LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG THÁP ĐIỀU ÁP PHÍA THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG TRÊN CƠ SỞ CHI PHÍ THI CÔNG.

Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN ------ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài “Lựa chọn phương pháp thi công tháp điều áp điều áp phía thượng lưu

SỞ CHI PHÍ THI CÔNG

Học viên: Hà Thị Giang

Mã số học viên: 108.605840.0070 Chuyên nghành: Xây dựng công trình thủy

Luận văn thạc sĩ

LỜI CẢM ƠN

- -

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài

“Lựa chọn phương pháp thi công tháp điều áp điều áp phía thượng lưu nhà máy thủy điện Huội Quảng trên cơ sở chi phí thi công” được hoàn thành với sự giúp đỡ của Quý thầy cô giáo trong khoa Công trình thủy, phòng Đào tạo đại học và Sau đại học, bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng cùng các đồng nghiệp và bạn bè Xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô, đồng nghiệp và bạn vè đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp

Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Giáo sư - Tiến sĩ Vũ Trọng Hồng đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện để tác giả phấn đấu hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ tác giả về mọi mặt trong suốt thời gian vừa qua

Tuy đã có những cố gắng nỗ lực phấn đấu rất nhiều, nhưng do thời gian và trình

độ còn hạn chế, luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong Quý thầy

cô, đồng nghiệp và bạn bè góp ý xây dựng để tác giả có thể tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Tác giả

Hà Thị Giang

- 1 -

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây Việt Nam đã và đang xây dựng nhiều nhà máy thủy điện nhằm tăng năng lực điện năng để phục vụ cho sự phát triển của đất nước ví dụ như dự án thủy điện Sơn La trên dòng sông Đà đang đưa bốn

tổ máy vào phát điện nhằm cung cấp cho đất nước hàng năm thêm chục tỷ KWh,… Trong những hạng mục công trình của nhà máy thủy điện thì đường hầm dẫn nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc dẫn nước vào turbin của trạm thủy điện, ngoài áp lực nước thông thường đường hầm dẫn nước còn phải chịu thêm áp lực nước va khi đóng mở turbin Tháp điều áp chính là bộ phận giữ cho đường hầm phía trước tháp khỏi bị áp lực nước va, giảm nhỏ áp lực ở phần đường hầm dẫn nước từ tháp vào turbin Do đó việc thiết kế thi công tháp điều áp đóng vai trò không nhỏ trong các nhà máy thủy điện

Do đặc điểm tháp điều áp có liên quan đến hầm dẫn nước, lại có chiều cao lớn xuyên qua các lớp địa chất khác nhau nên việc lựa chọn phương pháp thi công và chống đỡ thích hợp để đảm bảo an toàn, chất lượng, tiến độ là một vấn đề luôn được nghiên cứu cho từng công trình cụ thể Phương pháp thi công ảnh hưởng rất lớn tới giá thành xây dựng Trong luận văn này, học viên ứng dụng các kiến thức có liên quan để nghiên cứu các phương án thi công và xác định được chi phí thi công cho từng phương án dựa vào những phương pháp đánh giá kinh tế dự án đầu tư để từ đó phân tích lựa chọn phương án thi

công tháp điều áp phía thượng lưu nhà máy thủy điện Tên đề tài: “Lựa chọn phương pháp thi công tháp điều áp phía thượng lưu nhà máy thủy điện Huội Quảng trên cơ sở chi phí thi công” Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn,

phù hợp để áp dụng vào những công trình thủy điện tương tự

- 2 -

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM NHÀ MÁY

THỦY ĐIỆN 1.1 Giới thiệu một số đường hầm nhà máy thủy điện đã được xây dựng tại Việt Nam

Đường hầm thủy công là loại công trình ngầm, có nhiệm vụ dẫn nước, được đào sâu trong lòng đất

Đường hầm nhà máy thủy điện nói chung là những đường hầm được sử dụng để đưa nước từ nguồn tự nhiên (hồ, sông) hoặc nguồn nước do con người tạo ra(đập, hồ chứa ngăn sông) đến nhà máy, ở đó năng lượng nước nhờ tuốc bin chuyển thành năng lượng điện, và sau đó những đường hầm lại được nước đã bị lấy năng lượng để chảy vào những điểm mà chúng có thể là những hồ hoặc sông khác hoặc sông cũ ở những nơi thấp hơn

Trên thế giới tính đến thập kỷ 70 những nhà máy thủy điện có đường hầm dẫn nước có thể tính tới hàng nghìn, trong đó số nhà máy thủy điện ngầm trên 300, công suất trên 30 triệu KW Chỉ riêng Liên Xô đã xây dựng hơn 30 nhà máy thủy điện ngầm Ingur có công suất 1,3 triệu KW Tổng chiều dài các đường hầm thủy công đã xây dựng ở Liên Xô tính đến thời kỳ đó trên 170km Những thông số của các công trình ngầm thủy công là rất lớn: Chiều dài đường hầm của nhà máy thủy điện Tatev 18 km, đường hầm Arpa thuộc hồ Sevan là 48km, đường kính đường hầm nhà máy thủy điện Ingur và Nurec tương ứng là 9,5m và 11m, chiều dài đường hầm thủy điện Ingur là 16km, kích thước gian máy dài 145m , cao 47m và rộng 21m

Ở Việt Nam có đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện ngầm Hòa Bình (Sông Đà) với công suất 1,920MW là loại lớn, D = 8m, vỏ bằng bê tông cốt thép Đường hầm cho nhà máy thủy điện Yaly trên sông Sê San với công suất 720MW, D = 7m, vỏ bằng bê tông cốt thép, đường hầm cho nhà máy trên

- 3 -

thủy điện sông La Ngà, Đa Mi trên nhánh Đa Mi với công suất 300MW và 175MW, Do thời gian có hạn và việc thu thập số liệu còn hạn chế nên học viên chỉ giới thiệu sơ qua một số đường hầm nhà máy thủy điện kèm một số hình ảnh minh họa sau đây:

1.1.1 Công trình Thủy điện Buôn Kuốp, Đắk Lắk:

Dự án thuỷ điện Buôn Kuốp công suất lắp máy 280 MW, tổng mức đầu

tư hơn 5.000 tỉ đồng, do TCty cổ phần Xuất nhập khẩu và Xây dựng VN (Vinaconex) làm tổng thầu, đồng thời trực tiếp thi công các hạng mục quan trọng

Dự án thủy điện Buôn Kuốp nằm trên sông Sêrêpôk thuộc địa phận các

xã Eana, Drây Sap, huyện Krông Ana; xã Hòa Phú, thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk và xã Nam Đà huyện Krông Nô tỉnh Đắk Nông, công suất lắp máy 280 MW

- 4 -

Hình 1.1+1.2: Thi công đường hầm dẫn nước Thủy điện Buôn Kuốp, Đắk Lắk

Dự án do Tập đoàn Điện lực Việt Nam làm chủ đầu tư với tổng mức đầu

tư hơn 5.000 tỷ đồng Công trình được khởi công ngày 21/12/2003 mục tiêu phát điện Tổ máy 1 vào 30/11/2008, phát điện tổ máy 2 vào 31/1/2009 Công trình sau khi hoàn thành sẽ tạo nguồn cung cấp cho lưới điện Quốc gia với điện lượng trung bình hàng năm khoảng 1,4tỷ kWh điện,

Hạng mục đường hầm dẫn nước gồm 2 tuyến đường hầm dẫn đường ống áp lực có chiều dài tổng cộng 9.889m trong đó hầm chính là 8.741m (mỗi đường hầm dài 4.370,5m) và 1.148m hầm ngách và ngách thông hầm Đây là đường hầm dẫn nước lớn nhất trong các dự án thủy điện đã thi công tại Việt Nam

nước-1.1.2 Công trình Thủy điện Đồng Nai 3:

Cách Thành phố Hồ Chí Minh 275 km, theo đường ngược chiều dòng sông Đồng Nai là công trường xây dựng công trình Thủy điện Đồng Nai 3

Đó là bậc thang thủy điện thứ 4 tính từ thượng nguồn sông Đồng Nai (sau công trình Đơn Dương, thủy điện Đại Ninh,thủy điện Đồng Nai 2)

Các thông số chính của công trình Thủy điện Đồng Nai 3:

- Tuyến đầu mối cấp I, nhà máy cấp II (theo TCXDVN 285-2002)

- Diện tích lưu vực: 2441 km2

- Mực nước dâng bình thường (MNDBT): + 590 m

- Mực nước chết (MNC): + 570 m

- Dung tích hữu ích: 903,14 triệu m3

- Dung tích ứng với MNDBT: 1.612 triệu m3

- Cột nước tính toán Htt: 95 m

- Công suất lắp máy: 180 MW

- Điện lượng trung bình năm: 607,1 kwh

Đường hầm dẫn nước: Có một đường dẫn nước dài 978 m gồm 3 đoạn:

* Đoạn 1: Đường hầm dẫn nước bằng bê tông cốt thép, đường kính trong 8 m, dài655m

* Đoạn 2 bằng ống thép bọc bê tông cốt thép, đường kính 7 m, dài 269 m

* Đoạn 3 là 2 đường ống áp lực bằng thép bọc bê tông cốt thép, đường kính 4,5 m dài 54 m

- 6 -

Hình 1.3: Thi công đường hầm dẫn nước bằng bê tông cốt thép

1.1.3 Nhà máy thủy điện Đa Nhim:

Là một công trình thủy điện của Việt Nam được xây dựng trên sông Đa Nhim Đây là công trình thủy điện đầu tiên, nằm ở nấc thang trên cùng, khai thác tiềm năng thủy điện của hệ thống sông Đồng Nai, nằm giáp ranh giữa tỉnh Lâm Đồng và Ninh Thuận

Nhà máy thủy điện Đa Nhim được khởi công xây dựng vào tháng 1/1962 đến tháng 12/1964 với sự tài trợ của Chính phủ Nhật Bản Nhà máy có tổng công suất thiết kế lắp đặt là 160 MW gồm 4 tổ máy, sản điện lượng bình quân hàng năm khoảng 1 tỷ kWh Năm 1996, Chính phủ Việt Nam quyết định xuất 66,54 triệu USD để cải tạo lại thiết bị và đường dây trong đó có 7

tỷ Yên (48,6 triệu dollar) là vốn vay ưu đãi từ Nhật Bản, 2,9 triệu Dollar

là vốn đối ứng trong nước, còn lại là của các nhà tài trợ quốc tế khác

Tại chỗ hợp lưu của sông Krông Lét vào sông Đa Nhim ở thị trấn Đơn Dương (Lâm Đồng), người ta xây hồ Đa Nhim (ở độ cao trên 1000 m so với mực nước biển, rộng 11-12 km² và dung tích là 165 triệu m³ nước) để cung cấp nước cho nhà máy Đập ngăn nước của hồ dài gần 1500 m, cao gần 38 m, đáy đập rộng 180 m, mặt đập rộng 6 m Ở đáy hồ có một đường hầm có áp dài

- 7 -

5 km xuyên qua lòng núi nối tới hai ống thủy áp bằng hợp kim dốc 45°, dài

2040 m và đường kính trên 1 m mỗi ống Nước từ hồ Đa Nhim theo hệ thống này đổ xuống tới hệ thống 4 tuốc bin ở sông Krông Pha(sông Pha) ở độ cao

210 m

Nhà máy cung cấp điện cho các tỉnh Lâm Đồng, Ninh Thuận, Bình Thuận và Khánh Hòa thông qua các đường dây 110 kV và hòa vào hệ thống quốc gia thông qua đường dây 220 kV Đồng thời, nước từ thủy điện Đa Nhim cung cấp mỗi năm hơn 550 triệu mét khối nước phục vụ tưới tiêu cho hơn 20.000 ha đất canh tác của tỉnh Ninh Thuận, vốn là một tỉnh có lượng mưa trung bình hàng năm thấp nhất Việt Nam

Hình 1.4: Nhà máy thủy điện Đa Nhim, phía sau là hai ống thủy áp

- 8 -

Hình 1.5: Hai ống thủy áp bằng hợp kim

1.1.4 Thủy điện Huội Quảng (đang trong giai đoạn thi công):

- Công trình thuỷ điện Huội Quảng là bậc thang thuỷ điện bậc dưới trên sông Nậm Mu, là nhánh cấp I của hệ thống sông Đà, bậc thang trên là thuỷ điện Bản Chát có công suất lắp 220MW Cụm công trình đầu mối nằm tại xã Khoen On, huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu Khu vực nhà máy và trạm phân phối điện ngoài trời thuộc địa phận xã Chiềng lao, huyện Mường La, Sơn La Nhiệm vụ chính của dự án là phát điện với công suất lắp máy 520MW, hàng năm cung cấp cho lưới điện Quốc gia 1,904 tỷ kWh

Hình 1.6: Thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Huội Quảng

- 9 -

- Đường hầm dẫn nước gồm 2 hầm dẫn số 1 và số 2 có vỏ bằng bê tông cốt thép được đặt trong đá Trachite Rhyolite và Bazan pocfirit dạng khối thuộc lớp IIA và IIB cứng chắc, tiết diện đào hình móng ngựa đường kính trong D = 7,5m, tổng chiều dài hầm từ cửa lấy nước đến giếng nghiêng tương ứng là L1 = 4052,06m, L2= 4059,50m, các độ dốc dọc tương ứng là i1=1,64%

và 0,57% i2=1,63% và 0,57% Đoạn đầu hầm dài 20m chuyển tiếp từ tiết diện hình chữ nhật kích thước BxH = 10 x7,5m sang tròn có đường kính trong D = 7,5m Hầm có kết cấu vỏ bê tông cốt thép dày 0,4m trong đá liền khối và 0,65m trong đá phá huỷ

- Các công tác chính thi công hầm dẫn nước

+ Đào đá và gia cố tạm

+ Đổ bê tông kết cấu vỏ hầm

+ Khoan phụt gia cố và lấp đầy

+ Lắp đặt đường ống thép và đổ bê tông chèn

Thi công đào được thực hiện trước, các công tác khoan neo, phun vẩy bê tông gia cố tạm tiến hành song song với quá trình đào, công tác lắp đặt thiết

bị, lắp đường ống thép, thi công bê tông và khoan phụt lấp đầy, khoan phụt gia cố, khoan phụt lấp đầy được tiến hành sau khi kết thúc công tác đào Các công tác thi công đều phải được bắt đầu thi công hầm dẫn nước số 1 trước, hầm dẫn nước số 2 được bắt đầu thi công sau

1.2 Các phương pháp thi công đường hầm nhà máy thủy điện

1.2.1 Phương pháp đào đường hầm và biện pháp chống đỡ:

1.2.1.1 Phương pháp khoan nổ(Drill anh Blast)

* Điều kiện áp dụng: Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để đào bất cứ loại đá cứng với mặt cắt hầm có hình dạng bất kỳ và kích thước to nhỏ khác nhau, có thể sử dụng đào toàn bộ mặt cắt gương hầm cũng như đào chia nhỏ mặt cắt gương hầm, áp dụng với mọi loại kết cấu chống đỡ

- 10 -

* Công đoạn thi công:

- Chu kỳ đào hầm theo phương pháp khoan nổ được chia nhỏ thành các công đoạn: khoan gương hầm, nạp thuốc nổ mìn, nổ mìn, thông gió, xúc chuyển ra bãi thải, dựng kết cấu chống đỡ, thi công vỏ

Kỹ thuật khoan nổ: Về cơ bản giống khoan nổ đào hở nhưng sử dụng phương pháp nổ mìn lỗ nông (chiều sâu khoan nổ<5m)

+ Lỗ mìn sửa hoặc lỗ mìn viền, bố trí ở chu vi gương hầm để đảm bảo hình dáng đường viền gương hầm phù hợp thiết kế

- Trình tự nổ mìn như sau: Nếu bố trí nổ mìn viền(khi đá quá yếu, nứt nẻ nhiều): nổ mìn viền trước tiên – nổ mìn tạo rãnh – nổ mìn phá cuối cùng Nếu

bố trí nổ mìn sửa: nổ mìn rãnh trước tiên – nổ mìn sửa cuối cùng

* Ưu điểm:

- Là phương pháp truyền thống dùng được trong mọi điều kiện

- Sử dụng thiết bị thông dụng, dễ thay thế

- Khi điều kiện địa chất thay đổi kịp thời có biện pháp thi công bổ sung thích hợp

* Nhược điểm:

Mặt cắt gương đào còn lượng đào sót lớn, gây nứt khối đất đá xung quanh phải thường xuyên kiểm tra an toàn nổ phá, tiếng ồn nhiều, yêu cầu thông gió tốt

* Công trình áp dụng phương pháp khoan nổ:

- 11 -

- Nhà máy thuỷ điện A Lưới: được xây dựng tại tỉnh Thừa Thiên Huế, có

vị trí cách thành phố Huế 69 km về phía Tây và cách thành phố Đà Nẵng về phía Tây Bắc 160 km Nhà máy có công suất 170 MW do công ty cổ phần thủy điện miền Trung làm chủ đầu tư với tổng số vốn đầu tư khoảng hơn 200 triệu đô la Mỹ Tuyến đường hầm dự án thuỷ điện A Lưới được thi công theo công nghệ đào khoan nổ truyền thống

Hình 1.7: Khoan nổ mìn đường hầm thủy điện A Lưới

- Thủy điện A Vương: Thủy điện A Vương có công trình đầu mối trên sông A Vương, thuộc địa phận xã Dang, huyện Tây Giang và xã MaCooi, huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam có xây cống dẫn dòng tạo áp lực nước dài gần 6 km Cống dẫn dòng phần chạy xuyên qua núi dài hơn 5.000 m, có đường kính 5 m; phần lộ thiên 700 m, có đường kính 4 mét Đây là một trong những đường hầm lớn nhất trong hệ thống hầm hiện có ở Việt Nam Hầm này được thi công bằng phương pháp khoan nổ mìn, đổ bê tông từng đoạn

- 12 -

Hình 1.8: Thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện A Vương

1.2.1.2 Phương pháp đào bằng khiên(Shield)

* Điều kiện áp dụng: Phương pháp này có thể thi công trong nhiều loại địa chất khác nhau, khi thi công trong các điều kiện địa tầng xấu, đất đá không tự

ổn định được thì tính ưu việt của máy càng rõ rệt Thường chỉ áp dụng cho đường hầm có tiết diện tròn

* Kết cấu và công đoạn thi công:

- Khiên là một vỏ thép, tiến về phía trước theo chu kỳ(độ dài chu kỳ phụ thuộc tốc độ đổ bê tông đoạn vỏ đường hầm dưới sự bảo vệ của khiên) nhờ những kích thủy lực tựa lên đầu đoạn vỏ đường hầm đã thi công xong

- Khiên di chuyển như sau: khi bê tông của đầu vỏ đường hầm đủ cường

độ, đầu cần của pittong của kích được tỳ lên đó và dàn áp lực được bơm vào

xi lanh, pittong sẽ dịch chuyển trong xi lanh đẩy khiên tiến lên phía trước Gương đào cần được đào sơ bộ 1 đoạn mà khiên có thể dịch chuyển được Chiều dài đó phụ thuộc vào loại đất đá, chiều dài đoạn vỏ đường hầm và khiên

- Dưới sự bảo vệ của khiên, đá được đào bằng búa khoan hơi, khi gặp đá cứng thì phải nổ mìn tơi bằng các lỗ mìn nông Những vòm đá lơ lửng, dễ rơi

ra trên đường di chuyển của khiên, sẽ được ép chặt nhờ tấm chắn gắn ở đầu

- 13 -

khiên Dàn công tác di chuyển, bảo vệ an toàn cho công nhân làm việc ở các tầng dưới Đá đào ra được xúc bằng tay, đưa vào phễu và rơi xuống băng chuyền đưa ra xe vận chuyển

* Ưu điểm: Không cần chống đỡ, đá đào ra được xúc ngay vào băng tải, đặc biệt nếu dùng búa hơi để đào thì tốc độ thi công rất nhanh

* Nhược điểm: Theo phương pháp này thì vỏ đường hầm được lắp ráp bằng các khối đúc sẵn, không thích hợp với đường hầm của nhà máy thủy điện

Hình 1.9: Hình ảnh khiên đào đường hầm từng được sử dụng để thi công tuyến

đường Xinyi trong hệ thống tàu điện ngầm ở Đài Bắc Đài Loan

1.2.1.3 Phương pháp đào bằng máy đào(tunnel boring machine TBM)

* Điều kiện áp dụng:

+ Đào đá cứng, có hệ số fk<9, không có đới đứt gãy hoặc chảy dẻo + Tuyến thẳng, độ cong nhỏ, không dốc quá

+ Dạng tuy nen tròn( D>4m )

- 14 -

* Kết cấu: TBM là một khối thiết bị rất lớn, có thân là một ống hình trụ, đường kính bằng đường kính hầm, đủ chiều dài để bố trí các thiết bị bên trong như người lái, băng chuyển, hệ thống thông gió, hệ thống điện, các kích thủy lực, Ở đầu khay thép có thể điều khiển quay, trên khay được bố trí nhiều mũi thép hình cái đục giống như những răng, hoặc những đĩa thép răng cưa, hoặc kết hợp cả hai

* Công đoạn thi công:

Khi khay tròn quay chậm, những răng thép được ép chặt vào trong đá, vò nát đá cho đến khi rơi ra, chui qua những hốc trên mặt khay chảy vào một hệ thống băng chuyền Hệ thống băng chuyền tiếp tục chuyển đá vụn ra đuôi của TBM để xe vận chuyển đưa ra ngoài hầm Những kích thủy lực được gắn trên các xương sống của TBM để đẩy TBM tiến lên phía trước, mỗi lần dịch chuyển được vài feet, tùy thuộc khối đá đào ở trước TBM

TBM không chỉ đào đá mà còn hỗ trợ chống đỡ vách hầm Khi máy đang quay để đào, hai máy khoan đứng ngay sau đầu cắt tiến hành khoan vào đá, sau đó những công nhân bơm vữa vào lỗ đó rồi đặt neo giữ cho đất đá không rơi ra tạm thời cho đến khi lắp xong vỏ hầm TBM thực hiện công đoạn này nhờ những thiết bị giống như tay nâng lớn đặt các đoạn vỏ hầm đã chế tạo trước vào vị trí

Trường hợp vách hầm là đá yếu dễ sạt lở thì khi TBM đào được một đoạn, máy sẽ lùi ra để công nhân phun bê tông gia cố tạm thời, sau đó TBM lại tiếp tục đào và phía sau TBM người ta tiến hành thi công vỏ hầm

* Ưu điểm:

Phương pháp này thích hợp cho đá cứng, đào liên tục, mặt cắt gương đào

ít lượng đào sót so với mặt cắt thiết kế, tốc độ đào hầm nhanh hơn so với khoan nổ

- 15 -

* Nhược điểm:

Phải vận chuyển từng bộ phận máy vào trong hầm để lắp ráp, thời gian lắp ráp rất lâu vì phải tiến hành ở trong hầm kèm theo thiết bị cẩu với tải trọng hàng chục tấn để thao tác Chưa kể khi chuyển tuyến hầm lại phải tháo máy

để đưa ra ngoài hầm, kéo dài thời gian chờ đợi để đào, hoặc gặp lớp đá mềm , đứt gãy nhiều, năng suất máy đào giảm

* Công trình áp dụng phương pháp TBM:

- Nhà máy thuỷ điện Đại Ninh trên sông Đa Nhim cách Thành phố Hồ Chí Minh 260 km, công trình đầu mối nằm trên địa phận xã Phan Lâm, huyện Bắc Bình, Bình Thuận Được khởi công từ ngày 10/5/2003, thủy điện Đại Ninh là một công trình vừa cấp phát điện cho hệ thống điện phía Nam và dẫn nước từ lưu vực sông Đồng Nai về cho Bình Thuận Gồm các hạng mục có yêu cầu kỹ thuật cao:1,6km kênh dẫn và cửa lấy nước;11,2 km tunen; 2,2km đường ống áp lực; nhà máy thuỷ điện có công suất 300MW; 700m kênh xả hạ du; Công ty Kumagai-Gumi liên danh cùng các nhà thầu khác đã thực hiện đúng tiến độ gói thầu (5/2003-8/2007) với các phương pháp thi công tunen tiên tiến “TBM” lần đầu được áp dụng tại Việt Nam Đây là đường hầm thủy điện dài nhất Đông Nam Á hiện nay

1.2.2 Phương pháp thi công vỏ đường hầm:

Đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện nói chung là làm việc ở trạng thái có áp, do vậy yêu cầu vỏ bê tông phải đổ liền khối(không lắp ghép) Phương pháp thi công vỏ đường hầm phụ thuộc vào: kết cấu, phương pháp đào và vật chống đỡ khoang đào

Thi công bê tông vỏ hầm dẫn nước được tiến hành sau khi kết thúc đào

và gia cố tạm từng đoạn hầm (Các công tác chính thi công hầm dẫn nước: Đào đá và gia cố tạm, đổ bê tông kết cấu vỏ hầm, khoan phụt gia cố và lấp đầy, lắp đặt đường ống thép và đổ bê tông chèn)

- 16 -

Hình 1.10: Thi công cửa lấy nước và tunel – Vận chuyển thiết bị

- Bê tông kết cấu vỏ hầm được chia làm 2 đợt:

+ Đợt 1: Bê tông vòm tường được thi công trước, thường sử dụng cốp pha di động để thi công

+ Đợt 2: Thi công bê tông nền hầm

- Công tác ván khuôn: trong thực tế xây dựng ngầm hiện nay, việc xây dựng vỏ hầm bằng bê tông và bê tông cốt thép toàn khối được thực hiện chủ yếu bằng phương pháp đổ bê tông dẻo vào sau ván khuôn Ván khuôn cơ bản

là ván khuôn lắp ghép và ván khuôn di động Sau đó bê tông được đầm chặt Ván khuôn là kết cấu chuyên dụng, đảm bảo tính nghiêm ngặt hình dạng cần thiết, phù hợp với dạng hình học thiết kế của ván khuôn trong vỏ hầm Người ta sử dụng chủ yếu là ván khuôn chế sẵn và ván khuôn di động đã được

cơ giới hóa

- 17 -

Ván khuôn lắp ghép được nối từ những mảnh chế sẵn ở trong xưởng và

sử dụng nhiều lần Việc lắp ráp các bộ phận ván khuôn nhờ thiết bị cẩu lắp Nhược điểm của loại ván khuôn lắp ghép là tốc độ đổ bê tông không cao và thi công thường khó khăn hơn sử dụng ván khuôn di động

Khi xây dựng công trình có tiết diện lớn hơn 30 – 35m2 phổ biến hơn cả

là sử dụng ván khuôn di động cơ giới hóa gồm các bộ phận nối với nhau bằng các khớp Các ván khuôn này đã áp dụng hiệu quá trong xây dựng công trình

ở nhà máy thủy điện Hòa Bình và một loạt ở Liên Xô cũ, Ngày nay được sử dụng phổ biến trên các công trường xây dựng ngầm ở Việt Nam

- Công tác cốt thép và đổ bê tông: việc lắp đặt cốt thép thường tiến hành bằng các lưới hoặc khung cốt thép chế sẵn ở trên mặt đất Việc sử dụng các thiết bị chuyên dụng hiện đại cho phép chế tạo các chi tiết cốt thép có hình dạng bất kỳ Lưới hoặc khung cốt thép đưa vào hang bằng các mooc loại nhẹ Việc đặt khung cốt thép vào vị trí thiết kế bằng thiết bị cẩu Đặt cốt thép buộc

ở trong hầm chỉ áp dụng khi khối lượng quá bé hoặc khi đường kính cốt thép lớn hơn 30mm Các chi tiết cốt thép trong khung cũng như việc chế tạo khung thường dùng hàn điện và phải phù hợp với thiết kế được phê duyệt

Trong quá trình chuẩn bị khối đổ cho từng đốt, tại các vị trí bố trí khoan phun lấp đầy vòm hầm và khoan phun gia cố được đánh dấu bằng các ống nhựa đặt sẵn, vị trí đánh dấu không được trùng với cốt thép hoặc thép vòm chống gia cố tạm

Bê tông nền được tiến hành sau khi hoàn thành công tác bê tông vòm tường từ 2 đến 3 đốt

Vữa bê tông được vận chuyến đến vị trí đổ bằng các xe chuyển trộn chuyên dụng theo lối cửa lấy nước, hầm phụ Đưa bê tông vào khối đổ bằng máy bơm bê tông Bơm bê tông thường là bơm kiểu piston hoặc bơm khí nén Ở Việt Nam các loại bơm khí nén thường ít sử dụng Việc cấp hỗn hợp

Việc đầm bê tông đã đổ vào ván khuôn thường là thủ công bằng cách dùng các loại đầm sâu thích hợp có dây mềm và đưa vào khối đổ qua các cửa

sổ chờ sẵn trong ván khuôn Công tác đổ bê tông phải tiến hành liên tục đồng thời từ hai bên tường hầm đến đỉnh vòm hầm Không được đổ bên thấp bên cao Nếu có mạch ngừng thi công thì mặt phẳng của mạch phải vuông góc với trục cong của vòm Các mạch ngừng này được chèn lấp bằng bê tông có phụ gia nở sau khi bê tông đổ trước đã co ngót

- Khoan phụt lấp đầy và khoan phụt gia cố được tiến hành sau khi bê tông vỏ hầm đạt cường độ >70% cường độ thiết kế

* Tính toán các thông số đổ bê tông:

- Phương pháp đổ bê tông được tiến hành từ các giả thiết sau:

+ Việc đổ bê tông được thực hiện với tốc độ đã xác định trước với việc

tổ chức lao động theo chu kỳ

+ Nhịp điệu đổ bê tông, chiều dài khối đổ và mỗi đốt ván khuôn vị hạn chế bởi tính hợp lý về công nghệ

+ Việc làm chặt bê tông bằng đầm phải kết thúc trước khi bê tông bắt đầu ninh kết ở hai lớp đổ sau cùng

+ Khi tính toán giả thiết là đã biết kích thước giếng, lượng tiêu hao bê tông cho 1m chiều dài có xét đến cả đào vươt, tính chất công nghệ của hỗn hợp bê tông Chiều dày lớp đổ từ 0,3-0,4m

- Việc tính toán theo trình tự sau:

V (m)

Trong đó tca: thời gian ca làm việc, ngày

Vb: tốc độ đổ bê tông, m/ngày đêm + Xác định thời gian của một chu kỳ đổ bê tông:

ck b

L t

lc: Chiều dài mỗi đốt ván khuôn(m)

n – số đốt trong một đoạn khối đổ

Đối với ván khuôn một đốt (n=1); thì 30≥lc≥10, đối với ván khuôn nhiều đốt n = 1,2,3 5,6 thì 10≥lc≥2m

+ Thời gian thực hiện tất cả các công đoạn thành phần của một chu kỳ ti xác định có xét tới loại ván khuôn:

Đối với ván khuôn lắp ghép:

t t= (h) Trong đó taz: thời gian chuẩn bị và kết thúc các quá trình(h)

+ Đối với ván khuôn cơ giới hóa:

- 20 -

Vo: tốc độ di chuyển cốp pha

Vo = (0,8÷1,0) lglc (m/h) Đối với ván khuôn cơ giới hóa một đốt:

Sb diện tích tiết diện ngang của vỏ đổ bê tông m2

+ Xác định năng suất đổ bê tông:

1

b b y

=

+ Chiều dài một đoạn cốp pha Lcp = lb+L

Trong đó lb: chiều dài của đoạn giữ bê tông trong cốp pha song song với quá trình đổ bê tông m

lbxác định phụ thuộc vào loại cốp pha được sử dụng khi thi công với cốp pha cơ giới hóa dạng một đốt lb = 0 bởi vì L=lc và Lcp= lc, khi dùng ván khuôn lắp ghép lb = tb.Vb và do đó

Lcp = tb.Vb+L

- 21 -

+ Khi sử dụng ván khuôn cơ giới hóa nhiều đốt, chiều dài của một bộ cốp pha được làm chính xác xuất phát từ khả năng sử dụng một số đốt biểu thị bằng một số nguyên Trong trường hợp này số đốt được lấy

1.3 Đặc điểm thi công tháp điều áp và biện pháp gia cố

Tháp điều áp là loại giếng cố định Tháp điều áp có thể đặt ở đường hầm dẫn nước trước hoặc sau nhà máy thủy điện Nhiệm vụ cơ bản của nó là bảo

vệ đường dẫn nước có áp khỏi tác động nước va Tháp điều áp đặt ở đường dẫn nước trước tổ máy thì gọi là tháp trước(Tháp thượng lưu), đặt sau tổ máy thì gọi là tháp sau(Tháp hạ lưu)

Tháp điều áp được nối với đường hầm nằm ngang dẫn nước vào buồng tuốc bin, do vậy việc thi công hai hạng mục trên đều có liên quan với nhau

1.3.1.Đặc điểm thi công tháp điều áp

Đặc điểm thi công tháp điều áp mang đặc điểm tương tự như thi công giếng thẳng đứng

Tùy theo tình hình cụ thể người ta sẽ chọn trong hai phương pháp đào từ trên xuống, hay từ dưới lên hoặc kết hợp cả hai

Hình 1.11: Sơ đồ nhà máy thủy điện ngầm 1-Giếng điều áp thượng lưu, 2-Giếng điều áp hạ lưu, 3-Nhà máy thủy điện, 4-

Đường hầm dẫn nước, 5-ống áp lực

- 22 -

-Phương pháp đào từ trên xuống

Điều kiện áp dụng: Áp dụng khi khoảng cách tháp so với mặt đất không lớn (cách mặt đất 100m) Ví dụ như tháp điều áp công trình thủy điện Buôn Kuốp

-Phương pháp đào từ dưới lên Điều kiện áp dụng: khi tháp điều áp sâu thường sử dụng phương pháp này (khi tháp điều áp nằm sâu dưới đất tới 100m) Ví dụ như tháp điều áp công trình thủy điện Hòa Bình

- Phương pháp kết hợp: lúc đầu dựa vào hầm ngang khoan từ dưới lên sau đó mở cửa giếng để đào từ trên xuống

*Trình tự thi công vỏ giếng điều áp cũng được chia làm hai phương pháp:

+ Đào toàn bộ giếng theo chiều cao thiết kế, tiến hành kiểm tra lại kích thước giếng, dọn vệ sinh, rửa sạch thành giếng, gia cố hệ thống chống đỡ, lắp đặt cốp pha, tiến hành lắp đặt cốt thép tại khối đổ, bê tông sẽ được lấy tại trạm

- 23 -

trộn, vận chuyển đến chân tháp điều áp, sau đó được máy bơm bơm lên vị trí thi công Sau khi đổ xong khối đổ trên tiến hành lắp đặt cốt thép tại khối đổ tiếp theo

+ Đào giếng từng phần, đào tới đâu tiến hành thi công vỏ giếng tới đó, thông thường đào đá được 3-6m thì tiến hành thi công vỏ giếng ngay

1.3.2 Biện pháp gia cố tạm

- Ngay sau khi nổ phá và dọn khoang đào, kiểm tra biên gương bằng thiết bị toàn đạc, khi biên hầm đã đủ kích thước theo thiết kế tiến hành gia cố khối đá xung quanh bằng phun vữa bê tông, trường hợp có những viên đá cục

bộ có khả năng rời ra thì phải tiến hành neo Để gắn anke vào đá, dùng xi măng mác cao và ninh kết nhanh

- Áp dụng phổ biến nhất là vì chống neo: neo thép, neo bê tông cốt thép

và vì chống bê tông phun

- Vì chống neo không chỉ có tác dụng chống sụt lở mà còn có tác dụng đưa cả khối đá bao quanh hầm vào làm việc, tạo thành kết cấu thống nhất có khả năng chịu tải lớn Vì chống neo có thể áp dụng cho đá cứng với hệ số độ cứng biến thiên trong một khoảng rất rộng fk≥4

- Neo thép được gắn cứng vào lỗ khoan nhờ đầu neo: tùy theo kết cấu của đầu neo phân ra làm neo chêm và neo đầu nở

- Neo bê tông cốt thép là thanh thép được gắn chắc vào trong lỗ khoan bằng vữa xi măng hoặc xi măng cát, ở đầu ngoài trang bị một bản đệm

- Việc khoan lỗ neo có thể dùng máy khoan tay thông thường đặt trên giá

đỡ khí nén hoặc giá đỡ co rút được Đối với các neo thẳng đứng chủ yếu dùng máy khoan có tay búa hoặc khung khoan

- Bê tông phun được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng ngầm để gia cố tạm và làm vỏ vĩnh cửu cho công trình Bê tông phun cũng được dùng để tăng

bê tông phun

- Bê tông được phun bằng máy chuyên dụng vận hành chủ yếu bằng khí nén Vữa được chuyển đến đầu phun bằng ống mềm Ở đầu phun hỗn hợp vữa khô trộn với nước rồi phun lên vách để phủ bề mặt hang

- Các công việc của quá trình phun bê tông bao gồm: chuẩn bị bề mặt để phun, chế tạo hỗn hợp vữa phun, phun và bảo dưỡng đoạn đã phun Trước khi tiến hành công việc tiến hành chọc đá om cẩn thận bề mặt, rửa bề mặt bằng nước, thổi khô bề mặt bằng khí nén, bật máy và tiến hành phun

- Để phun bê tông có thể dùng xi măng pooclang, xi măng puzolan với hàm lượng 300-350/m3 vữa khô Trong điều kiện địa chất phức tạp có thể áp dụng bê tông phun tổ hợp với neo và lưới thép

- Để giảm bụi và giảm công đoạn chế tạo vữa phun ở trong hầm người ta

sử dụng phương pháp phun ướt: bê tông được chế tạo ở trạm trộn và được cấp đến máy phun Máy phun bê tông theo phương pháp ướt về nguyên tắc không khác gì máy phun bê tông theo phương pháp khô

1.3.3.Các công đoạn thi công tháp điều áp có liên quan đến việc thi công hầm dẫn nước nằm ngang

1.Phương pháp đào từ trên xuống:

- Thi công đường hầm dẫn nước dưới đáy tháp điều áp

- Thi công hầm dẫn phụ vào đỉnh tháp để vận chuyển thiết bị khoan, vật liệu gia cố vách, vữa bê tông để thi công vỏ tháp

- 25 -

- Tiến hành thi công tháp điều áp theo trình tự thi công, lợi dụng đường hầm dẫn nước vận chuyển đất đá ra ngoài

2 Phương pháp đào từ dưới lên:

- Thi công hầm dẫn phụ vào đỉnh tháp để vận chuyển thiết bị khoan, vật liệu gia cố vách, vữa bê tông để thi công vỏ tháp

- Khi đào nửa phần trên tận dụng moi đất ra như đào hố móng sâu

- Khi đường hầm dưới đi qua, tiến hành thi công tháp điều áp theo trình

tự thi công:

+ Áp dụng phương pháp liên hợp bắt đầu đào giếng có tiết diện nhỏ 6m2 từ dưới lên sau đó mở rộng đến tiết diện thiết kế từ trên xuống

4-+ Khi thi công đợt hai, giếng định hướng được dùng vào mục đích thải

đá Trong cả hai giai đoạn việc xúc và vận chuyển bãi thải đều tiến hành ở phía dưới thông qua các hang ngang Ưu điểm của phương pháp đào từ dưới lên là loại trừ được khỏi chu kỳ đào một công đoạn hết sức khó khăn là thải

đá Ở đây sau khi nổ mìn đất đá được tập trung xuống hang ngang ở phía dưới

1.4 Chi phí xây dựng tháp điều áp

Chi phí đầu tư xây dựng tháp điều áp là toàn bộ chi phí cần thiết dự tính

để đầu tư xây dựng công trình Chi phí được tính theo các dự toán xây dựng công trình gồm chi phí xây dựng, chi phí thiết bị, các chi phí khác được tính theo dự toán công trình và chi phí dự phòng, chi phí quản lý dự án

Trong phạm vi luận văn chỉ tính chi phí xây dựng bởi lẽ chi phí xây dựng chiếm tỷ trọng lớn nhất trong các chi phí có thể tới 70%

1.4.1 Phương pháp xác định chi phí xây dựng

* Theo thông tư 04/2010/TT-BXD ngày 26/05/2010 thì việc xác định chi phí xây dựng công trình có thể được tính theo các phương pháp sau, tùy thuộc

y – Chi phí xây dựng hạng mục, bộ phận công trình

yi – Chi phí xây dựng hạng mục, bộ phân công trình thứ i

n – Số bộ phận của hạng mục

Qi – Khối lượng của bộ phận thứ i

VLi – Chi phí đơn vị của vật liệu xây dựng bộ phận i

MTCi – Chi phí đơn vị của thiết bị xây dựng bộ phận i

NCi – Chi phí đơn vị của nhân công xây dựng bộ phận i

Công thức thường được sử dụng trong lĩnh vực thủy lợi vì công trình có thể chia nhỏ nhiều bộ phận và có thể bóc tách vật liệu, ca máy, số lao động

2 – Phương pháp xác định chi phí theo suất đầu tư

Qi – Khối lượng của bộ phận thứ i

Ui – Suất đầu tư trên một đơn vị công suất (m3

, m2, ) Công thức này thường đước dùng trong xây dựng dân dụng, ví dụ: Ui – Chi phí cho 1m2 sàn

Hl – Hệ số qui đổi theo khu vực xây dựng công trình

Công thức này thường được sử dụng cho việc xác định chi phí xây dựng thuộc lĩnh vực công nghiệp như nhà máy xử lý nước, nhà máy lọc dầu, vv

- Đất , đá đào thân tháp điều áp

- Khối lượng gia cố tạm bằng lắp đạt lưới thép, khung thép và bê tông phun

- Khoan và đặt neo cho thân tháp không bị trượt

- Đổ bê tông vỏ tháp điều áp

Ví dụ: đối với tháp điểu áp của tuy nen dẫn dòng thi công của công trình thủy lợi, thủy điện có khối lượng thi công tháp điều áp như sau:

- 28 -

Lắp đặt lưới, khung thép, bê tông phun 1437m2

1.5 Kết luận:

- Có nhiều phương pháp thi công đường hầm nhà máy thủy điện, trong

đó phương pháp được áp dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay là phương pháp khoan nổ (Drill and Blast)

- Thi công tháp điều áp nhà máy thủy điện có thể thi công theo phương pháp đào từ dưới lên hoặc từ trên xuống tùy thuộc vào chiều sâu đặt tháp so với mặt đất

- 29 -

CHƯƠNG 2:

PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CHO THÁP ĐIỀU ÁP PHÍA THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG 2.1 Giới thiệu thủy điện Huội Quảng

Công trình thuỷ điện Huội Quảng là bậc thang thuỷ điện bậc dưới trên sông Nậm Mu, là nhánh cấp I của hệ thống sông Đà, bậc thang trên là thuỷ điện Bản Chát có công suất lắp 220MW Cụm công trình đầu mối nằm tại xã Khoen On, huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu Khu vực nhà máy và trạm phân phối điện ngoài trời thuộc địa phận xã Chiềng lao, huyện Mường La, Sơn La Nhiệm vụ chính của dự án là phát điện với công suất lắp máy 520MW, hàng năm cung cấp cho lưới điện Quốc gia 1,904 tỷ kWh

2.1.1 Các thông số kỹ thuật chính

- Lưu lượng trung bình năm (Qo): 157,4 m3/s

2.1.2 Cụm công trình đầu mối và tuyến năng lượng

- Đập dâng: Đập bê tông trọng lực thi công theo công nghệ đầm lăn, chiều cao lớn nhất 104,4m

- Đập tràn xả lũ: Đập tràn mặt cắt thực dụng, bố trí ở khu vực lòng sông gồm 6 khoang tràn bề rộng mỗi khoang 15m, được thiết kế với tần suất 0,1%

và kiểm tra với tần suất 0,02%

- Cửa lấy nước: Kiểu tựa bằng bê tông cốt thép bố trí bên bờ phải Đóng

mở cửa van sửa chữa bằng cần trục chân dê

- 30 -

- Đường hầm dẫn nước và giếng điều áp: Gồm 2 đường hầm dẫn nước có

áp, vỏ bọc bằng bê tông cốt thép, đường kính trong hầm D=7,5m; Giếng điều

áp đường kính trong khoảng 18m, vỏ bằng bê tông cốt thép;

- Nhà máy thuỷ điện và đường hầm xả ra: Nhà máy thuỷ điện ngầm bên

bờ phải gồm 2 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 260MW

- Trạm phân phối điện: Trạm phân phối điện ngoài trời 220kV, kích thước trạm rộng x dài=81mx162m

- Thiết bị cơ khí thuỷ công: Cửa van tràn mặt gồm 06 cửa van cung nâng

hạ bằng xi lanh thuỷ lực; Lưới chắn rác và cửa van sửa chữa ở cửa lấy nước được đóng mở bằng cầu trục chân dê

2.1.4 Điều kiện địa chất công trình vị trí đặt tháp điều áp:

1 Điều kiện địa hình:

- Cao trình mặt đất tự nhiên: tại vị trí đặt tháp điều áp tính tại tim tháp 1

là 504m, tháp điều áp 2 là 480m

- Cao trình đỉnh tháp: 424,2m

- Cao trình đáy tháp: 311,2 m

2 Điều kiện địa chất:

- Hệ thống giếng điều áp được bố trí trong khối đá tương đối nguyên vẹn (đới IIB) của khối đá bazan

- Đá được đặc trưng bằng mức độ nứt nẻ yếu đến trung bình có RQD=65-70%

- 31 -

- Phạm vi lân cận hố móng giếng điều áp bị ảnh hưởng của đứt gẫy

IV-46 và IV-45, đứt gẫy bậc V-36, không phát hiện thêm đứt gẫy kiến tạo nào trong các hố khoan đã khoan cắt qua tim tháp

* Kết luận:

- Điều kiện địa chất thuận lợi để thi công, tiến hành thi công bằng phương pháp khoan nổ

- Biện pháp gia cố tạm cho giếng điều áp được đề xuất như sau :

+ Vòm tháp gia cố bằng neo kết hợp phun vảy bê tông trộn sợi thép chiều dày 10cm

+ Tường tháp sử dụng neo kết hợp phun vảy bê tông trộn sợi thép chiều dày 5cm

3 Điều kiện địa chất thủy văn:

Điều kiện nước ngầm trong khối đá nằm khá sâu 20-40 dưới mặt đất và thường tồn tại trong phần tiếp giáp hai đới phong hóa mạnh và phong hóa mãnh liệt Đất đá có tính thấm yếu đến trung bình (lu=0.6-2.3), dọc theo đới kiến tạo có khi từ trung bình đến mạnh

4 Các thông số của tháp điều áp:

- Giếng điều áp ngầm hoàn toàn Để đạt được hiệu quả lớn nhất, giếng điều áp được bố trí ở cuối các hầm dẫn nước, kiểu hình trụ và giáp với ống nghiêng Trên mặt bằng 2 giếng được bố trí ở phía ngoài của hai đường hầm (không nằm trên tim đường hầm) để thuận lợi trong qua trình thi công

- Giếng điều áp hình tròn đường kính trong 18m, chiều cao toàn bộ 115,1m

+ Đoạn thân giếng bằng bê tông cốt thép có đường kính trong 18m chiều dày vỏ bê tông cốt thép là 1m, chiều cao 102m

+ Đoạn cuối giếng nối với hầm dẫn nước có đường kính trong 5m được lót thép và đổ bê tông chèn chiều cao 14m

- 32 -

- Kết cấu giếng điều áp được tuân thủ theo ba yêu cầu chính:

+ Làm việc bình thường ở mọi chế độ đặc biệt

+ Đơn giản về hình thức, kết cấu xây dựng

+ Khối lượng công tác nhỏ nhất

- 33 -

+ Kết cấu áo bê tông của các giếng điều áp và ống nối được thiết kế là bê tông cốt thép liền khối Mác bê tông M300, cốt thép gai nhóm CIII đối với cốt thép làm việc và CII đối với cốt thép phân bố

+ Vỏ áo được tính bền chịu tải trọng của áp lực đá núi và tự trọng cũng như sự gia tăng áp lực bên trong có xét tới tính đàn hồi của đá Theo tính toán,

vỏ giếng điều áp dày 1m

2.2 Lựa chọn phương pháp thi công

2.2.1 Phương pháp đào

Căn cứ vào số liệu nêu trên thì đỉnh tháp 1 và 2 đều cách mặt đất tự nhiên là 83,8m và 55,8m do vậy chọn phương pháp đào từ dưới lên Trình tự thi công như sau:

- Tiến hành khoan dọc theo trục giếng từ trên xuống tận đáy giếng với đường kính lỗ khoan không nhỏ hơn 150mm

- Thông qua lỗ khoan treo dây cáp để treo bệ đứng khoan, bệ được kéo sát vào khoang đào và nhờ kích gắn chặt giàn khoan với vách khối đào, giữ giàn khoan ổn định khi tiến hành khoan

- Tiếp tục khoan ngược từ dưới lên để tạo thành các lỗ mìn trên suốt gương đào đảm bảo diện tích theo mặt cắt ngang tháp điều áp sau khi nổ - nhồi thuốc, kíp mìn, nối mạng

- Hạ dàn khoan cùng máy khoan và công nhân đồng thời di chuyển xa vị trí khoan

- Gây nổ, đá rơi xuống được xúc vào xe vận chuyển đưa ra khỏi hầm

- 34 -

Hình 2.2: Trình tự đào từ dưới lên

- 35 -

Hình 2.3+2.4: máy khoan Robin được vận hành ở Thuỷ điện Nậm Mở, Lai

Châu

* Biện pháp thi công giếng điều áp được đề xuất như sau :

Trước khi thi công giếng điều áp tiến hành thi công đường hầm dẫn nước

số 1 và số 2 Để thi công hầm dẫn nước đã đào 2 hầm phụ là: Hầm phụ số 1 chiều dài L = 482,0m, kích thước BxH = 8x6,50m, cách cửa lấy nước 2332,40m; Hầm phụ số 2 chiều dài L = 553,43m, kích thước BxH = 8,5x7m, cách hầm HP1 1642,24m, cách giếng điều áp về phía thượng lưu 34,77m Các ngách thi công được bố trí giữa hai hầm tiết diện móng ngựa BxH = 5x5m, khoảng cách giữa các ngách thi công trong khoảng từ 350m đến 450m Tận dụng đường hầm phụ số 2 để vận chuyển đất đá khi đào giếng điều áp thượng lưu

Các công tác chính thi công giếng điều áp:

- Đào đá và gia cố tạm

- 36 -

- Đổ bê tông kết cấu vỏ

- Lắp đặt đường ống thép và đổ bê tông chèn

STT Nội dung công việc Đơn vị Giếng điều áp thượng lưu

Bảng 2.1: Khối lượng chính giếng điều áp

1 Công tác đào và gia cố tạm giếng điều áp

Công tác đào ngầm giếng điều áp được thi công ngay sau khi kết thúc đào hầm VH1 Hầm VH1 có cửa tại cao trình 415,00m nối đường với phần đỉnh của 2 giếng điều áp tại cao độ 409,50m, hầm có chiều dài 121,31m gồm

2 đoạn Đoạn 1 dài 15m có mặt cắt hình móng ngựa kích thước BxH = 6x5,50m, đoạn 2 có mặt cắt hình móng ngựa kích thước B = 6m, H thay đổi

từ 5,50m đến 12,10m Giếng điều áp được thi công đào đá theo 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Đào vòm và đào hạ nền từ cao độ 424,10m xuống cao độ 409,50m, đá đào vận chuyển qua hầm VH1

Đào vòm theo phương pháp khoan nổ mìn phân mảnh từ cao độ 424,10m xuống 416,10m, toàn bộ vòm được chia thành 3 phần và tiến hành đào phần tiên phong trước sau đó đào mở rộng hoàn thiện theo biên thiết kế Sau khi đào

mở rộng từng mặt cắt sẽ tiến hành khoan neo và phun vẩy bê tông

Đào hạ nền bằng khoan nổ mìn từ cao độ 416,10m xuống cao độ 409,50m được chia thành 2 tầng đào, phần trụ đá phía trên dầm cầu trục từ cao độ 416,10m xuống 414,50m được để lại và thi công đào bằng khoan nổ nhỏ Song song với đào phần dưới vòm tiến hành khoan nổ các hàng khoan viền đứng dọc theo tường để tạo khe trước Khoan nổ mìn bằng máy khoan tự hành, xúc chuyển đá bằng tổ hợp máy xúc và ôtô vận chuyển 10T

- 37 -

Hình 2.5: Mặt bằng thi công giếng điều áp

Các công tác gia cố tạm được tiến hành song song với quá trình đào Công tác kiến trúc, đổ bê tông và lắp đặt cầu trục thi công phải được thực hiện trước khi tiến hành thi công giai đoạn 2

- Giai đoạn 2: Đào hạ nền giếng điều áp từ cao độ 409,50m xuống cao độ 315,0m Đào hạ nền được thực hiện theo 2 đợt:

+ Đợt 1: Đào giếng tiên phong bằng máy khoan RoBin Đường kính giếng tiên phong bằng máy khoan RoBin là D = 2,44m, máy khoan đặt tại cao trình 409,50m khoan dẫn hướng từ trên xuống đường kính lỗ khoan D = 130mm, sau đó doa mở rộng từ dưới lên đường kính D = 2,44m

+ Đợt 2: Đào hạ nền từ trên xuống bằng khoan nổ mìn, đá nổ mìn được đẩy xuống hầm dẫn nước qua giếng tiên phong Khoan nổ mìn hạ nền bằng máy khoan tay với chu kỳ đào 2,5m

- 38 -

Đá đào được vận chuyển qua hầm dẫn nước, xúc chuyển đá bằng tổ hợp máy xúc và ôtô vận chuyển 10T Đá đào được chọn lựa đá tốt vận chuyển ra bãi trữ tận dụng, phần còn lại vận chuyển ra bãi thải

Các công tác gia cố tạm được tiến hành song song với quá trình đào

2 Công tác bê tông và lắp đặt ống thép giếng điều áp:

- Thi công bê tông và lắp đặt ống thép giếng điều áp được thực hiện theo

2 giai đoạn sau

+ Giai đoạn 1: Thi công bê tông và lắp đặt dầm cầu trục thi công Thi công bê tông dầm cầu trục được thực hiện sau khi đào hạ nền giếng điều áp đến cao độ 409,50m, vữa bê tông vận chuyển bằng xe chuyển trộn theo hầm VH1 và đưa vào khối đổ bằng máy bơm

Cầu trục thi công được lắp đặt tại cao trình 409,50m sau khi lắp đặt ray cầu trục

+ Giai đoạn 2: Thi công bê tông thân giếng sau khi hoàn thiện công tác đào và gia cố Thi công bê tông được thực hiện theo 2 đoạn như sau

Đoạn 1: Thi công bê tông chèn ống và bê tông vỏ giếng từ cao độ 309,0m đến cao độ 379,50m, bê tông tông được đưa vào khối đổ bằng bơm đặt tại cao độ 309,0m Vữa bê tông cung cấp cho máy bơm bằng xe chuyển trộn vận chuyển qua hầm phụ số 2 và hầm dẫn nước

Từ cao độ 309.0m đến 323,0m, bê tông chèn được tiến hành sau khi lắp đặt hoàn thiện 2 đoạn ống thép bằng cầu trục thi công, các đoạn ống có chiều dài 3m được vận chuyển đến bãi cao độ 409,50m qua hầm VH1, thả xuống vị trí lắp đặt bằng cầu trục thi công Từ cao độ 323,0m trở lên bê tông được tiến hành sau khi lắp đặt cốt thép và cốp pha bằng cầu trục thi công

Đoạn 2: Thi công bê tông vỏ giếng từ cao độ 379,50m đến cao độ 410,0m,

bê tông được đưa vào khối đổ bằng bơm đặt tại cao trình 409,50m Vữa bê tông cung cấp cho máy bơm bằng xe chuyển trộn vận chuyển qua hầm VH1