- Hệ số tổ hợp tải trọng tính theo trạng thái giới hạn thứ nhất: nc = 1,00 đối với tổ hợp tải trọng cơ bản
nc = 0,90 đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt
nc = 0,95 đối với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa. - Hệ số tổ hợp tải trọng tính theo trạng thái giới hạn thứ hai: nc = 1,00 - Hệ số bảo đảm:
Tính toán với trạng thái giới hạn 1: kn = 1,15 Tính toán với trạng thái giới hạn 2: kn = 1,00.
- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1,00
- Hệ số tới thiết kế cho lúa: q = 1,15 l/s.ha - Hệ số lợi dụng kênh mơng: η = 0,8
- TCXDVN 285:2002: Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế. - 14 TCN 157-2005: Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén
- 14TCN 20-2004: Đập đất đầm nén - Yêu cầu kỹ thuật thi công và nghiệm thu
- 14TCN 100-2001: Thiết bị quan trắc cụm đầu mối công trình thuỷ lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế bố trí
- 14TCN 56-88: Thiết kế đập bê tông và BTCT - Tiêu chuẩn thiết kế
- 14TCN 197-2006: CTTL - Cống lấy nớc bằng thép bọc bê tông, BTCT - Hớng dẫn thiết kế.
- 14CTN 198-2006: CTTL - Các công trình tháo nớc - Hớng dẫn tính khí thực - 14TCN 57-88: Thiết kế dẫn dòng trong xây dựng công trình thủy lợi
- QPTL.C.1.75: Quy phạm tính toán thủy lực cống dới sâu - QPTL.C8.76: Quy phạm tính toán thủy lực đập tràn
- TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 4253-1986: Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế
- TCVN 4116-1985: Kết cấu bê tông và BTCT thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 4118-1985: Hệ thống kênh tới - Tiêu chuẩn thiết kế
- TCXDVN 356-2005: Kết cấu bê tông và BTCT - Tiêu chuẩn thiết kế - Bộ Sổ tay kỹ thuật thủy lợi năm 2004
- Giáo trình Thiết kế đập đất của Nguyễn Xuân Trờng năm 1972.
3.2. thành phần công trình:
Bao gồm các hạng mục chủ yếu sau:
a) Công trình đầu mối:
- Đập dâng nớc tạo hồ bằng vật liệu đất đắp tại chỗ. - Cống lấy nớc trong thân đập.
- Tràn xả lũ
b) Công trình trong khu hởng lợi:
- Hệ thống dẫn nớc vào khu tới bao gồm kênh chính và các kênh cấp 1, cấp 2 cùng với các công trình trên kênh.
- Đờng quản lý dọc kênh chính.
c) Các công trình khác:
- Nhà quản lý công trình. - Đờng thi công.
3.3. xác định các thông số kỹ thuật của công trình:
Các thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình bao gồm: Nhiệm vụ công trình, các chỉ tiêu kinh tế thủy nông thủy lợi, các thông số kỹ thuật hồ chứa cho phơng án chọn và các phơng án so sánh đã đợc tính toán phân tích chi tiết trong giai đoạn lập DAĐT và đã đợc Chủ đầu t chấp thuận phê duyệt. Trong giai đoạn lập TKBVTC chúng tôi đã tính toán kiểm tra lại và cơ bản chấp nhận các kết quả đã tính trong giai đoạn DAĐT làm số liệu thiết kế giai đoạn TKBVTC.
3.3.1. Diện tích tới:
- Vụ Đông Xuân : Lúa 125 ha; Màu 50 ha; Mía 25 ha
- Vụ Hè : Lúa 75 ha; Màu 50 ha; Mía 25 ha
- Vụ Thu Đông : Lúa 32 ha; Màu 50 ha; Mía 25 ha - Hệ số sử dụng đất η : 457/200 = 2,285
3.3.2. Mức tới cho lúa, màu trong các vụ, tính tại mặt ruộng nh sau:
TT Thời vụ Lúa Mức tới (mMàu3/ha) CCN ( Mía )
1 Đông Xuân 5.812 2.020 800
2 Hè Thu 8.312 2.350 1.200
3 Mùa 7.799 2.200 1.170
3.3.3. Tổng lợng nớc cần :
Tuyến Diện tích tới Tổng lợng nớc cần (10Mặt ruộng Đầu mối3m3)
I (125 ha lúa + 50 ha màu ĐX, 75 ha lúa+ 50 màu Hè Thu, 32 ha lúa + 50 ha
màu Mùa và 25 ha mía cả năm) 2.518,41 3.096,50 3.3.4. Xác định các thông số hồ chứa:
a) Mực nớc chết (MNC):
- MNC của hồ chứa đợc xác định theo 2 yêu cầu chính: Tuổi thọ công trình và yêu cầu tới tự chảy.
- Theo tài liệu tính toán thủy văn, lợng bùn cát bồi lấp hàng năm nh sau + Tuyến I: Tổng lợng dòng chảy rắn trong năm: WR = 666 m3
- Tuổi thọ hồ chứa: 75 năm.
- Mực nớc đầu kênh tới chính đảm bảo yêu cầu tới tự chảy tối thiểu: 21,00m. - Kết quả tính toán xác định MNC:
* Dung tích bùn cát bồi lắng theo tuổi thọ công trình: Vbc = 666ì75 = 49.950 m3 * Tra đờng đặc tính lòng hồ, xác định đợc cao trình bùn cát lắng đọng: Zbc= 21,77m. Chọn cao trình MNC: 23.00m Tra đờng đặc tính lòng hồ, xác định đợc dung tích chết: VC = 142.500 m3 b) Mực nớc dâng bình thờng (MNDBT):
Cân bằng nớc tại đầu mối hồ chứa:
Đơn vị: 106 m3
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
Wđến85% 0,156 0,076 0,049 0,042 0,066 0,090 0,039 0,035 0,104 0,820 1,371 0,306 3,152
Wcần85% 0,370 0,370 0,386 0,427 0,337 0,330 0,169 0,172 0,071 0,028 0,071 0,365 3,097
∆W -0,214 -0,294 -0,337 -0,385 -0,271 -0,24 -0,13 -0,137 0,033 0,792 1,3 -0,059 0,055
Kết quả tính toán điều tiết hồ Ông Lành
MNDBT
(m) MNC(m) Vtoànbộ(106m3) (10Vchết6m3) (10Vh. ích6m3)
c) Mực nớc dâng gia cờng (MNDGC):
Kết quả tính toán điều tiết lũ cho PA tràn máng bên Btr=20m nh sau:
Tần suất (mQp%3/s) Btràn(m) Ng.tràn(m) MNDBT(m) MNDGC(m) Ho (m) (mQxả3/s) 1% 128,4 20 31,20 31,20 32,82 1,624 73,386 0,2% 177,3 20 31,00 31,00 33,28 2,083 106,652 3.4. thiết kế đập đất: 3.4.1. Tuyến công trình:
- Theo dự án đầu t và thiết kế cơ sở đã đợc phê duyệt, tuyến đập là phơng án tuyến 1 trong giai đoạn DAĐT, cách tuyến đập cũ 130 m về phía hạ lu. Hớng tuyến Tây Nam - Đông Bắc, vai phải gối vào sờn núi phía giáp suối Nhiên có cao độ đỉnh núi 52.90 m; vai trái gối vào sờn núi Hòn Lúp có cao độ đỉnh núi 105.00 m; chiều dài tuyến theo đỉnh đập là 546 m.
- Các hạng mục khác thuộc cụm đầu mối đợc bố trí liên hoàn trên tuyến đập gồm: + Tràn xả lũ đợc bố trí bên vai trái đập trên sờn núi Hòn Lúp, hình thức tràn máng ngang nối tiếp dốc nớc, tiêu năng mũi phun.
+ Cống lấy nớc dạng cống tròn chảy có áp van đóng mở hạ lu đợc bố trí trong thân đập phía vai phải tại cọc TC1.
+ Nhà quản lý bố trí trên đồi phía vai phải chếch về phái hạ lu đập.
3.4.2. Hình thức và kết cấu đập đất:
- Hình thức đập: Đập đất thi công theo phơng pháp đầm nén không đồng chất đắp bằng vật liệu tại chỗ gồm 3 khối.
- Kết cấu đập:
♦Thân đập: Đắp bằng đất tại chỗ và đất đào móng tận dụng đầm chặt K ≥ 0,97, gồm 3 khối:
Khối A là khối chống thấm đắp bằng đất BVL4C, đoạn đập từ cọc C1 đến C8 và từ C17 đến C27 bố trí khối A ở tim đập; đoạn còn lại từ cọc C8 đến C17 bố trí khối A ở thợng lu đập.
Khối B là khối tạo độ ổn định cho đập và tham gia chống thấm cùng với khối A, đợc đắp bằng đất đồi BVL3, đoạn đập từ cọc C1 đến C8 và từ C17 đến C27 bố trí khối B ở thợng lu đập; đoạn còn lại từ cọc C8 đến C17 bố trí khối A ở tim đập.
Khối C là khối gia tải hạ lu đập, đợc đắp bằng đất đào móng đập, cống, tràn tận dụng và đất đồi BVL3.
♦ Chống thấm nền đập: Bằng chân khay đặt vào đá gốc không thấm. Vị trí chân khay trong thân đập bố trí nằm dới khối A và đợc đắp bằng đất nh khối A.
♦ Thoát nớc thân đập: Bằng dải cát dạng ống khói thu nớc trong thân đập và thoát ra ngoài hạ lu bằng lăng trụ đá hộc và dải đá hộc ốp mái hạ lu.
♦Mặt đập: Bố trí tờng chắn sóng và mặt đập đắp đất cấp phối đồi.
♦Mái thợng lu đập: Gia cố bằng tấm bê tông đổ tại chỗ M200 đá 2x4 dày 12cm chia ô 5x5m, giữa các ô bố trí dải lọc và lỗ thoát nớc hình hoa thị.
♦ Mái hạ lu đập: Trồng cỏ liền mặt chống xói, bố trí rãnh thu nớc ma cách đều 6m xiên góc 450 đổ đá 2x4 rộng 15cm.
3.4.3. Xử lý nền đập:
Theo kết quả khảo sát địa chất, tuyến đập cắt ngang qua thung lũng thềm suối và nối vào hai vai sờn đồi, địa chất nền đập gồm nhiều lớp khác nhau. Biện pháp xử lý nền đập cho từng đoạn cụ thể nh sau:
- Tại vị trí tiếp giáp vai trái đập từ cọc C1 đến C4: nằm ngay chân sờn núi dốc, phía trên tiếp giáp tràn xả lũ. Địa chất móng đập gồm lớp sờn tích (lớp 4), lớp tàn tích phong hóa (lớp 4a), đá phong hóa (lớp 5) và đá gốc granit (lớp 6). Trong đó lớp 5 có kết cấu rời rạc nứt nẻ mạnh có khả năng thấm mất nớc lớn cần xử lý.
Biện pháp xử lý: Đào chân khay tim đập đặt vào lớp đá gốc (lớp 6), chiều sâu chân khay 6,5 ữ 7,5 m, bề rộng B= 5,0m. Đắp trả bằng đất chống thấm BVL4C nh khối A. Phần còn lại của móng đập bóc bỏ lớp phong hóa dày trung bình 0,5 m, san ủi phẳng tạo mặt bằng trớc khi đắp đất. Bề rộng bóc móng rộng hơn chân móng đập 1 m về mỗi phía thợng, hạ lu đập.
- Tại vị trí lòng suối từ cọc C4 đến C7 với bề rộng khoảng 70 m nền đập là lớp đá cuội, đá lăn (lớp 2), tiếp dới là lớp cát cuội kết (lớp 3) nằm trực tiếp trên đá phong hóa (lớp 5) rồi đến đá gốc granit (lớp 6). Tổng chiều sâu các lớp từ trên mặt đến lớp 6 từ 5,5 ữ 8,0 m.
Biện pháp xử lý: Đào chân khay tim đập đặt vào lớp đá gốc (lớp 6) ở cao trình 13.50 m sau khi đã đào cậy bỏ lớp đá phong hóa nứt nẻ, lòng rời. Bề rộng chân khay B=5m đảm bảo điều kiện thi công và không bị xói ngầm. Đắp trả bằng đất chống thấm BVL4C nh khối A.
Phần mặt bằng nền đập phía thợng lu do nằm trên lớp đá cuội sỏi lòng suối cũng đợc bóc bỏ đến lớp đá phong hóa (lớp 5), đắp trả bằng đất đồi BVL3.
Phần mặt bằng nền đập phía hạ lu bóc bỏ lớp trên mặt dày trung bình 50 cm, sau đó san phẳng tạo mặt bằng đặt dải lọc cát và lăng trụ đá hộc thoát nớc.
- Tại đoạn giữa đập từ cọc C7 đến cọc C17: Nền móng đập nằm trên thềm sông bồi tích gồm các lớp: Lớp sét pha cát (lớp 1 và 1a), lớp cát cuội kết (lớp 3), đá phong hóa và đá gốc (lớp 5 & 6). Đặc điểm của thế đá gốc là nghiêng đều từ phía thợng lu (ở cao trình 11.50 ữ 13.50 m) xuống phía hạ lu (cao trình 8.50 ữ 12.00).
Biện pháp xử lý: Đào chân khay phía thợng lu cắt qua các lớp bồi tích và đặt vào đá gốc (lớp 6). Đắp trả bằng đất chống thấm BVL4C nh khối A. Phần còn lại của móng đập bóc bỏ lớp phong hóa dày trung bình 0,5 m, san ủi phẳng tạo mặt bằng trớc khi đắp đất. Bề rộng bóc móng rộng hơn chân móng đập 1 m về mỗi phía thợng, hạ lu đập.
- Đoạn còn lại từ cọc C17 đến C27: Nền móng đập nằm trên sờn đồi thoải phía vai phải, địa chất nền tơng đối tốt gồm các lớp sờn tích (lớp 4), lớp tàn tích phong hóa (lớp 4a), đá phong hóa (lớp 5) và đá gốc granit (lớp 6). Lớp 4 và 4a chống thấm tốt (đ- ợc sử dụng làm vật liệu đắp đập BVL3) chỉ cần chế bị đầm chặt đạt dung trọng yêu cầu. Lớp 5 đoạn từ cọc C17 đến C23 có bề dày khá lớn 2 ữ 4 m, kết cấu rời rạc nứt nẻ mạnh có khả năng thấm mất nớc lớn cần xử lý, đoạn từ cọc C23 đến C27 bề dày lớp 5 nhỏ và nằm sâu dới 1H cột nớc nên không cần xử lý.
Biện pháp xử lý: Đào chân khay tim đập đặt vào lớp đá gốc (lớp 6) tới cọc C23, từ cọc C23 đến C27 chân khay nằm trên lớp 4a, bề rộng B= 5,0m. Đắp trả bằng đất chống thấm BVL4C nh khối A. Phần còn lại của móng đập bóc bỏ lớp phong hóa dày trung bình 0,5 m, san ủi phẳng tạo mặt bằng trớc khi đắp đất. Bề rộng bóc móng rộng hơn chân móng đập 1 m về mỗi phía thợng, hạ lu đập.
3.4.4. Vật liệu đất đắp đập:
trong đó: - Đất chống thấm (khối A) : 118.343 m3 - Đất đắp khối giữa và thợng lu (khối B) : 107.654 m3
- Đất đắp gia tải hạ lu (khối C) : 81.408 m3
Trên cơ sở kết quả khảo sát tìm kiếm vật liệu đất đắp, chúng tôi dự kiến quy hoạch khai thác đất đắp đập nh sau:
* Đất chống thấm đắp cho khối A: Sử dụng đất sét pha (lớp 1a) tại bãi vật liệu 4C và 4A có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:
Hàm lợng sét : 26,3%
Dung trọng khô tốt nhất γcmax : 1,77 T/m3
Độ ẩm chế bị W0 : 13,4%
Góc ma sát trong ϕ : 15,20
Lực dính C : 0,204 kG/cm2
Hệ số thấm K : 6,73x10-6 cm/s.
Các yêu cầu chất lợng đầm nén thi công:
Độ đầm chặt : K ≥ 0,97 Dung trọng khô : γk ≥ 1,70 T/m3 Độ ẩm : W = 13 ữ 15% Hệ số thấm : K ≤ 1x10-5 cm/s Góc ma sát trong : ϕ = 150ữ 170 Lực dính : C > 0,2 kG/cm2 Trữ lợng:
- Dự kiến sử dụng toàn bộ đất chống thấm tại BVL4C có diện tích 6,8 ha, chiều sâu khai thác 3,0 m, khối lợng khai thác: 200.000 m3 (K = 150%).
- Quy hoạch dự phòng BVL4A với diện tích 6,1 ha, chiều sâu khai thác 1,5 m, khối lợng khai thác: 90.000 m3.
* Đất đắp khối giữa và khối thợng lu (khối B): Sử dụng đất đồi khai thác tại BVL3 nằm trên đồi vai phải đập có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:
Hàm lợng sét : 22%
Dung trọng khô tốt nhất γcmax : 1,89 T/m3
Độ ẩm chế bị W0 : 13,75%
Góc ma sát trong ϕ : 19,230
Lực dính C : 0,255 kG/cm2
Hệ số thấm K : 4,26x10-5 cm/s.
Các yêu cầu chất lợng đầm nén thi công:
Độ đầm chặt : K ≥ 0,97
Dung trọng khô : γk ≥ 1,80 T/m3
Độ ẩm : W = 13 ữ 15%
Hệ số thấm : K ≤ 1x10-4 cm/s
Lực dính : C > 0,25 kG/cm2 Trữ lợng:
- Diện tích quy hoạch BVL3 là: 7,2 ha, chiều sâu khai thác 4,0 m, khối lợng khai thác 288.000 m3. Khối lợng đất cần khai thác đắp khối B và C là: 180.000, tỷ lệ quy hoạch/khai thác = 160%.
* Đất đắp khối gia tải hạ lu (khối C): Sử dụng đất đá đào móng đập, cống, tràn tận dụng để đắp, còn thiếu đắp bằng đất đồi BVL3.
- Khối lợng đất cần đắp cho khối C: 81.400 m3 x 1,13 = 92.000 m3 - Đất đào móng tận dụng: 51.400 x 70% = 33.600 m3
- Đất khai thác tại BVL3: = 58.400 m3
3.4.5. Thiết kế mặt cắt ngang đập đất:
1) Cao trình đỉnh đập:
Cao trình đỉnh đập là cao trình lớn nhất xác định trên cơ sở tính toán độ vợt cao của đỉnh đập trên các mực nớc tính toán của hồ chứa (mực nớc dâng bình thờng, mực nớc lớn nhất khi có lũ thiết kế và lũ kiểm tra) đảm bảo nớc không tràn qua đỉnh đập quy định theo cấp của công trình.
Tính toán cao trình đỉnh đập cho 3 trờng hợp: - Thợng lu là MNDBT
- Thợng lu là MNDGC thiết kế - Thợng lu là MNDGC kiểm tra.
Cao trình đỉnh đập đợc xác định theo công thức :
∇ = ∇MNTT + d trong đó:
∇MNTT: Cao trình mực nớc tĩnh thợng lu của từng trờng hợp tính toán d: Độ vợt cao của đỉnh đập.
d = ∆h + hsl + a
Với: ∆h : Độ dềnh mực nớc do gió, tính theo QPTL.C.1.78. hsl : Chiều cao sóng leo, tính theo QPTL.C.1.78.
a : Chiều cao an toàn, xác định theo 14TCN 157-2005.