dẫn dòng thi công và công tách hố mòng

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 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 TL được xây dựng trên suối TC, thuộc xã X, huyện H, cách thị xã T 20km về phía Bắc. 1.1.2 Nhiệm vụ công trình Công trình có các nhiệm vụ chính sau: Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp Phát điện Cung cấp nước cho sinh hoạt và cho công nghiệp Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản Cải tạo môi trường và du lịch 1.2. Quy mô công trình Công trình gồm các hạng mục: đập đất, cống lấy nước, tràn xả lũ. Các thông số của các công trình ứng với từng số đề cho trong phụ lục. 1.3. Thời gian thi công Công trình được xây dựng trong khoảng 3 năm kể từ ngày khởi công. 1.4. Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình 1.4.1 Điều kiện địa hình Suối TC chảy qua vùng đồi thấp, đỉnh hình tròn, hai bên lòng suối có thềm rộng, thuận tiện cho việc thi công. 1.4.2 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 1.4.3 Động đất Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC DẪN DÒNG VÀ THI CÔNG CÔNG TÁC HỐ MÓNG

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 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 TL được xây dựng trên suối TC, thuộc

xã X, huyện H, cách thị xã T 20km về phía Bắc

1.1.2 Nhiệm vụ công trình

Công trình có các nhiệm vụ chính sau:

- Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp

- Phát điện

- Cung cấp nước cho sinh hoạt và cho công nghiệp

- Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản

- Cải tạo môi trường và du lịch

1.2 Quy mô công trình

- Công trình gồm các hạng mục: đập đất, cống lấy nước, tràn xả lũ Các thông

số của các công trình ứng với từng số đề cho trong phụ lục

1.3 Thời gian thi công

Công trình được xây dựng trong khoảng 3 năm kể từ ngày khởi công

1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.4.1 Điều kiện địa hình

Suối TC chảy qua vùng đồi thấp, đỉnh hình tròn, hai bên lòng suối có thềm rộng, thuận tiện cho việc thi công

1.4.2 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

1.4.3 Động đất

Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7

1.5 Nguồn vật liệu

1.5.1 Vật liệu đất

- Mỏ 1 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 ở trên lớp đất sét Bề dày khai thác tương đối đồng đều 2÷2,5m

- Mỏ 2 nằm ở thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập 500m gồm các loại đất: á sét, sét, bề dày trung bình 2,8m

- Mỏ 3 nằm ở sau vai trái tuyến đập Mỏ này chủ yếu là đất sét, bề dày trung bình 2,5m cách tuyến đập 800m

- Mỏ 4 nằm phía thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập khoảng 1500m, bề dày khoảng 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 có dung trọng tự nhiên khô γ tnk = 1,6T/m3 , đều dùng để đắp đập được

1.5.2 Cát, đá, sỏi

- Dùng đá vôi ở mỏ Bache, đá ở đó rất tốt dùng trong các công trường xây dựng Mỏ này cách tuyến đập 6 ÷7km

- Vì sỏi ít nên dùng đá dăm ở mỏ Bache để đổ bê tông, cát phân bố dọc sông Đà dùng làm cốt liệu rất tốt, cự ly vận chuyển khoảng 5 ÷10km

1.5.3 Giao thông vận tải

Công trình nằm ở huyện H cách quốc lộ khoảng 12km Đường đến công trình thuận tiện 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 có nhiều dân tộc khác nhau Cuộc sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp, điều kiện sinh hoạt thấp kém

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 dụng điện 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 dụng nguồn nước lấy từ các sông, suối

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

1.8 Điều kiện thi công

- Công trình đầu mối thủy lợi do Công ty M 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 3 năm

1 Quan hệ Q - Zhl

Công trình A

2 Thông số cống lấy nước

Kí hiệu

cống

Lưu lượng thiết kế QTK (m3/s)

Hình dạng Kích thước

bxh (m)

Cao độ đầu cống (m)

Độ dốc đáy cống (i)

3 Thông số tràn xả lũ

Kí hiệu tràn Lưu lượng

xả Qx (m3/s)

Loại tràn Chiều rộng

ngưỡng tràn (m)

Cao trình ngưỡng tràn (m)

Độ dốc dốc nước (i)

CHƯƠNG 2: CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG

2.1 Nêu phương án dẫn dòng thi công

Dẫn dòng thi công là một công đoạn trong quá trình thi công toàn bộ công trình,

nó quyết định việc công trình có thi công được hay không Biện pháp dẫn dòng thi

công phải góp phần đẩy mạnh tiến độ thi công, phí tổn về dẫn dòng và giá thành công trình rẻ nhất, thi công được thuận lợi, liên tục, an toàn và chất lượng cao, không ảnh hưởng nhiều đến mức độ ngập lụt và môi trường so với hiện trạng trong khu vực dự

án Đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp cao nhất

- Mỗi năm thi công chia làm 2 mùa: mùa lũ từ đầu tháng 5 đến cuối tháng 10, mùa kiệt từ đầu tháng 11 năm trước tới cuối tháng 4 năm sau

- Thi công công trình trong vòng 3 năm, bắt đầu từ mùa khô năm thứ 1 đến hết mùa lũ năm thứ 3

2.1.1 Phương án dẫn dòng

a) Phương án 1: Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên, lòng sông thu hẹp, cống dẫn dòng và tràn chính

Năm

thi công

Thời gian Công trình

dẫn dòng

Lưu lượng dẫn dòng

Công việc phải làm

I

Mùa khô

năm thứ

nhất, từ

tháng

11÷4

Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên

1,45 (m3/s)

- Công tác chuẩn bị : lán trại, đường thi công, kho bãi…

- Đào móng xử lý nền, tiến hành thi công phần bên bờ trái,phần bãi

bồi của lòng sông

- Đồng thời thi công cống dẫn dòng và cống lấy nước

Mùa lũ ,

từ tháng

5÷10

Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên

192 (m3/s)

- Tiếp tục thi công công trình chính bên phần bãi bồi -Cuối giai đoạn này phải thi công đến cao trình thiết kế 40m

- Chuẩn bị cho thi công phần tiếp theo: vật liệu, máy móc…

Mùa khô

năm thứ

hai, từ

tháng

Dẫn dòng qua lòng sông thu

1,45 (m3/s)

- Tiến hành đắp đê quai thượng lưu, hạ lưu và đê quai dọc Rút hết nước trong hố móng, xử lý nền

- Thi công phần đập chính bên phải, bên trong phần bao của đê quai đồng thời thi công tuyến tràn

-Hoàn thiện cống dẫn dòng và cống lấy nước để phục vụ dẫn dòng giai đoạn tiếp theo

Mùa lũ

năm thứ

hai, từ

tháng 5÷10

Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

192 (m3/s)

- Tiếp tục thi công phần đập chính đang thi công dở ở giai đoạn trước

- Hoàn thiện tràn chính chuẩn bị dẫn dòng cho mùa lũ năm ba

III

Mùa khô

năm thứ

ba, từ tháng 11÷4

Dẫn dòng qua cống dẫn dòng

1,45 (m3/s)

-Tiến hành ngăn dòng trên toàn lòng sông, phá bỏ đê quai dọc -Thi công phần công trình còn lại trong vòng bảo vệ của đê quai -Tiếp tục thi công công trình đến cao trình thiết kế +40, xử lý các đoạn tiếp giáp giữa đoạn đập cũ và

mới

Mùa lũ ,

từ tháng

5÷10

Dẫn dòng qua tràn chính

192 (m3/s)

-Phá bỏ đê quai thượng, hạ lưu -Hoàn thiện công trình, -Hoành triệt cống ngầm dẫn dòng -Hoàn thiện công trình,nghiệm thu

và bàn giao công trình

b) Phương án 2: Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên, cống lấy nước và tuynel Năm

thi công

Thời gian Công trình

dẫn dòng

Lưu lượng dẫn dòng

Công việc phải làm

Mùa khô

năm thứ

nhất,

từ tháng

Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên

1,45 (m3/s)

-Công tác chuẩn bị: lán trại, đường thi công, kho bãi…

- Xử lý nền phần trên bãi bồi -Tiến hành thi công công trình bên phần bãi bồi

tuynel dẫn dòng

Mùa lũ

năm thứ

nhất, từ

tháng 5÷

10

Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên

192 (m3/s)

- Thi công tiếp phần đập đến cao trình thiết kế

- Tiếp tục thi công tuynel dẫn dòng và cuối giai đoạn này phải hoàn thiện để dẫn dòng cho giai đoạn sau

- Công tác chuẩn bị cho thi công phần tiếp theo của công trình chính:tập kết nguyên vật liệu và

di chuyển máy móc…

II

Mùa khô

năm thứ 2,

từ tháng

11÷4

Dẫn dòng qua tuynel

1,45 (m3/s)

- Đắp đê quai thượng lưu, hạ lưu

- Bóc nền và xử lý nền

- Tiến hành thi công công trình phần bên trong đê quai

Mùa lũ

năm thứ

hai,

từ tháng

5÷10

Dẫn dòng qua tuynel 192

(m3/s)

- Tiếp tục thi công phần công trình đang xây dựng dở ở phần trước

-Thi công tràn chính,phục vụ dẫn dòng cho giai đoạn sau

- Công tác chuẩn bị cho thi công giai đoạn sau

III

Mùa khô

năm thứ

ba, từ

tháng

11÷4

Dẫn dòng cống tuynel 1,45

(m3/s)

- Tiếp tục thi công công trình chính

- Hoàn thiện tràn chính kịp thời dẫn dòng cho mùa lũ năm 3

Mùa lũ

năm thứ

ba,

từ tháng

5÷10

Dẫn dòng qua tràn chính

192 (m3/s)s

- Thi công, hoàn thiện nốt phần đập còn lại, xử lý các chỗ tiếp giáp của đập

- Hoành triệt tuynel dẫn dòng

- Hoàn thiện công trình, nghiệm thu và bàn giao công trình

c) Phương án 3: Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên, cống dẫn dòng và tràn chính

Năm

thi công

Thời gian Công trình

dẫn dòng

Lưu lượng dẫn dòng

Công việc phải làm

I

Mùa khô

năm thứ

nhất,

từ tháng

11÷4

Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên

1,45 (m3/s)

- Công tác chuẩn bị : lán trại, đường thi công, kho bãi…

- Thi công cống ngầm dẫn dòng, cống lấy nước và tràn chính

Mùa lũ,

từ tháng

5÷10

Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên

192 (m3/s)

-Tiếp tục thi công tràn chính,hoàn thiện cống ngầm dẫn dòng

- Chuẩn bị vật liệu để bắt đầu thi công đập

II

Mùa khô

năm thứ

hai,

từ tháng

11÷4

Dẫn dòng qua cống dẫn dòng

1,45 (m3/s)

-Đắp đê quai thượng và hạ lưu -Thi công đập chính trên toàn miền trong phạm vi bảo vệ của đê quai

-Hoàn thành tràn chính để phục

vụ dẫn dòng cho giai đoạn sau Mùa lũ

từ tháng

5÷10

Dẫn dòng qua tràn chính

192 (m3/s)

- Tiếp tục thi công phần công trình đang xây dựng dở ở phần trước

III

Mùa khô,

từ tháng

11÷4

Dẫn dòng qua cống dẫn dòng

1,45 (m3/s)

- Tiếp tục thi công công trình chính

Mùa lũ

từ tháng

5÷10

Dẫn dòng qua tràn chính

192 (m3/s)

- Thi công, hoàn thiện nốt phần đập còn lại

-Hoành triệt cống dẫn dòng

- Hoàn thiện công trình, nghiệm thu và bàn giao công trình

2.1.2 So sánh lựa chọn phương án

-Dẫn dòng được với lưu lượng lớn, khối lượng đê quai không cao

-Thi công đơn giản, đê quai dễ đắp và cũng dễ dỡ

bỏ sau khi hoàn thiện

-Phải thi công thêm cống ngầm dẫn dòng -Thêm công làm cống và

dỡ bỏ cống

PA-II

-Thi công công trình không

bị gián đoạn, khối lượng đê quai không lớn

-Khối lượng thi công lớn

do phải thi công thêm tuynel dẫn dòng -Phụ thuộc vào địa hình,địa

chất

PA-III

-Thi công đơn giản, không phải thi công thêm các công trình phụ khác

-Dễ dàng quản lý và tổ chức thi công

-Khối lượng thi công đê quai lớn, đê quai cao,tốn kém, bất hợp lý -Mất thời gian đầu để xây dựng công trình dẫn dòng

trước

2.1.3 Chọn lưu lượng thiết kế và tần suất thiết kế dẫn dòng

a)Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng

Theo bảng 4.6 TCXDVN 285-2002 ta muốn tra được tần suất thiết kế dẫn dòng,

ta phải biết được cấp công trình Để xác định cấp công trình, ta xác định chiều cao của đập Dựa vào mặt cắt dọc tuyến đập đã cho, ta biết được cao trình đỉnh đập là +40, cao trình đáy đập là +10, vậy chiều cao đập là 30m Đập được thi công trên nền đất, vì vậy, dựa vào bảng 2.2 TCXDVN 285-2002 ta chọn được cấp công trình là cấp III

Từ cấp công trình là cấp III, tra bảng 4.6 TCXDVN 285-2002 ta tra được tần suất thiết

kế là 10%

Vậy, tần suất thiết kế của công trình là 10%

b) Chọn lưu lượng dẫn dòng

-Khi có đầy đủ số liệu thủy văn, dựa vào tần suất thiết kế, và theo các bước lựa chọn lưu lượng dẫn dòng, ta hoàn toàn chọn được lưu lượng dẫn dòng thích hợp Tuy nhiên, do yêu cầu đề không cho đầy đủ số liệu thủy văn, mà đã cho lưu lượng mùa lũ

và mùa kiệt, nên ta chọn làm lưu lượng dẫn dòng luôn Cụ thể :

Qkiệt = 1,45 m3/s.

Qlũ = 192 m3/s

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG

3.1.1 Tính toán cho năm thi công thứ nhất

-Do năm thứ nhất ta dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên, nên chỉ cần tính mực nước thượng lưu của mùa lũ năm nhất, để từ đó thi công phần cao trình trên bãi bồi cuối mùa khô năm nhất vượt qua mực nước của mùa lũ năm nhất

Từ quan hệ Q-Zhl , với Qlũ = 192 m3/s, ta nội suy ra được Zhl ≈ 16 m.

Do đang dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên nên chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu không đáng kể Vì vậy, cao trình thượng lưu mùa lũ năm nhất coi như ≈ 16m ; Vậy ở

mùa khô năm thứ nhất, ta sẽ thì công phần đập tràn đến cao trình +20m, vượt quá cao trình lũ của mùa lũ năm nhất

Sang mùa lũ năm nhất ta dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên và tiếp tục thi công phần cao trình trên bãi bồi trên cao trình 20m nên mực nước không ảnh hưởng gì đến công trình đang thi công

3.1.2 Tính toán thủy lực cho năm thi công thứ hai_ Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Mục đích : - Xác định quan hệ Q – Ztl khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Xác định cao trình đê quai thượng, hạ lưu

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

- Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

a) Mùa kiệt năm thứ 2, dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp với Qkiệt = 1,45 m3 Tra quan

hệ Q - Zhl ta được Zhl = 14,64 m

Giả thiết ∆Zgt = 0,1 m ⇒Ztl = Zhl + ∆Zgt = 14,64 + 0,1 = 14,74 m

( ∆Zgt là chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu )

=> Đo diện tích trên mặt cắt ngang được :

- diện tích ướt của lòng sông mà đê quai và hố móng chiếm chỗ : ω1= 4,27 m2 ;

- diện tích ướt của lòng sông cũ : ω2= 7,725 m2 ;

-Tính lại : ∆Zgt =

2

2 2

g g

ϕ − ;

Trong đó :

%

2 1

1, 45 ( ) 0,95.(7,725 4, 27)

p c

Q V

ε ω ω

% 2

1, 45

0,199

7, 725

p o

Q V

ω

= = =

; Lấy

2

0, 441 0,199 0,8

2.0,8 9,81 2.9,81

tt

Z

ϕ = ⇒ ∆ = − =

0,013 ;

Ta thấy tuy hai giá trị ∆Zgt chưa tiến về trùng nhau nhưng có thể kết luận là

∆Zgt

rất nhỏ, vì thế chênh lệch thượng, hạ lưu cũng không đáng kể do lưu lượng mùa kiệt quá nhỏ

MNMK

b) Mùa lũ năm thứ 2, dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp với Qlũ = 192 m3 Tra quan hệ

Q - Zhl ta được Zhl = 16,007 ≈ 16 m

Giả thiết ∆Zgt =1,10 m ⇒Ztl = Zhl + ∆Zgt = 16 + 1,1 = 17,1 m

=> Đo diện tích trên mặt cắt ngang được :

- diện tích ướt của lòng sông mà đê quai và hố móng chiếm chỗ : ω1= 63,16 m2 ;

- diện tích ướt của lòng sông cũ : ω2=114,29 m2 ;

-Tính lại : ∆Zgt =

2

2 2

g g

ϕ − ;

Trong đó :

%

2 1

192 ( ) 0,95.(114, 29 63,16)

p c

Q V

ε ω ω

% 2

192

1,68

114, 29

p o

Q V

ω

= = =

; Lấy

2

3,95 1,68 0,8

2.0,8 9,81 2.9,81

tt

Z

ϕ = ⇒ ∆ = − =

1,099 ;

Ta thấy ∆Zgt = 1,099 gần trùng với ∆Zgt = 1,1 mà mình giả thiết

-Mực nước sông thượng lưu vào mùa lũ là : Ztl = Zhl + ∆Zgt = 16 + 1,1 = 17,1m

-Xác định mức độ thu hẹp của dòng sông :

1 2

63,16

114, 29

K ω

ω

Ta thấy 30% < 55,26%<60% vậy là hợp lý

Ứng dụng kết quả tính toán :

- Ở mùa kiệt năm thứ 2, ta đắp đê quai thượng lưu đến cao trình 18m, ứng với chiều cao là : Hđq = 18 – 10 = 8m ;

- Đê quai hạ lưu đắp đến cao trình 17m, chiều cao đê quai hạ lưu là 7m ;

- Cuối mùa kiệt năm 2, ta phải xây đập đến độ cao vượt lũ là :

Zvl = Ztl + δ =17,1 0,5 17, 6m+ =

Chọn cao trình đắp đập vượt lũ = 18 m ;

22.54

100

c?ng ng?m d?n dòng c?ng l?y nu?c

3.1.3 Tính toán thủy lực cho năm thi công thứ ba

a) Mùa kiệt dẫn dòng qua cống dẫn dòng

Mục đích : - Thiết kế cống ngầm dẫn dòng hợp lý và kinh tế

- Xác định mực nước trước cống ngầm, cao trình đỉnh đê quai, cao trình đắp đập vượt lũ

+ Các thông số cơ bản của cống dẫn dòng mà ta chọn :

- Lựa chọn cống dẫn dòng có kích thước và khả năng tháo nước như cống lấy nước số 1 ở trong tài liệu cho, nằm bên phía trái của đập, bên dưới phần bãi bồi

- Lưu lượng thiết kế : Q = 2,5 m3/s ;

- Kích thước b x h = 1 x 1,2 m;

- Chiều dài : L = 132 m ; ( đo bằng cad trên bình đồ đã cho )

- Cao độ đầu cống : ∆ = +dc 12m

- Độ dốc đáy cống : i = 0,01;

Lấy lưu lượng chảy trong cống bằng lưu lượng mùa kiệt của năm thứ 3,

Qdd = 1,45 m3/s ; Xác định các thông số cơ bản để tìm ra chế độ chảy trong cống ; Khi độ mở cống a = h = 1,2 m, ta có độ sâu co hẹp của nước ngay sau khi vào cống :

0,65.1, 2 0,78

c

- Độ sâu phân giới của nước chảy trong cống :

3 3

1, 45

0, 6 9,81.1

k

Q

g b

-Từ công thức tính độ dốc của dòng đều, ta có công thức sau :

0

2

2 3 0

o

h

n Q i

A R

=  ÷

5

2 3 0

(1 )

0, 017(1 2 )

o

h o

n

h

+

=> h0 = 0,589 m Trong đó : Ao - Diện tích mặt cắt ướt

Rho – Bán kính thủy lực

n - Hệ số nhám ; n = 0,017