IV. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KIẾN NGHỊ
4.3. Thiết kế các hạng mục công trình chính
4.3.1. Công trình đầu mối
Công trình đầu mối bao gồm đập dâng, đập tràn và cửa lấy nước trong thân đập dâng.
* Đập dâng:
Vị trí đập dâng: Vị trí tim tuyến được xác định theo 2 mốc khống chế chính A1 và A2 có toạ độ như sau:
BVTC
Tên điểm Toạ độ (m)
X Y
A1 1574530.4332 457204.8125
A2 1574873.6318 457212.3753
Xác định cao trình đỉnh đập: Trên cơ sở mực nước dâng bình thường đã chọn, đã tiến hành tính toán thủy lực đập tràn điều tiết lũ và tính toán sóng để xác định cao trình đỉnh đập. Kết quả tính toán xác định được cao trình đỉnh đập là 573.00m.
Kết cấu đập dâng: Đập dâng có hai loại kết cấu chính là đập bằng bê tông trọng lực và đập đất đồng chất.
- Đập bê tông trọng lực: nằm giữa cửa lấy nước và đập đất bên bờ phải. Đập có kết cấu bê tông M200 bọc ngoài, lõi bằng bê tông M100.
+ Cao trình đỉnh đập : 573,0m.
+ Bề rộng đỉnh đập : 5m.
+ Mái dốc thượng lưu : 0,25
+ Mái dốc hạ lưu mtl : 0,7.
+ Chiều dài : 10m.
(chi tiết xem bản vẽ TĐ.056-HT-DM-20)
- Đập đất đắp đồng chất: Qua kết quả khảo sát VLXD và điều kiện địa hình, địa chất khu vực xây dựng đã chọn đập dâng chính là đập đất đồng chất. Theo kinh ngiệm thiết kế các công trình đập đất chọn mặt cắt ngang có các thông số chính như sau:
+ Cao trình đỉnh đập : 573,0m.
+ Bề rộng đỉnh đập : 5m.
+ Mái dốc thượng lưu mtl : 3,0. + Mái dốc hạ lưu bờ phải mhl : 2,0. + Mái dốc hạ lưu bờ trái mhl : 2,5. + Chiều dài bờ phải : 54,00.
+ Chiều dài bờ trái : 204,36m.
+ Cơ thượng hạ lưu đập bố trí tại cao trình 563.00m.
- Chọn hình thức chống thấm cho đập: Từ kết quả khảo sát tuyến đập dâng cho thấy rằng nên chọn kết cấu chống thấm bằng màn chắn xi măng đến tầng đá không thấm. Thoát nước thân đập chọn hình thức tiêu nước bằng đống đá lăng trụ.
- Tính toán ổn định mái thượng hạ lưu đập: Trên cơ sở mực nước tính toán, các mặt cắt địa chất công trình khu vực đập dâng đã tiến hành kiểm tra ổn định mái thượng hạ lưu đập với các trường hợp tính toán theoquy định của tiêu chuẩn thiết kế đập đất.
BVTC
Từ kết quả tính toán cho thấy đập dâng đảm bảo an toàn ổn định các mặt cắt theo quy phạm hiện hành.
- Gia cố mái đập: Gia cố mái đập thượng lưu bằng đá lát dày 30cm. Mái hạ lưu được phủ 1 lớp đất hữu cơ dày 10cm để trổng cỏ bảo vệ mái. Thoát nước mưa trên mái hạ lưu đập bằng các rãnh tập trung nước dọc và ngang, được dẫn xuống rãnh thoát nước chân mái, có kết cấu bằng đá xây vữa M100. (chi tiết xem bản vẽ TĐ.056- HT-DM-15, 17)
- Kết cấu mặt đập: Do vừa đảm bảo điều kiện ổn định cũng như giao thông sau này giữa 2 bên bờ nên chọn chiều rộng đỉnh là 5,0m. Kết cấu bê tông át phan dầy 5cm được đặt trên lớp dăm đệm dầy 20cm. Để đảm bảo mặt đập không bị hư hỏng do mưa gió nên phía thượng lưu được xây một tường đá vữa M100 rộng 50cm cao 70cm so với mặt đập. (chi tiết xem bản vẽ TĐ.056-HT-DM-15)
- Tường cánh: Bao gồm tường cánh thượng hạ lưu bờ trái, tường tiếp giáp đập tràn bờ trái, tường cánh thượng lưu bờ phải. Kết cấu tường cánh bằng bê tông cốt thép M200. Tường cánh được thiết kế các gân tăng cứng nhằm giảm khối lượng tường. Vị trí và kết cấu chi tiết tường xem bản vẽ TĐ.056-HT-DM-18..21
* Đập tràn:
Trong giai đoạn lập dự án đầu tư, quy mô đập tràn được phê duyệt như sau: Tràn có cửa van bố trí lòng suối bên bờ phải: Mặt cắt Ofixerop gồm 04 khoang tràn kích thước 6x6m, cao trình ngưỡng tràn 560,00m sử dụng cửa van phẳng kích thước 8x8m; tiêu năng dòng chảy đáy bằng bể tiêu năng. Tràn tự do, không cửa van bố trí bên bờ trái, mặt cắt Ofixerop, chiều rộng Btr=160m cao trình ngưỡng tràn 569,00m; tiêu năng dòng chảy đáy bằng bể tiêu năng.
Trong giai đoạn TKKT, so sánh phương án tràn có cửa van bố trí lòng suối bên bờ trái: Mặt cắt Ofixerop gồm 04 khoang tràn kích thước 8x8m cao trình ngưỡng tràn 561,00m và 01 khoang tràn kích thước 8x10,5m, cao trình ngưỡng tràn 558,50m sử dụng cửa van phẳng, tiêu năng dòng chảy đáy bằng bể tiêu năng.
Kết quả tính toán cho thấy phương án tràn có cửa van bố trí lòng suối bên bờ trái: Mặt cắt Ofixerop gồm 04 khoang tràn kích thước 8x8m cao trình ngưỡng tràn 561,00m và 01 khoang tràn kích thước 8x10,5m, cao trình ngưỡng tràn 558,50m sử dụng cửa van phẳng, tiêu năng dòng chảy đáy bằng bể tiêu năng có chí phí thấp hơn nên kiến nghị phương án này cho giai đoạn TKKT.
Vị trí đập tràn nằm phía bờ trái lòng suối, tim tuyến đập tràn cùng với tim tuyến đập dâng.
Trên cơ sở tính toán điều tiết lũ, quy mô đập tràn được thiết kế như sau: + Kiểu đập tràn: Đập tràn mặt cắt Ofixerop có cửa van.
+ Lưu lượng ứng với tần suất pkt=0,2% là Qkt=2873(m3/s)
+ Lưu lượng lũ tính toán với tần suất ptk=1% là Qtk=2272,0(m3/s)
+ Số khoang tràn : 05 khoang.
+ 04 khoang có Cao trình ngưỡng : 561,00m. + 01 khoang có Cao trình ngưỡng : 558,50m. + Kích thước một khoang tràn : 8x8m và 8x10,5m.
BVTC
+ Mực nước thượng lưu tương ứng MNLKT=570,76m + Mực nước thượng lưu tương ứng MNLTK = 572,26m
+ Chiều dày trụ pin : 2m.
+ Chiều cao đập lớn nhất : 23,5m. + Đập tràn được đặt trên nền đá cứng IB.
+ Đập tràn nối tiếp dòng chảy đáy, tiêu năng bằng bể tiêu năng kết hợp tường tiêu năng có chiều sâu db=2m, dt=3m, kích thước bể BxL=44,6x49m.
+ Nâng hạ cửa van bằng cầu trục chân dê sức nâng 70tấn.
(chi tiết xem bản vẽ TĐ.056-HT-DM-10..12)
* Cửa lấy nước:
Vị trí cửa lấy nước bố trí bên bờ phải tuyến công trình đầu mối, hai bên tiếp giáp với đập tràn và phần đập dâng bằng bê tông.
Kết cấu cửa lấy nước là bê tông cốt thép, kích thước cửa lấy nước được xác định từ các yêu cầu: đảm bảo điều kiện thuỷ lực tối ưu dẫn nước và vận tốc cho phép ở lưới chắn rác (≤1,2m/s). Kích thước kết cấu các phần của cửa nhận nước được xác định bằng tính toán độ bền.
+ Cao trình ngưỡng CLN : 560,95m.
+ Kích thước 1 khoang CLN : BxH=2,8x2,8m. + Số khoang cửa lấy nước : 02
+ Lưu lượng thiết kế : 51,0m3/s
Sau cửa van làm việc có khoang thông khí 8,0m x 1,8m kết hợp làm đường xuống kiểm tra
+ Cửa lấy nước có bố trí các thiết bị cơ khí thuỷ công (lưới chắn rác kích thước 5,8x5,8m, cửa van sự cố và cửa van sửa chữa kích thước 2,8x2,8m). Sử dụng máy vít 20T để nâng hạ cửa van vận hành, sử dụng cầu trục chân dê 2x35T (dùng chung với đập tràn) để nâng hạ cửa van sửa chữa. Để hạn chế rác vào cửa lấy nước, bố trí phao chắn rác trước cửa lấy nước và vớt rác bằng thủ công.
(chi tiết xem bản vẽ TĐ.056-HT-TNL-01,11..12)
* Công tác khoan phun màn chắn:
+ Đập tràn: Đáy đập tràn được đặt trên nền đá IB được thiết kế màn phun xi măng chống thấm đến độ sâu mà lượng mất nước đơn vị nằm trong giới hạn cho phép q=0,03l/ph. Chiều sâu màn chống thấm H=8,0m. Thi công 2 hàng khoan, hàng khoan 1 khoan sâu 8m, hàng 2 khoan sâu 4m. Khoảng cách lỗ trong hàng 3m, công tác phun xi măng được tiến hành từ bản đáy đập tràn cao độ 550,00m.
Đập dâng: Đập dâng bờ trái chỉ tiến hành khoan phun 41m từ vị trí tiếp giáp đập tràn dọc theo tim đập. Đập dâng bờ phải khoan tới cơ đào mái cao trình 554,70m. Công tác khoan phun được tiến hành từ bệ phản áp và chân tường cánh.
BVTC
4.3.2. Tuyến năng lượng
* Tuyến đường ống áp lực:
Nối tiếp cửa nhận nước là đường ống áp lực bằng thép dày là 8mm bọc BTCT dày 1m có nhiệm vụ dẫn nước từ hồ chứa tới các tổ máy của NMTĐ. Tuyến đường ống bao gồm 02 đường ống, chiều dài mỗi đường ống là Lo=51,85m, Kích thước ống được xác định theo kết quả tính toán kinh tế của ống với kích thước là D=2,8m.
(chi tiết xem bản vẽ TĐ.056-HT-TNL-01..02)
* Nhà máy thủy điện, kênh dẫn ra và khu vực 35kV:
Vị trí nhà máy được bố trí bên bờ phải lòng suối thuận tiện đường thi công và vận hành. Vị trí tim hai tổ máy được xác định bởi 2 điểm có tọa độ:
Tên điểm Toạ độ (m)
X Y
T1 1574809.5588 457164.0610
T2 1574796.0621 457163.7635
Kết cấu nhà máy bằng bê tông cốt thép có kiểu dáng kiến trúc hiện đại của một nhà công nghiệp. Móng nhà máy được đặt trên nền đá granít, IIA, ở cao trình 538.60m, cường độ kháng nén của đá nằm trong phạm vi từ 800 - 850kg/cm2. Nền móng đảm bảo cho công trình làm việc ổn định lâu dài.
Lựa chọn cao trình lắp tuabin, sàn máy phát, sàn lắp ráp:
Cao trình lắp tuabin:
Dựa vào đường quan hệ mực nước Q=f(H) tuyến nhà máy và chiều cao khí thực cho phép của tuabin [Hs] để xác định cao trình lắp tuabin. Với cao trình mực nước min hạ lưu là 546,30m - chọn cao trình tim tuabin là 544,80m.
Cao trình sàn máy phát:
Cao trình sàn máy phát phụ thuộc hoàn toàn vào cao trình lắp đặt tuabin. trong giai đoạn thiết kế này lấy cao trình sàn máy phát là: 551,60m.
Sau khi có thiết bị thủy lực, sẽ được chính xác lại trong giai đoạn xuất bản bản vẽ thi công xây dựng.
Cao trình sàn lắp máy:
Sàn lắp máy được bố trí ở đầu gian máy dùng để tổ hợp lắp ráp các tổ máy trong giai đoạn xây dựng cũng như vận hành sau này.
Cao trình sàn lắp ráp là 559.00m lấy cao hơn cao trình mặt nước hạ lưu max là 557,10m.
BVTC
Cầu trục gian máy có sức nâng 75T, khẩu độ 13,5m được chạy trên một hệ thống ray ở cao độ 567,50. Nhiệm vụ của cầu trục là tổ hợp thi công, lắp đặt và sửa chữa các thiết bị trong nhà máy.
Ngoài ra, trong nhà máy được bố trí hệ thống chiếu sáng, nước sinh hoạt, nước kỹ thuật, hệ thống điều hoà, thông gió, hệ thống cứu hoả ... phù hợp với các quy trình, quy phạm hiện hành.
Kích thước nhà máy:
Nhà máy có kích thước trên mặt bằng là (26,1x42,2)m trong đó:
- Lắp đặt 02 tổ máy thủy lực với tuabin chong chóng trục đứng có đường kính bánh xe công tác D1=2,0m, cột nước tính toán Htt=20,85m, công suất mỗi tổ máy là 4,5MW.
Các cao trình chính trong nhà máy:
+ Cao trình đặt tuabin : 544,8m + Cao trình sàn lắp máy : 559,0m + Cao trình đỉnh nhà máy : 574,7m - Kênh dẫn ra: Kênh dẫn ra gồm 2 đoạn:
+ Đoạn nghiêng từ cao độ 539,80m đến cao độ 545,50m dài 24,5m có kết cấu bằng bê tông cốt thép M200. Chiều dày tấm đáy là 0,5m và tấm mái là 0,3m.
+ Đoạn nằm ngang từ cao độ 545,50m đến cao độ 545,14 dài 373,80m. Đoạn kênh này có mặt cắt hình thang với hệ số mái m=0,5.
(chi tiết xem bản vẽ TĐ.056-HT-KX-01..04)
- Khu vực 35kV: Các thiết bị phân phối 35kV được lắp trong các tủ điện, đặt trong nhà máy ở cao độ 559,0m. Khu vực 35kV ngoài trời được đặt phía đầu hồi nhà máy trên cao độ 558,80m gồm 2 máy biến áp chính và các thiết bị phân phối 35kV. Cáp lực và cáp điều khiển từ nhà máy đến khu vực 35kV được đặt trong mương cáp.
4.3.3. Tính toán thiết kế các hạng mục công trình
Đã tiến hành tính toán thiết kế các hạng mục công trình chính (chi tiết xem phụ lục tính toán):
Tính toán công trình thủy công:
- Tính toán mực nước lũ thiết kế và mực nước lũ kiểm tra - Tính toán quan hệ hạ lưu Q = f(Zhl)
- Tính toán khả năng tháo của đập tràn - Tính toán cao trình đỉnh đập
- Tính toán dẫn dòng thi công - Tính toán thủy lực cửa lấy nước
- Tính toán đường kính kinh tế đường ống - Tính toán tổn thất tuyến năng lượng
BVTC
- Tính toán nước va
- Tính toán ổn định đập dâng
- Tính toán ổn định và ứng suất đáy móng đập BTTL và đập tràn - Tính toán ứng suất thân đập tràn
- Tính toán ổn định và ứng suất đáy móng cửa lấy nước - Tính toán ổn định và ứng suất đáy móng tường cánh - Tính toán kết cấu nhà máy
Tính toán thiết bị công nghệ:
- Tính toán thiết bị cơ khí thủy lực - Tính toán thiết bị cơ khí thủy công - Tính toán thiết bị điện
BVTC
CHƯƠNG VI
THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ