Thiết Kế Thi Công Đập Bê Tông Trọng Lực Công Trình Thủy Lợi Tân Giang ( Đoạn VIII )

THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰCCÔNG TRÌNH THỦY LỢI TÂN GIANG ĐOẠN VIII Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vị trí địa lý Tỉnh Ninh Thuận là một tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ.. Đập Tân

THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI TÂN GIANG

( ĐOẠN VIII )

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vị trí địa lý

Tỉnh Ninh Thuận là một tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ Phía Bắc giáp tỉnh KhánhHòa, phía Tây giáp tỉnh Lâm Đồng, phía Đông và Đông Nam là biển Đông, Phía Nam giáptỉnh Bình Thuận Tỉnh được thành lập chính thức từ tháng 4 năm 1992 sau khi tách ra từtỉnh Thuận Hải Toàn tỉnh có 5 huyện và một thị xã: Ninh Phước, Ninh Hải, Ninh Sơn, Bác

Ái, Thuận Bắc và thị xã Phan Rang – Tháp Chàm

Huyện Ninh Phước là huyện Phía Nam của tỉnh Ninh Thuận Bắc giáp thị xã PhanRang-Tháp Chàm, nam giáp huyện tuy Phong của tỉnh bình Thuận, phía tây giáp huyệnNinh Sơn và phía Đông là biển Đập Tân Giang được xây dựng trên sông Lu, thuộc xãPhước Hà, Huyện Ninh Phước, Tỉnh Ninh Thuận Vị trí công trình cách trung tâm huyệnNinh Phước (quốc lộ 1A) khoảng 18 km về phía Tây (theo tuyến đường trục thi công kếthợp quản lý), có tọa độ địa lý

11027’÷11035’ vĩ độ Bắc

108047’÷109000 kinh độ ĐôngRiêng cụm công trình đầu mối có tọa độ:

11027’ vĩ độ Bắc và 108047’ kinh độ Đông

1.2 Nhiệm vụ công trình

Công trình Hồ Tân Giang có nhiệm vụ tạo nguồn tưới tự chảy cho 3000 ha diện tíchcanh tác thuộc 5 xã phía Tây Nam huyện Ninh Phước Ngoài ra công trình còn có nhiệm vụcung cấp nước sinh hoạt cho nhân dân quanh vùng, tạo nguồn cung cấp nước nuôi trồngthuỷ sản, gia súc gia cầm và tham gia điều tiết lũ hàng năm

1.3 Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình

1.4.1 Cấp công trình

Cấp công trình được xác định thông qua các thông số về năng lực phục vụ và đăc tính

kỹ thuật Theo thiết kế kỹ thuật cụm công trình đầu mối Hồ Tân Giang có cấp thiết kế là cấp3

1.4.3 Các thông số cơ bản của công trình:

Diện tích lưu vực hồ chứa Flv = 149 km²

- Tràn có cửa đặt trong đoạn đập từ mặt cắt 9 ÷ 14

- Mặt cắt tràn dạng Ôfixerốp, hình thức tiêu năng mũi phun

- Đoạn qua tràn tự do, tràn có cửa làm cầu giao thông

- Đoạn đập không tràn và tràn tự do có mặt cắt chuẩn dạng tam giác, mặt thượng lưuvuông góc với nền đập, mặt hạ lưu nghiêng với hệ số mái dốc m = 0,7

- Đoạn đập tràn có cửa và tự do, mặt thượng lưu và mặt tràn nước đều có lớp bê tônghoặc bê tông cốt thép M200 chống thấm, dày từ 1,0m ÷ 2,0m Đáy đập có lớp bê tông M200móng dày 1m, bên trong là bê tông M150

- Đập không tràn phía thượng lưu có lớp bê tông chống thấm M200 dày trung bình từ1,5 ÷ 2,0 m Thân đập và mái hạ lưu là bê tông M150 (hạt mịn, hạt thô)

- Nền đập tại vị trí chân khay thượng lưu được khoan phụt vữa xi măng tạo màng chốngthấm có lượng mất nước đơn vị q > 0,03 l/ph.m

- Hành lang thân đập kích thước b = 3,0m, h = 4,0m, R =1,5 m từ mặt cắt 6 ÷ 21 dài 145

m Xung quanh hành lang là bê tông chống thấm M200 B6

- Toàn chiều dài đập có 14 khớp nối ngang chia đập thành 15 đoạn Đoạn dài nhất là 38

m, đoạn ngắn nhất là 18m, các đoạn còn lại từ 19 ÷ 23 m

- Cửa van cung được chế tao bằng thép có Bxh =(10x6)m

- Thiết bị đóng mở kiểu tời sức nâng Q = 30T

- Phai sửa chữa bằng thép và thiết bị đóng mở phai

- Cống lấy nước :

- Cửa dự phòng bố trí ở thượng lưu: Cửa chế tạo bằng thép có bxh =(1,6x1,6) m đóng

mở bằng máy vít chạy điện 30 VĐ1

- Cửa vận hành bố trí ở hạ lưu: Cửa chế tạo bằng thép có bxh = (1,2x1,2)m Đóng mởbằng máy vít chạy điện 10 VĐ1

- Lưới chắn rác bằng thép được đặt ở thượng lưu

1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.4.1 Điều kiện địa hình:

- Trong vùng dự án địa hình chia thành hai vùng rất rõ rệt, vùng núi và đồng bằng Toàn

bộ khu vực công trình đầu mối nằm trong vùng đồi núi có chiều cao vượt trội hơn hẳn sovới vùng đồng bằng khá bằng phẳng ở phía đông Lòng Hồ Tân Giang nằm ở cao độ từ

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ ĐỊA HÌNH LÒNG HỒ

90 95 100 105 110 115 120 125

- Vùng đặt tuyến công trình đầu mối nằm trong vị trí của 3 con suối lớn RaPoRa, Ya và

Là Hà các suối chảy trên sườn có độ dốc lớn, chiều dài ngắn do đó dòng chảy khá dữ dộiđặc biệt là mùa mưa lũ

1.4.2 Đặc trưng địa hình của hồ chứa:

Đặc trưng địa hình của hồ chứa Bảng 1-1

W (106m3) 0 0,184 1,231 3,346 6,371 10,265 15,306

Hình 1-1: Biểu đồ quan hệ địa hình lòng hồ

1.4.3 Đặc điểm khí tượng, thuỷ văn:

1.4.3.1 Đặc điểm khí hậu:

Dựa vào tài liệu đo đạc của các trạm đo mưa ở Nhị Hà, Vụ Bổn, Quán Thẻ, PhanRang; Trạm khí tượng Nha Hố, Phan Thiết; Trạm thủy văn Nhâm Thuận, Sông Lũy dongành khí tượng thủy văn cung cấp, bằng phương pháp phân tích thống kê cho thấy vùng dự

án có các đặc trưng khí tượng khí hậu như sau :

Nhiệt độ không khí:

- Nhiệt độ bình quân hàng năm 270C

- Nhiệt độ tối thiểu 16,90C

Tháng

T0 BQ tháng 24,4 25,2 26,7 28,0 28,8 29,3 28,5 28,5 27,2 26,6 26,0 24,8 27,0

TB 10 ngày đầu 24,3 24,7 25,8 27,6 28,9 29,1 28,4 28,5 27,4 26,7 26,1 25,2 26,9

TB 10 ngày giữa 25,4 26,7 28,1 28,6 28,7 28,4 28,8 27,4 26,9 26,1 25,0 27,3

TB 10 ngày cuối 24,2 25,5 27,4 28,4 28,9 30,0 28,6 28,3 26,9 26,3 25,8 24,1 27,0

Tmax 24,7 35,2 36,5 36,6 39,0 40,5 39,6 39,5 37,7 34,7 34,0 34,0 36,0

Tmin 33,5 17,4 18,1 20,7 19,9 22,5 22,2 22,3 20,8 19,3 16,3 16,3 20,7

Độ ẩm tương đối của không khí:

Độ ẩm tương đối thấp trung bình nhiều năm là 75%, độ ẩm tuyệt đối thấp nhất là 20%

Số giờ nắng trung bình hàng tháng

Bảng 1-4

Số giờ nắng 246 260 306 363 247 187 222 197 184 179 186 222 2794

Gió:

- Công trình nằm trong khu vực có gió khá mạnh, nhất là vào các tháng mùa khô Tốc

độ gió lớn nhất khá lớn, thay đổi theo nhiều hướng, nhiều ngày gây ra bốc hơi nhanh Tốc

độ gió trung bình lớn nhất là 17,7 m/s Tốc độ gió lớn nhất đo được năm 1979,1981 là 24,0m/s Trong vùng ít ảnh hưởng của bão.

Tốc độ gió lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế Bảng 1-5 P%

- Vùng xây dựng công trình đập Tân Giang có lượng mưa nằm vào loại thấp nhất trong

cả nước, lượng mưa trung bình nhiều năm khoảng 700mm Nguyên nhân cơ bản là do caonguyên Lâm Đồng và các dãy núi đâm ngang ra biển đã án ngữ gió mùa Tây Nam và giómùa Đông Bắc giữ lại hầu hết lượng bốc hơi nước trước khi đến vùng này

- Mùa mưa thường từ tháng 912, tuy vậy các tháng 5,6,7 và 8 cũng có mưa nhưnglượng mưa không đáng kể Có thể coi đây là vùng chuyển tiếp của hai miền chế độ mưa:Duyên Hải Nam Trung Bộ và Tây Nguyên

- Dòng chảy năm ứng với tần suất 10%

Phân phối dòng chảy năm ứng với tần suất P = 10% tại vị trí Tân Giang như bảng sau :

Dòng chảy năm ứng với tần suất 10% Bảng 1-9

- Dòng chảy mùa kiệt và lũ tiểu mãn

Được chuyển từ giá trị lớn nhất đã xuất hiện hàng tháng tại trạm sông Luỹ về TânGiang kết quả như sau:

Dòng chảy 10% các tháng mùa kiệt và lũ tiểu mãn, lũ sớm như sau :

Đặc trung dòng chảy mùa kiệt và mùa lũ: Bảng 1-11

Q10% (m3/s) 0,83 0,40 0,41 14,6 31,12 27,5 29,8 Lưu lượng lũ tiểu mãn : Q10% = 31,12 m3/s xuất hiện vào tháng 6 trong năm với

ĐƯỜNG QUAN HỆ Q~Zhl

82,0 84,0 86,0 88,0 90,0 92,0

Tổng lượng dòng chảy rắn ( lượng bùn cát ) hàng năm :

- Lượng bùn cát lơ lửng : Wll = 7600 m3/năm

- Lượng bùn cát đáy : Wđ = 765 m3/năm

- Tổng toàn bộ lượng bùn cát : WT = 8365 m3/năm

1.4.4 Đặc điểm địa chất công trình, địa chất thuỷ văn:

- Tuyến đập Tân Giang ngăn sông Lu được xây dựng tại khu vực có dòng sông hẹp nhấtvới chiều dài tuyến đập 325m, chiều rộng lòng sông khoảng 80m Các dãy núi chọn làmtuyến đập có hướng chạy dài thành dải Đông Bắc Tây Nam, địa hình hai vai đập khá dốc

- Tại khu vực tuyến đập trừ phần lòng sông, đá gốc lộ hoàn toàn các phần còn lại đều bịbao phủ bởi một lớp trầm tích đệ tứ có nguồn gốc pha tàn tích dạng á sét lẫn dăm sạn vàtảng lăn Chiều dày của trầm tích đệ tứ không đều trung bình từ 35 m

- Đá gốc trong khu vực xây dựng đập là các đá macma bao gồm các loại sau: Granitbiotit horblen; Granit porphyr; Diabase chứa thạch anh dạng pophyr; với mức độ phong hóa

từ mạnh đến nhẹ tươi, song chiều dày của lớp phong hóa đó không lớn

- Nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo, đá bị nứt nẻ tuy nhiên mức độnứt nẻ trong từng loại đá khác nhau Các hệ thống khe nứt có hướng dốc chính đổ từ bờ phảisang bờ trái

- Nhìn chung tuyến đập được dự kiến chọn có nền móng rất tốt cho tất cả các loại kếtcấu đập (Đập bê tông) Song phải bóc bỏ lớp đá lăn đá tảng, phá các mô đá nhọn ở toàntuyến và phải xử lý chống thấm cho nền đập

- Đối với cống lấy nước, toàn bộ chiều dài cống đều được đặt trên nền đá gốc đảm bảoyêu cầu chịu lực

1.4.5 Tình hình dân sinh kinh tế và xã hội:

- Tỉnh Ninh Thuận có thành phố Phan Rang - Tháp Chàm và 5 huyện: Bác ái, Ninh Sơn,Ninh Hải, Ninh Phước và Thuận Bắc Thành phố Phan Rang - Tháp Chàm là trung tâmchính trị, kinh tế, văn hóa của cả tỉnh

- Diện tích và dân số năm 2005 phân chia theo các đơn vị hành chính như sau:

Bảng 1-11

Đơn vị hành chính Số xã Số phường,

thị trấn

Diện tích (km2)

- Diện tích tự nhiên của thành phố Phan Rang – Tháp Chàm chỉ chiếm 2,36% diện tíchđất tự nhiên toàn tỉnh, dân số chiếm 28,8% dân số toàn tỉnh nhưng tổng thu ngân sách chiếmtới 81% tổng thu ngân sách của toàn tỉnh

- Tổng giá trị GDP trên toàn tỉnh năm 2005 đạt 2.356.302 triệu đồng, trong đó lâm-thủy sản chiếm tỷ trọng lớn:

nông-o Nông-lâm-thủy sản : 1.057.102 triệu đồng chiếm 44,9%

o Công nghiệp-xây dựng : 463.779 triệu đồng chiếm 19,7%

o Dịch vụ : 835.421 triệu đồng chiếm 35,4%

- Khu vực xây dựng công trình không ảnh hưởng đến mùa màng nhà cửa, vùng dự án códiện tích chiếm 14,18% toàn tỉnh, 57,3% toàn huyện Ninh Phước nhưng dân số chỉ chiếm9,7% toàn tỉnh chiếm 35% toàn huyện chứng tỏ mật độ dân cư thấp, có tiềm năng lớn về đấtđai để khai phá đưa dân cư đến lập nghiệp, giảm mật độ dân cư ở thành phố và thị trấn

- Vùng dự án cư trú nhiều dân tộc ít người: Dân tộc Chăm chiếm 39,2%, dân tộc ĐrắcKlây chiếm 6,5% Riêng người Chăm ở đây chiếm 1/2 dân số người Chăm toàn huyện50,88%

- Đời sống nông dân trong huyện vào loại thấp thứ hai trong tỉnh (sau huyện Ninh Sơn)riêng vùng dự án có đời sống thấp nhất do kinh tế chưa phát triển, tài nguyên đất đai chưađược khai thác vì thiếu nước Số hộ thiếu ăn nửa năm chiếm đến 27% Trình độ dân trí cũngnhư các cơ sở hạ tầng (y tế, giáo dục, giao thông vận tải, thông tin liên lạc…) còn ở mức độthấp

- Mạng lưới giao thông: Đường trục chính từ ngoài vào công trường có đường tỉnh lộnối với quốc lộ 1A tới công trường

1.5 Điều kiên giao thông

Các cơ sở hạ tầng đang ở thời kỳ sơ khởi và phát triển chậm chạp sau chiến tranh nêncòn thấp kém và thiếu thốn Về giao thông có đường xe lửa Bắc- Nam và quốc lộ 1A chạyqua huyện Ninh Phước, cách trung tâm vùng dự án 5 đến 10 km Trong vùng có nhiềuđường đất hoặc rãi đá cấp phối đi về các xã, gần các vị trí công trình của dự án như tuyếnPhú Qúi - Phước Hà - Nhị Hà nối liền trung tâm huyện đến gần vị trí đầu mối hồ chứa dài

15 km Do đó chỉ cần đầu tư mở rộng và nâng cấp để tạo thành đường trục chính thi công

1.6 Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước

1.6.1 Nguồn cung cấp vật liệu : Vật liệu xây dựng công trình có trữ lượng và chất lượng

đạt yêu cầu gồm những vật liệu chủ yếu như:

- Cát sỏi : trong khu vực nghiên cứu có 3 điểm cát, sỏi tập trung trên sông Lu Các bãivật liệu chủ yếu là cát, sỏi sạn chiếm hàm lượng nhỏ với trữ lượng tổng cộng khoảng80000m³, cự ly vận chuyển từ 5÷20km, khai thác và vận chuyển thuận lợi vì gần đường giaothông

- Vật liệu đá: toàn bộ vùng có đá lộ, đá lăn, đá tảng rất nhiều với chất lượng tốt trữlượng không hạn chế Điều kiện mở rộng công trường và khai thác vận chuyển rất gần vàthuận tiện Ngoài ra còn có thể tận dụng đá đào hố móng tràn xả lũ để đưa vào xây dựng

- Ngoài những vật liệu có sẵn ra công trường cách đường giao thông và thị xã không xa

do đó những vật liệu như xi măng, sắt thép, rất thuận tiện cho việc vận chuyển

1.6.2 Nguồn cung cấp nước:

Dòng sông Lu có nước chảy quanh năm nên rất thuân lợi cho việc cấp nước sinh hoạtcũng như phục vụ cho thi công

1.6.3 Nguồn cung cấp điện:

Hiện tại không có điện cao thế gần khu vực xây dựng công trình Vì vậy cần xây dựngmột trạm biến áp có công suất 250KVA để phục vụ trong quá trình xây dựng và phục vụcông tác quản lý công trình sau này

1.7 Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, nhân lực

- Đầu mối công trình được làm bằng bê tông có khối lượng lớn và đòi hỏi đội ngũ cán

bộ, công nhân của đơn vị thi công phải lành nghề, nắm vững khoa học kỹ thuật Nếu sửdụng lực lượng tại chỗ và các đơn vị thi công trên địa bàn tỉnh thì chưa được mà phải mời

các công ty, xí nghiệp xây dựng thuộc bộ NN& PTNT tham gia Đồng thời huy động nguồnnhân lực phổ thông vùng cùng kết hợp tổ chức thi công để đảm bảo tiến độ xây dựng, giảmgiá thành xây dựng công trình.

- Trước khi bước vào thi công các hạng mục của công trình phải chuẩn bị đầy đủ cácphương tiện phục vụ cho công trường (xe vận chuyển đất đá, máy ủi, máy đào…và cácphương tiện khác) để làm đường xá, san ủi mặt bằng thi công và chuẩn bị đầy đủ vật tư đểkhi công trường đi vào thi công không bị thiếu

- Những phân tích như trên có thể kết luận là với lực lượng sẵn có của các công tychuyên xây dựng các công trình thủy lợi kết hợp với lao động phổ thông ở địa phương thìcông trình được xây dựng đúng như thiết kế, đảm bảo công trình sớm đi vào hoạt động đểphục vụ cho nhân dân quanh vùng

1.8 Thời gian thi công được phê duyệt

Công trình hồ chứa nước Tân Giang được thi công trong thời gian 3 năm kể từ ngàykhởi công

1.9 Những khó khăn thuận lợi trong quá trình thi công

- Thuận lợi: Lực lượng lao động dồi dào, đội ngũ công nhân kỹ sư lành nghề

- Khó khăn:

Trong thi công đập bê tông trọng lực vần đề khống chế nhiệt trong bê tông là rất quantrọng Nhiệt độ khống chế của một khoảnh đổ càng thấp thì chất lượng của khoảnh đổ đócác tốt Trong khi đó Ninh Thuận là một tỉnh có khí hậu khắc nghiệt, mưa ít nắng nhiều vànhiệt độ trung bình hàng ngày rất cao Vì vậy gây rất nhiều khó khăn cho quá trình thi công.Lực lượng lao động trong vùng dồi dào nhưng trình độ còn thấp chỉ đáp ứng được nhucầu lao động thủ công

- Ngăn dòng vào ngày 30/04/2010 (năm thứ 3)

- Đến 15/5 năm thứ 3 đập phải vượt được lũ tiểu mãn và bịt xong cống dẫn dòng

- Thời gian hoàn thành cao trình đập thiết kế và hoàn thiện, bàn giao vào 30/12 năm thứ3

Chương 2 CÔNG TÁC THI CÔNG BÊ TÔNG

2.1 Tính toán khối lượng và dự trù vật liệu

2.1.1 Tính khối lượng

Bê tông thân đập Tân Giang (Đoạn VIII)

Khối lượng bê tông đá 2x4 độ sụt M200: = ((5∗8,01)+

Tổng KL BT

Hệ số hao hụt theo ĐM

Tổng KL vật liệu

2.2 Phân đợt đổ, khoảnh đổ bê tông :

Dựa vào điều kiện thi công, quy phạm, đặc điểm thi công và điều kiện khống chế nhiệt dộ phát sinh khi đổ bê tông khối lớn nên trong thời gian thi công ta tiến hành phân khe, khoảnh để thi công:

Đập bê tông trọng lực Tân Giang là công trình có khối lượng lớn Tổng chiều dài đập là 325m, theo thiết kế phân ra 15 đoạn bởi các khớp nối ngang, nhưng kích thước và khối lượng của mỗi đoạn vẫn rất lớn Vì vậy khi thiết kế thi công không thể đổ bê tông liên tục thành một khối hoàn chỉnh ngay được, dẫn đến ảnh hưởng tới nhiều yếu tố, tác động đến chất lượng của công trình như: phát sinh khe lạnh, sự tỏa nhiệt của bê tông, khả năng thi công Do đó điều kiện bắt buộc khi thi công đập là phải phân thành nhiều khoảnh có kích thước nhỏ phù hợp với điều kiện, khả năng thi công thực tế

Việc phân khoảnh đổ, đợt đổ, lựa chọn kích thước khoảnh đổ ảnh hưởng tới tiến độ thi công và giá thành công trình, đồng thời ảnh hưởng đến chất lượng công trình Nếu khoảnh

đổ lớn, công tác dựng ván khuôn giảm, tốc độ đổ bê tông nhanh, giảm được công tác xử lý khe thi công Nhưng nhược điểm là dễ phát sinh khe lạnh, khống chế nhiệt trong khoảnh đổ khó khăn Nếu phân khoảnh đổ nhỏ thì ngược lại

2.2.1 Phương pháp phân khoảnh đổ bê tông:

Khi xác định kích thước khoảnh đổ, đợt đổ ta dựa theo các cơ sở sau:

1 Đặc điểm kết cấu công trình

2 Thành phần cấp phối bê tông

3 Chất lượng của xi măng

4 Năng suất của trạm trộn và công cụ vận chuyển bê tông

5 Phương pháp đổ bê tông

6 Đặc điểm khí hậu vùng xây dựng công trình

7 Phương pháp không chế nhiệtKhi xác định diện tích khoảnh đổ phải đảm bảo không phát sinh khe lạnh Muốn vậy phải đổ bê tông một cách khẩn trương, liên tục đảm bảo lớp thứ nhất chưa xảy ra hiện tượngninh kết ban đầu đã đổ, đầm xong lớp thứ hai

Để phân chia khoảnh đổ cho hợp lý tránh phát sinh khe lạnh ta có thể áp dụng công thức sau để xác định diện tích của khoảnh đổ:

1) Trường hợp đổ lên đều: (Hình 3-1)

K : hệ số sai lệch trong vận chuyển, K<1;

t1: thời gian linh kết ban đầu của bê tông, (h);

t2: thời gian trộn bê tông, (h);