Nghiên cứu mối quan hệ giữa phương án dẫn dòng thi công công trình đầu mối thủy lợi với tốc độ đắp đập đất, ứng dụng cho công trình đá hàn

Thông s tính toán ..... Các giá ch ng đ ít nhi u có gây tr ng i cho thi công... Quá trình này đòi.

NGUY N HUY TH NG

NGHIÊN C U M I QUAN H GI A PH NG ÁN D N DÒNG THI CÔNG CÔNG TRÌNH U M I TH Y L I V I T C P

P T, NG D NG CHO CÔNG TRÌNH Á HÀN

LU N V N TH C S

Hà N i - 2014

NGUY N HUY TH NG

NGHIÊN C U M I QUAN H GI A PH NG ÁN D N DÒNG THI CÔNG CÔNG TRÌNH U M I TH Y L I V I T C P

đào t o và h ng d n tôi trong su t quá trình làm cao h c

Tôi xin chân thành c m n giáo viên h ng d n PGS.TS Lê V n Hùng

và PGS.TS Bùi V n V nh đã t n tình ch b o, h ng d n tôi v chuyên môn trong su t quá trình làm lu n v n

Tôi xin chân thành c m n Ban Qu n lý u t và Xây d ng Th y l i 4

- B NN&PTNT đã t o đi u ki n cho tôi trong quá trình h c và th c hi n lu n

ph ng án d n dòng thi công công trình đ u m i th y l i v i t c đ đ p

đ p đ t, ng d ng cho công trình á Hàn” là k t qu nghiên c u c a tôi

Nh ng k t qu nghiên c u không sao chép t b t k ngu n thông tin nào khác N u vi ph m tôi xinh hoàn toàn ch u trách nhi m, ch u b t k các hình

th c k lu t nào c a Nhà tr ng

Hà N i, ngày tháng 10 n m 2014

Tác gi

Nguy n Huy Th ng

M C L C

M U 7

1 Tính c p thi t c a đ tài 7

2 M c đích nghiên c u c a đ tài 7

3 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u 7

4 K t qu d ki n đ t đ c 8

Ch ng 1 T NG QUAN CÔNG TÁC D N DÒNG 9

1.1 T ng quan công tác d n dòng và s đ d n dòng thi công công trình đ u m i th y l i 9

1.1.1 p đê quai ng n dòng m t đ t [1] 10

1.1.2 p đê quai ng n dòng nhi u đ t [2] 15

1.1.3 Tr ng h p d n dòng đ c bi t 23

1.2 c đi m d n dòng thi công công trình đ u m i th y l i có đ p chính là đ p đ t 24

Ch ng 2 C S LÝ LU N QUAN H GI A QUÁ TRÌNH P P VÀ LÚN P 29

2.1 T ng quan gi a đ lún v i t c đ kh ng ch đ p đ p theo th i gian [5] 29

2.1.1 Các d ng chuy n v c a đ t và nguyên nhân gây lún 29

2.1.2 Lún t c th i hay lún không thoát n c 32

2.1.3 Lú n do c k t 34

2.1.4 T c đ c k t 40

2.1.5 C k t th c p 47

2.2 T ng quan gi a t c đ nâng cao đ p an toàn v i ph ng án d n dòng 49

2.3.1 Gi i thi u ph ng pháp ph n t h u h n [9] 50

2.3.2 Ph n m m tính toán Plaxis [8] 58

Ch ng 3 ÁNH GIÁ T C NÂNG CAO P AN TOÀN KHI

THI CÔNG P T, CÔNG TRÌNH H CH A N C Á HÀN 62

3.1 Gi i thi u v công trình [7] 62

3.1.1 a đi m xây d ng 62

3.1.2 Tiêu chu n thi t k ch y u 62

3.1.3 Quy mô xây d ng, thông s k thu t và k t c u công trình ch y u 62

3.2 Ph ng án d n dòng công trình H ch a n c á Hàn trong qu á trình đ p đ p [7] 69

3.2.1 Các y u t nh h ng l n đ n công tác d n dòng 69

3.2.2 K ho ch ch n dòng, thi công đ p đ p v t l 69

3.3 Các tính ch t, đ c tr ng c lý v t li u khu v c nghiên c u [6] 70 3.3.1 i u ki n đ a ch t khu v c h ch a 70

3.3.2 i u ki n đ a ch t công trình đ u m i 72

3.4 Các ch tiêu c lý c a đ t đ p đ p và tình hình đ a ch t n n đ p [6] 78

3.4.1 t 78

3.4.2 á 81

3.4.3 Cát, cu i, s i 81

3.5 Nghiên c u lý thuy t v t c đ nâng cao đ p á Hàn 83

3.5.1 Thông s tính toán 83

3.5.2 K t qu tính toán 85

3.6 ánh giá đ i chi u v i s li u th c t 94

K T LU T VÀ KI N NGH 98

1 Nh ng k t qu đã đ t đ c 98

2 Nh ng t n t i trong quá trình th c hi n lu n v n 98

3 Nh ng ki n ngh v h ng nghiên c u ti p theo 99

TÀI LI U THAM KH O 100

M C L C HÌNH V

Hình 1 1 Tháo n c thi công qua máng 11

Hình 1 2 Tháo n c thi công qua kênh 12

Hình 1 3 M t ph n c a ra c a nhà máy th y đi n Hòa Bình s d ng 02 tuy nen d n dòng ( nh: PGS.TS Lê V n Hùng 4-2008) 13

Hình 1 4 S đ t h p ng m Th y đi n Hòa Bình (Phan ình i – NXB-XD 2002) 14

Hình 1 5 Tháo n c thi công qua đ ng h m 14

Hình 1 6 Tháo n c thi công qua c ng ng m 15

Hình 1 7 D n dòng qua lòng sông thu h p (2005) t i CT S n La 16

Hình 1 8 S đ tính toán th y l c c a dòng ch y qua lòng sông thu h p 18

Hình 1 9 Thi công trên bãi b i ngoài lòng sông 19

Hình 1 10 C a vào c ng và kênh d n dòng Lai Châu (4-2012) 19

Hình 1 11 Tháo n c thi công qua c ng đáy trong thân đ p 20

Hình 1 12 Tháo n c thi công qua khe r ng l c 21

Hình 1 13 Thá o n c thi công qua ch lõm thân đ p 23

Hình 2 1 Lún vì do m t kh n ng ch ng đ hông 32

Hình 2 2 Máy nén m t tr c không n hông 36

Hình 2 3 ng cong h s r ng - ng su t hi u qu 38

Hình 2 4 ng cong e – ’ 39

Hình 2 5 Dòng m t chi u qua phân t đ t l ng tr 42

Hình 2 6 S đ đ p đ p 49

Hình 2 7 Các d ng biên chung gi a các ph n t 51

Hình 2 8 Các d ng ph n t h u h n 52

Hình 2 9 Ph n t quy chi u và các ph n t th c tam giác 53

Hình 2 10 Ph n t qui chi u m t chi u 53

Hình 2 11 Ph n t qui chi u hai chi u 54

Hình 2 12 Ph n t quy chi u 3 chi u 55

Hình 2 13 S đ kh i c a ch ng trình PTHH 58

Hình 3 1 M t c t ngang đ p chính 83

Hình 3 2 Bi u đ quan h gi a h s r ng e, module E v i áp su t nén (l p 3) 84

Hình 3 3 Bi u đ quan h gi a h s r ng e, module E v i áp su t nén (l p 4a) 85

Hình 3 4 Bi u đ quan h gi a h s r ng e, module E v i áp su t nén (l p 4b 85

Hình 3 5 Mô hình bài toán 86

Hình 3 6 L i ph n t 86

Hình 3 7 Bi u đ m c đ gia t ng áp l c n c l r ng theo th i gian đ p 87

Hình 3 8 Chuy n v đ ng c a đi m trên đ nh đ p theo các th i gian đ p 87

Hình 3 9 ng su t hi u qu trong đ p và n n khi đ p t i +30,0m 89

Hình 3 10 Áp l c n c l r ng trong đ p và n n khi thi công t i +30m 89

Hình 3 11 ng su t hi u qu trong đ p và n n cu i giai đo n ch l 89 Hình 3 12 Áp l c n c l r ng trong đ p và n n 90

Hình 3 13 Phân b c t n c khi có l 90

Hình 3 14 ng su t hi u qu trong đ p và n n khi đ p t i +35,0m 90

Hình 3 15 Áp l c n c l r ng trong đ p và n n khi thi công t i +35m 91

Hình 3 16 ng su t hi u qu trong đ p và n n khi đ p t i +42,0m 91

Hình 3 17 Áp l c n c l r ng trong đ p và n n khi thi công t i +42m 91

Hình 3 18 Tr ng chuy n v khi đ p hoàn thi n 92

Hình 3 19 ng cong chuy n v , l c t ng ng khi đ p t i +30, +35, +42m 92

Hình 3 20 Bi u đ bi n thiên áp l c n c l r ng t i đi m d i chân đ p 93

Hình 3 21 i m d o phát sinh t i cu i giai đo n hoàn thi n 94

M C L C B NG BI U B ng 2 1 Các giá tr c a h s th i gian T V 45

B ng 2 2 Các h s đ tìm T V trong tr ng h p hình thang 46

B ng 3 1 Thông s k thu t công trình đ u m i 68

B ng 3 2 Kh i l ng và ti n đ th c hi n 70

B ng 3 3 Ch tiêu c lý, l c h c và các l p đ t n n đ p, c ng tràn 77

B ng 3 4 Ch tiêu c lý, l c h c các l p đ t n n đ p, c ng, tràn 77

B ng 3 5 T ng h p ch tiêu c lý, l c h c đ t các bãi đ t đ p 82

B ng 3 6 i chi u và phân tích n đ nh n n trong các giai đo n đ p đ p chính 94

M U

1 Tính c p thi t c a đ tài

D n dòng thi công là công tác không th thi u, nh h ng tr c ti p đ n

k ho ch ti n đ thi công c a toàn b công trình, hình th c k t c u, ch t

l ng công trình, v trí và b trí các công trình trong h th ng đ u m i công trình th y l i Trong quá trình thi công, chi u cao công trình luôn đ c nâng

d n cho đ n khi công trình xây d ng đ c hoàn thành B n thân các công trình v t li u đ a ph ng nh đ p đ t, đ p đá s b lún theo th i gian Các đ p đang trong quá trình xây d ng (t ng chi u cao) luôn đ c gia t i nên quá trình lún s phát tri n nhanh h n M t ph n lún do b n thân ph n đ t đá đ p và m t

ph n lún do n n khi b ch t t i là công trình (đ p) Quá trình lún c a công trình s là t h p tác đ ng lún c a n n và công trình Trong đi u ki n v t li u không đ m b o theo yêu c u thi t k ho c ch t l ng thi công ch a đ t yêu

c u thì quá trình lún s ph c t p h n và có th d n đ n các tác đ ng có h i cho công trình nh n t v , s t tr t và công trình làm vi c không bình

th ng nh thi t k yêu c u Quá trình lún c a đ t ch u tác đ ng c a nhi u

Xác đ nh t c đ thi công nâng cao kh i đ p đ p đ t an toàn t ng ng

v i lo i đ t T đó đ xu t t c đ thi công nâng cao đ p phù h p v i ph ng

án d n dòng

3 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u

- Phân tích t ng quan, đánh giá các ph ng án d n dòng thi công công trình đ u m i th y l i

- Nghiên c u qui lu t n đ nh c a kh i đ t đ p đ p đ t t ng quan v i

t c đ nâng cao đ p trong thi công

4 K t qu d ki n đ t đ c

Xác đ nh đ c t c đ nâng cao kh i đ p h p lý và đánh giá t c đ nâng cao đ p an toàn khi thi công đ p đ t, công trình H ch a n c á Hàn, t nh

Hà T nh trong su t quá trình đ p đ p

Ch ng 1 T NG QUAN CÔNG TÁC D N DÒNG 1.1 T ng quan công tác d n dòng và s đ d n dòng thi công công trình đ u m i th y l i

c đi m thi công công trình đ u m i th y l i:

- Xây d ng trên sông su i… ch u nh h ng b t l i c a dòng n c m t,

n c ng m, đ c bi t là m a l

- Thi công kh i l ng l n trong đi u ki n đ a hình, đ a ch t ph c t p

- a s các CTTL s d ng kh i l ng l n v t li u đ a ph ng (đ t, đá, cát …)

- Quá trình thi công v a ph i b o đ m h móng khô ráo v a ph i b o

đ m yêu c u dùng n c phía h l u, giao thông thu …

Nhi m v c b n c a công tác d n dòng thi công:

- p đê quai, b m c n h móng và ti n hành đào móng, x lý n n và xây móng

- D n dòng v h l u qua các công trình tháo n c đã đ c chu n b

tr c khi ng n dòng ph c v các yêu c u l i d ng t ng h p dòng ch y c ng

nh thi công công trình an toàn

Trong th c t đôi khi có nh ng công trình không ph i d n dòng (su i

nh , thi công trong m t mùa khô) ho c m t s đ p khi thi công n c đ c

d n v h l u nh ng thi công h móng trong n c (không b m c n h móng)

nh đ p Hòa Bình

Bi n pháp d n dòng nh h ng tr c ti p đ n: ti n đ , k t c u công trình,

b trí t ng th công trình đ u m i… và cu i cùng là giá thành công trình Do

đó khi quy t đ nh ch n ph ng án d n dòng ph i th n tr ng đi u tra, phân tích và gi i quy t các v n đ trong thi t k thu công, thi t k thi công nói chung và thi t k d n dòng nói riêng

Công trình d n dòng bao g m các công trình d n n c v h l u và các công trình ch n n c, h ng dòng b o v không cho n c tràn vào h

móng trong quá trình thi công nh : lòng sông thu h p, kênh, đ ng h m, c ng

ng m, đ p tràn, đê quai Các công trình d n dòng th ng là công trình t m

nh ng s d ng công trình chính đã hoàn thành ho c đang xây d ph c v d n dòng khá ph bi n nh tháo n c qua đ p đá, đ p bê tông, đ p tràn đang xây

d ; tháo n c thi công qua c ng, tràn đã xây xong; dùng đ p đang xây d ng làm nhi m v c a đê quai hay thi công đ p v t l

Có hai ph ng pháp (s đ ) d n dòng c b n là đ p đê quai ng n dòng

m t đ t và đ p đê quai ng n dòng nhi u đ t

1.1.1 p đê quai ng n dòng m t đ t [1]

p đê quai ng n c lòng sông trong m t đ t, dòng n c đ c d n t

th ng l u v h l u qua các công trình tháo n c t m th i ho c lâu dài

a Tháo n c thi công qua máng

Khuy t đi m là kh n ng tháo n c nh , nên đòi h i đê quai th ng l u

t ng đ i cao Các giá ch ng đ ít nhi u có gây tr ng i cho thi công c

bi t máng g th ng b rò n c, gây t h móng và khó kh n cho thi công

b)

2 3

1

4 a)

Hình 1 1 Tháo n c thi công qua máng a) M t b ng; b) M t c t d c máng

1 Máng; 2 p; 3 ê quai th ng l u; 4 ê quai h l u

Khi thi t k và thi công máng c n chú ý các đ c đi m sau đây:

- B trí thu n chi u n c ch y và ít tr ng i đ i v i thi công

- Có th dùng công th c ch y đ u trong kênh đ tính toán m t c t máng

- Ván ghép ph i ph ng, nh n, khít và thành máng nên cao h n m c n c thi t k trong máng t 0,30 ÷ 0,50m

b Tháo n c thi công qua kênh

Tháo n c thi công qua kênh là m t ph ng pháp ph bi n nh t khi xây

d ng công trình trên các đo n sông đ ng b ng ho c các đo n sông su i,

su i có b tho i, có bãi b i r ng mà l u l ng không l n l m, hình 1.2

Dùng ph ng pháp này c n chú ý các đ c đi m sau đây:

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

- T n d ng đi u ki n có l i c a đ a hình nh b trí kênh phía b l i, ho c

đê quai B kênh nên cách mép h móng m t kho ng cách nh t đ nh (th ng

b ng ba l n đ chênh gi a m c n c trong kênh và đáy h móng đ tránh

n c trong kênh th m vào h móng)

- M t c t kênh th ng dùng m t c t hình thang, lòng và mái kênh th ng không ph i lát đá ho c ch lát qua loa n i c n thi t đ phòng xói

Tháo n c thi công qua kênh đ c s d ng r t ph bi n nh : tháo n c thi công qua kênh b trái công trình Yên L p, Qu ng Ninh (1976-1980); tháo n c thi công qua kêng b trái công trình Hà ng, Qu ng Ninh (2007); tháo n c thi công qua kênh b ph i r ng 70m công trình Hòa Bình (1980), kênh b ph i r ng 90m công trình S n La (2005), kênh b ph i

r ng 50 m công trình Lai Châu (2012)

c Tháo n c thi công qua đ ng h m (tuynen)

Ph ng pháp này dùng ch y u các sông su i mi n núi, lòng h p, b

d c và đá r n ch c

Thi công đ ng h m khó kh n ph c t p và t n kém Cho nên ch dùng khi không th dùng các ph ng pháp d n dòng thi công khác ho c có l i v kinh t

và k thu t Vì v y khi thi t k đ ng h m d n dòng ph i tìm m i cách đ

gi m kh i l ng thi công Ngoài ra khi tháo l d b v t n i làm t c c a vào

nh công trình C a t (2007), công tác hoành tri t c ng đòi h i k thu t cao Ngày nay, thi t b thi công phát tri n m nh và hi n đ i, công tác đào h m không còn là vi c quá khó nên nhi u công trình đã ng d ng đ ng h m d n dòng i n hình nh công trình Hòa Bình (1980), ngoài 02 tuy nen d n dòng dài trên 1000 m, đ ng kính trung bình 12m còn có h th ng nhà máy th y

đi n ng m; Công trình C a t (2005) s d ng h m d n dòng dài 820 m,

đ ng kính trung b nh 9 m

Tuy nen d n dòng th ng đ c s d ng m t ph n làm công trình tháo

n c sau này, nh công trình th y đi n Hòa Bình đã dùng m t ph n l n đuôi tuy nen d n dòng làm công trình d n n c ra sau nhà máy th y đi n

Hình 1 3 M t ph n c a ra c a nhà máy th y đi n Hòa Bình s d ng 02 tuy nen d n dòng ( nh: PGS.TS Lê V n Hùng 4-2008)

Hình 1 4 S đ t h p ng m Th y đi n Hòa Bình (Phan ình i –NXB-XD

2002)

Hình 1 5 Tháo n c thi công qua đ ng h m

1 p; 2 Tr m th y đi n; 3 ê quai th ng l u; 4 ê quai h l u; 5

ng h m d n dòng; 6.Su i; 7 ng h m lâu dài

d Tháo n c thi công qua c ng ng m

Tr ng h p ph bi n nh t là l i d ng c ng ng m d i thân đ p đ tháo

n c thi công

Hình 1 6 Tháo n c thi công qua c ng ng m

a) M t b ng; b) M t c t A-A

1 ê quai th ng l u; 2 ê quai h l u; 3 C ng ng m; 4 p đ t

1.1.2 p đê quai ng n dòng nhi u đ t [2]

p đê quai ng n dòng nhi u đ t là đ p đê quai ng n sông nhi u l n (nhi u giai đo n), m t s tài li u c a Trung Qu c còn g i là phân k d n dòng Quá trình thi công, lòng sông đ c thu h p làm nhi u giai đo n, h móng công trình đ c b o v b i đê quai d c và đê quai ngang, n c đ c d n v h du qua lòng sông thu h p, đ n giai đo n cu i lòng sông đ c ng n hoàn toàn và

d n dòng qua các công trình khác nh đ ng h m, tràn, c ng đã đ c chu n

b tr c khi ng n sông i v i các công trình th y l i th y đi n Vi t Nam,

ph n l n ng d ng đ p đê quai ng n dòng hai đ t nh : Hòa Bình (1980), Tuyên Quang (2003), C a t (2005), S n La (2005), Lai Châu (2010)

a Giai đo n đ u: D n dòng qua lòng sông thu h p ho c không thu h p

Hình 1 7 D n dòng qua lòng sông thu h p (2005) t i CT S n La

( nh: PGS.TS Lê V n Hùng)

p đê quai ng n m t ph n lòng sông (th ng ng n phía có công trình

tr ng đi m ho c công trình tháo n c); dòng ch y đ c d n v h l u qua

ph n lòng sông đã thu h p Trong th i gian này, m t m t ti n hành thi công

b ph n công trình trong ph m vi b o v c a đê quai, m t khác ph i xây d ng xong các công trình tháo n c đ d n dòng cho giai đo n sau

Ph ng pháp này dùng trong các tr ng h p sau đây:

- Công trình đ u m i th y l i có kh i l ng l n và có th chia thành

t ng đo n, t ng đ t đ thi công;

- Lòng sông r ng, l u l ng và m c n c bi n đ i nhi u trong m t n m;

- Trong th i gian thi công v n ph i đ m b o l i d ng dòng n c nh v n

t i, phát đi n, nuôi cá, t i ru ng và sinh ho t…

Khi dùng ph ng pháp này c n chú ý các đ c đi m sau đây:

- Khi thi công có th chia công trình thành nhi u đo n, nh ng s đo n công trình và s giai đo n d n dòng không nh t thi t b ng nhau, vì trong m t

s giai đo n d n dòng có th thi công đ ng th i 2 hay 3 đo n công trình

S đo n công trình và s giai đo n d n dòng càng nhi u thì kh i l ng

đê quai càng l n, thi công càng thêm ph c t p, th i gian thi công càng kéo dài Trong th c ti n th ng dùng t 1÷2 giai đo n

M c thu h p lòng sông ph i h p lý, ngh a là m t m t đ m b o các yêu

c u c a thi công, m t khác đ m b o các yêu c u t ng h p l i d ng dòng n c

mà không gây xói l

M c đ thu h p cho phép c a lòng sông do các y u t sau quy t đ nh:

- L u l ng d n dòng thi công

- i u ki n ch ng xói c a lòng sông và đ a ch t hai b

- Yêu c u c a v n t i đ sâu, đ r ng và l u t c

- c đi m c u t o c a công trình th y công, th y đi n…

- i u ki n và kh n ng thi công trong các giai đo n, nh t là giai đo n có công trình tr ng đi m

- Hình th c c u t o và cách b trí đê quai

- T ch c thi công, b trí công tr ng và giá thành công trình

phòng và ch ng xói l th ng th c hi n các bi n pháp sau đây:

- B trí đê quai thu n chi u n c ch y Tr ng h p c n thi t, ph i làm

t ng h ng dòng;

- N o vét và m r ng lòng sông đ t ng ti t di n khi thu h p, t c là gi m VC;

- Thu h p ph m vi h móng và m t c t đê quai d c c a giai đo n đ u;

- Trong tr ng h p th t c n thi t có th dùng đá đ b o v đê quai, lòng sông và b sông

Sau khi lòng sông b thu h p thì tr ng thái ch y c a dòng ch y th ng

l u thay đ i, n c b dâng (hình 1.8)

Hình 1 8 S đ tính toán th y l c c a dòng ch y qua lòng sông thu h p

tháo đã hoàn thành ho c đ c ch a l i trong giai đo n đ u (hình 1.9)

Ph ng pháp này có nh ng u đi m:

- Công trình đ c thi công trong đi u ki n khô ráo và không nh h ng

đ n vi c khai thác và l i dòng t ng h p dòng n c

- Giai đo n đ u không c n đ p đê quai ho c ch đ p th p gi m đ c kh i

l ng và th i gian thi công, đ ng th i gi m đ c chi phí v d n dòng

Hình 1 9 Thi công trên bãi b i ngoài lòng sông

1 C ng; 2 p đ t; 3 Kênh; 4 Tuy n đê quai

b Giai đo n sau: D n dòng thi công qua công trình lâu dài ch a xây

* Tháo n c thi công qua c ng đáy:

Hình 1 10 C a vào c ng và kênh d n dòng Lai Châu (4-2012)

( nh: BM Thi Công - HTL)

T t nh t là l i d ng c ng đáy lâu dài đ d n dòng nh c ng x cát, c ng

l y n c … nh m gi m phí t n đào đ p công trình t m th i

N u công trình th y công không có c ng đáy lâu dài ho c có nh ng không th a mãn yêu c u d n dòng thì ph i dùng c ng đáy t m th i ho c k t

h p v i các bi n pháp khác đ tháo n c thi công

V i c ng đáy t m th i thì ph i l p kín, vào mùa khô cu i cùng c a th i

k d n dòng b ng cách đóng c a c ng phía th ng l u r i v n chuy n bê tông t h l u vào l p c ng Tr ng h p m c n c h l u quá cao thì ph i đóng c c a c ng phía h l u và v n chuy n bê tông qua gi ng đ ng đã ch a

l i trong thân đ p đ l p c ng

Hình 1 11 Tháo n c thi công qua c ng đáy trong thân đ p

a) M t c t ngang sông qua tuy n công trình trong giai đo n đ u; b)

M t c t ngang sông qua tuy n công trình trong giai đo n sau; c) M t c t

ngang đ p bê tông d c theo c ng đáy

1 ê quai d c c a giai đo n đ u; 2 ê quai giai đo n sau; 3 C ng đáy

Kích th c, s l ng và cao trình c ng đáy t m th i đ c quy t đ nh qua tính toán th y l c và so sánh kinh t , k thu t Ngoài ra, khi xác đ nh v trí đ t c ng còn ph i xét các y u t sau:

- c đi m k t c u công trình th y công

- c đi m thi t b đóng m c a c ng khi l p

- i u ki n và kh n ng thi công khi l p c ng …

gi m b t khó kh n khi l p và c i thi n đi u ki n ch u l c c a c ng,

ng i ta th ng dùng c ng có m t c t ch nh t v i các góc cong, đ ng th i

b trí các c a c ng các cao đ khác nhau Khi l p thì l p l n t th p đ n cao

đ gi m b t khó kh n do c t n c quá cao gây nên

Tuy ph i l p c ng khó kh n, ch t l ng ch l p kém, nh h ng đ n tính hoàn ch nh c a công trình và khi tháo n c d b v t n i làm t c Nh ng

ph ng pháp này có u đi m là vi c d n dòng không gây nên tr ng i đ n công tác thi công c bi t đ i v i vi c xây d ng đ p cao mà có c ng đáy lâu dài thì càng có l i c kinh t và k thu t

* Tháo n c thi công qua khe r ng l c:

Khi xây d ng các công trình bê tông và bê tông c t thép trong giai đo n đ u

ph i xây thành các h th ng khe r ng l c đ tháo n c thi công cho giai đo n sau

n giai đo n sau ch vi c đ p đê quai ng n n t ph n lòng sông còn l i

và dòng ch y đ c d n v h l u qua các khe r ng l c

Hình 1 12 Tháo n c thi công qua khe r ng l c

n mùa khô cu i th i k thi công ph i đ bê tông l p các khe r ng l c

đ nâng cao và hoàn thi n công trình theo yêu c u thi t k Các khe r ng l c

Ph ng pháp hai c p chia các khe r ng l c ra hai nhóm, trong đó đóng

c a van đ đ bê tông nhóm này thì dòng ch y đ c d n qua nhóm kia Chi u cao đ bê tông b ng hai l n chi u sâu dòng n c; tr l n đ đ u tiên đ hình thành b c thang thì b ng chi u sâu c a dòng n c h Khi bê tông đông k t đ t

t i c ng đ có th cho n c ch y qua thì ta chi chuy n c a van sang đóng nhóm khác đ ti n hành đ bê tông Lúc đó n c trong h s dâng cao và

ch y qua c p v a m i l p

Tr ng h p hai c p không đ đ tháo l u l ng d n còng thi t k thì có

th dùng ph ng pháp ba c p Chia các khe r ng l c ra ba nhóm, ru i luân

l u đóng c a van đ đ bê tông t ng nhóm m t Chi u cao m i l n đ bê tông

b ng ba l n đ sâu dòng n c; tr l n đ đ u tiên và l n đ th hai đ hình thành b c thang thì l n l t b ng h và 2h

Dùng ph ng pháp này c n chú ý các đ c đi m sau đây:

- Nên b trí các khe r ng l c vào đo n đ p tràn

- Khi thi công ph i đ l i các rãnh phai đ ti n cho vi c l p các khe r ng

l c c bi t là ph i t n d ng đ c các rãnh phai và phai s a ch a

Ph ng pháp này có u đi m ch y u là l p khe r ng l c đ n gi n, không khó kh n nh l p c ng đáy, ít b v t n i l p, nh ng c ng có nh c

đi m là l p khe r ng l c ti n hành ch ch t h p, ch m tr và đòi h i ph i

có c a van và thi t b đóng m Ph ng pháp này ch a t ng đ c ng d ng

Vi t Nam

* Tháo n c thi công qua ch lõm ch a l i thân đ p:

Bi n pháp k t h p v i các công trình tháo n c khác đ x l thi công các công trình mi n núi D a vào các đ c đi m c a sông su i mi n núi mùa khô l p ch lõm đ nâng cao đ p ng nhiên bi n pháp này ch thích h p

v i công trình b ng bê tông và bê tông c t thép Tr ng h p đ c bi t có th

dùng v i công trình đá xây và đá đ Kích th c ch lõm tháo n c do các nhân t sau đây quy t đ nh:

Hình 1 13 Tháo n c thi công qua ch lõm thân đ p

1 N c tràn qua ch lõm; 2 ng h m tháo n c lâu dài

Hình th c này r t ph bi n, th m chí nh ng công trình thi công trong mùa ki t, còn mùa l cho n c tràn qua móng ho c đ p bê tông đang xây d

Vi t Nam ng d ng hình th c này nh S n La (2008), Sê San 4 (2007)

D n dòng qua đ p RCC đang xây

a Không d n dòng

Bi n pháp này tr n c l i trong h ho c k t h p dùng b m Th ng ch dùng các sông su i nh , l u l ng mùa ki t r t nh mà kh n ng đi u ti t

c a h l i l n M t khác kh i l ng công trình nh ; có th thi công g n trong

m t mùa khô

b Cho n c tràn qua đê quai, h móng và công trình đang thi công

Ph ng pháp này th ng ch dùng các sông su i mi n núi có l u

l ng mùa l và mùa ki t quá chênh l ch, th i gian l r t ng n, lòng sông

ch ng xói t t, đ ng th i công trình đang thi công (k c công trình t m) có th cho phép n c tràn qua

1.2 c đi m d n dòng thi công công trình đ u m i th y l i có đ p chính là đ p đ t

Công trình h đ p th y l i th y đi n c a Vi t Nam r t phong phú và

đa d ng Vi t Nam có g n 7000 h ch a các lo i, trong đó h do ngành Th y

l i qu n lý là 6.648, còn l i là h do B Công th ng và các ngành khác qu n

lý H u h t các h s d ng đ p đ t ng n n c (ngu n TCTL 4-2014)

Theo qui đ nh hi n hành t i 72/2007/N -CP ngày 07/5/2007 v Qu n lý

an toàn đ p, h đ p đ c phân lo i nh sau:

- p quan tr ng qu c gia là đ p c a h ch a n c: dung tích h ≥1,0 t

m3 ho c h có dung tích t 1,0 tri u m3 đ n 1,0 t m3 nh ng n m đ a bàn dân c t p trung và đ a bàn có công trình qu c phòng, an ninh;

- p l n là đ p có chi u cao ≥15 m ho c đ p c a h ch a có dung tích

p đ t là công trình ph bi n trong h th ng các công trình đ u m i

th y l i, đ c thi công b ng ph ng pháp đ m nén có tác d ng dâng và

gi n c nh ng không cho phép đ n c tràn qua

- Khi thi công ph i luôn đ m b o cho n n đ p khô ráo Tu theo đi u

ki n đ a hình, đ a ch t, th y v n c a công trình mà áp d ng các ph ng án

d n dòng thi công và tiêu n c h móng thích h p

- Thi công các công trình chính (đ p, c ng, tràn ) và công trình t m (đê quai, công trình tháo n c nh c ng, kênh, đ ng h m ) ph i đ m b o đúng

ti n đ , đ c bi t là nh ng công trình, b ph n công trình s b ng p n c sau khi ch n dòng không th thi công đ c n a, đ ng th i ph i ti n hành nghi m thu tr c khi b ng p n c

- Tr c khi ng n dòng và dâng n c trong h ph i làm t t công tác thu

d n và x lý lòng h nh x lý các đi m có kh n ng th m m nh ho c ho c

m t n c, các mái đ t có kh n ng s t tr t khi ng p n c, t ch c công tác tái đ nh c , thi công bãi đánh cá, khai thác h t lâm s n, khoáng s n, di chuy n

m m , di d i ho c b o v không cho ng p các công trình v n hoá đã đ c

x p h ng c n đ c b o t n Ngoài ra c ng ph i x lý các hoá ch t n m trong lòng h có kh n ng hoà tan trong n c gây ô nhi m ngu n n c

- Th i đi m ng n dòng đ c xác đ nh trong thi t k Nhà th u xây l p

ph i c n c vào các yêu c u c a đ án thi t k , chu n b v t t đ y đ và tính toán sao cho t khi ng n dòng đ n đ u mùa m a l có đ kh n ng đ p đ p

v t đ c l theo t n su t đã đ c xác đ nh trong các tiêu chu n hi n hành Nhà th u xây l p c n ki m tra v trí ng n dòng đ xác đ nh m t cách chính xác các đi u ki n thu n l i nh t cho vi c ng n dòng nh đo n sông h p, dòng

ch y thu n, lòng sông nông, ít b xói và ít th m n c

- n v thi công c n chu n b đ v t li u ng n dòng đ không b đ ng khi thi công Kh i l ng v t li u ng n dòng c n chu n b không đ c ít h n 130% kh i l ng tính toán thi t k

- Trong quá trình đ p đê quai ng n dòng ph i th ng xuyên quan tr c di n

bi n lòng sông, t c đ dòng ch y, đ chênh l ch m c n c th ng h l u dòng

ch y, vi c xói l hai b đ k p th i đ ra các bi n pháp x lý thích h p

- Sau khi đã ng n đ c dòng ch y ph i kh n tr ng ti n hành các công

vi c ch ng th m đ ng th i nhanh chóng nâng cao m t đê quai đ m b o đúng

ti n đ , cao trình thi t k đã đ ra, đ m b o cho đ nh đê quai luôn luôn cao

h n m c n c dâng lên trong h ch a

- Sau khi hoàn ch nh đê quai, ph i ti n hành ngay vi c x lý n n đ p và

đ p đ p chính theo ti n đ đã đ c đ ra, đ m b o các tiêu chu n v th m và

n đ nh, cao trình đ p ph i luôn v t m c n c dâng lên c a h ch a

- Ph ng án d n dòng thi công quy t đ nh ph n l n đ n cao trình m c

n c l trong th i đo n thi công đ p đ p

Tr c đây, khi thi công m t s đ p đ t đ m nén, do n ng l c thi công có

h n, đ đáp ng yêu c u c a ph ng án d n dòng chúng ta đã ng d ng

ph ng pháp thi công đ p đ p theo m t c t kinh t nh đ p Núi C c (Thái Nguyên 1973) đ p Yên L p (Qu ng Ninh 1978) Th c ch t c a ph ng pháp này là do n ng l c thi công không đáp ng đ c c ng đ thi công yêu c u l n

nên đã đ p tr c m t ph n m t c t đ p phía th ng l u đ k p v t l , sau đó thi công ph n còn l i trong khi ph n m t c t đ p phía th ng l u ch n n c l

i v i đ p đ t đ m nén, nguyên t c c b n là không cho phép ng p

n c ho c n c tràn qua đáp ng chi u cao đ p thi công theo ti n đ yêu

c u, v i n ng l c thi t b m nh nh hi n nay c a các nhà th u thì v n đ then

ch t là có th thi công nâng cao đ p nhanh đ n m c cho phép nào đ đ p n

đ nh và an toàn v lún, tr t T đó làm c n c quy t đ nh khi đánh giá và

ch n ph ng án d n dòng c ng nh ti n đ kh ng ch thi công phù h p

K t lu n ch ng 1

Khi thi công công trình đ u m i th y l i th y đi n, công tác d n dòng thi công đ c bi t quan tr ng, nó chi ph i có tính quy t đ nh đ n l a ch n k t c u công trình đ n v , b trí t ng th đ u m i, trình t thi công và ti n đ kh ng

ch , c ng đ thi công

Công tác đ p đ p và d n dòng là không th tách r i trong thi công h ch a,

đ c bi t là đ i v i đ p đ t thi công b ng ph ng pháp đ m nén Ph ng án d n dòng thi công quy t đ nh tr c ti p đ n k ho ch ti n đ thi công c a toàn b công trình Bài toán c n ph i gi i quy t là đ a ra đ c ph ng án h p lý v t c

đ thi công, cao trình đ p đ t c n đ t đ c trong t ng th i đo n thi công đ đáp

ng v t l nh ng v n đ m b o n đ nh và tính ch t k thu t c a công trình Trong quá trình thi công đ p đ t đ c đ p nâng cao d n, nói cách khác

là luôn đ c ch t t i cho đ n khi hoàn thành đ n cao trình thi t k p s b lún theo th i gian trong su t quá trình thi công và quá trình lún s phát tri n nhanh h n khi t i tr ng càng t ng lên M t ph n lún do b n thân ph n đ t

đ p và m t ph n lún do n n lún khi b ch t t i là công trình Quá trình lún

c a công trình s là t h p tác đ ng lún c a n n và công trình

i v i đ t, c ch lún liên quan m t thi t đ n thoát n c k r ng N u gia t i quá nhanh so v i t c đ lún c k t s nh h ng r t l n đ n n đ nh

c a kh i đ t đ p Trong khi ti n đ nâng cao đ p đòi h i càng nhanh càng

t t nh m s m hoàn thành đ a công trình vào s d ng Vi c xác đ nh t c đ nâng cao đ p hay nâng cao c ng đ thi công đ p đ p đáp ng đòi h i c a yêu c u k thu t v lún và an toàn ch t l ng đ p phù h p v i ti n đ và

ph ng án d n dòng c n ph i đ c nghiên c u m t cách nghiêm túc

Ch ng 2 C S LÝ LU N QUAN H GI A QUÁ TRÌNH P

2.1 T ng quan gi a đ lún v i t c đ kh ng ch đ p đ p theo th i gian [5]

Quá trình lún c a công trình là t h p tác đ ng lún c a n n và công trình Khi đ p đ p lên cao d n, t i tr ng gây lún t ng d n theo th i gian và theo t c đ nâng cao đ p Quá trình lún c a đ t ch u tác đ ng c a nhi u y u t

nh các thành ph n t h p c a đ t, tính ch t c a đ t, đ ch t c a đ t

2.1.1 Các d ng chuy n v c a đ t và nguyên nhân gây lún

Quan h gi a chuy n v lún c a đ t và s n đ nh c a các công trình có liên quan là m t m i quan h ph c t p Tr c h t, đ t có th chuy n v theo

m t c ch và h n n a công trình có nhi u lo i, m i lo i có kh n ng khác nhau khi ch u đ ng ho c b hu ho i do chuy n v M t s công trình kh i xây d ng ho c b ng g ch th ng d gãy nên có th b n t và c h h i k t c u

ch b i các chuy n v r t nh c a n n móng Trong khi các công trình khác có

th xây d ng đ ch u đ c các chuy n v khá l n mà không có h h i th c s

Tr ng thái c a đ t tr c, trong và sau khi xây d ng có khuynh h ng

bi n đ i, có khi là khá l n Vi c d đoán các thay đ i là nhi m v khó kh n

nh t c a ng i thi t k Ph n l n h h i công trình x y ra là do móng chuy n

v vì không d ki n tr c các tr ng thái c a đ t mà nguyên nhân c b n h u

nh là do vi c kh o sát khu đ t không làm đ y đ và thi u các hi u bi t v các đ c tr ng c a đ t đánh giá đ lún và t c đ lún c a n n theo nh ng c

ch xác đ nh đã đ c nghiên c u nhi u

M t s c ch chuy n v c a đ t – là nguyên nhân ti m n ng gây lún a) Nén ch t đ t

Nén ch t là quá trình các h t đ t b ép chuy n sang tr ng thái lèn ch t

h n cùng v i s gi m t ng ng v th tích và khí thoát ra Quá trình này đòi

h i m t n ng l ng c h c và th ng là s gia t i do tr ng l ng b n thân

ho c t i tr ng ph trên m t đ t sinh ra S giao đ ng do xe c chuy n đ ng,

v n hành máy móc n ng và các ho t đ ng thi công nh đóng c c c ng gây ra lún do nén ch t Trong vùng đ ng đ t, sóng va ch n đ ng có th có hi u qu

t ng t Nh ng đ t nh y c m nh t là cát hay cát ch a cu i r i, v t li u đ p,

đ c bi t sau khi đ không đ c lu l n hay đ m ch t đ y đ

b) C k t

Quá trình l r ng trong đ t dính bão hoà thoát ra do t i tr ng tác d ng

t ng lên g i là quá trình c k t Th tích gi m d n d n cho t i khi áp l c n c

l r ng bên trong đ t cân b ng, vi c gi m t i tr ng có th gây ra tr ng n làm cho đ t duy trì s bão hoà Chúng ta c n nghiên c u chi ti t quá trình c

k t và các ph ng pháp đánh giá đ lún sinh ra do c k t quá trình c k t

đ c b t đ u thì ph i gia t i và có th ph i m t nhi u n m m i đ t đ c đ lún cu i cùng

t nh y c m nh t v i c k t là đ t bùn và đ t sét c k t bình th ng,

m t s lo i đ t đ p nh t đ nh đ c bão hoà Than bùn và đ t than bùn có tính

ép co khá cao, k t qu là d i t i tr ng m c đ v a ph i b dày l p gi m đi nhi u, có th gi m t i 20%

c) Bi n d ng đàn h i

Khi ch u t i tr ng thì t t c v t li u r n đ u bi n d ng t có b n ch t riêng bi t, bi n d ng m t ph n là do nén ch t hay c k t nh đã đ c p trên đây, ph n khác là do bi n d ng đàn h i Trong t t c các lo i đ t, bi n d ng đàn h i x y ra h u nh ngay sau khi t i tr ng tác d ng; đ lún gây b i quá

trình này g i là đ lún t c th i

d) nh h ng c a h th p m c n c ng m

Khi b m n c t h móng, m c n c khu đ t xung quanh s h th p

xu ng Lún có th sinh ra do h th p m c n c ng m trong đi u ki n thu

t nh b i hai quá trình: (1) M t s lo i đ t sét gi m đ m s sinh ra gi m th tích, đ t trên m c n c ng m h th p b co ngót, (2) Vi c gi m áp l c n c

l r ng thu t nh làm t ng áp su t hi u qu c a l p đ t phía trên lên các l p

đ nh g i là m ch đùn Trong vùng khô h n, đ t cùng lo i có th b xói mòn b

d i móng ph thu c vào s c ch ng đ hông t o b i đ t d c m t bên, trong

vi c tính toán s ch u t i c c h n c a đ t có xét y u t này N u s c ch ng đ

m t bên b m t đi nh tr ng h p h móng không có g ván ch ng đ , thì

r t có th sinh ra tr t do c t c a m t đ t d i móng, s đ a móng trôi vào

trong h đào T ng t , lún có th sinh ra do đ t di chuy n vì b tr t, tr t

d c t i các mái đ t t nhiên hay các mái đào đ p

Hình 2 1 Lún vì do m t kh n ng ch ng đ hông

2.1.2 Lún t c th i hay lún không thoát n c

Tr ng thái ng su t - bi n d ng c a kh i đ t bão hoà không thoát n c

thì gi m đi Do v y, bài toán lún đàn h i hay lún t c th i đ c mô hình hoá

b ng n a không gian đàn h i vô h n ch u t i tr ng trên m t M t s l i gi i đã

s nh h ng Ipnh n t các bi u đ thích h p

lún t c th i c a l p đ t m ng

Trong khi tính giá tr Ip, gi thi t là l p đ t n m d i móng phân b t i

đ sâu t ng đ i l n Tuy nhiên k t qu tính toán nh th là quá cao n u l p

có b dày nh h n hai l n b r ng V i l p có b dày gi i h n, phía d i có

l p đ t c ng thì có th dùng bi u th c sau đây (Janbu, …1956) đ xác đ nh đ lún trung bình d i m t móng m m

l p có b dày HB, r i l y giá tr µ1(T) t ng ng v i l p có b dày HT R i dùng ph ng trình trên tính đ lún t c th i do l p m ng gây ra, trong đó µ1

= µ1(B) - µ1(T)

2.1.3 Lún do c k t

a) Quá trình c k t

Trong quá trình tr m tích t nhiên các lo i đ t h t m n nh đ t b i và đ t sét đã di n ra quá trình c k t - n c gi a các h t d n d n thoát ra do tr ng

l ng c a các l p tr m đ ng trên Sau m t th i gian (có th nhi u n m),

tr ng thái cân b ng đ t đ c và hi n t ng nén d ng l i t đ c g i là hoàn toàn c k t khi th tích là h ng s tr ng thái ng su t không đ i t c k t thông th ng là đ t hi n nay tr ng thái t ng ng v i áp l c c k t cu i cùng t quá c k t khi áp l c ph hi n nay nh h n áp l c c k t cu i cùng đôi khi đã có trong quá kh , ch ng h n nh tr ng h p đ t đ c c k t d i

m t l p b ng mà hi n nay không còn l p b ng đó, ho c n i m t ph n l p

ph nguyên thu đã b r a trôi do xói mòn N u đi u ki n ng su t thay đ i thì ph i đ t t i tr ng thái cân b ng m i i u này d th y khi xem xét n n c a

c a khu đ i cao sau khi đào san đi ho c khai thác v t li u

Trong khi xem xét c ch nén lún c a đ t, có th gi thi t là h t khoáng

và n c l r ng không b ép co Vì th hi u qu t c th i (lên kh i đ t) c a

vi c t ng ng su t t ng là áp l c n c l r ng t ng lên Khi n c l r ng thoát kh i đ t, áp l c n c l r ng b tiêu tan d n m t cách ch m ch p Khi toàn b đ t ng áp l c n c l r ng đã b tiêu tan, đ t s hoàn toàn c k t

bi u th quá trình này, Terzaghi (1963) đã đ a ra mô hình dùng lò xo b ng thép đ th hi n khung k t c u c a đ t Gi thi t là piston không có ma sát

đ c ch ng đ b i lò xo và ng tr ch a đ y n c N u t i tr ng tác d ng lên piston mà van b đóng thì chi u dài c a lò xo không thay đ i vì đã gi thi t là

n c không ép co N u t i tr ng t o ra đ t ng c a ng su t t ng là ∆ , thì toàn b giá tr này ph i nh n đ c b ng m t l ng t ng t ng đ ng c a áp

l c n c l r ng

Khi van m , áp l c n c l r ng d làm cho n c thoát ra, áp l c n c l

r ng gi m và piston lún xu ng do lò xo b nén Nh th , t i tr ng truy n d n

d n cho lò xo làm cho nó co ng n l i cho t i khi ch u toàn b t i tr ng Do v y,

giai đo n cu i, đ t ng ng su t hi u qu (“hi u qu ” trong vi c t o ép co)

b ng đ t ng ng su t t ng và áp l c n c l r ng d đã gi m t i 0 T c đ ép

co ph thu c rõ ràng vào đ m c a van - t ng t tính thoát n c c a đ t

b) Tính nén lún

Khi nghiên c u c k t, đ t đ c coi nh là m t k t c u khung có tính ép

co c a các h t khoáng v t (b n thân h t khoáng v t không b ép co) H n n a

n u gi thi t là trong su t quá trình c k t đ t luôn bão hoà thì d n đ n h qu

là đ gi m th tích b ng th tích n c thoát ra và đi u đó đ c bi u th b ng

s thay đ i h s r ng Hãy xem xét m t mô hình c a m u đ t ch u ng su t

hi u qu t ng Quá trình c ng đ c gi thi t là m t chi u, t c là kích th c không thay đ i theo ph ng ngang, ch có b dày thay đ i S thay đ i th tích ∆V là do đ t ng ng su t hi u qu ∆ ’ do v y, có th bi u th m t cách

lý t ng b ng s thay đ i b dày ∆H ho c s thay đ i h s r ng ∆e và vì th