Nghiên cứu lựa chọn các thông số hợp lý kênh dẫn dòng khi thi công công trình thủy lợi, thủy điện

Tính toán xác đ nh kinh phí thi công kênh và đê quai th ng l u ..... gian hoàn thành c ng khác nhau.

PH M V N TR

NGHIÊN C U L A CH N CÁC THÔNG S H P LÝ KÊNH D N DÒNG KHI THI CÔNG CÔNG TRÌNH

PH M V N TR

NGHIÊN C U L A CH N CÁC THÔNG S H P LÝ KÊNH D N DÒNG KHI THI CÔNG CÔNG TRÌNH

L I C M N

Tác gi xin bày t lòng kính tr ng và bi t n sâu s c t i th y giáo GS.TS Lê Kim Truy n, ng i đã tr c ti p h ng d n và giúp đ tác gi hoàn thành Lu n v n c a mình

Tác gi xin c m n các th y, cô giáo Tr ng i h c Th y l i, khoa Công trình, khoa Sau đ i h c v s giúp đ trong th i gian tác gi h c t p và nghiên c u

Tác gi xin c m n Lãnh đ o cùng các đ ng nghi p trong Công ty c

ph n T v n xây d ng Th y l i Thanh Hóa đã t o đi u ki n và đ ng viên tác

gi trong su t th i gian h c t p và hoàn thành lu n v n

Cu i cùng tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n Gia đình và

nh ng ng i thân

Hà N i, ngày 25 tháng 5 n m 2015

Tác gi lu n v n

Ph m V n Tr

L I CAM OAN

Tác gi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a b n thân tác

gi Các k t qu nghiên c u và các k t lu n trong lu n v n là trung th c, không sao chép t b t k m t ngu n nào và d i b t k hình th c nào.Vi c tham kh o các ngu n tài li u đã đ c th c hi n trích d n và ghi ngu n tài li u tham kh o đúng quy đ nh

Hà N i, ngày 25 tháng 5 n m 2015

Tác gi lu n v n

Ph m V n Tr

M C L C

M U 1

CH NG 1: T NG QUAN V CÔNG TÁC D N DÒNG THI CÔNG VÀ KÊNH D N DÒNG KHI THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH TH Y L I, TH Y I N 3

1.1 V trí, ý ngh a c a công tác d n dòng thi công 3

1.2 Các nhân t nh h ng đ n vi c l a ch n ph ng án d n dòng thi công 5 1.3 Các ph ng án d n dòng thi công và nh ng u nh c đi m, đi u ki n ng d ng 10

1.4 Nh ng yêu c u c u t o c a đê quai và nh h ng c a nó đ n vi c l a ch n ph ng án d n dòng 16

1.5 Các tiêu chí đánh giá vi c l a ch n ph ng án d n dòng 25

1.6 T ng quan chung v công tác d n dòng qua kênh 26

K t lu n ch ng 1 27

CH NG 2: NGHIÊN C U NH H NG D C KÊNH D N DÒNG N M C N C TH NG L U 28

2.1 Nguyên t c và nh ng nhân t nh h ng đ n vi c l a ch n đ d c kênh d n dòng 28

2.2 Tính toán l a ch n v n t c h p lý trong kênh d n dòng 29

2.3 Nghiên c u nh h ng đ d c kênh d n dòng đ n m c n c th ng l u kênh d n dòng 36

2.4 Phân tích l a ch n đ d c h p lý kênh d n dòng khi thi công công trình th y l i, th y đi n 49

K t lu n ch ng 2 50

CH NG 3: NGHIÊN C U NH H NG C A CHI U R NG ÁY KÊNH D N DÒNG N M C N C TH NG L U 51

3.1 Nh ng nhân t nh h ng đ n vi c l a ch n chi u r ng đáy kênh d n

dòng 51

3.2 Nghiên c u nh h ng c a chi u r ng đáy kênh d n dòng đ n m c n c đ u kênh d n dòng 51

3.3 Phân tích l a ch n chi u r ng đáy kênh d n dòng khi thi công công trình th y l i, th y đi n 66

K t lu n ch ng 3 67

CH NG 4: NGHIÊN C U NH H NG CAO TRÌNH C A VÀO KÊNH D N DÒNG N KH I L NG ÀO KÊNH VÀ P Ê QUAI TH NG L U 68

4.1 Nh ng nhân t nh h ng đ n vi c l a ch n cao trình c a vào kênh d n dòng 68

4.2 Tính toán xác đ nh cao trình đê quai th ng l u 68

4.3 Tính toán xác đ nh kinh phí thi công kênh và đê quai th ng l u 75

4.4 Phân tích l a ch n cao trình c a vào kênh d n dòng 77

K t lu n ch ng 4 78

K T LU N VÀ KI N NGH 79

TÀI LI U THAM KH O 81

D ANH M C CÁC HÌNH V

Hình 1.1: C u t o đê quai b ng đ t 17

Hình 2.1: ng m t n c b1 37

Hình 2.2: ng m t n c b2 38

Hình 2.3: Bi u đ quan h i ~ H (v i i<ik) 48

Hình 2.4: Bi u đ quan h Q ~ H (v i i>ik) 49

Hình 3.1: Bi u đ quan h b ~ H 65

Hình 4.1: M t c t đê quai ng v i cao trình đ nh 94,6 m 73

Hình 4.2: M t c t đê quai ng v i cao trình đ nh 95,1 m 74

Hình 4.3: M t c t đê quai ng v i cao trình đ nh 95,6 m 74

Hình 4.4: M t c t đê quai ng v i cao trình đ nh 96,1 m 74

Hình 4.5: Bi u đ giá thành công trình d n dòng 78

DA NH M C CÁC B NG BI U

B ng 1.1: T l giá thành công trình d n dòng so v i giá thành đ p 4

B ng 1.2: H s đ d c nh nh t c a mái đê quai b ng đ t 18

B ng 2.1: V n t c trung bình cho phép đ i v i đ t không dính 30

B ng 2.2: V n t c trung bình cho phép đ i v i đ t dính 31

B ng 2.3: V n t c trung bình cho phép đ i v i đá 32

B ng 2.4: V n t c trung bình cho phép đ i v i l p áo, m t gia c nhân t o 33

B ng 2.5: Quan h gi a dtb (mm) và ω (mm/s) 35

B ng 2.6: B ng t ng h p quan h i ~ H ( ng v i i<ik, Q = 20 m3 /s) 42

B ng 2.7: B ng t ng h p quan h i ~ H ( ng v i i<ik, Q = 50 m3 /s) 44

B ng 2.8: B ng t ng h p quan h i ~ H ( ng v i i<ik, Q = 100 m3 /s) 45

B ng 2.9: B ng t ng h p quan h i ~ H ( ng v i i<ik, Q = 200 m3 /s) 46

B ng 2.10: B ng t ng h p quan h i ~ H ( ng v i i<ik, Q = 300 m3 /s) 47

B ng 2.11: B ng t ng h p quan h Q ~ H ( ng v i i>ik) 48

B ng 3.1: B ng t ng h p quan h b ~ H ( ng v i Q = 20 m3 /s) 54

B ng 3.2: B ng t ng h p quan h b ~ H ( ng v i Q = 30 m3 /s) 56

B ng 3.3: B ng t ng h p quan h b ~ H ( ng v i Q = 50 m3 /s) 58

B ng 3.4: B ng t ng h p quan h b ~ H ( ng v i Q = 100 m3 /s) 59

B ng 3.5: B ng t ng h p quan h b ~ H ( ng v i Q = 200 m3 /s) 61

B ng 3.6: B ng t ng h p quan h b ~ H ( ng v i Q = 300 m3 /s) 63

B ng 3.7: B ng t ng h p quan h b ~ H ( ng v i Q = 500 m3 /s) 65

B ng 4.1: B ng tính c t n c đ u kênh hđ 71

B ng 4.2: B ng tính cao trình đ nh đê quai th ng l u 73

B ng 4.3: B ng tính kh i l ng đào kênh 75

B ng 4.4: B ng tính chi phí đào kênh 75

B ng 4.5: B ng tính kh i l ng đ p đê quai th ng l u 76

B ng 4.6: B ng tính chi phí đ p đê quai th ng l u 76

B ng 4.7: B ng quan h cao trình c a vào ZCTDD (m) và t ng h p chi phí đào kênh và đ p đê quai th ng l u K (106đ ng) 77

đi u ki n thi công th c t c a công trình mà đ a ra ph ng án và ph ng pháp thi công h p lý nh t, nh m b o đ m hi u qu trong vi c qu n lý xây

d ng

D n dòng thi công qua kênh là m t trong nh ng ph ng pháp th ng

đ c s d ng n c ta b i có nhi u u đi m thi công nhanh, kh n ng đi u

ti t l n, giá thành h ,… Nh ng khi thi t k kênh d n dòng vi c l a ch n các thông s kênh nh : ch n đ d c i g n nh theo công th c và đi u ki n c a dòng đ u lo i kênh t i, tiêu mà ch a xác đ nh đ n đi u ki n kinh t ; chi u

r ng đáy kênh b ch y u xác đ nh theo đi u ki n thi công mà ch a xác đ nh

đ c nh h ng c a b đ n cao trình đê quai, h u h t m i chú ý đ n m i quan

h c a cao trình m c n c đ u kênh và cao trình đê quai

l a ch n đ c các thông s kênh h p lý c n đi sâu phân tích nh

h ng c a các thông s kênh d n dòng đ n m c n c th ng l u, đ n kh i

l ng đào kênh và đ p đê quai th ng l u ây là bài toán mang nhi u ý ngh a kinh t , k thu t và yêu c u th c t đ t ra

II M c đích c a tài:

- L a ch n thông s đ d c kênh d n dòng i t ng ng v i các c p l u

l ng, sau khi phân tích bi u đ quan h i ~ H c t n c th ng l u kênh d n dòng theo các c p l u l ng khác nhau

- L a ch n thông s chi u r ng đáy kênh d n dòng b ng v i các c p

l u l ng sau khi phân tích bi u đ quan h b ~ H, nh h ng c a b đ n m c

L a ch n đ c các thông s kênh d n dòng đ m b o yêu c u kinh t ,

k thu t thi công các công trình th y l i, th y đi n ng d ng k t qu nghiên

c u vào công trình th c t

C H NG 1

T NG QUAN V CÔNG TÁC D N DÒNG THI CÔNG VÀ

KÊNH D N DÒNG KHI THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH TH Y L I,

TH Y I N

1.1 V trí, ý ngh a c a công tác d n dòng thi công

D n dòng thi công là m t h ng m c công trình th ng không th thi u

đ c trong quá trình xây d ng công trình th y l i, th y đi n ây là m t trong nh ng n i dung ch y u c a thi t k t ch c xây d ng các công trình

th y công và ph thu c nhi u vào vi c b trí các công trình đ u m i L a

ch n ph ng án d n dòng ho c công trình d n dòng nh h ng l n đ n k

ho ch ti n đ thi công và giá thành công trình Khi l a ch n ph ng án d n dòng c n ph i tính toán sao cho kinh phí nh nh t, thi công thu n l i, an toàn

nh t mà v n đ m b o n c t th ng l u v h l u, duy trì dòng ch y t nhiên và phát huy y u t l i d ng t ng h p Ngoài ra, vi c ch n ph ng án

d n dòng thi công h p lý còn cho phép s m phát huy hi u qu công trình ngay trong th i gian thi công

V i m i công trình, quy mô và th i gian xây d ng khác nhau, đi u ki n

đ a hình, đ a ch t t ng công trình khác nhau, yêu c u l i d ng t ng h p ngu n

n c khác nhau do đó ph ng án d n dòng thi công không gi ng nhau Tuy nhiên công tác d n dòng có chung nh ng n i dung chính sau:

- L a ch n xác đ nh ph ng án d n dòng

- Tính toán thi t k các công trình d n dòng (Kênh, c ng, tuy nen, tràn

t m,…)

- Thi t k công trình ng n dòng và đê quai bao quanh h móng đ m

b o h móng đ c thi công khô ráo

- L i d ng t ng h p dòng ch y t nhiên m c cao nh t

Có tr ng h p đ c bi t do đi u ki n d n dòng thi công khó kh n ph i thay đ i tuy n công trình chính đ đ n gi n s đ d n dòng, m c dù đi u này làm t ng kh i l ng công trình chính Ví d nh công trình th y đi n Tam

Hi p Trung Qu c và công trình th y đi n S n La, h ch a Nà T c n c

ta, trong thi t k đã ph i đi u ch nh tuy n công trình đ đ n gi n hóa ph ng

Tháo l u l ng thi công qua

T l giá thành công trình d n dòng so v i đ p

Công trình d n dòng nh h ng tr c ti p đ n giá thành và th i gian thi công hoàn thành công trình D n dòng thi công chi m v trí quan tr ng trong công tác thi t k t ch c thi công và b trí t ng th các công trình lâu dài Do

v y, vi c nghiên c u đ l a ch n gi i pháp d n dòng thi công h p lý cho m i công trình là v n đ khoa h c, c n ph i cân nh c đ y đ d a trên c s k thu t, kinh t và v n đ xã h i

1.2 Các nhân t nh h ng đ n vi c l a ch n ph ng án d n dòng thi công

ch y u quy t đ nh ph ng án d n dòng: d c hai b , lòng sông r ng hay

h p, bãi b i khu v c lòng sông; đ a hình lân c n d c hay tho i; kh n ng cho phép thu h p dòng ch y, kh n ng đào kênh d n dòng, l i d ng yên ng a

đ x l

Ví d : Công trình thu đi n N m Na 2 đ c xây d ng trên sông N m

Na thu c đ a ph n xã Phìn H , huy n Sìn H , t nh Lai Châu cách th xã Lai Châu kho ng 15km v phía Tây B c

c đi m v đ a hình c a khu v c d án là núi cao và lòng sông r ng,

đ a hình d c, b chia c t nhi u b i khe và su i t hai bên đ vào sông N m

Na

T nh ng phân tích đ a hình: v i lòng sông r ng, bên b trái công trình

đ u m i có bãi b i v mùa ki t có th d n dòng qua lòng sông thu h p b

ph i L i d ng v trí tuy n kênh d n vào và kênh d n ra Nhà máy l a ch n

ph ng án đào kênh d n dòng b trái, ph c v d n dòng trong mùa l n m

th nh t và các giai đo n sau

Ph ng án d n dòng thi công đ c ch n nh sau:

D n dòng qua lòng sông thu h p b ph i 526/526

T tháng 05 n m 2009

đ n tháng 11 n m 2009 (mùa l n m XD1)

D n dòng qua lòng sông, kênh d n dòng 3260/3260

3 10

T tháng 12 n m 2009

đ n tháng 04 n m 2010 (mùa ki t n m XD2)

D n dòng qua 04 h m

d n dòng: bxh = 5x6m

526/526

T tháng 05 n m 2011

đ n tháng 11 n m 2011 (mùa l n m XD3)

D n dòng qua 04 h m

d n dòng và 04 khoang tràn xây d 3260/3260

7 10

T tháng 12 n m 2011

đ n tháng 04 n m 2012 (mùa ki t n m XD4)

D n dòng qua 04 h m

d n dòng

526/526

1.2.1.2 c đi m đ a ch t và đ a ch t th y v n

a ch t có nh h ng đ n vi c m mái d c hai bên b , thi công bóc

b hay x lý t ng ph lòng sông, m c đ thu h p lòng sông và b sông, do

v y nh h ng tr c ti p đ n ph ng án d n dòng V i đi u ki n đ a ch t t t

có th t ng m c đ thu h p lòng sông khi d n dòng vào mùa l ; n n công trình n t n ít không ph i khoan ph t x lý n n

Ví d : Công trình H Hà ng (Qu ng Ninh) mùa l d n dòng qua

ph n lòng sông thu h p, gia c mái đ p ph n ti p giáp v i dòng ch y b ng

t m bê tông lát mái th ng l u, lòng su i vùng h l u đ p đ m b o n đ nh

ch ng xói Th y đi n Supan S n La, n n công trình ít b n t n , không ph i khoan ph t gia c n n do v y th i gian mùa khô t p trung cho vi c đ p đ p

đ y nhanh ti n đ Công trình th y đi n Bình i n t nh Th a Thiên Hu n n tuy n công trình b n t n nhi u nên mùa khô n m đ u tiên ph i t p trung khoan ph t dung d ch ch ng th m đ x lý n n do v y ti n đ thi công đ p b

Sông có l u l ng l n hay nh , chênh l ch c t n c và biên đ l u

l ng c a mùa l và mùa khô, l u l ng đ nh l và quy lu t xu t hi n … đ u

tr c ti p nh h ng t i ph ng án d n dòng i v i dòng sông có l u l ng

l n, quá trình xây d ng th ng chia ra hai th i đo n d n dòng, mùa khô có

th d n dòng qua kênh ho c c ng, mùa l d n dòng qua công trình khác ho c qua lòng sông thu h p

Ví d : Công trình th y đi n N m Na 2 có l u l ng mùa khô và mùa l chênh nhau r t l n (L u l ng tính toán d n dòng mùa ki t max là QKi t10% =

526 m3/s; QL 5% = 3260 m3/s ) Vì v y, n m th nh t mùa ki t d n dòng qua lòng sông thu h p; mùa l l u l ng l n d n dòng qua lòng sông và kênh d n dòng b trái

Công trình H Hà ng (Qu ng Ninh) l u l ng thi t k d n dòng mùa

l Ql = 987,0 m3/s, mùa khô QTkdd ki t = 23,98 m3/s, l u l ng mùa l và mùa khô chênh nhau r t l n, mùa khô dòng ch y đ c d n qua l x d i tràn, mùa l d n dòng qua lòng sông thu h p ph n b trái

V i dòng sông có l u l ng mùa khô không l n, th ng đê quai ng n

n c làm khô h móng, công trình d n dòng là c ng ng m d i thân đ p k t

h p v i kênh d n dòng, ví d nh công trình h ch a n c N m Pông t nh

i n Biên; công trình h Quán Ch t nh Thái Nguyên; H su i N a t nh B c Giang…

Mùa khô kéo dài hay ng n c ng nh h ng đ n th i gian thi công,

c ng đ đ p đ p v t l

Tr ng h p chênh l ch m c n c và l u l ng gi a mùa khô và mùa

l không l n có th đào kênh d n dòng đ r ng đ ph c v d n dòng c mùa khô và mùa l

1.2.1.4 Hình th c và b trí công trình chính

Hình th c k t c u công trình th y công, b trí t ng th và kh i l ng công trình chính … là m t trong nh ng y u t quan tr ng đ đ xu t và l a

ch n ph ng án d n dòng Quá trình d n dòng c n l i d ng công trình lâu dài tham gia vào d n dòng đ gi m giá thành xây d ng i v i đ p đá đ ho c

đá xây, đ p bê tông có th xem xét đ n ph ng án cho n c tràn qua công trình đang xây d trong mùa l Tuy nhiên tr ng h p này c n ph i so sánh

ph ng án d a trên c s k thu t và kinh t …

Ví d : Công trình th y đi n N m Na 2 l i d ng v trí và s d ng công trình lâu dài tham gia d n dòng nên ti t ki m đ c giá thành xây d ng công trình t m là r t l n, c th nh sau:

+ Kênh d n vào và Kênh d n ra Nhà máy th y đi n Thi t k tuy n kênh d n dòng có v trí tuy n và chi u r ng chính là v trí tuy n và kích th c kênh d n vào và kênh d n ra c a Nhà máy th y đi n

+ Mùa l n m xây d ng th 2 d n dòng qua Kênh và p tràn xây d ; Mùa l n m xây d ng th 3 d n dòng qua 4 h m d n dòng và 4 khoang tràn xây d

1.2.2 i u ki n xã h i, đi u ki n thi công

1.2.2.1 Yêu c u l i d ng t ng h p

Trong th i gian thi công công trình chính, khu v c h l u v n c n ph i

có n c đ ph c v các m c đích nh : t i, nuôi tr ng th y s n, giao thông

th y, n c dùng cho s n xu t công nghi p và sinh ho t v.v… Do v y khi thi t

k công trình d n dòng, ngoài yêu c u d n đ l u l ng, c n l u ý đ n v n đ

l i d ng t ng h p, c p n c cho h l u trong su t quá trình thi công, đây

c ng là v n đ khó kh n cho công tác d n dòng

1.2.2.2 i u ki n dân sinh, kinh t

C s h t ng khu v c công trình (đ ng giao thông, đi n, n c,…)

c ng là nh ng y u t thu n l i hay khó kh n cho ph ng án d n dòng Ví d

nh m t b ng khu v c công trình đ r ng, giao thông thu n l i thì ph ng án

d n dòng s đ n gi n nhi u so v i tr ng h p đ ng giao thông khó kh n 1.2.2.3 i u ki n và kh n ng thi công

i u ki n v th i gian thi công, kh n ng cung c p thi t b xe máy, nhân l c và v t li u …

Trình đ t ch c s n xu t và qu n lý công tr ng là nh ng y u t quy t

đ nh c a công tác d n dòng Vi c t ch c công tr ng m t cách khoa h c tránh đ c s ch ng chéo, phát huy t i đa hi u qu nhân công và máy móc …

Ph ng án d n dòng có nh h ng r t l n t i vi c l p t ng ti n đ thi công Ph ng án d n dòng khác nhau thì trình t thi công khác nhau và th i

gian hoàn thành c ng khác nhau Vi c phân các giai đo n d n dòng và b trí công trình d n dòng quy t đ nh đ n trình t thi công và th i gian hoàn thành công trình Vi c l p trình t thi công h p lý cho phép rút ng n t ng th i gian xây d ng công trình Vì v y, khi ch n ph ng án d n dòng c n xét t i trình t

và ph ng pháp thi công, c ng đ và ti n đ thi công, vi c b trí m t b ng

và đ ng giao thông bên ngoài và bên trong công tr ng

Công trình th y đi n Hòa Bình vào giai đo n mùa khô n m 1982 đã

ph i đào đ p v i kh i l ng l n (302÷360).103

m3/ tháng, t ng ng (12÷13).103 m3/ ngày đêm, đòi h i đ n v thi công ph i có n ng l c, kinh nghi m t ch c thi công m i đáp ng đ c các m c kh ng ch và hoàn thành

kh i l ng công vi c theo yêu c u Hi n nay v i kh n ng cung c p máy móc thi t b c ng nh trình đ s n xu t và qu n lý, chúng ta thi công thành công các công trình l n nh th y đi n Na Hang, H C a t, công trình th y đi n

Th c ch t c a ph ng pháp này là đ p đê quai ng n toàn b lòng sông

và dòng ch y t nhiên s đ c d n qua các công trình lâu dài ho c t m th i v

h l u đ công trình thi công đ c an toàn và đ m b o yêu c u l i d ng t ng

h p dòng ch y h l u

Công trình d n dòng th ng dùng là kênh d n bên b , máng d n, c ng

d i sâu, tràn t m, tuy nen

1.3.1.1 D n dòng qua máng

N c đ c ch y qua máng b c ngang đê quai th ng l u và h l u

V t li u làm máng: th ng làm b ng g , bê tông, bê tông c t thép, thép Máng d n đ c áp d ng trong tr ng h p l u l ng d n dòng không l n h n 2,0 m3/s, kh i l ng xây d ng có th thi công tr n v n trong m t mùa khô Ví

d h ch a ng Men - Thái Nguyên dùng máng d n dòng thi công

- Kh n ng tháo n c nh nên đê quai cao

- Th ng rò r gây t át h móng, khó kh n cho thi công do các giá

ch ng đ

1.3.1.2 D n dòng qua kênh

Kênh d n bên b đ c dùng khi xây d ng công trình đ u m i th y l i –

th y đi n trên đo n sông có b tho i và r ng, đi u ki n đ a hình, đ a ch t thu n l i cho vi c đào m t con kênh đ d n l u l ng thi công

u đi m:

- Thi công đào kênh t ng đ i đ n gi n, có th s d ng c gi i l n,

c ng có th dùng nhân công đ đào

- Ti n đ thi công nhanh, rút ng n th i gian hoàn thành công trình

- Giá thành r , hi u qu kinh t cao

C ng ng m là m t công trình l y n c lâu dài n m trong thân đ p đ t

ho c đ t đá t ng h p, thông th ng c ng ng m đ c xây d ng s m ngay t

đ u mùa khô n m thi công đ u tiên đ tham gia công tác d n dòng H u h t các công trình mi n núi đ u l i d ng c ng ng m làm công trình d n dòng thi công vào mùa khô khi l u l ng d n dòng không l n

Ph m vi s d ng: Th ng dùng xây d ng các đ p đ t hay đ p đ t đá

h n h p sông su i nh , lòng h p, l u l ng không l n

u đi m: M t b ng thi công không b chia c t, giao thông thu n ti n hai b , công trình d n dòng không c n tr đ n giao thông, thi công công trình khác

Nh c đi m:

- N u s d ng c ng t m th i thì ph i l p c ng, n u s d ng c ng t i thì kh n ng tháo n c nh

- K thu t thi công c ng d n dòng không đ m b o d phát sinh nguy

hi m ti m n trong thân đ p

M t khác các v t n i nh g , cành cây,…, bùn cát l ng đ ng gây t c,

c n tr dòng ch y nguy hi m cho đ p, đ c bi t nh ng c ng tháo l v i l u

l ng l n n u không có bi n pháp k p th i s d n đ n tràn đ p, v đ p

1.3.1.4 D n dòng qua tràn t m

Tràn t m th ng là tràn chính đang xây d đ c dùng làm công trình

d n dòng khi xây d ng h ch a, đ p dâng vùng núi, l i d ng đ a hình yên

và quá trình x lý c ng ph c t p d n đ n kéo dài th i gian thi công …

M t khác chi phí đào h m th ng cao, làm t ng giá thành xây d ng công trình Vì v y ch dùng ph ng án này khi không th dùng ph ng pháp

d n dòng khác đ c do thi công (đào, đ bê tông, khoan ph t, l p v.v )

V i công trình bê tông hay đá xây, quá trình thi công có th t o c ng x đáy cùng v i kênh tham gia c ng d n dòng C ng này th ng đ c l p vào mùa khô n m thi công cu i cùng Nhi u tr ng h p c ng đáy đ c thi t k làm nhi m v x cát trong quá trình khai thác

Công trình có s d ng c ng đáy tham gia vào d n dòng nh : Công trình

Th y đi n N m Chi n 2 – S n La; p th y đi n Hòa Bình (2 c ng n m d i

đ p tràn;

1.3.2 Ph ng pháp đ p đê quai ng n dòng nhi u đ t

Ph ng pháp này th ng dùng trong tr ng h p lòng sông r ng, nh t

là lòng sông có bãi b i, bãi n i gi a sông, đ o đá ng m v.v… thu n l i cho

vi c đ p đê quai ng n dòng nhi u đ t

1.3.2.1 D n dòng qua lòng sông thu h p

Bi n pháp d n dòng qua lòng sông thu h p th ng đ c s d ng đ thi công công trình đ u m i th y l i, th y đi n có kh i l ng l n Khi thi công

có th chia thành nhi u đ t, nhi u đo n thi công và nhi u giai đo n d n dòng

Ph ng pháp này ng i ta đ p đê quai ng n m t ph n lòng sông Dòng ch y

đ c d n v h l u qua ph n lòng sông đã b thu h p Giai đo n đ u ti n hành thi công b ph n công trình n m trong ph m vi b o v c a đê quai M t khác

ph i xây d ng xong công trình tháo n c đ chu n b d n dòng cho giai đo n sau Khi thu h p lòng sông ph i đ m b o th a mãn yêu c u thi công, th a mãn

đi u ki n l i d ng t ng h p và ch ng xói l

Ph m vi s d ng:

- Công trình đ u m i thu l i có kh i l ng l n Có th chia thành t ng

đ t, t ng đo n đ thi công

- Lòng sông r ng Q, Z bi n đ i nhi u trong 1 n m

- Trong th i gian thi công v n ph i l i d ng t ng h p dòng ch y nh

1.3.2.2 D n dòng qua khe r ng l c

Bi n pháp d n dòng qua khe r ng l c ít dùng, th ng đ c áp d ng khi thi công công trình đ p b ng đá xây ho c bê tông có c t n c th p và vi c

l p khe r ng l c th ng khó kh n và nh h ng đ n ch t l ng và tính

ch nh th c a công trình

Theo ph ng pháp này trong giai đo n đ u thi công, khi xây d ng các công trình bê tông, bê tông c t thép xây d ng thành 1 h th ng khoang tràn (có d ng g n gi ng r ng l c) đ tháo n c thi công cho giai đo n sau

1.3.2.3 D n dòng qua ch lõm thân đ p

D n dòng qua ch lõm ch a l i trên thân đ p hi n nay đ c dùng r ng rãi, lo i công trình này th ng ph i h p v i c ng đáy ho c các công trình tháo n c khác tr thành bi n pháp d n dòng thi công v t l khi xây d ng

đ p bê tông, đ p đá xây

Ví d : Công trình đ p đá đ Na Hang - Tuyên Quang và C a t Thanh Hóa đã áp d ng bi n pháp d n dòng qua ch lõm thân đ p

1.4 Nh ng yêu c u c u t o c a đê quai và nh h ng c a nó đ n vi c l a

ch n ph ng án d n dòng

1.4.1 M đ u

ê quai là h ng m c công trình t m, là đ p ng n dòng ch y đ t o đi u

ki n thi công h móng đ c khô ráo và thu n l i

B trí đê quai, gi i pháp thi công và giá thành đê quai có quan h ch t

ch v i công trình d n dòng, không th ch nghiên c u gi i pháp d n dòng mà không nghiên c u đ n c u t o hình th c và b trí đê quai Công trình d n dòng và đê quai có quan h ch t ch v i nhau v k thu t, kinh t và th i gian thi công chúng

1.4.2 Các hình th c đê quai

1.4.1.1 ê quai b ng đ t

ê quai b ng đ t là lo i đê quai không cho phép n c tràn qua, đ t đ p

đê quai có th l y m v t li u ho c t n d ng đ t đào h móng, đ t bóc

t ng ph c a m v t li u ê quai b ng đ t áp d ng thích h p v i m i lo i

n n Các lo i đ t t i ch ch a ít h u c và mu i hòa tan đ u dùng đ đ p đê quai đ c Do đó đây là hình th c đê quai đ c dùng r ng rãi nh t

ê quai b ng đ t th ng có m t c t hình thang, chi u r ng đ nh xác

đ nh theo c u t o và yêu c u c a thi công nh ng không nh h n 2,0 m H s

đ d c mái đê quai xác đ nh trên c s k t qu tính toán n đ nh mái đ p

nh ng không nh h n các quy đ nh trong (B ng 1.3) Mái d c đê quai ph thu c vào lo i đ t hay ph ng pháp thi công đ p (ph ng pháp đ m nén, thu

l c, n mìn đ nh h ng )

+ p b ng ph ng pháp đ m nén: mtl = 2 ~ 4 ; mhl = 1,5 ~ 2,5

+ t cát hay pha cát trong n c: mtl = 4 ~ 6 ; mhl = 3 ~ 4

Mái th ng l u ti p xúc n c có th ph m t l p đá b o v , mái kia làm v t thoát n c

Hình 1.1: C u t o đê quai b ng đ t

B ng 1.2: H s đ d c nh nh t c a mái đê quai b ng đ t

V t li u đ p đê quai

H s đ d c mái m ng v i chi u cao đê quai

N u đê quai ho c m t ph n c a đê quai s đ c s d ng làm m t b

ph n c a công trình chính thì đê quai ph i đ c tính toán thi t k và thi công

v i các ch tiêu k thu t nh đ i v i công trình chính

N u đê quai ho c m t ph n c a đê quai s đ c s d ng làm m t b

ph n c a công trình chính thì đê quai ph i đ c tính toán thi t k và thi công

v i các ch tiêu k thu t nh đ i v i công trình chính

Khi v n t c dòng ch y l n h n 0,5 m/s thì ph i b o v mái d c đê quai

đ t b ng các lo i v t li u phù h p (nh đá lát, đá đ có đ ng kính đ l n) đ

đ t không b xói trôi

1.4.1.2 ê quai b ng đá đ ho c b ng đ t đá

t đá đ đ p đê quai có th khai thác t i m v t li u, c ng có th t n

d ng đ t đá đào t h móng công trình ê quai lo i này có kh n ng ch u

đ c c t n c cao, v n t c dòng ch y l n và thích h p v i m i lo i n n

Có th áp d ng các lo i k t c u đê quai đ t – đá sau đây:

+ ê quai b ng đá đ có t ng nghiêng không ph i là đ t

+ ê quai v i l ng tr h l u là đá đ , l ng tr th ng l u b ng đ t + ê quai b ng đá đ có t ng nghiêng b ng đ t

d c mái c a đê quai b ng đá đ , đ t đá h n h p th ng l y b ng đ

d c t nhiên c a kh i đ p khi đ đá t do C n có thí nghi m hi n tr ng đ xác đ nh chính xác đ d c mái tr c khi xây d ng đê quai lo i này Trong thi t k s b có th ch n h đ d c mái nh sau:

- Chi u cao đê quai b ng c g đóng m t hàng t 2 m đ n 5 m;

- Chi u cao đê quai b ng c g đóng hai hàng có th t 7 m đ n 8 m, kho ng

cách B gi a hai hàng c g th ng l y t 1,2 l n đ n 1,4 l n chi u cao H c a

th ng l y b ng 80 % đ n 100 % chi u cao H c a đê quai ê quai hai hàng

c thép có th dùng làm đê quai trên n n đ t m m ho c đê quai d c trong đi u

ki n lòng sông t ng đ i h p

1.4.1.4 ê quai c thép hình liên tr , liên cung

ê quai hình liên tr , liên cung đ c t o thành b ng cách đóng các c thép liên k t v i nhau thành hình tr , hình cung liên ti p, có th ch u đ c c t

n c trên 14 m ê quai lo i này th ng đ c s d ng làm đê quai d c, đê

bao nh ng n i lòng sông h p, v n t c dòng ch y l n, trên n n đ t sét n ng,

đ t cát ho c cát cu i s i

i v i đê quai hình liên tr thì đ ng kính c a tr l y b ng 80 % đ n

90 % chi u cao c t n c tính toán Bán kính c a cung n i l y b ng ho c nh

h n bán kính c a tr Kho ng cách gi a các tr l y b ng 0,5 m đ n 2,8 m Chi u sâu đóng c trên n n m m y u có th l y b ng 50 % đ n 100 % chi u cao c t n c tính toán

i v i đê quai hình liên cung, chi u r ng đê quai th ng l y b ng 0,8

đ n 1,2 l n chi u cao c t n c tính toán và bán kính c a cung cong liên tr

l y b ng chi u dài c a m t đo n L

Thi t k đê quai c thép ki u liên cung, liên tr ph i tính toán ki m tra các n i dung sau:

- n đ nh ch ng tr t theo m t ph ng ngang n m d i chân c ;

- n đ nh ch ng tr t c a các b n c k nhau theo m t ph ng th ng

đ ng đi qua tr c d c c a đê quai;

- b n c a các kh p b n c ;

- n đ nh c a n n ch ng tr i đ t d i c do t i tr ng c a đ t đá đ trong các khoang đê quai khi chi u cao kh i đ t đá này trên 15 m;

- n đ nh th m c a n n đê quai;

- Th m qua đê quai

V t li u đ trong các khoang c a đê quai liên tr , liên cung là đ t cát

ho c h n h p cát cu i s i Khi đ v t li u vào các khoang ph i chú ý đ đ ng

đ u, chênh l ch gi a các khoang k nhau không quá 2 m

1.4.1.5 ê quai b ng bê tông, đá xây

ê quai b ng bê tông, đá xây th ng đ c s d ng làm đê quai d c

n i lòng sông h p, n n đá ê quai lo i này ch u đ c c t n c cao, ch ng

th m, ch ng xói l t t, di n tích chi m ch nh Nên k t h p làm m t b ph n

c a công trình lâu dài đ gi m giá thành xây d ng

Ph i ch n th i đo n n c ki t đ thi công đê quai bê tông Ph n d i

n c thi công b ng ph ng pháp đ bê tông trong n c N u chi u sâu n c

d i 1,5 m có th đ bê tông theo ph ng pháp l n d n t b ra

i v i đê quai b ng đá xây n u không có đi u ki n làm khô n n móng thì ph n d i n c ph i đ bê tông theo ph ng pháp đ trong n c, ph n trên m c n c thì xây đá

Tính toán ki m tra n đ nh và đ b n c a đê quai b ng bê tông ho c đá xây th c hi n nh đ i v i t ng ch n công trình th y l i

1.4.1.6 ê quai l ng g

ê quai l ng g có d ng k t c u khung th ng đ c đóng s n trên b

Lo i đê quai này có m t c t nh , n ng l c ch ng xói t t, t c đ thi công nhanh, có th cho n c tràn qua

Áp d ng cho đê quai d c có u đi m rõ r t Trung Qu c đã áp d ng đê quai b ng g ho c đê quai l ng g đ t đá h n h p thu k t qu t t Nh đ p Hoàng àn Kh u, Tân An Giang …

1.4.2 nh h ng c a ph ng án d n dòng đ n vi c l a ch n hình th c

c u t o đê quai

Giá thành công trình d n dòng bao g m giá thành c a công trình d n

n c và ng n n c:

- Khi đê quai là b ph n c a công trình lâu dài thì đê quai càng cao, kích th c công trình d n n c càng gi m Trong tr ng h p này, tính toán giá thành công trình d n dòng ch y u là xét giá thành c a công trình d n

n c;

- Khi đê quai là công trình t m th i đ c l p v i công trình chính thì giá thành công trình d n dòng là t ng h p chi phí c a đê quai và công trình d n

n c Ph ng án d n dòng đ c ch n ph i có giá thành nh nh t đ ng th i

ph i th a mãn các yêu c u mà thi t k đã đ ra đ i v i công tác d n dòng

Trình t tính toán kinh t d n dòng nh sau:

ZCTDD : Cao trình th ng l u công trình d n dòng trong th i đo n đê quai làm vi c (cao trình c a vào kênh d n dòng)

H: Cao trình tr c c a công trình d n dòng

Theo công th c (1-2), (1-3) ta th y m c n c th ng l u nh h ng

đ n cao trình đê quai th ng l u và m c n c th ng l u ph thu c vào c t

n c tr c c a công trình d n dòng ây là nh ng n i dung c n ph i nghiên

1.4.3.2 Chi u r ng đ nh đê quai:

Chi u r ng c a đ nh đê quai ph thu c vào đi u ki n n đ nh, giao thông hai b , đi u ki n thi công Chi u r ng c a đê quai có liên quan t i hình

th c, k t c u, chi u cao đê quai, v t li u làm đê quai v.v… ê quai cao 10m,

đ r ng nh nh t đ nh đê quai không nên nh h n 3,0m; khi chi u cao đê quai

v t quá 20-30 m, chi u r ng c a đ nh là (4-6) m

N u đê quai còn k t h p v i đ ng giao thông cho xe ô tô, xe c gi i

l n qua l i c n xét đ n yêu c u giao thông đ quy t đ nh Khi c n ng n l

v t tiêu chu n, còn c n xét làm đê con tr ch, ho c yêu c u x p các c t li u phòng l

1.4.3.3 Mái đê quai:

Mái đê quai ph thu c vào đi u ki n n đ nh Mái d c đê quai đ t đá quy t đ nh do tính ch t c a v t li u đ t đá, m c đ đ m ch t và n ng l c ch u

áp l c c a n n móng Nói chung ch u l c c a n n không thành v n đ , ch

y u là c ng đ ch ng c t c a v t li u đ p đê quai

1.5 Các tiêu chí đánh giá vi c l a ch n ph ng án d n dòng

Khi ch n ph ng án d n dòng thi công, tùy theo đi u ki n c th c a công trình, có th đ xu t m t vài ph ng án đ phân tích so sánh l a ch n

Ph ng án d n dòng thi công đ c l a ch n d a trên m t s tiêu chí sau:

(1) Ti n đ thi công toàn b h th ng công trình có th i gian ph i b ng

ho c nh h n th i gian quy đ nh c a c p có th m quy n phê duy t, giá thành

h , gi m th i gian đ ng v n, s m phát huy hi u qu đ u t

(2) m b o vi c thi công công trình chính an toàn, c ng đ thi công

t ng đ i đ ng đ u gi a các giai đo n, tr c và sau khi ng n dòng không chênh l ch nhau nhi u và đ n v thi công có đ kh n ng đ th c hi n đ c

(3) Công trình d n dòng đ n gi n, kh i l ng công trình nh , giá thành

h , thi công l p đ t và tháo r thu n ti n

(4) B o đ m vi c l i d ng t ng h p ngu n n c trong quá trình thi công m c cao nh t (giao thông th y, n c t i, n c sinh ho t, di dân v.v…)

(5) Thu n l i cho vi c thi công công trình chính

(6) T ng giá thành xây d ng công trình d n dòng và đê quai là nh

nh t

đ m b o các tiêu chí trên, khi tính toán ph ng án d n dòng c n

th c hi n các n i dung chính nh sau:

(a) Ch n l u l ng d n dòng và th i đo n thi công

(b) Kh i l ng công trình và giá thành công trình c a ph ng án

(c) S đ d n dòng, kích th c và hình th c công trình ng n n c và tháo n c, trình t và ti n đ thi công

(d) Th i đi m và bi n pháp ch n dòng, bi n pháp tiêu n c h móng (e) Bi n pháp l i d ng t ng h p dòng ch y

(f) K t qu thí nghi m mô hình th y l c c a ph ng án (n u có)

1.6 T ng quan chung v công tác d n dòng qua kênh

1.6.1 D n dòng qua kênh

Công tác d n dòng qua kênh v i u đi m thi công đào kênh t ng đ i

đ n gi n, th i gian thi công nhanh đã đ c s d ng ph bi n n c ta nh các công trình:

Th y đi n N m Na 2 – Lai Châu

Th y đi n N m Chà 3 – i n Biên

H Sông M c – Thanh Hóa;

Th y i n S n La – S n La;

và m t s công trình khác

Khi s d ng ph ng pháp này c n chú ý nh ng đi m sau:

- Tri t đ l i d ng kênh lâu dài hay s n có

- L i d ng đi u ki n đ a hình có l i đ b trí kênh b l i hay n i đ t

tr ng đ gi m b t kh i l ng đào, đ p

- Tránh vi c đào đá đ gi m b t khó kh n, t n kém, ch m tr

B trí kênh thu n chi u dòng ch y mi ng vào và ra cách đê quai m t kho ng nh t đ nh đ đ phòng xói B kênh nên cách mép h móng m t kho ng nh t đ nh đ tránh n c th m vào h móng Th ng ≥ 3 H (H đ chênh m c n c trong kênh và đáy h móng)

- M t c t kênh d n dòng th ng hình thang Mái lát hay không lát đá

tu thu c yêu c u phòng xói

- Vi c xác đ nh kích th c kênh d n dòng và đê quai ph i thông qua tính toán đi u ti t, so sánh kinh t và k thu t đ ch n ra ph ng án t i u

1.6.2 Phân tích đánh giá m t s công trình d n dòng qua kênh

D n dòng thi công qua kênh là m t trong nh ng ph ng pháp th ng

đ c s d ng t ng đ i nhi u trong n c và ngoài n c

Nh ng khi thi t k th ng xác đ nh các thông s kênh d n dòng theo các sách th y l c mà ch y u nghiên c u v các đ c tính c a kênh t i tiêu,

ch a nghiên c u các đ c tính đó cho lo i kênh d n dòng Nh trên đã trình bày các thông s i, b, h có nh h ng tr c ti p đ n cao trình đê quai th ng

l u, t c là nh h ng đ n kinh phí đ p đê quai th ng l u V n đ đó đ t ra cho chúng ta nghiên c u m i quan h đó nh th nào đ l a ch n đ c kinh phí cho công tác d n dòng thi công là nh nh t

K t lu n ch ng 1

D n dòng thi công không th thi u đ c khi thi công công trình th y

l i, th y đi n, nó liên quan đ n nhi u y u t nh : đi u ki n t nhiên, đ a hình,

đ a ch t, th y v n, th y l c, k t c u công trình, v t li u xây d ng, công ngh thi công v.v… Các y u t trên có nh h ng r t l n đ n vi c thi công xây

d ng công trình đ u m i, đ n ti n đ thi công và giá thành công trình Tùy vào đi u ki n công trình c th c n nghiên c u th u đáo các y u t nh h ng

đ n ph ng án d n dòng thi công đ l a ch n gi i pháp d n dòng h p lý,

nh m đ m b o yêu c u k thu t, đem l i hi u qu kinh t , an toàn trong thi công và an toàn cho vùng h l u công trình

M t trong nh ng ph ng án d n dòng thi công th ng đ c s d ng là

d n dòng qua kênh Ph ng án này có u đi m thi công nhanh, đào kênh

t ng đ i đ n gi n có th s d ng c gi i l n, c ng có th dùng nhân công đ đào, kh n ng đi u ti t l n, giá thành h Thi t k kênh d n dòng vi c l a

ch n các thông s kênh nh : đ d c i, h s mái kênh m, chi u r ng kênh B, cao trình H,… ph i đ c nghiên c u cân nh c k , đ l a ch n đ c các thông

s kênh h p lý c n đi sâu phân tích tính toán gi a kh i l ng thi công kênh

d n dòng và đê quai th ng l u

CH NG 2

2.1 Nguyên t c và nh ng nhân t nh h ng đ n vi c l a ch n đ d c kênh d n dòng

2.1.1 Nguyên t c l a ch n đ d c kênh d n dòng

- Trong quá trình d n dòng thi công, kênh d n dòng thi công không b

b i l ng và xói l , b o đ m quá trình d n dòng đ c an toàn

- T ng kinh phí đào kênh d n dòng và đ p đê quai cùng v i các h ng

m c công trình liên quan đ n kênh d n dòng là nh nh t

- T o đi u ki n thu n l i cho thi công kênh d n dòng và th i gian thi công kênh d n dòng không nh h ng đ n các m c kh ng ch c a ph ng án

d n dòng đã xác đ nh

2.1.2 Nh ng nhân t nh h ng đ n vi c l a ch n đ d c kênh d n dòng

d c c a đáy kênh càng l n, n ng l c tháo n c càng l n, nh ng d c đáy càng l n d n t i m t lo t v n đ xói, ch ng xói, v.v… i v i kênh không yêu c u thông thuy n, th bè g v i đi u ki n l u t c cho phép th ng thi t k h i d c đ gi m m t c t ngang c a kênh ho c gi m chi u cao đê quai

N u có yêu c u thông thuy n ch g thì d c v a C ng có th đ d c đáy thay

đ i các đo n trong kênh, th m chí d c ngang

Các nhân t nh h ng đ n vi c l a ch n đ d c i g m:

- i u ki n đ a hình tuy n kênh

- i u ki n đ a ch t lòng kênh V i lòng kênh có đ a ch t t t, kh n ng

ch ng xói, đ d c lòng kênh càng l n thì n ng l c tháo n c càng cao

- M c n c h l u và cao trình c a vào đ u kênh d n dòng nh h ng

tr c ti p đ n kh i l ng và kinh phí đê quai Vì v y khi l a ch n i ta c ng

ph i tính toán, l a ch n đ t ng chi phí đào kênh và đ p đê quai là hi u qu kinh t nh t

- i u ki n và kh n ng thi công L a ch n đ d c tuy n kênh đ quá trình thi công thu n l i, đ m b o m c th i gian d n dòng theo ph ng án đ

ra

2.2 Tính toán l a ch n v n t c h p lý trong kênh d n dòng

V n t c c a kênh ph thu c vào r t nhi u y u t : lo i kênh cùng nhi m

v c a nó, tình hình đ a hình, đ a ch t và đ a ch t th y v n, tình hình ngu n

n c Ch n v n t c tính toán trong kênh theo nh ng nguyên t c sau:

(1) Ch n v n t c t i đa mà kh n ng c a kênh có th có đ c trên c s

có xét đ n s h n ch do nh ng đ c đi m làm vi c c a kênh

(2) V n t c l n nh t trong kênh không đ c làm cho kênh b xói l t c

là không đ c v t quá t c đ không xói t i h n [VKX], Vmax < [VKX]

(3) V n t c nh nh t trong kênh không đ c làm cho kênh b b i l ng

t c là không đ c nh h n t c đ không l ng t i h n [VKL], Vmin > [VKL]

2.2.1 Xác đ nh t c đ không xói t i h n [V KX ]

T c đ không xói t i h n là t c đ bình quân l n nh t c a kênh và v i

t c đ đó thì kênh b xói l , t c đ không xói t i h n ph thu c vào các y u t sau đây:

- Tính ch t c a đ t xói tuy n kênh đi qua và đ t dùng đ đ p kênh

B ng 2.1: V n t c trung bình cho phép đ i v i đ t không dính

[Vkx] ng v i chi u sâu trung bình

c a dòng ch y 0,4 m 1,0 m 2,0 m 3,0 m