Đồ án thi công công trình thủy

Số liệu ban đầu Đồ án được giao đề số: 93 Địa hình: bình đồ khu vực xây dựng công trình tỉ lệ 1: 1000. Địa chất: Bảng 1.1. Các lớp địa chất Tên lớp nền Loại nền Chiều dày (m) 3 Cát sạn 1.1m 7 sét 50m 9 Đá phong hóa 75m Bảng 1.2. Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập: Đường thành phần hạt K D gtn jtn Ctn jbh Cbh Loại N Nền dhạt P% cms Tm 3 3 độ 2 độ Tm 2 (mm) Tm Tm >25 102÷101 2.63÷2.7 1.85÷2.1 0.33÷0.42 33÷36 0.1÷0.3 33÷36 0.05÷0.15 Cát sạn >2 sét 50 106÷108 2.66÷2.7 1.75÷1.95 0.330.42 18÷22 4.5÷5 18÷22 4.5÷5 Đá phong hóa 105÷1010 2.4÷2.6 1.8÷2.3 0.1÷0.22 52÷57 140÷143 0.47 2.51 Đặc trưng hồ chứa: Các mực nước thiết kế và lưu lượng thiết kế: Bảng 1.3. Các mực nước thiết kế và lưu lượng thiết kế: MNDBT MNKT MNC CTĐS Qtt Qkt m m m m m3s m3s 29 31.4 16.5 0 1577 2389 Đường quan hệ giữa lưu lượng và mực nước hạ lưu: Bảng 1.4. Mối quan hệ giữa lưu lượng và mực nước hạ lưu Zhl(m) 1 3 5 8 10 12 15 20 Q(m3s) 9 105 298 850 1367 1878 3355 6403 Bảng 1.5. Tài liệu gió Trường hợp Mực nước dâng bình thường Mực nước kiểm tra Đà gió D (m) D P% = 4050 D50% = 4320 Vận tốc gió W (ms) WP% = 21.6 W50% =16.2

Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng Số liệu ban đầu Đồ án giao đề số: 93 Địa hình: bình đồ khu vực xây dựng công trình tỉ lệ 1: 1000 Địa chất: Bảng 1.1.1.1.a.1 Các lớp địa chất Tên lớp Loại Chiều dày (m) Cát sạn 1.1m 50m sét Đá phong hóa Bảng 1.1.1.1.a.2 75m Chỉ tiêu lý đất vật liệu đắp đập: Đường thành phần hạt K gtn D C jtn tn C jbh bh Loại N Nền d hạt P% cm/s T/m T/m độ T/m 33÷36 0.1÷0.3 T/ độ m (mm) >25 Cát sạn sét 10-2÷10-1 2.63÷2.7 1.85÷2.1 0.33÷0.42 33÷36 0.05÷0.15 >2 50 Đá phong hóa 10-6÷10-8 2.66÷2.7 1.75÷1.95 0.33-0.42 18÷22 4.5÷5 10-5÷10-10 2.4÷2.6 1.8÷2.3 140÷143 0.47 0.1÷0.22 52÷57 Đặc trưng hồ chứa: Các mực nước thiết kế lưu lượng thiết kế: Bảng 1.1.1.1.a.3 Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Các mực nước thiết kế lưu lượng thiết kế: 18÷22 4.5÷5 2.51 Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng MNDBT MNKT MNC CTĐS m m m m 29 31.4 16.5 Q Q tt kt m3/s m3/s 1577 2389 Đường quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu: Bảng 1.1.1.1.a.4 Mối quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu Zhl(m) 10 Q(m3/s) 105 298 850 1367 1878 Bảng 1.1.1.1.a.5 Tài Trường hợp Đà gió D (m) Vận tốc gió W (m/s) 12 liệu gió Mực nước dâng bình thường 15 20 3355 6403 Mực nước kiểm tra D P% = 4050 D50% = 4320 WP% = 21.6 W50% =16.2 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU BAN ĐẦU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.2.1 Điều kiện địa hình lưu vực sông • Khu vực công trình nằm vùng địa hình dốc trung bình, dải đồi có chiều cao trung bình trải dọc theo hướng Tây - Đông • Tuyến sông thẳng chảy theo hướng Bắc - Đông Nam Đầu nguồn sông chảy lòng dẫn tương đối rộng với hai bờ bên sông thấp, lòng sông thu hẹp dần qua dải đồi, vị trí hẹp lòng sông có chiều rộng khoảng 30-35m, hai bên bờ khu vực có độ dốc trung bình khoảng 1:3 Về phía hạ lưu lòng sông mở rộng dần, địa hình tương đối thoải Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy • HD: Bùi Anh Thắng Lập đồ khu vực xây dựng công trình với tỉ lệ 1:1000, độ chênh cao đường đồng mức 5m Đường đồng mức cao khu vực 40m, thấp 0m, đáy sông cao trình 0m 1.2.2 a) Điều kiện khí tượng thủy văn Khí hậu lưu vực Các tài liệu mưa, bốc hơi, nhiệt độ không khí, độ ẩm, gió thống kê theo số liệu đo nhiều năm trạm khí tượng thuỷ văn xung quanh khu vực công trình Nhìn chung, khí hậu lưu vực tương đối thuận lợi cho việc khai thác công tác thi công công trình b) Dòng chảy Dòng chảy vào hồ chứa xác định mô hình tất định mưa – dòng chảy (mô hình TANK), mô hình cho ta chuỗi dòng chảy nhiều năm (20 năm) khu vực tuyến công trình Dựa vào tài liệu dòng chảy lũ trạm thuỷ văn đặt lưu vực sông, phương pháp tính toán quy đổi khu vực tuyến công trình, ta xác định đường trình lũ với tần suất khác Bằng phương pháp điều tiết lũ, giá trị lưu lượng tính toán lưu lượng kiểm tra qua công trình tháo lũ xác định: • Qtt =1577 m3/s • Qkt = 2389 m3/s Vận tốc dòng chảy lòng sông nhỏ vận tốc cho phép chống xói mực nước khác c) Quan hệ lưu lượng – mực nước hạ lưu Tại hạ lưu tuyến công trình, quan hệ lưu lượng với mực nước xây dựng theo công thức thuỷ lực chảy lòng sông thiên nhiên dựa số liệu mặt cắt ngang lòng sông, cắt dọc sông điều tra lũ Bảng 1.2.2.1.c.1 Bảng giá trị mực nước hạ lưu ứng với lưu lượng tính toán Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy 1.2.3 HD: Bùi Anh Thắng Qtt Qkt Lưu lượng (m3/s) 1577 2389 Mực nước (m) 10.82 13.04 Điều kiện địa chất Dựa sở khảo sát, thăm dò toàn khu vực xây dựng công trình số liệu thu kết thí nghiệm cho thấy địa chất khu vực xây dựng công trình bao gồm lớp đất đá phân bố đồng đều: • Lớp 1: lớp cát sạn với chiều dày 1.1m, hệ số thấm lớp lớn đặt công trình nên lớp đòi hỏi phải có biện pháp chống thấm chân khay tường Trong trường hợp khác ta bóc lớp đặt công trình lên lớp thứ (á sét) • Lớp 2: lớp sét dày 50m hệ số thấm nhỏ nên tính chống thấm cho tốt tiêu học j bé nên ổn định chống trượt Địa chất đất thích hợp cho loại đập dâng nước vật liệu địa phương • Lớp 3: lớp đá phong hoá, dọc theo tuyến công trình xuất vài khe nứt co chiều sâu nứt khoảng từ 75m Khi xây dựng công trình cần có biện pháp sử lý khe nứt khoan phun xi măng gia cố chống thấm 1.2.4 Vật liệu xây dựng Qua khảo sát trữ lượng vật liệu quanh vùng xây dựng công trình, có mỏ vật liệu chính: • Mỏ vật liệu 1: nằm cách khu vực xây dựng công trình 1km phía Tây với trữ lượng đất sét, sét nhiều thích hợp cho việc xây dựng đập vật liệu địa phương sét sét đồng chất • Mỏ vật liệu 2: nằm xuôi phía hạ lưu công trình có trữ lượng cát, sỏi lớn dùng làm cốt liệu cung cấp đầy đủ cho xây dựng công trình bê tông làm lớp chuyển tiếp cho phận lọc ngược Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng 1.3 NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH Hệ thống công trình đầu mối có nhiệm vụ lợi dụng tổng hợp nguồn nước phân phối lợi ích ngành, phân phối chi phí cho ngành hợp lý sở nâng cao hiệu sử dụng nguồn nước đến mức cao Dự án xây dựng công trình chủ yếu trữ nước cung cấp nước tưới cho vùng nông nghiệp phía hạ lưu công trình, công trình kết hợp thực nhiệm vụ sau: • Phát điện • Nuôi trồng thuỷ sản, du lịch, cải tạo môi trường CHƯƠNG CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH 2.1 CHỌN TUYẾN Trong việc thiết kế xây dựng cụm công trình đầu mối, vấn đề chọn tuyến đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng định đến kết cấu cách bố trí công trình cụm đầu mối, ảnh hưởng đến điều kiện thi công quản lý, khai thác, đến hiệu ích dự án công trình cuối đến giá thành dự án Tuyến hệ thống công trình đầu mối sông đồ án bố trí công trình hệ thống đập dâng nước, công trình tháo lũ, công trình lấy nước 2.1.1 Nguyên tắc chọn tuyến • Theo điều kiện địa hình nên chọn tuyến vùng có thung lũng hẹp để có khối lượng nhỏ cần phải đủ chỗ để bố trí công trình • Theo điều kiện địa chất, tuyến công trình nên có địa chất phù hợp với loại công trình để đảm bảo ổn định toàn công trình (lún, trượt, độ bền), phải đảm bảo yêu cầu chống thấm tốt quanh bờ • Theo điều kiện thi công, vùng tuyến cần có đủ mặt bố trí công trình phụ trợ phục vụ cho công tác xây dựng công trình • Đảm bảo dẫn dòng thi công thuận lợi Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng • Gần vị trí có sẵn mỏ vật liệu đáp ứng yêu cầu xây dựng • Theo điều kiện vận hành: điều kiện vận hành thuận tiện, chi phí vận hành nhỏ • Theo điều kiện môi trường, di dân tái định cư: giảm thiểu tối đa mức ngập lụt đất canh tác, di dân, đền bù ít, bảo tồn giá trị văn hoá • Có hiệu tổng hợp cao 2.1.2 Chọn tuyến xây dựng công trình Chiều rộng đáy sông vào mùa kiệt chỗ hẹp vào khoảng 57.7m, bố trí tuyến chiều dài tuyến khoảng 300m (hình 2-1) Tuyến áp lực chọn vị trí tựa vào hai bờ, có chiều dài tuyến nhỏ, đủ bố trí công trình đầu mối tiện dẫn dòng thi công Phía thượng hạ lưu tuyến có độ dốc nhỏ hơn, thuận lợi cho việc bố trí công trình phụ trợ cho trình thi công 2.2 BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH 2.2.1 Nguyên tắc chung bố trí công trình • Yêu cầu quản lý kỹ thuật: Mỗi công trình hệ thống phải thoả mãn điều kiện làm việc đồng thời không làm ảnh hưởng đến công trình khác Khi bố trí cần ý đến điều kiện thuỷ lực dòng vào, dòng tránh việc xói lở bờ, vấn đề tháo vật nổi, tháo phù sa… loại công trình, đập tràn, nhà máy thuỷ điện, công trình lấy nước… • Điều kiện kỹ thuật: Công trình thiết kế phải đảm bảo ổn định, độ bền, kích thước công trình tháo đảm bảo đáp ứng yêu cầu khả tháo, nối tiếp thượng hạ lưu, chế độ làm việc, vận hành bình thường • Điều kiện kinh tế kỹ thuật: Giá thành công trình phải nhất, hiệu đầu tư cao Bố trí công trình phải tận dụng vật liệu, lao động, tài nguyên khác Như cần tận dụng vật liệu địa phương, ứng dụng loại kết cấu xây dựng công công trình • Điều kiện kỹ thuật thi công: Hình dạng kết cấu cách bố trí công trình cần tiện lợi cho việc tổ chức thi công thời gian ngắn cần đặc biệt lưu ý đến phương pháp dẫn dòng thi công thuận lợi Chú ý lợi dụng công trình phục vụ cho thi công đê quai, đường hầm… làm công trình hệ thống • Những điều kiện khác: Ngoài yêu cầu điều kiện bố trí công trình cần ý đến điều kiện mỹ thuật, kiến trúc tạo cảnh quan đẹp hài hoà Cần ý biện pháp công trình cho hư hỏng quan sát sửa chữa Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy 2.2.2 HD: Bùi Anh Thắng Bố trí công trình Trên sở phân tích số liệu ban đầu bình đồ khu vực xây dựng, điều kiện địa chất, điều kiện thi công sơ bố trí công trình sau: (hình 2-2) Đắp Đập dâng nước vật liệu địa phương bố trí toàn tuyến • Công trình tháo lũ dạng đường tràn tháo lũ bố trí hai bê bờ, song khu vực bờ trái dự kiến bố trí công trình lấy nước nên bố trí công trình tháo lũ bên bờ phải hợp lý Tuyến đường tràn xác định dựa vào yếu tố thuỷ lực độ dốc cho phép đường tràn đất • Công trình lấy nước bố trí thân đập, nối tiếp sau hệ thống kênh dẫn nước chạy dọc theo bờ sông • Khu phụ trợ (trạm trộn, lán trại, khu tập kết vật liệu ) bố trí hai bên bờ phía hạ lưu CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG NƯỚC 3.1 CHỌN LOẠI ĐẬP DÂNG NƯỚC Theo điều kiện địa hình khu vực tuyến công trình rộng tương đối thoải thuận lợi cho việc thi công xây dựng công trình đập dâng nước VLĐP Hơn nữa, địa chất công trình có lớp lớp sét dày 20m nên việc xây dựng đập dâng BTTL không khả thi, phù hợp loại đập dâng VLĐP Đập dâng nước đập VLĐP, vào địa chất phương án chọn loại đập đề xuất: • Đập đồng chất sét • Đập cuội sỏi, đá thải có lớp chống thấm • Đập đá đổ có lớp chống thấm a) Đập đồng chất sét: Ưu nhược điểm bật việc lựa chọn đập đất đồng chất:  Ưu điểm: • Tận dụng vật liệu đắp đập chỗ, khu vực xây dựng có nhiều đất sét, cự ly gần, có đặc trưng lý tốt Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy • HD: Bùi Anh Thắng Nước ta có nhiều đập đất sét đồng chất xây dựng nên loại đập có ưu điểm có nhiều kinh nghiệm thiết kế thi công  Nhược điểm: • Mái dốc lớn, dẫn đến hố móng rộng • Thi công phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời tiết • Xử lý thoát nước thân đập khó khăn, đặc biệt khó khăn xử lý chống động vật đào hang (chuột, mối) b) Đập cuội sỏi, đá thái có lớp chống thấm ưu nhược điểm bật việc lựa chọn đập cuội sỏi, đá thái: Ưu điểm:  • Tận dụng nguồn vật liệu nhiều mỏ vật liệu số (cuội sỏi) nguồn vật liệu rẻ tiền (đất, đá thải) Đối với đập thấp kết cấu đập dạng thích hợp • Nhược điểm:  • Việc xử lý chống thấm cho đập phức tạp c) Đập đá đổ có vật chống thấm  Ưu điểm: • Mái dốc nhỏ, thể tích đập nhỏ so với dạng đập khác • Tính ổn định mái dốc cao  Nhược điểm: • Trọng lượng đập lớn Qua phân tích ưu nhược điểm phương án đập trên, thấy rằng: Địa chất tuyến công trình đất mềm không thích hợp với đập đá đổ; phương án đập cuội sỏi, đá thải đập sét đồng chất hợp lý nhất, nhiên dựa vào tận dụng vật liệu kinh nghiệm xây dựng đập, phương án lựa chọn là: ”Đập đồng chất sét” 3.2 XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH Cấp công trình số quan trọng định lớn đến kích thước, giá thành công trình Cấp công trình xác định dựa vào yếu tố sau: Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng • Loại đập, chiều cao đập, đập • Năng lực công trình (diện tích tưới) • Dung tích hồ chứa Do diện tích tưới nên ta xác định cấp công trình theo yếu tố: loại đập, chiều cao đập, loại Cao trình đỉnh đập sơ xác định theo công thức: ẹđđ = MNTL + d (3-1) * d: Độ vượt cao đỉnh đập so với MNTL Để xác định cấp công trình theo chiều cao đập sơ lấy d = 2m * MNTL = MNKT = 31.4m Ta có ẹđđ =31.4+ = 33.4(m) Chiều cao đập lớn trường hợp đập lớp số Hmax= ẹđđ - CTĐS = 33.4 – =33.4(m) (3-2) Theo Bảng 1.1 [tr6, QP1] Nền đập đất chiều cao 33.4m nên cấp công trình cấp III 3.3 THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG ĐẬP DÂNG Theo chương 1, ta thiết kế đập dâng nước theo hai trường hợp: • Trường hợp đập đặt lớp đất (Đập đồng chất chân khay) • Trường hợp đập đặt lớp đất (bóc toàn lớp đất 1) Khi tính toán số yếu tố ta phải xét riêng cho hai trường hợp 3.3.1 Tính toán thông số sóng xác định cao trình đỉnh đập ( tính toán cho trường hợp) a) Số liệu ban đầu dùng tính toán Bảng 3.3.1.1.a.1 MNDBT 29m Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Cao trình đáy sông 0m Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng MNKT 31.4m Hệ số mái dốc thượng lưu m1 MNC 16.5m Kiểu gia cố mái dốc thượng lưu Đá lát khan Góc hướng gió với trục đập a Bảng 3.3.1.1.a.2 Mực nước thượng lưu MNDBT=29m T b) 21600s o MNKT=31.4m Cột nước trước đập H(m) H1= 29 m H2=31.4m Đà gió D (m) D = 4050m D = 4320m Vận tốc gió W W4%=21.6m/s[1] W50%=16.2m/s Xác định cao trình đỉnh đập dlun a CTĐĐ Đường mực nước hồ dềnh gió d h MNTL hsl Dh l/2 Hình 3-1: Sơ đồ tính toán cao trình đỉnh đập ▼đđ = MNTL+d (3-3) d = ẹh + hsl + a Ta tính cho trường hợp: ▼đđ1=MNDBT+d1 ; d1=∆h1+hsl1+a1 ▼đđ2=MNKT+d2 ; d2=∆▼h2+hsl2+a2 Trong đó: Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 (3-4) Đồ án thi công công trình thủy * * HD: Bùi Anh Thắng ∆h1, ∆h2: Độ dềnh mực nước gió ứng với MNDBT MNKT hsl1, hsl2 : Chiều cao sóng leo ứng với MNDBT MNKT * a1, a2 : Độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT MNKT Do cấp công trình cấp III nên P = 4% So sánh cao trình đỉnh đập tính toán chọn giá trị lớn làm cao độ thiết kế c) Xác định độ dềnh mặt nước gió ∆h −6 ∆h =     2.10 g HW D cos α                                                                       Lần lượt thay số vào ta có: • ∆h1 = 0,0133m trường hợp MNDBT • ∆h2 = 0,0074m trường hợp MNKT d) Xác định chiều cao sóng leo hsl theo qui phạm Xác định thông số sóng khu nước sâu cho hai trường hợp: MNDBT MNKT: w2 h1 =     0.16  [1 − (   )      ]                                    g gD + 0.6.10−3 w2                         w2  [1 − (   )      ]                                    gt g + 1.04.10−3.( ) 0.635 w                         h1 =     0.16 − h    = min(h1 ; h2  )                                           Trong đó: w : vận tốc gió (m/s) D : đà gió (m) t:thời gian phát triển gió t=6(h) Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng γ nc + m2 D c =   2.23   A.h γ da − γ nc m(m + 2) w gh 0.625 (  )         g w2                         τ   = 1,95 Bảng 3.3.1.1.d.1 So sánh lấy giá trị − 0.78 0.59 − 16.89 13.76 h − trung bình λ , τ   trường hợp λ Chiều cao sóng leo lên mái dốc có tần suất i% tính theo công thức sau: hsl=K1.K2.K3.K4.hi% (3-10) * K1, K2: Hệ số phụ thuộc vào độ nhám vật liệu gia cố mái tra theo bảng * K3: Hệ số phụ thuộc tốc độ gió w hệ số mái dốc thượng lưu m tra theo bảng K4: Hệ số phụ thuộc độ dốc sóng, lấy theo đồ thị * hi%: chiều cao sóng tính toán ứng với tần suất i% tính theo công thức: * h−i% = Ki% h Trường hợp tính sóng leo lấy i=1% Ki% Được tra theo đồ thị hình ứng với đường cong 1% * * Bảng 3.3.1.1.d.2 e) (3-11) Bảng kết tra, tính hệ số chiều cao sóng leo h 1% h sl Hệ số MNDBT (hsl1) K1 0,75 K2 0,60 K3 1,50 K4 1,2 Ki 2,06 1.61 1.30 MNKT (hsl2) 0,75 0,60 1,1 1,23 2,07 1.22 0.74 Xác định độ vượt an toàn Công trình thuộc cấp III Theo bảng 4-1 [tr19, QP1] ta có độ vượt cao an toàn: Bảng 3.3.1.1.e.1 Độ vượt cao an toàn Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng Trường hợp tính toán MNDBT=29 MNKT=31.4 Độ vượt cao an toàn a (m) 0.7 0.2 Kết tính toán cao trình đỉnh đập ghi bảng sau: Bảng 3.3.1.1.e.2 Kết tính toán cao trình đỉnh đập Trường hợp tính toán MNDBT=29m MNKT=31.4 m Cao trình đỉnh đập (m) 31.01m 32.35m Cao trình đỉnh đập max giá trị Tăng thêm độ an toàn cho đập ta chọn cao trình đỉnh đập 40m 3.3.2 Thiết kế mặt đập (Tính cho hai trường hợp) Lựa chọn hình dạng, kích thước hình thức gia cố mặt đập phải dựa yêu cầu: điều kiện làm việc; đảm bảo điều kiện ổn định đập, yêu cầu giao thông., yêu cầu thi công Trong trường hợp đặc biệt cần phải xét đến an ninh quốc phòng có chiến tranh xảy (tham khảo [TL3]) Theo yêu cầu cấu tạo điều kiện thi công chiều rộng nhỏ mặt đập theo công thức: Bmin = 0.1 Hđ = 0,1 40 = 4m Hđ = CTDĐ – CTĐS = 40- 0= 40m • Đối với yêu cầu thi công: Chiều rộng mặt đập phụ thuộc vào kích thước máy thi công phạm vi hoạt động nó, nghĩa chiều rộng mặt đập phải đảm bảo cho máy móc sử dụng trình thi công đập công trình khác hệ thống dễ dàng Chiều rộng đỉnh đập tói thiểu Bmin = 5m • • Theo yêu cầu giao thông ta lựa chọn chiều rộng mặt đập tuỳ theo yêu cầu giao thông qua mặt đập Khu vực xây dựng công trình mạch nối hai bờ sông với mật độ giao thông cao, mặt đập thiết kế dạng đường cấp III, theo bảng 2-8 [tr78, TL3] chọn B = 10m; A=8.0; C=1,0m Từ yêu cầu ta chọn chiều rộng mặt đập giá trị Bmax giá trị B nên ta chọn B=10m Mặt đập sử dụng làm đường giao thông phục vụ cho giao thông nên mặt đường dải lớp bê tông atphalt Để nước mặt đập (do mưa) dễ dàng chảy xuống, mặt đập cần làm dốc hai phía với độ dốc 2% Dọc theo hai phía mặt đập, cần xây dựng trụ lan can cọc sắt để đề phòng tai nạn cho xe người lại Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy 3.3.3 a) HD: Bùi Anh Thắng Thiết kế hình dạng mái dốc kích thước đập Mái dốc Chọn mái dốc đập phải đảm bảo yêu cầu ổn định trường hợp khai thác thi công Mái dốc thượng lưu thường xuyên chịu tác dụng áp lực nước, áp lực sóng, giảm đột ngột mực nước, áp lực va đập vật Mặt khác đặc trưng vật liệu: góc ma sát j, lực dính đơn vị C bị giảm đất bão hoà nước gần toàn khu mái dốc thượng lưu, mái dốc thượng lưu thường chọn thoải so với mái dốc hạ lưu Khi xác định mái dốc đập ta dựa vào yếu tố như: loại đập, chiều cao đập, lực tác dụng, đặc tính đất xây dựng đập, đặc tính nền, điều kiện thi công, điều kiện khai thác dựa vào kinh nghiệm đập xây dựng làm việc tốt với điều kiện chiều cao, loại đập địa chất Đối với đập dâng công trình đập đồng chất, vật liệu đắp đập sét ta chọn hệ số mái dốc: • Mái thượng lưu: m1 = 3,25 • Mái hạ lưu: m2 = 2,75 3.0 b) Cơ đập Cơ đập đoạn nằm ngang mái dốc có tác dụng tăng thêm ổn định cho mái dốc, thu thoát nước mưa mái dốc, lại để theo dõi, kiểm tra đập thời gian khai thác… 3.3.4 Tính toán gia cố cấu tạo mái dốc thượng lưu (Tính cho hai trường hợp) Mục đích chủ yếu việc gia cố mái dốc thượng lưu đề phòng xói sóng gây ra, đồng thời loại trừ tượng nguy hiểm khác cho mái dốc dòng chảy có lưu tốc lớn vào cửa công trình lấy nước, đất sét thân đập co nở thay đổi nhiệt độ, nước mưa xói mái dốc, rễ ăn sâu vào thân đập, động vật đào hang Thông thường tính toán lớp gia cố mà đảm bảo ổn định tác dụng sóng đồng thời loại trừ nguy hiểm khác, tính toán gia cố mái dựa sở lực tác dụng sóng Gia cố mái dốc thượng lưu thường dùng hình thức: • Đá đổ • Đá xây khan • Tấm bê tông cốt thép Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy • HD: Bùi Anh Thắng Bê tông nhựa đường a) Gia cố mái thượng lưu đá lát khan Việc xác định đường kính tính toán đá gia cố mái hình thức đá đổ, sử dụng công thức Sankin (công thức 3-1 [67, QP2]): D c =   2.23 γ nc + m2   A.h γ da − γ nc m(m + 2) Thay số vào ta tính : Dc = 0.29 m Để đảm bảo an toàn cho mái dốc chọn chiều dày lơp đá đổ t = 0.8 m b) Phạm vi gia cố mái Giới hạn phần gia cố ta lấy đến đỉnh đập Giới hạn phần gia cố chủ yếu lấy thấp mực nước thấp hay mực nước chết hồ đoạn: Z = 2.h1% = 2*1.3= 2.6m (3-14) Vậy giới hạn phần gia cố cao trình 16.5 – 2.6= 13.9m(MNC=16.5m) Phần mái dốc nằm đoạn gia cố ta cần gia cố nhẹ lưu tốc sóng lớn gây xói lở mái dốc Dựa vào nguồn vật liệu tay nghề thi công, hình thức gia cố mái dốc thượng lưu cho công trình đá lát khan 3.3.5 Gia cố mái dốc hạ lưu Dưới tác dụng gió mưa động vật đào hang gây hư hỏng mái dốc hạ lưu cần bảo vệ Phủ lớp đất màu dày khoảng 5cm lên mái hạ lưu trồng cỏ lên Chiều cao đập tương đối lớn, mưa gây nên xói lở lớp gia cố, phần thấp mái dốc Để đề phòng tượng cần làm hệ thống khung vừa giữ ổn định ô trồng cỏ vừa làm rãnh thoát nước toàn mái dốc Kích thước khung chọn 2x2m đặt thẳng góc với xiên với mặt đập góc 45o , bên rãnh điền đầy sỏi Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy 3.3.6 a) o o o o HD: Bùi Anh Thắng Thiết kế vật thoát nước Thoát nước lòng sông Nước thấm qua đập đất có mặt tự (mặt bão hoà) dòng thấm mái dốc hạ lưu gây ổn định mái đập Vì vậy, điều cần thiết phải hạ thấp đường bão hoà cách bố trí vật thoát nước (VTN) chân mái hạ lưu đập vật thoát nước cần đảm bảo yêu cầu: Đủ khả thoát nước thường xuyên làm việc tốt Bảo đảm đường bão hoà không mái dốc hạ lưu Không cho phép xói ngầm thân đập đập Không cho phép xói ngầm thân vật thoát nước Phía hạ lưu đập có nước để tận dụng phần đê quây đá đổ thời gian thi công, ta lựa chọn phương án vật thoát nước dạng vật thoát nước lăng trụ Cao trình đỉnh vật thoát nước: ẹVTN=MNHLmax+1m=13.04+1=14.04m (3-15) Ta lấy cao trình đỉnh vật thoát nước lăng trụ 106m chọn chiều rộng đỉnh vật thoát nước bVTN = 3m Hệ số mái dốc phía thượng lưu m’1 = 1,5 hệ số mái dốc hạ lưu m’2=1,75 Vật liệu làm vật thoát nước đá đổ b) Thoát nước bên bờ Đối với đoạn đập nằm hai bên bờ nơi hạ lưu nước dạng vật thoát nước hay sử dụng là: • Vật thoát nước ống dọc • Vật thoát nước gối phẳng Hai dạng vật thoát nước có ưu điểm hạ thấp đường bão hoà, nằm thân đập nên công tác sửa chữa hỏng hóc khó khăn Đối với công trình đập dâng đồ án này, việc chọn dạng thoát nước ống dọc tốt đảm bảo cho thoát nước cho đập sét tốn vật liệu Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng Vật thoát nước ống dọc làm đá ống bê tông xốp có lỗ rỗng xung quanh có tầng lọc ngược Khoảng cách hợp lý từ đường bão hoà đến mái dốc hạ lưu phải xác định sở tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật Vị trí vật thoát nước xa đường bão hoà hạ thấp khoảng cách từ đường bão hoà mái dốc hạ lưu lớn đồng thời gradiêng thấm qua thân đập lưu lượng thấm tăng Vị trí đặt VTN ống dọc cách chân hạ lưu khoảng 1/5 chiều rộng đáy đập =25m Xác định mặt cắt ngang ống dọc theo công thức tài liệu [tr107, QP2] Khả thoát nước ống dọc tính bằng: qô=Wô*kô*iô * * * * Trong đó: qô: Lưu lượng thoát nước ống dọc Wô: Diện tích mặt cắt ngang ống dọc kô: Hệ số thấm ống dọc Vật liệu đá kô=10m/s iô: Độ dốc ống dọc Chọn iô=0,001 đó: Q= q.b.n Q = 2,3.10−3 m3 / s * b=50m: Khoảng cách hai giải ngang * n: Hệ số an toàn n=2 Xác định mặt cắt ngang ống dọc Wô cách cân qô= Q Q w= ko io 3.3.7 Thiết kế tầng lọc ngược Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 (3-16) Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng CHƯƠNG TÍNH TOÁN THẤM VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH MÁI DÔC 4.1 TÍNH TOÁN THẤM Do có chênh lệch mực nước thượng hạ lưu đập, nên xuất dòng chảy qua thân đập đập qua lỗ rỗng hạt đất, dòng chảy gọi dòng thấm Sự xuất dòng thấm qua đập gây nên tổn thất lưu lượng tính bền vững công trình Do thiết kế xây dựng đập đất, việc đánh giá thấm khâu quan trọng thiếu Tính thấm qua thân đập nhằm giải vấn đề sau đây: • Xác định lưu lượng thấm qua thân đập, bờ để đánh giá tổn thất nước tính toán cân nước hồ chứa • Xác định đường bão hoà để bố trí vật liệu thân đập đánh giá ổn định mái dốc • Xác định Gradient thấm để tính toán xói ngầm chung xói ngầm cục vùng nguy hiểm đáy công trình nơi dòng thấm vào vật thoát nước hay hạ lưu 4.1.1 Các trường hợp tính toán thấm Trong tính toán thấm ta cần tính thấm cho trường hợp sau: • Thượng lưu MNDBT hạ lưu MN thấp • Thượng lưu MNGC hạ lưu MN cao • Thượng lưu từ MNDBT giảm xuống MNC hạ lưu có MN thấp 4.1.2 Phương pháp tính thấm Tính toán thấm qua công trình thuỷ lực nghiên cứu thấm nước môi trường rỗng nói chung thường ba phương pháp: Phương pháp học chất lỏng Phương pháp gần - Thuỷ lực học Phương pháp số (Sai phân, PTHH ) Phương pháp thực nghiệm Khi tính toán thấm qua đập VLĐP, phương pháp đơn giản thường sử dụng phương pháp thuỷ lực học Trong tính toán thấm qua đập đất, phương pháp thuỷ lực học dựa vào định luật chuyển động nước ngầm môi trường xốp, định luật Darcy: V= KJ Trong đó: - V: vận tốc thấm K: hệ số thấm Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy - HD: Bùi Anh Thắng J: gradient thấm Dựa định luật Darcy, để xác định lưu lượng thấm vẽ đường bão hoà thấm đập VLĐP, công thức áp dụng rộng rãi công thức Duypy với hai giả thiết bản: - Độ dốc thuỷ lực (Gradient) J số - Các đường dòng gần song song nằm ngang Các đường gần song song thẳng đứng Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 ... điều kiện thi công quản lý, khai thác, đến hiệu ích dự án công trình cuối đến giá thành dự án Tuyến hệ thống công trình đầu mối sông đồ án bố trí công trình hệ thống đập dâng nước, công trình tháo... cần có đủ mặt bố trí công trình phụ trợ phục vụ cho công tác xây dựng công trình • Đảm bảo dẫn dòng thi công thuận lợi Nguyễn Thị Vân Msv: 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy HD: Bùi Anh Thắng... 1321070714 Đồ án thi công công trình thủy 2.2.2 HD: Bùi Anh Thắng Bố trí công trình Trên sở phân tích số liệu ban đầu bình đồ khu vực xây dựng, điều kiện địa chất, điều kiện thi công sơ bố trí công trình