Nghiên cứu giải pháp dẫn dòng thi công khi xây dựng công trình trên lòng sông hẹp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHẠM XUÂN TIẾN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP DẪN DỊNG THI CƠNG KHI XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH TRÊN LỊNG SƠNG HẸP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHẠM XUÂN TIẾN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP DẪN DỊNG THI CƠNG KHI XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH TRÊN LỊNG SƠNG HẸP Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Mã số:60 – 58 - 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS Dương Đức Tiến 2.GS.TS Lê Kim Truyền Hà Nội – 2010 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 1- Chuyên ngành: XD Cơng trình thuỷ LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp dẫn dịng thi cơng xây dựng cơng trình lịng sơng hẹp” hồn thành với nỗ lực thân tác giả, giúp đỡ nhiệt tình thầy cô, bạn bè đồng nghiệp, khoa sau đại học, khoa cơng trình, mơn thuỷ cơng, mơn thi công - Trường Đại học Thuỷ lợi Tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo: GS.TS Lê Kim Truyền thầy giáo TS Dương Đức Tiến trực tiếp hướng dẫn tận tình cung cấp tài liệu, thơng tin khoa học cần thiết trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng dạy, giúp đỡ tác giả trình học tập trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Đề tài mà tác giả nghiên cứu vấn đề khó, trình độ thời gian có hạn nên luận văn tránh khỏi tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận bảo thầy đóng góp trao đổi chân thành bạn bè, đồng nghiệp Tác giả mong vấn đề tồn phát triển mức độ nghiên cứu sâu hơn, góp phần đưa kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất Hà nội, ngày….tháng…năm 2010 Tác giả luận văn Phạm Xuân Tiến Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 2- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DẪN DỊNG THI CƠNG 12 1.1 Tổng quan dẫn dịng thi cơng 12 1.1.1 Vị trí, ý nghĩa cơng tác dẫn dịng thi cơng 12 1.1.2 Tiêu chuẩn để tính tốn thiết kế 14 1.2 Các phương án dẫn dịng cơng trình đầu mối có lịng sơng hẹp 20 1.2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án dẫn dòng thi cơng.20 1.2.2 Các phương pháp dẫn dịng thi cơng 22 1.2.3 Tiêu chuẩn so sánh lựa chọn phương án dẫn dòng 27 1.3 Tổng quan dẫn dòng thi cơng cống dẫn dịng thân đập vấn đề nghiên cứu 29 1.3.1 Dẫn dịng thi cơng cống dẫn dịng xây dựng đầu mối thuỷ lợi thuỷ điện 29 1.3.2 Các vấn đề cần nghiên cứu 29 1.3.3 Một số cơng trình sử dụng phương án dẫn dịng thi cơng cống dẫn dịng thân đập 30 1.4 Kết luận chương 31 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ THU HẸP CỦA 32 LỊNG SƠNG KHI DẪN DÒNG 32 2.1 Mở đầu 32 2.2 Tính tốn thuỷ lực dẫn dịng thi cơng qua lịng sơng hẹp 32 2.2.1 Tính tốn thuỷ lực giai đoạn dẫn dịng 32 Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 3- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ 2.2.2 Tính tốn thủy lực qua lỗ chừa lại thân đập, khe lược đê quai cho nước tràn qua 37 2.2.3 Tính tốn thủy lực tháo nước qua kênh (máng) 46 2.2.4 Tính tốn thuỷ lực dẫn dịng qua đường hầm, cống ngầm, lỗ xả đáy 50 2.2.5 Tính toán thuỷ lực tháo nước đồng thời 59 2.3 Giới thiệu phương án thiết kế dẫn dịng thi cơng cho cơng trình Thuỷ điện Hoa Thám 61 2.3.1 Cơ sở tính tốn 61 2.3.2 Tính tốn thủy lực qua lịng sơng co hẹp 62 2.3.3 Tính tốn thủy lực cống dẫn dịng thi cơng 64 2.3.4 Tính tốn thủy lực dẫn dịngmùa lũ năm 2010 68 2.3.5 Tính tốn điều tiết lũ 69 2.3.6 Xác định cao trình đê quai giai đoạn (mùa kiệt năm 2009) 72 2.3.7 Xác định cao trình đê quai giai đoạn (mùa kiệt năm 2010) 72 2.4 Tính tốn thuỷ lực lấp sơng cơng trình Thuỷ điện Hoa Thám 73 2.4.1 Mục đích 73 2.4.2 Tiêu chuẩn, qui trình qui phạm áp dụng 73 2.4.3 Thiết kế ngăn sông Hiến 73 2.4.4 Xác định lưu lượng thấm qua đê hợp long 77 2.4.5 Kết tính tốn lấp sơng 78 2.5 Kết luận chương 80 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỒNH TRIỆT CƠNG TRÌNH DẪN DỊNG 81 3.1 Mở đầu 81 3.2 Tính tốn hồnh triệt cống dẫn dịng 81 3.2.1 Hoành triệt cống dẫn dịng số cơng trình Việt Nam 81 3.2.2 Biện pháp hoành triệt cống dẫn dịng cơng trình Thủy Điện Hoa Thám 88 Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 4- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ 3.2.3 Các hạng mục cơng trình tạm liên quan đến hồnh triệt cống dẫn dịng thi cơng 89 3.2.4 Thiết kế hoành triệt cống dẫn dịng thi cơng 95 3.2.5 Thiết kế chi tiết phương án nút thân cống dẫn dòng 100 3.3 Phương pháp tính tốn thiết kế cơng nghệ nút cống 105 3.4 Công nghệ nút cống dẫn dòng 109 3.4.1 Sơ đồ bố trí cốp pha thi cơng bê tông 110 3.4.2 Công nghệ thi công bê tông khối bê tông nút đỉnh 112 3.4.3 Công tác vữa xi măng lấp đầy 113 3.4.4 Tiến độ thi công 115 3.5 Kết luận chương 117 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC TÍNH TỐN Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 5- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ đê quai ngăn dịng đợt Hình 1.2 Sơ đồ đê quai phân kì Hình 1.3 Mặt cắt dọc hầm dẫn dịng thi cơng – Cơng trình Thuỷ điện Huội Quảng Hình 1.4 Mặt cắt ngang cống dẫn dịng thi cơng Hình 1.5 Mặt cắt dọc tim đập – Cơng trình Thuỷ điện Huội Quảng Hình 1.6 Hiện trạng cơng trình Thuỷ điện Sơn La mùa lũ 2009 Hình 2.1 Hình thức bố trí đê quai phân kì Hình 2.2 Tháo nước qua lỗ chừa lại khe lược Hình 2.3 Đường công hệ số co hẹp bên lỗ chừa, khe lược tháo nước Hình 2.4 Đập tràn mặt cắt hình thang Hình 2.5 Tràn hình cung Hình 2.6 Chiều sâu mực nước co hẹp Hình 2.7 Tiêu mũi phun Hình 2.8 Các dạng đường mực nước kênh lăng trụ Hình 2.9 Trạng thái dịng chảy cửa tháo nước qua đường ống Hình 2.10 Cống chảy tự có dịng chảy ngập cửa Hình 2.11 Sơ đồ tính tốn co hẹp lịng sơng Hình 2.12 Đường khả xả qua cơng trình dẫn dịng Hình 2.13 Đồ thị điều tiết lũ thi cơng Hình 2.14 Quan hệ Q∼Z Hình 2.15 Quan hệ Z/H dZ/H Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 6- Chuyên ngành: XD Cơng trình thuỷ Hình 3.1 Mặt trạng cống dẫn dịng Thuỷ điện Sơn La Hình 3.2 Mặt tổng thể cống dẫn dịng thi cơng Thuỷ điện Bản Vẽ Hình 3.3 Mặt cống dẫn dịng thi cơng Thuỷ điện Bản Vẽ Hình 3.4 Cắt dọc cống dẫn dịng thi cơng Thuỷ điện Bản Vẽ Hình 3.5 Mặt tổng thể cống dẫn dịng thi cơng Tun Quang Hình 3.6 Mặt cống dẫn dịng thuỷ điện Hoa Thám Hình 3.7 Mặt cắt dọc cống dẫn dịng thuỷ điện Hoa Thám Hình 3.8 Mặt đắp bịt chống rị rỉ thượng lưu cửa van Hình 3.9 Sơ đồ bố trí gơng, chống cho đoạn nút cống – Cơng trình Thuỷ điện Tuyên Quang Hình 3.10 Sơ đồ bố trí gơng, chống cho đoạn nút đầu: Mặt – Mặt cắt – Cơng trình Thuỷ lợi, Thuỷ Điện Cửa Đạt Hình 3.11 Sơ đồ bố trí gơng, chống cho nút – Cơng trình Thuỷ Điện Bản Vẽ Hình 3.12 Sơ đồ bố trí cốp pha lưới – Cơng trình Thuỷ Điện Tun Quang Hình 3.13 Sơ đồ bố trí thi cơng khối bê tơng nút đỉnh – Cơng trình Thuỷ Điện Bản Vẽ Hình 3.14 Ván khn phụ - Cơng trình Thuỷ Lợi, Thuỷ Điện Cửa Đạt Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 7- Chuyên ngành: XD Cơng trình thuỷ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tỷ lệ giá thành cơng trình dẫn dịng so với giá thành đập số cơng trình Liên Xô cũ Bảng 1.2 Quan hệ cấp thiết kế cơng trình chủ yếu – cơng trình thứ yếu – cơng trình tạm thời cơng trình đầu mối hệ thống kênh dẫn Bảng 1.3 Lưu lượng mực nước lớn để thiết kế cơng trình tạm thời phục vụ cơng tác dẫn dịng Bảng 1.4 Tiêu chuẩn lũ cơng trình thuỷ cơng tạm thời Bảng 2.1 Giới hạn trạng thái chảy giai đoạn dẫn dòng Bảng 2.2 Giá trị hệ số lưu lượng m hệ số lưu tốc ϕ Bảng 2.3 Hệ số σ ngập đập tràn đỉnh rộng Bảng 2.4 Hệ số quan hệ đập tràn hình thang Bảng 2.5 Hệ số hình dạng tràn hình cong η Bảng 2.6 Giá trị hệ số lưu tốc tháo qua cơng trình Bảng 2.7 Hệ số co hẹp ε cống phẳng thẳng đứng Bảng 2.8 Mặt cắt khống chế đặc tính dạng đường cong mặt nước kênh lăng trụ Bảng 2.9 Nhân tố ảnh hưởng tháo nước ống chảy tự giới hạn dòng chảy Bảng 2.10 Giá trị hệ số ngập σ đường ống chảy tự Bảng 2.11 Giá trị η = h p /d cửa chảy có áp Bảng 2.12 Kết tính tốn thuỷ lực dẫn dịng thi cơng qua lịng sơng co hẹp đê quai giai đoạn Bảng 2.13 Hệ số lưu lượng qua công trình dẫn dịng Học viên: Phạm Xn Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 8- Chuyên ngành: XD Cơng trình thuỷ Bảng 2.14 Đường khả xả qua cống Bảng 2.15 Kết tính tốn Bảng 2.16 Đường khả xả cống dẫn dòng đập tràn Bảng 2.17 Lưu lượng trung bình ngày lớn thời đoạn chặn dòng P = 5% Bảng 2.18 Kết tính tốn đường khả xả lưu lượng dẫn dòng cống dẫn dòng Bảng 2.19 Kết tính tốn thuỷ lực q trình lấp sơng Bảng 3.1 Các thơng số sơ đồ dẫn dịng thi cơng thuỷ điện Hoa Thám Bảng 3.2 Kết tính tốn chiều dài nút cống dẫn dịng Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 120- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ – Phần tính tốn áp dụng tiến hành tính tốn dẫn dịng cho phương án chưa có điều kiện so sánh kinh tế - kỹ thuật phương án khác - Tác giả chưa sâu vào phân tích quy mơ hạn chế phương án dẫn dòng qua cống Đó là: Hồnh triệt cống dẫn dịng khó khăn kỹ thuật khống chế chất lượng; trình dẫn dịng dễ xảy cố kích thước cửa vào bé mà thiếu giải pháp chắn vật trơi mùa lũ Ví dụ tượng trôi làm tắc cửa van nen TN2 cơng trình thủy điện Cửa Đạt Khi lựa chọn cống dẫn dịng dẫn dịng thi cơng cần cân nhắc kỹ lưỡng nhược điểm vốn có chúng Tác giả coi tồi đồng thời phương hướng phát triển tiếp luận văn để hoàn thiện vấn đề nghiên cứu 4.3 Những kiến nghị hướng nghiên cứu Hướng nghiên cứu tác giả thời gian tới là: Nghiên cứu tính tốn thuỷ lực qua cống dẫn dịng có nhiều nội dung phức tạp Và điều cần phổ biến để thống áp dụng tính toán thiết kế quan quản lý, đào tạo Với cơng trình cụ thể, cần kết hợp tính tốn với nghiên cứu thực nghiệm mơ hình để kiểm chứng kết tính tốn bổ sung thơng số cịn thiếu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với nhà trường, thầy giáo khoa sau đại học, khoa cơng trình, tổ môn thi công, đặc biệt Nhà giáo nhân dân GS.TS Lê Kim Truyền Thầy giáo T.S Dương Đức Tiến bạn đồng nghiệp hết lòng giúp đỡ để tác giả hoàn thiện luận văn Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 121- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Nơng nghiệp & PTNT (2002), Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 285:2002, Hà Nội Bộ môn Công nghệ Quản lý xây dựng - Trường Đại học Thủy lợi (2009), Dẫn dịng thi cơng cơng trình thủy lợi thủy điện, Hà Nội Bộ môn Thi công - Trường Đại học Thủy lợi (2004), Thi cơng cơng trình thủy lợi - Tập 1, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Công ty CP Tư vấn xây dựng điện (12/2008), “Hồ sơ thiết kế kỹ thuật giai cơng trình thuỷ điện Hoa Thám”, Hà Nội Cơng ty CP Tư vấn xây dựng điện (07/2008), “Hồ sơ thiết kế kĩ thuật – Nút cống dẫn dòng thi cơng cơng trình thuỷ điện Hoa Thám”, Hà Nội Erakhtin B.M (1987), Kinh nghiệm xây dựng công trình đầu mối thuỷ lợi, Nhà xuất Năng lượng nguyên tử, Matxcơva Bùi Văn Vịnh, Bảo vệ đáy mái hố móng cơng trình thủy lợi thi cơng phương pháp nổ mìn Tạp chí hoạt động Khoa học, số 6/1996 Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường số 6/1996 Bùi Văn Vịnh, Bài giảng Sau đại học ngành Cơng trình: Cơng nghệ xây dựng cơng trình thủy lợi - (Phần III: Cơng nghệ nổ mìn), Hà Nội năm 2002 Bùi Văn Vịnh, Nghiên cứu ứng dụng nổ mìn đào móng cơng trình thủy lợi Tuyển tập cơng trình Khoa học - Hội nghị khoa học 40 năm thành lập Trường Đại học Thủy lợi - Hà Nội năm 1999 Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ - 122- CÁC PHỤ LỤC TÍNH TỐN Phụ lục PL1 Sơ đồ nút cống dẫn dịng Thuỷ Điện Hoa Thám Chú thích ký hiệu vẽ: (1) Ống thép dãn nước làm mát ∅25 (4) Ống thép thu thơng khí ∅40 (2) Ống thép phun vữa vách đứng ∅25 (5) Ống thép phun vữa tiếp xúc ∅40 (3) Ống thép phun vữa lấp đầy trần cống ∅40 Hình PL1.01 Cắt dọc nút cống dẫn dòng thuỷ điện Hoa Thám Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 123- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ Hình PL1.02 Mặt nút cống dẫn dịng thuỷ điện Hoa Thám Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 124- Chuyên ngành: XD Cơng trình thuỷ Hình PL1.03 Cắt ngang nút cống dẫn dịng thuỷ điện Hoa Thám Chú thích ký hiệu vẽ: (A) Khối bê tông nút cống đổ trước (B) Khối bê tông nút cống đổ sau (1) Ống thép dãn nước làm mát ∅25 (2) Ống thép phun vữa vách đứng ∅25 (3) Ống thép phun vữa lấp đầy trần cống ∅40 (4) Ống thép thu khơng khí ∅40 (5) Ống thép phun vữa tiếp xúc ∅40 a Mặt cắt I-I Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 125- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ b Mặt cắt II-II c Mặt cắt III-III Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 126- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ d Chi tiết e Chi tiết Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 127- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ f Chi tiết g Chi tiết Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 128- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ Phụ lục PL2 Sơ đồ kết cấu nút cống dẫn dòng Thuỷ Điện Hoa Thám Hình PL2.01 Cắt dọc kết cấu nút cống dẫn dòng thuỷ điện Hoa Thám Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 129- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ Hình PL2.02 Chi tiết kết cấu nút cống dẫn dòng thuỷ điện Hoa Thám a Mặt cắt I-I b Mặt cắt 2-2 (Khi đổ bê tông cống) Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 130- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ c Mặt cắt 2-2 (Khi đổ bê tông nút cống) d Chi tiết A Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 131- Chuyên ngành: XD Cơng trình thuỷ Phụ lục PL3 Sơ đồ phân khối đổ nút cống dẫn dịng Thuỷ Điện Hoa Thám Hình PL3.01 Cắt dọc phân khối đổ nút cống dẫn dòng thuỷ điện Hoa Thám Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 132- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ Hình PL3.02 Mặt phân khối đổ nút cống dẫn dòng thuỷ điện Hoa Thám Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Phạm Xuân Tiến - 133- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Phạm Xn Tiến - 134- Chun ngành: XD Cơng trình thuỷ Lớp CH 17C1 ... XUÂN TIẾN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP DẪN DỊNG THI CƠNG KHI XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH TRÊN LỊNG SƠNG HẸP Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Mã số:60 – 58 - 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa... riêng Khi tính tốn thi? ??t kế dẫn dịng thi cơng phải lựa chọn tần suất thi? ??t kế dẫn dòng (P dd %), lưu lượng thi? ??t kế dẫn dòng (Q % ), thời đoạn dẫn dòng (T dd ) Phân chia cấp cơng trình dẫn dịng... xây dựng đợt I cơng trình dâng nước cơng trình tháo lưu lượng thi công cho giai đoạn II Trong giai đoạn I, lưu lượng thi cơng tháo qua phần lịng sơng co hẹp Khi xây dựng xong cơng trình dẫn dòng