đồ án môn học thi công đập đất đầm nén (đập suối nước ngọt)

Công trình Hồ chứa suối Nước Ngọt thuộc địa phận xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận ,có nhiệm đảm bảo cung cấp nước tưới 2vụnăm cho 208 ha đất canh tác với các loại cây trồng như: nho, hành, tỏi và lúa ( trong đó tưới tự chảy ch: 144,5ha và tưới bằng động lực: 63,5ha). Góp phần ổn định đời sống nhân dân vùng thiếu nước, khô hạn thuộc xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải. Quy mô công trình: Đập đầu mối: Hồ chứa có dung tích tổng cộng 1,81 triệu m3, dung tích hữu ích 1,574 triệu m3, diện tích mặt hồ lớn nhất: 27,81ha. Cấp công trình: Đập đầu mối thuộc công trình cấp IV, loại đập đất đồng chất đắp trên nền đá gốc, có chân khay. Chiều rộng đỉnh đập B = 5m. Cao trình đỉnh đập 61,3m, cao trình tường chắn sóng 62m. Chiều dài đập 294m, chiều cao đập max: 22,8m. Hệ số mái thượng lưu m = 3. Bảo vệ mái thượng

MỤC LỤC

MỤC LỤC 0

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG 1

1/ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÔNG TRÌNH: 1

2/TÀI LIỆU ĐỊA HÌNH ,ĐỊA CHẤT: 2

3/VẬT LIỆU XÂY DỰNG: 2

4/ĐIỀU KIỆN THI CÔNG: 2

PHẦN II: THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN: 2

I/ KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THI CÔNG: 2

II/TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG: 3

III/ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN: .5

IV/CÔNG TÁC Ở BÃI VẬT LIỆU: 8

V/ BỐ TRÍ THI CÔNG TRÊN MẶT ĐẬP : 9

V/ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: 12

THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM

NÉN

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG 1/ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÔNG TRÌNH:

Công trình Hồ chứa suối Nước Ngọt thuộc địa phận xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận ,có nhiệm đảm bảo cung cấp nước tưới 2vụ/năm cho 208 ha đất canh tác với các loại cây trồng như: nho, hành, tỏi và lúa ( trong đó tưới tự chảy ch: 144,5ha và tưới bằng động lực: 63,5ha) Góp phần ổn định đời sống nhân dân vùng thiếu nước, khô hạn thuộc xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải

Quy mô công trình:

- Đập đầu mối:

Hồ chứa có dung tích tổng cộng 1,81 triệu m3, dung tích hữu ích 1,574 triệu m3, diện tích mặt hồ lớn nhất: 27,81ha

Cấp công trình: Đập đầu mối thuộc công trình cấp IV, loại đập đất đồng chất đắp trên nền đá gốc, có chân khay Chiều rộng đỉnh đập B = 5m Cao trình đỉnh đập 61,3m, cao trình tường chắn sóng 62m Chiều dài đập 294m, chiều cao đập max: 22,8m Hệ số mái thượng lưu m = 3 Bảo vệ mái thượng lưu và chống thấm bằng gia cố tấm bê tông cốt thép M200, kích thước 1520m, dày 20cm Phía dưới là lớp bê tông lót M100, đá 24, dày 10cm Nối tiếp giữa các tấm bê tông bằng khớp nối cao su củ tỏi và bao tải nhựa đường

Hệ số mái hạ lưu m = 2,75, cao trình cơ hạ lưu: 51,5m, bề rộng cơ 3m Trên cơ có rãnh thoát nước bằng đá xây vữa M100, kích thước rãnh bh = 0,40,4m; dốc về hai đầu đập với i = 0,001

Thiết bị thoát nước thân đập: Hình thức đống đá tiêu nước Mái đập hạ lưu xây rãnh thoát nước và trồng cỏ bảo vệ

- Cống lấy nước:

Cống lấy nước được sử dụng kết hợp để làm cống dẫn dòng trong giai đoạn thi công, cao trình ngưỡng cống +49,6m, cao trình đáy cống +42m, lưu lượng thiết kế 0,311m3/s, cống dài 146,3m trong đó phần cống chính 102,8m, phần cống dẫn dòng lắp sau van dài 43,5m ( sẽ tháo gỡ sau khi dẫn dòng xong) Thân cống bằng ống thép 600mm, dày 8mm Cửa van 600 đặt ở cuối cống, loại van đĩa, đặt 2 van nối tiếp nhau: van sau là van công tác thường xuyên, van trước là van được sử dụng để sửa chữa hoặc thay thế van công tác

- Tràn xả lũ:

Bố trí tràn ngang, hình thức tràn tự do Cao trình đỉnh tràn: 58,78m, bề rộng tràn: 60m, cột nước tràn Hmax =

1,99m Lưu lượng xả: Qmax (P=1,5%) = 268m3/s Chiều dài máng bên L1 = 69m, chiều dài chuyển tiếp L2 = 64,34m, chiều dài dốc nước L3 = 60m Chiều rộng đáy máng bên: B = 4  10m

Tràn nằm trên nền đá gốc, kết cấu bằng bê tông cốt thép M200

2/TÀI LIỆU ĐỊA HÌNH ,ĐỊA CHẤT:

Gồm bình đồ bố trí chung ,cắt dọc , cắt ngang đập ,nơi xây dựng đập nằm trong vùng trung du, đồi núi không cao lắm.tuyến xây dựng công trình có địa chất đơn giản, tầng đá gốc cứng chắc ít nứt nẻ

3/VẬT LIỆU XÂY DỰNG:

- Đất đắp đập khai thác tại mỏ A ở bãi chân núi phía trong ao Thái An, cự ly vận chuyển đất đắp đập theo thiết kế dự toán là 7km ( ngoài diện tích khu tưới) cung ứng đất đắp 3/4 khối lượng đập, và mỏ B cự ly 2,5km đắp 1/4 khối lượng còn lại Bắt buộc đơn vị thi công phải khai thác đất đắp đập tại bãi lấy đất này

- Các vật liệu khác:

+ Đá chẻ, đá hộc, cát vàng lấy tại chỗ, cự ly 5km + Đá dăm 12, 24 và 46 lấy tại đèo Cậu ( có thể lấy tại Giác Lan), cự ly 40km

+ Xi măng, sắt thép, cốp pha lấy tại Phan Rang, cự ly 35km

4/ĐIỀU KIỆN THI CÔNG:

Điều kiện thi công cơ giới kết hợp thủ công Đơn vị thi công trong ngành, có đầy đủ phương tiện máy móc thiết

bị, nhân lực ,cung ứng đầy đủ vật tư thuận lợi trong quá trình thi công

Trong phạm vi đồ án môn học ta chỉ tính toán thiết kế thi công phần đập đất, với điều kiện thi công cơ giới có kết hợp thủ công

PHẦN II: THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN: I/ KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THI CÔNG:

1/ Thời gian thi công : 3 năm ( từ 11/2001 10/2004)

Chi tiết tiến độ thi công được thể hiện ở bản vẽ tiến độ thi công

Số ngày thi công mùa khô bình quân 26 ngày/tháng (mùa khô từ tháng 12 tháng 4 năm sau)

Số ngày thi công mùa mưa bình quân 13 ngày/tháng (mùa mưa từ tháng 5 tháng11)

2/ Phương án dẫn dòng :

+ Năm thứ nhất: Dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên + Năm thứ hai: Dẫn dòng qua cống ngầm trong mùa khô, mùa lũ dẫn qua tràn chính.

+ Năm thứ ba: Ngăn dòng và tích nước trong hồ

- Ngăn dòng vào ngày 15/01/2004

3/ Các mốc khống chế:

+ Đến 30/8 năm thi công thứ nhất ( 2002): Hoàn chỉnh

móng đập, cống dẫn dòng, cống tưới, tràn xả lũ

- Từ 01/01/2003  15/4/2003: Đắp đập đến cao trình

+52,50 để tránh lũ tiểu mãn

- Từ 01/5/2003  30/8/2003: Hoàn thành khối lượng

đất đắp đập còn lại

+ Thời gian ngăn dòng: ngày 15/01/2004 ( năm thứ 3),

đến 30/4 năm thứ 3 bịt xong cống dẫn dòng

+ Hoàn thiện và bàn giao công trình: Trước 30/8/2004

Dựa vào thời gian thi công của công trình là 3 năm và khối lượng các hạng mục công trình để vạch ra tiến độ thi công hợp lý ( Xem bản vẽ Tổng tiến độ thi công No.TĐTC-01)

II/TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG:

1/ Phân chia đợt thi công :

Thời gian khởi công : 01/11/2001

Thời gian hoàn thành : 30/8/2004

Thời gian thi công các hạng mục công trình như sau:

+ Từ 01/11/2001  31/12/2001: Là thời gian chuẩn bị, thi công các công trình phụ trợ như: dọn mặt bằng, làm đường thi công, lán trại, kho xưởng, phát dọn lòng hồ,

+ Từ 01/01/2002  31/12/2002: Thi công xong các hạng mục công trình như: Tràn xả lũ, Cống lấy nước, Cống dẫn dòng, Kênh dẫn dòng, Đê quai

+ Chọn thời gian thực tế bắt đầu đắp đập là ngày 01/01/2003 Thời gian hoàn thành việc đắp đập là ngày 30/8/2003

+ Ngăn dòng ( bịt cống dẫn dòng) vào ngày 15/01/2004

+ Từ 01/9/2003  30/8/2004: Trồng cỏ bảo vệ, xây rãnh tiêu nước mái hạ lưu, tiếp tục thi công các phần việc còn lại để hoàn thiện công trình, đưa vào nghiệm thu bàn giao công trình

Như vậy, thời gian đắp đập từ ngày 01/01/2003  30/8/2003 + Trên cơ sở thời gian đã chọn và các yêu cầu về  đập để chống lũ chính vụ, lũ tiểu mãn, điều kiện dẫn dòng, có thể chia quá trình đắp đập thành 2 đợt như sau :

ĐỢT I : Từ ngày 01/01/2003  15/4/2003 đắp đập lên đến

52,50 Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp (01/01/2003  15/02/2003) và dẫn dòng qua cống lấy nước

ĐỢT II : Từ ngày 01/5/2003  30/8/2003 hoàn thành việc đắp đập với khối lượng đất đắp còn lại Đến ngày 15/5/2003 tích nước phục vụ sản xuất

2/ Tính toán khối lượng :

Dựa vào trắc dọc, trắc ngang đập , dùng phương pháp hình học trên từng mặt cắt và áp dụng công thức :

1 i 1 i i

2

F F

V   









 

Trong đó :

Vi : Khối lượng đất đắp trong đoạn thứ i

Fi , Fi+1 : Diện tích mặt cắt đắp đầu và cuối đoạn

Li  i+1 : Khoảng cách giữa 2 mặt cắt

Kết quả tổng khối lượng đất đắp là : V = 245.613 m3

Cũng từ kết quả tính trên chúng ta xây dựng được

quan hệ giữa cao trình và khối lượng đất đắp đập như

bảng 1

3/ Tính cường độ thi công :

Theo từng đợt đắp đã phân chia trong mục 1 và dựa vào kết quả tính khối lượng trên Lập bảng tính toán khối lượng đào, đắp từng giai đoạn như sau :

Bảng 1:

Đợt C.Tr ĐậpTừ

  Đắp (mK.Lượng3 )

K.Lượng Đào (m 3 )

Thời gian

TC (ng.đ)

Cường độ Đắp (m 3 /ngđ)

Cường độ Đào (m 3 /ngđ)

I 52,538,5 155.613 180.044 104 1.496,28 1.731,19

II 52,561,

3 90.000 104.130 60 1.500,00 1.740,50

 245.613 284.174 164

Giải thích các cột :

Cột (3) : Là khối lượng đất đắp tính theo công thức (2-1)

Cột (4) : Khối lượng đất đào dùng để đắp tính theo công thức

3 2 1 TN 0

TK 0 đắp









Trong đó :

0TK: Dung trọng khô thiết kế của đất đắp đập = 1,78 T/m3

đắp = 1,90 T/m3

K2 = 1,08: Hệ số tổn thất trên đập

K3 = 1,04: Hệ số tổn thất do vận chuyển

Thay vào công thức ta có:

đắp đắp

3 2 1 TN 0

TK 0 đắp đào 1,10 1,08 1,04 1,157V

90 , 1

78 , 1 V K K K V









Cột (5) Thời gian thi công đã trừ ngày nghỉ

Cột (6) :

TC

đắp đắp T

V

Q 

Cột (7) :

TC

đào đào

T

V

Q 

Các Qi tính ra trong bảng thỏa mãn yêu cầu khống chế : Qi  3000 m3/ngđ

4/ Tính toán trữ lượng đất yêu cầu:

Vyêu cầu = K4Vđào

Trong đó : K4 là hệ số đào sót ở bãi vật liệu =1.2

Vyêu cầu = 1.2284.174 = 341.009m3

5/ Tính trữ lượng dự trữ:

Vdựtrữ = (1.52) Vđào = 1.5284.174 =426.261 m3

6/ Tính khối lượng vật liệu chủ yếu:

Vchủyếu =3/4 Vđắp=3/4  245.613 = 184.210 m3

- Bãi vật liệu A tại bãi chân núi phía trong ao Thái An, cự ly vận chuyển đất đắp đập theo thiết kế dự toán là 7km ( ngoài diện tích khu tưới), chiều sâu khai thác là 2,5m Trữ lượng của bãi vật liệu bằng 3/4Vđắp

- Bãi vật liệu B nằm ở hạ lưu đập, cách tuyến đập 2,5km, độ sâu khai thác 2.5m.Trữ lượng của bãi vật liệu bằng 1/4 khối lượng đập

Đây là điều kiện bắt buộc đơn vị thi công phải khai thác vật liệu ở bãi này để tránh làm mất ổn định diện tích canh tác của địa phương

Bảng dự trữ vật liệu

Tên bãi Cự ly vậnchuyển

(km)

Chiều dày khai thác (m)

Trữ lượng

Bãi vật

Bãi vật

III/ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN:

1/ Đề xuất các phương án đào và vận chuyển:

* Căn cứ vào địa hình khu vực

* Căn cứ vào cao trình, cự ly các bãi vật liệu hiện có

* Căn cứ vào chiều sâu khai thác các bãi vật liệu

Ta đề xuất 2 phương án:

-Phương án 1: Dùng phương án dùng tổ hợp máy đào +

ô tô + máy ủi

Với cự ly và địa hình này thì khối lượng thi công nhanh nhưng giá thành đắt

-Phương án 2: Dùng phương án máy cạp

Phương án này giá thành rẻ hơn nhưng khó thực hiện với địa hình và cự ly trên

Qua so sánh ta chọn phương án 1

2/Tính toán cho phương án đã chọn:

Với phương án đã chọn dựa vào Định mức dự toán xây dựng cơ bản ban hành kèm theo Quyết định số 1242/1998/QĐ-BXD, ngày 25/11/1998 của Bộ xây dựng, ta chọn mã hiệu BD.1782 thành phần hao phí như sau:

Đơn vị tính : 100 m 3

Mã

hiệu Cự ly Cấpđất Thành phầnhao phí ĐVị Giá trị

Máy xúc  1,25

m 3

Ca 0,198

BD.1782  1000, v/c tiếp 

7km

II Ô tô  10 T Ca 0,986

Máy ủi  110

CV

Ca 0,036

Từ kết quả ở bảng trên ta tính được năng suất các loại xe, máy :

198 , 0

100 đào 

986 , 0

100 ôtô 

036 , 0

100 ủi 

*Tính số xe máy:

- Chọn Qđào = Qmax trong biểu đồ cường độ yêu cầu trong các đợt đắp đập đã tính Do số liệu tính toán lớn hơn cho phép nên chọn Qmax= 1.740,5 m3/ngày đêm để tính

Số lượng xe máy cần dùng :

2 05 , 505

5 , 740 1 n

Q n

ca đào

đào









Chọn số máy làm việc nđào = 2 chiếc, số máy dự trữ 1 chiếc

- Ô tô: 17,16

42 , 101

5 , 740 1 n

n

ôtô

đào đào







Chọn số máy làm việc nôtô = 18 chiếc, số xe dự trữ 6 chiếc

-Máy ủi:

3 ủi

đào đào

n n











Trong đó:

n đào đào: Số lượng, năng suất máy đào

san đất K3 = 1,3

3 , 1 78 , 2777

05 , 505 2 K

n n

3 ủi

đào đào

















Chọn nủi = 1, số máy dự trữ 1 chiếc

* Kiểm tra sự làm việc hợp lý của máy xúc và loại

xe ô tô :

P H

TN K K' q

Q m











Trong đó :

Q = 10 T: Tải trọng xe ô tô

K'P: Hệ số xét đến tơi xốp của đất , K'P = 1/ KP

với KP=1,18

q = 1,25 m3: Dung tích gầu

tn = 1,90 T/m3: Dung trọng tự nhiên

Theo Zhawku m = 4  7, tốt nhất là m = 3  5

98 , 0 9 , 1 25 , 1

3 , 1 10 K

q

K Q m

H TN



















Với : m = 5 đảm bảo điều kiện trên như vậy việc chọn

xe máy như trên là phù hợp với yêu cầu phối hợp về mặt dung tích

Căn cứ năng lực thiết bị của đơn vị thi công, thực tế hiện trường, đường thi công và cự ly vận chuyển, ở đây ta chọn loại ôtô tự đổ Kamaz do LB Nga sản xuất với các thông số kỹ thuật như sau:

* Chiều rộng xe ( tính từ mép ngoài cùng của 2 lốp

Số lượng ô tô phục vụ cho một máy đào trong dây chuyền sản xuất phải đảm bảo điều kiện làm việc liên tục của máy đào Như vậy cần phải thoả mãn yêu cầu là trong thời gian một xe chở nặng đang đi trên đường tới

vị trí đổ và ở lại vị trí chờ lấy đất thì các xe khác đã được máy đào đổ đầy

* Kiểm tra sự phối hợp làm việc của ô tô và máy đào :

V

L 2 T ) 1 n

Trong đó :

toán ở trên: n = 18

Tbốc: Là thời gian máy đào bốc lên xe: Tbốc

=mTchukỳ+t’

Tchukỳ : Thời gian một chu kỳ làm việc của máy đào = 30’’=0,008h

 Tbốc = 5.0,008 + 0,008 = 0,048h

 (n – 1) Tbốc = (18 – 1) 0,048 = 0,816 h

L = Lcự ly + Lquay đầu  7 km

tđổ : Thời gian ôtô đổ đất xuống đập tđổ = 60s

= 0,017 h

tđợi : Thời gian đợi xe ôtô lên mặt đập tđợi = 100s

= 0,028 h

V : Vận tốc trung bình của xe ôtô đi và về : V = (15

 20) km/h

h 895 , 0 028 , 0 017 , 0 20

7 2 t t V

L

2

đợi đổ     



So sánh ta thấy :

h 895 , 0 t t V

L 2 h 816 , 0 T ) 1 n (  bốc   đổ đợi

 Không thỏa mãn yêu cầu về sự phối hợp theo thời gian

Biện pháp xử lý ở đây là tăng số lượng xe ôtô vận chuyển vì cự ly vận chuyển xa Chọn số ô tô sử dụng để vận chuyển đất đắp là 20 chiếc

Kiểm tra lại:

(n – 1) Tbốc = (20 – 1) 0,048 = 0,912 h

V

L 2 h 912 , 0 T ) 1 n (  bốc   đổ đợi

 Thoả mãn yêu cầu về sự phối hợp theo thời gian.

IV/CÔNG TÁC Ở BÃI VẬT LIỆU:

1/Đề ra kế hoạch sử dụng bãi vật liệu:

Khi sử dụng phải đảm bảo các nguyên tắc sau

- Đảm bảo gần trước xa sau,thấp trước cao sau,thượng lưu trước hạ lưu sau

- Tận dụng đường giao thông sẵn có, đường giao thông không chồng chéo

Vcần đào = K.Vđào = 1,4 Vđào

Trong đó : K là hệ số tổn thất ở bãi vật liệu K = 1,4

2/Thiết kế và vẽ khoang đào:

Căn cứ năng lực thiết bị của đơn vị thi công và điều kiện thi công thực tế của công trình, chọn loại máy đào thuỷ lực gầu nghịch do Nhật Bản sản xuất - máy đào Sumitomo SH220-3 với các thông số kỹ thuật như sau:

* Kích thước giới hạn ( DàiRộngCao):9,883,192,95 (m)

- Tùy theo bố trí sự phối hợp giữa xe vận chuyển và máy đào mà chia ra 2 loại khoang đào : Khoang đào cùng hướng và khoang đào bên

Với xe vận chuyển có tuyến song song với tuyến đào và có đường đi riêng thì khoang đào được chọn là khoang đào bên

Ở đây chọn tính toán thiết kế khoang đào bên kiểu bằng

 * Chiều cao khoang đào :

 * Gọi H0 là độ cao tiêu chuẩn khoang đào, ta có:



P

H

0 b.c.K

K q

H 

Trong đó :

q: Dung tích gầu tiêu chuẩn, q = 1,25m3

KH : Hệ số đầy gầu, KH = 0,98 KH = f(loại đất)

b: Chiều rộng của băng đất bị cắt, b = 1,0 m

c: Chiều cao phôi đất bị cắt, c = 0,2 m

KP: Hệ số tơi xốp, KP = 1,18











18 , 1 2 , 0 1

98 , 0 25 , 1 K c

b

K q

H

P

H

 * Chiều rộng khoang đào bên :

2

b cos r

B  xe 

Trong đó :

 : Bán kính đào lớn nhất ở ngay mặt máy đứng, theo thông số kỹ thuật của máy đào thuỷ lực gầu nghịch Sumitom SH220-3 chọn ở trên có  = 10,42 m

r : Bán kính đổ lớn nhất, do không có bảng tra nên tạm lấy r = 10 m

 : Góc giữa đường vuông góc với trục đường vận chuyển Lấy =0  cos=1

bxe: Bề rộng của phương tiện vận chuyển Tra thông số kỹ thuật của loại ô tô chọn ở trên là loại xe Kamaz 55111 có bxe = 2,35 m

c: Khoảng cách từ mép đào đến phương vận chuyển, c

= f(loại đất) Chọn c=1 m

2

35 , 2 0 cos 10 42 , 10 c 2

b cos r

B  xe    o  

Vậy khoang đào bên kiểu bằng được thiết kế có :

- Chiều cao đào tiêu chuẩn : H0 = 5,20 m

- Bề rộng khoang đào : B = 20,25 m

V/ BỐ TRÍ THI CÔNG TRÊN MẶT ĐẬP :

1/Xác định phương án đầm nén :

Chọn phương án đầm tiến lùi

2/Tính toán số máy đầm:

Chọn loại đầm rung chân cừu tự hành với tải trọng đầm P = 25 tấn, với các thông số kỹ thuật sau :

* Công suất định mức của động cơ:144HP (103KW)

* Sức rung:

+ Chế độ thấp: