Khái quát chung hệ thống cống ngầm

ông trình thuỷ điện Nà Lơi nằm trên sông Nậm Rốm, thuộc địa phận Điện Biên Phủ, tỉnh Lai Châu. Thuỷ điện Nà Lơi là bậc thang dưới của nhà máy thuỷ điện Thác Bay, công trình đầu mối cách thuỷ điện Thác Bay 1.5 km, thuỷ điện Nà Lơi khai thác thuỷ năng của đoạn sông Nậm Rốm có cột nước trên 140m, sau đó chảy vào hố Khuổi Phạ và đi vào các kênh dẫn thuỷ nông. Công trình thuỷ điện Nà Lơi nằm phía đông bắc lòng chảo Điện Biên, vị trí địa lý được xác định bởi toạ độ 210 độ 27 phút vị trí độ bắc, 130 độ 03 phút kinh độ đông. Đặc điểm địa hình vùng này là các d•y núi cao 1000-2000m và thấp dần về phía lòng chảo Điện Biên với cao độ 450 – 500m, các d•y núi được chia cắt bởi mạng lưới sông suối nhỏ, sâu, dốc lớn thuộc hệ thống sông Nậm Rốm, các thung lũng dạng chữ V có sườn dốc 30 – 60 độ. Sông Nậm Rốm – nơi xây dựng công trình, có độ dốc lớn chảy theo hướng Đông bắc – Tây nam, tạo thành các bậc thang có độ chênh nhỏ, tạo thành cánh đồng nhỏ có bề rộng 500 – 700m, kéo dài 500 – 1500m, dọc sông. 1.1.2.Hệ thống giao thông + Giao thông ngoài công trình : hệ thống đường giao thông chính từ ngoài công trường là quốc lộ đến công trường 279. Các loại trang thiết bị – vật kiệu được vận chuyển bằng Quốc lộ 279 vào. Đường quốc lộ 279 được trải nhựa và đủ cho hai luồng xe tránh nhau. + Giao thông trong công trường : Hệ thống giao thông được nối liền từ quốc lộ 279 đến các địa điểm thi công, đến từng hạng mục của công trình. Các đường này không trải nhựa vì chỉ phục vụ cho thi công, mặt đường đủ rộng để cho hai xe đủ lớn tránh nhau, một số đoạn có rọ đá bảo vệ bờ dốc. 1.1.3. Khí hậu Lưu vực song Nậm Rốm nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh và khô, mùa hè nóng và ẩm. Phân bố mưa trên lưu vực sông Nậm Rốm có xu hướng tăng dần về phía thượng nguồn, lượng mưa trung bình hàng năm giao động trong khoảng 1500 – 2000mm. Lượng mưa trung bình năm trên sông Nậm Rốm tính đến tuyến Nà Lơi là 1980mm, trong khi đó tại trạm Điện Biên đo được là 1950mm. Mùa mưa ở đay kéo dài từ tháng năm đến tháng chín với lượng mưa chiếm 97% tổng lượng mưa cả năm. Tổng số lượng mưa trong năm đạt khoảng 132 ngày, trong đó mùa mưa chiếm tới 94 ngày, đạt khoảng 70% số ngày mưa trong cả năm. Lượng bốc hơi trung bình năm tại trạm khí tượng Điện Biên đo bằng ống Piche đạt 983mm, lượng bốc hơi khu vực được xác định theo chu trình cân bằng nước và bằng 750mm, lượng bốc hơi mặt nước là 1077mm, tổn thất hồ chúa nước xác định bằng 327mm. Nhiệt độ không khí trung bình năm là 22 độ C. Cao nhất là 30 độ C và thấp nhất là - 0.4 độ C. Độ ẩm không khí dao động từ 80 – 87%. Độ ẩm trung bình năm là 84%, độ ẩm tuyệt đối dao động từ 14 – 28mb. Trung bình năm là 22.5mb. Trị số trung bình tháng và năm của một số đặc trưng khí tượng tại trạm Điện Biên đại diện cho vùng Nà Lơi được trình bày trong hình 1.1 và 1.2.

CHơNG I : KHáI QUáT CHUNG Về Hệ THẩNG CôNG TRìNH NGầM 5

1.1.Vị trí địa lý, giao thông và khí hậu- dân c và điều kiện xã hội nhân văn 5

1.1.1.Vị trí địa lý, địa hình tự nhiên 5

1.1.2.Hệ thống giao thông 5

1.1.3 Khí hậu 5

1.1.4.Dân c và điều kiện xã hội nhân văn 6

1.2 Điều Kiện địa chất và địa chất thuỷ văn 6

1.2.1 Địa tầng thạch học 6

1.2.2 Cấu trúc địa chất tính nứt nẻ 7

1.2.3 Phân chia các lớp đất đá và tính cơ lý 8

1.2.4.Các hiện tợng và qua trình địa chất vật lý 8

1.2.5.Điều kiện địa chất thuỷ văn 9

CHơNG II : KHáI QUáT CHUNG Về CôNG TRìNH NGầM 11

2.1 Mục đích xây dựng công trình 11

2.2 Lựa chọn kiểu loại vào vi trí công trình 11

2.2.1 Phân tích phơng án 1 (hình 2.1) 11

2.2.2 Phân tích phơng án 2 (hình 2.2) 12

2.2.3 Kết luận 13

2.3 Lựa chọn phơng án thi công 13

2.3.4 Kết luận 14

CHơNG 3 : TíNH TOáN ĐƯ 15

3.1 Hình dạng kích thớc tiết diện ngang đờng ống 15

3.1.1 Hình dạng tiết diện ngang đờng ống 15

3.1.2 Vật liệu chế tạo đờng ống 15

3.1.3 Kích thớc tiết diện ngang đờng ống 16

3.2 Tính toán thuỷ lực cho đờng ống 17

3.2.1 Tính tổn thất thuỷ lực 17

3.3 Hình thức và cấu tạo ống thép 18

3.4 Phơng thức đặt đờng ống 19

3.5 Tính toán kết cấu đờng ống 19

3.5.1 Tính toán các lực tác dụng lên đờng ống 19

3.5.2.Tính toán đờng ống : 21

3.5.3.Kiểm tra bền : 25

3.5.4 Tính toán bệ đỡ : 26

3.5.5 Tính toán đai cắm 27

3.5.6 Lớp bảo vệ : 28

3.5.7 Tính toán móng bệ 29

3.5.8 Thiết kế đờng trợt : 30

CHơNG IV : TíNH TOáN đ O H OΜO HΜO ΜO HΜO 31

4.1 Lựa chọn hình dạng tiết diện ngang hào 31

4.1.1 Đào hào với vách hào thẳng đứng – kết hợp với kết cấu chống tạm kết hợp với kết cấu chống tạm. 31

4.1.3 Kết luận 32

4.2 Cờu tạo rãnh thoát nớc 32

4.3 Tính toán tiết diện ngang đào hào 33

4.3.1 Tính cho đoạn (I) : 33

4.3.2 Tính cho đoạn (II) 34

4.3.3 Tính cho đoạn (III) 34

CHơNG V: CôNG TáC CHUẩN Bị MặT BằNG CôNG TRấNG 34

1

5.1 Kiểm tra và bổ sung những kết quả thăm dò trên thực địa 35

5.2 Phát rừng nhổ gốc cây trên khu vực xây dựng 35

5.3 Cắm vị trí công trình 35

5.4 Đờng vận chuyển và khu tập kết nguyên vật liệu 35

CHơNG VI : L A CHÄN Sơ đ THI CôNG.ÙA CHÄN Sơ đÅ THI CôNG Å THI CôNG .36

6.1 Những yêu cầu cơ bản về công tác lựa chọn sơ đồ thi công 36

6.2 Sơ đồ thi công 36

CHơNG VII : CôNG TáC đ O H O – kết hợp với kết cấu chống tạm LắP đặT đΜO HΜO ΜO HΜO ấNG TRẻT 37

7.1 Tổ chức thi công hào 37

7.2 Lựa chọn hớng thi công 37

7.2.1 Thi công theo hớng từ trên xuống 38

7.2.2 Thi công theo hớng từ dới lên trên 38

7.2.3 Kết luận 38

7.3 Lựa chọn công nghệ thi công 38

7.4 Trình tự thi công 40

7.4.1 Công tác chặt cây nhổ gốc 40

7.4.2 Xúc bốc và xử lý chất thải 41

7.4.3 San gạt và tu sửa hào 41

7.4.4 Lắp đặt đờng trợt 41

CHơNG VIII : CôNG TáC LắP đặT đấNG ẩNG 43

8.1 Khái quát chung công tác lắp đặt đờng ống 43

8.2 Chọn tời trục 43

8.2.1 Chọn thùng trục 43

8.2.2 Máy Tời 44

8.2.3 Chọn dây cáp 44

8.2.4 Tang trục 45

8.2.5 Kiểm tra và bảo quản cáp 45

8.3 Tổ chức thi công 46

8.3.1 Đào hố móng bể đỡ + đào rãnh thoát nớc 46

8.3.2 Công tác tời bể đỡ và đoạn ống 46

8.3.3 Rải lớp đệm 46

8.3.4 Công tác đổ bê tông móng, bệ 46

8.3.5 Công tác đặt bệ đỡ và định vị 47

8.3.6 Công tác lắp ghép đờng ống 47

8.3.7 Lắp ghép cốp pha đổ bê tông bảo vệ 47

8.3.8 Đổ bê tông bảo vệ 47

8.3.9 Lắp ghép cho các đoạn tiếp theo 48

8.3.10 Lắp đặt đờng ống cho đoạn quốc lộ 279 đi qua 48

CHơNG IX : CôNG TáC PHễ 50

9.1 Công tác chiếu sáng 50

9.2 Công tác trắc địa 50

9.3 Công tác cấp nớc 50

CHơNG X : CôNG TáC Tặ CHỉC THI CôNG 51

10.1 Công tác chặt cây - đào hào – kết hợp với kết cấu chống tạm lắp đờng trợt 51

10.1.1 Xác định khối lợng côngviệc trong mỗi chu kỳ 51

10.1.2 Xác định số ngời trong một chu kỳ 52

10.1.3.Xác định thời gian hoàn thành cho từng công việc 53

10.2 Công tác đặt đờng ống 55

10.2.1 Xác định khối lợng công việc trong mỗi chu kỳ 55

2

10.2.2.Xác định số ngời trong một chu kỳ 55

CHơNG XI : CHỉ TIêU KINH Tế - Kĩ THUậT 59

11.1 Tiến độ xây dựng 59

11.2 Thời gian hoàn thành công trình 60

Chơng I : Khái quát chung về hệ thống công trình ngầm

1.1.Vị trí địa lý, giao thông và khí hậu- dân c và điều kiện xã hội nhân văn

1.1.1.Vị trí địa lý, địa hình tự nhiên

Công trình thuỷ điện Nà Lơi nằm trên sông Nậm Rốm, thuộc địa phận Điện Biên Phủ, tỉnh Lai Châu Thuỷ điện Nà Lơi là bậc thang dới của nhà máy thuỷ điện Thác Bay, công trình đầu mối cách thuỷ điện Thác Bay 1.5 km, thuỷ điện Nà Lơi khai thác thuỷ năng của đoạn sông Nậm Rốm có cột nớc trên 140m, sau đó chảy vào hố Khuổi Phạ và đi vào các kênh dẫn thuỷ nông

Công trình thuỷ điện Nà Lơi nằm phía đông bắc lòng chảo Điện Biên, vị trí địa

lý đợc xác định bởi toạ độ 210 độ 27 phút vị trí độ bắc, 130 độ 03 phút kinh độ đông

Đặc điểm địa hình vùng này là các dãy núi cao 1000-2000m và thấp dần về phía lòng chảo Điện Biên với cao độ 450 – kết hợp với kết cấu chống tạm 500m, các dãy núi đợc chia cắt bởi mạng lới sông suối nhỏ, sâu, dốc lớn thuộc hệ thống sông Nậm Rốm, các thung lũng dạng chữ V có

s-ờn dốc 30 – kết hợp với kết cấu chống tạm 60 độ

Sông Nậm Rốm – kết hợp với kết cấu chống tạm nơi xây dựng công trình, có độ dốc lớn chảy theo hớng

Đông bắc – kết hợp với kết cấu chống tạm Tây nam, tạo thành các bậc thang có độ chênh nhỏ, tạo thành cánh đồng nhỏ có bề rộng 500 – kết hợp với kết cấu chống tạm 700m, kéo dài 500 – kết hợp với kết cấu chống tạm 1500m, dọc sông

1.1.2.Hệ thống giao thông

+ Giao thông ngoài công trình : hệ thống đờng giao thông chính từ ngoài công trờng là quốc lộ đến công trờng 279 Các loại trang thiết bị – kết hợp với kết cấu chống tạm vật kiệu đợc vận chuyển bằng Quốc lộ 279 vào Đờng quốc lộ 279 đợc trải nhựa và đủ cho hai luồng xe tránh nhau

3

+ Giao thông trong công trờng : Hệ thống giao thông đợc nối liền từ quốc lộ 279

đến các địa điểm thi công, đến từng hạng mục của công trình Các đờng này không trảinhựa vì chỉ phục vụ cho thi công, mặt đờng đủ rộng để cho hai xe đủ lớn tránh nhau,một số đoạn có rọ đá bảo vệ bờ dốc

1.1.3 Khí hậu

Lu vực song Nậm Rốm nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa

đông lạnh và khô, mùa hè nóng và ẩm Phân bố ma trên lu vực sông Nậm Rốm có xuhớng tăng dần về phía thợng nguồn, lợng ma trung bình hàng năm giao động trongkhoảng 1500 – kết hợp với kết cấu chống tạm 2000mm Lợng ma trung bình năm trên sông Nậm Rốm tính đếntuyến Nà Lơi là 1980mm, trong khi đó tại trạm Điện Biên đo đợc là 1950mm

Mùa ma ở đay kéo dài từ tháng năm đến tháng chín với lợng ma chiếm 97%tổng lợng ma cả năm Tổng số lợng ma trong năm đạt khoảng 132 ngày, trong đó mùa

ma chiếm tới 94 ngày, đạt khoảng 70% số ngày ma trong cả năm

Lợng bốc hơi trung bình năm tại trạm khí tợng Điện Biên đo bằng ống Piche đạt983mm, lợng bốc hơi khu vực đợc xác định theo chu trình cân bằng nớc và bằng750mm, lợng bốc hơi mặt nớc là 1077mm, tổn thất hồ chúa nớc xác định bằng 327mm

Nhiệt độ không khí trung bình năm là 22 độ C Cao nhất là 30 độ C và thấp nhất

là - 0.4 độ C Độ ẩm không khí dao động từ 80 – kết hợp với kết cấu chống tạm 87% Độ ẩm trung bình năm là 84%,

độ ẩm tuyệt đối dao động từ 14 – kết hợp với kết cấu chống tạm 28mb Trung bình năm là 22.5mb

Trị số trung bình tháng và năm của một số đặc trng khí tợng tại trạm Điện Biên

đại diện cho vùng Nà Lơi đợc trình bày trong hình 1.1 và 1.2

1.1.4.Dân c và điều kiện xã hội nhân văn

Dân c trong khu vực xây dựng nhà máy thuỷ điện Nà Lơi, chủ yếu tập trung ởthị xã Điện Biên gồm nhiều dân tộc nh: Kinh, Thái, Mờng

Kinh tế của khu vực nhìn chung là phát triển mạnh, vì đây là nơi có nhiều dấu

ấn lịch sử của chiến tranh để lại, khác đến và thăm quan nhiều

Tại công trờng thuỷ điện Nà Lơi dân c chủ yếu là dân tộc Kinh và Thái, nghànhkinh tế chủ yếu của họ là nơng rẫy và trồng cây công nghiệp nh Nhãn, Vải, Xoài, ngoài

ra còn chăn nuôi gia súc, gia cầm nh Lợn, Gà, Trâu, Bò

Nền văn hoá ở đây đang phát triển mạnh, một số trờng học đợc xây dựng đầy đủ

ở thị xã Điện Biên Đặc biệt là có trờng Cao Đẳng S Phạm Lai Châu

1.2 Điều Kiện địa chất và địa chất thuỷ văn

4

a hệ thống trên, bậc Nory – kết hợp với kết cấu chống tạm Ret phụ diệp Suối Bàng từ dới lên trên baogồm : Cuội kết, dăm kết, cát kết và sét kết xen kẹp đợc chia thành hai tập đá

Tập 1: Gồm Cuội kết, dăm kết, đá khoáng có kẹp sạn kết, phân kết dạng khối,

xi măng cơ sở là cát kết màu xám tro bị nén ép mạnh, thế nằm trung bình (200 - 250) L

(40 – kết hợp với kết cấu chống tạm 50 độ) Bề dày tập 450 – kết hợp với kết cấu chống tạm 500m

Tập 2 : Nằm chỉnh hợp trên tập 1 là đá bột kết màu xám nâu, xám đen, xen cáclớp cát kết, sạn kết và sét kết, góc dốc lớp 40 – kết hợp với kết cấu chống tạm.50 độ đổ về hớng tây nam, bề dày củatập 300 – kết hợp với kết cấu chống tạm 400m

b Hệ đệ tứ Q

Trầm tích aluvi (aQ) : Trong phạm vi nghiên cứu gặp rất ít trầm tích aluvicủa sông suối, loại này trầm động dới hai dạng đó là : bãi bồi và lòng sông

Tràm tích bãi bồi gồm : Cát, Cuội, Sỏi lẫn các tảng lăn lớn gặp tại một số

điểm nhỏ dọc sông, kích thớc các bãi bồi nhỏ hẹp : rộng 1 đến vài mét, chạy dài 5m, bề dày 0.5 – kết hợp với kết cấu chống tạm 1m Trầm tích thềm sông gặp ở bản Nà Lơi rộng 100 – kết hợp với kết cấu chống tạm 200m,dài 400 – kết hợp với kết cấu chống tạm 500m

3-Lớp sờn tàn tích (edQ) : Phát triển đá trầm tích diệp Suối Bàng, thành phầnthạch học là á sét màu nâu, nâu vàng dẻo cứng đến dẻo mềm lẫn 15 – kết hợp với kết cấu chống tạm 20% dămsạn sỏi cuội đá cuội kết, cát kết và sét kết, ở sờn đồi đôi khi gặp những tảng lă cuộikết kích thớc khá lớn từ một vài đến hàng chục mét

1.2.2 Cấu trúc địa chất tính nứt nẻ

Trong phạm vi nghiên cứu trầm tích diệp Suối Bàng tuổi Nory – kết hợp với kết cấu chống tạm Ret phân

bố thành dạng kéo dài theo hớng Tây Bắc- Đông nam, gồm các đá : Cuội kết, sạnkết, tuyển lên trên là cát kết, bột kết, cá thể nằm thoải dần từ 70 – kết hợp với kết cấu chống tạm.45 độ đổ về phíaTây nam, phủ trên toàn bộ bề mạt chảu chúng là đá trầm tích a – kết hợp với kết cấu chống tạm dQ, tại lu vựcsông suối có trầm đọng lớp mỏng aluvi phân bố không đều, không liên tục

Trong khu vực nghiên cứ chỉ phát hiện đứt gãy bậc IV Còn gặp một số đứtgãy, nứt nẻ bậc V phát triển theo hai hớng chính Tây băc - Đông nam và Đông bắc– kết hợp với kết cấu chống tạm Tây nam có chiều dày đới phá huỷ trung bình 0.2 – kết hợp với kết cấu chống tạm 0.5 mm Hiện tợng nứt nẻcủa đá phát triển tơng đối mạnh và có xu hớng giảm dần theo chiều sâu, hệ thốngnứt nẻ theo mặt lớp phát triển mạnh các khe nứt có bề rộng nhỏ Một đến vài mmchất nhét là sét, oxit sắt, một số khe nứt kín chất nhét là thạch anh, canxit

Do tính nứt nẻ kiến tạo neo trêm thì mức độ ảnh hởng của chúng đến việcxây dựng công trình là không lớn Đặc biệt đối với đờng hầm đào trong đá nguyênkhối thì hầu nh không bị ảnh hởng

1.2.3 Phân chia các lớp đất đá và tính cơ lý.

Theo đặc điểm tính chất mô tả ngoài thực địa kết hợp với việc lấy mẫuphân tích trong phòng, phân chia các lớp trong khu vực thành các đới sau :

5

+ Lớp I (e- dQ) : Lớp đất sờn tàn tích, thành phần á sét màu xám, nâu dẻocứng đến cứng, lẫn 20- 30 % dăm sạn của đá cát kết, cuội kết, kích thớc của đá dămkết từ 1 – kết hợp với kết cấu chống tạm 5cm, đôi khi gặp tảng đắ có kích thớc từ 1- 5m.

+ Lớp IA : lớp phong hoá mãnh liệt, đá gốc phong hoá thành đá sét, sétmàu xám nâu dẻo cứng, lẫn 30- 40% dăm xạm của đá tảng, đá gốc có kích thớc từ1- 5cm, có độ cứng từ độ lớn trung bình đến yếu Đá bị biến đổi thạch học hoàntoàn, các mối liên kết hoàn toàn bị phá huỷ, đôi nơn còn giữ đợc cấu trúc của đámẹ

+ Lớp IB : Lớp phong hoa yếu đá gốc dăm kết, cuội kết, cát kết, bột kết màuxám sáng, xám lục, xám đen đá bị phong hoá nứt nẻ mạnh Mức độ biến đổi thạchhọc và giảm các chỉ tiêu cơ lý không nhiều, đá cứng chắc trung bình đến cứng dọctheo khe nứt đã bị biến đổi màu sắc và bị Oxit sắt hoá, chiều dày đới thay đới thay

đổi phụ thuộc vào đá mẹ, chiều dài trung bình từ 5 – kết hợp với kết cấu chống tạm 10m, đôi khi từ 18 – kết hợp với kết cấu chống tạm 20m

+ Lớp IIA : đá tơng đối nguyên khối Đá gốc không bị phong hoá đến rấtcứng chắc, ít nứt nẻ, đá có chỉ tiêu cơ lý cao, tính thấm nớc yếu

1.2.4 Các hiện tợng và qua trình địa chất vật lý

Do hiện tợng tại khu vực có núi cao, dốc lớn và nhiều suối sâu nên các hiện ợng địa chất vật lý tơng đối phát triển mạnh

t-Quá trình phong hoá đất đá : Do điều kiện địa hình, khí hâu, thành phần cấu tạo

đất đá nên quá trình phong hoá vật lý và hoá học diễn ra liên tục, tơng đối mạnh vàkhông đều theo vị trí Toàn bộ khu vực có vỏ phong hoá dày, rất ít nơi lộ đá gốc và lớpnày dễ bị trợt lở, không thuận lợi cho việc bố trí các kênh dẫn, đờng ống cũng nh nhàmáy hở

Quá trình xâm thực bóc mòn : Do địa hình dốc, đất đá kém bền vững nên quátrình xâm thực bóc mòn phát triển ở mức độ mạnh, liên quan chặt chẽ đến sự hìnhthành các sông suối, các rãnh sói, các mơng sói cắt sâu vào dất đá, điều này ảnh hởngbất lợi đến việc bố trí các công trình

Hiện tợng trợt lở : chủ yếu diễn ra ở hai bờ sông và một số nhánh suối, do sờndốc nên hiện tợng trợt lở phát triển mạnh, các khối trợt quan sát thấy không lớn nhng

do sờn có độ dốc lớn nên các khối trợt cao và dài ảnh hởng đến việc bố trí các côngtrình

1.2.5.Điều kiện địa chất thuỷ văn

Dựa vào đặc điểm địa mạo, cấu trúc địa chất và địa chất thuỷ văn có thể chiakhu vực ra ba hệ chứa nớc sau :

+ Hệ chúa nớc trong đá trầm tích : nớc chứa và vận động trong các lỗ hổng lẫndăm sạn, phức hệ này rất nghèo nớc, mực nớc dới đất dao động mạnh, hệ số thấm từ

10-4 – kết hợp với kết cấu chống tạm 10-6 m/s Về mùa khô ít thấy nớc ngầm trong đới này

+ Hệ chứa nớc trong đá trầm tích tập 2 - điập Suối Bàng : Thành phần thạch họccủa đá là bột kết, cát kết và kẹp ít sạn kết, sét kết Nớc chứa và vận động trong các khe

6

nứt của đá Nguồn cung cấp nớc cho tầng này chủ yếu là nớc ma và nớc ngầm từ tầngtrên xuống, thoát ra ở các khe suối bờ sông.

Độ sâu mực nớc ngầm trung bình từ 5- 10m Loại hình hoá học của nớc làbicácbonátcanxi- magiê, vàbicácbonátclorua – kết hợp với kết cấu chống tạm natri- canxi với độ PH từ 7.4 – kết hợp với kết cấu chống tạm 7.9.Nớc ăn mòn bê tông do gốc axit HPO3- yếu

+ Hệ chứa nớc trong đá trầm tích tập 1 diệp Suối Bàng: thành phần thạch họccủa đá là cuội kết, dăm kết đa khoáng, kẹp ít sạn kết, cát kết và sét kết, n ớc chứa vàvận động trong các khe nứt của đá Nguồn cung cấp nớc cho tầng này là nớc ma, nớcngầm từ tầng trên xuống thoát ra từ các hẻm suối, bờ sông Tính thấm nớc phụ thuộcrất nhiều vào tính nứt nẻ, vỡ vụn của đá Hệ số thấm nớc của đá thay đổi từ 0.1 – kết hợp với kết cấu chống tạm 1mtrên ngày đêm Độ sâu mực nớc ngầm thay đổi từ 7 – kết hợp với kết cấu chống tạm.10m lên phía đỉnh cao mực nớcngầm còn sâu hơn Loại hình hoá của nớc là : bicácbonátcanxi – kết hợp với kết cấu chống tạm magiê vàbicácbonátclorua

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tháng

Hình 1.1 : Giao động l ợng m a trung bình tại

trạm Điện Biên28

262422201816141210

Chơng II : khái quát chung về công trình ngầm

2.1 Mục đích xây dựng công trình

Nhà máy thuỷ điện Nà Lơi là nhà máy thuỷ điện thứ hai đợc xây dựng ở vùngnày, sau nhà máy thuỷ điện Thác Bay Vì vậy việc xây dựng nhà máy thuỷ điện Nà Lơitạo ra lợi ích cho việc xây dựng và phát triển đất nớc, nó góp phần điện khí hoá tớinông thôn và miền núi, vùng sâu, vùng xa Với công suất nhà máy là 9300kw điệnnăng đợc hoà vào mạng lới quốc gia, phù hợp với nhu cầu sử dụng điện trong tơng lai

Điện lợng trung bình năm là : 46.29 triệu kwh

2.2 Lựa chọn kiểu loại vào vi trí công trình

Dựa vào tính chất công trình và điều kiện địa chất địa hình khu vực bố trí côngtrình ta đa ra hai phơng án về lựa chọn kiểu loại và vị trí bố trí công trình nh sau :

+ Phơng án 1: Tuyến đờng dấn có bố trí giếng đứng

+ Phơng án 2 : Tuyến đờng dẫn có bố trí giếng ngiêng (không có giếng đứng).Trên đây do yêu cầu của Đề Tài ta chỉ xét cho tuyến từ cửa hầm điều áp xuống

đến khu vực đặt nhà máy

2.2.1 Phân tích phơng án 1 (hình 2.1)

Phơng án này gồm có một giếng đứng sâu 113.8m nối từ cửa hầm điều áp với ờng hầm ngang dài 417.7m ra tới nhà máy Tổng chiều dài đờng hầm thi công là :531.5m

đ-+ Ưu điểm của phơng án :

- Theo các tài liệu khảo sát cũng với tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất, thì gầntoàn bộ chiều dài tuyến đờng hầm nằm sâu trong đới đá nguyên khối (đới 2) của

đá tấp 1 gồm : cuội kết, sạn kết, dăm kết, xen cát kết màu xám, xám tro rất vữngchắc, phong hoá nút nẻ yếu, có hớng đổ theo đờng hầm Rất thuận tiện trong quátrình thi công đờng hầm

- Bảo vệ trong chiến tranh tốt

- Độ bền và ổn định của kết cấu cao

+ Nhợc điểm của phơng án :

- Chiều dài thi công lớn và việc lựa chọn kiểu loại và vị trí công trình nhthế thì cùng lúc không thể thi công đợc nhiều hạng mục công trình Điều đó dẫntới thời gian hoàn thành công trình tăng và giá thành kinh tế cao

- Tổng chiều dài dòng chảy lớn dẫn đến tổn thất năng lợng cao

- Nhiều góc chuyển hớng xấp xỉ 90 độ dẫn đến tổn thất năng lợng cao

- Chi phí bảo dỡng lớn

9

2.2.2 Phân tích phơng án 2 (hình 2.2)

Phơng án này bố trí đặt giếng ngiêng bằng đờng ống từ cửa hầm điều áp đến nhàmáy dọc theo sờn đồi, có độ dài 439.5m

+ Điều kiện địa chất nơi vị trí đặt đờng ống

- Lớp 1: Lớp sờn tích phủ toàn bộ mặt cắt có chiều dài mỏng trung bình từ

- Mực nớc ngấm cách mặt đất 7-8m

- Có độ dốc sờn đồi thoải đều từ 18-22 độ, các hiện tợng trợt lở, đá lănnguy hiểm ít

+ Ưu điểm của phơng án :

- Giảm đợc chiều dài của công trình và việc lụă chọn kiểu loại và vị trícông trình nh thế này ta có thể tổ chức thi công nhiều hạng mục công trình trongcùng lúc Điều đó dẫn đến thời gian hoàn thành công trình giảm và hiệu quả kinh

tế cao

- Mặt khác còn có các u điểm : dễ xây dựng, chi phí thấp, đễ lắp ráp, dễbảo dỡng, tổn thất năng lợng nhỏ

+ Nhợc điểm của phơng án :

- Gần toàn bộ chiều dài tuyến xét đợc bố trí trong tầng đất đá yếu

Nhợc điểm này có thể khắc phục bằng cách thi công lộ thiên – kết hợp với kết cấu chống tạm đặt đờng ốngthép dọc theo sờn đồi

- Việc bố trí đờng ống theo kiểu lộ thiên còn có nhợc điểm khác là:

 Chịu ảnh hởng của thời tiết

 Độ bền và ổn định của kết cấu công trình không cao

 Chịu ảnh hởng lớn trong chiến tranh

+ Vị trí cao nhất : 1m (xác định theo tỉ lệ bản đồ)

Gần toàn bộ chiều dài tuyến nằm trong tầng đất đá yếu

Với đặc điểm công trình nh trên ta có ba phơng án thi công nh sau :

2.3.1 Phơng án 1: Thi công công trình hoàn toàn bằng phơng pháp ngầm.

+ Ưu điểm của phơng án : khối lợng đất đá đào ra san gạt là ít

+ Nhợc điểm của phơng án : khó khăn trong thi công và độ an toán thấp, đặcbiệt ở đây đất đá yếu và chiều sâu lớp đất đá đến đờng ống nhiều đoạn rất thấp, ta phảithêm chi phí chống tạm cho công trình lớn

2.3.2 Phơng án 2: thi công công trình ngầm bằng phơng pháp lộ thiên một

phần

Ta thấy rằng với tính chất công trình nh trên, phơng pháp này áp dụng khôngkinh tế

2.3.3 Phơng án 3 : thi công công trình bằng phơng pháp lộ thiên toàn phần.

Theo phơng án này ta sẽ tiến hành theo trình tự nh sau : tạo mặt bằng thi công(chặt cây, đào gốc) - đào hào – kết hợp với kết cấu chống tạm lắp đặt đờng ống

+ Ưu điểm của phơng án

Phơng án này có u điểm rất lớn là :

- Tiến độ thi công nhanh

- Tính toán kết cấu tơng đối đơn giản

- Dễ thi công

- áp dụng đợc cơ giớ hoá trong quá trình thi công

- Đạt đợc hiệu quả kinh tế cao cho công trình

+ Ta thấy rằng việc chọn phơng án 3 là phơng án thi công cho công trình Đểthực hiện các công việc trên ta cần sơ bộ chọn các trang thiết bị chuyên dùng sau:

- Máy xúc - đào và xúc đất đá

- Máy ủi – kết hợp với kết cấu chống tạm san gạt đất

- Máy tời – kết hợp với kết cấu chống tạm tòi đờng ống

- Máy cẩu – kết hợp với kết cấu chống tạm cẩu các trang thiết bị

Chơng 3 : Tính toán đờng ống

3.1 Hình dạng kích thớc tiết diện ngang đờng ống.

3.1.1 Hình dạng tiết diện ngang đờng ống.

Do đây là đờng ống giếng nghiêng, dẫn nớc có áp nên ta chọn tiết diện ngang ờng ống hình tròn là hợp lý nhất

đ-Việc chọn hình dạng tiết diện ngang là hình tròn sẽ đảm bảo lợi nhất về thuỷ lựcmặt khác cơ sở chọn hình dạng tiết diện ngang đờng ống là hình tròn : mặt tầng của đất

đá nằm nghiêng, áp lực nớc lớn nhất và phơng án thi công nh ta đã chọn ở trên là

ph-ơng pháp lộ thiên toàn phần – kết hợp với kết cấu chống tạm đặt đờng ống trên các bệ đỡ và các kết cấu chống lăn vàchống trợt theo sờn dốc của sờn núi Nên việc lựa chọn hình dạng tiết diện ngang làhình tròn, sẽ tạo thuận lợi cho công việc thi công sau này cũng nh tạo điều kiện thuậnlợi trong quá trình chế tạo và vận chuyển chúng

+ Vậy ta quyết định chọn hình dạng tiết diện ngang đờng ống là hình tròn

3.1.2 Vật liệu chế tạo đờng ống.

Vật liệu làm đờng ống có nhiều loại nh : Thép, bê tông cốt thép, gỗ…

Do tính chất của công trình là giếng nghiêng dẫn nớc có áp nên vật liệu làm ờng ống phải thoả mãn các yêu cầu sau :

+ Khả năng chịu lực

+ Đảm bảo về tính thuỷ lực

12

+ Tuổi thọ công trình.

+ Hình dạng tiết diện ngang công trình

+ Đảm bảo tiến độ thi công

Căn cứ váo các thông số về công trình, dữ liệu và các yêu cầu nêu trên, kết hợpkinh nghiệm thực tế khi thiết kế đờng ống dẫn nớc có áp Ta đi đến chọn vật liệu làm

đờng ống là thép thuỷ lực Loại này có khả năng đảm bảo về tính thuỷ lực cao, tiến độthi công nhanh, sức cản thuỷ lực nhỏ, phù hợp với hình dạng tiết diện ngang công trình

+ Vởy ta quyết định chọn vật liệu cấu tạo đờng ống là bằng thép thuỷ lực, thépCT3

3.1.3 Kích thớc tiết diện ngang đờng ống.

Việc lựa chọn kích thớc tiết diện ngang đờng ống là một trong những vấn đềquan trọng nhất khi thiết kế đờng ống Khi lựa chọn chủ yếu là căn cứ vào điều kiệnkinh tế, ngoài ra còn cần nghiên cứu vật liệu làm đờng ống cung cấp, thi công chế tạo

và điều kiện vận chuyển cùng với các kỹ thật khác, đặc biệt đây là đờng ống dẫn nớc

có áp, nên điều kiện về thuỷ lực là rất quan trọng

+ Đờng kính kinh tế của đờng ống thép đợc xác định theo công thức sau :

Dkt = 7

max

3 max 2 , 5

H

Trong đó :

Qmax – kết hợp với kết cấu chống tạm là lu lợng nớc lớn nhất của đờng ống, Qmax = 7.8 (m3/s)

Hmax – kết hợp với kết cấu chống tạm cột nớc lớn nhất, Hmax = 154.7 (m)

do đó : Dkt= 7

3

7,1542,

Trong đó :

ﻻ - trọng lợng riêng của nớc, 1 =ﻻ, kg/cm3

H – kết hợp với kết cấu chống tạm cột nớc tính toán, H=154.7, m

D - đờng kính bên trong ống, D=1.6, m

 - hệ số xét đến gối nối (  ≤1), lấy  =1

[ ] – kết hợp với kết cấu chống tạm ứng suất cho phép của vật liệu,

Do : D tính bằng mét, tính bằng cm do đó:



] [ 2

100

*

* 1 0



D H

=

840

* 2

6 1

* 100

* 7 154

* 1 0

3 1 , 62

= 2, m2.Diện tích mặt cắt ngang ngoài ống là :

4

.14,

= 2,11, m2.Sơ đồ hình dạng, kích thớc mặt cắt ngang đờng ống thể hiện trên Hình 3.1

3.2 Tính toán thuỷ lực cho đờng ống.

9 , 1

L, m

Trong đó :

14

V – kết hợp với kết cấu chống tạm vận tốc dòng chảy khi Qmax , V = 3 m/s.

D0 - đờng kính trong của ống, D0=1,6, m

L – kết hợp với kết cấu chống tạm chiều dài đoạn ống, L= 439,5, m

a – kết hợp với kết cấu chống tạm hệ số phụ thuộc cách nối mép tấm làm ống, a= 0,00083

m – kết hợp với kết cấu chống tạm hệ số xét đến thời gian sử dụng ống, ta lấy m = 1,16, năm

Do đó :

hd = 0,00083 1,16 439,5

6 , 1

3

1 , 1

9 , 1

2 , m

Hình thức và cấu tạo ống thép đợc thể hiện trên Hình 3.2

Đờng ống đợc làm bằng thép thuỷ lực CT3, đờng ống đợc chế tạo trớc tại cácnhà máy và đợc vận chuyển tới công trờng Để thuận lợi cho công tác vận chuyển và

đa đờng ống vào đúng vị trí công trình, ta chọn thiết kế đoạn ống dài 8m Đờng ốnggồm những đoạn ống liên kết lại với nhau, công việc liên kết đợc tổ chức thực hiện tạihiện trờng

15

Biện pháp liên kết các đờng ống là dùng các đinh bu lông kêt hợp doăng cao su

và các cái bích liên kết tại các đầu ống có cấu tạo mặt bích

3.5 Tính toán kết cấu đờng ống.

3.5.1 Tính toán các lực tác dụng lên đờng ống.

A’

1 =

t D

A

.

2 – trọng lợng riêng của vật liệu làm ống, 77000 = 2 ﻻ, N/m3.

 - Góc nghiêng của ống so với mặt ngang, = 150

D - Đờng kính ngoài của ống, D= 1,64, m

Trọng lợng nớc trong ống có hớng tác dụng thẳng đứng từ trên xuống và phâm

bố đều theo chiều dài ống

Trọng lợng nớc trên mỗi mét dài của ống là :

A3 =

4

15sin.9810 14,

160 15470

00981 ,

A

.





, N/cm2.Trong đó :

c ứng suất uốn theo hớng trục do n1 và n2 sinh ra

18

Ta xét một đoạn ống : hai đầu đoạn ống đợc giữ cố định (bởi bệ tựa) ; ống đợccoi nh dầm ngầm hai đầu.

c

 n =

Dt

M W

M

2

t – kết hợp với kết cấu chống tạm chiều dày thành ống, t = 2, cm

2 (164)3 =346295, N/cm3

w =

4

14 , 3

[ ] = 84000, N/cm2

Ta có :

 1 < [ ] và  2 <[ ] Vậy điều kiện vật liệu đợc thoả mãn

21

3.5.4 Tính toán bệ đỡ :

Sơ đồ tính toán thể hiện trên Hình 3.7

+ Bệ đỡ đợc chế tạo sẵn bằng vật liệu là bê tông rồi đem đến hiện trờng

+ Tác dụng của bệ đỡ : Bệ đỡ có tác dụng rất lớn trong thiết kế đờng ống thép.Toàn bộ chiều dài tuyến đờng ống đợc đặt lên trên bệ đỡ Trong việc đặt ống theo kiểu

lộ thiên, đờng ống đợc bố trí cao hơn mặt đất nhờ các bệ đỡ, nhằm tránh hiện tợng han

( - cos

Q) cos ).

( sin 7(

A A

a

A A

a

' 3

' 2 5

' 3

' 2 5

Q=

65 , 0

) 15 sin ).

40816 16420

( 15 cos

* 40065 (

5 ,

- (40065 sin150 + (16420 +40816).cos150)

 - là trọng lợng riêng của vật liệu bê tông,  =2,5 , T/m3

do đó:

V=

5 , 2

35 , 5 = 2,14, m3

+ Căn cứ vào thể tích của bệ đỡ tính đợc kích thớc của bệ đỡ và hình dạng củanó

Vậy : T1 = 1,7 0,75 5,7 =7,3, T.

Vành đai phải chịu lựclà :

T2 = T – kết hợp với kết cấu chống tạm T1 = 8,9 – kết hợp với kết cấu chống tạm.7,3 =1,6, T

Tại mỗi trụ ta bố tri9s hai vành đai do vậy mỗi vành đai chịu một lực là 0,8 T

02 , 0 05 , 0

8 , 0

= 800, T/m2.Vậy [ d]< [ ] Do đó thép làm vành đai đợc đảm bảo

Do lớp bảo vệ trên mỗi đoạn, khối lợng bê tông lớp bảo vệ là không lớn (15,69

m3), và việc bố trí cốp pha là tơng đối đơn giản Để tiện trong việc lắp ghép và đẩynhanh tiến độ lắp dựng cốp pha cho lớp bảo vệ Ta chọn cốp pha là các tấm thép đợcghép lại với nhau và sử dụng các cọc gỗ chống để định vị chúng Dựa vào hình dạng vàkích thớc lớp bảo vệ ta có thể tính đợc số lợng thép tấm cần thiết cho mỗi khối bảo vệ

3.5.8 Thiết kế đờng trợt :

+ Nhiệm vụ của đờng trợt:

Do đờng ống đợc bố trí dọc theo sờn núi với góc nghiêng là 150 Phơng phápthi công đờng ống nh ta đã chọn ở trên là bằng lắp ghép các đoạn ống lại với nhau nênbắt buộc ta phải bố trí đờng trợt để phục vụ cho quá trình thi công (lắp ghép)

Đờng trợt có nhiệm vụ là đờng cho xe chở chuyên dụng dùng để chở các đoạnống, bệ đỡ, nguyên vật liệu, trang thiết bị từ trên xuống để phục vụ cho quá trình thicông

+ Cấu tạo đờng trợt :

25

Do đờng trợt có nhiệm vụ phục vụ trong quá trình thi công nên cấu tạo đờng trợttơng đối đơn giản : nó là các cấu đờng giả Các cấu đờng giả có cấu tạo từ các đoạn đ-

ngắn bằng 2m Trong đó hai thanh ray đợc gá lắp vào thanh tà vẹt bằng gỗ tròn nhờ

đinh vấu Các cấu đờng tạm đợc nối với nhau bằng móc để dễ dàng tháo lắp trong quátrình sử dụng Các cấu đờng tạm đợc bóc lên khi chiều dài của chúng vợt quá chiều dàicủa một đoạn ống là (8m), đờng trợt đợc cấu tạo bởi thanh ray P18

Sơ đồ cấu tạo đờng trợt đợc thể hiện trên (Hình 3.11)

234567891011

Bê tông móng bộ

Bê tông bảo vệThép đờng ống

Thép tấm

Bệ đỡ

Đai ốngLớp lót bi tumLớp đệmDoang cao su

Đinh bu lông

Đờng trợt

m3

m3kg

m3bệcái

m3

m3cáicáim

0,262,50,793,20,1250,250,0010,020,1250,751

M250M250CT3AII

26

Chơng IV : Tính toán đào hào

4.1 Lựa chọn hình dạng tiết diện ngang hào.

Việc lựa chọn hình dạng tiết diện ngang hào phụ thuộc vào : Phơng pháp thicông, kích thớc mặt cắt ngang hào, điều kiện địa chất

Với các tính chất của công trình đặc biệt là phơng án thi công ta đã chọn là

ph-ơnng án thi công lộ thiên toàn phần Do vậy ta có hai phơng án lựa chọn hình dạng tiếtdiện ngang hào nh sau :

4.1.1 Đào hào với vách hào thẳng đứng – kết hợp với kết cấu chống tạm. kết hợp với kết cấu chống tạm.

Trong phơng án này góc dốc thành hào  = 900, thành hào dốc thẳng đứng, đểgiữ ổn định cho thành hào, dùng kết cấu chống tạm là cọc chống – kết hợp với kết cấu chống tạm ván dọc kết hợpvăng ngang

4.1.2 Phơng án 2: Đào hào với dốc nghiêng (hào có hình thang) Theo quy trình

thi công và nghiệm thu cầu cống năm 1997 của Bộ Giao Thông khi luy thành hào là 1:

m (m là độ thoải, m=0,75 – kết hợp với kết cấu chống tạm 1,5) Do đất đá thi công là đất đa yếu ( =1- 1,5) nên taqchọn ta luy là 1:1,5 nên góc dốc thành hào là  = 450

Khe hở giữa chân thành ta luy hào và kết cấu công trình là t=200(mm) (theonguyên tắc thiết kế t= 150 – kết hợp với kết cấu chống tạm 200 là khoảng cách an toàn)

Ta có sơ đồ thể hiện trên Hình 4.2

27

Ưu điểm của phơng án :

Phơng án này có u điểm rất lớn là không phải chi phí cho chống đỡ thành hào vàphơng án này sẽ tạo đợc không gian thi công rộng, tạo điều kiện tốt cho công tác thicông, đặc biệt sử dụng cơ giới hoá trong quá trình thi công Tạo đợc không gian rộng

sẽ phục vụ tốt trong quá trình lắp ghép đờng ống

4.2 Cờu tạo rãnh thoát nớc.

+ Nhiệm vụ : Việc bố trí rãnh thoát nớc nhằm để thoát nớc khi cần trên hào,tuyến đờng ống khi cần, cụ thể ở dây là để thoát nớc khi có ma do vậy việc thoát nớckhông thờng xuyên và lợng nớc cần thoát không lớn nhng cần thiết vì nó có tác dụng

nh sau :

+ Tác dụng : trên tuyến hào đợc bố trí rãnh thoát nớc có tác dụng luôn giữ khôcho tuyến hào và giảm đợc sự han gỉ của tuyến đờng ống Đặc biệt tuyến hào có rãnhthoát nớc sẽ tránh đợc hiện tợng trôi, sạt lở và ăn mòn tuyến hào Giữ đợc độ ổn địnhcho nền và thành hào trên toàn tuyến hào

+ Qua trình thoát nớc : nớc trên tuyến hào sẽ đợc chảy vào rãnh thoát nớc đợc

bố trí bên cạnh; do tuyến hào có độ dốc là 150 nên nớc trong rãnh sẽ tự chảy dọc theorãnh từ trên xuống dới và chảy ra ngoài ở ngoài ta làm rãnh theo men sờn đồi cho tựchảy ra suối gần đó Do đặc điểm và nhiệm vụ nh trên nên rãnh có cấu tạo đơn giản.Kích thớc, cấu tạo và vị trí đặt đợc thể hiện trên (Hình 4.2)

4.3 Tính toán tiết diện ngang đào hào.

Do đặc điểm của sờn đồi : độ dốc sờn đồi trên toàn tuyến là không đều, để thuậntiện cho công việc tính toán, ta chia tuyến dài đờng ống thành 3 đoạn, trong mỗi đoạn

đọ dốc là tơng đối đều nhau (Hình 2 - 3)

4.3.1 Tính cho đoạn (I) :

Dựa trên sơ đồ (Hình 4.2) và (mặt cắt 1-1 – kết hợp với kết cấu chống tạm Hình 2.3.a)

Ta có :

+ Chiều sâu hào : H1 5 m

+ Chiều rộng đáy hào B0 = 3,6m

+ Chiều rộng phần nghiêng hào :

28