá tốt dùng công trường xây dựng Mỏ cách tuyến đập ÷ 7km Vì sỏi nên dùng đá dăm mỏ Bache để đổ bê tông, cát phân bố dọc sông Đà dùng làm cốt liệu tốt, cự ly vận chuyển khoảng ÷ 10km 1.5.3 Giao thông vận tải Công trình nằm huyện H cách quốc lộ khoảng 12km Đường đến công trình thuận tiện cho việc vận chuyển thiết bị thi công vật liệu xây dựng 1.6 Điều kiện dân sinh kinh tế Theo phương hướng quy hoạch huyện có dân số không nhiều lại có nhiều dân tộc khác Cuộc sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp, điều kiện sinh hoạt thấp 1.7 Khả cung cấp điện nước 1.7.1 Cung cấp điện Cách công trình có đường dây cao 35KV chạy qua thuận tiện cho việc sử dụng điện cho công trường SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN 1.7.2 Cung cấp nước Nước dùng cho sản xuất đảm bảo số lượng lẫn chất lượng nhờ việc sử dụng nguồn nước lấy từ sông, suối Nước cho sinh hoạt cần xử lý bảo đảm vệ sinh cho người dùng 1.8 Điều kiện thi công - Công trình đầu mối thủy lợi Công ty M đảm nhận thi công - Vật tư thiết bị cung cấp đến chân công trình theo tiến độ - Máy móc đảm bảo cho việc thi công - Nhà thầu có khả tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công - Thời gian thi công năm 1.9 YÊU CẦU 1.9.1 Thuyết minh - Nêu phương án dẫn dòng thời đoạn năm thi công Cách chọn lưu lượng tần suất thiết kế dẫn dòng - Tính thủy lực cho phương án dẫn dòng chọn (với thời kỳ) Từ tính mốc khống chế đắp đập - Tính toán khối lượng đào móng đập đất? 1.9.2 Bản vẽ - Mặt thiết kế công trình, - Mặt thời kỳ (do giáo viên phân công); - Mặt cắt dọc đập (dự kiến đợt đắp đập vượt lũ theo tính thủy lực) - Mặt cắt ngang đập SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng CHƯƠNG 2.1 GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN Phương án dẫn dòng Đắp đê quai ngăn dòng đợt Ta tiến hành ngăn toàn lòng sông thi công công trình Tháo nước công trình tạm lâu dài như: máng, cống ngầm, kênh, tuynen, tràn tạm… 2.2 Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt Phổ biến tiến hành đợt: Đợt 1: Tiến hành đắp đê quai dẫn dòng lòng sông thu hẹp Thi công phần công trình công trình dẫn dòng cho đợt sau Đợt 2: Chặn toàn dòng sông dẫn dòng công trình dẫn tiến hành đợt như: cống ngầm, tuynen, khe lược, lỗ xả sâu, tràn tạm… tiến hành hoàn thiện nốt công trình 2.3 Đề xuất phương án dẫn dòng thi công 2.3.1 Phương án Năm Thi Thời đoạn dẫn Công trình Công dòng Mùa khô từ dẫn dòng dẫn dòng Lòng sông tự 3,8 -Chuẩn bị nguyên vật liệu,kho 1/11 đến 30/4 nhiên bãi,đường thi công công Lưu lượng Tổ chức thi công tác chuẩn bị cho thi công - thi công cống ngầm dẫn dòng - thi công phần vai phải Mùa lũ từ 1/5 SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lòng sông 118,4 đập cống lấy nước - thi công tiếp phần vai phải Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng đến 31/10 thu hẹp GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN đập đến cao trình thiết kế +93 m - mở móng Thi công tràn Mùa khô từ Cống ngầm 3,8 1/11 đến 30/4 - đắp đê quay ngăn phần lòng sông - thi công phần lòng sông đến Mùa lũ từ 1/5 Lòng sông đến 31/10 thu hẹp đến cao trình thiết kế +93m Cống ngầm -thi công tràn - thi công vai trái đập Mùa khô từ 118,4 cao trình vượt lũ + 86 - thi công tiếp phần lòng sông 3,8 1/11 đến 30/4 - thi công tràn - cuối mùa khô ta phải xong tràn hoành triệt cống Mùa lũ từ 1/5 Tràn 118,4 đến 31/10 dẫn dòng để tích nước - hoàn thiện phần lại - bàn giao công trình 2.3.2 Phương án Năm Thi Thời đoạn dẫn Công trình Công dòng Mùa khô từ dẫn dòng dẫn dòng Lòng sông tự 3,8 - chuẩn bị nguyên vật liệu, 1/11 đến 30/4 nhiên kho bãi, đường thi công Lưu lượng Tổ chức thi công công tác chuẩn bị cho thi công - thi công tuynel dẫn dòng Mùa lũ từ 1/5 Lòng sông đến 31/10 thu hẹp 118,4 - thi công phần vai phải đập - thi công tiếp phần vai phải đập lên cao trình thiết kế +93 m - mở móng Thi công tràn Mùa khô từ tuynel dẫn 1/11 đến 30/4 dòng 3,8 - đắp đê quay ngăn phần lòng sông SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN - thi công phần lòng sông lên Mùa lũ từ 1/5 Lòng sông đến 31/10 thu hẹp Mùa khô từ Tuynel dẫn 1/11 đến 30/4 dòng 118,4 cao trình vượt lũ +86 m - tiếp tục thi công phần đập lên cao trình thiết kế +93 3,8 - thi công tràn - thi công vai trái đập - thi công tràn - cuối mùa khô ta phải xong Mùa lũ từ 1/5 2.4 Tràn 118,4 đến 31/10 So sánh lựa chọn phương án dẫn dòng tràn - hoàn thiện phần lại - bàn giao công trình 2.4.1 Nguyên tắc việc lựa chọn phương án dẫn dòng - Thời gian thi công ngắn - Phí tổn dẫn dòng giá thành công trình rẻ - Thi công liên tục, an toàn chất lượng cao - Đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp đến mức cao 2.4.2 Phương án dẫn dòng thứ a) Ưu điểm - Khối lượng công trình tạm tốn - Cường độ thi công đồng đều, đảm bảo vượt lũ chắn -Trình tự tiến độ thi công hợp lý, nhịp nhàng - Thời gian hoàn thành theo dự kiến - Kỹ thuật thi công công trình tạm dễ dàng b) Nhược điểm: - Phải đắp đê quai hạ lưu lần - Phải đắp đê quai thượng lưu hai lần - Phải xử lý thấm nơi tiếp giáp đập cống 2.4.3 Phương án dẫn dòng thứ hai 2.4.4 Ưu điểm: - Khối lượng công trình tạm tốn - Cường độ thi công đồng đều, đảm bảo vượt lũ chắn -Trình tự tiến độ thi công hợp lý, nhịp nhàng SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN - Thời gian hoàn thành theo dự kiến 2.4.5 Nhược điểm: - Phải đắp đê quai hạ lưu lần - Phải đắp đê quai thượng lưu hai lần -Thi công tuynel phức tạp, tốn trình gia cố vỏ tuynel 2.4.6 Kết luận chọn phương án dẫn dòng -So sánh mặt kinh tế phương án tốn thi công tốn trình gia cố vỏ tuynel - So sánh mặt kĩ thuật phương án phức tạp phương án 1, thi công tuynel phức tạp - Vậy ta chọn phương án phương án dẫn dòng thi công công trình 2.4.7 Chọn tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng Theo TCXDVN 285 - 2002 Tần suất thiết dẫn dòng P= 10% 2.4.8 Lưu lượng thiết kế dẫn dòng Với tần suất thiết kế dẫn dòng chọn trên, theo tài liệu tính toán ta chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng DD Mùa khô: QTK = 3,8 m3/s DD Mùa lũ : QTK = 118,4 m3/s SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng CHƯƠNG 3.1 GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN Tính toán thuỷ lực dẫn dòng Tính toán thuỷ lực qua lòng sông thu hẹp mùa khô năm xây dựng thứ 3.1.1 Mục đích Xác định quan hệ Q~ZTL dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Xác định cao trình đê quay thượng hạ lưu Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy 3.1.2 Nội dung tính toán +Xác định Qtk: Tính toán với Qtk mùa lũ nên Qtk = 118,8 (m3/s) Căn vào lưu lượng dẫn dòng mùa lũ quan hệ Q~Zhl ta xác định được: Zhl =+79,1 (m) Độ chênh lệch mực nước thượng lưu hà lưu là: ΔZ Diện tích mặt cắt ướt lòng sông là: ω2 Diện tích đê quai hố móng chiếm chỗ là: ω1 Bảng 3-1:quan hệ ztl ~ ω2 ztl ~ ω1 ztl (m) ω2 ( m ) ω1 (m ) 79 8,4 82 24,87 7,38 84 45,27 18,89 86 74,98 38,52 Khi dòng chảy bị co hẹp đê quai chiếm chỗ Tại mặt cắt co hẹp điểm đầu đê quai có thay đổi đột ngột mực nước (giảm xuống) lưu tốc dòng chảy (tăng nên) Do đắp đê quai ngăn dòng phía nên hệ số co hẹp ε = 0,95 Ta chọn đê quai đất nên hệ số mái đê phải: m ≥ ( Chọn m=2,5) Xác định cao trình mực nước thượng lưu phương pháp thử dần sau: Giả thiết: ΔZgt =? Suy cao trình mực nước thượng lưu: SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN ZTL = ZHL + ΔZ Từ mặt cắt dọc tuyến công trình ứng với cao trình mực nước thượng lưu ta tính giá trị ω2 ω1 Từ tính lưu tốc mặt cắt thượng lưu lòng sông co hẹp P10% Q Vc = (m/s) ε (ω − ω ) P10% Vo = Q ω (m/s) dd và: dd 2 Từ hai giá trị Vo Vc ta tính giá trị ΔZ: 2 c o V −V ΔZ = ϕ g g (m) ϕ hệ số lưu tốc đê quay hình thang nên ϕ =0,8-0,85 lấy ϕ =0,8 So sánh với giá trị ΔZ giả thiết ban đầu đến độ xác 5% coi toán hội tụ Giá trị ZTL coi đạt yêu cầu Ta lập bảng tính toán với Qtk = 118,8 (m3/s) ΔZgt (m) 4.05 ZHL (m) ZTL (m) 79.1 79.1 83.1 83.15 ω 2(m2) ω1(m2) 38.63 39.00 15.49 15.68 Vo (m/s) Vc (m/s) 3.06 3.04 ΔZ(m) 5.39 5.34 4.14 4.08 Vì ΔZgt ΔZ lệch không 5% nên kết chấp nhận đc Vậy cao trình mực nước thượng lưu : +83.15 (m) 3.1.3 Ứng dụng kết tính toán : Xác định cao trình đắp đập vượt lũ: ZVL=ZTL+δ = 83,15 + 0,6 = +83,75 (m) Với: (δ = 0,5÷ 0,7m) Để đảm bảo an toàn vượt lũ cường độ đắp đập cân đối đợt, ta chọn cao trình đắp đập vượt lũ mùa khô năm thi công thứ ZVL= +85 (m) 3.2 Tính toán thủy lực qua cống tạm: 3.2.1 Nội dung tính toán - Trình tự tính toán: + Giả thiết lưu lượng dẫn dòng: Q = 3,6 m3/s + Chọn số liệu cống hình vuông: + b =1 m 10 SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN + a=1 m + D=1 m + i=0,001 + n=0,014 + chọn chiều dài cống: L = 15 m + chọn cao trình đáy cống : Zđáycống = +79 m, + Xác định chế độ chảy cống ngầm Giả thiết εgt1 =0,63 - Độ sâu mặt cắt co hẹp: hc = ε a = 0,63.1 = 0,63 m - Giả thiết cống chảy bán áp H = hc + ( Q ϕ ba b.hc g )2 = 0,63 + ( 3,6 )2 = 3.01(m) 0,85.1.0,63 2.9,8 Với ϕba = 0,85 ÷ 0,9 chọn ϕba =0,85 3,62 Độ sâu phân giới: yc = ( )1/3 = ( 9,8.1 )1/3 = 1,08 (m) Ta có Q = A0 2/3 (2 y0 )5/3 Rho S0 ⇒ 3,8 = 0, 001 n 0, 014.(2 + y0 ) 2/3 Giải thử dần ta có y0 =1,76 m > yc= 1,13 m ⇒ S0 < Sc y0 > yc yc > d nên ta tính lk = E ( yc ) − E (hc ) S0 − S Q2 3,82 = 1,13 + = 1, 71(m) E(yc) = yc + 2.g b yc2 2.9,8.12.1,132 E(hc) = hc + h= Q2 3,82 = 0, 63 + = 2, 49(m) 2.g b hc2 2.9,8.12.0, 632 hc + yc 0, 63 + 1,13 = = 0,88(m) 2 A = b.h = 1.0,88 = 0,88(m ) p = b + 2h = + 2.0,88 = 2, 76(m) Rh = A 0,88 = = 0,32 p 2, 76 11 SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng n.Q ⇒S =( ⇒ lk = A.Rh 2/3 )2 = ( GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN 0, 014.3,8 ) = 0, 0167 0,88.0,322/3 1, 71 − 2, 49 = 49, 68(m) > l ⇒ chảy bán áp 0, 001 − 0, 0167 Vậy giả thiết cống chảy bán áp = 0,34 2,92 Kiểm tra ε : ta có = Tra bảng 16-1trang 129 giáo trình tập thủy lực ta có: ε = 0,627 ≠ εgt1 = 0,63 - Giả thiêt tiếp: εgt2 = 0,627 - Độ sâu mặt cắt co hẹp: hc = ε a = 0,627.1 = 0,627 m H = 0,627 +( Kiểm tra : = 3,8 0,9.1.0,627 2.9,8 )2 = 2,94 m = 0,34 2,94 Tra bảng 16-1trang 129 giáo trình tập thủy lực ta có: ε = 0,627 = εgt2 = 0,627 Vậy ta có H = 2,94 m Suy ra: Ztl = Zđc + H = 79 + 2,94 = +81,94 m 3.2.2 Ứng dụng kết tính toán: + Xác định cao trình đắp đê quai thượng lưu: Zđqtl = 81,94 + 0,7 =+82,64 m 3.3 Với a=(0,5 – 0,7) m Đê quay 3.3.1 Tuyến đê quay a) Đê quai thượng lưu Kích thước mặt cắt đê quai b=3m m = 2,5 Cao trình đỉnh: ZĐQTL = ZTL + a = 81,94 + 0,7 =+82,64 m Với a=(0,5 – 0,7) m 12 SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN b) Đê quai hạ lưu Kích thước mặt cắt đê quai b=3m m = 2,5 Cao trình đỉnh: ZĐQHL = ZHL + a’ = 79,1+0,5 =+79,6 m Với a’= 0,5 m 3.3.2 Tính khối lượng đê quai 13 SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT- Đồ án dẫn dòng thi công công tác hố móng GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN 14 SVTH: TRỊNH DUY HOÀN TH Lớp: 50CT-