Tiêu chuẩn ngành 14TCN 57:1988

Quy trình này được sử dụng để thiết kế dẫn dòng thi công cho các công trình thủy lợi thủy điện các cấp. Riêng đối với các công trình cấp I và II nếu có những vấn đề phức tạp về thủy lực, địa chất,... cần kết hợp giữa tính toán và thí nghiệm mô hình.

TIÊU CHUẨN NGÀNH 14TCN 57:1988 THIẾT KẾ DẪN DÒNG TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI Design of diversion channel in hydraulic structure (ban hành kèm theo Quyết định 783TL/QDngày 15 tháng 10 năm 1988) CÁC QUY ĐỊNH CHUNG 1.1 Thuật ngữ - Dẫn dịng thi cơng dẫn dịng chảy sơng theo phần lịng sơng thiên nhiên theo đường dẫn nhân tạo khác, nhằm mục đích tạo hố móng cách ly với dịng chảy để thi cơng cơng trình thủy cơng - Ngăn dịng chặn dịng chảy lịng dẫn, tuyến đó, buộc dịng chảy phải chuyển sang lòng dẫn khác chuẩn bị trước Ngăn dòng gồm giai đoạn: thu hẹp lòng dẫn để lại đoạn tính tốn dự kiến trước gọi cửa hạp long hai chậm dịng cửa hạp long Dẫn dịng thi cơng thực cách dùng đê quây để thu hẹp lịng sơng cách ngăn hẳn lòng dẫn, bắt dòng chảy qua đường dẫn khác (kênh, tuynen, đập tràn, cống …) chuẩn bị trước Phải hiểu cơng tác dẫn dịng bao gồm cơng tác ngăn dịng Ngăn dịng giai đoạn thi cơng phức tạp q trình dẫn dịng thi cơng Trong q trình ngăn dịng, dịng chảy bị thu hẹp dần, mức nước thượng lưu tăng dần nước dòng dẫn cũ chuyển đến sang lịng dẫn chuyển hồn tồn sang lịng dẫn hồn thành chặn dịng cửa hạp long 1.2 Các quy định chung 1.2.1 Thiết kế dẫn dịng thi cơng (gọi tắt thiết kế dẫn dòng) nội dung chủ yếu thiết kế tổ chức xây dựng cơng trình thủy cơng Khi thiết kế bố trí cơng trình đầu mối phải xét tới sơ đồ dẫn dịng bảo đảm việc dẫn dịng nói riêng cơng tác xây dựng nói chung tiến hành nhanh nhất, kinh phí nhỏ nhất; thi cơng dễ dàng nhất, an tồn Nếu phải dẫn dịng nhiều đợt trước định cho đợt phải xét vấn đề dẫn dòng cho đợt tiếp theo, cho việc ngăn dòng chặn dòng cửa hạp long đợt cuối 1.2.2 Quy trình sử dụng để thiết kế dẫn dịng thi cơng cho cơng trình thủy lợi thủy điện cấp Riêng cơng trình cấp I II có vấn đề phức tạp thủy lực, địa chất, … cần kết hợp tính tốn thí nghiệm mơ hình 1.2.3 Cấp cơng trình dẫn dịng tần suất lưu lượng dẫn dòng (cũng ngăn dòng) lấy theo tiêu chuẩn “Các quy định chung thiết kế cơng trình thủy cơng” Nếu muốn thay đổi phải có luận chứng riêng kiến nghị thay đổi phải Bộ thủy lợi đồng ý 1.2.4 Khi tính tốn ổn định độ bền cơng trình dẫn dịng phải tn theo tiêu chuẩn, quy phạm, quy trình thiết kế cơng trình thủy cơng (đập đất, đập bê tơng …) thiết kế chúng 1.2.5 Khi thiết kế dẫn dịng thi cơng phải nghiên cứu phương án khác (nếu có) sở so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn phương án hợp lý THIẾT KẾ DẪN DỊNG THI CƠNG 2.1 Các tài liệu bản, trình tự nguyên tắc thiết kế dẫn dòng 2.1.1 Các tài liệu để thiết kế dẫn dòng là: - Các vẽ thiết kế cơng trình thủy cơng có liên quan đến cơng tác dẫn dịng; - Tài liệu thủy văn, địa hình, địa chất địa chất thủy văn khu vực có liên quan (vùng nước dâng thượng lưu bố trí cơng trình dẫn dịng, lịng dẫn nhân tạo …); - Lực lượng thi công công trường (nhân lực, phương tiện vận chuyển, thiết bị máy móc thi cơng …); - Tình hình sử dụng nước để phục vụ dân sinh ngành kinh tế quốc dân vấn đề vận tải thủy 2.1.2 Tiến hành thiết kế dẫn dòng phải theo bước sau: - Tập hợp nghiên cứu tài liệu bản; - Đề xuất phương án sơ đồ dẫn dòng bao gồm ngăn dòng, đồng thời loại bỏ phương án rõ ràng bất hợp lý; - Xác định tiến độ thi cơng dẫn dịng; - Xác định cấp cơng trình dẫn dịng, tần suất lưu lượng thiết kế lưu lượng thiết kế; - Lựa chọn kết cấu cơng trình dẫn dịng, tính tốn ổn định chúng lịng dẫn mới; - Tính tốn thủy lực dẫn dịng (từng đợt ngăn dịng đợt cuối cùng); - Tính tốn kinh tế chọn phương án hợp lý 2.1.3 Thiết kế dẫn dòng phải đảm bảo nguyên tắc sau: - Thi cơng cơng trình nhanh, kinh tế an toàn, sớm phát huy hiệu quả; - Tận dụng vật liệu dễ kiếm trang thiết bị sẵn có để thi cơng cơng trình dẫn dịng; - Ít ảnh hưởng tới tình trạng sử dụng dịng sông cũ phương diện phục vụ ngành kinh tế quốc dân dân sinh 2.1.4 Khi cơng trình xây dựng dở dang hố móng cơng trình bê tơng, đá xây cho phép nước tràn ngập hố móng mà gây thiệt hại, ảnh hưởng đến tiến độ thi cơng tăng tần suất lưu lượng lớn tính tốn mà đê quây phải chịu phải cấp có thẩm quyền xét duyệt 2.2 Các sơ đồ dẫn dòng điều kiện áp dụng 2.2.1 Thường có sơ đồ dẫn dòng sau: - Đắp đê quây ngăn dòng đợt (phương pháp toàn tuyến) (h.1a); - Đắp đê quây ngăn dòng nhiều đợt (phương pháp phân đoạn) (h.1b); 2.2.2 Sơ đồ dẫn dòng đợt thường áp dụng xây dựng cơng trình đầu mối thủy lợi thủy điện điều kiện lịng sơng hẹp miền trung du, thượng du đoạn sông cong cần cải tạo miền đồng Cơng trình dẫn dịng thường dùng kênh dẫn bên bờ (kênh xé) máng dẫn, cống sâu, tràn tạm, nen Hình 1: Sơ đồ dẫn dịng Hình 1a: Sơ đồ ngăn dịng đợt Hình 1b: Sơ đồ ngăn dịng nhiều đợt 1- Đê quây thượng lưu 1- Đê bao đợt I 2- Đê quây hạ lưu 2- Đê bao đợt II 3- Kênh dẫn dòng 3- Nhà máy thủy điện 4- Tuyến cơng trình 4- Đập tràn nước 2.2.3 Máng dẫn dùng nơi sông suối nhỏ (Q ≤ m3/s) khối lượng xây dựng thi cơng trọn vẹn mùa khô 2.2.4 Kênh dẫn bên bờ dùng xây dựng cơng trình đầu mối thủy lợi – thủy điện đoạn sơng có bờ thoải rộng, điều kiện địa hình, địa chất thuận lợi cho việc đào kênh dẫn lưu lượng thi công 2.2.5 Cống sâu, cống xả đáy dùng làm cơng trình dẫn dịng xây dựng đập đất, đập đất đá, đập bê tông sông suối nhỏ, lòng dẫn hẹp 2.2.6 Tràn tạm dùng làm cơng trình dẫn dịng xây dựng đập hồ chứa, đập dâng vùng núi, lợi dụng địa hình dáng n ngựa có cao độ bề rộng thích hợp để xả nước hạ lưu Trong trường hợp cần ý bảo vệ an toàn vùng hạ lưu 2.2.7 Tuynen dùng làm cơng trình dẫn dịng điều kiện sơng miền núi, lịng sơng hẹp, vách đá dốc, lưu lượng sông lớn (vài chục đến vài trăm m3/s) Thông thường nên kết hợp sử dụng tuynen xả nước thi công để xả nước lũ thời gian vận hành Tuynen lỗ xả sâu nhiều cấp dùng để dẫn dịng thi cơng xây dựng đập có cột nước cao Nếu đập có chiều cao đến 100m thường sử dụng tuynen tầng (Hình 2) 2.2.8 Sơ đồ dẫn dòng nhiều đợt thường áp dụng xây dựng cơng trình đầu mối thủy lợi – thủy điện nơi địa hình lịng sơng tương đối rộng, sơng có lưu lượng mực nước biến đổi lớn năm Dẫn dòng đợt I thường tháo nước qua lịng sơng bị thu hẹp Dẫn dịng đợt II tháo nước qua cơng trình xây dựng hố móng đợt I: cống đáy, lỗ tháo sâu ống hút nhà máy thủy điện, đập tràn kiểu lược, đập tràn tạm nen a) Hai tầng nen b) Ba tầng hố tháo sâu Hình 1- Tuy nen; 2- đập bê tông; 3- Đá quây; 4- Các lỗ tháo sâu 2.2.9 Đập tràn đá xây, bê tông, bê tông cốt thép phép sử dụng để tháo nước theo kiểu cài lược để dẫn dịng thi cơng 2.3 Các hình thức kết cấu đê quây 2.3.1 Đê quây có tác dụng thu hẹp lịng sơng bảo vệ hố móng thi cơng cơng trình 2.3.2 Đê qy bảo vệ hố móng bao gồm đê quây thượng lưu, đê quây dọc đê quây hạ lưu 2.3.3 Hình thức kết cấu đê quây đa dạng, phân loại sau: a) Theo điều kiện sử dụng vật liệu: đê quây đất, đất đá, cừ gỗ, thép, liên cung, liên trụ, chuồng cũi gỗ, đá, bê tông, đá xây b) Theo phương pháp thi công: thi công nước, thi công khô 2.3.4 Chọn tuyến đê quây – bố trí đê quây phải đảm bảo yêu cầu sau: - Chiều dài đê quây nhỏ nhất; - Diện tích hố móng đê quây bảo vệ phải đủ rộng để thi công đào móng, bố trí hệ thống tiêu nước, đường lên xuống hố móng đường thi cơng phải bảo đảm thi cơng cơng trình an tồn Theo kinh nghiệm lưu khơng kể từ mép ngồi rãnh tiêu nước đến chân đê quây phải lớn ÷ 10m; - Thuận dòng chảy 2.3.5 Đê quây đất: đất lấy mỏ vật liệu tận dụng đất đào hố móng, đất bóc tầng phủ mỏ vật liệu Đê quây loại thích hợp với loại Độ dốc mái nghiêng đê quây tham khảo bảng Bảng 1: Độ đốc mái đê quây đất Tên mái dốc Độ dốc mái ứng với chiều cao đê quây (m) 5-10 10-15 2,5 3,0 3,0 - có vật nước 2,0 2,0 2,05 - khơng có vật nước 2,0 2,25 2,25 2,0 2,5 3,0 - có vật nước 1,5 1,75 1,75 - khơng có vật nước 1,75 2,0 2,25 Mái dốc thượng lưu 1,5 1,75 2,0 Mái dốc hạ lưu 1,5 1,5 1,75 Mái dốc thượng lưu 1,75 2,0 2,5 Mái dốc hạ lưu 1,5 1,75 2,0 Đất loại cát Mái dốc thượng lưu m1 Mái dốc hạ lưu m2 Đất loại sét Mái dốc thượng lưu Mái dốc hạ lưu Sỏi – đá dăm Cát – sỏi Chú thích: - Khi đắp đất nước mái dốc đê quây đất soải hơn, tùy theo loại đất lấy m = 2,5 ÷ 3,5 - Đê quây đất có chiều cao lớn 15m phải thiết kế theo quy phạm thiết kế đập đất (QPVN II – 77) 2.3.6 Khi vận tốc dòng chảy lớn 0,5 – 0,8 m/s phải bảo vệ mái dốc đê quây đất đá lát hay đá đổ có đường kính đủ lớn để khơng bị xói trơi 2.3.7 Có thể thi công đê quây đất phương pháp đầm nén hay phương pháp đổ đất nước (đối với đất sét, cát cuội sỏi) phương pháp nổ mìn định hướng 2.3.8 Đê quây đá đổ đất đá: đất đá khai thác mỏ vật liệu, tận dụng đất đá đào từ hố móng cơng trình Đê qy loại chịu cột nước cao, vận tốc dòng chảy lớn thích hợp với loại 2.3.9 Kết cấu loại đê quây đất – đá sau: a) Đê quây đá đổ có tường nguyên khơng phải đất (hình 3a); b) Đê qy với lăng trụ hạ lưu đá đổ, lăng trụ thượng lưu đất (hình 3c) c) Đê quây đá đổ có tường nghiêng đất (hình 3b) 2.3.10 Độ dốc mái đê quây đá đổ, đất đá hỗn hợp thường lấy độ dốc tự nhiên khối đắp đổ đá tự Cần có thí nghiệm trường trước xây dựng đê quây Sơ chọn: a) Nền ổn định: mái dốc thượng lưu m1 = ÷ 1,3 mái dốc hạ lưu m2 = 1,3 ÷ 1,4 b) Nền khơng đủ ổn định: mái dốc thượng lưu m1 = 1,5 mái dốc hạ lưu m2 = 2,0 1- Tường nghiêng Pôliêtilen 2- Lớp lọc ngược 3- Khối đá đổ 4- Lớp cát sỏi bảo vệ tường nghiêng 5- Tường nghiêng sét 6- Lớp chuyển tiếp 7- Khối đất chống thấm thượng lưu Hình 3: Đê quây đất đá 2.3.11 Phải đặc biệt quan tâm đến vấn đề nối tiếp với hai bờ, phận chống thấm đê quây phải kéo dài cắm sâu vào hai bờ phải tính tốn thấm vịng quanh bờ để xác định chiều sâu cần thiết phải cắm vào bờ 2.3.12 Đê quây đất đá đê quây đá đổ có tường nghiêng đất loại sét lớp bảo vệ phủ mái thượng lưu lớp chuyển tiếp phần đá đất phải thiết kế theo nguyên tắc tầng lọc ngược Giữa đá đổ tường nghiêng sét phải bố trí lớp lọc ngược (dăm lớn, sỏi cát) Giữa hỗn hợp đá lớn nhỏ tường nghiêng sét bố trí lớp lọc ngược có hỗn hợp cát sỏi thích hợp (xác định thí nghiệm), bố trí lớp lọc ngược dày Mức độ khơng lớp cát cuội sỏi làm lọc nên sau: D60 D10 10 Khi đắp khô D60 D10 Khi đắp nước Ở đây: D60 D10 đường kính mắt sàng cho lọt qua 10% 60% khối lượng vật liệu làm tầng lọc Chiều dày lớp lấy theo điều kiện thi công không nhỏ 0,2m đắp khô không nhỏ 0,5m đắp nước 2.3.13 Đối với đê quây đất – đá không cao sau không nằm lại thân đập, cho phép dùng đá có cường độ nhỏ 400KG/cm2 khơng cần phân loại hạt kích thước viên đá 2.3.14 Đê quây đất đá đê quây đá đổ có tường nghiêng đắp lên dần từ bờ lịng sơng vào thời kỳ nước kiệt Phần mực nước đắp đất đá bị nén chặt phương tiện lại bề mặt khối đắp Phần mực nước phải đắp theo lớp, chiều dày lớp số lần đầm phụ thuộc vào phương tiện thiết bị thi công 2.3.15 Đê quây ván cừ gỗ hay thép: đê quây loại gồm hai hàng cừ với lăng trụ đất đá phía (thượng lưu), gia tải đất đá khoảng hai hàng cừ (H.4) 2.3.16 Chiều cao đê quây cừ gỗ đóng hàng thường từ ÷ 5m, bề dày vàn cừ gỗ 75 ÷ 180mm Chiều cao đê quây cừ gỗ đóng hai hàng đến ÷ 8m, khoảng cách hai hàng ván cừ gỗ thường lấy (1,2 ÷ 1,4)H (H chiều cao đê quây) Cừ thường đóng sâu vào đất khoảng 1/3 chiều cao đê quây Hàng cừ gỗ có tác dụng tường chống thấm cho đê quây Hình 4: Đê quây cừ gỗ a- Một hàng cừ; b- Hai hàng cừ; c- Hai hàng cừ có đất chống thấm phía ngồi 1- Cọc tiêu; 2- Thanh định hướng cừ; 3- Bản cừ gỗ; 4- Chống xiên 2.3.17 Đê quây cừ thép tạo thành cừ thép hình phẳng hình chữ U, Z Chiều cao đê quây hàng cừ thép đến 4m, chiều cao đê quây hai hàng cừ thép đến 12m Khoảng cách hai hàng cừ lấy (0,8 ÷ 1,0)H (xem hình 5) Đê qy hàng cừ thép dùng làm đê quây đất mềm, đê qy dọc điều kiện lịng sơng tương đối hẹp Hình 5: Đê quây hai hàng cọc thép 1- Bản cừ thép chữ U, Z; 2- Thanh nẹp dọc; 3- Thanh giằng; 4- Tăng dơ 2.3.19 Đê quây kiểu chuồng gỗ có loại: - Chuồng gỗ rộng: tự thân đủ ổn định chống lại lực ngang - Chuồng gỗ hẹp: tự thân khơng đủ ổn định mà phải đắp thêm khối đất đá phía phía chuồng gỗ Bề rộng đê quây kiểu chuồng gỗ rộng lấy không nhỏ 1,1 lần chiều cao đê quây Đối với chuồng gỗ hẹp bề rộng lấy 0,7 lần chiều cao đê quây (Xem H.6) Hình 6: Đê quây kiểu chuồng gỗ 2.3.20 Đê quây hình liên trụ, liên cung tạo thành cách đóng cọc cừ thép liên kết với thành hình trụ, hình cung liên tiếp Đê quây liên trụ chịu cột nước đến 14m lớn Loại đê quây dùng làm đê quây dọc, đê bao nơi lịng sơng hẹp, vận tốc dòng chảy lớn, đất sét nặng, đất cát cát cuội sỏi 2.3.21 Đối với đê quây hình liên trụ đường kính trụ lấy (0,8 ÷ 0,9) chiều cao cột nước tính tốn bán kính cung nối lấy nhỏ bán kính trụ Khoảng cách trụ lấy 0,5 ÷ 2,8m Chiều sâu đóng cọc cừ mềm lấy (0,5 ÷ 1,0) chiều cao cột nước tính tốn 2.3.22 Đối với đê qy hình liên cung chiều rộng đê quây thường lấy (0,8 ÷ 1,2) chiều cao cột nước tính tốn bán kính cung cong liên trục lấy chiều dài đoạn (L) (xem hình 7) 2.3.23 Phải kiểm tra đê quây cừ thép kiểu liên khung, liên trụ về: - Độ ổn định chống trượt theo mặt phẳng ngang nằm chân cừ; - Độ ổn định chống trượt ván cừ kề theo mặt phẳng thẳng đứng qua trục dọc đê quây; - Độ bền khớp ván cừ; - Độ ổn định chống trồi đất ván cừ tải trọng đất đá đổ khoang đê quây chiều cao đất đá 15 mét; - Độ ổn định thấm đê quây - Thấm qua đê quây Hình 7: Đê quây liên trụ, liên cung a) Đê quây liên trụ; b) Đê quây liên cung 1- Hình trụ; 2- Cung tròn nối; 3- Tường phẳng; 4- Cung tròn liên tục 2.3.24 Vật liệu đổ khoang đê quây liền trục, liên cung đất cát hỗn hợp cát cuội sỏi Khi đổ vật liệu vào khoang phải ý đổ đồng đều, chênh lệch khoang kề không 2m 2.3.25 Đê quây bê tông, đá xây thường sử dụng nơi lịng sơng hẹp, đá Đê qy loại chịu cột nước cao, chống thấm, chống xói lở tốt, diện tích chiếm chỗ nhỏ nên dùng làm đê quai dọc nên kết hợp làm phận cơng trình lâu dài để giảm giá thành xây dựng 2.3.26 Phải chọn thời đoạn nước kiệt để thi công đê quây bêtông Phần nước thi công phương pháp để bê tông nước Nếu chiều sâu nước nhỏ 1,5 m đổ bê tơng theo phương pháp lấn dần từ bờ Khi thi công phải tuân theo yêu cầu kỹ thuật QPTL D6.78 Đối với đê quây đá xây điều kiện làm khơ móng phần nước phải đổ bê tông theo phương pháp đổ nước, phần mực nước xây đá Việc kiểm tra ổn định độ bền đê quây thực tường chắn 2.4 Tính tốn thủy lực dẫn dịng 2.4.1 Mục đích tính tốn thủy lực xác định cao trình, kích thước, khối lượng cơng trình dẫn dịng, từ so sánh lựa chọn phương án dẫn dịng hợp lý 2.4.2 Cao trình đỉnh đê quây xác định:  đqt = z + d + ∆s (1)  đqh = z + d (2) Trong đó:  đqt – cao độ đỉnh đê quây thượng  đqh – cao độ đỉnh đê qy hạ z – cao trình mực nước nơng sau đê quây hạ lưu ứng với lưu lượng lớn thiết kế, (m); d – độ cao an toàn tĩnh đê quây lấy theo 0,6 0,7m; A – tổn thất thủy lực đường dẫn nước từ thượng lưu hạ lưu (m) Chú thích: - Nếu thượng lưu trữ nước đáng kể, phải xác định lưu lượng lớn thiết kế thông qua tính tốn điều tiết - Nếu trước đê qy mặt nước có chiều dài hứng gió đáng kể xác định cao trình đỉnh đê qy, phải tính thêm chiều cao sóng leo 2.4.3 Tính tốn thủy lực dẫn dịng phải tuân theo tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm có liên quan Khi tính tốn sơ tham khảo phụ lục quy trình 2.5 Tính tốn kinh tế dẫn dịng 2.5.1 Giá thành cơng trình dẫn dịng trước hết giá thành trực tiếp cơng trình dẫn nước ngăn nước 2.5.2 Khi đê qy phận cơng trình lâu dài đê qy cao, kích thước cơng trình dẫn nước giảm Trong trường hợp chủ yếu xét giá thành cơng trình dẫn nước 2.5.3 Khi đê qy cơng trình tạm thời độc lập với cơng trình giá thành tổng chi phí đê qy cơng trình dẫn nước Phương án dẫn dịng phải có giá thành nhỏ đồng thời phải thỏa mãn yêu cầu mà thiết kế đề cơng tác dẫn dịng 2.5.4 Trình tự tính tốn kinh tế: a) Đề xuất phương án dẫn dịng; b) Tính khối lượng giá thành phương án; c) Lập biểu đồ quan hệ giá thành xây dựng quy mô đê qy cơng trình dẫn nước để xác định phương án có giá thành nhỏ (xem ví dụ hình 8) 1- Giá thành đê ngăn dịng 2- Giá thành tuynen 3- Giá thành tổng cộng Hình 8: Biểu đồ giá thành cơng trình dẫn dịng 2.5.5 Chi phí dẫn dịng thi cơng gồm: - Giá thành cơng trình dẫn dịng, C1; - Giá thành cơng trình phục vụ liên quan đến dẫn dịng, C - Các chi phí khác, C3, Giá thành C1 gồm chi phí để xây dựng cơng trình dẫn dịng Nếu cơng trình dẫn dịng có phận kết hợp với cơng trình tính phần chi phí tăng thêm Giá thành C2 gồm chi phí đảm bảo giao thơng thủy, cấp nước cho hạ lưu, gia cố lịng sơng, bảo vệ cơng trình cơng nơng nghiệp văn hóa, đền bù thiệt hại có … Giá thành C3 gồm chi phí khác phá đê qy, ngăn dịng bảo vệ hố móng, chi phí máy quản lý (do kéo dài tiến độ), chi phí dự phịng … Tổng giá thành là: C = C1 + C2 + C3 (đồng) (3) Phương án dẫn dịng thi cơng hợp lý phương án có giá thành xây dựng nhỏ THIẾT KẾ NGĂN DÒNG 3.1 Chọn thời đoạn, tần suất lưu lượng thiết kế 3.1.1 Các yêu cầu thời đoạn ngăn dòng: - Thời kỳ nước sơng kiệt để có lưu lượng tính tốn nhỏ, ngăn dịng thuận lợi nhanh chóng, an tồn giá thành hạ; - Sau ngăn dòng nâng đê quây ngăn dịng lên tới cao trình thiết kế để đảm bảo thi cơng cơng trình bảo đảm an tồn chống lũ tiểu mãn lũ vụ mùa mưa kế Thường chọn thời đoạn đầu mùa khơ lúc lưu lượng sông không nhiết phải nhỏ 3.1.2 Lưu lượng thiết kế ngăn dòng lưu lượng trung bình ngày thời đoạn dự kiến ngăn dòng ứng với tần suất quy định Thời đoạn ngăn dịng tháng tuần (10 ngày) tháng dự kiến ngăn dòng Nếu thượng lưu tuyến ngăn dịng hình thành khu chứa nước lớn tính tốn phải ý đến khả điều tiết 3.2 Các phương pháp ngăn dòng điều kiện áp dụng 3.2.1 Các sơ đồ ngăn dòng thường gặp là: - Lấp dòng lấn dần (phương pháp lấp đứng); - Lấp dịng tồn tuyến (phương pháp lấp bằng); - Lấp dịng tức thời nổ mìn định hướng; - Lấp dịng lấn dần kết hợp với tồn tuyến 3.2.2 Trong trường hợp nên áp dụng phương pháp ngăn dòng cách lấp lấn dần Khi lòng sơng đất dễ bị xói trơi cửa hạp long phải gia cố 3.2.3 Trường hợp lịng sơng đất dễ bị xói, lưu lượng tính tốn ngăn dòng tới 1500 m 3/s, độ dâng mực nước cuối lớn 0,5m phải dùng phương pháp lấp tồn tuyến Chú thích: Với điều kiện thủy văn phương pháp lấp tồn tuyến có ưu điểm vận tốc cửa ngăn dòng nhỏ hơn, diện thi công rộng hơn, cường độ thi công cao hơn; có nhược điểm phải làm cầu thi cơng, giá thành thường lớn Phường lấp lấn dần có lưu lượng đơn vị tăng dần, vận tốc thời đoạn cuối lớn, diện thi công hẹp, cường độ thi công thấp có ưu điểm tổ chức thi cơng đơn giản Khi lịng dẫn khơng bị xói khối lượng vật liệu sử dụng để lấp dòng hai phương pháp tương tự Khi lịng dẫn bị xói khối lượng vật liệu cần sử dụng phương pháp lấn dần phụ thuộc vào phạm vi mức độ phải gia cố cửa hạp long 3.2.4 Ở sông suối nhỏ, độ dâng mực nước cuối khơng vượt q 0,2m dùng tàu hút bùn để bồi lấp sông 3.2.5 Khi địa hình thuận lợi, hai bên bờ có đồi núi cao dốc, lịng sơng khơng rộng q 100m dùng phương pháp lấp dịng tức thời phương pháp nổ mìn định hướng 3.2.6 Phương pháp ngăn dòng lựa chọn sở so sánh kinh tế kỹ thuật, phương án đưa cần phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất, vật liệu thiết bị, máy móc thi cơng Đối với cơng trình quan trọng, cơng tác ngăn dịng phức tạp có ảnh hưởng lớn đến chất lượng tiến độ thi cơng sau tính tốn lý thuyết xét cần phải làm thí nghiệm mơ hình để kiểm tra trước định phương án chọn 3.2.7 Các bước ngăn dòng phương pháp lấn dần bao gồm: - Đắp băng-két thu hẹp lịng sơng vận tốc dòng chảy tăng đến trị số giới hạn cho phép; - Gia cố cửa hạp long; - Chuẩn bị mặt ngăn dòng; - Đắp băng két ngăn dòng vật liệu cỡ lớn; - Đắp đập ngăn dòng theo thiết kế 3.3 Thiết kế gia cố thu hẹp lịng sơng 3.3.1 Trước ngăn dòng phải đắp băng két thu hẹp lòng dòng chảy tuyến ngăn dòng Cao độ đỉnh băng két phải cao mực nước thượng lưu chặn dịng 0,5 ÷ 0,7m, chiều rộng đỉnh băng két phải đủ rộng xe máy hoạt động trình thi cơng ngăn dịng 3.3.2 Chiều rộng cửa hạp long phải đảm bảo an toàn cho tàu thuyền qua lại khơng gây xói lở lịng dẫn Vận tốc cho phép 0,5 ÷ 2,0 m/s tàu thuyền 2,5 ÷ 3,0 m/s bè mảng; vận tốc thiết kế vượt qua giới hạn cần có ý kiến quan quản lý giao thơng thủy 3.3.3 Khi lịng dẫn khơng bị xói khơng có u cầu giao thơng thủy vận tốc dòng chảy cửa hạp long phụ thuộc vào ổn định vật liệu (không bị đẩy trơi) làm băng két lấn sơng 3.3.4 Khi lịng dẫn bị xói phải gia cố cửa hạp long (trước ngăn dòng) Phạm vi gia cố phải lớn phạm vi tính tốn bị xói q trình ngăn dịng Theo kinh nghiệm thường lấy ÷ 10m phía thượng lưu 40 ÷ 100m phía hạ lưu tuyến ngăn dòng Nếu thấy cần thiết phải kiểm tra thí nghiệm mơ hình 3.3.5 Khi ngăn dịng phương pháp lấn dần vị trí hai đầu băng két gặp phải gia cố có chiều dày chiều dài lớn chỗ khác Chiều dày lớp gia cố lấy 0,5 ÷ 1,5m (0,5 ÷ 0,6zmax) khơng nhỏ ba lần đường kính trung bình vật liệu gia cố 3.3.6 Vật liệu gia cố thường dùng đá có đường kính trung bình khơng bị dịng chảy trơi có cấp phối thích hợp Kích thước vật liệu gia cố phải xác định qua tính tốn thủy lực, thí nghiệm mơ hình (nếu thấy cần thiết) 3.4 Thiết kế băng két ngăn dịng 3.4.1 Phải bố trí tuyến băng két ngăn dịng so với tuyến cơng trình sau: - Ở thượng lưu lịng dẫn khơng bị xói; - Ở hạ lưu lịng dẫn bị xói 3.4.2 Khi ngăn dịng phương pháp lấn dần từ hai bờ đoạn cửa hạp long cuối nên chọn chỗ lịng sơng khơng bị xói có chiều sâu khơng lớn Khi lấp vật liệu từ phía nên kết thúc băng két phía bờ thoải khơng xói 3.4.3 Khi đắp băng két, để đá khơng bị trơi mái dốc nên chọn sau: Nếu lấp toàn tuyến: Nếu lấp lấn dần: mái thượng lưu : 1,3 mái hạ lưu : 2,0 mái thượng lưu : 1,3 mái hạ lưu : 1,5 Khi đắp băng két đất tn theo điều 2.3.5 (phần thích) quy trình 3.4.4 Chiều rộng đỉnh băng két lấp tồn tuyến lấy lớn 1,0m lấp dần tơ tự đổ lấy ÷ 20m Chặt trung bình 1200-1660 0,70 0,85 0,95 1,1 Khá chặt 1660-2040 1,0 1,2 1,4 1,5 Rất chặt 2040-2140 1,4 1,7 1,9 2,1 Bảng 2: Vận tốc trung bình cho phép đá Vtb ứng với chiều sâu trung bình dịng chảy (m) Tên loại đất 0,4 1,0 2,0 ≥3 0,4 Mặt đá thô 1,0 2,0 ≥3 Mặt đá nhẵn A Đá trầm tích Cuội kết, mác nơ, sét phiến, đá phiến 2,1 2,5 2,9 3,1 - - - - Đá vôi rồng, cuội kết chặt, cát kết vôi, cát kết đôlômit 2,5 3,0 3,4 3,7 4,2 5,0 5,7 6,2 Cát kết đôlômit, đá vôi đào, đá vôi silic 3,7 4,5 5,2 5,6 5,8 7,0 8,0 8,7 Cẩm thạch, granit xienit, gôbia Poocphia, Endezit 16 20 23 25 25 25 25 25 Diabaz, Bazan Qnaczit 21 25 25 25 25 25 25 25 B Đá kết tinh PHỤ LỤC TÍNH TỐN THỦY LỰC DẪN DỊNG 1) Trong thiết kế dẫn dịng qua lịng sơng thu hẹp phải xác định mức độ thu hẹp cho phép, chiều sâu lịng sơng bị bào mòn độ dâng mực nước thượng lưu (Xem hình 1) Hình 1: Sơ đồ thu hẹp lịng sơng Mức độ thu hẹp lịng sơng c , (1) o Trong đó: ωo – diện tích ướt ban đầu lịng sơng (m 2) ωc – diện tích ướt cịn lại lịng sơng bị thu hẹp (m 2) Người ta thường lấy η = 0,3 ÷ 0,65 để đảm bảo điều kiện khơng xói lịng sơng, bờ sông đê quây, bảo đảm thuyền bè lại an toàn [V] ≤ m/s Muốn phải xác định vận tốc trung bình mặt cắt thu hẹp Vc diện tích ướt cần thiết ωx để tháo lưu lượng thiết kế Q Như vậy: Vc x Ở đây: μ1 – hệ số co hẹp ngang Nếu thu hẹp bên μ = 0,95; Q , m/s (2) Q 1[V x ] m2; (3) c Nếu thu hẹp hai bên μ = 0,90 [Vx] – Vận tốc khơng xói cho phép (xem P.L.1) - Nếu Vc > [Vx] lịng sơng bị bào mịn Vc = [Vx] Nếu chiều sâu bào mịn lịng sơng vượt q mức độ cho phép phải có biện pháp bảo vệ lịng sơng, đê qy - Độ dâng mực nước thượng lưu dịng sơng bị thu hẹp (xem hình 2) z= Vc2 2g Vs2 2g (4) Ở đây: Vs Vc – vận tốc trung bình sơng trước đê qy mặt cắt bị thu hẹp – hệ số lưu tốc, φ = 0,90 – 0,95 Hình Sơ đồ lịng sông thu hẹp 2) Tháo lưu lượng thiết kế dẫn dịng qua kênh dẫn Cơng thức lưu lượng tổng qt trường hợp dòng chảy đều: Q = ω.C RJ m3/s; (5) Ở đây: ω - diện tích ướt lịng kênh; C – hệ số Chesy, theo Maning C = 1/ R ; (6) n R – bán kính thủy lực; J – độ dốc mặt nước; n – hệ số nhám lịng sơng Trong trường hợp kênh dẫn có chế độ dịng chảy ổn định khơng tính theo phương pháp tương ứng (xem sổ tay tính tốn thủy lực) 3) Tháo lưu lượng thiết kế dẫn dòng qua tuynen (cống ngầm) Điều kiện làm việc tuynen có áp khơng áp a) Khi chế độ thủy lực tuynen không áp, công thức lưu lượng: Q = ω.C RJ m3/s; (7) Cao trình mực nước thượng lưu (hình 3) tl = hl + iL + z Hình Ở đây: ω - diện tích ướt tuynen; (m2) J – độ dốc dọc nen; R – bán kính thủy lực; (m) (8) C – hệ số Chesy, hl – cao trình mực nước hạ lưu; i – độ dốc mặt nước tuynen chảy đều; L – chiều dài tuynen; (m) z – độ chênh mặt nước cửa vào tuynen, (m) z v v 2g V2 (9) - tổn thất cửa vào, tùy theo hình dạng cửa vào lấy 0,2 ÷ 0,5; V – Vận tốc dòng chảy tuynen; (m/s) g – gia tốc trọng trường, (m / s2); b) chế độ thủy lực tuynen có áp (hình 4) - Nước hạ lưu ngập miệng tuynen Q = μω 2gz ; (m3/s) (10) Hình - Nước hạ lưu khơng ngập miệng tuynen Q = μ.ω 2gH ; (m3/s) (11) Ở đây: ω – diện tích mặt cắt ngang tuynen, m2; μ – hệ số lưu lượng, tính theo cơng thức: 1 v L /D (12) Trong đó: D – đường kính tuynen, m; - hệ số ma sát theo chiều dài, 8g C2 Đối với nen có D lớn (lớn 5-6m) lấy 0,025; L – chiều dài tuynen; m, z – chênh lệch mực nước thượng hạ lưu, m; H – cột nước tính từ mực nước thượng lưu đến điểm cửa tuynen 4) Tháo lưu lượng thiết kế dẫn dịng qua cửa tràn lược Cơng thức lưu lượng sau: - Chảy không ngập Q = m.bc - Chảy ngập Q = m.bc.σn 2gH30 / 2gH30 / (13) (14) Ở đây: Ho – Chiều sâu nước có kể đến vận tốc tiến gần thượng lưu, m; m – hệ số lưu lượng, thường từ 0,3 ÷ 0,385; bc – chiều dài tràn nước tổng cộng; m σn – hệ số ngập, phụ thuộc tỉ số hng/Ho; hng – chiều sâu cột nước hạ lưu ngưỡng tràn, m Hệ số ngập σn hng/Ho 0,7 0,8 0,85 0,9 0,95 0,96 0,97 0,98 σn 1,0 0,928 0,855 0,739 0,552 0,499 0,436 0,36 Theo tác giả Ki-xilép tiêu chuẩn ngập là: hng > 1,25 hpg Trong đó: hpg – chiều sâu phân giới, (m) Cần ý chiều rộng tràn nước khống chế điều kiện chống xói hạ lưu: L Q ; (m) V1.h1 (15) Ở đây: Q – Lưu lượng tháo qua cửa lược, m 3/s V1 – lưu tốc cho phép khơng xói hạ lưu, m/s h1 – độ sâu dòng chảy sân sau tháo hết lưu lượng Q Hình - Tháo lưu lượng thiết kế dẫn dòng qua cửa tràn lược - Nhóm bậc - Chiều cao bậc - Cửa van - Phần bê tông đá đổ - Cao trình đỉnh tràn thiết kế 5) Tháo lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa lũ qua đập đá đổ xây dựng dở dang Công thức lưu lượng Q = QT + QTR , m3/s (16) Ở đây: QT – lưu lượng tháo qua tuynen dẫn dòng, m 3/s QTR – lưu lượng tháo qua cửa tràn đập đá đổ, m3/s Chuẩn bị phần đập để tháo lưu lượng QTR theo hai sơ đồ: a) Sơ đồ dốc nước – Mái thượng lưu giới hạn mặt cắt thiết kế đập (Hình 6a) b) Sơ đồ đập tràn đỉnh rộng (Hình 6b) Khối đắp thực theo mặt cắt thiết kế đập thấp Hình 6: Sơ đồ tháo phần lưu lượng lũ qua đập a) Dốc nước; b) Đập tràn đỉnh rộng – Khối đá đổ; – Tường nghiêng; – Gia cố bê tơng tràn Chú thích: tháo theo sơ đồ (a, b) phải kiểm tra lưu lượng đơn vị lớn nhất, vận tốc lớn nhất, độ dốc cho phép dốc nước, chiều dày gia cố: xói lở hạ lưu PHỤ LỤC TÍNH TỐN THỦY LỰC NGĂN DÒNG I SỰ PHÂN BỐ CỦA LƯU LƯỢNG SƠNG TRONG Q TRÌNH HẠP LONG: Qs = Qhl + Qth + Qdd + Qtđ (1) Trong Qhl – lưu lượng qua cửa hạp long; Qth – lưu lượng thấm qua kẽ; Qdd – lưu lượng qua cơng trình dẫn dịng; Qtd – lưu lượng tích đọng thượng lưu Khi chưa phá đê quây đợt I Qdd = 0; Qtđ = 0; Qs = Qhl + Qth Khi ngăn dịng xong có: Qtđ = 0; Qhl = 0; Qth = 0; Qs = Qdd 1) Lưu lượng qua cửa hạp long tính theo cơng thức: Qhl = mB 2g H3o / ; B – chiều rộng cửa hạp long; Ho = H + vo2 / g (hình 1) (2) (*) vo = Qhl/BH; m – hệ số lưu lượng lấy sau: Lấp toàn tuyến m = 0,46 (z/Ho)1/6 Lấp lấn dần m = (1 – z/Ho) z/H (3) Khi z/H < 0,35; (4) Khi z/H ≥ 0,35 lấy m = 0,385 Phần chia lưu lượng sơng hợp long tồn tuyến Mặt cắt đê ngăn sơng tồn tuyến Sơ đồ tính tốn qua kè ngăn sơng tồn tuyến Hình 1: Sơ đồ tính toán nước qua cửa hạp long lấp lấn dần 2) Lưu lượng thấm qua băng két đá đổ a) Khi hạp long toàn tuyến: i th , Qth = k B hk (5) Trong đó: ith - độ dốc thủy lực trung bình dịng thấm, ith = z/1,7 hk (6) B – Chiều rộng cửa hạp long, m; hk – chiều cao băng két đá, m; k – hệ số thấm rối, lấy theo bảng 1, phải đổi m/s Bảng Vật liệu để lấp Độ rộng Hệ số thấm cm/s đường kính quy đổi d, cm 10 20 40 50 75 90 130 160 200 Khối lượng, kg, 1,36 10,5 80 160 500 1000 3000 5000 10000 0,4 23,5 34,5 50 57 69 - - - - 0,475 - - 61 68 83 93 110 120 136 Khối bê tông tứ diện 0,5 - - - 76 93 100 120 140 150 Khung bê tông cốt thép 0,8 - - - 200 250 280 330 360 410 Đá Khối bê tơng hình hộp Ghi chú: Đường kính quy đổi tính sau: khối bê tơng hình hộp cạnh a d = 1,24a; khối tứ diện cạnh a d = 0,61a; bê tơng có cạnh a, b, c d = 1,24 abc b) Khi lấp lấn dần: Qth = kLkh’ i th ; (7) Trong đó: Lk – chiều dài kè đắp có nước thấm qua; h’ – chiều sâu nước trung bình trước kè; ith = z/2mtb (hhl + z) + b ; (8) mtb – hệ số mái trung bình băng két; hhl – chiều sâu mức nước hạ lưu; b – chiều rộng đỉnh băng két 3) Lưu lượng tích đọng thượng lưu Qtđ – cường độ đắp kèm không lớn dung tích hồ chứa thượng lưu khơng đáng kể coi Qtđ = 0, ngược lại Qtđ tính theo kinh nghiệm: Qdd/Qs 0,10 0,25 0,50 0,75 0,90 Qtđ/Qs 0,05 0,10 0,15 0,20 0,05 4) Lưu lượng qua cơng trình dẫn dịng Qdd tính phụ lục IV II ĐỘ DÂNG MỨC NƯỚC Ở THƯỢNG LƯU: gồm tổng độ dâng kênh dẫn Zdr, qua đê quây hạ lưu Zđqh, qua hố móng hạ lưu Zhmh qua cơng trình dẫn dịng Zdd qua hố móng thượng lưu Zhmt qua đê quây thượng lưu Zđqt kênh dẫn đến Zdđ z = zdr + zđqh + zbmh + zdd + zhmt + zđql + zđd (9) 1) Các độ dâng mức nước tính sau: zdr = idr Ldr = Qdd zdr 2 dr Cdr Rdr (10) Trong đó: ωdr, Cdr, Rdr, Ldr – mặt cắt ướt, hệ số chesy, bán kính thủy lực chiều dài kênh dẫn (hệ số nhám lấy 0,03 ÷ 0,035); 2) zđqh = 2 Vđqh Vhmh ; 2 g g (11) Trong đó: Vđqh, Vhmh – vận tốc nước cửa mở đê quây hạ lưu hố móng hạ lưu; 3) zhmh = zmbt ≈ 0,02 ÷ 0,03m; 4) zdd – tính dẫn phụ lục 5) zđqt = Vđqt Vhmt 2 g g (12) Trong đó: Vđqt, Vhmt – vận tốc cửa mở đê quây thượng lưu hố móng thượng lưu; 6) zdđ = idđ.Ldđ = Qdd 2 dđ Cdđ Rdđ Ldđ (13) Trong đó: ωdđ, Cdđ, Rdđ, Ldđ – mặt cắt ướt, hệ số chesy, bán kính thủy lực chiều dài kênh dẫn đến III TÍNH TỐN THỦY LỰC NGĂN DỊNG TIẾN HÀNH THEO TRÌNH TỰ SAU: 1) Tính độ dâng mức nước tuyến dẫn dòng ứng với lưu lượng dẫn dịng khác Kết tính tốn ghi vào bảng Bảng Qdd/Qs zdr Zđqh + zhmh Zdđ Zhmt + zđqt Zdd z = Σzi ∇tl = ∇hl + z ∇hl 0,1 0,25 0,50 0,75 0,90 1,0 Các độ chênh mức nước tính mục II Cao trình mức nước hạ lưu ∇hl tra theo đường cong quan hệ Q = f (Hhl); Cao trình mức nước thượng lưu ∇tl = ∇hl + z 2) Tính thơng số hạp long, kết tính tốn ghi vào bảng Khi lấp toàn tuyến Bảng Qdd/Qs z Qtđ Qth Qhl ∇hl ∇tl H ∇kè hkè ∆z Vhl P ∆w ∆t 0,0 0,1 0,25 0,50 0,75 0,90 1,00 Trong trị số z lấy theo bảng 2; lưu lượng tích đọng Q tđ lưu lượng thấm tính mục I Lưu lượng qua cửa hạp long: Qhl = Qs – Qtđ – Qth – Qdd Cột nước đỉnh kè H = Ho - Vo2 / 2g tính dần theo công thức (2), lúc đầu cho H = Ho Cao trình đỉnh kè ∇kè = ∇tl – H Chiều cao kè hkè = ∇kè - ∇đáy sông Độ dâng mức nước đỉnh kè ∆z (xem hình 1) phụ lục Tính sau: z/H0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 ∆z/H 0,05 0,09 0,12 0,16 0,2 0,22 0,27 0,29 0,3 0,31 0,31 0,32 0,32 Vận tốc trung bình dịng chảy đỉnh kè tính theo cơng thức: Vhl = Qhl Qhl B(H z) BH(1 z / H) (14) Đường kính đá D ≥ 1,23 Ở 1, ( Vhl2 ).2 g (15) - khối lượng đơn vị đá nước Thể tích kè tăng từ hk1 ÷ hk2: m1 m2 (hk 2 w hk21 ) (16) Thời gian đổ t w l (17) Trong đó: l cường độ đổ, m3/h Khi lấp lấn dần Bảng Qdd/Qs Qtđ QsQtđ hhl z H Vo Ho Bhl Qhl ∆z ∇hl D ∆w ∆t 0,1 0,2 0,5 0,75 0,9 Ứng với trị giá Qdd tính trị số z (bảng 2) Chiều sâu mức nước hạ lưu hhl xác định đường quan hệ QTT = f (hhl) Trong đó: QTT = Qs - Qtđ Lưu lượng tích đọng Qtđ thượng lưu tính mục Chiều sâu mức nước thượng lưu (xem hình 1) H = h hl + z Ho = H - Vo2 / 2g Chiều rộng cửa hạp long Bhl tính từ cơng thức Qs = mBhl ' 2g H30 / K(B s Bhl )h' z / L th Q dd Q tđ Các ký hiệu xem cơng thức (2 ÷ 7) phụ lục Tính lưu lượng qua cửa hạp long Qhl theo (%) lưu lượng thấm qua kè Qth theo (7) Tính vận tốc dịng chảy cửa hạp long theo (14) ∆z/H tính theo: z/Ho 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 ∆z/H 0,04 0,07 0,1 0,13 0,18 0,22 0,23 0,23 0,23 Đường kính vật liệu tính theo (15) Khối lượng vật liệu ∆w = (b + mtbhk) hk AB Trong đó: b – chiều rộng đỉnh kè; mtb – mái dốc trung bình đỉnh kè; hk – chiều cao kè; AB – chiều dài kè đắp thêm thời gian ∆t Bảng 2, vẽ biểu đồ Q = f(z), V = f(z), để dễ sử dụng PHỤ LỤC TÍNH TỐN ĐÊ QUÂY KIỂU CŨI GỖ Cũi gỗ nên làm gỗ tiết diện 16 x 16cm cột nước – 10m, tiết diện 24 x 24cm cột nước 16-18m Cạnh khoang cũi thường lấy 1,5 đến 3,2m (cột nước lớn cạnh khoang nhỏ) Các dọc ngang cũi liên kết với chỗ chúng giao đinh đĩa, phạm vi cột nước nhỏ dùng đinh đĩa tiết diện 14 x 14mm dài lần chiều dày gỗ trừ 3cm, phạm vi cột nước lớn dùng đinh đĩa 22 x 22mm dài lần chiều dày gỗ trừ – 5cm Nếu đê quây cao tới 6m, sử dụng loại gỗ Nếu đê quây có chiều cao lớn 6m phải sử dụng loại gỗ tương đối tốt Nếu cũi dự kiến đổ đất, cát, mặt cũi phải bít kín gỗ bìa Đáy cũi tiếp giáp với lát gỗ dùng để đóng cũi Nếu cũi đặt lớp bùn, đáy cũi không đặt vành cũi cuối mà đưa lên cao để đế cũi cắt qua lớp bùn đổ chất gia tải (cát, đá, …) vào khoang cũi Đê quây kiểu cũi gỗ phải tính tốn ổn định chống trượt theo cơng thức: K f pc En Ed (1) Trong đó: K – hệ số an toàn ổn định (K = 1,2); f – hệ số ma sát kết cấu gỗ nền; Trường hợp cũi đổ đá đá f = 0,6 cát ẩm f = 0,35 cát ẩm f = 0,30 sét ẩm f = 0,20 Pc - trọng lượng cũi chất gia tải, KN; En – áp lực nước từ phía chịu áp (khi hố móng khơng có nước), hiệu số áp lực nước (khi hố móng có nước), KN; Eđ – áp lực đất đắp từ phía chịu áp, KN; Trọng lượng mét dài cũi xác định công thức (KN) Pc = ρcgHcb; (2) Trong đó: ρc – tỉ trọng quy đổi cũi, T/m3; g – gia tốc trọng trường, m/s2; H – chiều cao chiều rộng cũi, m Tỷ trọng quy đổi cũi tính theo cơng thức: ρc = mg ρg + m1ρ1 (1 – n1); (3) đó: mg m1 – hàm lượng gỗ chất gia tải theo thể tích mét chiều dài đê quây cũi gỗ (tính phần cũi đơn vị); ρg ρ1 – tỷ trọng gỗ chất gia tải (ở thể chặt) T/m 3; n1 – độ rỗng chất gia tải Ví dụ: Giả thiết trung bình m cũi có 0,14 m3 gỗ (mg = 0,14) 0,86 m3 đất gia tải (m1 = 0,86) ρg = 0,65 T/m3, ρ1 = 2,6 T/m3; n1 = 0,5; Hc = 10m; b = 11m ρc = 0,14 0,65 + 0,86 2,6 (1-0,5) = 1,21 T/m3 Pc = 1,21 9,81 10 11 = 1306 KN = 130 lực Áp lực nước lên đê qy tính cơng thức: En = 0,5 g Hn2 ; (4) Trong đó: ρ - tỉ trọng nước (ρ = T/m3) Áp lực đất đắp lên đê qy tính cơng thức: Eđ = 0,5g H đ Trong đó: đ đ tg (450 ) (5) - khối lượng thể tích đất đắp, có xét đến tình trạng lơ lửng nước (T/m 3) Nếu hố móng có nước, phải xét lực nước đẩy cũi chất gia tải phạm vi chiều sâu h2 lớp nước hố móng Để tính tốn độ bền cũi, phải kiểm tra ứng suất nén bẹt thớ gỗ mặt tì vành cũi theo công thức chung: Pg P1' Mp F ME W nb (6) Trong đó: σnb - ứng suất tính tốn chống nén bẹt gỗ, tính MP g (MPg = 10 KG/cm2) Pg – lực nén kết cấu gỗ lên 1m chiều dài tường cũi gỗ, kN; P1' - lực nén đất đá gia tải truyền vào khung cũi gỗ m dài đê quây, kN; P1' = nP1; P1 – trọng lượng đất, đá gia tải 1m chiều dài đê quai, kN; n – hệ số truyền áp lực gia tải lên khung cũi gỗ, phụ thuộc vào kích thước cũi gỗ chất gia tải (n bé 1, để tính tốn sơ đất loại cát lấy n = 0,5, đá – 0,6; Khi tính chi tiết, sử dụng công thức nêu bên dưới); F – diện tích mặt tì vành cũi 1m chiều dài đê quây, m 2; ΣMp – tổng mô men lực thẳng đứng với trục qua tâm mặt cắt đê quây KN.cm; ΣME – tổng mômen lực nằm ngang (En Eđ) ứng với mặt nền, kN.cm W – mômen kháng mặt cắt tính tốn mặt tì vành cũi ứng với trục dọc qua tâm mặt cắt nằm ngang đê quây cũi gỗ, cm3; Hệ số n tính cơng thức: n = 1,0 - u k ' Hc F (1 ln u K Hc ) F (7) đó: u – chu vi khoang cũi, m; F – diện tích mặt cắt ngang khoang cũi, theo ánh sáng lọt qua, m 2; Hc – chiều cao cũi; ln – 2,728 K’ – hệ số tùy thuộc vào loại vật liệu gia tải K’ = 0,2 đá; K’ = 0,23 cát; K’ = 0,25 cát Đối với đất loại cát (cát, cát) áp lực vật liệu gia tải P1' lên thành cũi kín hay xun thơng lấy Nếu vật liệu gia tải đá cũi xun thơng (khơng bưng kín gỗ bìa) P1' tính phải nhân thêm với hệ số 1,2 (hệ số xét tới tăng áp lực lên khung gỗ đá bị kẹt chặt gỗ cũi) Trong tính tốn sơ hệ số n lấy khoảng 0,5 Tính tốn đê quây cừ thép kiểu tổ ong Dưới tính tốn đê qy tổ ong dạng liên trụ (trụ tròn) dạng liên cung (đáy quạt) Phải thực tính tốn sau: - Tính tốn ổn định chống trượt theo mặt phẳng nằm ngang qua chân ván cừ; - Tính tốn chống cắt ván cừ kề theo mặt phẳng thẳng đứng qua tim dọc đê qy; - Tính tốn độ bền khớp ván cừ; - Tính tốn ổn định chống trồi đất chân ván cừ trọng lượng gia tải khoang đê quây (tổ ong), chiều cao tự khoang tổ ong 15-20m, khơng cần thực tính tốn này; - Tính tốn thấm qua qua thân đê quây Đê quây tổ ong dạng trụ tròn (liên trụ) đáy quạt (liên cung) sử dụng chiều cao tự đê quây không lớn 15 – 20 mét Đê quây dạng trụ tròn làm việc tốt đê quây dạng đáy quạt khoang làm việc độc lập, khơng phụ thuộc vào khoang bên cạnh, khoang bị cố, khoang bên cạnh không bị ảnh hưởng Khi đổ chất gia tải vào khoang loại trục tròn đổ theo trình tự nào, cịn loại đáy quạt phải bảo đảm cao trình đất đá khoang kề không chênh 2m Tuy đê quây loại đáy quạt lại có ưu điểm tốn ván cừ loại trụ trịn (ít 20 – 25%) Ván cừ phải đóng vào tầng đất phù sa bồi tích khơng 1/2 chiều cao tự đê quây tầng không thấm không nông Nếu tầng không thấm sâu độ cắm cừ xác định tính tốn, tùy thuộc vào cột nước tính khơng thấm nước đất Đường kính khoang trụ tròn thường lấy phạm vi 0,8 – 0,9 chiều cao tính tốn đê qy (từ đáy sơng có dự kiến bị xói đến đỉnh đê quây); chiều rộng đê quây loại đáy quạt lấy phạm vi 0,8 – 1,2 chiều cao tính tốn, bán kính lượn cong tường thường lấy chiều dài đoạn (R=L) Khoảng cách khe sáng khoang trụ tròn kề thường lấy 0,8-2,0 bán kính lượn cong tường ngăn khe hở khoang trụ tròn lấy nhỏ chút so với đường kính thân khoang trụ trịn (Hình 3) b - chiều rộng khoang L - chiều dài khoang Hình Mặt cắt đê quây tổ ong loại đáy quạt Hình Đê quây khoang trụ tròn 1- khoang chủ yếu dạng trụ tròn; 2- cung chắn khe hở hai trụ tròn; 3- cừ chạc ba nối cung chắn với khoang chủ yếu Tính tốn trượt ngang theo mặt phẳng chân cừ tính tốn lật thực cơng trình chịu áp khác (trong tính toán ý xét áp lực đất bị động chủ động đất (từ đáy sông đến chân cừ) hai phía đê quây) Trong tính tốn giả thiết có trọng lượng vật liệu gia tải chịu lực đẩy ngang thực tế tường cừ tham gia vào việc chống trượt Hệ số an tồn chống trượt thường lấy khơng nhỏ 1.1, chống lật khơng nhỏ 1,25 Tính toán độ bền chống cắt mặt phẳng thẳng đứng qua trục dọc đê quây tiến hành từ điều kiện lực cắt theo mặt phẳng đứng tiếp nhận lực ma sát cát gia tải khoang tổ ong lực ma sát khớp tường ngang (trong tính tốn xét tường ngang, tức khớp) Khối lượng thể tích góc ma sát cát gia tải lấy theo trị số trung bình gia quyền gia tải lớp cát khác Đối với đá đê quây tổ ong loại đáy quạt tính theo cơng thức: k Eb (2tg 3M tg o 3f ) Mh M (1) Trong đó: k = hệ số an tồn; lấy khơng nhỏ 1,1; M – Mômen tổng ngoại lực tác động từ phía chịu áp, ứng với điểm khoang tổ ong tính cho mét chiều dài đê quây, kNm; E – lực đẩy ngang theo hướng nằm ngang đất khoang tổ ong suốt chiều cao nó, tính cho mét chiều dài, kN; b - chiều rộng khoang, m (xem hình 1); tgφ – hệ số ma sát chất gia tải; tgφo – hệ số ma sát chất gia tải mặt tường cừ (đối với cát ẩm lấy 0,4, cát bão hòa nước – 0,25); f – hệ số ma sát khớp ván cừ (lấy 0,4); Mh – mơmen lực tác động từ phía hạ lưu, ứng với điểm khoang tổ ong, tính cho mét chiều dài đê quây, kNm Trong trường hợp đá, hệ số an toàn khoang tổ ong hình đáy quạt xác định công thức: k 2Eb ( tg 3M 0,25tg o Mh ; M 1,25f ) (2) Đối với khoang tổ ong dạng trụ trịn, hệ số an tồn xác định theo công thức sau: đá: k 0,59 D2E (tg M 0,04 tg o f) Mh ; M (3) k 0,59 D2E ( tg M 0,02 tg o f) Mh ; M (4) đá: Trong đó: D – đường kính khoang tổ ong Tính tốn độ bền khớp chống xé đứt tác động lực chủ yếu – lực đẩy ngang đất đổ khoang áp lực nước bên trong, lực tiếp nhận hình trụ trịn có đường kính tính tốn, coi vịng trịn mỏng Hình – Các sơ đồ tính tốn độ bền khớp ván cừ; a) Đối với khoang tổ ong hình đáy quạt; b) Đối với khoang tổ ong hình trụ trịn Sức kháng tính tốn ván cừ Liên xô ЩП – chống xé đứt lấy 20kN/cm (2000 KG/cm) theo chiều dài ván cừ Khi xác định lực xé đứt khớp ván cừ khoang tổ ong, coi lực xét đứt ứng với đơn vị chiều dài đê quây, theo chiều cao ván cừ Lực tối thiểu xé đứt khớp ván cừ xác định cách xây dựng biểu đồ lực xé đứt theo chiều cao ván cừ lực nằm ngang khác Các lực xét đứt khoang tổ ong phụ thuộc vào: - Lực đẩy ngang đất gia tải - Tác động tải trọng tập trung truyền vào khoang; - Áp lực thủy tĩnh không cân tác động khoang truyền vào ván cừ hạ lưu; - Các tải trọng tập trung truyền qua ván cừ góc vào khoang chủ yếu; Trong tính tốn hệ số an tồn phải lấy khơng nhỏ 1,5 Các lực xé đứt xác định theo công thức sau đây: Lực đẩy ngang đất gia tải Pđ; 1) Đối với khoang đáy quạt a) Ở thành ngang, l ≥ R; Pđ = σ.l; (5) b) Ở thành đáy quạt ngồi (có bán kính R); Pđ = σ R; (6) Trong đó: l – khoảng cách thành ngang, m (xem hình 2); σ – tung độ biểu đồ áp lực đất gia tải xác định theo công thức Culông tường thẳng, kN/m2: σ = ρđgH1tg2(450 - ); (7) H1 – khoảng cách từ bề mặt khối gia tải đến mặt cắt xét, m ρđ – khối lượng thể tích khối đất gia tải, T/m3 2) khoang trụ tròn Pđ = σ R; (8) tức ứng với nửa áp lực mặt phẳng rộng đường kính (2R) mặt cắt xem xét Lực xé đứt áp lực thủy tĩnh không cân truyền vào cừ hạ lưu bên trong: 1) Đối với khoang đáy quạt a) Khi l ≥ R Pu = ρ ghol; (9) Pu = ρ ghoR; (10) b) Khi l ≤ R: đó: ho = (H1 + h1)/2 – tung độ trung bình áp lực thủy tĩnh bên khoang tổ ong (đường bão hịa khoang xiên từ phía thượng lưu xuống phía hạ lưu) (xem hình 4) Nếu phía hố móng có lăng trụ đất bão hịa nước ho giảm trị số cột nước lăng trụ đất 2) Đối với khoang trụ tròn lực xé đứt áp lực thủy tĩnh bằng: Pn gho R (11) Lực xé đứt tải trọng tập trung truyền từ cung chắn (cung chắn khe hố khoang chủ yếu hình trụ trịn kề – cung chắn có bán kính r xem hình 2) qua cừ chạc ba vào khoang chủ yếu) Po = σ r cosβ Trong đó: (12) σ – cường độ áp lực nước vật liệu gia tải đổ khoang cung chắn khe hở khoang chủ yếu; r – bán kính cung chắn (xem hình 2); β – góc trục khoang chủ yếu hướng tiếp xúc cung chắn (xem hình 3, b), Tổng lực xé đứt lớn mặt cắt nằm ngang lực tính cho đơn vị chiều dài ván cừ mặt cắt đó, P = Pđ + Pn + Pc (13) Nếu có lực khác tính tốn để cộng thêm Nếu tổng lực nói tính cho 1cm chiều dài ván cừ khơng lớn lực kháng đứt khớp ván cừ (bằng 20000 N/cm = 2000 KG/cm) cừ phẳng Liên Xô TÍNH THẤM QUA ĐÊ QUÂY CỪ THÉP Số liệu tính thấm cừ thép chưa nghiên cứu cụ thể, thường tính chừng độ thấm nước qua hàng cừ 0,02 – 0,04 hệ số thấm chất gia tải (cát) đổ khoang Tính thấm qua đê quây cừ thép theo trình tự sau: - Xác định lưu lượng thấm qua khối gia tải, không xét đến ván cừ theo công thức: Q kl Hn Hn q 2a 2a (14) đó: a = b/Hn chiều rộng tương đối đê quây Hn – cột nước trước đê quây, m; b – chiều rộng trung bình đê quây, m; l – chiều dài đê quây, m; q – lưu lượng quy đổi (q = Q/kl); k – hệ số thấm - Tính lưu lượng thấm qua đơn vị chiều dài đê quây tổ ong qcừ = 0,25q (15) - Xác định tung độ điểm dòng thấm cừ hạ lưu, thường lấy bằng: h1 = 1,35 qcừ (16) - Xác định cột nước H1 khoang H1 = (17) - Căn trị số H1 h1 vẽ đường bão hòa khoang Nếu đường bão hòa cao, hạ thấp cách bố trí tiêu nước khối gia tải, khoan lỗ thoát nước ván cừ hạ lưu Hình Đường bão hòa khoang MỤC LỤC Các quy định chung Thiết kế dẫn dòng Thiết kế ngăn dòng Phụ lục Bảng tra cứu vận tốc trung bình cho phép Phụ lục Sơ đồ tổ chức đạo ngăn dịng Phụ lục Tính tốn thủy lực dẫn dịng Phụ lục Tính tốn thủy lực ngăn dịng Phụ lục Tính tốn đê qy kiểu cũi gỗ ... công đào móng, bố trí hệ thống tiêu nước, đường lên xuống hố móng đường thi cơng phải bảo đảm thi cơng cơng trình an tồn Theo kinh nghiệm lưu khơng kể từ mép ngồi rãnh tiêu nước đến chân đê quây... trình đỉnh đê qy, phải tính thêm chiều cao sóng leo 2.4.3 Tính tốn thủy lực dẫn dịng phải tn theo tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm có liên quan Khi tính tốn sơ tham khảo phụ lục quy trình 2.5 Tính... 0,9 0,95 0,96 0,97 0,98 σn 1,0 0,928 0,855 0,739 0,552 0,499 0,436 0,36 Theo tác giả Ki-xilép tiêu chuẩn ngập là: hng > 1,25 hpg Trong đó: hpg – chiều sâu phân giới, (m) Cần ý chiều rộng tràn