đồ án tốt nghiệp đập bê tông chương II

đồ án tốt nghiệp đập bê tông chương II

Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 1 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang Chương 2 CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG 2.1 DẪN DÒNG 2.1.1. phân tích các nhân tố ảnh hưởng tới phương án dẫn dòng Để đề xuất được phương án dẫn dòng thi công, trước hết chúng ta cần phải phân tích các đặc điểm về địa hình, địa chất, các kết cấu công trình…ảnh hưởng đến việc đưa ra các phương án dẫn dòng. Sau đây ta sẽn lần lượt đi sâu vào phân tích tìm hiểu các nhân tố đó. 2.1.1.1. nhân tố thủy văn Vùng tuyến công trình nằm trong vị trí hợp lưu của 3 con suối lớn. Các suối này chảy trên sườn dốc có độ dốc lớn và chiều dài ngắn, do đó dòng chảy khá mạnh đặc biệt là vào mùa mưa lũ. Dòng chảy chia làm 2 mùa rõ rệt, lưu lượng mùa lũ và mùa kiệt khác nhau, mực nước sông thay đổi nhiều gây khó khăn cho việc dẫn dòng thi công. Cách tốt nhất để dẫn dòng thi công là dùng phương pháp dẫn dòng thi công nhiều đợt như lòng sông thiên nhiên, lòng sông thu hẹp và lợi dụng các công trình có trong thân đập như cống lấy nước, tràn xả lũ, bố trí khe răng lược…để tăng khả năng tháo nước. 2.1.1.2. Ảnh hưởng địa hình Khu vục đầu mối hồ chứa là nơi có hai dải đồi nhô ra sát lòng suối tạo thành một vùng tuyến hẹp nhất trong vùng . Vùng tuyến đập nằm trong vị trí của 2 con suối có độ dốc lớn nên khả năng điều tiết là rất tốt. Lòng sông vùng tuyến đập có đá gốc lộ ra với những dải đá lớn, liền khối, cứng chắc nên rất phù hợp với dẫn dòng thi công bằng đường hầm. 2.1.1.3. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất và địa chất thủy văn Địa tầng vùng tuyến đập nằm trong một vùng hoàn toàn là đá macma xâm nhập, gồm 2 loại đá Granit và một số mạch đá khác. - Đá Granit màu trắng đục, đốm đen hạt trung đến thô, cấu tạo thành khối rắn chắc, ít nứt nẻ. Đây là loại tương đối phổ biến trong vùng. - Các mạch đá khác như : Granit PoocFia, Basalt, hoặc Diabaz, Quaczit thạch anh, tất cả đều có cấu tạo khối rắn chắc nằm xen kẻ hoặc theo các khe nứt của đá Granit tạo thành Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 2 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang các dải theo phương Đông bắc – tây nam với qui mô bất kỳ, có mạch rộng hàng chục mét, kéo dài hàng trăm mét, song cũng có mạch rất nhỏ dài độ vài ba mét. Chúng thường lộ rõ thành những dải lớn ở lòng sông và chịu tác động của dòng chảy nên chịu phân cắt thành nhiều khối lớn nhấp nhô cao thấp từ 2 đến 5,6m. Ngoài ra trên một vài sườn dốc có mặt lớp trầm tích đệ tứ với dạng hỗn hợp đất á cát lẫn dăm sạn và đá lăn đá tảng, có mầu nâu chiều dày rất mỏng thường là nhỏ hơn 1m - Tầng phủ mỏng có độ thấm lớn (khoảng 10-3cm/s) còn đá gốc dưới sâu thì mức độ nứt nẻ ít, hệ số thấm nhỏ, kết quả ép nước cho thấy lượng nước đơn vị lớn nhất là 0,08 L/ph-mét. - Ngoài lớp sườn tích và trầm tích thì nói chung khu vực xây dựng có nền đá rắn chắc gây rất nhiều khó khăn cho việc đào đất đá để thi công móng. Nhưng cũng có nhiều thuận lợi cho việc bố trí công trình dẫn dòng tự nhiên. - Khu vực nghiên cứu là cùng khô hạn nhất trong cả nước, lượng mưa bình quân nhiều năm ở lưu vực là 800mm. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau. Nhiệt độ cao, bức xạ lớn, gió và lượng bốc hơi lớn. Hệ thống sông suối trong vùng vào mùa khô gần như cạn kiệt, chỉ có 3 nhánh lớn (suối Rapopra, Ya và Là Hà) là các suối chính có nước chảy quanh năm. Tầng phủ mỏng, độ dốc lớn, mức độ nứt nẻ của đá gốc nhỏ. Do đó lượng nước dưới đất rất nghèo nàn. Mùa khô gần như không gặp một điểm lộ nước ngầm nào trên mực nước sông. 2.1.1.4. Đặc điểm kết cấu công trình Đập dâng nước bằng bê tông nên có thể cho phép nước tràn qua phần đập đã thi công xong để xả lũ dẫn dòng thi công qua các khe răng lược, phần đập chừa lại. 2.1.1.5. Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy Để đảm bảo cho yêu cầu dùng nước trong thi công, nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt của công nhân và nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt của nhân dân quanh vùng xây dựng đập thì phương án đề xuất phải đảm bảo lượng nước dùng ở hạ lưu không thay đổi hoặc thay đổi rất ít so với trước khi xây dựng công trình. 2.1.1.6. Điều kiện tổ chức và khả năng thi công Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 3 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang Lực lượng thi công đập Tân Giang được huy động từ các đơn vị thi công lớn trong nghành xây dựng công trình thủy lợi của Bộ và của Tỉnh. Vì đều là các công ty lớn nên có rất nhiều kinh nghiệm trong thi công, đội ngũ kỹ sư và công nhân lành nghề, trang thiết bị máy móc đầy đủ, hiện đại đáp ứng được yêu cầu và tiến độ của công tác thi công. 2.1.2. Đề xuất các phương án dẫn dòng thi công Qua phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến công tác dẫn dòng thi công, sau khi xem xét tổng hợp các yếu tố đã phân tích đó bản thân em xin nêu ra 2 phương án dẫn dòng thi công cụ thể như sau: *Phương án I: Thời gian thi công: Công trình đập Tân Giang được thi công trong 3,5 năm, bắt đầu từ 1/2014 đến tháng 6/2017. Năm thi công Thời gian Công trình dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng (m 3 /s) Các công việc phải làm và các mốc khống chế (1) (2) (3) (4) (5) Năm thứ nhất Mùa khô: Từ tháng 01/2014 đến hết tháng 08/2014 Dẫn qua lòng sông thiên nhiên 32,67 - San ủi mặt bằng làm lán trại - Đào kênh dẫn dòng chuyển nước từ nhánh phải sang nhánh trái - Đắp đê quai thượng lưu quanh bờ phải - Thi công đồng bộ hố móng, trừ đoạn nhánh suối bờ trái có chiều dài 22m. - Đắp đê quai bao quanh phía bờ trái, xử lý phần móng còn lại và hoàn chỉnh phần móng đập bờ trái. - Đổ bê tông móng đập Mùa mưa: Từ tháng 09/2014 đến hết tháng 12/2014 Dẫn qua móng công trình các đoạn IV, V, VI, VII 570,78 - Tiếp tục thi công móng khi nào mưa thì tạm ngưng thi công, thời gian không mưa tiếp tục thi công hoàn thành bê tông móng đập Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 4 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang Năm thứ hai Mùa khô: Từ tháng 01/2015 đến hết tháng 08/2015 Dòng chảy được dẫn qua 3 ống bi Φ150 nằm dưới đường thi công ở thượng lưu, tiếp theo qua khoang đập số VI ở cao trình 82.00 và qua 3 ống bi Φ150 nằm dưới đường thi công ở hạ lưu; sau đó dẫn qua đường hầm 32,67 - Đắp đê quai kết hợp đường thi công phía thượng lưu, hạ lưu - Tháng 1,2 thi công đoạn đập số IV,V tới cao trình tối thiểu 88,0m, ưu tiên thi công phần đập bờ trái của đoạn số V để làm đê quai dọc. -Tháng 3,4 thi công đoạn đập số III tới cao trình 101,0m, đoạn số IV tới cao trình 93,0m, đoạn số V, tới cao trình 97,0m. -Tháng 5,6 thời gian này xuất hiện lũ tiểu mãn và nhiệt độ không khí cao nên ngưng thi công bê tông. -Thi công đoạn đập số VI tới cao trình 97,0m. Trong thời gian này thi công hoàn thiện phần đường hầm - Thi công các đoạn đập VII÷XI tới cao trình 101,0m. Mùa mưa: Từ tháng 09/2015 đến hết tháng 12/2015 Dẫn dòng qua đường hầm và đoạn đập số IV, V, VI 570,78 - Thi công đoạn đập số VI÷XI - Trong thời gian này những ngày không có mưa thi công tiếp phần đập nằm trên mực nước lũ Năm thứ ba Mùa khô: từ tháng 01/2016 đến tháng 08/2016 Dẫn dòng qua đường hầm sau đó dẫn qua cống lấy nước 32,67 -Tháng 1,2 dòng chảy dẫn qua đường hầm dẫn dòng nằm ở khoang đập số IV; -Cuối tháng 2 tiến hành lấp đường hầm dẫn dòng với thời gian là 3 ngày; -Trước lũ tiểu mãn thi công 3 đoạn đập IV, V, VI đạt cao trình 105,0m và 8 đoạn đập II, III và VII÷XII đạt cao trình 107,0m - Thi công các đoạn đập I÷XV đến cao trình vượt lũ chính vụ Mùa mưa: Từ tháng 09/2016 đến tháng 12/2016 Dẫn dòng qua cống lấy nước đến lũ chính vụ thì dẫn qua tràn 570,78 - Thi công hoàn chỉnh tràn xả lũ và các đoạn còn lại của đập đến cao trình thiết kế Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 5 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang Năm thứ tư Mùa khô: Từ tháng 01/2017 đến tháng 06/2017 Dẫn dòng qua cống lấy nước phục vụ tưới cho hạ lưu; 32,67 - Thi công cầu công tác, nhà tháp van tràn xả lũ và cống lấy nước - Lắp đặt cửa van  Phương án II Thời gian thi công: Công trình đập Tân Giang được thi công trong 3 năm, bắt đầu từ 1/2014 đến tháng 12/2016. Năm thi công Thời gian Công trình dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng (m 3 /s) Các công việc phải làm và các mốc khống chế (1) (2) (3) (4) (5) Năm thứ nhất Mùa khô: Từ tháng 01/2014 đến tháng 08/2014 Dẫn qua lòng sông thiên nhiên 32,67 Xử lý nền, thi công hoàn thành cống lấy nước và toàn bộ phần móng ở trên cao; Mùa mưa: Từ tháng 09/2014 đến tháng 12/2014 Dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên 570,78 - Thi công các đoạn đập số I, II, III và đoạn số X÷XV Năm thứ hai Mùa khô: Từ tháng 01/2015 đến tháng 08/2015 Dẫn dòng qua cống lấy nước 32,67 - Tiến hành đắp đê quai thi công xử lý móng đập ở lòng sông và đổ bê tông các đoạn đập từ IV÷VI đến cao trình vượt lũ tiểu mãn - Thi công đoạn đập số IV÷VI Mùa mưa: Từ tháng 09/2015 đến tháng 12/2015 Dẫn dòng qua cống lấy nước và qua công trình 570,78 - Thi công các đoạn VII, VIII, IX Năm thứ ba Mùa khô: từ tháng 01/2016 đến tháng 08/2016 Dẫn dòng qua cống lấy nước 32,67 - Thi công toàn bộ tràn xả lũ chính và tràn tự do - Hoàn thiện bàn giao đưa vào sử dụng Mùa mưa: Từ tháng 09/2016 đến tháng 12/2016 Dẫn dòng qua tràn chính 570,78 - Thi công hoàn thành các đoạn đập còn lại đến cao trình thiết kế Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 6 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang 2.1.3. so sánh chon phương án 2.1.3.1. Phương án I *Ưu điểm: - Cường độ thi công không cao nên đảm bảo được chất lượng công trình. - Lợi dụng được triệt để các công trình tạm. - Đảm bảo được nhu cầu dùng nước ở hạ lưu. *Nhược điểm - Thời gian thi công dài. - Bố trí đoạn đường hầm kết hợp với dẫn dòng gây khó khăn khi lấp đường hầm. 2.1.3.2. Phương án II *Ưu điểm: - Chi phí cho công trình tạm thấp - Đảm bảo được nhu cầu dùng nước ở hạ lưu - Thời gian hoàn thiện công trình được rút ngắn *Nhược điểm: - Cường độ thi công cao khó đáp ứng được các qui định nghiêm ngặt của việc đổ bê tông, ảnh hưởng lớn đến chất lượng của công trình - Yêu cầu về nhân lực và máy móc lớn các nhà thầu trong nước khó đáp ứng được. 2.1.3.3. nhận xét Khối lượng đê quai và các công trình tạm của hai phương án là tương đối giống nhau. Phương án 1 có cường độ thi công thấp nên thời gian thi công kéo dài nhưng chất lượng công trình được đảm bảo. Phương án 2 có cường độ thi công cao nên thời gian thi công được rút ngắn nhưng chất lượng công trình không đảm bảo. Qua phân tích so sánh hai phương án thì phương án 1 là phương án chọn để làm phương án thiết kế dẫn dòng thi công. 2.1.4. Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công • Chọn tần suất dẫn dòng Theo tài liệu thiết kế kỹ thuật, công trình hồ chứa nước Tân Giang thuộc công trình cấp III. Tra QCVN 04-05/2012 bảng (7) “Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm phục vụ công tác dẫn dòng” được tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế là 10%. • Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng Sau khi đã xác định được tần suất thiết kế dẫn dòng thì việc chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng chủ yếu phụ thuộc vào thời đoạn dẫn dòng thiết kế. Đối với phương án dẫn dòng được lựa chọn ở trên, thời gian thiết kế phục vụ dẫn dòng được tính theo mùa: mùa khô và mùa mưa. Với công trình tạm, tần suất dẫn dòng 10%, lưu lượng thiết kế dẫn dòng được xác định như sau: Công trình tạm sử dụng một năm thì chọn lưu lượng lớn nhất trong năm ứng với P = 10%; Q = 570,78 m 3 /s. Công trình sử dụng 1 mùa khô thì lưu lượng dẫn dòng là lưu lượng lớn nhất trong mùa khô ứng với P = 10%; Q = 32,67 m 3 /s. Đối với công trình chính tham gia dẫn dòng thì tần suất dẫn dòng ứng với tần suất thiết là P = 10% ; Q = 570,78m 3 /s. 2.1.5. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng Với công trình đập Tân Giang, theo phương án dẫn dòng được chọn, có các sơ đồ tính toán thuỷ lực sau đây Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 7 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang - Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp - Dẫn dòng qua đường hầm - Dẫn dòng qua các khoang đập thi công dở - Dẫn dòng qua cống lấy nước 2.1.5.1. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Mục đích: • Xác định quan hệ Q ~ Z TL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp; • Xác định cao trình đê quai thượng và hạ lưu; • Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô; • Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy; Dẫn dòng mùa khô năm thứ nhất được chia làm hai đợt. Đợt 1 đắp đê quai nhánh sông bờ phải, dòng chảy được dẫn qua nhánh sông bờ trái. Khi tính toán thủy lực lòng sông thiên nhiên với Q=32,67 m3/s, tra quan hệ Q~ Zhl trong bảng (1-12) ở trên ta được Zhl = …….m. Ta có Zhl = Ztl = ……m. 2.1.5.2. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua kênh Mùa kiệt năm thứ nhất - Từ tháng 1 đến tháng 2 tiến hành đắp đê quai đợt 1 phía thượng lưu bờ phải. Đào kênh dẫn dòng chuyển nước từ nhánh phải sang nhánh trái. - Từ tháng 3 đến tháng 4 đắp đê quai đợt 2 phía thượng lưu bờ trái để xử lý móng phía bờ trái. a). Mục đích tính toán -Thiết kế kênh dẫn dòng hợp lý về kinh tế, đảm bảo về kỹ thuật. -Xác định mực nước đầu kênh, từ đó xác định được cao trình đỉnh đê quai, cao trình đắp đập vượt lũ. b). Nội dung tính toán i<ik i k N2 N2 N1 N1 k k Zck Z d k Ztl h dk h 0 Zcv H 0 Hình 2.1: Sơ đồ dẫn dòng qua kênh Các thông số kỹ thuật của kênh dẫn dòng như sau: Cao trình đáy kênh dẫn là 86,00 Bề rộng đáy kênh B = 3 m Hệ số mái kênh m =1,0 Độ dốc mái kênh i = 10 -5 Hệ số nhám n = 0,025 (TCVN 4118 – 85) Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 8 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang Lưu lượng thiết kế dẫn dòng Q TK = 0,83 m 3 /s Ta có: ∇ MNK = ∇ ĐK + h k (2-1) Trong đó h k : Chiều cao cột nước trong kênh, m; ∇ MNK : Cao trình mực nước trong kênh, m; ∇ ĐK : Cao trình đáy kênh, m; - h k được xác định theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy lực (phương pháp Agơrốtkin) khi biết Q TK , B: Xác định trị số : TK o Q im Rf 4 )( ln = = 83.0 00001.0312.7 x = 0,0278 (2-2) Trong đó 4m 0 = 7.312( với m=1.0, tra phụ lục 8-1 bảng tra thủy lực). i : độ dốc đáy kênh; Q TK : Lưu lượng dẫn dòng thiết kế, m 3 /s; Tra bảng tính Thủy Lực phụ lục 8-1(bảng tra thủy lực), với n = 0,025  R ln = 0,96 Lập tỷ số : ln R b = 3,125 Tra bảng tính thủy lực bảng 8-3 với m = 1,0 ln R h = 1,58 Cột nước trong kênh k h = ln ln .R R h = 1,5168 ≈ 1,5m. Cao trình mực nước đáy kênh hạ lưu Z MNKHL = Z ĐK + h k = 86.00 + 1.5 = 87,50m. 2.1.5.3. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua phần móng đập đã thi công xong từ đoạn IV ÷ VII mùa mưa năm thứ 1 và đoạn VI mùa khô năm thứ 2 a). Mục đích Tính toán thuỷ lực nhằm xác định cao trình mực nước thượng lưu. Trên cơ sở đó để xác định cao trình cần đắp đê quai và cao trình thi công đập vượt lũ . b). Nội dung tính toán Vì đập dâng nước là đập bê tông nên lợi dụng để dẫn dòng mùa lũ qua những phần đập thi công dở đã đạt cường độ. Khi tính thuỷ lực ta tính với trường hợp đập tràn đỉnh rộng chảy tự do. Q = m.b. g.2 .H 0 3/2 Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 . công hoàn thành bê tông móng đập Sinh viên : Nguyễn Ngọc Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 4 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang. Linh Lớp BĐ 3 Đồ án tốt nghiệp thi công Trang 6 Nghành kỹ thuật công trình đập bê tông Tân Giang 2.1.3. so sánh chon phương án 2.1.3.1. Phương án I *Ưu điểm: