Đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy

Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vị trí cơng trình: Hồ chứa nước Phước Trung xây dựng suối Ngang có sử dụng phần dòng chảy suối Cho Mo, thuộc phạm vi hành xã Phước Trung – huyện Bắc Ái tỉnh Ninh Thuận, cách thành phố Phan Rang Tháp Chàm khoảng 29 km Tuyến cơng trình đầu mối nằm có tọa độ địa lý sau: 1.2 X = 11041’30’’ Vĩ độ Bắc Y = 108056’10’’ Kinh độ Đông Nhiệm vụ cơng trình: - Hồ Phước Trung xây dựng có tác dụng điều tiết lưu lượng nước đến từ suối Ngang có sử dụng phần dịng chảy suối Cho Mo nhằm cung cấp nước tưới cho 270 lúa, 220 vụ khô, 50 màu thu đông… - Cung cấp nước sinh hoạt cho 2.500 dân đến năm 2012 xã Phước Trung với mức cung cấp 50l/người/ngày - Xây dựng khu tái định cư lòng hồ tuyến đường tránh vòng qua lòng hồ Phước Trung - Cung cấp nước cho nuôi trồng thủy sản, cải thiện môi trường vùng xây dựng, tạo hành lan phịng cháy rừng mùa khơ 1.3 Quy mô kết cấu hạng mục: Bảng 1-1: Quy mơ kết cấu hạng mục cơng trình A HỒ CHỨA NƯỚC Diện tích lưu vực Diện tích mặt thống ứng với MNDGC Diện tích mặt thống ứng với MNDBT Flv km2 16,6 MNGC km2 0,736 MNBT km2 0,557 Cao trình MNDGC MNDGC m 90.44 Dung tích tồn Vtb 103m3 2,347 Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Vhi 103m3 0,066 MNDBT m 88,5 Tổng lượng nước bình quân năm W 10m3 4,92 Lưu lượng trung bình năm Q m3/s 0,165 10 Cung cấp nước sinh hoạt Q m3/ngày đêm 163 B ĐẬP ĐẤT Cao trình đỉnh đập đđ m 91,40 Chiều cao đập max Hđ m 17,10 Chiều dài đập theo đỉnh Lđ m 799 Chiều rộng đỉnh đập Bđ m 5 Hệ số mái thượng lưu mt 3,0-3,5 Hệ số mái hạ lưu mh 2,75-3,0 Hình thức đập Đập đất Cấp cơng trình III C TRÀN XẢ LŨ Hình thức tràn Tràn tự Chiều dài tràn L m 249,2 Cao trình ngưỡng tràn nt m 88.50 Cột nước tràn max Ht m 1,94 Chiều rộng ngưỡng tràn Bt m 40 Chiều rộng đầu dốc nước Bd m 40 Chiều rộng cuối dốc nước Bd1 m 20 Chiều dài dốc nước Ld1 m 80 Độ dốc đáy dốc nước1 i 10 Chiều sâu bể tiêu 11 Lưu lượng tháo lũ max 12 Chiều dài bể tiêu Dung tích chết Cao trình MNDBT Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân 0,0525 m 1,3 Qmax m3/s 162 Ltn m 22,2 Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy 13 Chiều rộng bể tiêu Btn m 20 14 Chiều dài dốc nước Ld2 m 220 15 Chiều rộng dốc nước Bd2 m 20 16 Độ dốc đáy dốc nước i 17 Chiều dài kênh xã lũ D CỐNG LẤY NƯỚC Chiều dài cống Độ dốc đáy cống Lưu lượng thiết kế max Kết cấu cống Chiều rộng kênh dẫn Mái dốc kênh dẫn Kích thước cống 0,035 Lkx m 266 Lc m 156 i 0,005 m3/s 1,0 m 0,7 bxh m2 1,2x1,6 Cao trình đáy cửa vào Zđc m 78.33 Cao trình đáy cửa Zrc m 78.10 10 Độ nhám cống n m 0,014 11 Lưu lượng thiết kế Qtk m3/s 1,0 1.4 Qmax BTCT M300 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cơng trình: 1.4.1 Điều kiện địa hình: - Trong khu vực vùng tiểu dự án phân hai đơn ngun địa mạo là: Dạng địa hình miền núi - bóc mịn dạng địa hình thung lũng - tích tụ - Dạng địa hình bóc mịn phát triển khu vực có cao độ 90m - 200m Bao gồm đỉnh núi cao sườn dốc bao bọc phần thung lũng lòng hồ - Dạng địa hình tích tụ bao gồm phần thung lũng núi thềm sông suối bãi bồi, dạng địa hình phát triển theo hướng kéo dài từ đơng xuống tây nam, với đặc trưng chiều rộng hẹp bề mặt tương đối phẳng Cao độ thay đổi từ 70m đến 90m Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy - Lớp phủ thực vật vùng thay đổi rõ theo độ cao Trên núi cao lớp phủ thực vật phong phú, xuống thấp lớp phủ thưa dần Vùng thấp nhiều chỗ bị khai thác triệt để, có chỗ trơ sỏi đá Nói chung thảm thực vật nghèo nàn mỏng làm cho khả giữ nước khu vực - Với đặc trưng dạng địa hình khu vực nghiên cứu cho thấy hình thành hồ chứa nước có dung tích triệu m nước Mặt cắt lịng hồ có dạng chữ V Mặt thi công tương đối thuận tiện - Các đặc trưng thủy lý lưu vực tính đến vị trí tính tốn xác định đồ tỷ lệ 1/25.000 sau: Bảng 1-2: Các đặc trưng địa hình lưu vực hồ Phước Trung TT Ký Đặc trưng hiệu Đơn vị Suối Ngang Ơ Căn Diện tích lưu vực Flv km2 16,6 30 Chiều dài sông Lsc km 6,90 9,10 Tổng chiều dài sơng nhánh Lsn km 16 Độ dốc sơng trung bình i sông 12,10 84,20 Độ dốc sườn dốc i sườn 256,00 312,10 /00 /00 Các đặt trưng địa hình hồ chứa xác định đồ 1/5.000 tính tốn tổng hợp sau: Bảng 1-3: Quan hệ đặc tính lịng hồ Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Z(m) F(ha) V(103m3) 75 0 76 2,1 2,88 77 6,78 12,32 78 11,2 19,6 79 12,59 22,2 80 15,41 28,24 81 19,23 33,08 82 22,37 37,74 83 27,58 40,48 84 30,42 46,94 85 35,58 50,64 86 40,25 54,3 87 45,68 59,16 88 50,65 64,3 89 55,23 68,58 90 60,32 72,46 Hình 1-1: Biểu đồ quan hệ Z ~F Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Hình 1-2: Biểu đồ quan hệ V~ Z 1.4.2 Điều kiện khí hậu, thủy văn đặc trưng dịng chảy: 1.4.2.1 Điều kiện khí hậu: - Nhiệt độ: Nhiệt độ khơng khí trung bình nhiều năm: 33,50C - Độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm: 70% - Mưa: Tổng lượng mưa năm trung bình nhiều năm lưu vực khoảng 900mm 1.4.2.2 Điều kiện thủy văn: Khu vực vùng tiểu dự án chịu ảnh hưởng hậu Nam Trung Bộ, với đặc điểm bật khí hậu khơ khắc nghiệt, năm có mùa rõ rệt: Mùa mưa từ tháng đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng năm sau Các đặc trưng khí hậu tổng hợp sau: - Lưu lượng dẫn dòng mùa mưa: theo lưu lượng dòng chảy đến 10% Bảng 1-4: Lưu lượng dòng chảy 10% Tháng 12 Q10%(m3/s) 2,54 0,52 0,51 0,4 1,5 3,7 3,6 6,2 4,7 - Theo lưu lượng lũ 10% Q = 56m3/s Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy - Lưu lượng dẫn dịng mùa khô (Từ tháng 12 đến tháng 8): Theo lưu lượng ngày mưa lớn tháng mùa khô đo trạm Nha Hố, Tân Mỹ, Ba Tháp, Nha Trinh Xây dựng quan hệ (Q~Zhl) Xây dựng quan hệ ( Q~Zhl) dịng chảy sơng tự nhiên Coi mặt cắt lịng sơng vị trí cắt dọc đập hình thang cân với thơng số kênh xác định từ vẽ cắt dọc đập Độ nhám lịng sơng: n = 0,025 Bề rộng đáy sông tự nhiên: b = 4,5 m Cột nước lịng sơng giả thiết: h0 Hệ số mái: m = 1.5 Độ dốc lịng sơng chính: i = 0,002 Lưu lượng qua mặt cắt: Q Dựa vào cơng thức tính Q tính quan hệ ( Q~h0) Dùng phương pháp thử dần ho tìm giá trị Zhl = Zđáy + h0 Ta vẽ biểu đồ quan hệ ( Q~Zhl) theo bảng số liệu sau: Bảng 1-5 Quan hệ lưu lượng cao trình hạ lưu (Q-Zhl) hs 0,5 1,5 2,5 3,5 Q 0,00 2,62 8,78 18,38 31,65 48,91 70,48 96,69 127,84 72,89 73,39 73,89 74,39 74,89 75,39 75,89 76,39 76,89 ZHL Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Hình 1-3 Biểu đồ đường quan hệ lưu lượng cao trình hạ lưu 1.4.3 Đặc điểm địa chất cơng trình, địa chất thủy văn: 1.4.3.1 Đặc điểm địa chất cơng trình: - Trong khu vực nghiên cứu có mặt loại đá cổ trầm tích đệ tứ Các đá cổ thành phần tạo macma thành phần trung tính đến axid bao gồm granit, granodionit… Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu thạch anh Các trầm tích đệ tứ sản phẩm q trình phong hóa đá gốc dạng tổng hợp tác nhân phong hóa, trình bào mịn xâm thực, vận chuyển tích tụ - Khu vực lòng hồ: Qua tài liệu khảo sát kết luận vùng hồ Phước Trung khơng có khả thấm nước vì: bờ hồ đáy hồ có cấu tạo đá macma bền vững thấm nước khả thấm nước nước qua thung lũng bên cạnh xuống đáy hồ hạn chế Về khả sạt lở bờ hồ, cấu tạo địa chất tốt độ rỗng không lớn, lịng hồ nhỏ có độ dài truyền sóng khơng q km, khơng sạt lở q trình thi cơng - Tuyến đập: có chiều dài 800 m Nền vai đập đá gốc macma cứng chắc, đá có khả chịu tải cao, đảm bảo ổn định mặt kháng trước cho đập khả chống thấm tốt Lớp phủ tồn tuyến nhìn chung nhỏ m - Tuyến tràn: tuyến tràn nằm đá granit phong hóa từ mạnh đến vừa Mức độ thấm nước vào loại nhỏ, tràn chịu tải tốt - Tuyến cống: Nằm đá nứt nẻ, khả chịu tải chống thấm tốt Nhìn chung việc xử lý địa chất khu vực công trình đầu mối khơng phức tạp Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy * Địa tầng từ xuống sau: Lớp 1a: - Lớp sét chứa sạn, màu xám nâu, trạng thái ẩm vừa, thành phần chủ yếu bụi sạn - Lớp sạn thạch anh chứa sét ít, màu xám nâu, xám vàng, trạng thái ẩm, kết cấu vừa chặt Thành phần chủ yếu dăm sạn Lớp 1b: - Lớp sét chứa dăm sạn sỏi, sản phẩm phân hóa triệt để thành đất đá granit Thành phần chủ yếu sét, cát dăm sạn, trạng thái ẩm, kết cấu vừa chặt - Lớp đá tảng kích thước 30-50cm, chứa dăm sạn thạch anh, sét mầu nâu Lớp 1c: - Lớp cuội sỏi, chứa sét, cát Trạng thái bão hịa nước, kết cấu vừa chặt, kích thước cuội 5-10cm Độ mài mịn tốt Lớp 2a: - Đá granit phong hóa nứt nẻ mạnh, vết nứt chảy dọc theo khe nõn khoan Bề rộng khe nứt 2mm, số khe nứt lấp cát thạch anh canxi, số cịn lại bị lấp nhét Lớp 2b: - Đá granit phong hóa nhẹ, nứt nẻ vừa, khe nứt rộng từ 1-2 mm lấp nhét mạch thạch anh, canxi Các vết nứt chảy dọc theo nõn khoan chủ yếu, cấu tạo khối kiến trúc hạt thô Lớp 2c: Đá granit phong hóa nhẹ đến tươi, kích thước khe nứt 1.4.3.2 1mm Đặc điểm địa chất thủy văn: - Nước đất nghèo, đá gốc chiếm chủ yếu, lớp vỏ bị phong hóa khơng có khả chứa nước - Nước tồn lớp cát, cuội, sỏi Á cát bồi tích trữ lượng nhỏ, nguồn cung cấp nước chủ yếu nước ngầm nước mưa 1.4.4 Điều kiện dân sinh - kinh tế khu vực: 1.4.4.1 Điều kiện dân sinh: - Khu vực xây dựng hồ chứa nước Phước Trung tính đến tháng năm 2009 có 304 hộ với 1835 nhân khẩu, chủ yếu người dân tộc Răclây - Tập quán canh tác: Trình độ canh tác thâm canh thấp Dân số vùng chủ yếu sống nông nghiệp Nền kinh tế phụ thuộc vào nông nghiệp chủ yếu, Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 10 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy mật độ dân cư thưa, thu nhập thấp Hồ chứa nước Phước Trung xây dựng cần thiết để phát triển kinh tế vùng, cải thiện đời sống sinh hoạt đồng bào địa phương 1.4.4.2 Điều kiện kinh tế: - Xã Phước Trung huyện Bắc Ái nằm khu vực vùng tiểu dự án có 270 nằm gọn xã Nơng nghiệp hoạt động vùng, lực lượng lao động chiếm 90% khu vực - Diện tích đất tự nhiên đất có khả trồng lúa, hoa màu lớn để phát triển công nghiệp chế biến 11.980 Trong đất rừng tự nhiên 5.049,4 ha, đất nông nghiệp 2.056,56 ha, đất trồng hàng năm 1.986,61 ha, đất ruộng lúa màu 109.5 ha, đất nương rẫy 1.508,61 ha, đất trồng hang năm khác 368,5 ha, đất vườn tạp 69,95 1.5 Điều kiện giao thơng: - Hệ thống giao thơng vùng có đường Đồng Mé – Phước Trung nối liền từ quốc lộ 27 đến xã Phước Trung Đường rải đất cấp phối 6,5m Đây đường vận chuyển nguyên vật liệu xây dựng thi cơng cơng trình Ngồi số đường liên thôn liên xã nâng cấp thành đường cấp phối 1.6 Nguồn cung cấp vật liệu, điện nước: 1.6.1 Vật liệu: - Vật liệu đắp đập khai thác hồ, cự ly từ 0,8 đến km Đối với đất đắp lõi đập phần lấy bãi hạ lưu cơng trình với cự ly km - Cát xây dựng khai thác sông Cái, cự ly 10 km - Đá chẻ, đá hộc lấy chỗ cách công trường 2km - Xi măng, sắt thép gỗ lấy từ Phan Rang cự ly 29 km - Nước thi công lấy từ suối Ngang cách cơng trình 1km 1.6.2 Điện, nước: - Hiện có lưới điện hạ đến xã phục vụ sinh hoạt sản xuất - Trong xã chưa có hệ thống nước để sinh hoạt Hiện người dân sử dụng nguồn nước suối Ngang Tuy nhiên lưu lượng khơng đều, nên diễn tình trạng thiếu nước sinh hoạt sản xuất mùa khô Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 36 ZTC = ZĐáy cống + Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy D Trong đó: + ZTC: Cao trình tâm cống (m) + ZĐáy cống = 78,33 (m): Cao trình ngưỡng cống + H = 0,8 (m): chiều cao cống →Thay giá trị vào (2.15) ta có: Ztâm cống = Zđầu cống + D 1, = 78,33 + = 79,13m 2 Tính độ chênh lệch chiều cao ngưỡng tràn tâm cống tính theo cơng thức ΔH = ZTràn - ZTC sau: Trong đó: + ZTràn = 82,54 (m) : Cao trình ngưỡng tràn tạm dẫn dịng năm thứ →Thay giá trị vào ta có: ΔH = ZTràn - ZTC = 82,54 – 79,13 = 3,41 (m) Bước 1: + Tính cống chảy có áp: D ) QCống = µ ω g ((HTr +∆h) + iL − - Trong đó: +µ= ∑ξ c + ∑ξ + gL C2R – tổng hệ số tổn thất cục = 1,74 + ω = b*h = 1,2*1,6=1,92 (m2): Diện tích cống + i: Độ dốc đáy cống; i = 0,005 + L: Chiều dài thân cống; L = 156 m + g :Gia tốc trọng trường: g = 9,81 (m/s2) Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 37 + R: Là bán kính thủy lực R = Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy ω ω 1,92 → R= = = 0,34(m) χ χ 5, χ : Chu vi ướt: χ = 2.(b + h) = 2.(1, + 1, 6) = 5, n = 0,014: Là hệ số nhám 1 n + C = R = → µ= 1 0,34 = 59, 0, 014 α + ∑ ξc + g L C R = = 2.9,81.156 0,5 + 0,51 + 59, 0,34 Mặt khác: H cống = Htr + ΔH Với ΔH= 3,41(m) →QCống= µ ω g ((HTr +∆h) + iL − 1, D ) =0,5.1,92 2.9,81(( H Tr + 3, 41) + 0, 005.156 − ) 2 =0,96 19, 62 H Tr + 66,88 + Tính tràn tạm chảy tự do: QTràn = m.b g H Tràn (2.16) Trong đó: + m = 0,35: Gọi hệ số lưu lượng đập tràn đỉnh rộng phụ thuộc vào tính chất thu hẹp cửa vào lấy theo trị số gần Cumin + b = 10m: bề rộng đáy tràn tạm + g :Gia tốc trọng trường: g = 9,81 (m/s2) → Thay giá trị vào (2.10) ta có: 3 = 15,50 QTràn = 0,35.10 19, 62.H Tràn H Tràn Bước 2: Qdd chính vụ = QCống + QTràn = 0,96 19, 62 H T + 66,88 + 15,50 H Tràn ⇔ 56= 0,96 19, 62 H Tr + 66,88 + 15,50.H Tràn Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 38 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy ⇒ Giải phương trình có HTràn = 1,08(m) ⇒ Hcống = HTràn + ΔH = 1,08 + 3,41 = 4,49 (m) Bước 3: Kiểm tra trạng thái chảy của tràn và cống * Kiểm tra trạng thái chảy của cống: Độ sâu cột nước sau nước nhảy hd” nếu > d thì nước chảy cống là có áp Công thức tính : hd” = hn + (J-i)L =1,6+(0,1-0,005)156 =16,42m Trong đó: J= Q02 3, = = 0,1 ω02 C02 R02 1,922.59, 2.0,342 Ta thấy: hd” =16,42m > h =1,6m => Trạng thái chảy cống chảy có áp * Kiểm tra trạng thái chảy của tràn: Hai tường hai bên làm thu hẹp dòng chảy, mực nước phía thượng lưu phải dâng lên, tạo nên độ chênh lệch mực nước, dù không có ngưỡng cao đáy kênh ta coi tượng chảy qua đập tràn đỉnh rộng Điều kiện chảy ngập: hn  h n  > ÷ H  H  pg Tạm coi hn là độ sâu dòng đều kênh hình thang cân có đáy b = 5m; độ dốc i % = 0%; hệ số mái m =2,0; Q = Qlũ 10% = 56 m3/s; Độ nhám: n = 0,014 Ta có m = 2,0 ⇒ 4m0 = 9,88 (Tính theo công thức Agơrốtskin m0 = + m − m ) f(Rln) = 4.m0 i 9,88 = = 0,17 Q 56 Tra phụ lục (8-1) bảng tính thủy lực với n = 0,01và f(Rln) =0,17 ta Rln= 0,39m => b 10 = = 25, 64 Rln 0,39 Tra phụ lục (8-3) Bảng tính thủy lực với b 10 = = 25, 64 m = 2,0 ta được: Rln 0,39 h h R ln = 0,57 × 0,39 = 0,223 m = 0,57 => h= Rln Rln Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 39 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy => hn = h =0,223 m Xét điều kiện chảy ngập:  h  hn 0, 223 = = 0, 09 <  n ÷ = (0, ÷ 0,8) Ho 2,31  H o  pg Kết luận: Trạng thái chảy qua tràn tạm không áp => giả thuyết Bước 4: ⇒ ZTL = ZTràn + HTràn = 89,47 + 2,31= 91,78 m Vậy cao trình đắp đập an tồn trước lũ tiểu mãn xuất là: (δ = 0,5 ÷ 0,7m) chọn (δ = 0,6) ZVL = Ztl + δ = 91,78 +0,5=92,28 m 2.2 Ngăn dòng Ngăn dòng giai đoạn quan trọng q trình thi cơng cơng trình, định đến thời gian hồn thành tồn cơng trình sau 2.2.1 Chọn ngày, tháng ngăn dòng Việc lựa chọn thời gian ngăn dòng, phải thỏa mãn số điều kiện sau ( thỏa mãn nhiều điều kiện tốt ) - Sau ngăn dịng cần phải có đủ thời gian để tiêu nước hố móng thi cơng sử lý đắp đập đến cao trình an tồn, điều kiện bắt buộc phải đảm bảo - Chọn thời điểm ngăn dịng vào lúc mực nước kiệt mùa khơ ` - Đảm bảo trước ngăn dịng có đủ thời gian chuẩn bị hồn thành cơng trình tháo nước cơng trình dẫn nước, chuẩn bị thiết bị vật liệu - Đảm bảo thi công phần đập đến cao trình chống lũ trước lũ tiểu mãn xảy - Đồng thời thời gian thi cơng cơng trình khơng bị ảnh hưởng đến việc sử dụng nguồn nước phục vụ thi công, nước sinh hoạt phục vụ sản xuất khu vực phía hạ lưu Từ yêu cầu tiến độ thi công yêu cầu dùng nước ta chọn thời điểm ngăn dòng cơng trình hồ chứa nước Phước Trung vào đầu tháng 1năm thứ hai lúc lưu lượng ngăn dòng Q = 0,52 m 3/s để ngăn dòng dễ dàng nhanh chóng tốn vật liệu, phù hợp với tiến độ thi công hạng mục công trình 2.2.2 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dịng Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 40 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Lưu lượng thiết kế ngăn dòng giá trị lưu lượng lớn ứng với tầng suất thiết kế ngăn dòng thời điểm ngăn dòng Tần suất thiết kế ngăn dòng xác định giống tầng suất thiết kế dẫn dịng thi cơng lấy theo QCXDVN-0,4-0,5/2012 cơng trình hồ chứa nước Phước Trung P = 10% Căn vào tầng suất lưu lượng thiết kế ngăn dòng tài liệu thủy văn cung cấp phương án dẫn dịng thi cơng chọn Q10% =0,52 m3/s 2.2.3 Xác định vị trí bề rộng cửa ngăn dịng 2.2.3.1 Vị trí cửa ngăn dòng: Xác định cửa ngăn dòng quan trọng cơng tác ngăn dịng ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ kỹ thuật ngăn dòng Khi chọn cửa ngăn dòng cần ý đến vấn đề sau: + Nên bố trí dịng dịng chảy thuận, khả tháo nước lớn + Bố trí vào vị trí chống xói tốt để tránh tình trạng lưu tốc tăng lên mà lịng sơng bị xói lở nhiều Nếu gặp bùn phù sa cần nạo vét bảo vệ trước + Bố trí vào vị trí mà xung quanh có đủ trường rộng rãi để tiện việc vận chuyển, chất đống dự trữ vật liệu, người lại hoạt động ngăn dòng → Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất lịng sơng, điều kiện thi cơng chọn vị trí cửa ngăn dịng dịng sơng 2.2.3.2 Xác định bề rộng cửa ngăn dịng: Bề rộng cửa ngăn dòng phụ thuộc vào lưu lượng nước đến, khả chóng xói lở dịng dẫn, phụ thuộc vào lực quản lý thi công ngăn dịng nhà thầu Trên suối Phước Trung khơng có yêu cầu vận tải thủy, lưu lượng thiết kế chặn dịng nhỏ: Q = 0,52 m3/s chọn bề rộng cửa ngăn dòng 2,5m Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 41 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy A B A B Hình 2-5: Cửa ngăn dịng - Phương án tổ chức thi cơng ngăn dịng: Trước ngăn dịng cần tiến hành kiểm tra lại cơng trình dẫn nước, khối lượng vật liệu chuẩn bị ngăn dòng theo dự tính, thành lập ban huy ngăn dịng Dùng ô tô vận chuyễn vật liệu đất đá xuống cửa ngăn dòng lấp từ hai bờ sang Sau ngăn dịng cần tiến hành tơn cao, đắp đê quai đến cao trình thiết kế - Tổ chức thi cơng ngăn dịng: Đắp đê quai thượng lưu trước, đê quai hạ lưu sau để giảm khối lượng đê quai hạ lưu đê quai hạ lưu đắp trạng thái tĩnh, mực nước hạ lưu thấp 2.2.4 Tính tốn đường kính viên đá chặn dịng Dựa vào phương trình cân nước: Qđến = Qxả + Qcửa + Qthấm + Qtích Để an tồn tiện cho tính tốn ta coi: Qđến = Qcửa = 0.52(m3/s) Với lưu lượng ngăn dòng thiết kế là: Q = 0,52 (m 3/s) lưu tốc bình quân mặt cắt co hẹp xác định sau: VC = Q ε ( ω2 − ω1 ) (2-1) Trong đó: VC - Lưu tốc bình quân mặt cắt co hẹp lịng sơng (m/s) Q - Lưu lượng thiết kế lấp dòng (m3/s) ε - Hệ số thu hẹp, thu hẹp hai bên: chọn ε = 0,9 ω1 - Tiết diện ướt đê quai chiếm chỗ Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 42 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy ω2 - Tiết diện ướt lịng sơng cũ - Tính ω2 Theo tài liệu thiết kế ta có thơng số sau: isơng = 0,012 độ dốc bình qn đáy sơng bS = 4,5 (m) bề rộng lịng sông Và thông số gần mặt cắt lịng sơng m = 0,35 Hệ số lưu lượng n = 0,025 hệ số nhám lịng sơng (được tra theo M.F.Xripnưt bảng tra thủy lực trang 59) Với lưu lượng lấp dòng Q = 0,52 m3/s Để xác định chiều cao cột nước h ứng với lưu lượng lấp dịng Q = 0,52 m 3/s, ta tính sau: Căn vào lưu lượng dẫn dòng mùa kiệt quan hệ Q ~ Zhl ta xác định hhl=0,1m => Zhl =72,99 m - Giả thiết ∆Z gt = 0,03m ta có Z tl = Z hl + ∆Z gt = 72,99 + 0, 03 = 73, 02m - Từ ta xác định diện tích sau: ω1 : Tiết diện ướt lịng sơng mà đê quai phần cơng trình chiếm chỗ (m2) ω1 = 0, 4m ω2 : Tiết diện ướt lịng sơng cũ (m2) ω2 = ω2* + ∆ω2 = ω2* + B.∆Z = 0,86 + 8, 76.0, 03 = 1,14m Mức độ thu hẹp dòng sông biểu thị công thức sau: (GT thi cơng tậpI) K= ω1 100% ω2 Trong đó: K: Mức độ thu hẹp lịng sơng , K = ( 30÷60)% K= ω1 0, 100% = 100% = 35% ω2 1,14 Ta có 30% < K < 60% phương án hợp lý Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 43 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Tính lưu tốc cửa thu hẹp Vc: VC = Q 0,52 = = 0, 78(m / s) ε ( ω2 − ω1 ) 0,9(1,14 − 0, 4) Lưu tốc dòng sông chưa bị thu hẹp V0: V0 = Q 0,52 = = 0, 46(m / s) ω2 1,14 Độ cao cột nước dâng lịng sơng bị thu hẹp với lưu lượng Q = 0,52 (m 3/s) xác định theo công thức sau: VC2 V02 ∆Z = − ϕ 2g 2g Trong đó: g - Gia tốc trọng trường: g = 9,81 (m/s2) ϕ – Hệ số lưu tốc ϕ = 0,85 Thay giá trị vào công thức ta được: ∆Z = Vc V0 0, 782 0, 46 − = − = 0, 03m φ 2 g g 0,852 2.9,81 2.9,81 ∆Z gt ≈ ∆Z ⇒ Điều kiện giả thiết đưa Vậy lịng sơng bị thu hẹp mực nước dẫn dòng dâng lên: ∆Z = 0,03m Đường kính viên đá xác định công thức:     Vc  D=  γd − γn   0,86 g  γn   Trong đó: Vc= 0,78(m/s) γn : Trọng lượng riêng nước ; γn = 0,981 T/m3 γđ : Trọng lượng riêng đá ; γđ = 2,5 T/m3 Thay số vào cơng thức ta có     0,78   = 0, 045m ⇒D=  2,5 − 0,981   0,86 19, 62  0,981   Vậy ta chọn loại đá có kích cỡ D ≥ 4,5 cm để làm vật liệu chặn dòng Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 44 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy CHƯƠNG THIẾT KẾ TỞ CHỨC THI CƠNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN 3.1 Cơng tác hớ móng Khi thi cơng cơng trình thủy lợi, tiêu nước hố móng việc quan trọng Cơng tác đào móng xử lý có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng tiến độ cơng trình xây dựng Các cơng trình thủy lợi thường chiếm diện tích lớn, khối lượng đào móng nhiều, thời gian thi cơng móng ngắn chủ yếu xây dựng sông suối nơi có mực nước ngầm cao Để đảm bảo chất lượng tiến độ xây dựng cơng trình thi cơng cần phải tiêu nước hố móng Hố móng thường sâu mặt đất nên có tiêu nước tốt đảm bảo hố móng khơ ráo, thuận tiện cho cơng tác xử lý nền, xây dựng cơng trình dễ dàng tiến độ Cụm đầu mối hồ chứa nước Phước Trung được thi công nền đá Mặt bằng thi công rộng rãi, phần đào bóc phong hóa và chân đập khá lớn Do đó dễ dàng việc vận chuyển Về mặt thời gian phải hoàn thành đúng yêu cầu tiến độ đề Vì vậy cần phải có một tiến độ thi công hợp lý cho công tác hố móng 3.1.1 Xác định phạm vi mở móng cho công trình: Để xác định phạm vi mở móng cơng trình cần phải vào tài liệu sau + Phạm vi mở móng cơng trình giới hạn bởi: - Đường biên đáy cơng trình - Khoảng cách thi cơng để bố trí rãnh tiêu nước, người xe lại, lắp dựng ván khuôn - Khoảng lưu không cho mở mái hố móng phụ thuộc vào địa chất + Bớ trí hệ thống tiêu nước: 0,5m + Bố trí đường lại thi cơng: 1m Chiều sâu đào móng cơng trình hệ số mở móng + Sườn dốc : h = 2,9 m + Lịng sơng : h = 2,4 m • Ý nghĩa việc xác định phạm vi mở móng cơng trình: Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 45 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Sau xác định pham vi mở móng có để tính tốn khối lượng đào móng ; đồng thời xác định diện tích ứng nước mưa hố móng; huy thi cơng đào móng ngồi trường 3.1.2 Thiết kế tiêu nước hố móng: Vì cơng trình thủy lợi thường nằm sơng suối, chịu ảnh hưởng nguồn nước mưa Trong u cầu thi cơng đặt phải điều kiện khơ Vì cơng tác tiêu nước hố móng bắt buộc cần thiết 3.1.2.1 Đề xuất phương án tiêu nước hố móng: Theo điều kiện khí tượng thủy văn cơng trình tháng chặn dịng tháng sau lượng mưa bình quân tháng 15mm, lượng nước đến tháng chặn dịng Q = 0,52 m3/s Bên cạnh theo cấu tạo địa chất vị trí tuyến đập Phước Trung gồm lớp 1a,1b,1c lớp có khả thấm yếu Để tiêu nước làm khơ hố móng thường sử dụng phương pháp sau đây: a Phương pháp tiêu nước mặt: đào hệ thống mương dẫn nước tập trung vào giếng bơm khỏi hố móng Thường ứng dụng cho trường hợp sau đây: - Hố móng vào tầng đất hạt thơ, hệ số thấm lớn (ngược lại dễ sinh áp lực thuỷ động gây cát chảy, sạt mái) - Đáy móng khơng có nước ngầm áp lực có đáy phải dày để tránh trường hợp nước dìm ngược, phá huỷ - Thích hợp với phương pháp đào hố móng sâu lớp máy ủi, cạp, đào thủ cơng khó hạ thấp mực nước ngầm sâu b Phương pháp hạ thấp mực nước ngầm: Là dùng hệ thống giếng bố trí xung quanh hố móng bơm để hạ thấp mực nước ngầm xuống Thường sử dụng cho trường hợp sau : - Hố móng rộng, vào tầng đất có hạt nhỏ, hệ số thấm nhỏ đất cát hạt nhỏ, vừa, phù sa - Đáy móng không thấm mỏng mà tầng nước có áp lực - Khi u cầu thi cơng đòi hỏi phải hạ thấp mực nước ngầm xuống sâu đào móng thành lớp dày (như dùng loại máy xúc) Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 46 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Đặc điểm phương pháp hạ thấp mực nước ngầm: phức tạp, đắt tiền, yêu cầu thiết bị kỹ thuật cao Dựa vào điều kiện khí hậu, thủy văn cơng trình hồ chứa nước Phước Trung điều kiện áp dụng phương án tiêu nước Ta có nhận định sau: - Khí tượng: Khu vực xây dựng hồ chứa nước Phước Trung có lượng mưa tương đối ít, cụ thể là tổng lượng mưa năm trung bình nhiều năm lưu vực khoảng 900mm - Điều kiện địa chất khu vực xây dựng công trình: Đối với hồ chứa Phước Trung nằm nền có lớp á sét chứa ít sạn nên chọn phương pháp tiêu nước mặt Vì chủ yếu là tiêu nước bề mặt của công trình - Dựa vào khả cung cấp thiết bị của đơn vị thi công: Khả cung cấp thiết bị máy móc của nhà thầu thi công hồ chứa nước Phước Trung là đáp ứng đủ các yêu cầu đề Qua phân tích các nhân tớ ảnh hưởng đến việc đề xuất tiêu nước hố móng có thể thấy rằng phương án tiêu nước mặt là phù hợp với công trình này 3.1.2.2 Xác định lưu lượng nước cần tiêu: Tháo nước hố móng phương pháp tiêu nước mặt chia làm thời kỳ sau: - Thời kỳ đầu thời kỳ tính từ sau ngăn dòng xong trước đào móng Thời kỳ lượng nước cần tiêu thường nước đọng nước thấm mà khơng có nước mưa Vì mùa khơ thường thời gian kéo dài vài ngày - Thời kỳ đào móng: giai đoạn đào móng xử lý trước đắp đập Ở giai đoạn lượng nước cần tiêu gồm có: lượng nước thấm, nước mưa có lượng nước thoát từ khối đất đào - Thời kỳ thi cơng cơng trình chính: giai đoạn thi cơng cơng trình hạng mục Thời kỳ thường kéo dài Lượng nước cần tiêu thời kỳ bao gồm: lượng nước thấm, lượng nước mưa lượng nước thải trình thi công a Xác định lưu lượng nước cần tiêu thời kỳ đầu: - Thời kỳ đầu thời kỳ sau chặn dịng trước đào móng - Lượng nước cần tiêu thời kỳ bao gồm lượng nước đọng lại hố móng sau chặn dịng, lượng nước mưa lượng nước thấm Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 47 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Lưu lượng nước cần tiêu tính theo cơng thức: Q1 = Qđọng + Qthấm+Qmưa (m3/h) Do chặn dòng vào giai đoạn mùa khơ nên lượng nước mưa bỏ qua Q1 = Qđọng + Qthấm Trong đó: Qđọng = W T T: Thời gian định để hút cạn hố móng (h); Ở hố móng khơng lớn nên chọn T = 05 (ngày) W: Thể tích nước đọng hố móng W = F.htb F: Diện tích mặt nước hố móng ngày đêm (Từ bình đồ xác định diện tích đoạn lịng suối: F = 8.400m2) tb h : Cột nước đọng trung bình hố móng tb hl đs h =Z – Z hl Từ biểu đồ quan hệ Q Z ứng với lưu lượng chặn dòng Q = 0,52 m /s ta tra được: htb = 0,1m => Qđọng = 8400.0,1 = 7(m3 / h) 5.24 Qthấm : lưu lượng nước thấm vào hố móng Vì lúc chặn dịng lưu lượng dòng chảy đến Q = 0,52 m 3/s, bên cạnh vào địa chất khu vực lịng suối địa hình phạm vi thấy lượng nước thấm tính tốn chi tiết theo sơ đồ thấm có khơng cần thiết Ở ta xem lưu lượng thấm vào hố móng xác định giống sơng đồng Ta tính: Qthấm = 2.Qđọng Q1 = 3.Qđọng = 3.7 = 21 (m3/h) Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 48 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy b Tiêu nước thời kỳ đào móng: Sau bơm cạn hố móng ta tiến hành đào móng ngay, lượng nước cần tiêu thời kỳ bao gồm nước thấm, nước mưa, nước róc Q2 = Qthấm + Qmưa + Qróc Trong đó: Qmưa: Lưu lượng nước mưa cần tiêu pham vi hố móng + Xác định Qmưa: Qmưa = Ftb htb 24 Trong đó: - Ftb: Diện tích hứng nước mưa hố móng Căn vào bình đồ phạm vi mà đê quai thượng lưu, hạ lưu bảo vệ để xác định ranh giới mà từ nước mưa hứng vào hố móng, từ ta đo được: Ftb = 3.600 (m2) - htb : Lượng nước mưa bình qn ngày giai đoạn đào móng Dựa vào tài liệu điều kiện khí hậu cho lượng mưa tháng chặn dòng là: htb = 20 = 0, 67(mm / ngày ) 30 Ta tính được: Qmưa = 3600.0, 00067 = 0,1(m3 / h) 24 Qróc: Lưu lượng nước thoát từ khối đất đào nằm mực nước ngầm để lại hố móng Ở biện pháp thi cơng đào móng sử dụng máy đào xúc đất đổ lên ô tô vận chuyện ln đến bãi Vì lượng nước có khơng rơi rớt lại hố móng - Qróc = Tải FULL (95 trang): https://bit.ly/39zTGK4 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Qthấm: Tổng lưu lượng nước thấm từ bên ngồi vào hố móng: bao gồm lượng nước thấm qua đê quai lượng nước thấm Qthấm = Qthấmđq + Qthấm (m3/h) Dựa vào địa chất cơng trình khu vực lịng hồ địa tầng từ xuống Qua tài liệu khảo sát kết luận vùng hồ Phước Trung khơng có khả thấm nước bờ hồ đáy hồ có cấu tạo đá macma bền vững thấm nước, nên ta coi Qthấm nền=0 => Qthấm = Qthấmđq = Qthấmđqtl + Qthấmđqhl Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang 49 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Qthấmđq = qđq.Lđq - Tính lưu lượng nước thấm đơn vị qua đê quai thượng lưu: qt1 (m3/s/m) 500 h1 Y L ao Kd x L Hình 3-1 Sơ đồ tính thấm cho đê quai thượng, hạ lưu qt1: Lưu lượng thấm đơn vị qua đê quai thượng lưu xác định theo cơng thức giáo trình thủy cơng tập I: qđqt1 = kđ h12 − a o 2( L + ∆L) qđqt1 = kđ ao m2 + 0,5 (1) (2) Tải FULL (95 trang): https://bit.ly/39zTGK4 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Trong đó: h1 = Z tlđs− Z = 81,54 − 72,89 = 8, 65m kđ =10-4(cm/s) =10-4 10-2.3600 = 3,6.10-3 (m/h) (Tra theo bảng tiêu lý đât đắp đê quai đất nền) ∆L = h1 m1 2,5 = 8, 65 = 3, 604(m) 2m1 + 2.2,5 + m - hệ số mái đê quai; m1 = m2 = 2,5 Hđq = Z đq - Z đs = 82,04 – 72,89 = 9,15 (m) Tính thử dần ao ta được: ao = 2,2 (m); L = 18m qtl = 3, 6.10 −3 8, 652 − 2, 2 = 0, 005 2(18 + 3, 604) Qthấmtl = qtl Lđqtl = 0,005.160 = 0,8 (m3/h) Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp - Trang 50 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Lưu lượng nước thấm đơn vị qua đê quai hạ lưu: qhl (m3/s/m) Đây thời kỳ đào móng nên đê quai hạ lưu lấy h hl theo giá trị kết phần tính tốn thủy lực ngăn dòng (Q=0,52 m3/s) qhl: Lưu lượng thấm đơn vị qua đê quai hạ lưu xác định theo Cơng thức giáo trình thủy cơng tập I : qđqh1 = kđ h12 − a o 2( L + ∆L) qđqh1 = kđ ao m2 + 0,5 (1) (2) Trong đó: - h1 = ∆Z hlđs− Z = 73,99 − 72,89 = 0,1m kđ =10-4(m/s) =10-4 10-2.3600 = 3,6.10-3 (m/h) ∆L = h1 m1 2,5 = 0,1 = 0, 04( m) 2m1 + 2.2, + m - hệ số mái đê quai; m1 = m2 = 2,5 Hđq = Z đq - Z đs = 82,04 – 72,89 = 9,15 (m) Tính thử dần ao ta được: ao = 0.02 (m); L = 35,2m qtl = 3, 6.10−3 0,12 − 0, 02 = 4,9.10 2(35, + 0, 04) Qthấmtl = qtl Lđqtl = 4,9.10-7.130 = 6,4.10-5 (m3/h) Qthấmđq = 0,8 + 6,4.10-5 = 0,8 (m3/h) Vậy: Q2 = 0,1 + 0,8 = 0,9 (m3/h) c Thời kỳ thi cơng cơng trình chính: Giai đoạn phần cơng trình cịn thi cơng thấp đê quai bảo vệ ta cần phải tính tốn để tiêu lượng nước có phạm vi cơng trình Khi cơng trình thi cơng cao, đê quai bị phá dỡ khơng cần phải tiêu nước hố móng Q3 = Qmưa + Qthấm + Qtc Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân 4272946 Lớp: TH21C ... Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Hình 1-3 Biểu đồ đường quan hệ lưu lượng cao trình hạ lưu 1.4.3 Đặc điểm địa chất cơng trình, địa chất thủy văn: 1.4.3.1... 1-1: Biểu đồ quan hệ Z ~F Sinh viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp Trang Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Hình 1-2: Biểu đồ quan hệ V~ Z 1.4.2 Điều kiện khí hậu, thủy văn... viên: Hà Thị Cẩm Vân Lớp: TH21C Đồ án tốt nghiệp 1.7 Trang 11 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, nhân lực: Khi xây dựng cơng trình hồ chứa nước Phước Trung