NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG ĐƯỢC XÂY DỰNG Ở VỊ TRÍ LÒNG SÔNG THU HẸP

Do đặc thù đối với các công trình đập bê tông được xây dựng trên lòng sông hẹp thi công khó khăn nên việc lựa chọn phương án dẫn dòng càng có ý nghĩa quyết định tới tiến độ và chất lượng

- *** -

HOÀNG ĐẠI NGHĨA

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG

ĐẬP BÊ TÔNG ĐƯỢC XÂY DỰNG

Ở VỊ TRÍ LÒNG SÔNG THU HẸP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

- *** -

HOÀNG ĐẠI NGHĨA

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG

ĐẬP BÊ TÔNG ĐƯỢC XÂY DỰNG

Mẫu gáy HOÀNG ĐẠI NGHĨA LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011

Luận văn đã được thực hiện trong thời gian ngắn với tất cả sự

nỗ lực của bản thân, tác giả đã hoàn thành với đề tài: “Nghiên cứu

phương án dẫn dòng thi công đập bê tông được xây dựng ở vị trí lòng sông thu hẹp” Trong quá trình thực hiện tác giả đã nhận được sự giúp đỡ

nhiệt tình của Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học, Khoa Công trình Trường Đại học Thủy lợi cùng các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành tới các cơ quan đơn vị và các

cá nhân đã truyền thụ kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn

Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Dương

Đức Tiến người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong

quá trình thực hiện luận văn này

Với trình độ hiểu biết và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế đồng thời với đối tượng nghiên cứu là đưa ra phuơng án dẫn dòng thi công cho đập

bê tông ở vị trí lòng song thu hẹp rất phức tạp nên nội dung của luận văn không tránh khỏi những sai sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, của các độc giả quan tâm và bạn bè đồng nghiệp

Hà Nội, tháng 6 năm 2011

TÁC GIẢ

Hoàng Đại Nghĩa

CHƯƠNG 2.1T 1TNGHIÊN C ỨU VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG

ĐỐI VỚI ĐẬP BÊ TÔNG Ở VỊ TRÍ LÒNG SÔNG HẸP1T 25

M Ở ĐẦU

1 TÍNH C ẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong điều kiện hiện nay ở Việt Nam, các đập thủy lợi thủy điện chủ yếu

được xây dựng ở vùng miền núi, địa hình hẹp Việc dẫn dòng thi công rất nhiều khó

khăn Tính toán dẫn dòng thi công rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến an toàn đập,

tiến độ trong quá trình thi công và vốn đầu tư công trình

Đặc biệt các tỉnh miền núi phía Bắc, đặc điểm địa hình thường là lòng suối

dốc, địa hình bị chia cắt nhiều, lòng suối hẹp, lượng mưa lớn Với độ dốc lớn kết

hợp với lượng mưa lớn cho phép khai thác nguồn thuỷ năng đáng kể phục vụ phát

triển các ngành kinh tế Xây dựng các đập thủy lợi, thủy điện tại ở đây đem lại hiệu

quả kinh tế rất cao nhưng việc dẫn dòng thi công rất khó khăn Thường phải kết hợp

dẫn dòng ở lòng sông với các công trình phụ trợ khác

Đối với công trình đầu mối của cụm công trình thuỷ công thì công trình đầu

mối chiếm tỷ trọng khối lượng rất lớn quyết định tính hiệu quả toàn bộ dự án Việc

lựa chọn tuyến công trình đầu mối hẹp sẽ có khối lượng thi công nhỏ Tuy nhiên, để

xây dựng công trình thuỷ công ở những khu vực này ngoài những khó khăn chung

còn một vấn đề được đặt ra là biện pháp dẫn dòng thi công hết sức phức tạp do lòng

sông quá hẹp

Dẫn dòng thi công là công tác hết sức quan trọng trong thi công, xây dựng

các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện Lựa chọn sơ đồ dẫn dòng thi công đúng đắn hợp

lý làm cho công tác thi công thuận lợi đẩy nhanh được tiến độ, an toàn trong thi

công và giảm được giá thành xây dựng công trình Ngược lại công tác dẫn dòng

không tốt sẽ làm chậm tiến độ gây khó khăn trong quá trình thi công, tăng giá thành,

gây hư hỏng hoặc phá hoại công trình

Việc tính toán các thông số dẫn dòng thi công để đưa ra quy mô, kích thước

của các công trình dẫn dòng có ý nghĩa hết sức quan trọng đến hiệu quả của công

tác dẫn dòng, tiến độ cũng như chi phí xây dựng

Hiện nay, việc thi công công trình đòi hỏi phải có tiến độ nhanh, hiệu quả và

an toàn là một việc làm hết sức quan trọng, nhất là đối với công trình thuỷ điện Xét

về khía cạnh xây dựng, mỗi công trình thuỷ điện đều có những phương án, biện

pháp xây dựng khác nhau và phụ thuộc vào cấu tạo địa hình, địa chất và điều kiện

khí tượng thuỷ văn Với những lòng sông hẹp, về mùa lũ có lưu lượng thường rất

lớn thì lựa chọn biện pháp dẫn dòng thi công qua lòng sông thu hẹp là không đủ,

phải kết hợp với các phương án dẫn dòng khác:

- Yêu cầu về mặt bằng thi công ít nên có thể dẫn dòng ở những vị trí có lòng

sông rất hẹp

- Có thể tùy chọn vị trí và kích thước sao cho phù hợp với tính toán dẫn

dòng

- Yêu cầu thi công đơn giản để đảm bảo tiến độ thi công

- Có thể sử dụng cống lấy nước, đường ống, tuy nen dẫn nước làm cống dẫn

dòng

- Tăng tiến độ thi công vào mùa khô

- An toàn trong quá trình thi công

Một số công trình đã và đang ứng dụng biện pháp dẫn dòng thi công này với

các đặc trưng của công trình như sau:

- Thuỷ điện ngang đập, lòng sông hẹp, khó bố trí nhà máy và công trình dẫn

dòng, lũ thi công lớn: thuỷ điện Hồ Bốn-Yên Bái, thuỷ điện Hòa Bình-Hòa Bình,

thuỷ điện Khe Diên, thuỷ điện, đập Cà Tót

- Thuỷ điện đường dẫn, lòng sông quá hẹp, lũ thi công lớn khó bố trí đê quai

và kênh dẫn dòng: thuỷ điện Hồ Bốn-Yên Bái

- Thuỷ điện đường dẫn, lòng sông rộng, lũ thi công quá lớn và thời gian thi

công yêu cầu nhanh: cụm thuỷ điện Thiên Nam-Lai Châu, cụm thuỷ điện Nậm Sì

Lường-Lai Châu

Các công trình trên đã và đang thi công cho thấy giải pháp lựa chọn khi thi

công công trình phải kết hợp thêm các công trình phụ trợ để phục vụ dẫn dòng

2 M ỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Xác định lưu lượng dẫn dòng và tính toán cao trình đê quai

- Tính toán khả năng tháo của lòng sông thu hẹp

- Tính toán lưu lượng cần phải tháo của công trình dẫn dòng phụ trợ

- So sánh lựa chọn các phương án dẫn dòng

- Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào công trình cụ thể

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Sử dụng phương pháp tổng hợp thống kê các tài liệu lý thuyết, thực nghiệm,

thực tế nghiên cứu phương án dẫn dòng để tổng quan được tình hình nghiên cứu,

các tồn tại, hướng nghiên cứu của luận văn

- Áp dụng cho một công trình thực tế có so sánh kết quả nghiên cứu giữa lý

thuyết và thực tế

4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

- Trong thiết kế và thi công các công trình Thủy lợi, Thủy điện biện pháp dẫn

dòng thi công ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ xây dựng, kết cấu, và sự thành công

của công trình Việc lựa chọn đúng phương án dẫn dòng sẽ giúp đẩy nhanh tiến độ

thi công, an toàn và hạ giá thành công trình Do đặc thù đối với các công trình đập

bê tông được xây dựng trên lòng sông hẹp thi công khó khăn nên việc lựa chọn

phương án dẫn dòng càng có ý nghĩa quyết định tới tiến độ và chất lượng công trình

trong quá trình thi công

- Đề tài có ý nghĩa thiết thực phục vụ cho thiết kế và thi công các công trình

xây dựng Thủy lợi, Thủy điện

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ DẪN DÒNG THI CÔNG

1.1 TỔNG QUAN VỀ DẪN DÒNG THI CÔNG

Mục đích của dẫn dòng thi công là không để lũ ảnh hưởng đến quá trình thi

công công trình Có thể dùng nhiều cách để dẫn dòng thi công như: Dùng đê quây

để dẫn dòng qua một phần lòng sông, dẫn dòng qua đường dẫn, có thể kết hợp nhiều

phương án dẫn dòng với nhau

Dẫn dòng thi công có ý nghĩa quyết định đến sự thành công của công trình

Việc lựa chọn phương án dẫn dòng hợp lý sẽ giúp quá trình thi công thuận lợi, tiến

độ thi công nhanh, chất lượng công trình đảm bảo giảm chi phí xây dựng công

trình Đôi khi phương án dẫn dòng thi công còn ảnh hưởng đén cả việc lựa chọn

hình thức kết cấu công trình cũng như việc bố trí hệ thống công trình đâu mối Do

vậy việc lựa chọn các giải pháp dẫn dòng thi công hợp lý an toàn là vấn đề rất cấp

thiết

Khi dẫn dòng thi công các công thủy lợi thủy điện, các biện pháp dẫn dòng

đưa ra thường là dẫn dòng thi công một đợt hoặc nhiều đợt

Dẫn dòng thi công một đợt thường áp dụng khi xây dựng các công trình nhỏ

lòng sông hẹp Đắp đê quây ngăn dòng một lần toàn bộ lòng sông, dòng chảy được

dẫn về hạ lưu qua các công trình tháo nước tạm thời hoặc lâu dài Các công trình

thường được sử dụng là: máng, kênh, tuy nen, tràn tạm, cống ngầm

Dẫn dòng thi công nhiều đợt thường sử dụng với các công trình lớn thường

dùng giải pháp đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt Đối với các công trình lớn dẫn

dòng qua nhiều năm như công trình thủy điện Sơn La, công trình Hồ Tả Trạch, thủy

điện Hòa Bình… Phổ biến là hai đợt, đợt đầu dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp để thi

công công trình đợt 1 Đợt 2 sẽ ngăn phần lòng sông còn lại và tháo nước qua các

công trình dẫn dòng đã được thi công trong đợt 1 như : khe răng lược, cống xả đáy,

lỗ xả xâu, tuy nen, tràn tạm hoặc chỗ lõm được chừa lại trên mặt đập (mặt đập là bê

tông hoặc đập đá đổ đang xây dở như đập Cửa Đạt)

Trong quá trình các đợt thi công thường kết hợp một hay nhiều các hình thức

dẫn dòng để đạt hiệu quả cao nhất cho việc tiêu thoát lũ Các công trình thủy lợi

thủy điện ở chủ yếu kết hợp nhiều phương án dẫn dòng năm đầu dẫn dòng qua lòng

sông hẹp năm thứ hai dẫn dòng qua các công trình dẫn dòng như: Đập Cà Tót, công

trình thủy điện Hồ Bốn

Dẫn dòng thi công công trình thủy lợi thủy điện dựa vào tình hình ngăn nước

và dẫn dòng trong thời kỳ thi công khác nhau Đối với công trình có cột nước cao và

vừa, có thể chia thành ba giai đoạn:

(1) Giai đoạn đê quai ngăn nước (thời kỳ đầu), là thời kỳ sau khi chặn dòng

đến trước lúc thân đập chuẩn bị điều kiện để ngăn nước

(2) Giai đoạn thân đập ngăn nước (thời kỳ giữa), là thời kỳ sau khi thân đập

chuẩn bị điều kiện ngăn nước đến trước lúc hoàn thành triệt công trình dẫn dòng

(3) Giai đoạn hoàn thành và tích nước (thời kỳ cuối), là thời kỳ sau khi hoành

triệt công trình dẫn dòng đến lúc công trình vĩnh cửu đi vào vận hành

Đối với công trình có cột nước thấp thường chỉ có một hoặc hai giai đoạn

Phân chia các giai đoạn trên, trong phương án dẫn dòng có một lần chặn dòng, các

giai đoạn thường phân biệt rõ ràng Nếu phân kỳ dẫn dòng, các giai đoạn không thật

rõ ràng, thường có tình trạng các giai đoạn chồng chéo nhau Các phương án tháo

nước và ngăn nước của các giai đoạn nên có thiết kế quy hoạch cẩn thận, giúp cho

phương án dẫn dòng được hoàn chỉnh

Một số biện pháp dẫn dòng của các công trình thủy lợi, thủy điện

1.1.1 Dẫn dòng máng

- Máng bằng gỗ, thép hoặc bê tông cốt thép… bắc quá đê quai thượng lưu và

đê quai hạ lưu để dẫn nước về hạ lưu công trình Thường áp dụng cho các công trình

ở vị trí lòng sông hẹp, công trình nhỏ hoặc công trình thi công trong một mùa khô

- Hiện nay ở Việt Nam ít dụng biện pháp dẫn dòng này vì khả năng tháo

nước nhỏ, không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật vì nước rò rỉ xuống hố móng gây cản trở

khi thi công Mặt khác có thể dùng các biện pháp khác như dùng bơm, xi phông

ngược bằng cao su hoặc ống nhựa thay thế cho máng cũng sẽ thuận tiện hơn rất

nhiều đối với những công trình có lưu lượng nhỏ Q ≤ 2mP

3 P/s Trong qúa trình sửa

chữa các cống lấy nước với lưu lượng nhỏ chỉ nên dùng bơm để tháo nước

- Trên thế giới cũng đã áp dụng biện pháp dẫn dòng qua máng như: công

trình Kim Giang, tỉnh Hồ Nam, Trung Quốc dẫn dòng được với lưu lượng qua máng

lên đến 146 mP

3 P/s

1.1.2 Dẫn dòng qua kênh

- Thường áp dụng cho các công trình xây dựng trên đoạn sông rộng, có bờ

thoải rộng Địa hình địa chất thuận lợi cho việc đào kênh Có thể kết hợp nhiều

phương án thi công cả thi công thủ công và cơ giới Kênh có thể trong công trình

hoặc chạy vòng qua công trình Trong trường hợp kênh chiếm một phần công trình

cần kết hợp thêm nhiều các công trình dẫn dòng khác để dễ dàng thi công phần công

trình bị kênh chiếm chỗ Do kênh có kích thước lớn nên cần tính toán bố trí sao cho

không ảnh hưởng đến việc thi công hố móng Tuyến kênh ngắn khối lượng đào đắp

ít thuận lợi cho quá trình thi công

- Các công trình kè trên sông thường dùng đê quai ngăn một phần lòng sông,

dẫn dòng qua phần còn lại của lòng sông: như kè Lục Cẩu, tỉnh Lào cai, kè sông Tô

Lịch, Hà Nội …

Kênh đào một bên bờ để dẫn dòng thi công như : kênh dẫn dòng công trình

Đầm Hà Động, kênh dẫn dòng công trình Định Bình

Một số công trình Trung Quốc có sử dụng biện pháp dẫn dòng qua kênh ở

công trình: trạm thủy điện Công Chủy, Anh Tú Loan, Lục Thủy, Cát Châu, Giá

Khê, Bạch Sơn, Lục Thủy …

1.1.3 Dẫn dòng qua cống ngầm

- Cống dẫn dòng khi xây mới phải hoàng triệt vào mùa khô năm thi công cuối

cùng nếu không lợi dụng lấy nước hoặc xả nước cho đập Thường áp dụng trong

trường hợp không thể dẫn dòng qua kênh Cống thường đặt trong thân đập được tính

toán thiết kế sao cho kích thước hợp lý nhất để dẫn dòng mà không ảnh hưởng đến

kết cấu của công trình So sánh với đường hầm có ưu điểm là thi công đơn giản, tốc

độ nhanh, giá thành rẻ … Chỉ cần địa chất, địa hình có đủ điều kiện bố trí cống

ngầm là có thể áp dụng

- Lợi dụng cống lấy nước trong thân đập để dẫn dòng và mùa khô như: đập

phụ số 4 thuộc công trình hồ chứa nước Tả Trạch, tỉnh Thừa Thiên Huế Bố trí các

lỗ xả trong thân đập để tháo lũ thi công Lợi dụng cống xả sâu để tiêu nước dẫn

dòng mùa kiệt như tràn Tả Trạch thuộc công trình Hồ Tả Trạch, tỉnh Thừa Thiên

Huế, công trình Đầm Hà Động, tỉnh Quảng Ninh, thủy điện Thạch Tuyền, Trung

Quốc

- Cống lấy nước ở vị trí quá cao so với mực nước dẫn dòng như công trình hồ

chứa nước Sông Dinh 3, tỉnh Bình Thuận thì phải thiết kế riêng cống dẫn dòng

Hoặc thiết kế kết hợp cống xả cát và cống dẫn dòng như công trình thủy điện Hồ

Bốn, tỉnh Yên Bái

- Cống ngầm nằm trong thân đập đất ở công trình hồ chứa nước Cà Tót, công

trình Đầm Hà Động

- Một số công trình ở Trung Quốc: Giá Lâm, Lục Thành, Bạch Liên Hà …

Cống ngầm nằm trong thân đập đá đổ ở Trung Quốc như công trình Bách Hoa, Sư

Tử Than …

- Đập bê tông cần dẫn dòng với lưu lượng lớn thì người ta phải thiết kế công

ngầm có nhiều khoang như: công trình thủy điện Ke Diên, tỉnh Quảng Nam, hồ

chứa nước Phan Dũng, tỉnh Bình Thuận, công trình Núi Cốc, Kẻ Gỗ, Yên Lập …

Giải pháp dẫn dòng qua cống ngầm bố trí trong thân đập bê tông công trình Hủa Na,

trạm thủy điện Tân Giang, đập Đơn Giang Khẩu, Ô Giang Độ – Trung Quốc …

- Cống đáy còn dùng để dẫn dòng kết hợp làm cống xả cát như cống đáy Tam

Hiệp Môn, trạm thủy điện Công Chủy … Khi cống đáy xuyên qua bụng rỗng, đoạn

bụng rỗng cần được bịt kín lại do trong quá trình tháo nước khí thức nghiêm trọng

như trạm thủy điện Phong Than

1.1.4 Dẫn dòng qua đường hầm, tuy nen

- Được ứng dụng cho các công trình miền núi có địa chất tốt, lòng sông hẹp

không thể dẫn dòng qua lòng sông hoặc lưu lượng dẫn dòng quá lớn không thế áp

dụng các công trình dẫn dòng khác thi công đập trong thời đoạn mùa khô cuối cùng

Để thi công các công trình này rất khó khăn tốn kém, đòi hỏi kỹ thuật cao cả trong

thiết kế và thi công Trong nhiều trường hợp cần lợi dụng cống lấy nước để dẫn

dòng vào mùa khô Đối với các công trình có lưu lượng dẫn dòng lớn cần kết hợp

thêm tràn hoặc các công trình dẫn dòng khác Nên tận dụng đường hần dẫn dòng kết

hợp với đường hầm lâu dài

- Thi công tuy nen khó khăn tốn kém nên khi áp dụng giải pháp này cần phải

làm nhiều phương án để so sánh tính toán cả hiệu quả kinh tế và kỹ thuật sao cho

hiệu quả nhất

- Đa phần các tuy nen hay đường hầm dẫn dòng đều là đường hầm có áp dẫn

dòng với lưu lượng lớn mà không áp dụng được giải pháp dẫn dòng qua kênh

Đường hầm dẫn dòng lớn nhất Trung Quốc là 15x18m dài 661m Đường hầm lớn

nhất của Liên Xô là đường hầm dẫn dòng trạm thủy điện Pukia là 17x22m

- Một số công trình ở Việt Nam dùng tuy nen để dẫn dòng như: thủy điện

Hòa Bình dùng 2 tuy nen để dẫn dòng Ở công trình Cửa Đạt tuy nen dẫn dòng riêng

và tuy nen dẫn nước vào nhà máy riêng Công trình hồ Tả Trạch tuy nen dẫn dòng

và tuy nen lấy nước vào nhà máy có chung của vào …

- Trên thế giới đã áp dụng cả các đường hầm chảy không áp như: đường hầm

Long Dương Hiệp, có chế độ chảy quá độ chuyển đổi không áp và có áp như đường

hầm Ô Long Độ Một số đường hầm dẫn dòng của một số công trình khác ở Trung

Quốc như: Kiến Khê, Gia khê, Ô Giang Độ, Bích Khẩu … Ở Ấn Độ có đường hầm

dẫn dòng Si-li-sa-lam, ở Mỹ có De-vo-sick, Pao-er-th

- Trong trường hợp tận dụng kết hợp đường hầm dẫn dòng và đường hầm lâu

dài Phổ biến là đường hầm dẫn dòng xả lũ kết hợp làm đường hầm phát điện như

đối với công trình hồ chứa nước Tả Trạch đường được chia thành 2 nhánh: 1 nhánh

dẫn dòng trong năm thứ 4, 1 nhánh làm đường ống dẫn nước vào nhà máy để phát

điện Ngoài ra, kết hợp đường hầm dẫn dòng làm đường hầm tháo lũ, kết hợp với

đường hầm tháo cạn như hồ chứa nước Mao Gia Thôn, Trách Cảng Khẩu, Nam

Thủy … Kết hợp dẫn dòng, tháo cạn, phát điện như thủy điện Sơn Mỹ, Hồng

Cương, Thạch Môn …

1.1.5 Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Đây là biện pháp dùng phổ biến ở nước ta khi thi công các trình thủy lợi

thủy điện Đắp đê quai một phần công trình vào mùa khô để thi công, dẫn dòng qua

lòng sông thu hẹp Thi công phần trên cao của công trình vào mùa lũ Phần còn lại

của công trình sẽ được thi công vào mùa khô năm sau, khi đó các công trình dẫn

dòng đặt trong phần đập đã thi công hoặc tuynen dẫn nước đã được thi công trong

năm trước

- Biện pháp dẫn dòng này thường dùng cho các công trình có lòng sông rộng

Công trình có thể chia được thành nhiều đoạn để thi công

- Giải pháp dẫn dòng này được áp dụng cho nhiều công trình ở nước ta như

thủy điện Sơn La, thủy điện Hồ Bốn, hồ chứa nước sông Dinh 3, đập dâng Văn

Phong … Trong quá trình thi công đê kè trên các sông cũng cần đắp đê quây dẫn

dòng qua lòng sông hẹp như: kè sông Tô Lịch, cải tạo và sửa chữa lòng dẫn sông

Đáy, kè 2 bên bờ sông khi thi công cống Báo Đáp, tỉnh Hưng Yên …

1.1.6 Dẫn dòng qua khe răng lược

- Khe răng lược thường được dùng để dẫn dòng giai đoạn hai Khi dẫn dòng

qua khe răng lược thì thi công các hạng mục công trình đợt 2 Thường bố trí một

khe răng ngay tại vị trí các khoang của đập và áp dụng cho các công trình bê tông có

địa chất tốt Ở nước ta nói chung ít dùng biện pháp dẫn dòng này khi thi công do

việc lấp khe răng lược rất phức tạp, duy nhất chỉ áp dụng tại công trình thủy điện

Thác Bà, tỉnh Yên Bái

- Ở Trung Quốc sử dụng biện pháp này cho nhiều công trình Hình thức để

bố trí là lỗ chừa đặt cao hơn cống đáy và cùng với các công liên hợp tháo lũ: Đập

Tam Hiệp Môn, Đơn Giang Khẩu

1.1.7 Một số hình thức dẫn dòng khác

- Dẫn dòng qua gian máy thường dùng với trạm thủy điện lòng sông, cột

nước thấp như công trình Phú Xuân Giang, Tây Tân, Đại Hóa, Lạc Đông, A Kỳ

Vượng … Có các hình thức dẫn dòng như đem bịt ống xả, tháo nước qua cửa cống,

dẫn dòng qua ống xoắn hoặc ống xả hoặc sử dụng đường xả cát, đường tháo lũ lâu

dài để dẫn dòng

- Còn có thể cho nước tràn qua ở đập bê tông trọng lực, đập trụ chống, đập

vòm, đập bụng rỗng, gian máy Trong các trường hợp dẫn dòng này khi cao trình lỗ

chừa tương đối cao, dòng chảy qua tràn tạm không chảy ngập hoặc hình thức dòng

nhảy, mặt đập sinh ra áp suất âm, khí thực, đối với nền móng phía hạ lưu hoặc các

công trình khác tạo thành xói, phá hoại Vì vậy cần kiểm tra tính toán ứng lực và ổn

định thân đập

- Hình thức cho nước tràn qua với đập đá đổ cần có biện pháp bảo vệ đập

bằng các rọ đá khi cho nước tràn qua như đập Cửa Đạt Các đập đá đổ trên thế giới

khi cho nước tràn qua cũng tính toán đảm bảo được yêu cầu chống xói: dùng đá

tảng, đá xây, tấm bê tông, lồng tre, lồng thép Đập Za-rat-cha-la-if, Nam Phi dùng

lưới cốt thép và thép néo nằm ngang bảo vệ mái hạ lưu, đập Nurik Liên Xô (cũ)

dùng khối bê tông lớn bảo vệ mặt đập, hồ chứa Cầm Nguyên bảo vệ mái hạ lưu

bằng đá tảng 30 ÷ 40cm …

Trên đây là các biện pháp dẫn dòng thường dùng Dựa vào tình hình cụ thể

của từng công trình mà nghiên cứu kết hợp nhiều phương án dẫn dòng khác nhau để

đẩy nhanh tiến độ thi công và giảm giá thành để có hiệu quả nhất đối với công trình

1.2 PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG QUA LÒNG SÔNG HẸP

Khi xây dựng các công trình thủy lợi thủy điện thường chọn công trình tại vị

trí có lòng sông hẹp để giảm giá thành và tăng độ an toàn cho công trình khi đó việc

dẫn dòng thi công đòi hỏi phức tạp hơn so với tại vị trí lòng sông rộng Khi đó ta

cần so sánh phân tích lựa chọn các phương án dẫn dòng thi công dựa vào quy mô

kích thước công trình chính, thời gian và tiến độ thi công, tài liệu thủy văn dòng

chảy, tài liệu địa chất địa hình để xác định được khả năng tháo của công trình trong

thời gian dẫn dòng Cần xác định chính xác thời điểm đắp đê quai, chiều cao đê

quai cho từng thời đoạn, kích thước, khả năng tháo nước của công trình Đưa ra

được bảng tiến độ thi công đối với từng giai đoạn và với từng hạng mục của công

trình

Các công trình thủy lợi thủy điện tại vị trí lòng sông hẹp thường có quy mô

và kích thước không lớn nên thường áp dụng biện pháp dẫn dòng thi công trong hai

mùa khô, chọn biện pháp dẫn dòng thi công hai đợt Mùa khô năm thi công thứ nhất

đắp đê quai ngăn một phần lòng sông, dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Thi công

công trình dẫn dòng và thi công công trình chính lên trên cao trình vượt lũ Đến mùa

lũ năm thứ nhất dẫn dòng qua lòng sông hẹp tiếp tục thi công phần trên cao của

công trình Mùa khô năm thứ hai đắp đê quai phần đập còn lại, dẫn dòng qua công

trình dẫn dòng đã thi công trong mùa khô năm thứ nhất thi công công trình chính lên

trên cao trình vượt lũ và tiếp tục hoàn thiện công trình trong mùa lũ năm thứ hai

Khi lòng sông đã bị thu hẹp một phần do hố móng và đê quai chiếm chỗ khi

tính toán dẫn dòng thi công cần xác định chính xác độ rộng lòng sông bị thu hẹp,

xác kích thước, kết cấu, cao trình đỉnh đê quai để đảm bảo an toàn và thi công thuận

lợi nhất Trong nhiều trường hợp cần xây tường ngăn dòng để tăng độ rộng lòng

sông

1.2.1 Phương án dẫn dòng năm thứ nhất

- Phương án khi dẫn dòng năm thứ nhất chủ yếu đối với các công trình thủy

lợi thủy điện trên lòng sông hẹp là dẫn dòng trên lòng sông hẹp Đắp đê quai thượng

lưu, đê quai hạ lưu, đê quai dọc để dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Mùa khô năm

thứ nhất thi công phần đập trong đê quai đến cao trình vượt lũ và các công trình tiêu

thoát lũ cho mùa khô năm thứ hai Mùa lũ năm thứ nhất tiếp tục thi công phần đập ở

trên cao, dẫn dòng qua lòng sông bị thu hẹp

- Cần tính toán chính xác lưu lượng cần dẫn dòng, cao trình các đê quai để

tính được quy mô kích thước các đê quai, kênh dẫn dòng Cân đối khối lượng thi

công năm thứ nhất và năm thứ hai từ bảng tiến độ để có được kích thước đoạn đập

cần thi công năm thứ nhất và phần đập còn lại thi công trong năm thứ hai

- Trong trường hợp lòng sông không đủ để tiêu lũ dẫn dòng trong quá trình

thi công mùa khô năm thứ nhất cần đào kênh dẫn dòng như công trình Đầm Hà

Động, công trình Định Bình

- Đối với đập phụ số 4 của công trình hồ chứa nước Tả Trạch, tỉnh Thừa

Thiên Huế thi công cống lấy nước kết hợp làm cống dẫn dòng trước, dẫn dòng qua

lòng suối Thi công xong cống mới tiến hàn đắp đê quai thượng hạ lưu, dẫn dòng

qua cống

- Các công trình dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp như: thủy điện Hồ Bốn, tỉnh

Yên Bái, công trình hồ chứa nước Phan Dũng, tỉnh Bình Thuận, hồ chứa nước Cà

Tót, tiểu dự án nâng cấp công trình thủy lợi Ngòi Nhì, Thác Hoa, tỉnh Yên Bái …

Phương án dẫn dòng thi công năm thứ nhất được nêu ở hình 1.1

Hình 1 1: Sơ đồ dẫn dòng thi công năm thứ nhất

5 C ống đáy

6 Ph ần công trình bê tông đã thi công

1.2.2 Phương án dẫn dòng năm thứ hai

- Lúc này dòng sông đã bị chặn lại do phần đập đã thi công năm thứ nhất nên

cần phải có biện pháp dẫn dòng tiêu thoát lũ trong quá trình thi công trong năm thứ

hai Phương án khi dẫn dòng năm thứ hai chủ yếu đối với các công trình thủy lợi

thủy điện trên lòng sông hẹp là dẫn dòng qua các công trình tiêu thoát lũ đã xây

dựng trong mùa khô năm thứ nhất Đắp đê quai thượng lưu, đê quai hạ lưu để thi

công đoạn đập còn lại Mùa khô thi công đập và thi công tràn xả lũ Mùa lũ thi công

phần đập còn lại trên cao, tiêu thoát lũ qua tràn xả lũ

- Các biện pháp đưa ra để tiêu thoát lũ cả mùa khô và mùa lũ trong năm thứ

hai cần được tính toán chuẩn bị ngay trong năm thứ nhất Có thể lợi dụng các công

trình lâu dài để dẫn dòng hoặc phải xây mới các công trình dẫn dòng tạm thời Sau

khi dẫn dòng cần phá bỏ các công trình dẫn dòng này

- Lợi dụng các công trình lâu dài như: lợi dụng cống xả cát, đường hầm dẫn

nước, tuy nen dẫn nước vào nhà máy, cống lấy nước, tràn xả lũ Cần tính toán các

công trình này có thể tiêu thoát hết được lũ dẫn dòng, nếu không cần xây dụng thêm

các công trình dẫn dòng khác để hỗ trợ nhằm đảm bảo tiêu thoát hết lũ dẫn dòng

trong quá trình thi công

- Thiết kế các công trình dẫn dòng mới phục vụ dẫn dòng trong quá trình thi

công: thi công cống ngầm, cống đáy, tuy nen dẫn nước

- Ngoài ra còn có thể dẫn dòng bằng cách để lại một phần đập hay nhà máy để

dẫn dòng như dẫn dòng qua lỗ chừa, qua gian máy Tuy nhiên cách dẫn dòng này

rất phức tạp nên ít được sử dụng

- Trong thực tế các công trình khi đưa ra các phương án dẫn dòng thường phải

kết hợp nhiều biện pháp dẫn dòng khác nhau Các phương án đưa ra cần tính toán so

sánh với nhau nhằm đạt được hiệu quả cao nhất về kỹ thuật, kinh tế và an toàn tuyệt

đối trong quá trình thi công

- Các phương án đã sử dụng trên thực tế:

+ Mùa khô dẫn dòng qua cống được xây dựng trong năm thi công thứ nhất

Mùa lũ dẫn dòng qua tràn xả lũ Công trình thủy điện Ke Diên, tỉnh Quảng Nam, hồ

chứa nước Phan Dũng, tỉnh Bình Thuận

+ Xây thêm cống dẫn dòng kết hợp với các công trình lâu dài Xây thêm cống

dẫn dòng kết hợp cống xả cát để tiêu thoát lũ mùa khô và tiêu nước qua tràn xả lũ

trong mùa lũ năm thứ hai: công trình thủy điện Hồ Bốn, tỉnh Yên Bái Cống dẫn

dòng kết hợp với cống lấy nước để tiêu thoát lũ mùa khô và xả nước qua tràn trong

mùa lũ năm thứ hai: công trình hồ chứa nước Yên Lập, tỉnh Quảng Ninh, hồ chứa

nước Sông Sào, tỉnh Nghệ An Công trình sông Rác, tỉnh Hà Tĩnh sử dụng đến tràn

tạm kết hợp cống lấy nước và tràn chính để tiêu thoát lũ

+ Chỉ sử dụng công trình lâu dài để dẫn dòng Tràn Tả Trạch, Thừa Thiên

Huế chỉ sử dụng tuy nen dẫn nước và cống xả đáy để tiêu thoát lũ Đập phụ số 4

thuộc công trình hồ Tả Trạch, Thừa Thiên Huế chỉ sử dụng cống lấy nước để tieu

thoát lũ dẫn dòng trong cả hai năm thi công Công trình Đầm Hà Động, Quảng Ninh

sử dụng lỗ xả tràn và cống lấy nước để thoát lũ thi công

+ Các phương án dẫn dòng khác như dẫn dòng qua kênh kết hợp với cống ở

thủy điện Sơn La, kết hợp cống dẫn dòng với chỗ lõm chừa lại trên mặt đập đá đổ

đang xây dở, các lỗ xả sâu và tràn đang xây dở ở thủy điện Tuyên Quang, hay ở hồ

chứa nước Cửa Đạt Dẫn dòng qua cống dẫn dòng kết hợp chỗ lõm chừa lại trên mặt

đập bê tông đầm lăn để tháo lũ thi công ở thủy điện Sesan 3 Dẫn dòng qua tuy nen

và cống dẫn dòng và các lỗ xả sâu ở thủy điện Hòa Bình Đều là các phương án dẫn

dòng đối với các công trình lớn được xây dựng trên lòng sông rộng có lưu lượng

dẫn dòng lớn

Một số các công trình thủy lợi thủy điện xây dựng trên lòng sông hẹp thi công

trong 3 năm cũng xử dụng quy mô và các phương án dẫn dòng như đối với các công

trình thi công trong 2 năm như đã nói ở trên

Phương án dẫn dòng qua cống lấy nước được nêu ở hình 1.2

Hình 1.2: Phương án dẫn dòng cống lấy nước, qua tràn xả lũ –

Hình 1.2 là phương án dẫn dòng của công trình thủy lợi Sông Lạng, tỉnh Hòa

Bình Năm thứ nhất, năm thứ hai dẫn dòng qua lòng sông hẹp Thi công 1 phần đập,

hoàn thiện cống lấy nước và tràn xả lũ Mùa khô năm thứ ba đắp đê quai thượng hạ

lưu dẫn dòng qua cống lấy nước Mùa lũ dẫn dòng qua cống lấy nước và qua tràn xả

lũ, hoàn thiện công trình

Hình 1.3: Phương án dẫn dòng qua cống xả cát, cống dẫn dòng, qua tràn xả lũ –

Phương án dẫn dòng của công trình thủy điện Hồ Bốn, tỉnh Yên Bái Mùa khô

năm thứ 2 dẫn dòng qua cống xả cát và cống dẫn dòng Mùa lũ dẫn dòng qua cống

xả cát, cống dẫn dòng và qua tràn xả lũ Đến mùa khô năm thứ 3 sẽ hoành triệt cống

dẫn dòng và hoàn thiện công trình

1.3 NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG

Có nhiều nhân tố ảnh hưởng tới chọn phương án dẫn dòng, nhưng chủ yếu có

các nhân tố sau:

1.3.1 Điều kiện địa chất

Điều kiện địa chất của lòng sông khu vực đập thường là nhân tố chủ yếu

quyết định phương án dẫn dòng Các phương thức dẫn dòng ngoài việc lợi dụng

điều kiện địa hình thuận lợi, còn cần kết hợp điều kiện địa chất Có khi điều kiện địa

hình lòng sông phù hợp với dẫn dòng phân kỳ, nhưng do tầng phủ đáy sông rộng

lớn, việc xử lý phòng sói và phòng thấm cho đê quai dọc gặp khó khăn, nên không

dùng kênh dẫn dòng

1.3.2 Đặc điểm thủy văn

Sông có lưu lượng lớn hay nhỏ, thời đoạn và biên độ lưu lượng của mùa lũ và

mùa khô, lượng đỉnh lũ và quy luạt xuất hiện đều trực tiếp ảnh hưởng tới phương

án dẫn dòng Đối với dòng sông có lưu lượng lớn, việc dẫn dòng qua đường hầm

khó thỏa mãn yêu cầu, cần phân kỳ dẫn dòng, dẫn dòng qua kênh hoặc dẫn dòng

qua các hình thức khác Đối với sông có biên độ mực nước mùa khô, mùa lũ lớn, có

thể dùng đê quai cho nước tràn qua đê giảm bớt giá thành dẫn dòng Với dòng sông

có lưu lượng bình thường, biên độ mùa lũ mùa khô không lớn, dùng đê quai không

cho nước tràn qua có thể kéo dài thời gian thi công

1.3.3 Hình thức và bố trí công trình chính

Hình thức kết cấu công trình thủy công, bố trí tổng thể và lượng công trình

chính là 1 trong những căn cứ chủ yếu khi lựa chọn phương án dẫn dòng Yêu cầu

dẫn dòng cần lợi dụng công trình vĩnh cửu, lựa chọn hình dạng đập, bố trí lưu vực

cần xét tới công tác dẫn dòng, 2 việc đó ảnh hưởng lẫn nhau Đối với đập đất đá nói

chung không dùng phân kỳ dẫn dòng, mà thường dùng phương thức dẫn dòng qua

đường hầm, qua cống ngầm, qua kênh Không dùng đê quai cho nước tràn qua Đối

với công trình có quy mô lớn, thời gian thi công hố móng dài, không nên cho nước

tràn qua đê quai để có thể bảo đảm thi công hố móng cả năm Đối với trạm thủy

điện cột nước thấp có thể sử dụng đê quai ngăn nước để phát điện, sớm thu được

hiệu ích

1.3.4 Nhân tố thi công

Phương án dẫn dòng thi quan hệ mật thiết với tổng tiến độ thi công Phương

án dẫn dòng thi công khác nhau thì trình tự thi công khác nhau Trình tự thi công

khác nhau ảnh hưởng đến phân kỳ dẫn dòng và bố trí công trình dẫn dòng Trình tự

thi công hợp lý không ảnh hưởng đến thời gian hưu ích thi công và tổng thời gian

thi công Vì vậy, khi chọn phương án dẫn dòng cần xét đến trình tự và phương pháp

thi công, cường độ và tiến độ thi công, tới bố trí thi công và bố trí giao thông bên

ngoài bên trong công trường Hiện nay, việc cơ giới hóa thi công phát triển, máy

móc lớn đã không ngừng hoàn thiện công tác thi công, đê quai đất đá được làm càng

nhiều và càng cao, quy mô kênh dẫn dòng càng ngày càng lớn Để đẩy nhanh tiến

độ thi công và giải quyết đắp đất đá của đập ở hai bên bờ đã dùng phương án dẫn

dòng kênh lớn kết hợp lỗ xả đáy Kỹ thuật thi công công trình ngầm phát triển, mặt

cắt đường hầm có thể rất lớn

1.3.5 Nhân tố lợi dụng tổng hợp

Chủ yếu là lợi dụng tổng hợp trong thời gian thi công gồm: thông thuyền,

chở gỗ, phát điện, tưới, cấp nước Khi chọn phương án dẫn dòng, nên xét tổng hợp

để các công trình tháo nước dẫn dòng thỏa mãn các yêu cầu đó

Trên đây là những nhân tố ảnh hưởng tới chọn phương án dẫn dòng thi công

Tùy tình hình cụ thể, phân tích để xác định Nhìn chung thì hình dạng đập và địa

hình lòng sông là một trong những điều kiện chủ yếu chọn phương án dẫn dòng

Nếu lấy tỷ số chiều dài đỉnh đập và chiều cao đập η=L/h là hệ số biểu thị hình dạng

lòng sông, qua phân tích và thống kê có được quan hệ sau:

η < 3 đối với đập bê tông thường thích hợp dẫn dòng qua đường hầm và chặn

Nếu bề rộng lòng sông rộng có thể dùng phân kỳ dẫn dòng

1.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG VỚI ĐẬP BÊ TÔNG TRÊN

LÒ NG SÔNG HẸP

Khi chọn phương án dẫn dòng, tùy theo điều kiện cụ thể của từng công trình

để có thể ấn định một vài phương án, phân tích toàn diện, so sánh, không chỉ phân

tích trước lúc dẫn dòng mà cần phân tích toàn diện trước và sau khi dẫn dòng Phân

tích dẫn dòng không chỉ là định lượng giá thành công trình dẫn dòng mà cần so sánh

toàn diện về kinh tế và kỹ thuật như tổng tiến độ thi công và các yêu cầu kinh tế

quốc dân khác Phương án tối ưu của dẫn dòng thể hiện trên một số mặt sau:

- Tiến độ thi công toàn bộ hệ thống công trình với thời gian ngắn, giá thành

hạ Rút ngắn thời gian đầu tư ban đầu, phát huy nhanh hiệu quả đầu tư

- Thi công công trình chính xác an toàn, cân bằng cường độ thi công, tránh

thi công chồng chéo, bảo đảm tính chủ động trong thi công

- Công trình dẫn dòng đơn giản, khối lượng công trình nhỏ, giá thành hạ, thi

công thuận tiện, tiến độ thi công nhanh

- Thỏa mãn yêu cầu các thành phần kinh tế quốc dân (thông thuyền, chở gỗ,

nước tưới, cấp nước, di dân, …)

Khi chọn phương án dẫn dòng cần đề xuất một số kết quả sau:

- Chọn lưu lượng dẫn dòng, thời đoạn thi công và tiêu chuẩn dẫn dòng

- Khối lượng công trình và giá thành công trình của các phương án

- Sơ đồ dẫn dòng, kích thước và hình thức công trình ngăn nước và tháo

nước, trình tự và tiến độ thi công

- Chỉ tiêu và phương thức chủ yếu của chặn dòng tháo nước hố móng

- Phương thức và chỉ tiêu chủ yếu của thi công đập vượt lũ, hoành triệt công

trình dẫn dòng và tích nước

- Chỉ tiêu chủ yếu của tổng tiến độ, bao gồm tổng thời gian thi công, chặn

dòng, ngừng thông thuyền, chở gỗ, số nhân lực, tích nước, ngày giờ phát điện tổ

máy số một, …

- Biện pháp tổng hợp lợi dụng dòng chảy

- Kết quả thực nghiệm mô hình thủy lực của phương án chủ yếu

1.5 KẾT LUẬN

Dẫn dòng thi công các công trình thủy lợi thủy điện có vai trò quyết định đến

việc thành bại của dự án Phương án dẫn dòng ảnh hưởng đến chi phí đầu tư xây

dựng, tiến độ xây dựng, kết cấu và bố trí của hệ thống công trình đầu mối Đồng

thời các phương án dẫn dòng thi công cũng bị chi phối bởi nhiều yếu tố điều kiện tự

nhiên như địa hình, địa chất, thủy văn, điều kiện dân sinh kinh tế …

Khi bố trí bố trí hệ thống công trình đầu mối luôn phải xem xét đến phương

án dẫn dòng thi công Đôi khi phương án dẫn dòng thi công chi phối cả việc lựa

chọn hình thức kết cấu của công trình

Việc lựa chọn được phương án dẫn dòng thi công hợp lý đòi hỏi người thiết

kế phải có kiến thức toàn diện về công nghệ xây dựng cũng như quản lý xây dựng

Các kiến thức cơ bản, cơ sở của công trình như: thủy lực, địa kỹ thuật, thủy văn, kết

cấu công trình, vật liệu xây dựng, …

Hiện nay các công trình thủy lợi thủy điện chủ yếu được xây dựng ở các

vùng miền núi địa hình hẹp Dẫn dòng thi công rất khó khăn nên việc lựa chọn

phương án dẫn dòng rất phức tạp Việc tính toán các thông số dẫn dòng để đưa ra

quy mô kích thước của các công trình dẫn dòng có ý nghĩa hết sức quan trọng Nó

ảnh hưởng đến hiệu quả của công tác dẫn dòng, tiến độ cũng như chi phí xây dựng

của công trình

CHƯƠNG 2 NGHIÊN C ỨU VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG ĐỐI VỚI

ĐẬP BÊ TÔNG Ở VỊ TRÍ LÒNG SÔNG HẸP

Dẫn dòng thi công là dẫn dòng chảy trong lòng sông theo một phần của lòng

sông thiên nhiên hoặc theo một đường dẫn nhân tạo khác, nhằm mục đích tạo hố

móng được cách ly với dòng chảy để thi công các công trình thủy công trong đó

Dẫn dòng thi công có thể được thực hiện bằng cách dùng đê quây để thu hẹp lòng

sông hoặc bằng cách ngăn hẳn lòng dẫn, bắt dòng chảy đi qua một đường dẫn khác

(kênh, tuynen, đập tràn, cống, …) đã được chuẩn bị trước

Dẫn dòng thi công là công tác có vai trò quyết định đến thành công và chi phí

đầu tư xây dựng hệ thống công trình đầu mối thủy lợi thủy điện Khi chọn tuyến xây

dựng đập, chon phương án xây dựng hệ thống công trình đầu mối thủy lợi thủy điện,

luôn phải xem xét đến phương án dẫn dòng nhằm đảm bảo việc dẫn dòng nói riêng

và công tác xây dựng nói chung được tiến hành nhanh, kinh phí nhỏ, thi công dễ

dàng và an toàn nhất Đôi khi phương án dẫn dòng chi phối cả việc lựa chọn hình

thức kết cấu công trình cũng như bố trí hệ thống công trình đầu mối

2.1 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG DẪN DÒNG

2.1.1 Theo tiêu chuẩn Việt Nam

2.1.1.1 Phân chia cấp công trình dẫn dòng

Công trình dẫn dòng là công trình sử dụng trong thời gian thi công trong một

phân công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn

– công trình t ạm thời trong một công trình đầu mối hay hệ thông dẫn

Cấp thiết kế của công trình đầu mối hoặc hệ thống

Cấp thiết kế của công trình chủ yếu I II III IV V

Cấp thiết kế của công trình thứ yếu III III IV V V

Cấp thiết kế của công trình tạm thời IV IV V V V

Ghi chú: Theo thời gian sử dụng công trình thủy trong các Dự án thủy lợi

được chia thành công trình lâu dài và công trình tạm thời:

- Công trình lâu dài là công trình được sử dụng thường xuyên hoặc định kỳ

trong suốt quá trình khai thác Tùy thuộc vào chức năng, công trình lâu dài được

chia thành công trình chủ yếu và công trình thứ yếu

+ Công trình chủ yếu là công trình mà sự hư hỏng của chúng sẽ ảnh hưởng

trực tiếp đến sự làm việc bình thường của công trình đầu mối và hệ thống như: đập,

cửa cống, công trình xả, công trình lấy nước, trạm bơm, trạm thủy điện …, làm cho

chúng không đảm nhận được nhiệm vụ như thiết kế đặt ra

+ Công trình thứ yếu là công trình mà sự hư hỏng của chúng không ảnh

hưởng đến sự làm việc bình thường của công trình đầu mối và hệ thống như: tường

chắn đất, tường hướng dòng, cầu công tác và công trình bảo vệ bờ … Có thể phục

hồi được trong thời gian ngắn

- Công trình tạm thời là công trình chỉ sử dụng trong thời kỳ xây dựng hoặc

chỉ sử dụng để sửa chữa công trình lâu dài trong thời kỳ khai thác (đê quai, công

trình dẫn, xả lưu lượng thi công, cầu tạm, …)

Cấp thiết kế của công trình tạm thời có thể được nâng lên một cấp khi sự hư

hỏng của chúng dẫn đến các hậu quả sau:

+ Có thể gây ra thảm họa cho các khu dân cư, khu công nghiệp tập trung, các

tuyến giao thông huyết mạch ở hạ lưu

+ Làm mất an toàn cho công trình lâu dài đang xây dựng

+ Thiệt hại về vật chất gây ra sự khi sự cố lớn hơn nhiều so với vốn đâu tư

thêm cho công trình tạm thời

+ Đẩy lùi thời gian đưa công trình vào khai thác, làm giảm đáng kể hiệu quả

đầu tư

2.1.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế lũ của công trình dẫn dòng

Lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ

công tác dẫn dòng đê quai, kênh dẫn được xác định theo bảng 2.2

Cấp công trình Tần suất lưu lượng lớn nhất để chặn dòng

Lưu lượng trong tập hợp thống kê tính toán là lưu lượng trung bình ngày có

trị số lớn nhất đối với dòng chảy không bị ảnh hưởng triều hoặc lưu lượng trung

bình giờ có trị số lớn nhất đối với dòng chảy chịu ảnh hưởng của triều xuất hiện

trong thời đoạn dự tính chặn dòng của từng năm thống kê Thời đoạn dự tính chặn

dòng được xác định tùy thuộc vào đặc điểm thủy văn cụ thể và khối lượng công tác

nhưng không quá 30 ngày

Căn cứ vào số liệu đo đạc thực tế trong thời gian trước thời điểm ấn định tiến

hành chặn dòng (thường tiến hành đo đạc từ thời điểm kết thức mùa lũ đến thời

điểm ấn định chặn dòng), khi thi công cần phải hiệu chỉnh lại phương án chặn dòng

cho phù hợp thực tế của dòng chảy, thời tiết, lịch triều

Khi dẫn dòng vào mùa lũ các công trình phải dẫn dòng với lưu lượng lũ thiết

kế công trình Đây chính là lưu lượng đến lớn nhất trong quá trình thi công

Một số tiêu chuẩn dẫn dòng dùng trong một số công trình đập bê tông trọng

lực đã xây dựng ở vị trí lòng sông hẹp được nêu ở bảng 2.3

2.1.2 Theo tiêu chuẩn quốc tế

2.1.2.1 Phân chia cấp công trình dẫn dòng

Công trình dẫn dòng là công trình tạm thời Khi công trình dẫn dòng hư hỏng

khiến các vùng thành phố hạ lưu, khu công nghiệp hoặc các bộ phận kinh tế quốc

dân bị hư hại hoặc ảnh hưởng nghiêm trọng có thể nâng lên 1 cấp hoặc 2 cấp…

Quan hệ giữa cấp công trình tạm và cấp công trình lâu dài như bảng 2.4

IV 4 5 5

Ghi chú:

- Công trình lâu dài là công trình được sử dụng thời gian công trình vận hành,

căn cứ vào mức độ quan trọng chia ra:

+ Công trình chủ yếu: là công trình nếu sau khi bị hư hại gây tổn hịa cho hạ

lưu hoạc ảnh hưởng tới lợi ích của công trình như: đập, của cống, công trình xả,

công trình lấy nước, trạm bơm, trạm thủy điện

+ Công trình thứ yếu: là công trình nếu sau khi bị hư hại không gây tổn hại

cho hạ lưu, không ảnh hưởng lớn tới lợi ích của công trình và dễ tu sửa như: tường

chắn đất, tường hướng dòng, cầu công tác và công trình bảo vệ bờ …

- Công trình tạm thời là công trình sử dụng trong thời gian thi công như:

công trình phụ trợ, đê quai, công trình dẫn dòng …

2.1.2.2 Chọn tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng

Nên căn cứ vào tình hình khác nhau của đặc điểm đối tượng kết cấu cần bảo

vệ, phương thức dẫn dòng, thời gian dài hay ngắn, yêu cầu sử dụng, ảnh hưởng ngập

và đặc tính thủy văn dòng chảy Bảng 2.5 quy định tiêu chuẩn chống lũ cho công

trình tạm Khi cần thiết công trình dẫn dòng phải chống được lũ tiêu chuẩn

Trong tiêu chuẩn thiết kế công trình, cần phân biệt khu vực đồng bằng và

miền núi vì đặc tính thủy văn dòng chảy của 2 vùng có sự khác biệt lớn Vùng núi

lũ, mưa bão rất mạnh, lũ đổ về nhanh, phá hoại lớn, uy hiếp tới an toàn của công

trình, nên tiêu chuẩn lũ cần nâng lên thích đáng Vùng đồng bằng lũ không mạnh,

thời gian lũ đổ về chậm, sau mưa bão có một thời gian nhất định dự báo thủy văn và

có biện pháp thích ứng kịp thời, cho nên tiêu chuẩn lũ của công trình tạm thời vùng

đồng bằng có thể hạ thấp ít nhiều

(SDJ 217-87) >10 10 ÷5 5 ÷3 3

Tiêu chuẩn vùng đồng bằng dùng cho công trình ngăn nước có độ cao không

lớn hơn 15m, chênh lệch cột nước thượng hạ lưu không lớn hơn 10m Nhưng đối

với hồ chứ lớn đặc biệt trọng yếu, sử dụng tiêu chuẩn lũ cần căn cứ vào tình hình cụ

thể

Chọn hợp lý các tiêu chuẩn lỹ thiết kế dẫn dòng sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu

ích kinh tế và thi công thuận lợi Tiêu chuẩn không quá cao, không quá thấp đồng

thời xét tới biện pháp an toàn tương ứng Phương pháp chọn tiêu chuẩn dẫn dòng,

ngoài phương pháp chọn tần suất ra cần sử dụng phương pháp năm điển hình Khi

liệt tài liệu thực đo thủy văn tương đối dài, có thể dùng giá trị lới nhất của liệt đo

hoặc một giá trị điển hình nào đó của liệt thực đo Trong thực tế, nên kết hợp cả hai

phương pháp để xét Khi theo quy định chọn một tiêu chuẩn tần suất nào đó, cần đối

chiếu với tiêu chuẩn chuẩn tần suất tương ứng, dự tính những điều có thể gặp phải

Một số tiêu chuẩn dẫn dòng dùng trong một số công trình đập bê tông trọng

lực đã xây dựng ở Trung Quốc, xem trong bảng 2.6

Phương án

dẫn dòng Hình thức đê quai

Tần suất thiết kế dẫn dòng

Đê quai lồng tre

Đê quai đất cỏ kỳ

1 nước thấp Mùa khô 10%

Đê quai đất cỏ nước cao Toàn năm 5%

Đê quai đất đá, đất cỏ hỗn hợp kỳ

kỳ)

Đê quai đất đá kỳ

1, nước thấp

Toàn năm Thiết kế 1%

Đê quai đất đá kỳ

2

Toàn năm Thiết kế 1%

Kiểm tra 0.5%

Toàn năm Thiết kế 1%

Kiểm tra 2%

bê tông

Toàn năm Thiết kế 1%

Kiểm tra 2%

Từ cấp công trình , tần suất thiết kế lũ dẫn dòng sẽ chọn được lưu lượng dẫn

dòng trong quá trình thi công Các công trình đập bê tông trọng lực xây dựng tại vị

trí lòng sông hẹp thường xây dựng trong ít nhất hai mùa khô nên dùng phương thức

phân kỳ dẫn dòng Trong các thời đoạn thi công khác nhau sẽ có tần suất và lưu

lượng khác nhau, tùy vào từng thời điểm mà có các hình thức tính toán thủy lực dẫn

dòng, ngăn dòng cho phù hợp

2.2 TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG THÁO CỦA CÔNG TRÌNH DẪN DÒNG

Sau khi so sánh, phân tích, lựa chọn và đưa ra được những phương án dẫn

dòng thi công, dựa vào quy mô kích thước công trình chính, thời gian và tiến độ thi

công, tài liệu thủy văn dòng chảy và các tài liệu liên quan để xác định được thời

đoạn và tần suất tính toán dẫn dòng, tiến hành tính toán thủy lực để xác định khả

năng tháo nước tháo của công trình dẫn dòng trong mùa kiệt và trong mùa lũ, xác

định khả năng thu hẹp của lòng sông, xác định được chiều cao đê quai của từng giai

đoạn, kích thước và khả năng tháo nước của công trình Cuối cùng đưa ra được khối

lượng và tiến độ cho công trình dẫn dòng, từ đó lựa chọn được phương án dẫn dòng

tối ưu Đối với những công trình thủy lợi, thủy điện hiện nay thời gian thi công

thường kéo dài, không thể hoàn thành trong một mùa khô nên biện pháp dẫn dòng

thi công thường chọn là biện pháp dẫn dòng thi công hai đợt Đợt một dẫn dòng qua

lòng sông thu hẹp, đợt hai dẫn dòng thi công qua công trình tháo đã được thi công

trong giai đoạn một Trình tự tính toán như sau:

- Tính toán và hiệu chỉnh tài liệu thủy văn dòng chảy để xác định các giá trị

tần suất và lưu lượng tương ứng

- Từ tài liệu thủy văn dòng chảy, tiến hành tính toán các thông số thủy lực

qua các công trình dẫn dòng như: lòng sông thu hẹp, cống ngầm, hầm, tuy nen, đập

bê tông xây dở, đập tràn … cho từng giai đoạn để xác định các giá trị: lưu lượng dẫn

dòng Q(mP

3

P

/s), lưu tốc V(m/s), cột nước trên tràn HR tr R(m), cao trình mực nước thượng

hạ lưu ZR tl R(m), ZR hl R(m), cao trình mực nước tại cửa ra của cống, hầm, tuy nen ZR r R, các

hệ số lưu lượng µ, m và các hệ số tổn thất ξ

- Với các thông số thủy lực, xác định kích thước và cao trình đê quai trong

từng giai đoạn dẫn dòng thi công Kích thước và kết cấu các công trình dẫn dòng

- Tính toán tiêu năng sau công trình tháo: tiêu năng sau cống dẫn dòng, tiêu

năng sau đập tràn để xác định được hình dạng và kích thước của các hố tiêu năng …

Thường các công trình bê tông trên lòng sông hẹp đều sử dụng các phương

án phân kỳ dẫn dòng trong quá trình thi công Giai đoạn đầu dẫn dòng qua lòng

sông thu hẹp Giai đoạn sau dẫn dòng qua các công trình dẫn dòng và qua tràn

Khi dùng phương pháp phân kỳ dẫn dòng, hố móng co hẹp, dẫn đến mức

nước thượng lưu dâng cao Trạng thái chảy khi dẫn dòng phân kỳ tùy thuộc và chiều

dài L của đê quai dọc và chiều cao nước dâng thượng lưu H khác nhau mà xử lý

theo dòng chảy tràn đỉnh rộng hoặc dòng chảy trong kênh Thông thường chiều dài

giới hạn của tràn đỉnh rộng bằng 10 lần mực nước thượng lưu H Đối với công trình

tạm có thể lấy tới 20 lần mực nước thượng lưu Trạng thái chảy theo bảng 2-7

Tràn đỉnh rộng Chảy trong kênh Chú thích

L/H=2.5 ÷ 20 L/H > 20 HR o R: cột nước thượng lưu

Chảy tự do Chảy ngập Chảy êm Chảy xiết hR k R: Chiều sâu phân giới

hR s R < 1.25 hR k hR s R≥ 1.25 hR k i < iR k i > iR k hR o R: chiều sâu dòng đều

hR s R < 0.8 HR o hs ≥ 0.8 HR o hR 0 R > hR k hR 0 R < hR k hR s R: cột nước hạ lưu

2.2.1 Tính toán thủy lực qua lòng sông hẹp

Lưu lượng được tháo qua lòng sông đã bị thu hẹp một phần, lúc này trạng

thái dòng chảy của dòng sông ở thượng lưu và dọc theo đê quai dọc sẽ bị thay đổi,

nước sẽ dâng lên do hố móng và đê quai chiếm chỗ Vì vậy cần xác định được kích

thước cũng như cao trình đỉnh đê quai tương ứng với lưu lượng tính toán dẫn dòng

một cách chính xác để quá trình thi công được an toàn và thuận lợi nhất Muốn vậy,

cần xác định được mức độ thu hẹp lòng sông, độ dềnh cao của dòng chảy trong lòng

sông đã bị thu hẹp cũng như khả năng thấm của đê quai trong quá trình thi công Sơ

đồ tính toán xem theo hình 2.1

Để xác định được độ dềnh cao của nước sông khi lòng sông bị thu hẹp có thể

tính toán theo hai phương pháp sau:

2.2.1.1 Phương pháp sai phân

Với tài liệu thủy văn dòng chảy, lưu lượng thời đoạn ứng với tần suất thiết kế

dẫn dòng thi công đã được chọn, cùng với tài liệu địa hình, các quan hệ Q~f(ZR tl R),

Q~f(ZR hl R), và Q~f(ZR tim R), đã được cung cấp Tiến hành vẽ đường mặt nước trong lòng

sông đã bị thu hẹp một phần để từ đó xác định cao trình đê quai cần được xây dựng

Theo trình tự tại vị trí hạ lưu cuối đê quai dọc vẽ mặt cắt ngang sông theo bình đồ

địa hình, tra quan hệ Q~f(ZR hl R) ta được mực nước hạ lưu ở cao trình ZR 1 R tương ứng

với chiều sâu nước trong sồng hR 1 R Với cao trình mực nước ZR 1 R vẽ đường mặt nước

hạ lưu lên thượng lưu theo phương pháp thử dần cho tới vị trí đầu của đê quai

thượng lưu Từ đó xác định được đê quai dọc tương ứng bằng cách, từ cao trình

đường mặt nước trong lòng sông đã bị thu hẹp công thêm chiều cao an toàn Trong

trường hợp lòng sông rộng, tốc độ gió lớn, mực nước sông thay đổi nhiều cao trình

đê quai cần cộng thêm độ dềnh của sông để đảm bảo an toàn

Ưu điểm của phương pháp này là: Tính toán được chính xác cao trình mực

nước tại từng mặt cắt tại từng mặt cắt tương ứng khi thu hẹp lòng sông, từ đó có thể

xác định chính các cao trình đê quai cho từng giai đoạn dẫn dòng

Nhược điểm của phương pháp này là: Tính toán tương đối phức tạp và tốn

thời gian vì phải thử đi thử lại nhiều lần, phải vẽ nhiều mặt cắt ngang lòng sông

Ứng dụng của phương pháp này là: ứng dụng cho các công trình lớn, lưu

lượng dòng chảy thay đổi nhiều, cấp công trình quan trọng câng độ chính xác và an

toàn cao

2.2.1.2 Phương pháp xác định các thông số

Xác định mực nước và các thông số khác sau khi thu hẹp lòng sông

Đối với chảy ngập qua tràn, tính gần đúng lưu lượng chày qua lòng sông thu

hẹp:

) (

2 Ac g Ho Hs

Hoặc viết thành:

Z =

g

V g

22

2 2

2

−ϕ

Đối với lòng sông có mặt cắt hình chữ nhật, công thức trên viết thành:

) (

2 bhs g ho hs

22

2 2

2

−ϕ

Đối với lòng sông hình chữ nhật, công thức trên viết thành:

) (

2 bhs g ho hs

2 2 2

) (

2

2 gB h Z

Q h

VR 0 R,VR C R : Lưu tốc tới gần, lưu tốc tại mắt thu hẹp

HR 0 R: Cột nước thượng lưu

g

V H

2

2

H: Độ sâu mực nước thượng lưu H= h s +Z1

Z: Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu khi tính toán đầu tiên, lấy Z = 0 làm

giá trị ban đầu, sau đó dùng giá trị tính toán được Z thay vao công thức cho tới khi