ĐỒ án môn học THIẾT kế THI CÔNG đập đất đề số 15

Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi DD dự kiến xây dựng trên suối SB, 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 độ Đông. 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 50m3h; Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản; Cải tạo môi trường và du lịch.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG

THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN

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 DD dự kiến xây dựng trên suối SB, 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 độ Đông

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 Dung tích hồ chứa:

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

thông số sau:

Mực nước dâng bình thường 31,6m W = 3,9.106 m3

Mực nước dâng gia cường 34,2 m W = 4,884.106 m3

Mực nước chết 23,8 m W = 0,994.106 m3

1.2.2 Đập đất:

Kết cấu đập bằng đất đắp, có vật thoát nước kiểu lăng trụ Có các thông số kỹ thuậtcủa 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 ởcao trình 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 hai cơ ởcao trình + 25m rộng 2,5m

Tràn tự do bố trí tại eo yên ngựa bên phải đập đất kiểu tràn thực dụng Ophixerop

nối tiếp bằng bậc nước nhiều cấp Kết cấu đập tràn bằng bê tông cốt thép M250

Dựa vào tính chất của đất nền và chiều cao đập, theo TCXDVN – 285 - 2002 ta

xác định được cấp của công trình là cấp IV

1.2.6 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, haibên lòng 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 đếntháng 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 đođược 16,6 km2

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

Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7

1 4 Nguồn vật liệu xây dựng.

1.4.1 Vật liệu đất:

và ở trên lớp đất sét Bề dày khai thác tương đối đồng đều 22,5m Trữ lượng134.103m3.

- Mỏ B nằm ở thượng lưu tuyến đập, tại cao trình 21m, cách tuyến đập 500m gồmcác loại 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 dàykhoảng 2,4m, 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 γtnk = 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 trìnhthuận tiện cho việc vận chuyển thiết bị thi công và vật liệu xây dựng

Tất cả các con đường trên công trường là đường cấp 3, chiều rộng đường 6 m, lợidụng đường đồng mức và đường mòn cũ, kết hợp mở rộng thêm cho đạt yêu cầu đi lại

1.6 Điều kiện dân sinh kinh tế.

Theo phương hướng quy hoạch đây là một huyện có dân số không nhiều nhưng lại

có nhiều dân tộc khác nhau Cuộc sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp, điều kiện sinhhoạt thấp kém

1.7 Khả năng cung cấp điện nước

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

II.CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG

2.1.Mục đích, ý nghĩa, nhiệm vụ và các nhân tố ảnh hưởng đến dẫn dòng thi công.

2.1.1.Mục đích, ý nghĩa

- Mục đích: Đảm bảo cho hố móng luôn được khô ráo, mặt khác phải đảm

bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước ở hạ lưu trong suốt quá trình thi công ở mứccao nhất

-Ý nghĩa: Biện pháp dẫn dòng ảnh hưởng trực tiếp đến kế hoạch tiến độ thi côngcủa toàn bộ công trình, hình thức kết cấu, chọn và bố trí công trình thuỷ lợi đầu mối,chọn phương pháp thi công, bố trí công trình và cuối cùng là ảnh hưởng tới giá thànhcông trình

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 doạn dẫn dòng thiết kế

Thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công là khoảng thời gian sử dụng biện pháp dẫndòng để đảm bảo hoàn thành công trình theo thời hạn thiết kế

-Thời đoạn dẫn dòng thiết kế thi công là thời gian thiết kế phục vụ dẫn dòng gồm

- Thời gian thi công: các công trình có thời gian thi công khác nhau sẽ có thời đoạnthiết kế khác nhau Đối với công trình đập đất đầm nén không cho nước tràn qua và cókhối lượng thi công lớn không thể hoàn thành trong một mùa khô nên ta chia ra hai thời

đoạn dẫn dòng tương ứng với mùa khô và mùa mưa

- Đặc điểm thủy văn: Khu vực chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa,lượng mưa lớn và rất không đều trong năm Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô

từ tháng 11 đến tháng 4 Lưu lượng lớn nhất mùa lũ là:191 (m3/s),lưu lượng lớn nhấtmùa khô là : 2.05 ( 3

m /s)

-Đặc điểm kết cấu công trình:công trình đất ,không cho nước tràn qua, thượng lưu

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

-Điều kiện và khả năng thi công:công trình này được cung cấp vật tư thiết bị đếntận chân công trình theo đúng tiến độ,máy móc đảm bảo cho việc thi công, nhà thầu cókhả năng tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công

-Ta chia ra hai thời đoạn dẫn dòng:

+Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4

+Mùa lũ từ tháng 5 đến tháng 10

2.2.3.Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công.

Lưu lượng dẫn dòng phải là lưu lượng lớn nhất trong năm ứng với tần suất P

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng là Qddml =191 m3/s

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng là Qddmk =2,05 m3/s

Các công việc phải làm vàcác mốc khống chế

móng tràn

bộ trànMùa mưa

Các công việc phải làm vàcác mốc khống chế

trình tính toánThi công tràn và kênh dẫn

bộ trànMùa mưa

Hoàn thiện thi công

+ Khối lượng công trình tạm dẫn dòng;

+ Cường độ thi công;

+ Thời gian hoàn thành;

+ Kỹ thuật thi công công trình tạm;

=> Chọn phương án I

2.4.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng

2.4.1.Mục đích

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

- Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô;

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

- Xác định cao trình đê quai thượng lưu, hạ lưu

2.4.2.Nội dung tính toán

V

Z tt c o

2 2

2 2

Với ( )

2 1

Hệ số thu hẹp bên ε=0,95 (vì thu hẹp một bên)

Lấy  = 0.85:Hệ số lưu tốc phụ thuộc bố trí mặt bằng đê quai

Cột (1):Độ cao cột nước phục hồi giả thiết

Cột (2): Cao trình mực nước thượng lưu

Cột (3): Diện tích ướt của lòng song

Cột (4): Diện tích ướt của hố móng và đê quai chiếm chỗ

Cột (5): Lưu tốc dòng chảy tại mặt cắt thu hẹp

Cột (6):Lưu tốc tới gần có tính đến độ cao cột nước phục hồi

Cột (7):Độ cao cột nước tính tóan

ZTL=Zhl+Z = 19+ 0.16 = 19.16 m

- Xác định phạm vi hố móng cho giai đoạn thi công đầu: 2=136,62 m2

- Xác định mức độ thu hẹp lòng sông;

% 100 1

K phụ thuộc các yếu tố sau:

*Lưu lượng dẫn dòng thi công Qtk

*Điều kiện chống xói của lòng sông và hai bên bờ

*Yêu cầu vận tải đủ sâu,đủ rộng và lưu tốc:1,8-2

*Đặc điểm công trình thủy công,thủy điện

*Điều kiện và khả năng thi công từng giai đoạn

*Hình thức cấu tạo,bố trí đê quai

*Tổ tức thi công,bố trí công trường và giá thành công trình

2.4.3 ứng dụng kết quả tính toán

- Tìm ra cao trình đỉnh đê quai thượng lưu đợt 1

Mái nghiêng 1:1 , gia cố bằng sỏi, mặt đê do không có yêu cầu về giao thôngnên lấy bề rộng là 2 m, rải sỏi và đá dăm

ZVL= 19,16 + 0,64 = 19,8 (m) chọn bằng 20m cho dễ thi công

- Kiểm tra khả năng xói nền: V[V]V]kxnền;

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

Ta có: Ta thấy khối lượng riêng khô của đất nền và đất đắp đê quai là tnk = 1,6T/m3 và độ sâu bình quân của dòng chảy h=2,2 m ,tra phụ lục 1-14TCN57-88 ta có[V]V]kxnền = [V]V]kxđập= 1,6 m/s > Vc => nền không bị xói

2.5.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua cống ngầm

2.5.1 Mục đích:

- Lợi dụng công trình lâu dài để dẫn dòng;

- Xác định mực nước trước cống để xác định cao trình đê quai thượng lưu;

- Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng;

2.5.2 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 bằng cách vẽ đuờng mặt nước ngược từ dưới hạ lưu lên

+ H (1,2 - 1,4)D và hn<D: Cống chảy không áp;

+ H > (1,2 - 1,4)D: có thể xảy ra chảy có áp hoặc bán áp còn tùy thuộc độdài của cống và mực nước hạ lưu cống;

Trong đóH-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 Cửa vào rấtthuận chọn 1,4 cửa vào không thuận chọn 1,2

Qúa trình thực hiện cụ thể như sau:

+Giả thiết trạng thái chảy trong cống là chảy không áp.Khi đó ta tínhcống như một đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với hạ lưu bằng một đoạn kênh , đoạn đầukênh tính như đập tràn đỉnh rộng

+Xác định chế độ chảy ứng với từng cấp lưu lượng

+ Giả thiết lưu lượng qua cống là Q=2.05 m3/s

Ta có Zhl<Zdc  cống chảy tự do nên: hr= 3 2

2

k

Q h

BẢNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG CỐNG

Các thông số tính toán: Q=2,05m3/s; b=0,8m; h=1,2m; i=0,002;

TT

H

(m)

ω(m2)

X(m) R (m)

V(m/s) V2/2g

Э

Э(m)

∆э(m)

∆L(m)

L(m)

 trạng thái chảy qua cống là trạng thái chảy có áp:

gL

c c

Biểu đồ quan hệ Q~Z TL 2.5.3 ứng dụng kết quả tính toán:

- Ứng với Qmk=2,05 (m2/s) => ZTL=24,59 (m)

- Xác định cao trình đê quai thượng lưu:

Zđq=ZTL+ =24,59+0,61 = 25,2(m) (=0,50,7m)

2.6.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tràn:

2.6.1 Mục đích:

- Xác định quan hệ Qxả~ZTL

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

2.6.2 Nội dung tính toán:

- Sơ bộ xác định các thông số của tràn;

Tràn tự do bố trí tại eo yên ngựa bên phải đập đất kiểu tràn thực dụng Ophixeropnối tiếp bằng bậc nước nhiều cấp Kết cấu đập tràn bằng bê tông cốt thép M250

Tràn có các thông số sau:

Cao trình ngưỡng tràn : nt = + 31.6m

Chiều rộng ngưỡng tràn : Bnt = 40m

- Giả thiết các giá trị Hi;

- Xác định chế độ chảy qua tràn (tự do, ngập): dựa vào quan hệ (Q~Zhl) ta thấy chế

độ chảy của tràn là chế độ chảy tự do vì ứng với lưu lượng đỉnh lũ Qmax10%=191m3/s thì

Zhl=19<nt =31.6(m) Trong giai đoạn này ta thi công xong toàn bộ tràn nên tràn tínhtoán là tràn thực dụng

-Dùng công thức của đập tràn thực dụng chảy tự do để tính:  2

3 0

*

2g H mb

30 35 40 45 50 55

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

*Biểu đồ quan hệ Q tr ~ Z TL 2.6.3 Ứng dụng kết quả tính toán:

- Để tính toán điều tiết lũ;

- Đề ra biện pháp gia cố, bảo vệ cống;

2.7 Tính toán điều tiết

2.7.1 Tính toán điều tiết thường xuyên:

2.7.2.2.Nội dung tính toán:

- Theo phương pháp Kôtrêrin hoặc phương pháp Pôtapốp;

- Ở đây ta lấy mực nước trước lũ bằng cao trình ngưỡng tràn nt= 31.6 m; traquan hệ (Vhồ~Zhồ) ta được Wnt=2747*103(m3)

Lũ đến dạng tam giác: đỉnh lũ Qmax=191(m3/s); WL=7,5.10 (m3)

2

maxT q W

W m  L  ;

2

maxT Q

L m

W W Q

q

Q q W

W

1

max 1

max max

max

Ta thấy trong phương trình (1) có 2 ẩn số do đó ta tính thử dần bằng cách giả thiết các

qxả (<Qmax m3/s), từ công thức trên tính ra Wm, sau đó 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 vàocông thức đập tràn thực dụng chảy tự do tính ra

Z h

q xả gt

m 2 /s

W m (10 3 m 3 )

W hồ (10 3 m 3 )

Z TL (m)

H o (m)

q xả tt (m)

- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ:

ZVL=ZTLmax+=33,19+0,61= 33,8m;

(=0,50,7m)Với ZTLmax được xác định bằng cách tra quan hệ Qxả ~ZTL ứng với qxảmax dẫn dòngthiết kế;

- Đề ra các biện pháp chống xói:

+ thiết kế đường tràn ,và xây bể tiêu năng ,làm các bậc nước hợp lý

+ kè ,lát bờ kênh hạ lưu chống xói

2.8 Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng

2.8.1 Thiết kế công trình dẫn nước:

Công trình dẫn nước gồm tuyến kênh (bao gồm kênh chính và các kênh nhánh),tuyến cống, tràn và công trình nối tiếp sau tràn (bậc nước tiêu năng và kênh)

*Tuyến cống: ở bên vai trái đập

+/ Cống ngầm kiểu cống hộp bêtông cốt thép bh = 0,81,2(m2)

+/Chiều dài cống L= 83 (m), cao trình đầu cống Zđc=22,54(m)

+/n = 0.014; i = 0.002

*Tràn chính nt=31.6m Bnt=40m

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

2.8.2 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, điềukiện 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

Zđqtl=Ztl+a’=19,16 + 0,64 = 19.8 m

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

-Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu ngăn dòng đợt 2

Zđqtl= 25,2 (m)

2.9.Ngăn dòng

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

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 khốngchế cần đạt là:

-Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp, cao trình đắp đập tối thiểu cần đạt là

đđvl= 22 m

-Dẫn dòng qua cống ngầm, cao trình tối thiểu cần đạt là đđ =25,2(m)

-Dẫn dòng qua tràn chính, tối thiểu cần đạt cao trình vl=33,8(m)

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 trình12,0m đến cao trình A= 22.0 m

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

=32.0m

+/ Đợt 3: mùa khô năm thứ hai, thi công phần lòng sông đến cao trình đắp đậpvượt lũ C=vl=34(m)

+/ Đợt 4: thi công đập đến cao trình thiết kế TK= 41(m)

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

TK 1

IV

Mặt cắt dọc đập

I

II

III B C

TK

D IV

A

Mặt cắt 1-1 3.1.2 Tính khối lượng cho các đợt đắp đập

Khối lượng đắp đập và diện tích mặt đập của từng giai đoạn và biểu đồ quan

hệ (V~Z) và (F~Z) được tính theo cao trình, lập bảng tính như bảng dưới đây:

Bảng tính khối lượng đất đào đắp đợt IT

Biểu đồ quan hệ V i ~Z đợt I

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Biểu đồ quan hệ V i ~Z đợt III

6 8 10

Bảng tính khối lượng đất đào đắp đợt IVTT

0 5 10

Biểu đồ khối lượng đất đắp các đợt.

Khối lượng đắp cho toàn bộ đập là Vđắp= 340365.5(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:

Thời gian(ca)

Cường độ(m3/ca) Ghi chú