ĐỒ án môn học THIẾT kế đập đất đề số 19

a. Mục đích: Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp. Xác định cao trình đê quai thượng và hạ lưu. Cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô. Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy; b. Nội dung tính toán: Sơ đồ tính toán:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNGTHI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN

Nội dung : gồm 3 chương :

1 Chương I : Giới thiệu về công trình

2 Chương II : Dẫn dòng thi công

3 Chương III : Thi công công trình chính

Chương I : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1.1.Vị trí và nhiệm vụ công trình

1.1.1 Vị trí công trình

Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi X được xây dựng trên suối Y, thuộc xã PN,huyện K, cách thị xã H 20 km về phía Bắc, ở toạ độ 230 19’ vĩ độ Bắc và 1050 38’kinh độĐông

1.1.2 Nhiệm vụ công trình

Theo luận chứng kinh tế kỹ thuật đã được Bộ NN – PTNT phê duyệt,

hồ chứa có nhiệm vụ sau:

- Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp khoảng 550ha;

- Phát điện với công suất khoảng 1,5MW;

- Cung cấp nước cho sinh hoạt cho và công nghiệp với lưu lượng 50m3/h;

- Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản;

- Cải tạo môi trường và du lịch

1.2 Quy mô công trình

1.2.1 Đặc trưng hồ chứa

Để đảm bảo cho nhiệm vụ công trình,yêu cầu hồ chứa phải có các

thông số sau:

1.2.2 Đập đất

Kết cấu đập bằng đất đắp, có vật thoát nước kiểu lăng trụ

Các thông số kỹ thuật của đập như sau:

Mái dốc thượng lưu được gia cố bằng đá lát khan dày 30cm, trên lớp sỏi cát đệm Hệ

số mái thay đổi m = 2,5- 2,25, có 2 cơ một cơ ở cao trình 20m rộng 2,5m.một cơ ở caotrình 30 rộng 2,5 m

Mái dốc hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, hệ số mái thay đổi từ m = 2,0-1,5 có một cơ ởcao trình + 25m rộng 2,5m

1.2.3 Cống lấy nước

Kiểu cống hộp, chảy không áp bằng bê tông cốt thép đặt trên nền đá phiến sét bên vaitrái đập đất

Cống có các thông số sau:

Lưu lượng xả qxả = 234,45m3/s

1.2.5 Thời gian thi công

Công trình được xây dựng trong khoảng 2 năm kể từ ngày khởi công

1.3 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.3.1 Điều kiện địa hình

Suối SB chảy qua vùng đồi thấp, đỉnh đồi có độ cao 50-100m, đỉnh hình tròn, hai bênlòng suối có thềm rộng, thuận tiện cho việc thi công

1.3.2 Đặc trưng khí tượng, thủy văn

Khu vực xây dựng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Mùa mưa từ tháng V đến tháng

X, mùa khô từ tháng XI đến tháng IV

1.3.3 Các đặc trưng thủy văn và các yếu tố dòng chảy vùng công trình đầu mối

Hồ DD dự kiến xây dựng trên Suối SB Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập đo được16,6 km2

Lưu lượng dòng chảy ứng với tần suất P=10 % của các tháng mùa khô như sau:

Kí hiệu đề Lưu lượng dòng chảy theo tháng mùa khô Q(m

Q~Z h

17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5

Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7.

1.4 Nguồn vật liệu xây dựng

1.4.1 Vật liệu đất

- Mỏ A nằm phía vị trí đập tràn, cách tuyến đập 400m, gồm chủ yếu là lớp đất sét và

có lớp á sét từ trung đến nặng có lẫn dăm sạn xen kẹp, lớp này có lúc ở dưới, ở giữa và ởtrên lớp đất sét Bề dày khai thác tương đối đồng đều 22,5m Trữ lượng 134.103m3

- Mỏ B nằm ở thượng lưu tuyến đập, tại cao trình 21m, cách tuyến đập 500m gồm cácloại đất: á sét, sét, bề dày trung bình 2,8m Trữ lượng 115.103m3

- Mỏ D nằm ở sau vai trái tuyến đập Mỏ này chủ yếu là đất sét, bề dày trung bình2,5m cách tuyến đập 800m, trữ lượng 123.103m3

- Mỏ E nằm phía thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập khoảng 1500m, bề dày khoảng2,4m, gồm đất sét, á sét

Bốn mỏ đất gồm hai loại nguồn gốc chính là Eluvi và Deluvi Đất ở bốn mỏ này códung trọng tự nhiên khô tnk = 1,6T/m3 , đều dùng để đắp đập được

1.5 Giao thông vận tải

Công trình nằm ở huyện K cách quốc lộ 6 khoảng 12km Đường đến công trình thuậntiện cho việc vận chuyển thiết bị thi công và vật liệu xây dựng

1.6 Điều kiện dân sinh kinh tế

Theo phương hướng quy hoạch đây là một huyện có dân số không nhiều nhưng lại cónhiều dân tộc khác nhau Cuộc sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp, điều kiện sinh hoạt thấpkém

1.7 Khả năng cung cấp điện nước

1.7.1 Cung cấp điện

Cách công trình có đường dây cao thế 35KV chạy qua thuận tiện cho việc sử dụngđiện cho công trường

1.7.2 Cung cấp nước

Nước dùng cho sản xuất được đảm bảo cả về số lượng lẫn chất lượng nhờ việc sử dụngnguồn nước lấy từ các sông, suối

Nước cho sinh hoạt cần xử lý bảo đảm vệ sinh cho người dùng

1.8 Điều kiện thi công

+ Khởi công ngày 1/12/2008

+ Công trình đầu mối thủy lợi do Công ty D thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triểnNông thôn đảm nhận thi công

+ Vật tư thiết bị cung cấp đến chân công trình theo đúng tiến độ

+ Máy móc đảm bảo cho việc thi công

+ Nhà thầu có khả năng tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công

+ Thời gian thi công 2 năm

Chương II : DẪN DÒNG THI CÔNG 2.1 Phương án dẫn dòng

2.1.1 Đề xuất phương án dẫn dòng

Đề xuất 2 phương án dẫn dòng :

 Phương án 1 Bảng1- Nội dung phương án 1

Hình thứcdẫn dòng

Các công việc phải làm và mốc khống chế

I

Mùa khô(01/11/0830/04

/09)

2.45

Dẫn dòngqua kênh

-Đắp đê quai dọc, thượnglưu, hạ lưu

-Thi công cống ngầm

-Đào móng và đổ BT móng tràn

-Thi công một phần vai phải đập

Mùa lũ(01/05/0930/10

/10)

195

Dẫn dòngqua tràn chính

-Thi công đập đến cao trìnhthiết kế

- Hoàn thiện thi công

 Phương án 2: Bảng 2- Nội dung phương án 2

- Đào móng tràn đến cao trình thiết kế và đổ bê tông móng tràn đến cao trình tính toán; thi công vai trái đập đến cao trình tính toán

-Đổ bêtông toàn bộ tràn.Mùa mưa

từ 1/5 đến

hết 30/10 195

Qua tràn chính - Thi công phần đập còn lại đến cao trình thiết kế

-Hoàn thiện thi công

2.1.2 So sánh ưu nhược điểm của 2 phương pháp Sửa

-cường độ đắp đập vượt lũ giaiđoạn I và II cao dẫn đến số xe máy

sử dụng lớn ảnh hưởng đến chi phíxây dựng

II

-Số lượng công trình dẫn dòng ít

=>chi phí xây dựng công trình phục

vụ dẫn dòng ít hơn

- cường độ thi công giai đoạn vượt lũ

không lớn, cân đối đựợc số xe máy

qua các giai đoạn thi công

- Khối lượng đào đắp đê quai lớn

2.1.3 Lựa chọn phương án dẫn dòng

So sánh ưu nhược điểm của hai phương án trên ta thấy phương án 2 ưu việt hơn nên

ta sẽ chọn phương án 2 làm phương án dẫn dòng thi công

2.2 X ác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công.

2.2.1 Chọn t ần suất dẫn dòng thiết kế

Hồ chứa X có dung tích ứng với mực nước dâng bình thường W=3,9.106 m3 , có nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho nông nghiệp khoảng 550ha, phát điện với công suất khoảng 1,5 MW

Theo TCXD 285-2002 xác định được cấp của công trình là cấp IV

Chọn theo TCVN: Bảng 4.6 trang 16 TCVN 285-2002, ứng với công trình cấp IV ta

tra được tần suất dẫn dòng thiết kế P = 10%.

2.2.2 Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công.

Đối với công trình này:

+ ctr đất ko cho nc tràn qua

+ thượng lưu có khả năng hình thành hồ chứa và khả năng điều tiết của hồ lớn

qxả max= 234,45 m3/s

+ Vật tư thiết bị cung cấp đến chân công trình theo đúng tiến độ

+ Máy móc đảm bảo cho việc thi công

+ Nhà thầu có khả năng tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công

Ta chia ra hai thời đoạn dẫn dòng :

+ Mùa khô : đê quai thấp chắn nước, dòng chảy tháo qua cống

+ Mùa lũ : đập chính chắn nước, một phần dòng chảy tháo qua tràn

I

II

2.2.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công.

Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong thời đoạnthiết kế dẫn dòng thi công ứng với tần xuất thiết kế dẫn dòng thi công đã chọn

Mùa kiệt => Qp=10% =2,45 m3/s ; mùa lũ Qmax=195 m3/s

2.3 Tính thủy lực dẫn dòng.

2.3.1.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp.

a Mục đích:

- Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Xác định cao trình đê quai thượng và hạ lưu

- Cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô

- Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy;

b Nội dung tính toán:

0.2 19.22 265.16 115.22 289.28 1.27 0.67 0.11 Zgt  Ztt

Cột (1) :Zgt- Độ cao nước dâng giả thiết (m)

Cột (2) : Ztl -Mực nước thượng lưu (m) Ztl = Zhl + Zgt = Zhl + (1)

Cột (3) : 1 -Tiết diện ướt của sông cũ (m2)

Cột (4) : 2 -Tiết diện ướt của sông mà đê quai và hố móng chiếm chỗ (m 2)

1 và 2 được xác định tương ứng trên cùng một mặt cắt là mặt cắt thu hẹp c-c(cho phép bỏ qua độ cao hồi phục để bài toán đơn giản ) với mực nước là Zhl

Cột (5) : 0 - Tiết diện ướt của sông ứng với Ztl

0 xác định bằng phương pháp tính thử dần thông qua giả thiết Z

Cột (6) : Vc -Lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp của lòng sông (m/s)

0.1 17.78 137.94 67.07 145.32 0.04 0.02 9,2.10-5

Nhận thấy trong mùa khô độ cao nước dâng Z rất nhỏ, có thể bỏ qua

Khi đó : Mực nước thượng lưu trong mùa khô :

ZdqHL= Zhl +2= 19.02+0.52=19.54 m

 - Độ vượt cao của đê quai, thường dùng (0.5  0.7) m

- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ cuối mùa khô năm thứ nhất:

ZVL=ZTL+ = 19.12+0.7 = 19.82 m

- Kiểm tra khả năng chống xói: V[V]V]kx,

- Kiểm tra khả năng đầu đập: V[V]V]kxđập;

Theo PL 1.14 TCN 57-88 có [V]V]kxnền = [V]V]kxđập = 1,15 m/s < Vc= 1,27m/s => nền bị xói

- Để phòng chống xói lở cần thực hiện các biện pháp sau:

+Bố trí đê quai thuận chiều dòng chảy, trường hợp cần thiết phải làm tườnghướng dòng

+Nạo vét và mở rộng lòng sông để tăng diện tích thu hẹp tức là giảm Vc.+Trong trường hợp cần thiết có thể dùng đá để bảo vệ đê quai, lòng sông và

bờ sông

2.3.2.Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống ngầm

a Mục đích

- Lợi dụng công trình lâu dài để dẫn dòng

- Xác định mực nước trước cống để xác định cao trình đắp đập vượt lũ

- Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng

b Nội dung tính toán

- Sơ đồ:

=0.002

-Trình tự tính toán:

-Giả thiết các cấp lưu lượng Qi qua cống

-Kiểm tra trạng thái chảy : có áp, bán áp và không áp

Theo Hứa Hạnh Đào( hay Van Te Chow):

H-Cột nước trước cống tính từ cao trình đáy cống;

d- Chiều cao cống ngay sau cửa vào

Chọn trị số 1.2 hay 1.4 tùy thuộc vào mức độ thuận ở cửa vào Chọn 1.3

3/2 0

k

Q h

 Kiểm tra lại giả thiết

*Tính chiều dài phân giới Lk

Chiều dài phân giới Lk = lk + lvào = 7,58 + 1,73 = 9.31 m < Lcống

Kết luận : Cống dài Vậy cống làm việc như một đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với một đoạn kênh

Khi =>Chảy ngập (2a)

Khi => Chảy không ngập 3/2

 giả thiết chảy không áp là sai

 Giả thiết lại chế độ chảy trong cống:

Giả thiết cống ngắn, chảy bán áp không ngập

- Độ sâu phân giới 3

2

k

Q h

gb

 Q= 2.45 m3/s  hk = 0.99 m

Tra quan hệ (Q~ZHL) ứng với Q = 2.45 m3/s được ZHL=17.68 m

Tại h = d=1.2 m, chiều dài mực nước dâng là L = 12.92 m < Lcống = 84.4 m  Mực nước chạm trần cống

KL: Giả thiết cống ngắn chảy bán áp không ngập là sai

Vậy cống chảy có áp

2.45

0.95 2*9.81(0.591*0.8*1.2)

2.3.3 Tính toán thuỷ lực qua tràn.

a Mục đích

- Xác định quan hệQ Z~ TL

- Dùng để tính toán điều tiết lũ qua tràn tạm và xác định cao trình đắp đập vượt lũ

b Nội dung tính toán

Tràn có các thông số sau:

Cao trình ngưỡng tràn : nt = + 31.60m

- Xác định chế độ chảy qua tràn (tự do, ngập):

Với Qmax 10% = 195 (m/s) thì ZHL = 19.02 (m) (theo quan hệ (Q~Zhl))

 ZHL  nt = 31.60 m nên chế độ chảy của tràn là tràn chảy tự do

Trong giai đoạn này ta thi công xong toàn bộ tràn nên tràn tính toán là tràn thực dụngDùng công thức của đập tràn thực dụng chảy tự do để tính:

32

Quan hệ (Q~Ztl)

30.5 31 31.5 32 32.5 33 33.5 34

- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ, các cao trình phòng lũ;

b Nội dung tính toán:

- Tính toán theo phương pháp Kôtrêrin

- Do không có đủ tài liệu cho nên ta lấy mực nước trước lũ bằng cao trình ngưỡng tràn(nt = 32.00 m );

+ Mực nước trước lũ cao bằng ngưỡng tràn:

Cách giải: - giả thiết các qxả (<Qmax m3/s), từ công thức trên tính ra Wm

- Xác định Wtrước lũ: Ứng với mực nước trước lũ bằng cao trình ngưỡng tràn(nt = 31.60 m );tra quan hệ (V ~ Zhồ) Wtrước lũ = 2747*103(m3)

-Tra quan hệ Whồ~ZTL ra ZTL(với Whồ= WTrướclũ + Wm)

Từ đây tính ra cột nước H trước tràn H= ZTL-nt Có H thay vào công thức đập tràn thựcdụng chảy tự do tính ra :

2.4 Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng

2.4.1.Thiết kế công trình dẫn nước:

Công trình dẫn nước gồm tuyến cống, tràn và công trình nối tiếp sau tràn (bậc nướctiêu năng và kênh)

*Tuyến cống: ở bên vai trái đập

+ Chiều dài cống L= 80m, cao trình đầu cống Zđc=22,54m

+ n = 0.014; i = 0.002

Tràn chảy tự do, nối tiếp tiêu năng bằng bậc nước

2.4.2 Thiết kế công trình ngăn nước:

-Tuyến đê quai bao quanh hố móng tuỳ theo đợt ngăn dòng được thể hiện trên bản vẽ-Kích thước mặt cắt đê quai tuỳ thuộc vào đặc điểm vật liệu, kết cấu đê quai, điều kiện chống thấm, thiết bị thi công….ở đây ta chọn đê quai bằng đất có kích thước đỉnh đê quai là 2m, mái ngoài hố móng m=1, mái trong hố móng m=1

-Cao trình đỉnh đê quai đợt một:

Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu Zđqhl=Zhl+a=19+0,5=19,5 (m)

Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu ngăn dòng đợt 1

Để thuận tiện cho thi công ta chọn Zdqtl= 20 m

Zđqtl= 25 m

2.9.Ngăn dòng

Ngăn dòng theo phương pháp lấp đứng vào đầu mùa khô năm thứ 2

Chương III : THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN 3.1 Phân chia các đợt đắp đập và xác định cường độ đắp đập

3.1.1 Phân chia các giai đoạn đắp đập

Do phương án dẫn dòng và tiến độ thi công toàn bộ công trình, các mốc khống chếcần đạt là:

-Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp, cao trình đắp đập tối thiểu cần đạt là đđvl= 19.82 m -Dẫn dòng qua cống ngầm, cao trình tối thiểu cần đạt là đđ =24.96 m

-Dẫn dòng qua tràn chính, tối thiểu cần đạt cao trình vl=33.96m

Qua phân tích trên ta phân ra 4 đợt đắp đập:

+/Đợt 1: mùa khô năm thứ nhất, thi công một phần đập bên bờ trái từ cao trình14.50m đến cao trình A= 23.0 m

+/Đợt 2: mùa lũ năm thứ nhất, tiếp tục thi công đập vai trái đến cao trình

B =30.0m

+/ Đợt 3: mùa khô năm thứ hai, thi công phần lòng sông đến cao trình đắp đập vượt

lũ C=vl=35m

+/ Đợt 4: thi công toàn đập đến cao trình thiết kế TK= 39m

Sơ đồ phân đoạn các giai đoạn đắp đập như hình vẽ:

Mặt cắt dọc đập:

A B

C D

II I

IV

23

39 35

30

MÆt c¾t 1-1

3.1.2 Tính khối lượng cho các đợt đắp đập

Khối lượng đắp đập và diện tích mặt cắt đập của từng giai đoạn được tính theo cao trình , ta lập bảng tính toán được các bảng kết quả và các biểu đồ sau:

Vi(m3)

KL tăngdần(m3)

3.1.2.2 Khối lượng đắp đập đợt II:

Bảng 3.2-Tính toán khối lượng đắp đập đợt II

STT trình(m)Cao Bề rộngB

i(m) Chiều dàiLi(m) Fi(m2) Ftb(m2) Chiềudày

hi(m)

Khốilượng

Vi(m3)

KL tăngdần(m3)

F(m 2 )

3.1.2.3.Khối lượng đắp đập đợt III

Bảng 3.3- Tính toán khối lượng đắp đập đợt III

STT trình(m)Cao Bề rộngB

i(m)

Chiềudài

i(m2) Ftb(m2) Chiềudày

hi(m)

Khốilượng

Vi(m3)

KL tăngdần(m3)

KL tăngdần(m3)

3.1.3 Tính cường độ đắp đập cho các giai đoạn

- Căn cứ vào thời gian dự kiến đắp đập theo tiến độ tính toán được cường độ đắp cho từng đợt Cường độ đắp đập được tính theo công thức:

Q đắp =

i

i T

-Lập bảng theo dõi cường độ đắp đập:

Bảng 3.6- Tính cường độ đắp đập trong các giai đoạn

TT Giai đoạn đắpđập Khối lượngđắp(m3) Thời gian(ca) Cường độ(m3/ca) Ghi chú

- 3.5 tháng đắp đập, mỗi tháng thi công 26 ngày, mỗi ngày 3 ca

- 1,5 tháng đắp đê quai

- 4,5 tháng đắp đập, mỗi tháng thi công 18 ngày, mỗi ngày 3 ca

- 6 tháng, mỗi tháng thi công 26 ngày, mỗi ngày 3 ca

- 3 tháng , mỗi tháng thi công 16 ngày, mỗi ngày 3 ca

Cường độ đắp đập các đợt

241 243

244 237

3.2 Quy hoạch sử dụng bãi vật liệu

3.2.1 Quy hoạch bãi vật liệu cho toàn bộ đập

3.2.1.1 Khối lượng cần đào để bảo đảm đủ khối lượng đắp

TK tn

3.2.1.3 Khối lượng của bãi vật liệu dự trữ

Vdt=(0,20,3)Vchủ yếu =0,25*641980.5 = 160495 (m3) Trong đó: Vdt- khối lượng của bãi vật liệu dự trữ