Xác định các thông số đặc trưng của đê quai

2.7.2.1. Thiết kế đê quai mùa khô năm thứ 2

Đầu mùa khô năm thi công thứ 2 tiến hành ngăn dòng, đắp đê quai thượng lưu và đê quai hạ lưu

Như đã tính ở phần tính thủy lực cống, cao trình đê quai thượng lưu mùa khô năm thứ hai là

Zđqtl = 249,56 + 0,64 = 250,2 (m).

+δ là độ cao an toàn δ = 0,5÷_{0,7 (m). Chọn} δ = 0,64(m) Vậy cao trình đê quai thượng lưu là

Zđqtl = 250,2 (m). - Chiều rộng đỉnh đê: b = 3 m

- Hệ số mái thượng lưu, hạ lưu: m1 = 2; m2 = 2 MNTL=249.56

Hình 2 – 4: Mặt cắt qua đê quai thượng lưu.

b. Đê quai hạ lưu

Dựa vào quan hệ lưu lượng và mực nước hạ lưu tại tuyến công trình tại bảng 1 - 3.

Ta có với Qdd = 160,4 (m3/s) ⇒ Zhl = 239,5 (m) Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu được xác định: ZĐê quai HL = ZHL + δ

Trong đó:

+δ là độ cao an toàn δ =0,5÷_{0,7 (m). Chọn} δ = 0,5(m) Vậy cao trình đê quai hạ lưu là

Zđqhl = 239,5 + 0,6 = 240,1 (m). Ta chọn cao trình đê quai hạ lưu là: Zdqhl = 240,1 (m).

- Chiều rộng đỉnh đê: b = 3 m (kết hợp làm đường giao thông) - Hệ số mái thượng lưu, hạ lưu: m1 = 2; m2 = 2

MNTL=239.5

Chương 3: THI CÔNG CÔNG TRÌNH CHÍNH – ĐẬP BÊ TÔNG 3.1. Tiêu nước hố móng

3.1.1. Mục đích

Khi tiến hành xây dựng các công trình thuỷ lợi thì công tác tiêu nước hố móng có vị trí quan trọng, trong một số trường hợp nó đòi hỏi phải có kinh nghiệm trong xử lý vì một lượng chi phí không nhỏ. Tiêu nước hố móng trong công trình thủy điện Plekeo tốt, đảm bảo cho hố móng luôn khô ráo thì các công tác khác mới tiến hành được thuận tiện.

3.1.2. Nhiệm vụ của thiết kế tiêu nước hố móng

- Chọn phương án tiêu nước thích hợp cho từng thời kỳ thi công.

- Tính toán bố trí hệ thống tiêu nước và thiết bị thích hợp cho từng thời kỳ thi công.

- Xác định lượng nước, cột nước cần tiêu từ đó lựa chọn các thiết bị tiêu nước cho công trình.

3.1.3. Đề xuất và chọn phương án tiêu nước hố móng

3.1.3.1. Các phương pháp tiêu nước hố móng

Để tiêu nước hố móng thường dùng hai phương pháp cơ bản là: Tiêu nước trên mặt và hạ thấp mực nước ngầm.

a) Phương pháp tiêu nước trên mặt: Phương pháp này thường được dùng trong các trường hợp sau:

- Hố móng ở vào tầng hạt thô, hệ số thấm tương đối lớn.

- Đáy hố móng ở trên tầng tương đối dày, hoặc không có tầng nước ngầm áp lực.

- Tiêu nước trên mặt thích hợp với phương pháp đào móng từng lớp một. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm và rẻ tiền. Tuy nhiên, nó có hạn chế là diện tích bố trí lớn ảnh hưởng đến mặt bằng công trình nhất là các công trình có mặt bằng hẹp. Ngoài ra, tiêu nước trên mặt không thể hạ thấp mực nước ngầm quá sâu nên với những công trình có đáy sâu thì nước ngầm gây ảnh hưởng đến thi công. Nước thấm thoát ra trực tiếp trên mái hố móng dễ gây ra sạt lở.

b) Phương pháp hạ mực nước ngầm: Phương pháp này thường được áp dụng trong các trường hợp sau:

- Hố móng rộng ở vào tầng đất có hạt nhỏ, hệ số thấm nhỏ.

- Đáy hố móng trên nên không thấm tương đối mỏng, dưới là tầng nước có áp lực.

- Khi thi công, yêu cầu phải hạ thấp mực nước ngầm. Phương pháp này có nhiều ưu điểm như: Làm cho đất trong hố móng khô ráo, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công. Do sự vận động của nước ngầm mà đất nền được cố kết và chặt thêm, giảm khối lượng đào móng do mái hố móng nhỏ. Tuy nhiên, phương pháp này có

nhược điểm lớn là thi công phức tạp, giá thành cao, yêu cầu thiết bị và nhân lực có kỹ thuật cao.

3.1.3.2. Phân tích chọn phương án tiêu nước hố móng

Do diện tích hố móng đập dâng là rất lớn và nền của là tầng cát sỏi có hệ số thấm lớn nên giải pháp hạ mực nước ngầm là rất tốn kém và thi công giếng thu nước khó khăn. Mặt khác, trong khi thi công không yêu cầu phải hạ thấp mực nước ngầm đồng thời tuyến đê quai khá xa tuyến đập nên mặt bằng hố móng rộng rãi không hạn chế việc bố trí các thiết bị thoát nước. Từ các phân tích trên ta chọn phương án tiêu nước trên mặt để thuận lợi cho thi công và giảm chi phí cho công trình.

3.1.4. Xác định lượng nước cần tiêu

3.1.4.1. Thời kỳ đầu

Đây là thời kỳ sau khi đã ngăn dòng và trước khi đào móng. Sau khi ngăn dòng thì hố móng chứa đầy nước, mực nước ngang với mực nước sông bên ngoài. Việc tháo lượng nước đọng này đi là giai đoạn đầu tiên của công tác tiêu nước hố móng.

Trong thời kỳ này thì có các loại nước đọng ban đầu trong hố móng và nước bổ sung vào hố móng trong quá trình bơm nước đọng. Nước bổ sung vào hố móng gồm có nước thấm qua đê quai và nước mưa.

Q_m

t

Q

d

Q

Hình 3 – 1: Lượng nước cần tiêu trong thời kỳ đầu.

Lưu lượng nước cần tiêu trong thời kỳ đầu là:

Q1 = Qđ + Qt + Qm Trong đó:

a) Qđ - Lưu lượng tiêu nước đọng; (m3/h) Qđ = ^W

T W - Thể tích nước đọng trong hố móng, (m3).

T - Thời gian hút cạn hố móng, (h). Dự kiến tiêu nước đọng trong 1 ngày. Tính W

- Do ngăn dòng tháng 2, với Q = 14 m3/s tra quan hệ Q ~ Z ta được Zsông = 238,6 m

⇒ _{Mực nước trong sông là h = Z}sông – Zđáy sông = 238,6 – 237 = 1,6 (m) - Dựa vào trắc dọc ta tính được bTB = 24 (m)

2 6 , 1 . 24 2 . = = ⇒ω ^bh = 19,2(m2)

- Chiều dài cần tiêu nước tính từ sát chân đê quai thượng lưu đến sát chân đê quai hạ lưu là L = 70 (m) Vậy W = L.ω _{= 70.19,2 = 1344 (m}3) Q1 = Qđ = 24 . 1 1344 = T W = 56 (m3/h)

b) Qt - Lưu lượng thấm vào hố móng qua đê quai

- Tính toán thấm qua đê quai thượng lưu:

Hình 3 – 2: Sơ đồ tính toán thấm qua đê quai thượng lưu.

Theo giáo trình thi công tập 1 công thức (4-6) ta có: qt1 = ^{( )2 ( )2} 2 H T T Y K L + − − _(m3/h/m) Trong đó:

qtl là lưu lượng đơn vị thấm qua đê quai (m3/h)

K là hệ số thấm của đê quai do đê quai đắp bằng đất chọn K = 5.10-5 (cm/s) = 1,8.10-3 (m/h)

L = L0 - 0,5mH + l

L0 là chiều rộng đáy đê quai, L0 = 2.9,2+3+2.9,2 = 39,8 (m) l là khoảng cách từ chân đê quai đến hố tiêu nước, l = 5 m H là chiều cao cột nước thượng lưu, H = 8,56 (m).

L = 39,8 – 0,5.2.9,2 + 5 = 35,6 (m). T là chiều dày tầng thấm T = 1,3 m. Chọn Y = 1 m. qt1 =

( ) ( )

Với Lđq là chiều dài đê quai = 87,6 (m)

- Tính toán thấm qua đê quai hạ lưu:

Hình 3 – 3: Sơ đồ tính toán thấm qua đê quai hạ lưu.

Theo giáo trình thi công tập 1 công thức (4-6) ta có: qt2 = ^{( )2 ( )2} 2 H T T Y K L + − − _(m3/h/m) Trong đó:

qt2 là lưu lượng đơn vị thấm qua đê quai hạ lưu (m3/h)

K là hệ số thấm của đê quai do đê quai đắp bằng đất chọn K = 5.10-5 (cm/s) = 1,8.10-3 (m/h)

L = L0 - 0,5mH + l

L0 là chiều rộng đáy đê quai, L0 = 2.3,12,5+3+2.3,1 = 15,4 (m) l là khoảng cách từ chân đê quai đến hố tiêu nước, l = 5 m H là chiều cao cột nước thượng lưu, H = 2,5 (m).

L = 15,4 – 0,5.2.2,5 + 5 = 17,9 (m). T là chiều dày tầng thấm T = 1,3 m Chọn Y = 1 m. qt2 =

( ) ( )

Với Lđq là chiều dài đê quai = 43,5 (m)

Tính toán ta được Qt2 = 0,84.10-3 * 43,5 = 0,037 (m3/h) Qt = Qt1 + Qt2 = 0,215 + 0,037 = 0,252 (m3/h)

c) Qm - Lưu lượng nước tiêu ra khỏi hố móng do mưa. Do thời kỳ này là mùa khô nên lượng mưa không đáng kể nên bỏ qua Qm.

Vậy lượng nước cần tiêu là

Q1 = Qđ + Qt + Qm = 56 + 0,252 = 56,252 (m3/h)

3.1.4.2. Thời kỳ đào móng

Trong thời kỳ đào móng thì trong hố móng có các loại nước sau: nước mưa, nước thấm, nước thoát ra từ trong khối đất đã đào.

Lưu lượng tiêu nước trong thời kỳ này là:

Q2 = Qm + Qt + Qđ Trong đó:

Q2 - Lưu lượng cần tiêu trong thời kỳ đào móng, (m3/h)

Qm - Lưu lượng nước mưa đổ vào hố móng (m3/h). Do thời kỳ này là mùa khô nên lượng mưa không đáng kể nên bỏ qua Qm

Qt - Tổng lưu lượng thấm (m3/h), nước thấm từ đáy móng không hoàn chỉnh có thể lấy sơ bộ các trị số tham khảo trong giáo trình thi công Tập I.

Qđ - Lưu lượng róc từ khối đất đã đào ra (m3/h). (Nước róc từ đất đào móng chỉ tính cho đất đào lên để trong phạm vi hố móng, còn nếu xúc lên ô tô chở đi ngay thi không cần tính).

a) Lưu lượng nước mưa cần tiêu:

Do thời kỳ đào móng là mùa khô nên ta bỏ qua lượng nước mưa trong hố móng.

b) Tổng lưu lượng thấm vào hố móng:

+ Qt - Lưu lượng thấm vào hố móng. Qt = Qt1 + Qt2 + Qt3

Tính toán thấm qua đê quai thượng lưu và đê quai hạ lưu: Đã tính toán ở trên + Qt3 - Lưu lượng thấm từ mái hố móng trong giai đoạn mùa khô nên bỏ qua Qt = Qt1 + Qt2 + Qt3 = 0,215 + 0,037 + 0 = 0,252 (m3/h)

c) Lượng nước róc ra từ khối đất đã đào:

Đất đào ra được xúc lên ôtô chở đi ngay do đó Qd bỏ qua Vậy lưu lượng cần tiêu trong thời kỳ đào móng là:

Q2 = Qt = 0,252 m3/h

3.1.4.3. Thời kỳ thi công đập dâng bê tông

Trong thời kỳ này lượng nước cần tiêu bao gồm: nước mưa, nước thấm, và nước thi công. Do đó lưu lượng cần tiêu là:

Q3 = Qm + Qt + Qtc

Thi công trong mùa khô nên lượng nước mưa là không đáng kể Qm = 0. Mặt khác, với công trình là tràn bê tông thì trong quá trình thi công yêu cầu dùng nước là không lớn có thể bỏ qua Qtc = 0. Vậy, lượng nước cần tiêu trong thời kỳ này chủ yếu là nước thấm. Như đã tính toán thấm qua đê quai ở trên ta có:

Q3 = Qt = 0,252 m3/h

3.1.5. Lựa chọn thiết bị và bố trí hệ thống tiêu nước

3.1.5.1. Bố trí và thiết kế hệ thống tiêu nước

a) Bố trí hệ thống tiêu nước:

Khi bố trí hệ thống tiêu nước mặt thì cần lưu ý phạm vi bố trí của các thiết bị ít ảnh hưởng đến mặt bằng thi công. Khi bố trí hệ thống tiêu nước mặt thì việc lắp đặt và tháo dỡ các thiết bị rất dễ dàng và nhanh chóng. Vì vậy mà hệ thống tiêu nước mặt thường bố trí không cố định và thay đổi theo từng thời kỳ thi công công trình.

+ Bố trí tiêu nước trong thời kỳ đầu: Thời kỳ này chủ yếu là tiêu nước đọng do đó ta bố trí các máy bơm ở đê quai thượng lưu. Sau khi, bơm cạn hở đáy sông thì đào hố tập trung nước ở hạ lưu đê quai thượng lưu sau đó sẽ bố trí máy bơm tại hố để tiêu nước thấm.

+ Bố trí tiêu nước trong thời kỳ đào móng: Trong thời kỳ này chủ yếu là tiêu nước thấm và nước róc ra từ khối đất. Lượng nước thấm được tiêu từ hố tập trung nước sau đê quai thượng lưu. Để tiêu nước róc ra từ khối đất đào và nước thấm vào hố móng chân khay thì ta bố trí hệ thống mương chạy dọc theo biên của đáy chân khay. Dọc theo các mương có bố trí các giếng tập trung nước bằng ống buy bê tông lắp ghép để tránh đất đá lấp vào các giếng này. Bố trí 2 giếng tập trung nước và mỗi giếng 1 máy bơm để tiêu nước.

1 2 3

Hình 3 – 4: Bố trí tiêu nước hố móng.

1. Giếng tâp trung nước. 2. Mương dẫn nước. 3. Phạm vi thi công.

+ Bố trí tiêu nước trong thời kỳ xây dựng công trình: Trong thời gian đầu mùa khô năm thi công thứ 2, thi công xử lý nền và đắp chân khay thì chỉ cần tiêu nước thấm vào hố tập trung nước sau đê quai. Sau khi đã đắp đập lên mặt đất tự nhiên thì không dùng hệ thống thoát nước này nữa. Khi đắp đập trong mùa mưa, lượng nước cần tiêu chủ yêu là do nước mưa nên ta sẽ dùng hệ thống mương rãnh ở các cơ trên sườn dốc và cơ đập để tập trung và đẫn nước ra ngoài. Trong mùa khô thì nước thấm được tập trung tại hố sau đê quai và dùng máy bơm bơm nước về thượng lưu.

b) Thiết kế hệ thống tiêu nước: gồm có hố tập trung nước thấm sau đê quai, hệ thống mương dọc biên hố móng chân khay và các giếng tập trung nước lắp ghép bằng ống buy bê tông cốt thép.

+ Hố tập trung nước thấm sau đê quai:

+ Mương dẫn nước: Các mương này có mái một bên là mái hố móng chân khay lát bằng các tấm bê tông đã đục lỗ thoát nước Φ20 một bên là tường bê tông ngăn nước M150 cao 1,2m. Tầng lọc cấu tạo từ trên xuống dưới gồm có: lớp trên cùng là cát lọc dày 20cm, tiếp đến là lớp dăm sỏi lọc dày 30cm dưới cùng là đá hộc xếp.

+ Giếng tập trung nước: Cấu tạo của giếng tập trung nước gồm có các ống buy đúc săn bằng BTCT lắp ghép đặt trên các hố tập trung nước hình trụ có đường kính D = 80cm sâu 1,2m kể từ đáy mương.

Ống buy làm bằng BTCT M200 đường kính trong 80cm dày 10cm, mỗi đoạn dài 1m.

Căn cứ vào lưu lượng cần tháo và cột nước bơm ta chọn máy bơm Shimizu PS 123 BIT có xuất xứ từ Indonesia. Các thông số kỹ thuật như sau:

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY BƠM

Kí hiệu Thông số kỹ thuật và kích thước cơ bản Q (m3/h) (m)^{H N} đ.cơ (W) ^D h (mm) ^D x (mm) Shimizu PS 123 BIT ^{10 15 225 45 45}

KẾ HOẠCH SỬ DỤNG MÁY BƠM

Thời kỳ Qtiêu (m3/h) Số máy

bơm ^{Dự trữ Tổng số máy}

Thời kỳ đầu 56,252 6 máy 2 máy 8 máy

Thời kỳ đào móng 0,252 1 máy 1 máy 2 máy

Thời kỳ thi công công trình 0,252 1 máy 1 máy 2 máy

3.2. Công tác hố móng

3.2.1. Mục đích

Đối với hầu hết các công trình xây dựng thì khâu đầu tiên phải kể đến là công tác mở móng. Đặc biệt đối với các công trình thuỷ lợi thì công tác đất có ý nghĩa rất lớn, phương pháp hợp lý sẽ nâng cao năng suất, đẩy nhanh tiến độ thi công toàn công trình, giảm giá thành xây dựng.

3.2.2. Thi công hố móng

3.2.2.1. Kích thước hố móng

a) Xác định phạm vi mở móng:

Để xác định phạm vi mở móng ta dựa vào đặc điểm kết cấu công trình và điều kiện tiêu nước hố móng.

Nhằm đảm bảo công tác thi công được thuận lợi, công tác dựng lắp chống đỡ ván khuôn và các điều kiện khác dễ dàng nhanh chóng. Khi đó kích thước toàn bộ hố móng sẽ là

Bmm = b + 2*C Trong đó:

+ b: Bề rộng đáy công trình.

+ C: Bề rộng mở rộng. (1 ÷ 2) (m). Chọn C = 1m

Do mặt địa hình không bằng phẳng nên chiều rộng đáy công trình thay đổi