2.4.1.1 Chọn ngày tháng ngăn dịng
Khi chọn ngày tháng ngăn dịng cần phải tuân theo các nguyên tắn sau đây: + Chọn lúc nước kiệt trong mùa khơ.
+ Đảm bảo sau khi ngăn dịng cĩ đủ thời gian đắp đê quai, bơm cạn nước, nạo vét mĩng, xử lý nền xây đắp cơng trình chính hoặc bộ phận cơng trình chính đến cao trình chống lũ khi lũ đến.
+ Đảm bảo trước khi ngăn dịng cĩ đủ thời gian chuẩn bị như đào hoặc đắp các cơng trình tháo nước hoặc dẫn nước, chuẩn bị vật liệu hay thiết bị ...
+ Ảnh hưởng ít nhất đến lợi dụng tổng hợp dịng chảy.
+ Qua phân tích tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng thì thời đoạn dự tính chặn dịng là 10 ngày bắt đầu từ ngày 1 tháng 1năm 2015.
2.4.1.2 Chọn tần suất lưu lượng thiết kế ngăn dịng
Tần suất lưu lượng thiết kế ngăn dịng theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 04- 05/2012- BNNPTNT, cơng trình Hồ chứa nước Ninh Vân thuộc cơng trình cấp II, cơng trình do đĩ chọn tần suất thiết kế chặn dịng p =5%.
SVTH: Lớp:
2.4.1.3 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dịng
Lưu lượng thiết kế ngăn dịng là lưu lượng trung bình ngày cĩ trị số lớn nhất trong thời đoạn dự tính chặn dịng (ở đây chọn bằng 10 ngày) ứng với tần suất ngăn dịng thiết kế p = 5%. Nhưng do số liệu thủy văn khơng đầy đủ, nên ta tạm lấy lưu lượng chặn dịng mùa kiệt ứng với tần suất p = 10% thì Qcd = 0,55m3/s.
2.4.2 Chọn vị trí và độ rộng cửa ngăn dịng
Khi chặn dịng ta đổ vật liệu từ bờ trái sang bờ phải khi đĩ tận dụng được các đường thi cơng đập chính vị trí cửa chặn dịng nằm ở phía bờ phải.
2.4.3 Chọn phương pháp ngăn dịng và tổ chức thi cơng ngăn dịng Lựa chọn phuơng án ngăn dịng. Lựa chọn phuơng án ngăn dịng.
+ Cĩ nhiều cách ngăn dịng như: Đổ vật liệu vào dịng chảy theo 2 phía bờ suối (Hạp Long), trên tồn bộ dịng chảy (theo diện), nổ mìn định hướng, bồi đắp thuỷ lực,đĩng cửa cống....Nhưng biện pháp phổ biến nhất vẫn là đổ vật liệu vào dịng chảy mà chủ yếu là đá để ngăn dịng
+ Yêu cầu cơ bản đối với cơng tác đổ đá đắp đập ngăn dịng là phải khẩn trương liên tục với cường độ cao cho đến khi đập nhơ lên khỏi mặt nước, dịng chảy cơ bản đã bị chặn lại.
+ Tuy nhiên tuỳ vào từng điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn và nguồn cung cấp vật liệu mà cĩ thể cĩ trình tự ngăn dịng và phương pháp ngăn dịng khác nhau.
Thường cĩ 3 phương pháp ngăn dịng sau. + Lấp đứng
+ Lấp bằng + Lấp hỗn hợp
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, đặc điểm thuỷ văn của dịng sơng và nguồn cung cấp vật liệu ở khu vực xây dựng tuyến đập ta chọn phương pháp lấp đứng. Bởi nếu lấp dịng theo phương pháp lấp bằng thì phải xây cầu cơng tác mà ở đây lịng sơng rộng làm cầu rất tốn kém. Hơn nữa theo phương pháp này cơng tác chuẩn bị sẽ đơn giản đỡ tốn kém, tận
SVTH: Lớp:
dụng được đường thi cơng và thuận tiện cho việc chở vật liệu ngăn dịng, thuận lợi cho cơng tác thi cơng ngăn dịng.
Ta tiến hành tính tốn lấp sơng đồng thời bằng hai băng két thượng lưu và hạ lưu. Việc lấp sơng bằng hai băng két cĩ thể giảm độ lớn của vật liệu lấp sơng do độ chênh mực nước được phân cho hai cửa hạp long và vận tốc nhỏ hơn.
2.4.4 Tính tốn thủy lực ngăn dịng cho phương pháp lấp đứng
Theo TCVN 9160-2012 phân bố lưu lượng sơng trong quá trình hạp long được xác định bằng cơng thức:
Qđến=Qhl + Qdd + Qthấm + Qtích (2-8) Trong đĩ: Qhl: Lưu lượng qua cửa hạp long (m3/s) Qdd: Lưu lượng qua các cơng trình dẫn dịng (m3/s) Qtích: Lưu lượng tích đọng ở hạ lưu (m3/s)
Để đơn giản trong tính tốn ta cĩ thể bỏ qua Qtích và Qthấm Lưu lượng qua cửa hạp long (Qhl) được tính theo cơng thức
Qhl 3 2 0 2 mB g H (m3/s) (2-9) Trong đĩ:
B: Chiều rộng trung bình của cửa ngăn dịng (m) m: hệ số lưu lượng được xác định như sau:
+ Khi z/H 0,35 thì m = 0,385 + Khi z/H < 0,35 thì (1 ) o z z m H H (2-10) Trong đĩ:
Z: Độ chênh mực nước thượng hạ lưu (m)
H: Cột nước thượng lưu: H = hbt + Z (m) (2-11) hbt=Zhl- đáy
SVTH: Lớp:
đáy: Cao trình đáy sơng Zhl: Mực nước hạ lưu
Ho: Cột nước thượng lưu cĩ kể đến lưu tốc tới gần.
g V H H o o . 2 . 2 (2-12) Vận tốc trung bình qua cửa hạp long được tính theo cơng thức:
H B Q v hl . 0
Hình 2-5. Sơ đồ ngăn dịng theo phương pháp lấp đứng
Do lưu lượng ngăn dịng rất nhỏ Q = 0,55 m3/s nên ta khơng cần tính thủy lực và đường kính viên đá ngăn dịng, chỉ cần chọn loại đá cĩ đường kính nhỏ là cĩ thể ngăn dịng.
SVTH: Lớp:
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CƠNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
3.1 Xác định phạm vi hố mĩng
- Phạm vi mở mĩng là phần đất, đá mà chúng ta phải đào bỏ hoặc tiến hành đắp gia cố và phải cĩ các biện pháp xử lý sau đĩ mới xây dựng cơng trình lên phía trên.
- Phạm vi mở mĩng được quyết định bởi các yếu tố:
Đáy mĩng được xác định bằng bề rộng đáy cơng trình, địa chất nền cộng thêm khoảng lưu khơng xung quanh. Khoảng lưu khơng xung quanh phụ thuộc vào giải pháp thi cơng, sơ đồ bố trí hệ thống tiêu nước.
- Trình tự xác định phạm vi mở mĩng:
Xác định đường biên đáy của cơng trình trên mặt bằng và các cắt dọc cắt ngang
Đập đất thi cơng theo phương pháp đầm nén đất. Khi thi cơng để đảm bảo phần mái đập được đầm chặt như thiết kế, phải tiến hành đắp rộng mái đập về hai phía khoảng 0,3(m). Sau khi thi cơng đầm chặt sẽ dùng máy để gọt bỏ khoảng đất đắp này (gọt mái). Phía hạ lưu đập cĩ đống đá thốt nước nên khơng cần để độ lưu khơng cho cơng tác gọt mái. Phía thượng lưu sẽ để một khoảng lưu khơng phần đáy mĩng là 0,5(m) dành cho việc đắp rộng mái đập.
- Khoảng lưu thơng dành cho việc bố trí các hệ thống tiêu thốt nước hố mĩng phụ thuộc vào lượng nước cần tiêu trong thời kỳ thường xuyên. Xét thấy lượng tiêu nước này khơng lớn nên để khoảng lưu khơng bằng 3,0 (m); trong đĩ làm mương để tập trung nước vào các giếng với mép mương đặt chân mái hố mĩng 1,0(m) để đảm bảo ổn định mái hố mĩng. - Cuối cùng xác định được phạm vi đáy mĩng khi đã cĩ khoảng lưu thơng cần thiết + Phía thượng lưu đập: Khoảng lưu thơng bằng 3,0(m).
+ Phía hạ lưu đập: Khoảng lưu thơng bằng 3,0 (m). + Khoảng lưu thơng cho mở mái hố mĩng = mhi Trên sườn đồi: 1,50,6 = 0,9(m)
SVTH: Lớp:
+ khoảng lưu thơng dự phịng bằng 1 m
- Theo tài liệu địa chất khu vực hồ chứa lớp đất cần bĩc bỏ trung bình 0,5(m). Đất trong khu vực đào mĩng gồm đất á sét nhẹ, thời gian thi cơng ngắn với chiều sâu đào ( hi0,5 m), mái dốc khi mở mĩng lấy bằng 1,5.
- Căn cứ vào tài liệu địa hình, các thơng số thiết kế đã lựa chọn, xác định được phạm vi mĩng trên bình đồ và tính tốn được khối lượng đào mĩng.
3.2 Cơng tác hố mĩng
Thiết kế tiêu nước hố mĩng
3.2.1 Đề xuất và lựa chọn phương án
Để tiêu nước hố mĩng ta thường dùng hai phương pháp cơ bản sau: + Phương pháp tiêu nước mặt.
+ Phương pháp hạ thấp mực nước ngầm.
Tại khu vực xây dựng cơng trình, do lượng nước ngầm ở sâu hơn so với đáy mĩng, nên khi xây dựng cơng trình khơng bị ảnh hưỏng của lượng nước này. Vậy ta chỉ cần tiêu lượng nước mặt.
3.2.2 Xác định lưu lượng cần tiêu
a) Thời kỳ đầu
Đây là thời kỳ sau khi đã ngăn dịng và trước khi đào mĩng. Thời kỳ này thường cĩ các loại nước: nước đọng, nước mưa, nước thấm.
Q =
T W
+ Qm+ Qt Q−là lưu lượng cần tiêu (m3/h).
W−thể tích nước đọng trong hố mĩng (m3). W =Ftb .Hs =1882,0.1,05=1976,1m3 Trong đĩ:
Ftb : diện tích trung bình hố mĩng Ftb =L*Btb =188,2.10=1882,0m2 L: chiều dài của hồ mĩng
SVTH: Lớp:
HS : chiều cao cột nước trong hố mĩng Hs = 5,85-4,8=1,05 (m) mực nước trong sơng T – thời gian đã định để hút cạn hố mĩng (h).Ta chọn T=10ngày=240 giờ
Qm - lưu lượng nước mưa (m3/h). Qt – lưu lượng nước thấm (m3/h).
Thời kỳ này thường là mùa khơ nên lượng nước mưa khơng đáng kể và trong tính tốn ta xem lưu lượng nước mưa Qm=0(m3/s)
Lưu lượng nước thấm Qt lấy bằng 2 lưu lượng nước đọng. Vậy: Vậy lưu lượng cần tiêu Qt = 3.
T W
=3.1976,1 24, 7
240 (m3/h).
b) Thời kỳ đào mĩng
Thời kỳ này trong hố mĩng cĩ các loại nước sau: Nước mưa, nước thấm và nước thốt ra từ các khối đất đã đào. Lưu lượng cần tiêu là:
Q = Qm + Qt + Qd
Trong đĩ :
+ Q : Lưu lượng cần tiêu (m3/h) + Qt : Tổng lưu lượng thấm
Qt = qt1 + qt2 + qt3 +qt4 Trong đĩ :
qt1 : Lưu lượng đơn vị thấm qua đê quai thượng lưu (m3/h.m). qt2: Lưu lượng đơn vị thấm qua đê quai hạ lưu (m3/h.m). qt3: Lưu lượng đơn vị thấm từ mái hố mĩng (m3/h.m). qt4: Lưu lượng đơn vị thấm từ đáy hố mĩng (m3/h.m).
+Lưu lượng đơn vị thấm qua đê quai thượng lưu, xác định theo cơng thức ( 4 – 6 ) trang 45 giáo trình thi cơng tập I.
SVTH: Lớp:
0,5mH Lo
L1 l
L
Hình 3.1 Sơ đồ tính thấm qua đê quai thượng lưu trên nền thấm).
2L Y T T H K q 2 2 t1 Trong đĩ :
+ K : Hệ số thấm của đê quai (m/ngày đêm) K = 7,3610-5 cm/s = 0,0026 m/h + L = L1 – 0,5.m.H + l
+ Với : L1= (m1 + m2).Hđê + b = ( 2,0+2,0).5,16 + 3 = 23,64 (m). + b = 3 m – là chiều rộng đỉnh đê quai thượng lưu.
+ Hđê =Zđê quai- Zđáy sơng=9,96 – 4,8 = 5,16 m – là chiều cao của đê quai thượng lưu. +m : hệ số mái thượng, hạ lưu của đê quai m =2,0
Ztl=9,2m H =Ztl-Zđáy sơng=9,2 – 4,8= 4,4m
l = 1 m (theo kinh nghiệm ) Y = 0,3 m (lấy theo kinh nghiệm) L = L1 – 0,5.m.H + l= 23,64 – 05.2,0.4,4 + 1 = 19,24 m + T : Chiều dày tầng thấm, T = 1 m. 2 2 t1 (4, 4 1) (1 0, 3) q 0, 0026. 0, 0019 2.19, 24 (m3/h.m) Qhl = qt1 . Lđê quai tl = 0,0019. 340= 0,6 (m3/h)
SVTH: Lớp:
+ qt2 : Lưu lượng thấm qua đê quai hạ lưu, xác định theo cơng thức ( 4 – 6 ) trang 45 giáo trình thi cơng tập I.
0,5mH Lo L l Kd Kn
Hình 3-2: Sơ đồ tính thấm qua đê quai hạ lưu trên nền thấm
2L Y T T H K q 2 2 t2 Trong đĩ :
+ K : Hệ số thấm của đê quai (m/l) K = 7,3610-5 cm/s = 0,0026 m/h + L = Lo – 0,5.m.Hđê + 1
+ l: khoảng cách từ chân đê quai đến mương tập trung
+ Hđê là chiều cao đê quai Hđê=Zđê quai-Zđáy sơng=8,7-4,8=3,9m Với : Lo = ( m1 + m2).Hđê + b = (2+1,5).3,9+ 3 = 16,65 m + m : hệ số mái hạ lưu của đê quai m1 =2,0 m2=1,5
l= 1 m (theo kinh nghiệm )Y = 0,3 m (lấy theo kinh nghiệm) Hhl là chiều cao cột nước Hhl=ZMNHL-Zđáy sơng=8,33-4,8= 3,53m L = 16,65 – 0,5.2.3,53+1 = 14,12 m
+ T: Chiều dày tầng thấm , T =1m .
SVTH: Lớp: 2 2 t2 3, 53 1 1 0,3 q 0,0026 0, 00184 2 14,12 (m3/h.m) Qhl = qt2 . Lđê quai hạ = 0,00184 . 250=0,46 m3/h. + Lưu lượng thấm qua đáy hố mĩng và mái hố mĩng qt3= 2 2 (H h L K) . R Trong đĩ : L- chiều dài hố mĩng L=188,2 (m) Độ chênh cột nước : S=Htl - hh=4,4 – 3,53=0,87 (m) R- 2S HK =2.0,87. 4, 4.0, 00260,186 qt3= 2 2 (4, 4 3,53 )188, 2.0, 0026 18,15 0,186 (m3/h.m) Vậy Qth=Qtl+Qhl+qt3= 0,6+0,46+18,15=19,51(m3/h)
+ Qd: Lượng nước rĩc từ khối đất đã đào ra (m3/h), vì ở đây đất đào được vận chuyển đi ngay nên Qd =0.(m3/h)
+ Qm: Lưu lượng mưa cần tiêu trong phạm vi hố mĩng, vì thời kỳ này thi cơng vào các tháng 1,2,3 trong mùa khơ nên lượng nước mưa được tính như sau:
Qm=
24 .h F
Trong đĩ:
F : diện tích trung bình của hố mĩng (m2) =>F =1882 (m2)
h: lượng mưa ngày lớn nhất trong thời gian tính tốn, ta tính gần đúng bằng cách chọn h ứng với lưu lượng lớn nhất trong mùa khơ từ tháng 1 đến tháng 4
h= 10% 5 3 0,55 3,85.10 14, 27.10 lv Q m F 5 1882.3,85.10 0, 003 24 m Q (m3/h) Q=Qm +Qth+Qd = 0,003+19,51=19,513(m3/h)
SVTH: Lớp:
c) Thời kỳ thi cơng cơng trình chính
Trong thời kỳ này lượng nước cần tiêu bao gồm: nước mưa, nước thấm, nước thải thi cơng.
Q3 = Qm + Qt +QTC Trong đĩ:
Qm: Lưu lượng mưa cần tiêu trong phạm vi hố mĩng, vì thời kỳ này thi cơng vào các tháng 1,2,3 4 trong mùa khơ nên lượng nước mưa được tính như trong thời kỳ đào mĩng. Qth : lượng nước thấm được tính như trong thời kỳ đào mĩng.
QTC : lượng nước thải thi cơng thường là nước dùng để nuơi dưỡng bêtơng, bảo dưỡng cọ rửa thiết bị vật liệu … Vì thế ở đây ta bỏ qua, vậy QTC= 0(m3/h)
Q3=Qm +Qth+Qd = 0,003+19,51=19,513(m3/h Vậy : QTmax=Q=24,7 (m3/h).
3.2.3 Lựa chọn thiết bị và bố trí hệ thống tiêu nước hố mĩnga) Lựa chọn thiết bị a) Lựa chọn thiết bị
Để đảm bảo hố mĩng luơn khơ ráo, quá trình bơm tiêu nước nhanh chĩng thì cần tăng lưu lượng tiêu nước tính tĩan khi ta chọn máy bơm. Từ đĩ:
QT Ttiêu = K. Qmaxtiêu.
Với K: hệ số dự trữ khi tiêu nước, theo kinh nghiệm K = 1,2 QT Ttiêu lưu lượng tính tốn tiêu
Vậy: QT Ttiêu = 1,2 .24,7 = 29,64(m3/h). Chọn loại máy bơm:
Để chọn được số máy bơm và bố trí hệ thống rãnh tiêu ta dựa vào: Lưu lượng và cột nước cần bơm.
Bố trí phù hợp với địa hình và bố trí chung trong cơng trình. Máy bơm cĩ Qmb=50(m3/h). số máy bơm :n = MB TIEU Q Q = 29, 64 0,59 1
SVTH: Lớp:
Số liệu kỹ thuật của máy bơm ly tâm của cơng ty chế tạo bơm Hải Dương
Loại máy
bơm Q(m3/h) H(m)
[Hck]
(m) n(vịng/phút) Nđc(kw) Dh(mm) Dx(mm)
LT 45-7 50 11,5-4 4÷6 2900 3÷4HP 50 50
Dùng máy bơm, bơm nước từ giếng tập trung ra ngồi qua đê quai thượng, hạ lưu. Do địa chất đáy mĩng tốt nên ta đào rãnh tiêu nước thẳng đứng (hình chữ nhật) cĩ kích thước 30cm x 50cm.
Ở đây ta cĩ máy bơm LT 45-7 với Q = 50 m3/h cĩ chiều cao cột nước max là 4,4m . Nên khi sử dụng máy bơm này ta đặt máy lên giàn đỡ ở một bên đê quai.
Kiểm tra tốc độ hạ thấp mực nước đọng trong một ngày đêm: h = F Q nb b . 2 . . 24 = 24.1.50 0, 6 2.1882 m (0,5m 1m). Vậy tốc độ hạ thấp là thỏa mãn.
Hình 3.3 Bố trí hệ thống tiêu nước trong quá trình đào mĩng
b) Bố trí hệ thống tiêu nước trên mặt
Nguyên tắc chung, khi bố trí hệ thống tiêu nước mặt là làm ảnh hưởng ít nhất tới các mặt thi cơng khác. Vì vậy hệ thống tiêu nước mặt thường khơng bố trí cố định và chia làm 3 thời kỳ chính sau đây.
1. Bố trí tiêu nước trong thời kỳ đầu: Chủ yếu là tiêu nước đọng trong hố mĩng bằng các trạm bơm.
SVTH: Lớp:
2. Bố trí hệ thống trong thời kỳ đào mĩng: theo phương pháp đào mĩng, đường vận chuyển vật liệu, ta dẫn dịng chảy nước mặt qua kênh dẫn dịng ở vai phải đập xuống hạ lưu, cách chân đập khoảng 200m.
3. Bố trí hệ thống tiêu nước thường xuyên (sau khi đã đào mĩng xong): Ta bố trí hệ thống tiêu nước xung quanh hố mĩng.
1 2 4 3 5
Hình 3-4. Sơ đồ bố trí hệ thống tiêu nước thường xuyên
1. Đê quai 2. Giếng tập trung nước 3. Mương 4. Phạm vi xây dựng