d) Ứng dụng kết quả tính tốn
2.2.1.3. Cao trình đỉnh
Tại thời điểm chặn dịng là đầu mùa khơ vào tháng 1 nên đê quai chỉ phục vụ cho thi cơng mùa khơ từ tháng 1 đến tháng 6 cĩ lưu lượng tháng lớn nhất Q = 24,5 (m3/s) cột
nước trước đê quai khơng lớn lắm, vì vậy trong tính tốn đê quai ta bỏ qua độ cao an tồn do sĩng
a. Đê quai hạ lưu
Cao trình đê quai hạ lưu chủ yếu phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế dẫn dịng đặc trưng thủy văn của dịng suối
Zđqhl = Zhl + a
Trong đĩ: a: Độ cao an tồn đắp đê quai ( a = 0,5 ÷ 0,70m) chọn a = 0,5m
Từ quan hệ Q ~ Zhl ứng với max
kiet
Q = 24,5 (m3/s) thì Zhl = 553,22(m) Zđqhl = 553,22+ 0,5 = 553,72 (m)
Vật liệu đắp đê quai hạ lưu là vật liệu tận dụng đào mĩng đập. Để đảm bảo đi lại thuận tiện ta chọn mặt cắt đê quai hạ lưu cĩ dạng sau:
m=2 m=2
Hình 2-6: Mặt cắt ngang đê quai hạ lưu
- Khối lượng đê quai hạ lưu:
Vđqhl = Bs.(Bđq+m.h).h + h.ms.(Bđq+m.h).h
= 12.(5+ 2.1,22).1,22+1.22.3.(5+2.1,22).1,22= 142,14 (m3)
b. Đê quai thượng lưu
Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế dẫn dịng và khả năng xả của cơng trình tháo nước và khả năng điều tiết của hồ
Căn cứ vào cao trình tháo đáy cống và thượng lưu Q10% của tháng chặn dịng là tháng 1 ta thiết kế cao trình đê quai thượng lưu
Đê quai làm việc từ trong mùa khơ năm thứ 2 nên cĩ lưu lượng đến khơng lớn. Nhưng để an tồn trong thời gian thi cơng ta chọn Ztl ứng với lưu lượng dẫn dịng lũ tiểu mãn Qdd = 24,5 m3/s tương ứng Ztl = 559,65(m)
Zđqtl = Ztl + a’ ( a’ = 0,5 ÷ 0,70m) chọn a’ = 0,5m => Zđqtl = 559,65 + 0,5 = 560,15(m)
m=2 m=2
Hình 2-7 Mặt cắt ngang đê quai thượng lưu
- Khối lượng đê quai thượng lưu:
Vđqtl = Bs.(Bđq+m.h).h+ h.ms.(Bđq+m.h).h
= 12.(5+ 2.7,65).7,65 + 7,65.3.(5+2.7,65).7,65 = 5427,56(m3)
2.2.2.Tính thủy lực ngăn dịng 2.2.2.1. Tầm quan trọng
Ngăn dịng là một cơng tác khẩn trương và phức tạp, nĩ yêu cầu trong một thời gian ngắn nhất, dùng vật liệu ít nhất để chặn dịng nước ở cửa ngăn dịng của cơng trình ngăn sơng, làm cho dịng nước chuyển đi nơi khác hoặc trữ lại ở thượng lưu. Đây là cơng tác mấu chốt trong thi cơng, khơng ngăn được dịng chảy thì khơng thể tiến hành cơng tác thi cơng hố mĩng cũng như than đập hoặc nếu ngăn dịng khơng tốt chẳng những thiệt hại về tiền của mà cĩ ảnh hưởng lớn đến tiến độ thi cơng cơng trình. Vì vậy chọn phương án chặn dịng hợp lý chính xác cĩ ý thức rất to lớn về kinh tế, kỹ thuật.
2.2.2.2. Chọn thời gian ngăn dịng
- Chọn ngày ngăn dịng cần dựa vào các điều kiện sau đây: - Chọn lúc nước kiệt nhất 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 trước khi lũ đến.
- Đảm bảo trước khi ngăn dịng cĩ đủ thời gian làm cơng tác chuẩn bị như đào hoặc đắp các cơng trình tháo nước hoặc dẫn nước, chuẩn bị vật liệu, thiết bị…
- Ảnh hưởng ít nhất đến việc lợi dụng tổng hợp dịng chảy.
Hồ chứa nước Ea’Đrăng cĩ yêu cầu lớn nhất là phải cĩ đủ thời gian đắp đập đến
cao trình vượt lũ sau khi chặn dịng và khi chặn dịng cơng trình dẫn nước đã xây dựng xong trước đĩ.
- Đối với cơng trình thi cơng đập đất hồ Ea’Đrăng. Ta chọn thời điểm ngăn dịng vào tháng 1 thi cơng năm thứ 2, lúc đĩ lưu lượng dẫn dịng là Q = 2,2 (m3/s) để ngăn dịng được đảm bảo đúng tiến độ thi cơng.
- Các cơng trình phục vụ cho cơng tác ngăn dịng đã được chuẩn bị sẵn sàng, vật liệu tập kết đầy đủ.
- Đảm bảo sau khi ngăn dịng cĩ đủ thời gian để đắp đê quai, bơm nước, nạo vét hố mĩng và thi cơng đập chính thuận lợi, dễ dàng.
2.2.3. Chọn vị trí và độ rộng cửa ngăn dịng2.2.3.1. Chọn vị trí 2.2.3.1. Chọn vị trí
Khi xác định vị trí cửa ngăn dịng cần áp dụng các nguyên tắc sau:
- Bố trí cửa ngăn dịng ở giữa dịng vì dịng chảy thuận, khả năng tháo nước lớn. - Bố trí ở vị trí chống xĩi lở tốt.
- Bố trí nơi cĩ mặt bằng rộng rãi cho việc dữ trữ, vận chuyển vật liệu, xe máy thi cơng.
Căn cứ vào tài liệu đã cho: Mặt bằng khu vực đầu mối, mặt cắt địa chất lịng suối, quyết định chọn vị trí cửa ngăn dịng nằm ở giữa dịng chính. Khi đắp lấn dịng ta sẽ đắp từ hai bên bờ tiến vào giữa suối, chừa lại vị trí cửa ngăn dịng đã định.
2.2.3.2. Xác định bề rộng của ngăn dịng.
Chiều rộng cửa ngăn dịng được quyết định bởi các yếu tố sau: - Lưu lượng thiết kế ngăn dịng.
- Điều kiện chống xĩi của nền. - Cường độ thi cơng.
- Yêu cầu về tổng hợp lợi dụng dịng chảy, nhất là vận tải thủy.
Trên suối Ea’Đrăng khơng cĩ yêu cầu về vận tải thủy, lưu lượng thiết kế chặn dịng nhỏ: Q = 2,2 ( m3/s) do đĩ chọn bề rộng cửa ngăn dịng là b = 5,0 m.
2.2.3.3. Phương án ngăn dịng và tổ chức thi cơng ngăn dịng
- Phương án ngăn dịng:
Cĩ nhiều phương pháp ngăn dịng như: Đổ vật liệu vào dịng chảy (đất, cát, đá, bĩ cành cây, khối bê tơng…) nổ mìn định hướng; bồi đắp thủy lực, đĩng cửa cống…phương pháp được áp dụng nhiều là đổ đất dá trực tiếp ngăn dịng.
Hiện nay cĩ 3 phương pháp ngăn dịng: - Phương pháp lấn đứng.
- Phương pháp lấn bằng. - Phương pháp lấn hỗn hợp.
Dựa vào tình hình đặc điểm cơng trình hồ chức nước Ea’Đrăng ta chọn phương pháp lấp đứng vì phương pháp này cĩ những ưu điểm sau đây:
+ Tại thời điểm ngăn dịng lưu lượng khơng lớn lắm, vật liệu được tập kết đầy đủ với bề rộng của cửa ngăn dịng đã định.
+ Phương pháp này phù hợp với điều kiện về địa hình, địa chất như phương tiện máy mĩc và nhân lực cĩ sẵn. 77A - 3 4-56 CO ÂNG TY X ÂY DỰNG A N B ÌNHBÌNH ĐỊNH- ĐT : 0907.8 77. 377 77A - 34-5 6 Hình 2-8 Ngăn dịng bằng phương pháp lấp đứng
2.2.4. Tính tốn thủy lực ngăn dịng cho phương pháp lấp đứng.
- Ngăn dịng bằng phương pháp này cĩ hai giai đoạn: + Giai đoạn kéo đê (trước thời đoạn kéo đê hai đầu ở mái). + Giai đoạn nối đê ( trước thời đoạn nối hồn tồn đầu mái đê).
- Để đảm bảo phải ổn định và sử dụng làm đường để vận chuyển vật liệu đắp đê. Ta chọn đê cĩ mặt cắt hình thang.
- Để đảm bảo sự ổn định của hịn đá khi dịng chảy đạt đến vận tốc lớn nhất trong đường thốt nước. Theo Izbas lưu tốc lớn nhất qua cửa ngăn dịng khi 2 chân kè gặp nhau:
. .(1 ) cua V Z B H H Q = − Trong đĩ:
+ Btb: Bề rộng trung bình của cửa ngăn dịng ( m)
+ H: Độ sâu trung bình dịng chảy tới gần thượng lưu cửa ngăn dịng ( m) + Z: Chênh lệch mức nước thượng lưu và hạ lưu cửa ngăn dịng
Chọn ngăn dịng bằng phương pháp lấp đứng, ta cĩ phương trình cân bằng nước như sau: Qđến= Qxả+ Qcửa+ Qthấm+ Qtích
Trong đĩ:
+ Qđến : Lưu lượng của suối khi ngăn dịng + Q xả : Lưu lượng qua đường thốt nước + Qcửa : Lưu lượng dẫn qua tuyến dẫn nước + Qthấm : Lưu lượng thấm qua đá đổ
+ Qtích : Lưu lượng tích lại trong hồ. Ta bỏ qua Qthấm và Qtích ta cĩ:
Qđến= Qxả + Qcửa
Qđến= 2,2 (m3/s) ( lưu lượng quá nhỏ; để an tồn lấy Qxả= 0) => Qđến = Qcửa
Hình 2-9: Mặt cắt ngang cửa ngăn dịng
+ Lưu lượng qua cửa ngăn dịng được tính như cơng thức chảy qua đập tràn đỉnh rộng chảy tự do. 3/2 . . 2 . cua o Q =m B g H (m3/s) •Trình tự tính tốn như sau:
Thời điểm ngăn dịng là tháng 1, lưu lượng ngăn dịng đã chọn là: Qnd= 2,2 (m3/s) Qđến= Qcửa= 2,2 (m3.s)
- Lưu lượng qua cửa dẫn dịng: Qcửa: 3/2
. . 2 .
cua o
Q =m B g H (m3/s)
Trong đĩ:
+ m = 0,32: hệ số lưu lượng tra bảng (14-2) BTTL + B : Chiều rộng trung bình của cửa ngăn dịng (m).
Bảng 2-4: Bảng tính thử dần H(m) m1 b(m) B m 2g Qcửa(m3/s) 1 1,25 5 6,25 0,32 4,43 8,86 0,8 1,25 5 6,00 0,32 4,43 6,09 0,6 1,25 5 5,75 0,32 4,43 3,79 0,43 1,25 5 5,54 0,32 4,43 2,2 Với Qcửa= 2,2(m3/s) => H = 0,43;
- Theo Izbas lưu tốc lớn nhất qua cửa ngăn dịng khi hai chân kè gặp nhau tính theo cơng thức: . .(1 ) cua Q V z B H H = − Trong đĩ: 2 0 2 1 . 2 V Z g = ϕ (φ: Hệ số lưu tốc, chọn φ = 0,85 ) Mà: 0 2, 2 0,92( / ) . 5,54.0, 43 den Q V m s B H = = = 2 1 0,92 . 0,065( ) 0,85 2.9,81 Z m ⇒ = = Vậy: 2, 2 1,09( / ) 0,065 . .(1 ) 5,54.0, 43.(1 ) 0, 43 cua Q V m s z B H H = = = − −
Đường kính viên đá dùng ngăn dịng 2 0,86. 2 c d n n V D g ÷ ÷ = γ − γ ÷ ÷ γ ÷ (m) Trong đĩ: 0,86 : Hệ số chống trượt
γđ : Khối lượng riêng của đá (γđ = 2,56T/m3)
γn : Khối lượng riêng của nước (γn = 1T/m3)
2 1,09 0,05( ) 5( ) 2,56 1 0,86. 2.9,81 1 D m cm ÷ ÷ ⇒ = = = − ÷ ÷
Chương 3
THIẾT KẾ TỞ CHỨC THI CƠNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
3.1. Cơng tác hớ móng
3.1.1. Thiết kế tiêu nước hố mĩng
Trong quá trình thi cơng thủy lợi việc tiêu nước hố mĩng là cơng việc quan trọng. Hố mĩng thường ở sâu dưới mặt đất, cĩ tiêu nước tốt, đảm bảo hố mĩng khơ ráo thì các cơng tác khác mới tiến hành thuận lợi.
Cĩ hai phương pháp tháo nước hố mĩng hiện nay đang được áp dụng phổ biến là: - Phương pháp tiêu nước trên mặt: Là phương pháp bố trí một hệ thống kênh mương dẫn nước vào giếng tập trung nước ở trong phạm vi hố mĩng và dùng máy bơm bơm nước ra khỏi hố mĩng.
- Phương pháp tiêu nước bằng cách hạ thấp mực nước ngầm: Là phương pháp đào các giếng xung quanh hố mĩng cơng trình để nước tập trung vào đĩ rồi bơm nước liên tục để hạ thấp mực nước ngầm. Phương pháp này tương đối phức tạp và đắt tiền.
3.1.1.1. Đề xuất và lựa chọn phương án tiêu nước hớ móng
Theo điều kiện khí tượng thủy văn của cơng trình hờ chứa nước Ea’Đrăng thì trong tháng chặn dòng và các tháng sau đó của mùa khơ thì lượng mưa bình quân trong tháng là 260(mm) và lượng nước đến của tháng chặn dòng là Q = 2,2 (m3/s)
Bên cạnh đó theo như cấu tạo địa chất tại vị trí tuyến đập gờm các lớp đất thở nhưỡng, lớp trầm tích, lớp đất bazan. Trong đó các lớp: lớp đất bazan có màu nâu nhạt trạng thái nửa cứng chặt vừa, khả năng chịu nén trung bình, lớp có khả năng thấm yếu nằm ở đợ sâu cách mặt đất 3,0m.
Vậy đối với hồ chứa nước Ea’Đrăng ta chọn phương pháp tiêu nước trên mặt vì phương pháp này đơn giản, dễ làm, rẻ tiền và phù hợp với đặc điểm cơng trình.
3.1.1.2. Xác định lượng nước cần tiêu
Hệ thống tiêu nước mặt thường bố trí khơng cố định và được chia làm 3 thời kỳ chính sau:
a) Thời kỳ đầu
Đây là thời kỳ sau khi đã ngăn dòng xong cho đến trước khi đào móng. Lượng nước cần tiêu giai đoạn này thường là nước đọng, nước mưa và nước thấm
Nhưng đây là mùa khơ và thường thời gian của giai đoạn này khơng kéo dài nên lượng nước mưa khơng đáng kể ta cĩ thể bỏ qua trong tính tốn (Qmưa = 0)
Vậy: Q1= Qđ + Qt => 1 W t Q Q T = + Trong đĩ:
Q1 : Lưu lượng cần tiêu (m3/h)
W : Thể tích nước đọng trong hố mĩng (m3) Qt : Lưu lượng nước thấm (m3/h)
T : Thời gian định để hút cạn hố mĩng (h) Mặt khác: Qđọng W homtb . homtb . tbhom
ong ong ong
h B L
T T
= = (m3/h)
Qđọng : Lưu lượng nước đọng cần tiêu trong thời gian T (m3/h). hom
tb ong
h : Chiều cao cợt nước đọng trung bình trong hố mĩng.
( htb được xác định như sau: Cĩ Qnd = 2,2 (m3/s) ta tra quan hệ Q ~Zhl cĩ Zhl= 552,63(m) ta tính được hhl= Zhl- Zđ/sơng = 552,63 - 552,5 = 0,13 (m) và ta lấy htb = hhl = 0,13m )
hom
tb ong
B : Chiều rợng trung bình của hố mĩng. ( Đo trên bình đờ B = 14m ) hom
tb ong
L : Chiều dài trung bình của hố mĩng. ( Đo trên bình đờ L = 128m ) T: Thời gian hút cạn hố mĩng (chọn T= 2 ngày = 48 h )
Qđọng 0,13.14.128 4,85
48
= = (m3/h)
Qthấm: Lượng nước thấm trong hớ móng
+ Vì lúc chặn dòng lưu lượng dòng chảy đến khơng lớn (QT1= 2,2 m/s), bên cạnh đó căn cứ vào tình hình địa chất khu vực lòng suới cũng như địa hình trong phạm vi này thì thấy rằng lượng nước thấm, nếu tính toán chi tiết theo các sơ đờ thấm đã có là khơng cần thiết. Ở đây xem như lưu lượng thấm vào hớ móng được xác định giớng như các sơng đờng bằng.
Qthấm = (1÷2) Qđọng Chọn Qthấm = 1,5Qđọng Qthấm = 4,85 . 1,5 = 7,27 (m3/h)
b) Thời kỳ đào mĩng
Thời kỳ đào móng: là giai đoạn đào móng và xử lý nền trước khi đắp đập. Ở giai đoạn này lượng nước cần tiêu gờm có lượng nước thấm, nước mưa và có thể có lượng nước thoát ra từ khới đất đã đào
- Thời kỳ này trong hố mĩng cĩ các loại nước mưa, nước thấm và nước thốt ra từ khối đất đào và thời kỳ này là thời kỳ sau khi bơm cạn nước và tiến hành đào mĩng. Lượng nước cần tiêu được tính theo cơng thức:
Q2 = Qmưa+ Qthấm + Qđào (3-2)
Trong đĩ:
Q2 : Lưu lượng cần tiêu (m3/h). Qthấm: Lượng nước thấm (m3/h).
Qmưa : Lượng nước mưa đổ vào hố mĩng. Do thời kỳ này là mùa khơ, thời gian đào mĩng ngắn nên lượng mưa khơng đáng kể ta cho Qmưa= 0 (m3/h).
Qđào : Lưu lượng rĩc ra từ khới đất đã đào dưới mực nước ngầm (m3/h). (Vì đất đào móng được đở lên ơtơ chở đi ngay do đó ta coi như khơng có lượng nước thoát ra nằm lại trong hớ móng. Vậy Qđào= 0)
Lưu lượng nước thấm đơn vị qua đê quai thượng lưu: qt1 (m3/h/m)
l
.
.
l l
0
Hình 3-1: Sơ đồ thấm qua đê quai thượng lưu
Lưu lượng đơn vị thấm qua đê quai được xác định theo cơng thức:
qđê quai = 2 2 1 ( ) ( ) 2 H T T Y K L + − − (m3/h) (3-3)
Trong đĩ:
K : Là hệ số thấm trung bình của đê quai và nền. K= 4.10-4 (cm/s) K = 4.10-4(cm/s) = 36.4.10-4(m/h) = 144.10-4 (m/h) =1,44.10-2(m/h).
T : Chiều dày tầng đất thấm nước (Cát, cuội, sỏi): T = 0,5 m
H : Chiều cao cột nước trước đê quai (m) H = Ztl- Z= 559,65 – 552,5 = 7,15(m)
l : Khoảng lưu khơng (l = 1,0 m)
L1: Chiều dài đường thấm (m).
Hđq = Zđq – Zđs = 560,15 - 552,5 = 7,65 (m) L0 = B + 2.m.Hđq = 5 + 2.2.7,65 = 35,6 (m)
L1 = L0 + l – 0,5.m.H = 35,6 + l – 0,5 . 2 . 7,15 = 29,45(m) m : hệ số mái của đê quai m = 2
Y: Khoảng cách từ mặt đất đến mép nước Y = 0,3(m). Từ đĩ ta xác định được: qđê quai = 2 2 1 ( ) ( ) 2 H T T Y K L + − − = 2 2 2 (7,15 0,5) (0,5 0,3) 1, 44.10 . 2.29, 45 − + − − = 0,0143 (m3/h.m) Lđê quai = Bs+(2ms*Hđq) = 12+ (2.3.7,65) = 57,9 m dqtl tham Q = q . Lđê quai =0,0143.57,9 = 0,83 (m3/h)
Lưu lượng nước thấm đơn vị qua đê quai hạ lưu: qhl (m3/h/m)
l l
.
Hình 3-2: Sơ đồ thấm qua đê quai hạ lưu
Trong đĩ: L: Khoảng cách từ chân đê quai đến mương tập trung nước (m). Hđq = Zhl – Zđs
Với lưu lượng dẫn dịng Qdd = max
kiet
Q = 24,5 (m3/s), (Lưu lượng dẫn dịng = lưu lượng lũ tiểu mãn). Tra quan hệ Q ~ Zhl xác định được Zhl = 553,22(m)
H = 553,22 – 552,5 = 0,72(m) là mực nước trước đê quai hạ lưu. Hđq = 553,72 – 552,5 = 1,22 (m)
L0 = B + 2.m.Hđq = 5 + 2.2.1,22 = 9,88 m
L1 = L0 + l – 0,5.m.H = 9,88 +1 – 0,5 . 2 .0,72 = 10,16 (m) l: Khoảng lưu khơng (l = 1,0 m)
Thay tất cả vào (3-4) ta cĩ: qđê quai = 2 2 2 (0,72 0,5) (0,5 0,3) 1, 44.10 . 2.10,16 − + − −