IV. Kết quả đạt được của luận văn:
3.3.4. Tớnh toỏn thủy lực kiểm tra khả năng thoỏt lũ của cụng trỡnh
Cụng trỡnh điều tiết nước trờn sụng Hồng ngoài mục đớch chớnh là dõng nước phục vụ bài toỏn lấy nước trong mựa kiệt, thỡ cụng trỡnh phải đảm bảo được khả năng thoỏt được lũ trong mựa lũ.
Qua phõn tớch mặt cắt sụng Hồng tại vị trớ hạ lưu cống Xuõn Quan (vị trớ dự kiến xõy dựng cụng trỡnh) thỡ cao độ đỏy mặt cắt sụng tự nhiờn khoảng -4.00, cao trỡnh đỏy của cống điều tiết là -5.00, độ rộng mặt cắt tự nhiờn ở cao trỡnh – 2.00 là khoảng 400m
Hỡnh 87: Cắt ngang lũng sụng tự nhiờn tại vị trớ xõy dựng cụng trỡnh trờn sụng
Hồng
Việc xõy dựng cụng trỡnh sẽ làm thu hẹp mặt cắt tự nhiờn của sụng, do đú mực nước trong mựa lũ sẽ dõng lờn. Với ý nghĩa trờn tỏc giả sử dụng trận lũ năm 1996 là trận lũ lớn nhất trờn sụng Hồng để đỏnh giỏ khả năng thoỏt lũ, trả lại mặt cắt tự nhiờn cho sụng khi xõy dựng cụng trỡnh điều tiết.
a. Cỏc thụng số chớnh cụng trỡnh điều tiết sụng Hồng:
+ Trụ pin dày 4,5m. Cao trỡnh đỉnh trụ pin là +4.00 + Âu thuyền rộng 15m
+ Trụ õu thuyền dày 2,5m;
+ Cao trỡnh đỉnh trụ õu thuyền +4.00 + Cao trỡnh đỉnh cửa van: +3.00
+ Cao trỡnh mực nước thượng lưu: +3,50; + Cao trỡnh ngưỡng cống: -5.00.
b. Mụ phỏng trờn phần mềm Mike 11:
Hỡnh 89: Mụ phỏng một khoang cụng trỡnh điều tiết trong mựa lũ
Hỡnh 90: Mụ phỏng 1 khoang cụng trỡnh điều tiết trong mựa kiệt
Âu thuyền
+ Mựa kiệt: cửa cỏc khoang cống được đúng lại, cụng trỡnh đúng vai trũ như đập dõng cao trỡnh đỉnh là +3 m.
+ Mựa lũ: cỏc khoang cống được mở ra, cụng trỡnh là 1 cống thoỏt lũ, cao trỡnh đỏy cống là -5 m
Kết quả tớnh toỏn thủy lực kiểm tra khả năng thoỏt lũ và độ dềnh nước về mựa lũ khi cú cụng trỡnh được thể hiện trong bảng dưới đõy:
Bảng 5: Chờnh lệch mực nước lớn nhất khi cú cụng trỡnh điều tiết trong mựa lũ
Vị trớ Mực nước khi chưa cú cụng trỡnh H1 (m) Mực nước khi cú cụng trỡnh H2(m) Độ dềnh nước lũ trước và sau khi
cú cụng trỡnh (H2-H1)
Sơn Tõy 14.899 14.914 1.1
Liờn Mạc 13.308 13.355 2.8
Cầu Thăng Long 12.952 13.007 3.3
Cầu Long Biờn 12.441 12.495 4.2
Hà Nội 12.16 12.224 5.0
Cầu Vĩnh Tuy 11.793 11.872 6.1
Cống Xuõn Quan 11.702 11.786 6.5
Trước Cống điều tiết 11.183 11.298 8.9
Ba Thỏ 4.308 4.308 0.0
Phủ Lý 3.596 3.599 0.3
Thượng Cỏt 11.459 11.506 3.6
Bến Hội 7.608 7.641 2.5
Giỏn Khẩu 3.627 3.631 0.5
Hỡnh 93: Đường mực nước lớn nhất đoạn từ Xuõn Quan đến cụng trỡnh điều tiết
c. Nhận xột chung:
Từ kết quả tớnh toỏn ta thấy ảnh hưởng của cụng trỡnh điều tiết đến việc thoỏt lũ chỉ thực sự lớn trong khoảng 10 km trước cụng trỡnh điều tiết, mực nước dõng lờn lớn nhất ứng với phương ỏn kết cấu cụng trỡnh là 8,9cm. Xột với trận lũ năm 1996 là trận lũ lớn nhất trờn sụng Hồng thỡ việc thoỏt lũ như trờn là đảm bảo an toàn.
Cao trỡnh đỏy mặt cắt tự nhiờn ở vị trớ xấy dựng cụng trỡnh là -4.00, cao trỡnh đỏy cống lựa chọn -5.00 là phự hợp
So sỏnh bề rộng mặt cắt tự nhiờn với bề rộng thoỏt lũ của cống điều tiết ta thấy mặt cắt tự nhiờn từ 350 - 400 m cũn khẩu độ cống trung bỡnh từ 360 - 400m, như vậy khẩu độ cống là hợp lý.
CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP THI CễNG CễNG TRèNH 4.1. Biện phỏp dẫn dũng thi cụng
Với đặc trưng của cụng nghệ đập trụ đỡ là thi cụng ngay trờn lũng sụng tự nhiờn, khụng cần phải dẫn dũng, đắp đờ quõy làm khụ hố múng như cống truyền thống nờn cụng tỏc dẫn dũng trong quỏ trỡnh thi cụng khụng gặp phải vấn đề phức tạp như giải phúng mặt bằng, đào kờnh dẫn dũng…Tuy nhiờn, với phương ỏn dầm đỏy thi cụng trực tiếp trờn lũng sụng tự nhiờn, để đảm bảo liờn kết giữa hàng cừ chống thấm và dầm đỏy thỡ cần phải tạo hố múng khụ tại vị trớ lũng sụng, đồng thời vẫn phải đảm bảo dũng chảy trờn kờnh ớt bị ảnh hưởng gõy xúi lở, do đú trong quỏ trỡnh thi cụng trụ và dầm đỏy với mỗi phõn đoạn dũng chảy được dẫn qua lũng sụng thu hẹp.
Với cụng trỡnh điều tiết trờn sụng Hồng cú nhiều khoang cống, số lượng trụ pin và dầm van nhiều. Cỏc trụ pin và dầm van được thi cụng độc lập và việc dẫn dũng thi cụng được tiến hành qua lũng sụng thu hẹp.
4.2. Biện phỏp thi cụng một số hạng mục cụng trỡnh chớnh:
4.2.1. Thi cụng trụ pin:
Hầu hết cỏc trụ pin của cụng trỡnh đều nằm trong nước ngay trờn lũng sụng, chớnh vỡ vậy việc lờn phương ỏn thi cụng cấu kiện này được đặc biệt quan tõm. Thụng thường trụ pin được kết hợp thi cụng cựng với bản đỏy cống theo cụng nghệ truyền thống tạo thành một khối tảng khỏ vững chắc đảm bảo cho sự làm việc ổn định của cụng trỡnh. Trong trường hợp này, trụ pin và bản đỏy cống được thi cụng trong hố múng khụ bằng hệ thống đờ quai thượng hạ lưu. Tuy nhiờn với cỏc cụng trỡnh ngăn sụng lớn núi chung và Sụng Hồng núi riờng, do lũng sụng tự nhiờn khỏ rộng, cột nước sõu, chờnh lệch cột nước thượng hạ lưu lớn nờn việc thi cụng trụ pin bằng phương ỏn đắp đờ quai thượng hạ lưu cụng trỡnh sẽ rất phức tạp, ảnh hưởng đến giao thụng thuỷ, khối lượng đào đắp quỏ lớn và thời gian thi cụng dài. Để khắc phục những nhược điểm trờn và ngày càng hiện đại hoỏ hơn cụng tỏc thi cụng, trong luận văn đề cập đến một số giải phỏp thi cụng hạng mục trụ pin cống, ứng dụng cho cụng trỡnh ngăn Sụng Hồng.
4.2.1.1. Phương ỏn thi cụng tại chỗ:
Đõy là phương ỏn thi cụng khỏ phổ biến trong lĩnh vực xõy dựng, cỏc cấu kiện được thi cụng trong khụ ngay trờn dũng sụng tại vị trớ cụng trỡnh. Phần múng bao gồm cọc ổn định trụ và cừ chống thấm được thi cụng trong nước đạt đến cao độ thiết kế, tiến hành võy xung quanh trụ pin, bơm cạn nước và thi cụng trụ trong hố múng khụ. Ngày nay với cụng nghệ hiện đại, việc võy trụ thi cụng tại chỗ cú nhiều phương ỏn như: dựng khung võy cọc vỏn thộp, thựng chụp...
a. Thi cụng bằng khung võy cọc vỏn thộp:
Với nhiều chủng loại và kớch thước khỏc nhau, cọc vỏn thộp được sử dụng rộng rói và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Cọc vỏn thộp cú mặt cắt ngang dạng chữ U, Z hay ễmờga.. cú khả năng chịu lực lớn và cú thể nối dài nờn rất hữu ớch khi sử dụng trong cỏc sụng lớn, cột nước sõu. Khung võy cọc vỏn thộp đó được nghiờn cứu và ỏp dụng thành cụng ở Nhật từ những năm đầu của thập kỷ 80.
Hỡnh 94: Thi cụng bằng khung võy cọc vỏn thộp
Về kớch thước, cọc vỏn thộp cú bề rộng bản thay đổi từ 400mm đến 750mm. Sử dụng cọc cú bề rộng bản lớn thường đem lại hiệu quả kinh tế hơn so với cọc cú bề rộng bản nhỏ, số lượng cọc nhiều hơn nếu tớnh trờn cựng một độ dài khung chắn. Hơn nữa, việc giảm số cọc sử dụng cũng cú nghĩa là tiết kiệm thời gian và chi phớ
cho khõu hạ cọc, đồng thời làm giảm lượng nước ngầm chảy qua cỏc rónh khe của cọc.
Chiều dài cọc vỏn thộp cú thể được chế tạo lờn đến 30m tại xưởng, tuy nhiờn chiều dài thực tế của cọc thường được quyết định bởi điều kiện vận chuyển (thụng thường từ 9 đến 15m), riờng cọc dạng hộp gia cụng ngay tại cụng trường cú thể lờn đến 72m.a
b. Thi cụng bằng khung võy cọc ống thộp:
Trong trường hợp cỏc sụng lớn cú cột nước sõu trờn 20m thỡ cú thể kết hợp cọc vỏn thộp với cọc ống thộp để thi cụng khung võy. Cọc ống thộp thường cú đường kớnh và chiều dày thành ống thay đổi theo khả năng chịu lực của cọc. Với việc sử dụng cọc ống thộp sẽ tăng khả năng chịu lực cho khung võy, tuy nhiờn việc thi cụng cọc ống thộp cũng phức tạp hơn và giỏ thành cũng cao hơn.
Hỡnh 95: Thi cụng bằng khung võy cọc ống thộp
Trỡnh tự cỏc bước thi cụng trụ pin trong khung võy tại vị trớ cụng trỡnh: + Thi cụng hệ cọc, cừ chống thấm đến cao độ thiết kế.
+ Tiến hành võy kớn phạm vi thi cụng trụ bằng cọc vỏn thộp hoặc cọc ống thộp
+ Xúi hỳt, nạo vột hố múng đến cao độ thiết kế
+ Bơm cạn nước trong hố múng.
+ Đổ bờ tụng lút làm phẳng đỏy hố múng
+ Tạo liờn kết hệ cọc, cừ chống thấm với bản đỏy cụng trỡnh + Thi cụng trụ pin và cỏc cấu kiện khỏc trong khụ
+ Thỏo dỡ khung võy
+ Hoàn thiện và thi cụng phần trụ pin trờn khụ
Thi cụng trụ pin tại chỗ trong khung võy cũng cú thể thi cụng từng trụ độc lập với nhau hoặc thi cụng đồng thời cỏc trụ kết hợp với dầm van, tuy nhiờn việc thi cụng như vậy khối lượng và phạm vi khung võy sẽ lớn. Hệ thống dầm giằng phức tạp và cú thể ảnh hưởng đến việc giao thụng thuỷ trờn sụng.
c. Thi cụng bằng thựng chụp:
Thi cụng bằng phương phỏp thựng chụp cũng là một phương ỏn thi cụng khỏ phổ biến, đặc biệt là trong cụng nghệ thi cụng trụ cầu giao thụng. Toàn bộ cỏc bộ phận của thựng chụp được sản xuất trong xưởng chế tạo, vận chuyển và lắp đặt tại vị trớ cụng trỡnh bằng hệ thống phao nổi. Hệ thống thựng chụp được treo trờn hệ sàn đạo và được thả từ từ xuống đỏy bằng cỏc thiết bị thụng dụng như palăng xớch hoặc tời...
Hỡnh 96: Thi cụng hạ thựng chụp
Trỡnh tự cỏc bước thi cụng trong phương phỏp thựng chụp cũng thực hiện giống như trong phương ỏn thi cụng bằng khung võy. Với khối lượng thựng chụp rất
lớn nờn biện phỏp thi cụng này chỉ nờn ỏp dụng trong trường hợp cột nước thi cụng nụng, chờnh cột nước nhỏ và phạm vi khung võy thi cụng khụng lớn.
Cỏc sụng lớn ở Việt nam núi chung và hệ thống Sụng Hồng núi riờng thường cú khẩu độ lớn, cột nước sõu, phải đảm bảo nhu cầu giao thụng thuỷ trờn sụng, việc thi cụng thep phương ỏn tại chỗ ( khung võy, thựng chụp...) cũng sẽ gặp khụng ớt những khú khăn nhất định sau đõy:
+ Thi cụng ngay giữa lũng sụng nờn dũng chảy bị thu hẹp làm cản trở đến lưu lượng chảy và giao thụng thuỷ trong quỏ trỡnh thi cụng.
+ Thời gian thi cụng kộo dài
+ Khi thi cụng nhiều cấu kiện đồng thời thỡ khối lượng và phạm vi sử dụng khung võy sẽ rất lớn và phức tạp.
+ Phụ thuộc nhiều và điều kiện khỏch quan như: thời tiết, mực nước... + Giỏ thành thi cụng cao.
Để khắc phục những khú khăn của biện phỏp thi cụng tại chỗ, trong phạm vi luận văn này, tỏc giả đó nghiờn cứu và đề xuất phương ỏn thi cụng trụ pin theo phương phỏp lắp ghộp.
4.2.1.2. Phương ỏn thi cụng lắp ghộp:
Phương ỏn lắp ghộp cỏc cấu kiện trong nước để tạo thành cụng trỡnh ngăn sụng trong điều kiện nước sõu là phương ỏn cú tớnh khả thi cao hơn, nhất là trong điều kiện cụng nghệ thi cụng hiện nay. Do khụng phải ngăn dũng nờn phương ỏn thi cụng lắp ghộp ớt phụ thuộc vào thời tiết, điều kiện tự nhiờn trong quỏ trỡnh thi cụng. Cỏc cấu kiện đỳc sẵn được vận chuyển từ khu vực chế tạo đến cụng trường bằng đường sụng bởi cỏc thiết bị hoàn toàn thụng dụng như tàu kộo, xà lan… Cỏc cấu kiện cụng trỡnh được thiết kế đảm bảo khả năng chịu tải, tớnh ổn định trong quỏ trỡnh vận chuyển và làm việc cụng trỡnh đều được tớnh toỏn kiểm tra để đảm bảo tớnh an toàn cao, lắp đặt chớnh xỏc. Trỡnh tự thi cụng cụ thể như sau:
+ Chế tạo trụ pin sẵn trong hố múng tạm + Di chuyển cấu kiện đến vị trớ cụng trỡnh
+ Lắp ghộp và tạo liờn kết với cỏc cấu kiện khỏc + Thi cụng cỏc hạng mục cũn lại tại vị trớ cụng trỡnh a. Thi cụng trụ pin trong hố múng tạm:
Trụ pin cú kết cấu dạng phao rỗng và được thi cụng trong hố múng riờng biệt, cỏch ly với vị trớ cụng trỡnh. Trong hố múng tạm cú bố trớ hệ thống cửa van thụng nước và cỏc thiết bị bơm thỏo nước ra vào hố múng, cú thể thi cụng một hoặc nhiều cỏc đơn nguyờn trụ pin trong cựng một hố múng. Sau khi thi cụng xong tiến hành thỏo nước vào hố múng, làm nổi và di chuyển cỏc cấu kiện này ra sụng lớn đến vị trớ lắp ghộp vào cụng trỡnh.
Hỡnh 97: Thi cụng và lai dắt trụ pin trong hố múng tạm
Sau khi di chuyển hết trụ pin đợt 1 ra khỏi hố múng tạm lại tiếp tục đúng cửa van, bơm cạn nước và tiến hành đỳc trụ pin đợt 2. Với những cụng trỡnh lớn và đũi hỏi tiến độ nhanh thỡ hố múng được thiết kế phải đủ rộng để cú thể đỳc toàn bộ trụ pin trong cựng một đợt. Việc trụ pin được chế tạo trong hố múng tạm tạo điều kiện rất thuận lợi trong quỏ trỡnh thi cụng, việc kiểm tra chất lượng và đặc biệt là giỏ thành cụng trỡnh sẽ giảm đi một cỏch đỏng kể.
b. Cụng tỏc tạo nền cụng trỡnh:
Trước khi cỏc cấu kiện cụng trỡnh được đưa ra lắp ghộp thỡ cụng việc tạo nền tại hố múng vị trớ cụng trỡnh đó được thi cụng hoàn tất.
Việc xử lý nền tại vị trớ cụng trỡnh cú vai trũ quan trọng trong việc hạ chỡm chớnh xỏc cỏc cấu kiện và quyết định đến sự làm việc ổn định của cụng trỡnh sau này. Thiết bị làm phẳng đỏy hố múng được định vị trờn một hệ phao nổi, cú thể di chuyển dọc ngang trong quỏ trỡnh thi cụng. Đầu dưới của hệ thống này là một tổ hợp cỏc thiết bị đào cắt đất và roa phẳng phần đất dưới nền cụng trỡnh.
c. Di chuyển, đỏnh chỡm và lắp ghộp trụ pin tại vị trớ cụng trỡnh:
Khi việc chế tạo cỏc trụ đó được hoàn thành, tiến hành cho nước vào trong hố múng làm nổi cỏc cấu kiện. Sử dụng hai con tàu làm phao kẹp kết hợp với tàu kộo hỗ trợ và di chuyển từng trụ một ra vị trớ cụng trỡnh. Để đảm bảo an toàn và trỏnh rủi ro trong quỏ trỡnh di chuyển trụ trờn sụng lớn, hệ phao kẹp hai bờn trụ được bố trớ xen kẹp, gụng giằng vừa cú nhiệm vụ hỗ trợ sự ổn định của trụ, vừa đảm bảo an toàn cho trụ trong quỏ trỡnh di chuyển. Tàu kộo là thiết bị thụng dụng nhất dựng để di chuyển trụ pin. Khi trụ được di chuyển đến vị trớ cụng trỡnh, cỏc phao kẹp hỗ trợ trụ được neo giữ vào hệ thống cọc định vị đó được lắp đặt trước đú.
Toàn bộ hệ thống này được tạo thành một khối liờn kết vững chắc đảm vảo cho việc đỏnh chỡm trụ ngay cả trong điều kiện cú súng do thuỷ triều. Hệ cọc định vị đồng thời cũng là cọc dẫn hướng khi hạ thuỷ. Trụ pin được đỏnh chỡm trượt xuống đỏy theo hệ cọc dẫn hướng kết hợp với cỏc thiết bị hỗ trợ căn chỉnh đặt trờn hệ phao.
Trong suốt quỏ trỡnh này thỡ thợ lặn cựng với hệ thống mỏy múc sẽ làm việc liờn tục để căn chỉnh và hạ thuỷ đưa trụ pin vào chớnh xỏc vị trớ cụng trỡnh.
Hỡnh 99: Định vị và lắp ghộp trụ pin vào vị trớ cụng trỡnh
Cụng việc tiếp theo sau khi đó hạ chỡm an toàn trụ pin là phải tạo liờn kết giữa trụ và hệ thống cọc chịu lực phớa dưới nền. Phần hở giữa bản đỏy trụ pin và nền