Khối lượng cơ bản của đập đất bao gồm :
+ Đất đắp đập:
Sau khi thiết kế sơ bộ các kích thước của đập đất ứng với các phương án Btr , ta tiến hành tính khối lượng đập đất cho các phương án bằng phương pháp gần đúng dựa vào mặt cắt dọc, mặt cắt ngang và bình đồ tuyến đập :
Chia đập ra làm nhiều đoạn bằng các mặt cắt: + Diện tích của các mặt cắt là Fi (m2). + Khoảng cách giữa các mặt cắt là Li (m). Khi đĩ tổng khối lượng đập đất giữa hai mặt cắt là:
Vi = Fi Fi Li 2 1 + + Tổng khối lượng đập đất là: V = ΣVi + Đá lát :
Sau khi chọn hình thức bảo vệ mái thượng lưu, xác định chiều dày lớp bảo vệ và tính tốn khối lượng.
+ Tầng lọc ngược :
Tính tốn khối lượng lớp cuội sỏi, cát phía dưới lớp đá lát khan
+ Thiết bị thốt nước :
Sau khi chọn hình thức, kích thước thiết bị thốt nước: ở lịng sơng chọn hình thức lăng trụ, sườn đồi chọn kiểu áp mái, ta tính khối lượng của nĩ.
+Bĩc lớp phong hố:
Qua khảo sát địa chất khu vực đắp đập ta biết được chiều sâu lớp đất cần bĩc bỏ, từ đĩ tính được khối lượng lớp này .
+ Khối lượng đào mĩng tràn :
Dựa vào bề rộng tràn, ta xác định bề rộng, hệ số mái của hố mĩng tràn, từ đĩ tính được khối lượng đào mĩng tràn.
+ Xác định khối lượng bêtơng M200: gồm
- Bản đáy - Tường bên - Trụ pin
+ Khối lượng bêtơng lĩt M100
Chiều dày lớp bêtơng lĩt thường lấy bằng 10cm → khối lượng bêtơng lĩt
+ Khối lượng đất đắp mang tràn:
Là khối lượng đất lấp vào hai bên của hố mĩng khi thi cơng xong tràn
5.6.3. Tính tổng khối lượng xây lắp cho từng phương án
Trên cơ sở tính tốn khối lượng từng bộ phận , tổng hợp khối lượng theo từng loại cĩ định mức tính giá riêng .
5.6.4. Tính tổng giá thành xây lắp cho từng phương án
Dựa vào bản tính khối lượng xây lắp và đơn giá dự tốn xây dựng cơ bản của tỉnh để tính ra giá thành xây dựng cho từng phương án
5.7.PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Qua kết quả tính tốn ta cĩ những nhận xét sau :
- Về kĩ thuật : cả 3 phương án đều đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.
- Về kinh tế : từ bảng tính tổng giá thành xây lắp ta tính được vốn xây dựng cơng
trình ứng với từng phương án.
Từ đĩ ta vẽ được biểu đồ quan hệ Btr ~ Giá như hình vẽ:
Hình (5-1): Biểu đồ biểu diển quan hệ giữa giá thành và Btr (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dựa vào biểu đồ quan hệ, dựa vào các nhĩm chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kinh tế, ta xác định được phương án tối ưu nhất đảm bảo các điều kiện:
+Giá thành cơng trình rẻ nhất .
+Diện tích ngập lụt thương lưu nhỏ nhất.
+Kinh phí đền bù, tái định cư ít nhất .
+Biện pháp thi cơng đơn giản.
+Quản lý và vận hành dễ dàng.
+Ít ảnh hưởng tiêu cực tới mơi trường.
+Tạo cảnh quan mơi trường sinh thái tốt.
Trong phạm vi đồ án này, vì thời gian làm đồ án cĩ hạn, cơng trình ở xa và khơng cĩ điều kiện, thời gian tìm hiểu thu thập về định mức, đơn giá xây dựng, v.v..nên em khơng thể tiến hành tính tốn đơn giá cho cơng trình. Hơn nữa các phương án B tràn trong thiết kế sơ bộ đã tính tốn (chỉ giả thiết tính cho 3 giá trị Btràn) khơng hẳn là phương án tối ưu nhất để chúng ta tiến hành thiết kế kỹ thuật. Do vậy được sự cho phép của giáo viên hướng dẫn – PGS.TSKH.Nguyễn Quyền, em chọn phương án Btr = 10m làm phương án thiết kế kỹ thuật cho cơng trình hồ chứa Cà Giây.
PHẦN III
CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT
6.1. VỊ TRÍ VÀ HÌNH THỨC ĐẬP.
Vị trí đập:
Tuyến đập nằm tại vị trí địa hình co thắt vuơng gĩc với dịng chảy của suối. Chiều cao của đập khoảng 13,5 m, chiều dài khoảng hơn 300 m.
- Hình thức đập:
Qua các tài liệu khảo sát được về địa hình khu vực tuyến đập, tình hình địa chất tuyến đập, vật liệu địa phương để xây dựng cơng trình cũng như điều kiện thi cơng và các điều kiện khác thì khu vực này thích hợp nhất để xây dựng một đập dâng nước cĩ hình thức là đập đất đồng chất.
6.2. CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT.
6.2.1. Tài liệu tính tốn
Các số liệu tính tốn cơ bản gồm cĩ: - MNDBT : 515.4 m
- MNDGC: 516.86 m (ứng với tần suất lũ thiết kế, P = 1%) - MNLKT: 516.98 m (ứng với tần suất lũ kiểm tra, P = 0,2%)
- Cao trình đáy đập: ∇đáy đập = 492 m ( sau khi đã bĩc bỏ lớp đất phong hĩa) - Đà giĩ ứng với MNDBT, D = 990 m
- Đà giĩ ứng với MNDGC, D’= 1100 m
- Vận tốc giĩ lớn nhất, vận tốc giĩ bình quân lớn nhất, (phụ thuộc vào cấp cơng trình, tra QP14TCN – 157 – 2005)
Với cấp cơng trình là cấp III:
+ Trường hợp MNDBT tần suất thiết kế là P = 4% => Vmax = 20 m/s + Trường hợp MNDGC tần suất thiết kế là P = 50% => Vmax = 14 m/s - Thời gian giĩ thổi liên tục là 6h
- Chiều sâu mực nước trước đập:
H = ∇MNDBT – ∇ đáy = 515.4 – 492 = 23.4 m. H’ = ∇MNDGC – ∇ đáy = 516.86– 492 = 24.86 m.
6.2.2. Nội dung tính tốn.
Đỉnh đập đất phần khơng tràn xác định từ 3 điều kiện: 1 sl dd =MNDBT+Δh+h +a ∇ (3-5) ' ' 2 sl dd MNLTK h h a ' ∇ = + ∆ + + (3-6) ∇dd =MNLKT+a''3 (3-7) Trong đĩ:
• ∆h,∆h': độ dềnh do giĩ ứng với giĩ tính tốn lớn nhất và giĩ bình quân lớn nhất. • hsl, ' (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sl
h - chiều cao sĩng leo (cĩ mức bảo đảm 1%) ứng với giĩ tính tốn lớn nhất và gíĩ bình quân lớn nhất
• a, a’,a’’:chiều cao dự trữ phụ thuộc vào cấp cơng trình, tra quy phạm thiết kế đập đất bảng 4-1 trang 19 (14 TCN 157-2005): a=0,7 (m);a’=0,5(m); a”= 0,2 (m). Tính chiều cao nước dềnh do giĩ ∆h :
s H g D V h .cosα . . . 10 . 2 2 6 − = ∆ (3-8) Trong đĩ: • V: vận tốc giĩ tính tốn lớn nhất V4% • D: đà sĩng ứng với MNDBT • g: gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2)
• H: chiều sâu nước trước đập tương ứng với MNDBT: H = MNDBT - ∇đáy =515.4 – 492= 23.4 (m)
• αs: gĩc giữa hướng giĩ tính tốn và phương vuơng gĩc với trục đập (độ) gĩc
α cĩ quan hệ với mực nước trong hồ.
* Giả thiết trường hợp này là sĩng nước sâu ( H > 0,5λ) + Tính các đại lượng khơng thứ nguyên : ; 2
V gD V gt
+ Tra đồ thị hình 35 (QPTL C1-78) ứng với đường bao trên cùng: với một giá trị khơng thứ nguyên ta xác định được cặp trị số V
g V h g .τ ; . 2 .
+ Chọn cặp giá trị nhỏ trong 2 cặp giá trị tra được để tính tốn: g V V h g h 2 2 . . = (m) ; g V V g . . = τ τ (s) ;
+ Chiều dài sĩng trung bình xác định theo cơng thức sau: π τ λ . 2 . 2 g = (m)
+ Sau đĩ ta kiểm tra lại điều kiện sĩng nước sâu xem cĩ thoả mãn hay khơng, nếu khơng thì sĩng là sĩng nước nơng ta phải tính tốn lại.
Tính hsl:
Theo QPTL C1 – 78, chiều cao sĩng leo cĩ mức bảo đảm 1% xác định như sau: hsl1% = K1.K2.K3.K4.K .hα s1% (3-9)
Trong đĩ:
• hs1%: Chiều cao sĩng với mức đảm bảo 1%
• K1, K2: Các hệ số, tra bảng 6- QPTL C1-78.
• K3: Hệ số phụ thuộc vào tốc độ giĩ và hệ số mái nghiêng m, bảng 6- QPTL C1-78.
• K4: Hệ số phụ thuộc vào λ/hvà hệ số mái nghiêng của cơng trình.
• Kα: Hệ số phụ thuộc gĩc αs giữa hướng giĩ và pháp tuyến với trục đập.
• K1, K2, K3, K4,Kα tra theo QPTL C1 – 78. Trong đĩ: • hs1% = K1%.h ; K1% tra theo 2 V gD trên đồ thị hình 36 (QPTL C1 – 78) Tương tự ta tính ' ' sl ; h h ∆ với : V’: vận tốc giĩ bình quân lớn nhất V50% D’: đà sĩng ứng với MNLTK, H’ = MNLTK - ∇đáy .
Bảng (6-1): Kết quả tính tốn cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT và MNLTK TT Thơng số Trường hợp tính tốn MNDBT MNLTK (Btr=10m) 1 Lưu lượng q (m3/s) 28.4 2 Mực nước tính tốn (m) 515.4 516.86
3 Cao trình đáy sơng tại tuyến(m) 492 492
4 Cột nước tính tốn (H) (m) 23.4 24.86
5 Đà giĩ D (m) 990 1100
6 Vận tốc giĩ V(m/s) 20 14
7 Gĩc kẹp giữa trục dọc hồ
và hướng giĩ α (độ) 0 0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
8 Cao trình nước dềnh do giĩ ∆h
(m) 0.0033 0.0018
9 Chiều cao an tồn a (m) 0.7 0.5
10 Thời gian giĩ thổi liên tục t(s) 21600 21600
11 gt/V 10594.800 15135.429 12 gD/V2 24.280 55.056 13 gτ /V 1.05 1.35 14 gh V/ 2 0.009 0.014 15 τ (s) 2.141 1.927 16 h (m) 0.383 0.280 17 λ (m) 7.158 5.798 18 0,5λ (m) 3.579 2.899
19 Kiểm tra điều kiện sĩng nước sâu
20 K1% 2.09 2.1 21 h1%(m)=K1%.htb 0.80106 0.587401 22 k1 0.85 0.85 23 k2 0.75 0.75 24 k3 1.5 1.3 25 k4 1.3 1.31 26 Kα 1 1 27 hsl1% 1.00 0.64 28 Cao trình đỉnh đập (m) 517.10 518.00
Bảng (6-2): Kết quả tính tốn cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT
TT
MNLKT
Thơng số Đơn vị Btr = 10
m
1 Lưu lượng q xả max m3/s 31.31
2 MNLKT m 516.98 3 Chiều cao an tồn a m 0.2 4 Cao trình đỉnh đập m 517.18 Bảng (6-3): Xác định cao trình đỉnh đập các phương án Phương án ∇đ1 (m) ∇đ2 (m) ∇đ3 (m) Chọn∇đđ (m) Btr = 10 m 517.10 518.00 517.18 518.00
Bảng (6-4):Kiểm tra lại cấp cơng trình
Btr = 10 m 518.00 25.18 Cấp III Như vậy cấp cơng trình xác định ở trên là đúng .
6.2.2.2. Cấu tạo chi tiết đỉnh đập: A, Chiều rộng đỉnh đập:
Chiều rộng đỉnh đập được xác định phụ thuộc vào điều kiện thi cơng, khai thác, theo yêu cầu cấu tạo, giao thơng và quốc phịng, cĩ xét đến cấp cơng trình. Về cấu tạo chủ yếu xét đến điều kiện thi cơng đầm nén và quá trình khai thác quản lý đập. Vì khơng cĩ yêu cầu khác, và là đập cấp III, nên chọn chiều rộng đỉnh đập là Bđ = 5m (theo điều 4.2.1/ trang 21 -14TCN-157-2005)
B, Cấu tạo trên đỉnh đập:
Kết cấu và bố trí mặt đỉnh đập cần đảm bảo bền vững, an tồn, thuận lợi trong khai thác và thẩm mỹ.
Do đập khơng cĩ yêu cầu về giao thơng nên ta chỉ rải một lớp đá sỏi để thuận tiện cho việc đi lại trong quá trình khai thác quản lý và đáp ứng được yêu cầu mĩ quan cho cơng trình.
Để cho nước ở trên mặt đập (do mưa) cĩ thể dễ dàng chảy xuống, ta thiết kế đỉnh đập dốc thấp dần về hai phía với độ dốc i = 0,03, để nước mưa cĩ thể nhanh chĩng thốt xuống theo các rãnh thốt nước ở mái đập hạ lưu.
Hình (6-1): Cấu tạo đỉnh đập 6.2.2.3. Mái đập và cơ đập:
A, Mái đập:
Mái đập phải đảm bảo điều kiện ổn định theo tiêu chuẩn quy định trong mọi điều kiện làm việc của đập. Độ dốc mái đập được xác định căn cứ vào loại hình đập, chiều cao đập, tính chất vật liệu đắp đập và nền đập, các lực tác động lên mái ( như trọng lượng bản thân,
i = 3%
i = 3%
Đá sỏi dày 20 cm
áp lực nước, lực thấm, lực thủy động, tải trọng ngồi trên đỉnh và mái đập …), điều kiện thi cơng và khai thác cơng trình. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vì việc xác định hệ số mái rất quan trọng và khá phức tạp, do vậy sơ bộ định theo cơng thức kinh nghiệm, sau này trị số mái được chính xác hĩa qua tính tốn ổn định.
Sơ bộ định hệ số mái như sau: mái thượng lưu : m1 = 0,05H + 2 mái hạ lưu : m2 = 0,05H + 1,5 (H- chiều cao đập) H = Zdd - Zđáy = 518 - 492 = 26 (m) ⇒ m1 = 0,05. 26 + 2 = 3,3 ⇒ m2 = 0,05. 26 + 1,5 = 2,8 Vậy sơ bộ chọn:
- Hệ số mái thượng lưu là: Trên cơ m1 = 3, dưới cơ m2 = 3,5. - Hệ số mái hạ lưu là: Trên cơ m1 = 2,5, dưới cơ m2 = 3. B, Cơ đập:
Khi đập cao trên 10m, nên bố trí cơ (theo đồ án mơn học thủy cơng trang 57). Cả hai bên mái thượng lưu, hạ lưu đều bố trí cơ ở cao trình +508m, rộng 3m.
Ở mái thượng lưu, kết cấu của cơ khơng cĩ gì đặc biệt mà chỉ cần đảm bảo yêu cầu làm việc của mái dốc nên bề mặt cơ thượng lưu ta lát bê tơng bảo vệ.
Cơ hạ lưu cĩ nhiệm vụ thốt nước mưa cho mái đập nên ta phải bố trí hệ thống rãnh thốt nước và các rãnh này được gia cố vững chắc để tránh hư hỏng do dịng chảy. Kích thước lịng của các rãnh thốt nước này chọn là (40x40)cm, trên bề mặt cơ rải một lớp dăm sỏi dày 15cm, mặt cơ cĩ độ dốc về phía rãnh thốt nước i = 2%, để tập trung nước từ cơ đập và mái hạ lưu, cứ 25m theo chiều dài đập, ta lại bố trí một rãnh thốt nước chạy dọc xuống chân đập.
ĐATN: Thiết kế hồ chứa nước Cà Giây GVHD: PGS-TSKH:Nguyễn Quyền Hình (6- 2): Cấu tạo cơ đập hạ lưu 6.2.2.4. Bảo vệ mái đập:
A, Lớp bảo vệ mái thượng lưu:
- Mục đích bảo vệ:Mái thượng lưu là phần mái chịu tác động trực tiếp của nhiều loại lực phức tạp: như áp lực sĩng, nắng, thay đổi nhiệt độ….vì vậy mái đập cần phải được gia cố bảo vệ để đề phịng sự xĩi lở do sĩng gây ra đồng thời cĩ thể loại trừ được những hiện tượng nguy hiểm khác cho mái dốc như dịng chảy với lưu tốc lớn vào miệng cơng trình lấy nước đặt trong thân đập (cống ngầm), đất trong thân đập co nở vì thay đổi nhiệt độ, nước mưa làm xĩi lở mái dốc, rễ cây ăn sâu vào thân đập, động vật đào hang….
- Hình thức bảo vệ mái:
Mái thượng lưu chủ yếu chịu tác dụng của sĩng gây sạt lở, dựa vào khả năng cung cấp vật liệu, điều kiện về kinh tế ta chọn hình thức bảo vệ mái là lát bê tơng từ cao trình đỉnh đập xuống dưới mực nước chết 1,5m, tức là cao trình 498m (theo điều 4.3.5 của 14 TCN157-2005), dưới hình thức bản bê tơng cốt thép nguyên khối đổ tại mái dốc. Hình dạng và kích thước của bản phụ thuộc vào cường độ lực sĩng và độ lún của đập. Kích thước của bản là (3x3)m. Các bản bê tơng được nối với nhau bằng khe nối loại kín. Để bịt chặt các khe nối kín ta dùng bằng tấm cao su. Dưới bản cĩ tầng đệm là cát lọc dày10cm, dăm sỏi 10cm, nhằm đảm bảo sự nối tiếp tốt giữa lớp gia cố và thân đập trong trường hợp lún khơng đều, đồng thời đĩng vai trị là tầng lọc ngược nhằm đề phịng hiện tượng xĩi ngầm khi cột nước thấm trong thân đập cao hơn ngồi hồ chứa, hoặc do mực nước trong hồ hạ xuống thấp đột ngột. Chiều dày của bản được xác định theo cơng thức (2-96) trang 114 của thiết kế đập đất:
db = kh (1-6)
Trong đĩ:
γn: dung trọng của nước γn = 1,0 (T/m3) γb: dung trọng của bê tơng γb = 2,4 (T/m3) m = 3,25: hệ số mái thượng lưu trung bình
k = 0,11: hệ số ứng với trường hợp nối kín nằm dưới mực nước thượng lưu h = 0,8(m) chiều cao sĩng ứng với MNDBT
B = 5m: kích thước của bản bê tơng
i = 2% m =3 40 40 80 20 . n b n mB γ λ γ γ−
λ= 7,158: bước sĩng ứng với MNDBT Từ (1-6) ⇒ db = 0,11.0,8. 1 .7,158
2, 4 1 3, 25.5− = 0,027 (m)
Để thiên về an tồn ta chọn chiều dày bản bê tơng lớp bảo vệ mái là 10cm.
Hình (6-3): Cấu tạo lớp gia cố mái thượng lưu
Hình (6-4): Khe nối loại dẻo
Ghi chú : 1- bản bê tơng 2- bê tơng đệm 3- dầm bê tơng 4- cao su
B, Lớp bảo vệ mái hạ lưu:
Ở mái hạ lưu dưới tác dụng của dịng chảy do mưa dễ gây ra xĩi lở mái. Để tránh