ĐỒ ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG VÀ CÔNG TÁC HỐ MÓNG

ĐỒ ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG VÀ CÔNG TÁC HỐ MÓNG Chương 1:Giới thiệu chung 1.1 Vị trí công trình Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi TL Đầm Bài được xây dựng trên suối TC, thuộc xã X, huyện H, cách thị xã T 20 km về phía Bắc. 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 1.3 Quy mô công trình 1.3.1. Dung tích hồ chứa Ứng với các cao trình mực nước hồ có các dung tích sau: Mực nước dâng bình thường : 31,62 m ; W = 3,9.106 m3. Mực nước gia cường : 34,21 m ; W = 4,884.106 m3. Mực nước chết : 23,8 m ; W = 0,994.106 m3. 1.3.2. Đập đất Kết cấu đập bằng đất đắp, có vật thoát nước kiểu lăng trụ. Có các thông số kỹ thuật của đập như sau: Chiều dài đập L = 282 m. Chiều cao đập Hmax = 24,3 m. Cao trình đỉnh đập đ.đ = +40,3 m. Chiều rộng đỉnh đập b = 5 m. Mái dốc thượng lưu được gia cố bằng đá lát khan dày 30 cm, trên lớp sỏi cát đệm. Hệ số mái thay đổi từ m = 2,53,5, có một cơ ở cao trình 27 m rộng 3m. Mái dốc hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, hệ số mái thay đổi từ m = 2,753,5 có hai cơ ở cao trình +27m rộng 5m và cao trình +22,5 rộng 15m. 1.3.3. Cống lấy nước

ĐỒ ÁN MÔN HỌC DẪN DÒNG THI CÔNG VÀ CÔNG TÁC HỐ MÓNG

Chương 1:Giới thiệu chung

1.1 Vị trí công trình

Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi TL Đầm Bài được xây dựng trên suối TC, thuộc xã X, huyện H, cách thị xã T 20 km về phía Bắc

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

1.3 Quy mô công trình

1.3.1 Dung tích hồ chứa

Ứng với các cao trình mực nước hồ có các dung tích sau:

Mực nước dâng bình thường : 31,62 m ; W = 3,9.106 m3 Mực nước gia cường : 34,21 m ; W = 4,884.106 m3 Mực nước chết : 23,8 m ; W = 0,994.106 m3

1.3.2 Đập đất

Kết cấu đập bằng đất đắp, có vật thoát nước kiểu lăng trụ Có các thông số kỹ thuật của đập như sau:

Chiều dài đập L = 282 m

Chiều cao đập Hmax = 24,3 m

Cao trình đỉnh đập ∇đ.đ = +40,3 m

Chiều rộng đỉnh đập b = 5 m

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

số mái thay đổi từ m = 2,53,5, có một cơ ở cao trình 27 m rộng 3m

Mái dốc hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, hệ số mái thay đổi từ m = 2,753,5 có hai cơ ở cao trình +27m rộng 5m và cao trình +22,5 rộng 15m

1.3.3 Cống lấy nước

Loại

thiết kế

Độ dốc đáy cống

Chiều dài cống (m)

Chiều rộng (m) Chiều cao (m) Cao trình

cửa vào

Vị trí

phải 1.3.4 Đập tràn

Tràn tự do bố trí tại eo yên ngựa bên phải đập đất kiểu máng tràn ngang nối tiếp bằng bậc nước nhiều cấp Kết cấu đập tràn bằng đá xây có bọc bê tông cốt thép M200 dày 10 cm

(m)

1.4 Các đặc trưng thuỷ văn và các yếu tố về dòng chảy vùng công trình đầu mối.

Khu vực xây dựng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Mùa mưa từ tháng V đến tháng

X, mùa khô từ tháng XI đến tháng IV

Hồ TL dự kiến xây dựng trên Suối TC Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập đo được 16,6 km2

Hồ Đầm Bài dự kiến xây dựng trên suối Bằng Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập đo được 16.6 km2.Lượng mưa bình quân nhiều năm của lưu vực là 1772 mm Lưu lượng dòng chảy chuẩn Q0 = 0.48 m3/s; Cv = 0.49; Cs = 2Cv Lưu lượng dòng chảy ứng với tần suất 10% của các tháng mùa khô như sau:

Quan hệ Q ~ Z ở hạ lưu tuyến đập

Dòng chảy lũ thiết kế

Số liệu Qmax m3/s Tổng lượng lũ thiết

kế W 106 m3

Tần suất %

Quan hệ dung tích hồ và cao trình mực nước hồ như sau:

1.5 Thời gian thi công

Công trình được xây dựng trong khoảng 3 năm kể từ ngày khởi công

1.6 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.6.1 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

1.6.2 Động đất

Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7

1.7.1 Vật liệu đất

Mỏ 1 nằm phía vị trí đập tràn, cách tuyến đập 400m, gồm chủ yếu là lớp đất sét

và có lớp á sét từ trung đến nặng có lẫn dăm sạn xen kẹp, lớp này có lúc ở dưới, ở giữa

và ở trên lớp đất sét Bề dày khai thác tương đối đồng đều 2÷2,5m

Mỏ 2 nằm ở thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập 500m gồm các loại đất: á sét, sét,

bề dày trung bình 2,8m

Mỏ 3 nằm ở sau vai trái tuyến đập Mỏ này chủ yếu là đất sét, bề dày trung bình 2,5m cách tuyến đập 800m

Mỏ 4 nằm phía thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập khoảng 1500m, bề dày khoảng 2,4m, gồm đất sét, á sét

Bốn mỏ đất gồm hai loại nguồn gốc chính là Eluvi và Deluvi Đất ở bốn mỏ này có dung trọng tự nhiên khô tnk = 1,6T/m3 , đều dùng để đắp đập được

1.7.2 Cát, đá, sỏi

Dùng đá vôi ở mỏ Bache, đá ở đó rất tốt dùng trong các công trường xây dựng

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

1.7.3 Giao thông vận tải

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

1.8 Điều kiện dân sinh kinh tế

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

1.9.1 Cung cấp điện

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

1.9.2 Cung cấp nước

Nước dùng cho sản xuất được đảm bảo cả về số lượng lẫn chất lượng nhờ việc

sử dụng nguồn nước lấy từ các sông, suối

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

Điều kiện thi công

- Công trình đầu mối thủy lợi do Công ty M 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

- Thời gian thi công 3 năm

Chương 2: Phương án dẫn dòng thi công

2.1 Nguyên tắc lựa chọn phương án dẫn dòng thi công:

- Thời gian thi công ngắn nhất

- Phí tổn dẫn dòng và giá thành công trình rẻ nhất

- Thi công thuận tiện, liên tục, an toàn và chất lượng cao

- Triệt để lợi dụng các điều kiện có lợi của tự nhiên và các đặc điểm của kết cấu công trình thuỷ công để giảm bớt khối lượng và giá thành các công trình tạm

- Khai thác mọi khả năng, lực lượng tiên tiến về kỹ thuật tổ chức và quản lý như: Máy móc có năng suất cao, phương pháp và công nghệ thi công tiên tiến, tổ chức thi

công khoa học để tranh thủ tối đa thi công vào mùa khô với hiệu quả cao nhất Cụ thể

là mùa khô mực nước thấp, đắp đê quai ngăn dòng tập trung đắp đập với tốc độ nhanh vượt lũ tiểu mãn và lũ chính vụ

- Khi thiết kế các công trình tạm nên chọn các phương án thi công đơn giản, dễ làm, thi công nhanh, dỡ bỏ dễ dàng, tạo điều kiện cho công trình chính sớm khởi công

và thi công thuận lợi, đặc biệt là tạo điều kiện để công trình sớm phát huy tác dụng

2.2 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong thời đoạn dẫn dòng ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế

2.2.1 Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công.

Công trình Dầm Bài là công trình cấp III Theo tiêu chuẩn TCXDVN 285:2002, tần suất lưu lượng để thiết kế công trình tạm phục vụ cho dẫn dòng thi công được xác định dựa vào thời gian công trình đầu mối hoàn thành Công trình Dầm Bài là công trình cấp I, dẫn dòng qua một mùa khô chọn tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế công trình tạm phục vụ cho công tác dẫn dòng là P=10%

2.2.2 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Lưu lượng mực nước lớn nhất được lấy với trị số lớn nhất xuất hiện trong từng mùa dẫn dòng Căn cứ vào lưu lượng trung bình tháng trong thời đoạn dẫn dòng và tần suất thiết kế dẫn dòng đã chọn ở trên ta chọn được lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

2.3 Nêu phương án dẫn dòng thi công

Theo phương án này thời gian thi công trình trong 2 năm bắt đầu từ 11/2013 đến 4/2016

2.3.1 Phương án 1

Nội dung của phương án:

Bảng 2 - 1: Trình tự dẫn dòng theo phương án 1

Năm

xây

dựng Thời gian

Hình thức dẫn dòng

Lưu lượng dẫn dòng (m3/s)

Công việc phải làm và các mốc khống chế

I

Mùa khô từ 11/2013 đến 4/2014

Qua lòng sông thu

- Đắp đê quai ngăn dòng -Thi công xong cống lấy nước (bờ phải)

-Thi công một phần đập(bờ phải) tới cao trình m

Mùa lũ từ 5/2014 đến 10/2014

Qua lòng sông thu

- Thi công tiếp một phần đập(bờ phải) tới cao trình m

- Đào móng và Thi công tràn xả lũ để chuẩn bị dẫn dòng vào mùa lũ năm sau

II

Mùa khô từ 11/2014 đến 4/2015 Qua cốngngầm 2.9

-Thi công đập chính toàn tuyến đến cao trình… m

- Thi công xong tràn xả lũ Mùa lũ từ

5/2015 đến 10/2015

Qua tràn

Tiếp tục thi công đập chính một phần bờ phải đến cao trình thiết kế là …m

III

Mùa khô từ 11/2015 đến 4/2016

Qua cống

- Thi công xong đập chính đến cao trình thiết kế m

- Hoàn thiện toàn bộ công trình và đưa vào sử dụng

- Nghiệm thu bàn giao công trình

2.3.2 Phương án 2 :

Theo phương án này thời gian thi công trình trong 2 năm bắt đầu từ 11/2013 đến 11/2015

Bảng 2 - 2: Trình tự dẫn dòng theo phương án 2

Nă

m

thi

côn

g

Thời gian Công

trình dẫn dòng

Tần suất TKDD (P%)

Lưu lượng dẫn dòng (m3/s) Các công việc phải làmvà các mốc khống chế

I

Mùa khô

từ

tháng11/20

13 dến

tháng

4/2014

Qua lòng sông tự nhiên

10 2.9

- Chuẩn bị mặt bằng

- Đào móng, mở móng tràn

- Đào móng và thi công cống

- Đắp đập 1 phần lòng sông bên trái

Mùa lũ từ

tháng

5/2014 đến

tháng

10/2014

Lòng sông thu hẹp

10

210

-Hoàn thành thi công cống dẫn nước, kênh dẫn sau cống để dẫn dòng vào mùa khô năm sau

-Thi công một phần đập (vai phải)

-Tiếp tục thi công tràn

II

Mùa khô

từ tháng

11/2014

đến tháng

4/2015

Cống dẫn dòng

10

2.9

- Hoàn thành thi công xong hạng mục tràn xả lũ

- Thi công đập chính tới cao trình nhất định

- Ngăn dòng

- Đắp đập tới cao trình vượt lũ

Mùa lũ từ

tháng

5/2015

đến tháng

10/2015

Qua tràn

- Thi công xong đập chính tới cao trình thiết

kế

- hoàn thành toàn bộ các hạng mục công trình

- Nghiệm thu bàn giao công trình

2.4 Phân tích lựa chọn phương án dẫn dòng

2.4.1 phương án 1 :

- Theo phương án này khi thi công lợi dụng được địa hình khu vực, các hạng mục của công trình được thi công liên tục đảm bảo tiến độ thi công công trình

- Khối lượng các hạng mục công trình không lớn lắm, công trình được thi công phần lớn đập ở lòng sông vào mùa lũ

- Tuy nhiên phương án 1 cũng có mặt không thuận lợi là thời dan thi công dài nên khối lượng công trình tạm nhiều

2.4.2 phương án 2 :

- Theo phương án này khi thi công vào mùa lũ năm thi công thứ nhất dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên, thi công đập phần lớn vào mùa khô, tránh được những trận mưa lớn

- Thời gian thi công ngắn giảm được khối lượng công trình tạm

- phương án này có nhược điểm là đòi hỏi khối lượng công việc lớn và thời gian được rút ngắn do cường độ công việc lớn, số lượng xe vận chuyển vật liệu, nhân công huy động lớn từ đó dẫn đến chi phí cho công trình lớn và có thể làm quá trình thi công bị gián đoạn

- Tiến độ thi công công trình có khả năng bị chậm do khối lượng thi công lớn mà thời gian thi công ngắn…

Qua phân tích so sánh hai phương án ở trên ta thấy Phương án 1 là phù hợp với đáp ứng được yêu cầu cụ thể của công trình Các hạng mục công trình được thi công liên tục, cường độ thi công và khối lượng công việc không quá lớn, thời gian thi công tương đối hợp lý

2.5 Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công.

2.5.1Chọn tần suất dẫn dòng thiết kế : Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam Bảng 4-6

trang 17 TCVN 285-2002 theo cấp công trình (Cấp III) ta chọn tần suất dẫn dòng thiết

kế (tần suất lũ thi công) P=10%.

2.5.2Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công :

- Thời gian thi công 2.5 năm

- Đặc điểm thủy văn theo mùa và thời đoạn thi công theo mùa

2.5.3Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công :

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công và lưu lượng lớn nhất trong thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công ứng với tần suất thiết kế dòng thi công

+ Mùa khô từ tháng 11 tới tháng 4 Lưu lượng :

+ Mùa lũ từ tháng 8 đến tháng 1 năm sau lưu lượng đỉnh lũ

2.5 Tính toán thủy lực dẫn dòng thi công

2.5.1 Mục đích tính toán :

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

+ Xác định cao trình đê quai thượng lưu và hạ lưu;

+ Xác định cao trình đắp đập chống lũ ;

+ Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy;

2.5.2 Nội dung tính toán:

- Sơ đồ tính toán

MNtl mùa ki?t

Hình- Mặt cắt ngang sông khi thu hẹp lòng sông

Ztl

Zhl Z

Hình- mặt cắt dọc sông khi thu hẹp sông

- Xác định mức độ thu hẹp của lòng sông

Mức độ thu hẹp của lòng sông phải hợp lý Một mặt đảm bảo yêu cầu về mặt bằng thi công, mặt khác đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy cho hạ du mà không gây xói lở, theo giáo trình thi công tập I, mức độ thu hẹp lòng sông được xác định theo công thức:

K =

1 2

*100%

ω ω

(2-1)

2

ω

ω1

- Diện tích của đê quai và hố móng chiếm chỗ (m2)

K - Mức độ thu hẹp của lòng sông

Thông thường theo kinh nghiệm K =30% ~ 60%

Tuy nhiên với những sông miền núi có lưu lượng lớn nên tính toán với mức độ thu hẹp lòng sông nhỏ để giảm bớt xói cho lòng sông Tra quan hệ ( Q-Zhl) : ứng với lưu lượng dẫn dòng về mùa lũ là : Qdd

ml = 210 m3/s ta xác định được Zhl = 19.5 m ; và lưu lượng dẫn dòng về mùa kiệt là : Qdd

mk= 2.9 m3/s ta được Zhl = 18.3m

- Xác định độ cao nước dâng Zc

Khi lòng sông bị thu hẹp thì mực nước sẽ tăng lên một đoạn:

Zc=

2

1

*

2 2.

c o

(m) (2-3)

Trong đó:

ϕ

- hệ số lưu tốc (với mặt bằng đê quai dạng hình thang thì ϕ

=(0,8~0,85), chọn ϕ

=0,85

Vc- lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp (m/s)

Vo- lưu tốc trung bình trước mặt cắt co hẹp (m/s)

• Vận tốc trung bình tại mặt cắt co hẹp:

Trong đó :

TK dd

Q

- lưu lượng ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế

µ- hệ số co hẹp bên, co hẹp một bên ε =0,95

c

ϖ

- diện tích mặt cắt lòng sông sau khi thu hẹp

Xác định vận tốc trung bình Vo trước mặt cắt co hẹp

Ta giả thiết các giá trị Zcgt

⇒

Ztl=Zhl+ Zcgt , từ đó sẽ đo được các diện tích o

ω

tương ứng

Và tính được các giá trị Vo =

TK dd

o

Q

ω Tiến hành thử dần đến khi nào Zcgt ≈

Zctt thì dừng lại

• → Kết quả tính toán như bảng 1 và bảng 2 sau:

Bảng 1- tính toán thủy lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp mùa kiệt

∆Ζgt Z tl ω1 ω2

ω2−ω

0.01 18.31 8.33 15.1 6.805 0.189 0.444 0.011 55.045

0.05 18.35 8.59 15.5 6.915 0.185 0.437 0.010 55.406 0.08 18.38 8.86 15.9 7.004 0.181 0.431 0.010 55.856 0.1 18.4 9.01 16.1 7.137 0.178 0.423 0.010 55.801 0.15 18.45 9.11 16.5 7.434 0.173 0.406 0.009 55.071 0.17 18.47 9.47 16.9 7.404 0.170 0.408 0.009 56.135 0.2 18.5 9.75 17.3 7.565 0.166 0.399 0.009 56.303 0.25 18.55 10 17.7 7.678 0.162 0.393 0.008 56.687

Bảng 2- tính toán thủy lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp mùa lũ

∆Ζgt Z tl ω1 ω2

ω2−ω

0 19.51 91.7 167 74.85 1.456 3.409 0.623 55.045 0.2 19.71 94.5 171 76.06 1.421 3.355 0.605 55.406 0.25 19.76 97.5 175 77.04 1.389 3.312 0.592 55.856 0.3 19.81 99.1 178 78.51 1.365 3.250 0.570 55.801 0.4 19.91 100 182 81.77 1.332 3.120 0.522 55.071 0.45 19.96 104 186 81.44 1.306 3.133 0.531 56.135

0.5 20.01 107 190 83.22 1.273 3.066 0.509 56.303

0.6 20.11 111 195 84.46 1.243 3.021 0.496 56.687

Xác định mực nước sông phía thượng lưu về mùa khô và mùa lũ năm thứ nhất :

• Mùa kiệt: ở bảng tính 1 ta có ∆Ztt = ∆Zgt =0,011 m thỏa mãn điều kiện tính gần đúng

ZTl = Zhl + ∆Zgt = 18,3 + 0,011 = 18,311 m

• Mùa lũ: ở bảng tính 2 ta có ∆Ztt = ∆Zgt = m thảo mãn điều kiện tính gần đúng

ZTl = Ztl + ∆Zgt = 19,5 + 0.011 = 19.511 m

Mùa kiệt : Zđqtlmk = Ztlmk + δ= 18.311 + 0.57 = 18.881 m

Mùa lũ : Zđqtlml = Ztlmk + δ= 19,511 + 0,57 = 20,081 m

- Xác định cao trình đỉnh đê quai hạ lưu:

Mùa kiệt : Zđqtlmk = Ztlmk + δ= 18.311 + 0.5 = 18.811 m

Mùa lũ : Zđqtlml = Ztlmk + δ= 19,511 + 0,5 = 20.011m

- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ:

Mùa kiệt: ZVLmk = ZTLmk + δ = 18.311 + 0.67 = 18.981 m

Mùa lũ: ZVLml = ZTLml + δ =19,511 + 0.67 = 20.181 m

Với δ = (0.5-0.7) m là độ cao an toàn

• Kiểm tra khả năng xói nền:

Với Qddmk = 2,9(m3/s)

Vc = 0.444 ( m/s) < [V]kx = 1.1(m/s)

( [V]kx Tra phụ lục II tiêu chuẩn 14TCN 57-88}

Vậy lòng suối cũ không bị xói

Với Qddmk = 210(m3/s)

Vc = 3.066 ( m/s) > [V]kx = 1.1 (m/s)

Vậy lòng suối cũ xói

2.6.Tính toán thuỷ lực qua cống dẫn dòng mùa kiệt năm thứ hai