5 Yờu cầu kỹ thuật khi thiết kế
5.6 Yờu cầu thiết kế bố trớ thiết bị quan trắc
5.6.1 Yờu cầu chung
5.6.1.1 Khi thiết kế đập trụ đỡ cần phải dự kiến bố trớ cỏc thiết bị kiểm tra đo lường để tiến hành cỏc quan
trắc, nghiờn cứu hiện trạng cụng trỡnh và nền của chỳng cả trong quỏ trỡnh thi cụng cũng như trong thời kỳ khai thỏc nhằm mục đớch đỏnh giỏ độ tin cậy của tổ hợp cụng trỡnh nền, tỡnh hỡnh biến dạng để phỏt hiện kịp thời cỏc hư hỏng, phũng ngừa sự cố và cải thiện tỡnh hỡnh khai thỏc.
5.6.1.2 Đập trụ đỡ là cụng trỡnh bờ tụng cốt thộp trờn nền đất nờn yờu cầu bố trớ thiết bị quan trắc cần
tuõn theo 4.3 của TCVN 8215: 2009.
Việc quan trắc chuyển vị của cỏc trụ pin, trụ biờn, ỏp lực thấm ở nền, đường bóo hũa ở hai mang đập trụ đỡ là rất quan trọng cần phải bố trớ thiết bị quan trắc. Những nội dung cần quan trắc phụ thuộc vào cấp cụng trỡnh được trỡnh bày trong Bảng 4.:
Bảng 4 - Nội dung yờu cầu quan trắc
TT Nội dung quan trắc
Cấp cụng trỡnh
Đặc biệt I II III IV
1 Quan trắc chuyển vị + + + + +
2 Quan trắc thấm + + + + +
3 Quan trắc ỏp lực nước, mạch động + +
CHÚ THÍCH: Ký hiệu "+" là những nội dung cần quan trắc
5.6.1.3 Quan trắc ổn định lũng dẫn và gia cố mỏi sụng thượng hạ lưu.
5.6.1.4 Quan trắc cỏc yếu tố khớ tượng thuỷ văn: thu thập, cập nhật và lưu trữ tài liệu mưa, giú theo
tiờu chuẩn hiện hành liờn quan.
5.6.1.5 Những cụng trỡnh cú tàu thuyền qua lại thường xuyờn phải cú thiết bị đo giú để hướng dẫn tàu
thuyền neo đậu và qua lại thuận tiện, an toàn.
5.6.1.6 Những cụng trỡnh cú bố trớ đường cỏ đi phải cú thiết bị quan trắc cỏ tại vị trớ tim cụng trỡnh. 5.6.1.7 Những cụng trỡnh cú kết hợp cầu giao thụng việc bố trớ cỏc thiết bị quan trắc đối với cầu, đường
nối tiếp đầu cầu theo tiờu chuẩn hiện hành liờn quan.
5.6.2 Thiết kế bố trớ thiết bị quan trắc chuyển vị 5.6.2.1 Nội dung quan trắc chuyển vị bao gồm:
- Quan trắc tỡnh hỡnh ổn định cỏc kết cấu gia cố mỏi sụng, lũng dẫn. Đo bỡnh đồ kờnh nối tiếp thượng hạ lưu tỷ lệ 1/500 mỗi năm hai lần vào đầu và cuối mựa lũ.
5.6.2.2 Bố trớ cỏc thiết bị đo để quan trắc chuyển vị được quy định như sau:
Để quan trắc ta cú thể sử dụng theo phương phỏp trắc đạc và phương phỏp tự động như: Quả lắc thuận đảo, Magnetic Extensometer. Đối với cụng trỡnh nhỏ từ cấp IV trở xuống nờn ưu tiờn ỏp dụng phương phỏp trắc đạc dựng hệ thống mốc. Hệ thống mốc mặt bố trớ trờn đỉnh ở thượng lưu và hạ lưu của tất cả cỏc trụ pin, trụ biờn, trờn đỉnh mang đập và trờn hai bờ.
5.6.2.3 Một thỏng đo một lần trong năm đầu và sỏu thỏng đo một lần cho cỏc năm tiếp theo tại cỏc vị trớ
cú mốc quan trắc.
5.6.2.4 Nếu kết quả quan trắc lớn hơn cỏc giỏ trị cho phộp của cơ quan tư vấn thiết kế cấp thỡ phải bỏo
cỏo lờn cơ quan cấp trờn để cú kế hoạch xử lý.
5.6.3 Thiết kế bố trớ thiết bị quan trắc mực nước, thấm 5.6.3.1 Nội dung quan trắc thấm bao gồm:
- Quan trắc độ cao mực nước trước và sau cửa van;
- Quan trắc hiện tượng rũ rỉ do thấm qua nền, qua mang đập và cửa van.
5.6.3.2 Quan trắc mực nước phục vụ cho cụng tỏc vận hành cụng trỡnh, việc quan trắc cú thể sử dụng
theo phương phỏp trắc đạc hoặc phương phỏp tự động hoặc cả hai tựy thuộc vào yờu cầu vận hành cụng trỡnh. Với những cụng trỡnh khụng cú yờu cầu vận hành tự động húa thỡ chỉ sử dụng phương phỏp trắc đạc bằng cỏc cột thủy chớ được gắn trờn mặt bờn ở thượng lưu và hạ lưu của cỏc trụ pin.
5.6.3.3 Bố trớ thiết bị quan trắc thấm tuõn theo 4.3.4 của TCVN 8215: 2009. 5.6.4 Thiết kế bố trớ thiết bị quan trắc ỏp lực nước, mạch động
Thiết bị đo mạch động của dũng chảy thường dựng là cảm biến kiểu tự cảm. Cỏc thiết bị này cú thể được lắp đặt ngay khi bắt đầu đổ bờ tụng hoặc khi hoàn thành đổ bờ tụng và phải cú bộ phận đặt sẵn trong khối bờ tụng để đảm bảo liờn kết chắc chắn giữa thiết bị đo với mặt bờ tụng.
Cỏc thiết bị đo ỏp lực nước cú thể đặt trờn mặt phẳng nằm ngang hoặc thẳng đứng của cụng trỡnh. Sơ đồ bố trớ, vị trớ đặt thiết bị đo phải căn cứ vào kết quả tớnh toỏn thủy lực.
Đối với cụng trỡnh cấp I và cấp đặc biệt, việc bố trớ thiết bị đo mạch động phải thụng qua kết quả thớ nghiệm mụ hỡnh thủy lực.
Phụ lục A (Tham khảo) Cỏc bộ phận chớnh của đập trụ đỡ Cửa van Gia cố mái Rọ đá bọc PVC Cừ chống thấm Cọc bê tông Dầm giằng t-ờng cánh Cọc bản t-ờng cánh Dầm van Dầm cừ Dầm ng-ỡ ng kh uyếch tán d òng c hảy Hỡnh A1 - Mụ hỡnh đập trụđỡ
Phụ lục B
(Tham khảo)
Cấu tạo cỏc loại đập trụ đỡ
Hỡnh B1 - Cắt ngang đập trụ đỡ bệ thấp Cừ chống thấm Khe van Khe phai Cọc trụ pin 1:m 1:m 1:m 1:m 1:m 1:m 1:m 1:7 1:7 Cọc trụ pin 1:m Dầm đỡ van
Xà mũ cầu giao thông
Bệ trụ
Mặt nền
Hỡnh B2 - Cắt ngang đập trụ đỡ bệ cao
m là hệ số mỏi nghiờng của cọc xiờn ; với cọc bờ tụng cốt thộp thỡ m≥ 5 ; với cọc thộp thỡ m ≤ 5 Khi sử dụng cọc thộp thỡ phần cọc nhụ ra khỏi kết cấu trụ và đất nền phải được bảo vệ chống ăn mũn. Tựy theo cỏc điều kiện cụ thể sẽ chọn từng kiểu đập trụ đỡ khỏc nhau, thụng thường việc chọn dạng đập trụ đỡ dựa vào cỏc yếu tố sau:
Bảng B1 - Phạm vi ỏp dụng phự hợp cho cỏc dạng đập trụ đỡ TT Thụng số Kiểu đập trụ đỡ Bệ thấp Bệ cao, dầm van đổ tại chỗ Bệ cao, dầm van lắp ghộp 1 Bề rộng khoang Lớn hơn 15 m Từ 7 m đến 15 m Từ 3 m đến 7 m 2 Chờnh lệch cột nước thiết kế Từ 1,5 m đến 4,0 m Nhỏ hơn 2,5 m Lớn hơn 1,5 m 3 Độ sõu mực nước Từ 3,0 m đến 15,0 m Nhỏ hơn 5,0 m Lớn hơn 5,0 m
Phụ lục C
(Tham khảo)
Tải trọng và sơ đồ tải trọng tỏc dụng lờn cụng trỡnh C1. Tải trọng tỏc dụng lờn cụng trỡnh
Cỏc tải trọng tỏc dụng lờn cụng trỡnh bao gồm cỏc tải trọng thường xuyờn, tải trọng tạm thời và tải trọng đặc biệt:
C.1.1. Tải trọng thường xuyờn:
- Tải trọng bản thõn của cỏc bộ phận kết cấu cụng trỡnh và thiết bị phụ phi kết cấu (P), tải trọng bản thõn của lớp phủ mặt và cỏc tiện ớch cụng cộng (DW);
- Tải trọng đất (EH) bao gồm ỏp lực đất ngang chủ động, ỏp lực đất ngang bị động và ỏp lực đất thẳng đứng;
- Tải trọng nước bao gồm: ỏp lực nước ngang (H), trọng lượng nước (N), ỏp lực thấm, ỏp lực đẩy nổi (W) tỏc dụng trực tiếp lờn bề mặt cụng trỡnh;
- Tải trọng gõy ra do kết cấu chịu ứng suất trước.
C1.2. Tải trọng tạm thời bao gồm tải trọng tạm thời dài hạnvà tải trọng tạm thời ngắn hạn:
- Áp lực do súng, nước dềnh (WA);
- Tải trọng giú (giú trờn hoạt tải WL, giú trờn kết cấu WS). - Hoạt tải (LL);
- Tải trọng người đi (PL); - Lực hóm xe (BR); - Lực ly tõm do xe (CE); - Lực ma sỏt (FR); - Lực động của xe (IM);
C1.3. Tải trọng đặc biệt:
- Lực va tầu (CV) trong trường hợp mở cửa van;
- Lực va xe (CT) trờn cầu trong trường hợp cú cầu giao thụng; - Tải trọng động đất (EQ);
- Áp lực nước tương ứng mực nước kiểm tra; - Tải trọng súng do động đất, nổ hoặc súng thần.
C2. Sơ đồ tớnh tải trọng tỏc dụng vào trụ MNHL MNTL Ptr Pcầu P /2xe P /2xe P /2xe P /2xe BT bịt đáy BTCT bệ trụ Ht1 Hb1 Ht2 Hb2 N1 N2 W1 W2 pv pbt EH1 EH2 Ws WL WL Ws WA h2 h1
Hỡnh C1 - Sơ đồ tớnh lực đẩy nổi và tải trọng tỏc dụng trực tiếp vào trụ
Ký hiệu trong Hỡnh C1:
hb: chiều cao bệ trụ + bờ tụng bịt đỏy (nếu cú) l1: chiều dài bệ trụ thượng lưu
l2: chiều dài bệ trụ hạ lưu
h1: Cột nước thượng lưu tớnh đến đỏy bệ h2: Cột nước hạ lưu tớnh đến đỏy bệ
h: Chờnh lệch cột nước thượng - hạ lưu. Ht1: ỏp lực nước thượng lưu vào trụ Ht2: ỏp lực nước hạ lưu vào trụ
Hb1: ỏp lực nước thượng lưu vào bệ trụ Hb2: ỏp lực nước hạ lưu vào bệ trụ EH1: ỏp lực đất chủ động vào bệ trụ EH2: ỏp lực đất bị động vào bệ trụ WA: ỏp lực súng vào trụ
WS: ỏp lực giú vào trụ, thỏp van và cầu WL: ỏp lực giú lờn hoạt tải xe trờn cầu
N1: trọng lượng nước tỏc dụng vào bệ trụ phớa thượng lưu.
N2: trọng lượng nước tỏc dụng vào bệ trụ phớa hạ lưu.
W1: ỏp lực đẩy ngược tỏc dụng vào bệ trụ phớa thượng lưu.
W2: ỏp lực đẩy ngược tỏc dụng vào bệ trụ phớa phớa hạ lưu.
Pv: Trọng lượng cửa van
Pbt, Ptrụ, Pcầu: lần lượt là trọng lượng của bệ, trụ pin và tĩnh tải cầu
C3. Sơ đồ tải trọng tỏc dụng vào dầm van MNHL MNTL Hd1 Hd2 N3 N4 W3 W4 pdv + cu EHd1 EHd2 Hv1 Hv2
Hỡnh C2 - Sơ đồ tớnh lực tỏc dụng giỏn tiếp vào trụ thụng qua cửa van và dầm đỡ van
Ký hiệu trong Hỡnh C2:
h3: Cột nước thượng lưu tớnh đến đỏy dầm đỡ van; h4: Cột nước hạ lưu tớnh đến đỏy dầm đỡ van;
h: Chờnh lệch cột nước thượng - hạ lưu;
Pdv+cừ: Trọng lượng dầm đỡ van (tớnh đẩy nổi) và cừ chống thấm; Hd1: ỏp lực nước thượng lưu vào dầm đỡ van;
Hd2: ỏp lực nước hạ lưu vào dầm đỡ van; Hv1: ỏp lực nước thượng lưu vào cửa van; Hv2: ỏp lực nước hạ lưu vào cửa van; hd: chiều cao dầm đỡ van;
W3: ỏp lực đẩy ngược tỏc dụng lờn dầm van phớa thượng lưu; W4: ỏp lực đẩy ngược tỏc dụng lờn dầm van phớa hạ lưu.
Phụ lục D
(Tham khảo)
Lựa chọn loại cừ chống thấm cho đập trụ đỡ D1. Lựa chọn cừ chống thấm Bảng D1 - Lựa chọn loại cừ chống thấm Thụng số Loại cừ Cừ larsen Cừ BTCT thường Cừ Bờ tụng cốt thộp dự ứng lực cú me cừ
1. Theo cột nước thi cụng
≤ 5m ++ ++ + > 5m ++ + - 2. Theo dạng kết cấu đập trụ đỡ 2.1. Đập trụ đỡ bệ thấp, dầm đỡ van đổ tại chỗ ++ ++ + 2.2. Đập trụ đỡ bệ thấp, dầm đỡ van lắp ghộp ++ - + 2.3. Đập trụ đỡ bệ cao - ++ + CHÚ THÍCH 1 : “++” rất phự hợp, “+” phự hợp, “-“ khụng phự hợp
CHÚ THÍCH 2: Ngoài ra, khi phõn tớch lựa chọn loại cừ cũng cần phải lưu ý đến tớnh chất ăn mũn húa học của mụi trường nước tại khu vực xõy dựng cụng trỡnh.
D2. Tớnh toỏn chiều dài đường viền chống thấm mang đập
Chiều dài đường viền thấm mang đập:
Lb= Cb.H (D1)
Trong đú:
H là cột nước thấm
Cb là hệ số, Cb= (0,67 đến 0,75).C
C là hệ số, phụ thuộc vào loại đất mang đập.
Bảng D2 - Hệ số C Loại đất C Đất sột chặt 1,50 Đất sột chặt vừa 1,70 đến 2,00 Đất sột mềm 2,00 đến 2,50 Đỏ cuội, sỏi hạt lớn 2,50 Cuội sỏi trung bỡnh 3,00
Cuội sỏi hạt nhỏ 3,50
Cỏt hạt lớn 4,00
Cỏt hạt trung bỡnh 5,00
Cỏt hạt nhỏ 6,00
Phụ lục E
(Tham khảo)
Dạng dầm đỡ van
Hỡnh E1 - Dầm đỡ van đập dạng phao hộp lắp đặt dưới nước sau khi thi cụng trụ pin
CẮT DỌC DẦM ĐỠ VAN CẮT 1 - 1
Đệm cao su
Cắt dọc dầm đ? van
Bê tông đổ sau
Cắt 1-1
Cao su lá 13 mm
Cao su lá 10 mm
Hỡnh E2 - Dầm đỡ van dạng chữ U ngược lắp đặt dưới nước sau khi thi cụng trụ pin
Phụ lục F
(Tham khảo)
Mang đập và gia cố lũng dẫn
Hỡnh F1 - Kết cấu mang đập lắp ghộp dạng hỡnh thang
Hỡnh F3 - Kết cấu mang đập dạng chữ T Khe van Khe phai Dầm ng-ỡng khuếch tán Rọ đá gia cố lòng dẫn Cọc đỡ dầm ng-ỡng khuếch tán Cọc đỡ dầm ng-ỡng khuếch tán
Phụ lục G
(Tham khảo)
Tớnh toỏn sức chịu tải của cọc G.1. Sức chịu tải đứng của cọc theo sức chịu tải vật liệu
- Với cọc đúng:
Rvl = m.( cb.’cb.Ap.Rn + As.Ra)
Rvl = 0,85..Ap.f’c hoặc (fy) (G1) Trong đú:
m : Hệ số ảnh hưởng của uốn dọc;
cb : Hệ số điều kiện làm việc của cọc (theo 7.1.9 của TCVN 10304:2014); ’cb : Hệ số điều kiện làm việc do thi cụng (theo 7.1.9 của TCVN 10304:2014); Ap : Diện tớch mặt cắt ngang thõn cọc;
Rn : Cường độ chịu nộn của bờ tụng; As : Diện tớch của thộp dọc trong cọc; Ra : Cường độ chịu nộn của thộp; Hệ số sức khỏng, lấy = 0,75;
f’c : Cường độ chịu nộn 28 ngày của bờ tụng cọc; fy : Cường độ chảy của cọc thộp;
- Với cọc khoan nhồi:Sức khỏng tớnh toỏn của cọc theo vật liệu Rvl = .Pn=[0,85.f’c.(Aq - As) + As.fy] (G2)
Trong đú:
: Hệ số sức khỏng, lấy = 0,75;
: Hệ số triết giảm, lấy = 0,85 với đai xoắn và = 0,80 với đai thường; Ag : Diện tớch tiết diện cọc;
As : Diện tớch tiết diện cốt thộp cọc (As/Ag trong khoảng từ 1% đến 2%);
G.2. Sức chịu tải đứng của cọc theo sức chịu tải của đất nền
G.2.1. Theo TCVN 10304:2014
Sức chịu tải của cọc được xỏc định theo 7.2, 7.3 và phụ lục G của TCVN 10304:2014.
G.2.2. Theo 22TCN 272:2005
Theo 22TCN 272-05 thỡ cú hai phương phỏp tớnh toỏn sức chịu tải của cọc đú là: dựng cỏc phương phỏp phõn tớch (ước tớnh nửa thực nghiệm) và phương phỏp dựa trờn thớ nghiệm hiện trường.
- Phương phỏp nửa thực nghiệm (điều 10.7.3.3), phần sức khỏng thõn cọc tiờu chuẩn cú đưa ra 3 cỏch tớnh là: phương phỏp α(anpha), phương phỏp β(beta) và phương phỏp λ(lamda).
- Phương phỏp hiện trường (dựa trờn cỏc thớ nghiệm hiện trường): Phương phỏp này sử dụng kết quả SPT hoặc CPT và chỉ ỏp dụng cho đất rời.
RR = .Rn= qp.Rp + qs.Rs (G4) Trong đú:
Rp : Sức khỏng mũi cọc; Rp = qp.Ap; qp: Sức khỏng đơn vị mũi cọc; Rs : Sức khỏng thõn cọc; Rs = qs.As; qs: Sức khỏng đơn vị thõn cọc; As : Diện tớch bề mặt thõn cọc; Ap: Diện tớch bề mặt mũi cọc;
qp, qs: Hệ số sức khỏng đối với sức khỏng mũi cọc và thõn cọc (bảng 10.5.5-2 cho cọc đúng và bảng 10.5.5-3 cho cọc khoan nhồi );
+ Đối với cọc đúng: tớnh toỏn theo hướng dẫn điều 10.5.5; + Đối với cọc khoan nhồi: tớnh toỏn theo hướng dẫn điều 10.8.3.
Tựy vào từng loại cọc (cọc đúng hay cọc khoan nhồi) và đất nền để ỏp dụng cỏc cụng thức tớnh cho phự hợp.
*Chỳ ý:
+ Ma sỏt õm: giảm sức chịu tải của cọc (đặc biệt là cọc khoan nhồi) trong cỏc trường hợp đất nền (điều 7.2.5 – TCVN 10304:2014);
Với đất nền yếu, đất đắp: Hệ số ma sỏt õm dọc thõn cọc: fõm= x Su (T/m2) Trong đú:
: Hệ số kết hợp dớnh = 1 khi Su< 2,5 T/m2; Su : Sức khỏng cắt khụng thoỏt nước trung bỡnh; Sột mềm, phự xa, cỏt khụng chặt (cỏt đắp): fõm = ΣNo.'vi.Li (T/m)
’vi : Ứng suất hiệu quả thẳng đứng của đất; Li : Chiều dài dọc thõn cọc;
N0 : Hệ số phụ thuộc vào đất nền và điều kiện của cọc
N0= từ 0,01 đến 0,05 khi cọc được phủ bằng Bitum hoặc Bentonite; N0= từ 0,15 đến 0,30 khi cọc khụng sơn phủ, đất nền là phự sa hoặc sột mềm; N0= từ 0,30 đến 0,80 khi cọc khụng sơn phủ, đất nền là cỏt khụng chặt; Ngoài ra cần tuõn theo 7.2.5.2 của TCVN 10304:2014.
- Tớnh ma sỏt thõn cọc: tớnh lực bờn trong lũng