Thiết kế tổ chức thi công công trình sông rinh

Đặc điểm công trình - Công trình gồm nhiều hạng mục quy mô lớn, nhiều chủng loại, có những công trình rất mới mẻ đối với ngành xây dựng thủy lợi như đập đá đổ bản mặt bê tông, tràn xả lũ

Trang 1

MỤC LỤC

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công nghệ kỹ thuật xây dựng

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 V ị t r í c ô n g t r ì n h

Khu vực hồ chứa thuộc huyện Thường Xuân tỉnh Thanh Hóa Công trình đầu

mối dự kiến xây dựng trên sông Rinh tại xã Xuân Mỹ có tọa độ địa lý vào khoảng

105o17’ kinh độ Đông, 19053’ vĩ độ Bắc và cách thành phố Thanh Hóa khoảng 70

km về phía Đông Nam Đầu mối hồ chứa có ba cụm công trình chính: Cụm công

trình đầu mối đập sông Rinh, cụm đầu mối Dốc Cáy, cụm đầu mối Hón Can Cụm

công trình đầu mối sông Rinh gồm có các hạng mục công trình chủ yếu: đập chính,

tràn xả lũ, tuy nen dẫn dòng và kết hợp xả lũ thi công, cầu qua sông và các hạng

mục công trình thứ yếu khác

Trang 3

1.2 N h i ệ m

v ụ c ô n g t r ì n h

- Giảm lũ với tần suất 0,6%, bảo đảm mực nước tại Xuân khánh không vượt

quá 13,71m (lũ lịch sử năm 1962)

- Cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng 7,715 m3/s

- Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 86.862ha đất canh tác (trong đó Nam sông

Chu là 54.043 ha và Bắc sông Chu-Nam sông Mã là 32.831 ha)

- Kết hợp phát điện với công suất lắp máy N=(88-97) MW

- Bổ sung nước mùa kiệt cho hạ du để đẩy mặn, cải tạo môi trường sinh thái

với lưu lượng Q=30,42 m3/s

Trang 4

1.3 Q u y m ô , k ế t c ấ u c á c h ạ n g m ụ c c ô n g t r ì n h

Trang 5

1.3.1 Cấp công trình

Theo TCXDVN 285:2002, đầu mối công trìnhSông Rinh có nhiệm vụ tưới trên

50000 ha, hồ chứa có dung tích trên 1000 triệu m3 nên thuộc công trình cấp I Các côngtrình chủ yếu trên tuyến áp lực nhưđập chính, cácđập phụ, tràn xả lũ, tuy nen xả lũ vàlấy nướcđều là công trình cấp I Đối với tuy nen chỉ làm nhiệm vụ dẫn dòng thi côngcấp công trình là cấp III

1.3.2 Tần suất thiết kế

• Tần suất lũ thiết kế: P = 0.1%

• Tần suất lũ kiểm tra: P = 0.01%

• cấp nước công nghiệp, sinh hoạt và phát điện: P = 90%, tưới P = 75%

• Dẫn dòng thi công với lưu lượng dẫn dòng: P = 0.5%

• Tiêu chuẩn chống lũ hạ du: đê cấp I: 0.6%, đê cấp II: 1%

1.3.3 Các thông số kỹ thuật

Cụm công trình đầu mối sông Rinh gồm có các hạng mục công trình chủ yếu:đập chính, tràn xả lũ, tuy nen dẫn dòng và kết hợp xả lũ thi công, cầu qua sông vàcác hạng mục công trình thứ yếu khác

Bảng 1.3.3.a 1 Bảng quy mô các

Trang 6

1:1.4 1:1.5 TRÀN XẢ LŨ

đáy

Xả mặt- TN phun Lưu lượng xả lớn nhất:

11594 8200 3400

-CẦU QUA SÔNG CHU

Trang 7

1.4 Đ i ề u k i ệ n t ự n h i ê n k h u v ự c x â y d ự n g c ô n

Trang 8

g t r ì n h

1.4.1 Đặc điểm công trình

- Công trình gồm nhiều hạng mục quy mô lớn, nhiều chủng loại, có những

công trình rất mới mẻ đối với ngành xây dựng thủy lợi như đập đá đổ bản mặt bê

tông, tràn xả lũ và tuy nen loại lớn, kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi có công nghệ thi công

cao và chế độ giám sát chặt chẽ

- Khối lượng xây dựng rất lớn, thời gian nghiên cứu, khảo sát thiết kế và thi

công đều rất ngắn

- Lần đầu tiên áp dụng cơ chế giao thầu trọn gói nên có nhiều khó khăn trong

việc điều hành xây dựng và quản lý chất lượng

-Công trình đầu mối được chia ra cho hai chủ đầu tư (thủy lợi và thủy điện),

do đó sự phối hợp từ khâu khảo sát thiết kế đến xây dựng sẽ có nhiều khó khăn

- Công trình vừa xây dựng, vừa phải cấp nước cho hạ du, do vậy trình tự và

tiến độ thi công phải được khống chế nghiêm ngặt

1.4.2 Đặc điểm tự nhiên

Công trình được xây dựng trên khu vực có điều kiện tự nhiên không được

thuận lợi Cụ thể:

- Mặt bằng xây dựng chật hẹp, và có độ chênh mặt đất khá lớn

- Địa chất công trình phức tạp, đa dạng, vị trí và quy mô các đứt gãy chỉ được

xác định ở mức độ dự đoán, rất khó làm rõ, vật liệu tại chỗ ở xa, khai thác và gia

công khó khăn, phải gia công mới sử dụng được Trong thi công có thể gặp bất ngờ

làm ảnh hưởng đến tiến độ và vốn xây dựng,

- Mưa nhiều, vừa tập trung trong mùa mưa vừa rải rác nhiều ngày vào các

tháng trong năm; lũ lớn cường suất cao

- Khí hậu biến động tương đối lớn trong năm Mùa đông rét nhiều, mùa hạ

nóng bức

Trang 9

1.4.3 Đặc điểm xã hội và cơ sở hạ tầng

- Khối lượng di dân tương đối lớn, đòi hỏi phải có sự phối hợp đồng bộ nhịpnhàng giữa hai ban điều hành Dự án xây dựng (Bộ NN&PTNT) và Dự án di dân táiđịnh cư (UBNDTỉnh Thanh Hóa),

- Cơ sở hạ tầng khu vực xây dựng chưa phát triển, còn thiếu và không đồngbộ: chưa có hệ thống cấp điện, hệ thống đường giao thông chưa phát triển, trừđường vào công trình mới được xây dựng

1.4.4 Các yêu cầu đối với công tác thi công

- Tiến độ thi công cần đảm bảo đúng theo Quyết định phê duyệt BCNCKT là 5năm

- Công tác thi công phải đảm bảo chất lượng và tiến độ đã duyệt Các hạngmục công trình phải được thi công đồng bộ, không làm ảnh hưởng và cản trở lẫnnhau

- Đảm bảo giảm thiểu tác động tiêu cực về mặt môi trưởng cho khu vực xâydựng và cho hạ du cũng như các vùng lân cận,

- Yêu cầu cấp nước cho hạ du cần phải được đảm bảo nghiêm ngặt suốt trongquá trình xây dựng công trình để không ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống nhândân vùng hạ du, đặc biệt là việc cấp nước cho hệ thống thủy nông Sông Rinh, các

cơ sở công nghiệp và nước sinh hoạt của thành phố Thanh Hóa

- Hạn chế tối đa các ảnh hưởng đến sinh hoạt bình thường của dân cư ở khuvực lân cận, đặc biệt là dân cư vùng các xã vùng Bầu Đồn

1.4.5 Các đặc trưng khí tượng thuỷ văn

Bảng 1.4.5.a 2 Các đặc trưng khí

tượng thủy văn

Khí tượng:

Lượng tổn thất bốc hơi mặt nước bình quân năm (mm)

Tốc độ gió lớn nhất không kể hướng ứng với tần suất thiết kế (m/s)

Trang 10

Hệ số biến đổi dòng chảy năm Cv

Hệ số thiên lệch dòng chảy năm Cs

Lưu lượng trung bình năm thiết kế m

166 137 110 89.0 73.9

Phân phối dòng chảy năm thiết kế tần suất P = 75% ( m

3

/s):

Tháng I Tháng II Tháng III Tháng IV Tháng V Tháng VI Tháng VII Tháng VIII Tháng IX Tháng X Tháng XI Tháng XII

48.4 36.9 28.4 24.3 35.2 90.8 158 294 151 87.3 61.9 52.0

Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế ( m

3

/s):

P = 0.01% (Có gia tăng an toàn)

P = 0.1% (Có gia tăng an toàn)

Trang 11

Lưu lượng lớn nhất các thời kỳ thi công tần suất P=5% ( m

3

/s):

Qmaxtừ tháng XI – VI Qmax từ tháng XII – VI Qmax từ tháng XI – V Qmax từ tháng XII – V Qmax từ tháng XI – IV Qmax từ tháng XII – IV Qmax từ tháng XI – III Qmax từ tháng XII – III

1.920 1.420 1.910 1.230 1.730 438 1670 292

Lưu lượng lớn nhất của tháng tần suất P=5% ( m

MaX

tháng II Q

MaX

tháng III Q

MaX

tháng IV Q

MaX

tháng V Q

MaX

tháng VI Q

MaX

tháng VII Q

MaX

tháng VIII Q

MaX

tháng IX

110 87.4 196 377 1.200 1.210 2.230 3.140 4.840 3.100 1.680 211

Trang 12

Q

MaX

tháng X Q

MaX

tháng XI Q

10 ngày đầu tháng XII

10 ngày giữa tháng XII

10 ngày cuối tháng XII

Dòng chảy phù sa:

Tổng khối lượng phù sa lơ lửng, di đẩy TB năm đến hồ (T)

Tổng thể tích phù sa lơ lửng, di đẩy TB nhiều năm đến hồ (m 3 ) 1.355.0

1.526.0

Bảng 1.4.5.a 3 Số ngày mưa trung

bình các tháng trong năm theo các cấp lượng mưa trạm Bái

Trang 13

Trang 14

1.5 N g u ồ n c u n g c ấ p v ậ t li ệ u , đ i ệ n , n ư ớ c.

- Vật liệu đất, đá, cát cuội sỏi dùng để xây dựng đập chính, tràn, tuy nen TN2

và công trình dẫn dòng được khai thác ở các mỏ VL11, VLĐ9A, CS23A và

CS25A.Theo kết quả khảo sát vật liệu xây dựng, mỏ đá vật liệu 9A là mỏ đá chính

Trang 15

dùng để đắp đập và gia công cốt liệu cho bê tông Khối lượng tương bóc bãitrên1.5x106 m3., dự kiến dùng để đắp khu mặt bằng bờ phải Khối lượng thừa sẽ đưa rabãi thải.Vật liệu đất đắp bao gồm mỏ VL11 là đất tận dụng khi đào móng tràn, vaiphải đập chính và đất bóc tầng phủ mỏ VLĐ9A Bãi cát cuội sỏi CS23A và CS25Anằm dọc Sông Rinh cách đập chính khoảng (17-20)km về phía thượng lưu

- Nguồn nước cung cấp cho khu mặt bằng bờ phải và bờ trái đều lấy từ SôngRinh

- Nguồn điện phục vụ thi công khu đập chính lấy từ huyện Thường Xuân quađường dây 35 KV dài 11.845km, dây dẫn 3AC–120 được hạ thế ở các trạm biến áp

Trang 16

1.6 T h ờ i g i a n t h i c ô n g đ ư ợ c p h ê d u y ệ t

Căn cứ vào nội dung phê duyệt NCKT số 130/QĐ-TTg ngày 29/01/2003 và

Quyết định số 348/QĐ-TTg ngày 7/4/2004 của Thủ tướng Chính phủ: Thời hạn thi

công công trình trong 5 năm kể từ ngày khởi công Công trình đã được khởi công

vào ngày 2/2/2004.Nếu tính từ thời điểm này thì thời gian thi công sẽ rất ngắn.Với

Trang 17

khối lượng công việc rất lớn và điều kiện tự nhiên thực tế tại hiện trường, rất khó

đảm bảo thời gian trên Để có điều kiện làm công tác chuẩn bị xây dựng và xây

dựng các cơ sở hạ tầng tại công trường, cơ quan tư vấn đề nghị tiến độ thi công

công trình chính là 5 năm và 1 năm làm công tác chuẩn bị

Chương 2 CÔNG TÁC DẪN DÒNG

THI CÔNG

2.1 D ẫ n d ò n g t h i c ô n g

Dẫn dòng thi công là công tác dẫn dòng chảy trong sông qua 1 công trình dẫn

nước và theo 1 hướng nhất định nhằm mục đích tạo hố móng được cách ly với dòng

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 hạ lưu

2.1.1 Phân tích đề xuất phương án dẫn dòng

Trong công tác dẫn dòng thi công thì việc lựa chọn phương án dẫn dòng thi

công hợp lý là rất quan trọng, nó quyết định tới nhiều yếu tố, công việc như :

+ Ảnh hưởng trực tiếp tới kế hoạch tiến độ thi công của toàn bộ công trình

+ Hình thức kết cấu công trình

Trang 18

+ Lựa chọn và bố trí công trình thuỷ lợi đầu mối

+ Chọn phương án thi công, mặt bằng công trường

+ Ảnh hưởng tới giá thành xây dựng và hiệu qủa của công trình

Do đó cần phải phân tích đánh giá thật tổng quát, khách quan của tất cả cácyếu tố ảnh hưởng để đưa ra phương án khả thi về kỹ thuật, hợp lý về kinh tế

- Cấp công trình là cấp I

Công trình hồ chứa Sông Rinh có thời gian thi công trong 5 năm Do dòngsông rộng, lưu lượng và mực nước biến đổi theo nhiều năm nên cần tiến hành ngăndòng nhiều đợt để thi công

Dựa vào việc phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến công tác dẫn dòng thi công

ở chương 1, ta đề xuất một số phương án dẫn dòng thi công như sau:

a, Phương án I:

Thời gian thi công: 5 năm Phương án này dùng tuy nen TN2 dẫn dòng đườngkính D = 9m; đáy đặt ở cao trình +30 để dẫn dòng mùa kiệt Vào mùa lũ năm thứ 3dẫn dòng qua tuy nen TN2 và đập xây dở ở cao trình +50 Phương án dẫn dòng quacác năm như sau:

Tần suất dẫn dòng

Lưu lượng dẫn dòng

Công việc phải làm

p = 5% 1200

(m3/s)

- Đắp đê quai đê quai dọc

- Đào tuy nen TN2

- Đào móng đập chính vaiphải

- Đắp đập bên vai phải

Trang 19

đến cao trình +40mMùa lũ từ

tháng VI

đến tháng

XI

Lòngsông thuhẹp

p = 5% 5030

(m3/s)

- Đào móng tràn

- Tiếp tục đắp đập bờ bênphải đến cao trình +40m

- Tiếp tục thi công tuy nen

- Khai thác đá, cát, sỏilàm lớp đệm cho đập

p = 5% 1200

(m3/s)

- Đắp đê quai dọc từ TL

về HL, đào móng phầnvai phải tiếp giáp với lòngsông, xử lý chống thấm vàcác đứt gẫy, thi công bảnchân

- Đắp đập vai phải đếncao trình +62m

- Tiếp tục thi công tuy nenTN2

p = 5% 5030

(m3/s)

- Đắp đập chính bên bờphải tới +80m

- Thi công xong tuy nendân dẫn dòng (TN2)

- Tiếp tục thi công tràn xảlũ

Mùa khô

từ tháng

Tuy nenTN2

p = 5% 1200

(m3/s)

- Chặn dòng, đắp đê quaithượng, hạ lưu

- Đào móng đập, đổ bêtông bản chân và khoanphụt xử lý nền Đắp phần

Trang 20

∇+50

p = 5% 5030

(m3/s)

- Đắp đập chính bờ bênphải tới +96,5, bờ trái+96,5

- Đổ bê tông bản mặt đợt1

- Tiếp tục thi công tràn xảlũ

Trang 21

-Cuối mùa khô lấp tuynen dẫn dòng TN2 vĩnhviễn

Tần suất dẫn dòng

Lưu lượng dẫn dòng

Công việc phải làm

I Mùa khô

từ tháng

XII đến

Lòngsông thu

(m3/s)

-Thời gian này ta sẽ làmcác công tác chuẩn bị.Xây dựngđê quai thượng

hạ lưu, đê quai dọc Xâydựng cống xảđáy chuẩn

bị cho công tác dẫndòng Thi công đào

Trang 22

(m3/s)

- Đắp một phần đập bênvai phải sau khi thi côngxong cống xả đáy

-Tiếp tục thi công đàomóng tràn

(m3/s)

- Tiếp tục các côngviệcđang thực hiên trongmùa khô

Mùa khô

từ tháng

Dẫn dòngqua cống

(m3/s)

- Thi công ngăn dòngvàođầu tháng 12 Thựchiện công tác tiêu nướcthu dọn hố móng

- Đắpđập lòng sông, xửlýmặtđập chuẩn bị chocông tác dẫn dòng thi

Trang 23

xả đáy vàđập xâydở

xả đáy

(m3/s)

- Thi công đắpđập đếncao trình vượt lũ +95

- Đổ bê tông tràn đếncao trình +85 chuẩn bịcho dẫn dòng mùa lũ

xả đáy vàtràn xây

Trang 24

p = 0,1% 13200

(m3/s)

- Thi công xong đập,hoàn thiện công trình vànghiệm thu bàn giaocông trình

2.1.2 So sánh, chọn phương án

• Phương án I: Do tuyến tuynen được đặt ngay trên nền đá cứng nên khốilượng bóc móng yêu cầu ít địa chất tương đối ổn định , thuận lợi cho quátrình thiết kế Mặc dù nằm trong nền đá cứng nên quá trình thi công đào hầmkhó khăn nhưng bù lại phần gia cố tuynen lại không phức tạp ,cường độ thicông không lớn.Trong quá trình thi công có thể tận dụng kết hợp dẫn dòngqua thân đập đang xây dựng dở được gia cố bề mặt.Tuy nhiên trong phương

án này không tận dụng được TN2,thi công xong tiến hành lấp bịt TN2 không

có lợi về kinh tế Mặc dù vậy với phương án này ta thi công được liên tục vớicường độ cao mà vẫn đảm bảo chất lượng công trình

• Phương án II: Cống xả đáy được thi công trên nền đá gốc, lớp cuội sỏi cầnbóc bỏ khá dầy 12 ÷ 17m gây nhiều khó khăn cho thi công Mặt khác cống

xả đáy nằm ở đáy đập, chịu tải trọng lớn của đập, của áp lực nước nên khithiết kế thi công cần đảm bảo tốt chất lượng Như vậy việc thi công cốngmang nhiều rủi ro có thể ảnh hưởng lớn đến tiến độ công trình

KẾT LUẬN: Từ những so sánh trên để hạ thấp tính rủi ro của công tác dẫndòng ta lựa chọn phương án I làm phương án dẫn dòng

Trang 25

2.2 X á c đ ị n h l ư u l ư ợ n g t h i ế t k ế d ẫ n d ò n g t h

Trang 26

i c ô n g

2.2.1 Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

Công trình đầu mối thủy lợi dự án Hồ chứa nước Sông Rinh thuộc cấp I, tra

bảng 4.6 trong Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 285:2002, chọn tần suất

công trình tạm phục vụ dẫn dòng là p = 5% Tại công trình Sông Rinhsẽ lợi dụng

công trình chính đập đá đổ, đập tràn xây dở và tuy nen để dẫn dòng, tần suất phục

vụ dẫn dòng theo quy phạm là p = 0,1% Tuy nhiên đậpđáđổ vàđập tràn xây dở là

thấp, và khi tính với p = 0,1% thì lưu lượng tính toán là rất lớn khi đó kinh phí sẽ rất

cao Vì vậy khi dẫn dòng qua công trình chính là đập đá đổ đắp dở vào mùa lũ năm

thứ 3 lấy với p = 5% và tràn xây dở vào mùa lũ năm thứ 4 đề nghị tính toán theo

quy phạm của Liên Xô cũ (CHUπ 206.01.86), khi đó tần suất đề nghị giảm xuống p

= 1% Điều này sẽ được trình cơ quan chủ quản duyệt Trong đồ án này ta sẽ tính

toán theo quy phạm của Liên Xô

2.2.2 Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công

Căn cứ vàođặcđiểm thuỷ văn đã nêu ở chương 1 ta thấy nên chọn thờiđoạn

dẫn dòng mùa khô từ tháng XII-V và mùa lũ từ tháng VI-XI

2.2.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Căn cứ vào tần suất và thời đoạn dẫn dòng nêu ở trên và theo tài liệu thủy văn

ta có:

• Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa khô:

Qp=5%max = 1200 m3/s

• Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa lũ:

Mùa lũ thứ nhất và mùa lũ thứ hai khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp, lưu

lượng thiết kế dẫn dòng là Qp=5%max = 5030 m3/s

Mùa lũ thứ ba khi dẫn dòng qua tuy nen TN2 cùng đập xây dở, lưu lượng thiết

kế dẫn dòng là Qp=5%max = 5030 m3/s

Trang 27

Mùa lũ thứ tư khi dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng TN2 và tràn xây dở, lưu

lượng thiết kế dẫn dòng là Qp=1%max = 7520 m3/s

Mùa lũ thứ năm khi dẫn dòng qua tràn chính đã xây xong, lưu lượng thiết kế

dẫn dòng là Qp=0,1%max = 13200 m3/s

2.3 T í n h t o á n t h ủ y l ự c d ẫ n d ò n g

2.3.1 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng 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 đê quai thượng và hạ lưu

Trang 28

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

• Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

• Tính toán mức độ thu hẹp của lòng sông

Mức độ thu hẹp lòng sông phải hợp lý Một mặt phải bảo đảm yêu cầu về mặtbằng thi công, mặt khác đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước cho hạ du

mà không gây xói lở Theo tiêu chuẩn ngành “ Thiết kế dẫn dòng trong xây dựngcông trình thuỷ lợi -14 TCVN 57-88 ”, mức độ thu hẹp của lòng sông được xác địnhtheo công thức:

1

2

100%

K ω ω

- Tiết diện ướt ban đầu của sông cũ (m2)

Trang 29

Q

= 1200m3/s

tra quan hệ Q~ZHL ta có

MK HL

lòng sông thu hẹp không đáng kể, ảnh hưởng ít đếndòng chảy

⇒

càng thuận lợi cho thi công

• Tính toán độ dâng mực nước thượng lưu∆Z

22

= 0,85

Vc : Lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp

TK dd

c

Q V

ε ω ω

=

−

ε : Hệ số thu hẹp, lòng sông thu hẹp một bên ε

=0,95

Trang 30

1

ω, 2

ω: đo trên mặt cắt ngang ứng mực nước ZTL

V 0 : Lưu tốc tới gần V 0=

TK dd 2

Q

ω

Nếu

gt Z

Cao trình mực nước thượng lưu là : ZTL= 31,5 + 0,2 = 31,7 (m)

Với ZTL= 31,7m đo trên mặt cắt ngang ta được ω1

= 52,46m2 ;ω2

= 474,4m2

Từ đó ta tính được:

1200 0,95(474, 4 52, 46)

= 0,306 (m)

Ta có ∆Z

tt≠

gt Z

∆ ( sai số lớn [∆

] = 53%> 5%), vậy ta cần phải tính lại với giátrị

∆ khác, từ đó ta lập được bảngtính sau:

Trang 31

0.25 31.75 53.61 480.17 2.96127 2.4991 0.300280.3 31.8 54.79 485.95 2.92967 2.4694 0.294680.35 31.85 55.98 491.77 2.89855 2.4402 0.28920

Ta có ∆Z

tt≠

gt Z

∆ ( sai số nhỏ [∆

] = 1,77% < 5%), vậy ta chấp nhận giá trị này

• Xác định khả năng xảy ra xói lở lòng sông

Lòng sông là đá cuội sỏi độ sâu bình quân dòng chảy lớn hơn 3m, tra bảng 1-2

giáo trình thi công tập I có [V]KX = 2,1÷

2,5 m/s Ta có Vc> [V]KX

⇒ lòng sông bịxói Như vậy cần phải gia cố chân đê quai Ở đây ta gia cố đê quai thượng hạ lưu và

đê quai dọc bằng loại đá có đường kính lớn

+ Mùa lũ

• Tính toán mức độ thu hẹp của lòng sông

Mức độ thu hẹp lòng sông phải hợp lý Một mặt phải bảo đảm yêu cầu về mặtbằng thi công, mặt khác đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước cho hạ du

mà không gây xói lở Theo tiêu chuẩn ngành “ Thiết kế dẫn dòng trong xây dựngcông trình thuỷ lợi -14 TCVN 57-88 ”, mức độ thu hẹp của lòng sông được xác địnhtheo công thức:

1

2

100%

K ω ω

- Tiết diện ướt ban đầu của sông cũ (m2)

Trang 32

Q

= 5030m3/s

tra quan hệ Q~ZHL ta có

ML HL

lòng sông thu hẹp không đáng kể, ảnh hưởng ít đếndòng chảy

⇒

càng thuận lợi cho thi công

• Tính toán độ dâng mực nước thượng lưu∆Z

Tương tự như mùa khô ta tính toán với giá trị khởi điểm

gt Z

∆ = 1,0 m

Cao trình mực nước thượng lưu là : ZTL= 37,08 + 1,0 = 38,08 (m)

Với ZTL= 38,08m đo trên mặt cắt ngang ta được ω1

= 270,76m2 ;ω2

=1347,27m2

Từ đó ta tính được:

5030 0,95(1347, 27 270,76)

] = 0,39%> 5%), vậy ta chấp nhận giá trị này làphù hợp

Ta có kết quả tính toán chiều cao nước dâng: ∆Z

=1 m ( lấy an toàn hơn )

Trang 33

Vậy ta có kết quả tính cho mùa lũ ứng với Ql = 5030m3/s :

K% = 19,27% ; ∆Z

= 1,0m ; ZTL = +38,08m ; Vc = 4,92 m/s

• Xác định khả năng xảy ra xói lở lòng sông

Lòng sông là đá cuội sỏi độ sâu bình quân dòng chảy lớn hơn 3m, tra bảng 1-2

giáo trình thi công tập I có [V]KX = 2,1÷

2,5 m/s Ta có Vc> [V]KX

⇒ lòng sông bịxói Như vậy cần phải gia cố chân đê quai Ở đây ta gia cố đê quai thượng hạ lưu và

đê quai dọc bằng loại đá đường kính lớn hoặc rọ đá gia cố mặt ngoài

• Xác định cao trình đắp đập vượt lũ:

Trong mùa lũ năm thứ nhất ta vẫn dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Trong thờigian này ta thi công đắp đập phần bờ phải Cao trình đắp đập ở phần tiếp giáp vớilòng sông phải đảm bảo lớn hơn mực nước lũ.tức là cao trình đắp đập bờ trái lớnhơn 38,08 m

2.3.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua tuynen TN2

a, Mục đích tính toán:xác định quan

hệ Q~Ztl khi dẫn dòng qua tuynenTN2

b, Nội dung tính toán:

Bài toán: Xác định mực nước đầu tuynel khi cho biết các thông số sau:

+ Lưu lượng dẫn dòng qua tuynel Qgt

+ Thông số của tuynel TN2: đường kính D = 9m; chiều dài L = 821,9m;

hệ số nhám n = 0,014 (Tra phụ lục 4-3 bảng tra thuỷ lực); độ dốc i = 0,001

+ Cao độ cửa vào tuynel ∇ = +30

+ Cao độ cửa ra tuynel ∇ = 30 – 0,001.821,9 ≈ +29,2

Sơ đồ tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tuynel:

Trang 34

Giả thiết một số trị số lưu lượng Q qua tuynel, ứng với mỗi trị số lưu lượng

Q dùng các công thức tính toán ra được trị số cột nước thượng lưu ZTL, từ đó vẽđược quan hệ Q~ZTL Quá trình tính toán ZTL thực hiện qua các bước sau:

- Ứng với mỗi trị số lưu lượng Q, giả thiết trạng thái chảy trong tuynel Đưabài toán về các sơ đồ sẵn có để tính toán

+Với trường hợp chảy không áp, ta có chiều dài tuynel L = 821,9m > 10.D ⇒tuynel là dài Theo giáo trình Thuỷ lực tập 2 (trang 161), đưa sơ đồ bài toán thuỷ lựcqua tuynel về sơ đồ bài toán đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với đoạn kênh để tính toán.Chiều dài đoạn đập tràn đỉnh rộng l = 10hx; chiều dài đoạn kênh l = 821,9 – 10hx +Với trường hợp chảy có áp, sơ đồ bài toán có thể đưa về dạng thuỷ lực chảyqua vòi hoặc qua ống ngắn

+Với trường hợp chảy bán áp, sơ đồ bài toán đưa về bài toán chảy qua lỗ dướicửa cống hở

- Áp dụng các công thức tương ứng với các sơ đồ để tính ra cột nước đầutuynel H

- Kiểm tra lại trạng thái chảy: theo Hứa Hạnh Đào ta có

H : Cột nước trước tuynel tính từ cao trình đáy tuynel

Trang 35

D : Đường kính tuynel

Để xác định chính xác trạng thái chảy trong tuynel phải vẽ đường mặt nướctrong tuynel Nếu xuất hiện nước nhảy trong tuynel và chạm trần tuynel thì trạngthái chảy là có áp Nếu nước nhảy trong tuynel không tới trần hoặc nước nhảyphóng xa ra sau tuynel thì trạng thái chảy là bán áp Nếu trạng thái chảy giả thiết làđúng thì tính tiếp, trường hợp sai thì tính lại

- Từ H tính ZTL = ZĐTN + H = 30 + H

- Vẽ quan hệ Q ~ ZTL

* Tính toán chi tiết: Ta sẽ tiến hành tính cụ thể cho một số cấp lưu lượng cụthể, với các cấp lưu lượng khác sẽ được tính tương tự Kết quả tính toán cuối cùng

sẽ được lập thành bảng, qua đó vẽ được quan hệ Q~ZTL

(1) Tính toán với cấp lưu lượng Q = 200 m 3 /s

Giả thiết chế độ chảy trong tuynel là không áp Tính toán vẽ đường mặt nướccho đoạn kênh để xác định cột nước đầu kênh (cũng là cột nước cuối đập tràn đỉnhrộng) Ta có:

Độ sâu phân giới hk, với mặt cắt tròn được tính theo công thức: hk = Sk

× DTrong đó :

Trang 36

Với ZHL= 28,37m < Zcửa ra tuynel = 29,2m ⇒ Đường nước tại cửa ra là đườngnước đổ b1 và ta lấy cột nước tại cửa ra là hra = hk = 4,66 m

Tiến hành lập bảng tính toán đường mặt nước Các giá trị trong bảng đượcchọn và tính toán như sau:

Cột 1: Giả thiết các giá trị cột nước của hx từ hra với thứ tự tăng dần: hi

Cột 2: Xác định diện tích mặt cắt ướt qua tuynen ωi(phụ lục 14-8 bảng tra thủylực)

Cột 5: Tính giá trị g

V i

.2

2

Cột 6: Xác định hệ số Sedi

6 1

1

i

R n

C=

Cột 7: Trị số độ dốc thuỷ lực i i

i i

R C

Trang 37

Từ bảng 2-3 ta có cột nước cuối đoạn đập tràn đỉnh rộng là hx = hn = 5.73 m <

D = 9m Như vậy đường mặt nước không chạm trần tuynel So sánh chỉ tiêu chảyngập phân giới ta có:

n k

h

h = 5,734,66 =1,23 > (

n k

h h

)pg = 1,2Như vậy phần đầu tuynel l = 10hx = 10.5,73 = 57.3 m làm việc như đập trànđỉnh rộng chảy ngập Công thức tính lưu lượng đối với đập tràn đỉnh rộng chảyngập:

= 42.707 m2 : Là diện tích mặt cắt ướt tại hx = hn = 5,73m

= 7,02 mKiểm tra lại điều kiện H = 7,02 m < 1,2D = 1,2.9= 10,8m Vậy giả thiết tuynelchảy không áp là đúng

Từ đó tính được cao trình mực nước đầu cống ứng với lưu lượng dẫn quatuynel Q=200 m3/s là :

ZTL = ZĐTN + H = 30 + 7,02 = 37,02 (m)

(2) Tính toán với cấp lưu lượng Q = 420 m 3 /s

Giả thiết chế độ chảy trong tuynel là không áp Tính toán vẽ đường mặt nướccho đoạn kênh để xác định cột nước đầu kênh

Độ sâu phân giới hk, với mặt cắt tròn được tính theo công thức: hk = Sk

× DTrong đó :

D : Đường kính tuynen D = 9 m

Trang 38

Sk : Tra phụ lục 9-2 (Bảng tra thuỷ lực) từ giá trị

2

5

k

Q gD

=> Tra bảng ta có Sk = 0,76

⇒ Độ sâu phân giới : hk = 0,76.9 = 6,84 (m)

Mặt khác từ Q = 420m3/s ta tra quan hệ Q ~ ZHL ta có ZHL= 29,31 m

Ta có cột nước hạ lưu là: hn = 29,31 – 29,2 = 0,11 (m)

Ta thấy hn< hk nên tại cửa ra chọn hra = hk = 6,84m

Tương tự trường hợp trên ta lập được bảng tính toán đường mặt nước ứng vớicấp lưu lượng Q = 420 (Bảng 2-4)

Từ bảng 2-4 ta thấy đường mặt nước chạm trần tuynel Như vậy trong trườnghợp này chế độ chảy trong tuynel phải là chế độ chảy có áp hoặc bán áp Tuynel cóchiều dài khá lớn, kinh nghiệm cho thấy dòng chảy trong tuynel sẽ là dòng có áp

Ta có sơ đồ bài toán thuỷ lực dòng chảy có áp:

c

n h

h H

Z = H + i.L - D2

821,9 m

MNTL

D 2

Trang 39

.(

2

2 0

D L i g

Q H

c

+

−

= ω ϕ

Trong đó :

i : Độ dốc của tuynel i = 0,001

L : Chiều dài của tuynel L = 821,9(m)

D : Đường kính của tuynel D = 9(m)

ω : Tiết diện của tuynel

59 , 63 4

9 14 , 3 4

=

=π Dω

(m2)

c

ϕ : Hệ số lưu tốc, được tính bằng công thức:

R C

L g

c

.

2 1

2

+ +

=

∑ ξ α

ϕ

Với:

R : Bán kính thuỷ lực của tuynel R = D/4 = 2,25 (m)

Trang 40

C : Hệsố Sêdi xác định theo công thức Maninh

.2, 25 81, 77 0.014

ξ = 0,15 + 0,1 = 0,25

1

0, 656 2.9,81.821,9

Làm tương tự với các cấp lưu lượng khác ta lập được bảng quan hệ Q ~ ZTL và

từ đó vẽ được quan hệ Q ~ ZTL của tuynel như sau:

Trạng thái chảy Q(m3/s)2

ZTL(m) 3

Trạngthái chảy

Định dạng
Số trang	178
Dung lượng	1,19 MB