Thiết kế tổ chức thi công công trình thủy lợi thủy điện cửa đạt, thanh hóa chuyên đề đường hầm dẫn dòng thi công (bản vẽ + thuyết minh)

Mặt khác cũng có thể lợi dụngtuynel dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện, cũng như tràn xây dở để tham gia dẫn dòng.Khối lượng đào móng tràn khá lớn, vì vậy khi lợi dụng tràn xả lũ để dẫn dòng

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 VỊ TRÍ CÔNG TRÌNH

Dự án hồ chứa nước Cửa Đạt là công trình thuỷ lợi đa mục tiêu, nằm ở vị trí

105005’~ 105020’ Kinh độ đông 19044’ ~ 20000’ Vĩ độ bắc thuộc huyện Thường Xuântỉnh Thanh Hoá Dự án bao gồm công trình đầu mối thuỷ lợi, công trình thuỷ điện và hệthống kênh tưới Khu đập chính công trình đầu mối thuỷ lợi được xây dựng trên sôngChu tại xã Xuân Mỹ cách Thành Phố Thanh Hoá khoảng 70 km về phía Tây Bắc

1.2 NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH

 Giảm lũ với tần suất P = 0,6%, bảo đảm mực nước sông Chu tại XuânKhánh huyện Thọ Xuân không vượt quá 13,71m ( lũ lịch sử năm 1962)

 Cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng Q = 7,715m3/s

 Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 86,862 ha đất canh tác (phía nam sôngChu là 54,031 ha; phía bắc sông Chu là 32,830 ha) với tổng lượng yêu cầu

là 1236.106m3 /năm

 Kết hợp phát điện với công suất lắp máy N = (88 ~ 97) MW

 Bổ sung nước mùa kiệt cho hạ lưu sông Mã để đẩy mặn, cải tạo môi trườngsinh thái với lưu lượng Q = 30,42 m3/s

1.3 QUY MÔ, KẾT CẤU CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

1.3.1 Cấp công trình

Theo TCXDVN 285:2002, đầu mối công trình Cửa Đạt có nhiệm vụ tưới trên

50000 ha, hồ chứa có dung tích trên 1000 triệu m3 nên thuộc công trình cấp I Các côngtrình chủ yếu trên tuyến áp lực như đập chính, các đập phụ, tràn xả lũ, tuy nen xả lũ vàlấy nước đều là công trình cấp I Đối với tuy nen chỉ làm nhiệm vụ dẫn dòng thi công cấpcông trình là cấp III

1.3.2 Tuyến công trình và phương án bố trí công trình khu đầu mối đập chính

Trong giai đoạn TKKT tập trung nghiên cứu vùng tuyến III trong đó đã nghiêncứu tuyến đập chính IIIa và IIIb, mỗi tuyến đập chính lại nghiên cứu các giải pháp côngtrình khác nhau cuối cùng Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn quyết định phê duyệtphương án IIIB1-1, loại đập đá đổ bản mặt bê tông

1.3.3 Các thông số chính của công trình đầu mối

Các thông số chính của công trình đầu mối được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.1: Bảng thống kê các thông số chính của công trình đầu mối

2 Mực nước lớn nhất thiết kế p = 0,01% m 120,27

3 Mực nước lớn nhất kiểm tra p = 0,01% m 122,80

2 Đường kính tuy nen m 7,5

3 Chiều dài tuy nen m 821,9

8 Tunel dẫn nước vào nhà máy thủy điện Cấp I

2 Đường kính tuy nen m 7,5

3 Chiều dài tuy nen m 677,4

1.4 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

1.4.1 Điều kiện địa hình

Địa hình khu vực vùng tuyến III gồm 2 dạng địa hình bào mòn núi cao và địa hìnhtích tụ chủ yếu là bãi bồi, thềm bậc 1 Ở vai trái ngoài khu vực phố Đạt tương đối bằngphẳng còn lại là đồi núi có cao độ trên +200m, sườn núi có độ dốc từ 250 ÷ 450, việc bốtrí mặt bằng tương đối khó khăn, chật chội, công tác san ủi mặt bằng lớn Ở vai phải cáchtuyến đập chính khoảng 1km về phía hạ lưu có một bãi rộng khá bằng phẳng thuận lợicho việc bố trí mặt bằng công trường, cao độ trung bình 40 ÷ 45m Còn lại là các đỉnh núi

có cao độ từ 100 ÷ 170m, sườn núi có độ dốc trung bình 300 Tại khu vực tuyến đập lòngsông có dạng chữ U, chiều rộng trên 150m, cao độ đáy sông dao động khoảng 25÷ 29m.Thềm bậc một bên bờ phải có cao độ mặt thềm dao động khoảng 42 ÷ 47m, chiều rộngkhoảng 190m và thót lại ở phía thượng lưu Khu vực cửa ra của tuy nen nằm trên sườnnúi thoải đều tương đối thuận tiện trong việc bố trí mặt bằng phục vụ thi công

1.4.2 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn và đặc trưng dòng chảy

1.4.2.1 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn

Khu vực Dự án mang đặc điểm khí hậu vùng đồng bằng Bắc Bộ, khí hậu chiathành hai mùa rõ rệt Mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 5với các đặc trưng sau:

 Nhiệt độ không khí: theo quan trắc tại trạm Bái Thượng nhiệt độ trung bình năm là23,40C Thời kỳ nóng nhất thường từ tháng 4 đến tháng 10 với nhiệt độ cao nhất quantrắc được là 41,50C , thời kỳ lạnh nhất thường từ tháng 11 đến tháng 3 với nhiệt độnhỏ nhất quan trắc được là 2,60C

 Độ ẩm: Độ ẩm tương đối của không khí trung bình năm là 86% và trung bình thángthay đổi từ 84% đến 89%

 Lượng bốc hơi: Trung bình năm đo tại trạm Bái Thượng là 774mm/năm

 Lượng mưa: Trong vùng Dự án lượng mưa trung bình nhiều năm từ 2000 đến2350mm Lượng mưa trong mùa mưa chiếm 83 ~ 88% tổng lượng mưa năm Cókhoảng 3 ngày mưa trong mùa mưa với lượng mưa từ 20~50mm và 1,3 ngày từ 50 ~100mm

1.4.2.2 Đặc trưng dòng chảy

Mùa lũ trên sông Chu thường từ tháng 7 ~ 10 chiếm từ 63 ~ 73% lượng nước cảnăm, lũ lớn nhất hàng năm thường xuất hiện vào tháng 9 ~ 10 Mùa kiệt từ tháng 11 ~ 6chiếm từ 37 ~ 27% lượng nước cả năm (tại Cửa Đạt là 37%), từ tháng 2 ~ 4 là nhữngtháng kiệt hơn cả và thường tháng 3 là tháng kiệt nhất chỉ chiếm 2,6 ~ 2,7% lượng nướcnăm

Các bảng biểu và đồ thị biểu thị đặc trưng dòng chảy:

Bảng 1.2: Lưu lượng lũ ứng với tần suất p = 0,1%; 1%; 5%; 10%

Bảng 1.3: Lưu lượng nước lớn nhất qua các thời đoạn thi công mùa kiệt

Thời đoạn XI-III XI-IV XI-V XI-VI XII-III XII-IV XII-V XII-VI

Qmax5% (m3/s) 1670 1730 1910 1920 292 438 1230 1420

Bảng 1.4: Lưu lượng nước bình quân ngày lớn nhất thời đoạn

10 ngày của 3 tháng mùa kiệt

Q (m 3 /s)

ZHL (m)

Hình 1.2: Đường quan hệ Z ~ Q HL

Bảng 1.8 : Đường quá trình lũ thiết kế

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

T (giờ)

Q (m3/s)

Qmax = 7520 m 3 /s

Hình 1.5: Đường quá trình lũ chính vụ P = 1%.

1.4.3 Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn

1.4.3.1 Điều kiện địa chất

Kết quả khảo sát địa vật lý và khoan thăm dò cho thấy cửa vào và khoảng 400mđầu tuy nen TN2 nằm trong vùng đá granit thuộc phức hệ Bản Muồng, phần còn lại nằmtrong đá phiến thạch anh thuộc phân hệ tầng Sông Cả Đá granit phân bố chủ yếu ởthượng lưu của vai phải và phần lộ ra không thành một khối liên tục Ranh giới giữagranit và đá biến chất của phân hệ tầng Sông Cả là không rõ ràng và thường ở thể xenkẹp Về hướng nằm nhìn chung đá gốc nằm trên một đơn tà có hướng dốc cắm về phíađông bắc Trong vùng đập chính nhiều nơi có dấu hiệu uốn nếp nhẹ nhưng phần lớn cácđiểm lộ đều đo được thế nằm của đá có hướng dốc khoảng 400 ~ 600, góc dốc dao dộng từ

500 ~ 750, tại khu vực tiếp xúc với khối đá granit đá biến chất bị nén ép uốn nếp nhẹ gócdốc tăng đến 700 ~ 800 Theo tuyến tuy nen địa tầng từ trên xuống dưới gồm có các lớp là:lớp đất tầng phủ (4a và 4b), lớp đá phong hóa hoàn toàn (5a và 5b), lớp đá phong hoámạnh (lớp 6), lớp đá phong hoá vừa (lớp 7), lớp đá phong hoá nhẹ (lớp 8) và lớp đá tươi(lớp 9) Nói chung toàn bộ tuy nen TN2 nằm sâu trong lớp đá granit, phiến thạch anh tươi

có tốc độ truyền sóng là Vp = 4000 ~ 6000 m/s và giá trị trung bình RMR = 70 thuộc loại

đá nhóm II (RMR = 61 ~ 80) Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đá được trình bày trong bảngsau:

Bảng 1.9: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đá

Tựnhiên

Bãohoà Poisson Kiên cố

và V Có 3 đứt gãy bậc IV cắt qua tuy nen TN2 đó là các đứt gãy IV-5, IV-8, IV-13 vàIV-15 với các thông số trình bày trên bảng 1.10

1.4.3.2 Điều kiện địa chất thuỷ văn

Trong khu vực khảo sát mực nước ngầm ở thềm sông thường xấp xỉ mực nướcsông, còn ở hai vai nước ngầm thường nằm sâu 20-30m hoặc thấp hơn nhiều Hệ số thấmcủa đá gốc là khá nhỏ, đá quanh tuy nen hệ số thấm chỉ khoảng 1-5 Lugeon vì vậy màtoàn bộ tuy nen tuy nằm dưới mực nước ngầm nhưng lượng nước chảy vào tuy nen ít nênkhông gây khó khăn cho công tác thi công

Theo kết quả thí nghiệm phân tích thành phần hoá học,nước sông và nước ngầm

có tên là Bicacbonat Natri Canxi và có tính ăn mòn khử kiềm

1.4.3 Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực

Khu vực xây dựng công trình nằm trên địa phận xã Xuân Mỹ, Thường Xuân,Thanh Hoá Đây là một xã miền núi, dân cư thưa thớt, cơ sở công nghiệp, dịch vụ, trườnghọc, điện nước, thông tin liên lạc còn thiếu thốn, hầu như không có Để xây dựng cơ sở

hạ tầng như hiện nay phải làm mới hoàn toàn Nền kinh tế ở khu vực này kém phát triển,nhân dân chủ yếu làm nông nghiệp, trình độ thâm canh thì rất thấp Một vấn đề dân sinhkinh tế quan trọng là việc cấp nước cho hạ du Đây là yêu cầu bắt buộc không thể ngừngtrong thời gian dài vì sông Chu là nguồn cấp nước chính cho hệ thống thuỷ nông SôngChu, tưới cho 50000 ha đất canh tác và phục vụ dân sinh Vì thế trong quá trình thi côngkhông được gây trở ngại cho việc dẫn nước về hạ du ảnh hưởng đến dòng chảy Việc cấpnước chỉ được nghừng trong thời gian khoảng 20 ngày cuối vụ đông xuân (đầu tháng 5)

và cuối vụ khoảng 1 tháng (vào tháng 10) còn lại là phải xả nước về hạ du để đảm bảocho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của nhân dân

1.5 ĐIỀU KIỆN GIAO THÔNG

Về giao thông vận tải duy nhất chỉ có đường đá dăm thâm nhập nhựa từ thành phốThanh Hoá đến công trường, rộng 7,5m và chất lượng khá tốt Để thi công tuy nen sẽ sửdụng đường được thiết kế để phục vụ thi công cho toàn bộ Dự án Khi thi công cần phảichú ý một số vấn đề giao thông quan trọng sau:

 Giao thông thuỷ:

Nhìn chung việc thông thuyền bè trong thời gian xây dựng công trình không nhiều chủyếu tập trung vào những năm đầu, phục vụ việc vận chuyển tre, gỗ khi giải phóng lòng

hồ Vì vậy trong quá trình thi công cần tạo điều kiện thuận lợi để việc giao thông thủyđược nhanh chóng, an toàn góp phần đẩy nhanh tiến độ giải phóng lòng hồ

 Giao thông giữa hai bờ:

Việc qua lại giữa 2 bờ trước đây chủ yếu bằng thuyền và bè mảng vì vậy để có thể thicông được các hạng mục bên bờ phải cũng như khai thác, vận chuyển đá từ mỏ để đắpđập yêu cầu phải có cầu giao thông nối 2 bờ Cần phải được thiết kế đảm bảo cho các xe

có tải trọng lớn đi qua và đảm bảo an toàn trong suốt thời gian thi công, đồng thời saunày làm đường quản lý và phục vụ dân sinh trong vùng

1.6 NGUỒN CUNG CẤP VẬT LIỆU, ĐIỆN, NƯỚC

1.6.1 Đất đá, cát, sỏi

 Vật liệu đất :

Vật liệu đất đắp bao gồm mỏ VL11 (đất tận dụng khi đào móng tràn vai phải đậpchính) và đất bóc tầng phủ mỏ đá VLĐ9A Nhìn chung các mỏ này đều gần khu vựctuyến đập và có thể khai thác làm vật liệu chống thấm, trữ lượng khá dồi dào, khoảng4,5.106 m3 đủ phục vụ cho việc đắp đê quai và đắp tầng gia trọng thượng lưu khi đậphoàn thành

 Vật liệu đá :

Vật liệu đá được tận dụng từ đá đào móng tràn, tuy nen (mỏ VL11) và khai thác ởkhu A và khu B mỏ VLĐ9A Trữ lượng các mỏ lớn khoảng 25.106 m3, đá có chất lượngtốt đảm bảo yêu cầu đắp đập và làm cốt liệu cho bê tông Hai mỏ này có chiều sâu đàomóng và khai thác lớn, cần quan tâm đến vấn đề ổn định mái hố móng và góc tầng khaithác khi thi công và khai thác

1.6.2 Xi măng, sắt thép

Xi măng có thể mua tại Liên hioệp sản xuất xi măng Việt Nam; các nhà máy ximăng Bỉm Sơn, Nghi Sơn – Thanh Hoá hoặc xi măng Hoàng Thạch - Hải Dương đềuđảm bảo chất lượng tốt

Sắt thép có thể mua từ các công ty thép Việt Nam hoặc liên doanh như TháiNguyên, Việt – Úc, Việt – Ý…

1.6.3 Điều kiện cung cấp điện, nước

 Hệ thống cung cấp điện cho công trường: Hệ thống cung cấp điện phục vụ thi cônggồm đường dây tải điện 35KV từ huyện Thường Xuân vào công trường dài khoảng 9 kmsau đó dẫn đến các trạm hạ thế tại các khu tiêu thụ để phục vụ thi công và sinh hoạt trêncông trường.Qua tính toán xác định lượng điện tiêu thụ lớn nhất cho toàn bộ công trình

7100 KVA Để đề phòng khi có sự cố điện lưới cần phải có trạm phát điện tại chỗ khoảng

1000 KVA

 Hệ thống cung cấp nước cho công trường: Qua tính toán xác định được lượng nướccung cấp cho toàn bộ công trường khoảng 450m3/h Hiện đã có hệ thống cấp nước đạtchất lượng khá tốt Nước được lọc và chứa vào các bể chứa sau đó cung cấp cho nơi cầnnước

1.7 ĐIỀU KIỆN CUNG CẤP VẬT TƯ, THIẾT BỊ, NHÂN LỰC

Các nhà thầu có đủ khả năng cung cấp vật tư, thiết bị một cách đầy đủ và kịp thờicho các đơn vị thi công Nên triệt để sử dụng lực lượng lao động địa phương, lực lượngnày khá dồi dào và giá thuê khá rẻ

1.8 THỜI GIAN THI CÔNG ĐƯỢC PHÊ DUYỆT

Căn cứ vào quyết định phê duyệt báo cáo NCKT số 130/QĐ – TTg ngày29/1/2003 nay được thay thế bằng quyết định số 348/QĐ – TTg ngày 7/4/2004 của thủtướng chính phủ, thời hạn xây dựng công trình không quá 5 năm.Khởi công từ ngày2/2/2004

1.9 KẾT LUẬN CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN THI CÔNG

1.9.1 Về quy mô, kết cấu công trình

Đập chính là đập đá đổ bản mặt bê tông nên có thể cho lũ tràn qua trong giai đoạndẫn dòng thi công, tuy nhiên công việc gia cố đập xây dở sẽ rất khó khăn nếu không tínhtoán cẩn thận có thể dẫn đến thiệt hại lớn nhất là vở đập Mặt khác cũng có thể lợi dụngtuynel dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện, cũng như tràn xây dở để tham gia dẫn dòng.Khối lượng đào móng tràn khá lớn, vì vậy khi lợi dụng tràn xả lũ để dẫn dòng thì phảiđặc biệt chú ý công tác đào móng tràn và đắp đập vượt lũ do cường độ công việc khá lớn

1.9.2 Về điều kiện địa hình

Tại khu vực tuyến đập lòng sông có dạng chữ U, chiều rộng trên 150m, thềm bậcmột bên bờ phải khá rộng B≈190m, thích hợp để sử dụng sơ đồ dẫn dòng qua lòng sôngthu hẹp Bãi bồi bờ phải khá bằng phẳng góc dốc trung bình 230 có thể tận dụng làm cống

xả đáy hoặc kênh dẫn dòng Bờ trái góc dốc lớn, trung bình 450 xem xét bố trí tuy nendẫn dòng

Địa hình khu vực xây dựng tương đối phức tạp và được chia thành hai khu vựcriêng biệt nằm ở hai bên bờ sông Chu, do vậy việc bố trí mặt bằng xây dựng nên đượctiến hành với cả hai bên bờ Bờ trái trừ khu vực phố Đạt tương đối bằng phẳng còn lại làđồi núi cao và dốc, việc bố trí mặt bằng tương đối khó khăn, chật chội, công tác san ủi

mặt bằng lớn Bờ phải cách tuyến đập về phía hạ lưu khoảng 1km có một bãi rộng khábằng phẳng rất thuận tiện cho việc bố trí mặt bằng thi công.

Địa hình khu vực xây dựng công trình biến đổi tương đối phức tạp, lại bị phân cắtbởi các khe nhỏ làm cho việc mở đường thi công cũng gặp nhiều khó khăn

1.9.3 Về điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn

Tầng phủ khá dày nên khối lượng đào móng công trình lớn dẫn đến khó khăntrong việc bố trí bãi thải

Phía bờ phải địa chất khá tốt, đá cứng chắc f = 8 ÷ 10 thuận lợi cho việc bố trítuynen dẫn dòng Tuy nhiên việc tồn tại các đứt gãy và khe nứt bậc 4 khiến cho công táckhoan nổ mìn và gia cố phải hết sức chú ý để đảm bảo an toàn Ngoài ra bờ sông và thềmsông vai phải có tính thấm nước lớn K = 9x10-4 cm/s, không thích hợp để bố trí kênh dẫndòng

Bờ trái địa chất kém độ cứng của đá f = 2 ÷ 3( f < 4  đá yếu ) không thích hợp

bố trí tuy nen dẫn dòng

Do đá lòng sông và tầng phủ có tính thấm nước yếu, mực nước ngầm thấp nên vấn

đề tiêu nước hố móng tương đối thuận lợi tuy nhiên công tác khoan đào giếng để lấynước lại gặp nhiều khó khăn

1.9.4 Về điều kiện thủy văn, đặc điểm dòng chảy

Đặc điểm dòng chảy sông Chu chia thành hai mùa rõ rệt, lưu lượng lớn nhất mùa

lũ Qp=5%max = 5050m3/s trong khi mùa kiệt có Qp=5%max = 1230 m3/s Chênh lệch lưu lượngkhá lớn, tỷ lệ

5050

410%

1230

ml mk

Q

Do vậy trong giai đoạn dẫn dòng thi công nên chia thành hai mùa dẫn dòng riêng biệt:mùa khô riêng và mùa lũ riêng

Theo TCXDVN 285: 2002 tần suất thiết kế các công trình tạm p=5% Vì vậy toàn

bộ mặt bằng công trình ở cả hai bên bờ phải được xây dựng trên mực nước lũ thiết kế.Với tần suất p = 5%, Q = 5050 m3/s, tra quan hệ Q ~ ZHL ta có mực nước sông Chu tạikhu vực bố trí mặt bằng là 38,2 m Vì vậy để đảm bảo không bị ngập trong mùa mưa lũtoàn bộ mặt bằng công trường phải bố trí từ cao trình 38,5 m trở lên

1.9.5 Về điều kiện vật liệu

Công trường Cửa Đạt, vật liệu đá tại các mỏ chính không nhiều, có thể tiết kiệm

đá đào móng tràn và đá đào tuynen đủ tiêu chuẩn để đắp đập Cần bố trí mặt bằng hợp lý

và tiến độ thích hợp để công tác đào móng và đắp đập thành một dây chuyền nhằm giảmkhối lượng công tác vận chuyển đá

Vật liệu sắt thép, xi măng có thể mua trong tỉnh với chất lượng tốt vận chuyểncũng thuận lợi

1.9.6 Về điều kiện dân sinh kinh tế khu vực

Khu vực xây dựng dân cư thưa thớt, cơ sở công nghiệp, dịch vụ, trường học, bệnhviện còn thiếu thốn, hầu như không có Các cơ sở hạ tầng gần như phải xây dựng mớihoàn toàn Khu vực xây dựng cách trung tâm thị trấn Thường Xuân gần 10km việc cungcấp lương thực thực phẩm cũng không thật sự khó khăn, kiến nghị nên thuê riêng mộtđơn vị cung cấp thực phẩm của xí nghiệp cung cấp thực phẩm để đảm bảo chất lượng

Các cơ sở chế tạo, xưởng sản xuất, gia công cơ khí địa phương có quy mô nhỏ,yếu kém không thể cùng liên kết để sản xuất Vì vậy các cơ sở sản xuất phục vụ công tácthi công đều phải được các đơn vị thi công điều đến từ nơi khác

Mạng lưới điện nước, thông tin liên lạc được xây dựng khá đầy đủ Hệ thống giaothông đảm bảo chất lượng, thuận tiện cho thi công

1.9.7 Về yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy

Khu vực hạ lưu bao gồm khu vực sản xuất lương thực lớn thuộc hệ thống thủynông sông Chu, các khu công nghiệp và các khu dân cư Đây đều là những khu vực kinh

tế xã hội quan trọng, vì vậy cần chú ý đảm bảo yêu cầu dùng nước của các khu vực này.Ngoài ra yêu cầu vận chuyển trên sông Chu là khá quan trọng, vì vậy khi thiết kế dẫndòng phải chú ý đảm bảo yêu cầu này

1.9.7 Về năng lực đơn vị thi công

Đơn vị thi công là liên doanh các nhà thầu gồm nhà thầu chính là Tổng công tyVinaconex, các nhà thầu khác như Tổng công ty xây dựng thuỷ lợi 4, công ty xây lắp cơđiện 1, công ty Sông Đà 10, công ty Sông Đà 9, công ty xây dựng Miền Trung…Đây làcác công ty mạnh với đội ngũ cán bộ, nhân viên có nhiều kinh nghiệm, với đội ngũ xemáy đông đảo có thể đáp ứng được yêu cầu của tiến độ thi công đặt ra

Đơn vị thi công đập chính là tổng công ty xây dựng thủy lợi 4, khả năng lên đậpqua báo cáo thực tập là 6m Qua quan sát thực tế em nhận thấy nếu việc khảo sát địa chấttốt có thể khai thác đá nhanh hơn và nếu đừng chừa chân thi công bản đáy quá rộng thì sẽ

có được mặt bằng đắp đập rộng  thuận lợi thì khả năng thi công có thể lên tới 10m một năm có thể đắp được 60 ÷ 70m Đội thi công cơ giới khá mạnh với 9 máy đầm rung25T, 3 máy ủi 320CV, 4 máy ủi 180CV, 1 máy đào Komatsu (3,4m3), 2 máy đàoKomatsu (3,2m3), 1 máy đào Komatsu BC – 710 (2,8m3), ….và nhiều xe ôtô vận chuyểnlớn với thùng 12m3, 15m3, 17m3, 20m3

CHƯƠNG 2 : CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG

2.1 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG

Dựa theo phần kết luận chương 1, đề nghị 3 phương án dẫn dòng sau:

2.1.1 Các phương án so sánh

2.1.1.1 Phương án I

Theo phương án này sử dụng cống xả đáy đặt trên nền đá gốc bên bờ phải để dẫndòng cho mùa kiệt, kích thước 3x6x5m Mùa lũ lợi dụng đập xây dở để tháo nước thicông Công tác dẫn dòng thi công cụ thể như sau:

 Năm thi công thứ nhất:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Thời gian này ta sẽ làm các công tácchuẩn bị Xây dựng đê quai thượng hạ lưu, đê quai dọc Xây dựng cống xả đáy chuẩn

bị cho công tác dẫn dòng Thi công đào móng tràn

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Đắp một phần đập bên vai phải sau khithi công xong cống xả đáy Tiếp tục thi công đào móng tràn

 Năm thi công thứ hai:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Vẫn tiếp tục thi công đào móng tràn.Thi công đắp một phần cả hai vai đập Chuẩn bị cho công tác ngăn dòng cho mùa khônăm sau

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Tiếp tục các công việc đang thực hiêntrong mùa khô

 Năm thi công thứ ba:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua cống xả đáy Thi công ngăn dòng vào đầu tháng 12 Thựchiện công tác tiêu nước thu dọn hố móng Đắp đập lòng sông, xử lý mặt đập chuẩn bịcho công tác dẫn dòng thi công vào mùa lũ Đào xong móng và chuẩn bị đổ bê tôngtràn xả lũ

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua cống xả đáy và đập xây dở Đổ bê tông tràn xả lũ

 Năm thi công thứ tư:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua cống xả đáy Thi công đắp đập đến cao trình vượt lũ +95

Đổ bê tông tràn đến cao trình +85 chuẩn bị cho dẫn dòng mùa lũ

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua cống xả đáy và tràn xây dở ở +85 Thi công đắp đập vàthi công kết thúc nhà máy thuỷ địên

 Năm thi công thứ năm:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua tuy nen thuỷ điện Thi công đắp đập, thi công xong trànchính Tiến hành lấp cống xả đáy

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua tràn chính Thi công xong đập, hoàn thiện công trình vànghiệm thu bàn giao công trình

2.1.1.2 Phương án II

Phương án này sử dụng tuy nen dẫn dòng đường kính D = 7,5m; đáy đặt ở caotrình 30m để dẫn dòng mùa kiệt Lợi dụng đập đá đổ xây dở để tràn nước dẫn dòngmùa lũ Công tác dẫn dòng cụ thể như sau:

 Năm thi công thứ nhất:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Thời gian này ta sẽ làm các công tácchuẩn bị Xây dựng đê quai thượng hạ lưu, đê quai dọc Thi công tuy nen dẫn dòngchuẩn bị cho công tác dẫn dòng Đào móng và thi công đập vai phải

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Thi công đập bên vai phải và một phầnđập bên vai trái Thi công đào móng tràn

 Năm thi công thứ hai:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Vẫn tiếp tục thi công đào móng tràn.Thi công đắp một phần cả hai vai đập Chuẩn bị cho công tác ngăn dòng cho mùa khônăm sau

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Tiếp tục các công việc đang thực hiêntrong mùa khô

 Năm thi công thứ ba:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng Thi công ngăn dòng vào đầu tháng 12.Thực hiện công tác tiêu nước thu dọn hố móng Đắp đập lòng sông, xử lý mặt đậpchuẩn bị cho công tác dẫn dòng thi công vào mùa lũ Đổ bê tông tràn, đào hầm dẫnnước vào nhà máy thủy điện.

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng và đập xây dở Thi công hai vai đập, đổ

bê tông tràn xả lũ Tiếp tục đào hầm và thi công nhà máy thủy điện

 Năm thi công thứ tư:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng Thi công đắp đập đến cao trình vượt lũ+95 Đổ bê tông tràn đến cao trình +85 chuẩn bị cho dẫn dòng mùa lũ Tiếp tục thicông nhà máy thủy điện

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng và tràn xây dở Thi công đắp đập, thicông và lắp đặt xong nhà máy thuỷ điện Chuẩn bị cho phát điện sớm

 Năm thi công thứ năm:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua tuy nen thuỷ điện Thi công đắp đập, thi công xong trànchính Tiến hành lấp tuy nen dẫn dòng

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua tràn chính Thi công xong đập, hoàn thiện công trình vànghiệm thu bàn giao công trình

2.1.1.3 Phương án III

Tương tự như phương án II, dùng tuy nen dẫn dòng đường kính D = 7,5m; đáy đặt

ở cao trình +30 để dẫn dòng mùa kiệt Tuy nhiên khi dẫn dòng vào mùa lũ năm thứ 3 đểgiảm bớt lưu lượng tràn qua đập xây dở ta sẽ lợi dụng tuy nen dẫn nước vào nhà máythủy điện ở cao trình +55 để xả bớt lưu lượng Phương án dẫn dòng qua các năm như sau:

 Năm thi công thứ nhất:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Thời gian này ta sẽ làm các công tácchuẩn bị Xây dựng các đê quai bao Thi công tuy nen dẫn dòng và tuy nen thủy điện.Đào móng và thi công đập vai phải

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Tiếp tục thi công hai tuy nen Thi côngđắp một phần đập cả hai vai Thi công đào móng tràn

 Năm thi công thứ hai:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Vẫn tiếp tục các công việc trong mùa

lũ trước và thực hiện công tác chuẩn bị cho ngăn dòng vào đầu mùa khô năm sau

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Tiếp tục các công việc đang thực hiêntrong mùa khô Thi công xong tuy nen dẫn dòng để phục vụ công tác dẫn dòng vàomùa khô năm sau

 Năm thi công thứ ba:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng Sau khi ngăn dòng vào đầu tháng 12,thực hiện công tác tiêu nước thu dọn hố móng và đắp một phần đập lòng sông Đổ bêtông tràn Thi công xong tuy nen dẫn nước vào nhà máy thủy điện

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng và tuy nen dẫn nước vào nhà máy thủyđiện, phần lưu lượng lũ còn lại cho tràn qua đập đá đổ xây dở Thi công đắp hai vaiđập, đổ bê tông tràn xả lũ

 Năm thi công thứ tư:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng Thi công đắp đập đến cao trình vượt lũ+100 Đổ bê tông tràn đến cao trình +85 chuẩn bị cho dẫn dòng mùa lũ Thi công nhàmáy thủy điện

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng và tràn xây dở Thi công đắp đập lòngsông, thi công xong nhà máy thuỷ điện

 Năm thi công thứ năm:

- Mùa khô: Dẫn dòng qua tuy nen dẫn nước vào nhà máy thủy điện Tiếp tục thicông đắp đập, thi công xong tràn chính Tiến hành lấp tuy nen dẫn dòng

- Mùa lũ: Dẫn dòng qua tràn chính Thi công xong đập, hoàn thiện công trình vànghiệm thu bàn giao công trình

2.1.2 Nhận xét lựa chọn phương án

 Phương án I: Cống xả đáy được thi công trên nền đá gốc, lớp cuội sỏi cần bóc bỏ khádầy 12 ÷ 17m gây nhiều khó khăn cho thi công Mặt khác cống xả đáy nằm ở đáy đập,chịu tải trọng lớn của đập, của áp lực nước nên khi thiết kế thi công cần đảm bảo tốt chấtlượng Như vậy việc thi công cống mang nhiều rủi ro có thể ảnh hưởng lớn đến tiến độcông trình

 Phương án II: Tuy nen dẫn dòng được đặt trên nền đá tốt thuận lợi để thi công, mặtkhác việc sử dụng công nghệ thi công mới NATM có thể đẩy nhanh tiến độ thi công tuynen đảm bảo đưa vào dẫn dòng đúng thời hạn và an toàn khi dẫn dòng Phương án nàytận dụng được khả năng cho nước tràn qua của đập đá đổ đắp dở để xả lũ thi công, tuynhiên lưu lượng lũ tại công trường Cửa Đạt khá lớn yêu cầu tính toán gia cố phải cẩnthận và giám sát thi công nghiêm ngặt Mặc dù vậy yếu tố rủi ro vẫn rất lớn

 Phương án III: Phương án này cũng có những ưu điểm như phương án II, mặt khácviệc lợi dụng tuy nen dẫn nước vào nhà máy thủy điện đã giảm một lượng lớn lưu lượngtràn qua đập đá đổ đắp dở vì vậy mà công tác gia cố sẽ an toàn và dễ dàng hơn

 Kết luận: để hạ thấp tính rủi ro của công tác dẫn dòng ta lựa chọn phương án III làmphương án dẫn dòng Trình tự dẫn dòng được trình bày trong bảng B.2.1 sau:

Bảng 2.1: Trình tự dẫn dòng theo phương án chọn Năm

Qdd(m3/s)

Các công việc phải làm vàmốc khống chế

I Mùa khô từ

tháng XII

đến tháng V

Lòng sông thuhẹp

5% 1230 -Thực hiện công tác chuẩn bị

-Xây dựng các đê quai

-Thi công tuy nen dẫn dòng

(TN2) và tuy nen thủy điện(TN1).

-Đào móng và thi công đập vaiphải

+30, một phầnqua đập xây dở

+30 và trànxây dở ở +85

-Thi công đắp đập phần lòngsông

-Thi công xong nhà máy thủyđiện

Tràn chính 0,1% 13200 -Thi công xong đập

-Hoàn thiện công trình

-Ngiệm thu và bàn giao công

2.2 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ DẪN DÒNG

2.2.1 Tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng

Công trình đầu mối thủy lợi dự án Hồ chứa nước Cửa Đạt thuộc cấp I, tra bảng 4.6trong Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 285:2002, chọn tần suất công trình tạmphục vụ dẫn dòng là p = 5% Tại công trình Cửa Đạt sẽ lợi dụng công trình chính là tuynen dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện và đập đá đổ, đập tràn xây dở để dẫn dòng, tần suấtphục vụ dẫn dòng theo quy phạm là p = 0,1% Tuy nhiên đập đá đổ và đập tràn xây dở làthấp, và khi tính với p = 0,1% thì lưu lượng tính toán là rất lớn khi đó kinh phí sẽ rất cao

Vì vậy khi dẫn dòng qua công trình chính là đập đá đổ đắp dở vào mùa lũ năm thứ 3 vàtràn xây dở vào mùa lũ năm thứ 4 đề nghị tính toán theo quy phạm của Liên Xô cũ(CHU 206.01.86), khi đó tần suất đề nghị giảm xuống p = 1% Điều này sẽ được trình

cơ quan chủ quản duyệt Trong đồ án này ta sẽ tính toán theo quy phạm của Liên Xô

2.2.2 Thời đoạn dẫn dòng

Căn cứ vào đặc điểm thuỷ văn đã nêu ở chương 1 cụ thể trong bảng 1.2 ta thấy nênchọn thời đoạn dẫn dòng mùa khô từ tháng XII-V và mùa lũ từ tháng VI-XI

2.2.3 Lưu lượng thiết kế dẫn dòng

Căn cứ vào tần suất và thời đoạn dẫn dòng nêu ở trên và theo tài liệu thủy văn tacó:

 Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa khô:

- Ở các năm 1,2 dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp, nên lưu lượng thiết kế dẫn dòng là

 Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa lũ:

- Mùa lũ thứ nhất và mùa lũ thứ hai khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp, lưu lượngthiết kế dẫn dòng là Qp=5%max = 5050 m3/s

- Mùa lũ thứ ba khi dẫn dòng qua hai tuy nen TN1 và TN2 cùng đập xây dở, lưulượng thiết kế dẫn dòng là Qp=1%max = 7520 m3/s

- Mùa lũ thứ tư khi dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng TN2 và tràn xây dở, lưu lượngthiết kế dẫn dòng là Qp=1%max = 7520 m3/s

- Mùa lũ thứ năm khi dẫn dòng qua tràn chính đã xây xong, lưu lượng thiết kế dẫndòng là Qp=0,1%max = 13200 m3/s

Bảng 2.2: Tần suất và lưu lượng dẫn dòng trong từng giai đoạn

Mùa lũ Tuy nen TN1 ở +55 và tuy nen TN2 ở

+30, và qua đập xây dở ở +55 1% 7520

IV

Mùa lũ Tuy nen dẫn dòng TN2 ở +30 và tràn xây

V Mùa khô Mùa lũ Tuy nen TN1 ở +55 Tràn chính 0,1%0,1% 1320024502.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG

2.3.1 Tính toán thủy lực dẫn dòng năm thứ nhất và năm thứ hai

Năm thứ nhất và năm thứ hai dòng chảy đều được dẫn qua lòng sông thu hẹp, tínhtoán thủy lực dẫn dòng trong hai năm đầu là đi tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sôngthu hẹp

2.3.1.1 Mục đích

 Xác định cao trình cần phải đắp đê quai

 Giao thông đường thuỷ tại đây được sử dụng nhiều vì vậy khi tínhtoán cần đáp ứng được yêu cầu vận chuyển đường thuỷ qua côngtrình dẫn dòng

Z ddvl

V

tl Z

HL

Z = 32,54m từ đó đo trên mặt cắt ngang ta được 1=56,31m2 ;2

=467,26m2 Thay số vào công thức ta có:

56,31

100%

467, 26

Nhận thấy K rất nhỏ  lòng sông thu hẹp không đáng kể, ảnh hưởng ít đến dòng chảy

 càng thuận lợi cho thi công

+) Tính độ cao nước dâng: Z

Để xác định được chính xác giá trị Z ta phải giải bài toán thử dần Bài toán thử dầnđược xác định theo trình tự sau:

- Giả thiết các giá trị Zgt từ đó tính được ZTL= ZHL + Zgt

- Tính lại giá trị Zgt theo công thức :

Z

 tt=

g

V g

22

Trong đó:

 : Hệ số lưu tốc  =0,80,85 (bố trí mặt bằng đê quai theo dạng hình thang)

Chọn  = 0,85

Vc : Lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp

TK dd

c

Q V

 ,2: đo trên mặt cắt ngang ứng mực nước ZTL

V 0 : Lưu tốc tới gần V 0=

TK dd 2

Q



Nếu Z gt Z tt (sai số cho phép [] < 5%) thì giả thiết ban đầu là đúng, còn nếu không

thì tiếp tục giả thiết lại các giá trị Z gt và tính toán tiếp cho đến khi Z gt Ztt, lúc đó

ta có được giá trị cuối cùng của Z

 Ta tính toán cho trường hợp Z gt = 0,2 m

Cao trình mực nước thượng lưu là : ZTL= 32,54 + 0,2 = 34,74 (m)

Với ZTL= 34,74m đo trên mặt cắt ngang ta được 1= 59,22m2 ; 2= 489,95m2

Từ đó ta tính được:

12300,95(489,95 59, 22)

c

V 

 = 3,0059 (m/s)

V 0 = 489,951230 = 2,5105 (m/s)Vậy ta có: Z tt =

2

1 3,0059 2,51050,85  2.9,81  2.9,81 = 0,316 (m)

Ta có Z tt  Z gt ( sai số lớn [] = 58% > 5%), vậy ta cần phải tính lại với giá trị Z gt

khác Tiếp tục tính toán với các giá trị Z gt khác, từ đó ta lập được bảng tính sau:

Bảng 2.3: Bảng tính toán thu hẹp lòng sông mùa kiệt

Ta có kết quả tính toán chiều cao nước dâng: Z= 0,31m

Vậy ta có kết quả tính cho mùa kiệt ứng với Qk = 1230m3/s :

K% = 12,05% ; Z= 0,31m ; ZTL = +32,85m ; Vc = 2,94 m/s

+) Kiểm tra điều kiện chống xói:

Lòng sông là đá cuội sỏi độ sâu bình quân dòng chảy lớn hơn 3m, tra bảng 1-2 giáo trình

thi công tập I ta lấy [V]KX = 2,1 m/s Ta có Vc > [V]KX  lòng sông bị xói Như vậy cầnphải gia cố chân đê quai Ở đây ta gia cố đê quai thượng hạ lưu và đê quai dọc bằng loại

277, 20

100%

1215,81

Nhận thấy K rất nhỏ  lòng sông thu hẹp không đáng kể, ảnh hưởng ít đến dòng chảy

 càng thuận lợi cho thi công

+) Tính độ cao nước dâng: Z

Tương tự như mùa khô ta tính toán với giá trị khởi điểm Z gt = 1,0 m

Cao trình mực nước thượng lưu là : ZTL= 38,16 + 1 = 39,16 (m)

Với ZTL= 39,16m đo trên mặt cắt ngang ta được 1= 327,61m2 ; 2= 1368,52m2

Từ đó ta tính được:

50500,95(1368,52 327,61)

c

V 

 = 5,107 (m/s)

V 0 = 1368,525050 = 3,69 (m/s)Vậy ta có: Z tt =

2

1 5,107 3, 690,85 2.9,81 2.9,81 = 1,15 (m)

Ta có Z tt  Z gt ( sai số lớn [] = 15% > 5%), vậy ta cần phải tính lại với giá trị Z gt

khác

Tiếp tục tính toán các giá trị Z gt khác, từ đó ta lập được bảng tính sau:

Bảng 2.4: Bảng tính toán thu hẹp lòng sông mùa lũ

Ta có kết quả tính toán chiều cao nước dâng: Z= 1,13m

Vậy ta có kết quả tính cho mùa lũ ứng với Ql = 5050m3/s :

K% = 22,8% ; Z= 1,13m ; ZTL = +39,29m ; Vc = 5,05 m/s

+) Kiểm tra điều kiện chống xói:

Lòng sông là đá cuội sỏi độ sâu bình quân dòng chảy lớn hơn 3m, tra bảng 1-2 giáo trình

thi công tập I ta lấy [V]KX = 2,1 m/s Ta có Vc > [V]KX  lòng sông bị xói Phần lòngsông ta sẽ không gia cố mà để dòng nước tự bào xói lớp cuội sỏi, vị trí cần thiết phải gia

cố là chân đê quai Ta gia cố đê quai thượng hạ lưu và đê quai dọc bằng loại đá đườngkính lớn hoặc rọ đá gia cố mặt ngoài

2.3.1.3 Tính toán cao trình đỉnh đê quai

Công trình Cửa Đạt là công trình cấp I, khi tính toán thiết kế cần đảm bảo an toàntuyệt đối Vì vậy khi tính toán cao trình đỉnh đê quai phải xét tới ảnh hưởng của chiều caosóng leo hsl và độ dềnh do gió h.

Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu được tính theo công thức:

Zđq = ZTL + h + hsl + aTrong đó:

+ h : độ dềnh mực nước do gió

+ hsl : chiều cao sóng leo ứng với tần suất bảo đảm, theo bảng P2-2 “ Giáo trình

đồ án môn học thuỷ công ” tính toán sóng leo lấy tần suất bảo đảo 1%

h, hsl tính với vận tốc gió tính toán lớn nhất

+ a : độ gia cao an toàn Công trình cấp I ta có a = 0,7 m

D v

Trong đó:

+ V: vận tốc gió tính toán lớn nhất ứng, V = 30 m/s

+ D: đà sóng, sơ bộ chọn D = 3000 m (theo hướng gió chính)

+ H: cột nước thượng lưu,

 Tính toán hsl1% :

+ Giả thiết trường hợp sóng nước sâu H > 0,5. ,

+ Thời gian gió thổi liên tục t, lấy theo giáo trình thuỷ công t = 6h = 21600s

Tính các đại lượng không thứ nguyên

v

t g.

và .2

v

D g

sau đó tra trên đồ thị hình P2-1 : Đồ

án môn học thủy công với đường bao trên cùng ta có :

0,072

g v

g h v

g v

g h v

  =



 2

. 2

g = 9,81.3, 462

2.3,14 = 18,70 m + Kiểm tra điều kiện sóng nước sâu :

Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu:

Chọn cao trình đỉnh đê quai thượng lưu mùa kiệt là TL = 34,85 m

Chiều cao đê quai lớn nhất là : h = 34,85 - 26 = 8,85 m

+ Mùa lũ: ta có ZTL = 39,29 m

=> TL = 39,29 + 0,03 + 1,23 + 0,7 = 41,25 mChọn cao trình đỉnh đê quai thượng lưu là TL = 41,3 m

 Đê quai ngang hạ lưu

Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu:

HL = ZHL + a

+ Mùa kiệt: ta có ZHL = 32,54 m

=> TL = 32,54 + 0,7 = 33,24 mChọn cao trình đỉnh đê quai hạ lưu mùa kiệt là TL = 33,25 m

Chiều cao đê quai lớn nhất là : h = 33,25 - 26 = 7,25 m

+ Mùa lũ: ta có ZHL = 38,16 m

=> TL = 38,16 + 0,7 = 38,86 mChọn cao trình đỉnh đê quai hạ lưu mùa lũ là TL = 38,9 m

Chiều cao đê quai lớn nhất là : h = 38,9 - 26 = 12,9 m

Cao trình đỉnh thượng hạ lưu đê quai dọc xác định theo cao trình đỉnh của đê quaingang: cao trình thượng lưu đê quai dọc lấy bằng cao trình của đê quai ngang thượng lưu,cao trình hạ lưu đê quai dọc lấy bằng cao trình của đê quai ngang hạ lưu

2.3.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng mùa kiệt năm thứ 3 và năm thứ 4

Mùa kiệt năm thứ 3 và năm thứ 4 công trình dẫn dòng được sử dụng là tuy nenTN2 Ta tiến hành tính toán thuỷ lực dòng chảy dẫn qua tuy nen TN2

2.3.2.1 Mục đích tính toán

Xác định quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua tuy nen TN2

2.3.2.2 Nội dung tính toán

* Bài toán: Xác định mực nước đầu tuy nen khi cho biết các thông số sau:

+ Lưu lượng dẫn dòng qua tuy nen Qgt

+ Thông số của tuy nen TN2: đường kính D = 7,5m; chiều dài L = 821,9m; hệ

số nhám n = 0,017 (Tra phụ lục 4-3 bảng tra thuỷ lực); độ dốc i =0,001

+ Cao độ cửa vào tuy nen  = +30

+ Cao độ cửa ra tuy nen  = 30 – 0,001.821,9 ≈ +29,2

Sơ đồ tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tuy nen:

821,9 - 10h 10h

x

K K

H

H ình 2.3: Sơ đồ thuỷ lực dòng chảy không áp trong tuy nen TN2

* Trình tự tính toán:

Giả thiết một số trị số lưu lượng Q qua tuy nen, ứng với mỗi trị số lưu lượng Qdùng các công thức tính toán ra được trị số cột nước thượng lưu ZTL, từ đó vẽ được quan

hệ Q~ZTL Quá trình tính toán ZTL thực hiện qua các bước sau:

- Ứng với mỗi trị số lưu lượng Q giả thiết trạng thái chảy trong tuy nen Đưa bài toán vềcác sơ đồ sẵn có để tính toán:

Với trường hợp chảy không áp, ta có chiều dài tuy nen L = 821,9m >(8 10)D tuy nen là dài Theo giáo trình Thuỷ lực tập 3 (trang 44), đưa sơ đồ bài toán thuỷ lực quatuy nen về sơ đồ bài toán đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với đoạn kênh để tính toán Chiềudài đoạn đập tràn đỉnh rộng l = 10hx; chiều dài đoạn kênh l = 821,9 – 10hx

Với trường hợp chảy có áp, sơ đồ bài toán có thể đưa về dạng thuỷ lực chảy quavòi hoặc qua ống ngắn

Với trường hợp chảy bán áp, sơ đồ bài toán đưa về bài toán chảy qua lỗ dưới cửacống hở

- Áp dụng các công thức tương ứng với các sơ đồ để tính ra cột nước đầu tuy nen H

- Kiểm tra lại trạng thái chảy: theo Hứa Hạnh Đào ta có

H(1,2 ÷ 1,4)D và hn<D Chảy không áp

H(1,2 ÷ 1,4)D Có thể xảy ra chảy có áp hoặc bán

áp còn tùy thuộc vào độ dài của tuy nen và mực nước hạ lưu tuy nen

Trong đó:

H : Cột nước trước tuy nen tính từ cao trình đáy tuy nen

D : Đường kính tuy nen

Để xác định chính xác trạng thái chảy trong tuy nen phải vẽ đường mặt nước trong tuynen Nếu xuất hiện nước nhảy trong tuy nen và chạm trần tuy nen thì trạng thái chảy là có

áp Nếu nước nhảy trong tuy nen không tới trần hoặc nước nhảy phóng xa ra sau tuy nenthì trạng thái chảy là bán áp Nếu trạng thái chảy giả thiết là đúng thì tính tiếp, trườnghợp sai thì tính lại

- Từ H tính ZTL = ZĐTN + H

- Vẽ quan hệ Q ~ ZTL

* Tính toán chi tiết: Ta sẽ tiến hành tính cụ thể cho một số cấp lưu lượng cụ thể, với cáccấp lưu lượng khác sẽ được tính tương tự Kết quả tính toán cuối cùng sẽ được lập thànhbảng, qua đó vẽ được quan hệ Q~ZTL

(1) Tính toán với cấp lưu lượng Q = 150 m3/s

Giả thiết chế độ chảy trong tuy nen là không áp Tính toán vẽ đường mặt nước chođoạn kênh để xác định cột nước đầu kênh (cũng là cột nước cuối đập tràn đỉnh rộng) Tacó:

Độ sâu phân giới hk,với mặt cắt tròn được tính theo công thức:

hk = Sk D

Trong đó :

D : Đường kính tuynen D = 7,5 m

Sk : Tra phụ lục 9-2 (Bảng tra thuỷ lực) từ giá trị

2 5

k

Q gD

1 150

0, 0967 9,81 7,5

Với ZHL= 28,7m < Zcửa ra tuy nen= 29,2m  Đường nước tại cửa ra là đường nước đổ b1 và

ta có cột cột nước tại cửa ra là hra = hk = 4,26 m

Tiến hành lập bảng tính toán đường mặt nước (Bảng 2.5-phụ lục) Các giá trị trongbảng được chọn và tính toán như sau:

Cột 1: Giả thiết các giá trị cột nước của hx từ hra với thứ tự tăng dần: hi

Cột 2: Xác định diện tích mặt cắt ướt qua tuynen

Q

 Cột 4: Bán kính thuỷ lực qua từng mặt cắt Ri = 2*( - )*R

C 

Cột 7: Trị số độ dốc thuỷ lực

i i

i i

R C

Cột 9: Năng lượng đơn vị của dòng chảy i = hi + V g i

Cột 13: Khoảng cách tính từ cuối cống L = l + 10hx

Từ bảng 2.5 ta có cột nước cuối đoạn đập tràn đỉnh rộng là hx = hn = 5,716m < D = 7,5m.Như vậy đường mặt nước không chạm trần tuy nen So sánh chỉ tiêu chảy ngập phân giới

ta có:

Giả thiết cửa vào tương đối thuận theo bảng 14-12 bảng tra thuỷ lực ta có m = 0,35

Từ đó tra bảng 14-13 bảng tra thuỷ lực với m = 0,35  n = 0,93

 = 36,128 m2 : Là diện tích mặt cắt ướt tại hx = hn = 5,716m

(2) Tính toán với cấp lưu lượng Q = 350 m3/s

Giả thiết chế độ chảy trong tuy nen là không áp Tính toán vẽ đường mặt nước chođoạn kênh để xác định cột nước đầu kênh

Độ sâu phân giới hk,với mặt cắt tròn được tính theo công thức:

k

Q gD

Ta thấy hn< hk nên tại cửa ra chọn hra = hk = 6,405m

Tương tự trường hợp trên ta lập được bảng tính toán đường mặt nước ứng với cấplưu lượng Q = 350 (Bảng 2.6-phụ lục)

Từ bảng 2.6 ta thấy đường mặt nước chạm trần tuy nen Như vậy trong trường hợpnày chế độ chảy trong tuy nen phải là chế độ chảy có áp hoặc bán áp Tuy nen có chiềudài khá lớn, kinh nghiệm cho thấy dòng chảy trong tuy nen sẽ là dòng có áp

Ta có sơ đồ bài toán thuỷ lực dòng chảy có áp:

MNTL

D 2

c

n

h

h H

Z = H + i.L - D2

821,9 m

H ình 2.4: Sơ đồ thuỷ lực dòng chảy có áp trong tuy nen TN2 khi h n < D/2

Công thức tính toán như trên đã trình bày, áp dụng theo công thức tính thuỷ lực qua vòihoặc ống ngắn :

)

.(

2

2 0

D L i g

Q H

L : Chiều dài của tuynen L = 821,9(m)

D : Đường kính của tuynen D = 7,5(m)

 : Tiết diện của tuynen 2 44,18

L g

c c

.

2 1

R : Bán kính thuỷ lực của tuynen R = D/4 = 1,875 (m)

C : Hệ số Sêdi xác định theo công thức Maninh

.1,8750,017

n

Bảng 2.7: Bảng quan hệ Q ~ Z TL khi dẫn dòng qua tuy nen TN2

Q

(m3/s)

ZTL (m)

Trạng thái chảy

Q (m3/s)

ZTL (m)

Trạng thái chảy

Q (m3/s)

ZTL (m)

Trạng thái chảy

Q = 300 0

50 100 150 200 250 300 350

H ình 2.5: Đồ thị quan hệ Q ~ Z TL khi dẫn dòng qua tuy nen TN2

2.3.3 Tính toán thủy lực dẫn dòng mùa kiệt năm thứ 5

Công trình dẫn dòng cho mùa kiệt năm thứ năm là tuy nen dẫn nước vào nhà máythuỷ điện TN1, khi đó tuy nen dẫn dòng TN2 đang được lấp Quá trình tính toán dẫndòng qua tuy nen TN1 tương tự như tính toán đối với tuy nen TN2

2.3.3.1 Mục đích tính toán

Xác định quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua tuy nen TN1

2.3.3.2 Nội dung tính toán

* Bài toán: Xác định cao trình mực nước thượng lưu khi cho biết các thông số sau:

- Lưu lượng dẫn qua tuy nen TN1: Qgt

- Thông số của tuy nen: Đoạn tuy nen TN1 ngay trước nhà máy thuỷ điện có độ dốc lớn,thay đổi đột ngột từ i = 0,03 đến i = 0,53 theo kinh nghiệm đường mặt nước trong đoạnnày sẽ là đường nước đổ b1 Ta tính toán với đoạn tuy nen từ cửa vào tới chỗ nối tiếp cócác thông số như sau:

D = 7,5 m; L = 677,4 m ; n = 0,017 (Tra phụ lục 4-3 bảng tra thuỷ lực); i = 0,03

- Cao độ cửa vào tuy nen  = +55

- Cao độ cửa ra tuy nen  = 55 – 0,03.677,4 ≈ +34,68

* Tính toán:

Tính toán tương tự như đối với tuy nen TN2 Tiến hành tính toán cụ thể cho một số cấplưu lượng, với các cấp lưu lượng khác sẽ được tính tương tự Kết quả tính toán cuối cùng

sẽ được lập thành bảng, qua đó vẽ được quan hệ Q ~ ZTL

(1) Tính toán với cấp lưu lượng Q = 500 m3/s

Giả thiết chế độ chảy trong tuy nen là không áp Tính toán vẽ đường mặt nước chođoạn kênh để xác định cột nước đầu kênh.

Độ sâu phân giới hk,với mặt cắt tròn được tính theo công thức:

k

Q gD

Nhận thấy ZHL= +27,2 < Zđáy tuy nen TN1= +34,68 nên tại cửa ra chọn hra = hk = 1,5 m

Từ đó ta lập được bảng tính toán đường mặt nước ứng với cấp lưu lượng Q =20m3/s (Bảng 2.8-phụ lục) Từ bảng 2.8 ta thấy đường mặt nước chạm trần tuy nen Nhưvậy trong trường hợp này chế độ chảy trong tuy nen phải là chế độ chảy có áp hoặc bán

áp Tuy nen có chiều dài và độ dốc lớn, kinh nghiệm cho thấy dòng chảy trong tuy nen sẽ

là dòng có áp

Sơ đồ thuỷ lực bài toán dòng có áp:

D 2

Z = H + i.L -

2 D

MNTL

H

h c

677,4 m

H ình 2.6: Sơ đồ thuỷ lực dòng chảy có áp trong tuy nen TN1 khi hn < D/2

Áp dụng theo công thức tính thuỷ lực qua vòi hoặc ống ngắn, trường hợp hn < D/2:

2 0

D L i g

Q H

L : Chiều dài của tuynen L = 677,4(m)

D : Đường kính của tuynen D = 7,5(m)

 : Tiết diện của tuynen 2 44,18

L g

c c

.

2 1

R : Bán kính thuỷ lực của tuynen R = D/4 = 1,875 (m)

C : Hệ số Sêdi xác định theo công thức Maninh

.1,8750,017

Bảng 2.9: Bảng quan hệ Q ~ Z TL khi dẫn dòng qua tuy nen TN1

Q

(m3/s)

ZTL (m)

Trạng thái chảy

Q (m3/s)

ZTL (m)

Trạng thái chảy

Q (m3/s)

ZTL (m)

Trạng thái chảy 470.00 55.22571 Có áp 550.00 61.43075 Có áp 630.00 68.60913 Có áp 480.00 55.94811 Có áp 560.00 62.27482 Có áp 640.00 69.57486 Có áp 490.00 56.68572 Có áp 570.00 63.13409 Có áp 650.00 70.5558 Có áp 500.00 57.43854 Có áp 580.00 64.00858 Có áp 660.00 71.55196 Có áp 510.00 58.20656 Có áp 590.00 64.89827 Có áp 670.00 72.56332 Có áp 520.00 58.9898 Có áp 600.00 65.80317 Có áp 680.00 73.58989 Có áp 530.00 59.78824 Có áp 610.00 66.72328 Có áp 690 74.63166 Có áp 540.00 60.60189 Có áp 620.00 67.6586 Có áp 700 75.68865 Có áp

H ình 2.7: Đồ thị quan hệ Q ~ Z TL khi dẫn dòng qua tuy nen TN1 mùa kiệt năm thứ 5

2.3.4 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng mùa lũ năm thứ 3

Mùa lũ năm thứ ba dòng chảy được dẫn qua công trình dẫn dòng gồm có tuy nenTN1, tuy nen TN2 và đập đá đổ xây dở Tính toán thuỷ lực dẫn dòng năm thứ ba cần phảitính dẫn dòng đồng thời qua cả ba công trình này

2.3.4.1 Mục đích tính toán

Xác định quan hệ Qxã ~ ZTL khi dẫn dòng mùa lũ năm thi công thứ 3, phục vụ chotính toán điều tiết lũ năm thi công thứ 3

2.3.4.2 Nội dung tính toán

1) Bài toán: Xác định tổng lưu lượng xả khi hai tuy nen TN1, TN2 và đập đá đổ xây

dở làm việc đồng thời, cho biết các thông số sau:

- Cao trình mực nước thượng lưu: giả thiết các giá trị ZTL

- Các thông số về hai tuy nen TN1, TN2 đã có ở trên

- Thông số về đập đá đổ xây dở dùng để dẫn dòng: Tính toán đập đá đổ xây dở dùng đểdẫn dòng coi như một đập tràn; cao độ đập đá đổ xây dở dùng để tràn nước  = +55; bềrộng của tràn B = 200m; chiều dài tràn nước L = 202,3m Nhận thấy với lưu lượng lũthiết kế dẫn dòng Q = 7250 m3/s thì mực nước hạ lưu là ZHL = 40,42 m thấp hơn rất nhiều

so với ngưỡng đập vì thế trạng thái chảy của đập tràn luôn luôn là trạng thái chảy khôngngập qua đập tràn đỉnh rộng

2) Tính toán:

 Xác định quan hệ (Q ~ ZTL) khi chỉ có mình đập thực hiện dẫn dòng

Sơ đồ tính toán dẫn dòng qua đập đá đổ xây dở:

H ình 2.8: Sơ đồ dẫn dòng qua đập đá đổ xây dở

* Các bước tính toán như sau:

- Giả thiết các cấp lưu lượng Qi khác nhau

- Áp dụng công thức tính lưu lượng đối với đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập

Qi = m.B.(2.g)1/2.Hoi3/2 tính được trị số Hoi  Hi

- ZTL = Zngưỡng + Hi = 55 + Hi

Ở đây ta tiến hành tính toán cho một trường hợp cụ thể, các trường hợp khác tính toántương tự Từ các kết quả tính toán đó ta vẽ được quan hệ Q ~ ZTL khi chỉ cho mình đậpthực hiện dẫn dòng

* Tính toán với cấp lưu lượng Q = 500 m3/s

Áp dụng công thức tính lưu lượng đối với đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập ta có:

Q = m.B 2.g 32

0

H 

2 3

2

Q H



Trong đó:

Q - lưu lượng tràn qua đập đá đổ xây dở, Q = 500 m3/s

m - hệ số lưu lượng, lấy sơ bộ theo kinh nghiệm trong bảng 14-12 (bảng tra thuỷlực)

m = 0,34

B - bề rộng tràn nước, B = 200 m

Thay số vào công thức ta tính được:

2 3 0

v

g = 1,4 -

21,772.9,81 = 1,24 m

 ZTL = 1,24 + 55 = 56,24 m

Tính toán tương tự với các cấp lưu lượng giả thiết khác, tổng hợp kết quả ta thành lậpđược bảng quan hệ Qđập ~ ZTL khi chỉ mình đập thực hiện dẫn dòng (bảng 2.10), từ đó vẽđược quan hệ Qxã ~ ZTL trên đồ thị hình 2.9

Bảng 2.10: Bảng quan hệ Q ~ Z TL khi dẫn dòng qua đập đá đổ xây dở

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Q (m3/s)

ZTL (m)

H ình 2.9: Đồ thị quan hệ Q ~ Z TL khi dẫn dòng qua đập đá đổ xây dở

 Xác định quan hệ (Qxả ~ ZTL) khi hai tuy nen TN1, TN2 và đập đá đổ xây dở làm việcđồng thời

Để tính toán tổng lưu lượng xả khi hai tuy nen và đập đá đổ xây dở làm việc đồng thời tatiến hành tính toán qua các bước sau:

- Giả thiết các cao trình ZTL khác nhau

- Từ giá trị ZTL giả thiết tra quan hệ ZTL ~ Qtuy nen TN1 và quan hệ ZTL ~ Qtuy nen TN2 ta cóđược trị số lưu lượng chảy qua hai tuy nen

- Từ giá trị ZTL giả thiết tra quan hệ ZTL ~ Qđập có được lưu lượng xả qua đập

- Tổng lưu lượng xả: Qtổng = Qđập + Qtuy nen TN1 + Qtuy nen TN2

Ở đây ta tiến hành tính toán cho một trường hợp cụ thể, các trường hợp khác tính toántương tự Từ các kết quả tính toán đó ta vẽ được quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng đồng thờiqua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đá đổ xây dở trong mùa lũ năm thứ 3

Tính toán với cao trình mực nước thượng lưu là ZTL = +60m

- Tra quan hệ ZTL ~ Qtuy nen TN1 (hình 2.8) ta được lưu lượng chảy qua tuy nen TN1 là:

vẽ được quan hệ Qxã ~ ZTL trên đồ thị hình 2.10

0 10 20 30 40 50 60 70

0.00 2000.00 4000.00 6000.00 8000.00 10000.00

Q (m3/s)

ZTL (m)

Q = 974

H ình 2.10: Đồ thị quan hệ Q xả ~ Z TL khi dẫn dòng qua hai tuy nen TN1, TN2

và đập đá đổ đắp dở trong mùa lũ năm thứ 3

2.3.5 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng mùa lũ năm thứ 4

Tính toán thuỷ lực dẫn dòng mùa lũ năm thứ 4 là tính toán thuỷ lực khi dẫn dòngđồng thời qua tuy nen TN2 và bản đáy tràn xây dở

2.3.5.1 Mục đích tính toán

Xác định quan hệ Qxã ~ ZTL khi dẫn dòng mùa lũ năm thi công thứ 4, phục vụ chotính toán điều tiết lũ năm thi công thứ 4

2.3.5.2 Nội dung tính toán

* Bài toán: Xác định tổng lưu lượng xả qua tuy nen TN2 và bản đáy tràn xây dở khi chobiết các thông số sau:

- Cao trình mực nước thượng lưu: giả thiết các giá trị ZTL

- Thông số về tuy nen TN2 đã có ở trên

- Thông số về bản đáy tràn đang xây dở dùng để dẫn dòng: cao trình bản đáy tràn  =+85; bề rộng của tràn B = 70m Nhận thấy với lưu lượng lũ thiết kế dẫn dòng Q = 7520

m3/s thì mực nước hạ lưu là ZHL = 40,42 m thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng tràn vì thếtrạng thái chảy của đập tràn luôn luôn là trạng thái chảy không ngập qua đập tràn đỉnhrộng

* Tính toán:

Dẫn dòng qua bản đáy tràn có sơ đồ và phương pháp tính tương tự trường hợp dẫndòng qua đập đá đổ xây dở Để tính toán tổng lưu lượng xả khi tuy nen TN2 và bản đáytràn xây dở làm việc đồng thời ta tiến hành tính toán qua các bước sau:

- Từ giá trị ZTL giả thiết tra quan hệ ZTL ~ Qtuy nen TN2 ta có được trị số lưu lượng chảy quatuy nen TN2

- Áp dụng công thức tính lưu lượng đối với đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập để tính

ra lưu lượng tháo qua bản đáy tràn: Qbản đáy

- Tổng lưu lượng xả: Qtổng = Qbản đáy + Qtuy nen TN2

Ở đây ta tiến hành tính toán cho một trường hợp cụ thể, các trường hợp khác tính toántương tự Từ các kết quả tính toán đó ta vẽ được quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng đồng thờiqua tuy nen TN2 và bản đáy tràn xây dở trong mùa lũ năm thứ 4

 Tính toán với cao trình mực nước thượng lưu là ZTL = +90m

- Tra quan hệ ZTL ~ Qtuy nen TN2 (hình 2.5) ta được lưu lượng chảy qua tuy nen TN2 là:

H0 - cột nước trước ngưỡng tràn, H0  H = ZTL - Zngưỡng tràn = 90 – 85 = 5 m

Thay số vào công thức ta tính được:

Qđập = 0,34.70 2.9,81.532 = 1178,64 m3/s

- Vậy ta tính được tổng lưu lượng xả là:

Qtổng = 1178,64 + 817,20 = 1995,84 m3/sTính toán tương tự với các giá trị ZTL giả thiết khác, tổng hợp kết quả ta thành lập đượcbảng quan hệ Qxã ~ ZTL khi dẫn dòng mùa lũ năm thi công thứ 4 (bảng 2.12-phụ lục), và

vẽ được quan hệ Qxã ~ ZTL trên đồ thị hình 2.11

H ình 2.11: Đồ thị quan hệ Q xả ~ Z TL khi dẫn dòng qua tuy nen TN2

và bản đáy tràn xây dở trong mùa lũ năm thứ 4

2.4 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

2.4.1 Mục đích tính toán

Khi đập đã lên cao, hồ có khả năng điều tiết thì phải tính toán điều tiết lũ để xácđịnh lưu lượng xả lớn nhất qua các công trình dẫn dòng qxả max Công việc tính toán điềutiết lũ qua các công trình dẫn dòng cụ thể gồm ba phần như sau:

- Điều tiết lũ tiểu mãn P = 5% qua tuy nen TN2

- Điều tiết lũ chính vụ P = 1% qua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đá đổ xây dở

- Điều tiết lũ chính vụ P = 1% qua tuy nen TN2 và bản đáy tràn xây dở

2.4.2 Tài liệu tính toán :

- Đường quá trình lũ tiểu mãn tần suất P = 5% có Qmax = 1230m3/s

- Đường quá trình lũ chính vụ tần suất P = 5% có Qmax = 5050m3/s

- Đường quá trình lũ chính vụ tần suất P = 1% có Qmax = 7520m3/s

- Đường quan hệ Z ~ W của hồ chứa

- Đường quan hệ QTN2 ~ ZTL (hình 2.5)

- Đường quan hệ QTN1 + TN2 + Đập xây dở ~ ZTL (hình 2.10)

- Đường quan hệ QTN2 + Bản đáy tràn ~ Z TL (hình 2.11)

2.4.3 Nội dung tính toán

Theo tài liệu thuỷ văn thì đường quá trình lũ Cửa Đạt có dạng khá phức tạp, vì vậy

ta sử dụng phương pháp điều tiết lũ Pôtapốp để tính toán

2.4.3.1 Phương pháp Pôtapốp

Theo phương trình cân bằng nước ta có: