Dẫn dòng thi công công trình thuỷ lợi thuỷ điện lưu hành nội b

Nếu thi công đập có thể trong một mùa khô, đạt được mức chống lũ hoặc cao trình an toàn chống lũ, đê quai không cần ngăn lũ cả năm, có thể dùng tiêu chuẩn lũ của một thời đoạn nào đó, đồ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ XÂY DỰNG

DẪN DÒNG THI CÔNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI THUỶ ĐIỆN

HÀ NỘI – 2009

MỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU 6

Chương 1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ DẪN DÒNG 7

1.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ LŨ DẪN DÒNG 7

1.1.1 Quy định tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng 7

1.1.2 Chọn tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng 8

1.2 TIÊU CHUẨN NGĂN NƯỚC CỦA ĐÊ QUAI CHO NƯỚC TRÀN QUA VÀ TIÊU CHUẨN AN TOÀN KHI NƯỚC TRÀN QUA 11

1.2.1 Điều kiện sử dụng đê quai cho nước tràn qua 11

1.2.2 Chọn lưu lượng ngăn nước của đê quai và thời đoạn thi công 11

1.2.3 Phương pháp chọn lưu lượng ngăn nước 12

1.3 TIÊU CHUẨN CHỐNG LŨ CỦA THỜI KỲ THI CÔNG ĐẬP TÍCH NƯỚC VÀ VƯỢT LŨ TẠM THỜI 14

1.3.1 Tiêu chuẩn lũ thời kỳ thi công đập vượt lũ tạm thời 14

1.3.2 Tiêu chuẩn tính toán ngăn nước vượt lũ và tích nước của thời kỳ thi công vượt lũ tích nước 15

1.4 DỰ TÍNH TÌNH HÌNH NƯỚC VÀ TIÊU CHUẨN LŨ THIẾT KẾ CỦA CÁC TRƯỜNG HỢP KHÁC 17

1.4.1 Tiêu chuẩn lũ khi lợi dụng đê quai ngăn lũ phát điện 17

1.4.2 Tiêu chuẩn lũ của kho nước bậc thang xây dựng ở thượng lưu 17

1.4.3 Tiêu chuẩn an toàn thời kỳ thi công đê quai 18

1.4.4 Tiêu chuẩn thiết kế hoành triệt và lấp cống dẫn dòng 18

1.4.5 Dự báo tình hình nước 18

1.5 VƯỢT CAO AN TOÀN CỦA ĐÊ QUAI 19

1.5.1 Vượt cao an toàn của đê quai không cho nước tràn qua 19

1.5.2 Độ vượt cao an toàn của đê quai cho nước tràn qua 20

1.6 HỆ SỐ AN TOÀN ỔN ĐỊNH CHÔNG TRƯỢT CỦA ĐÊ QUAI 20

1.6.1 Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê quai đất đá hỗn hợp 20

1.6.2 Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê quai bê tông trọng lực 21

1.7 PHỤ LỤC QUY PHẠM 22

1.7.1 Phân cấp công trình dẫn dòng 22

1.7.2 Tiêu chuẩn lũ công trình dẫn dòng 23

1.7.3 Tiêu chuẩn chặn dòng 25

1.7.4 Cao trình và độ vượt cao đỉnh đê quai không cho nước tràn qua 25

1.7.5 Hệ số an toàn ổn định của đê quai 26

1.7.6 Tiêu chuẩn tích nước của kho nước trong thời kỳ thi công 26

CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG I 26

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ QUY HOẠCH DẪN DÒNG 27

2.1 PHƯƠNG THỨC DẪN DÒNG THƯỜNG DÙNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 27

2.1.1 Phương thức dẫn dòng thường dùng và điều kiện sử dụng 27

2.1.2 Những nhân tố ảnh hưởng tới phương án dẫn dòng 28

2.1.3 Chọn phương án dẫn dòng 30

2.2 PHÂN KỲ DẪN DÒNG 30

2.2.1 Trình tự phân kỳ dẫn dòng 31

2.2.2 Mức độ co hẹp dòng chảy 31

2.2.3 Bố trí đê quai phân kỳ 33

2.3 Dẫn dòng qua kênh 36

2.3.1 Bố trí kênh dẫn dòng 37

2.3.2 Chọn kích thước và hình dạng kênh dẫn dòng 39

2.4 DẪN DÒNG QUA ĐƯỜNG HẦM 40

2.4.1 Bố trí tuyến đường hầm 40

2.4.2 Chọn kích thước và hình dạng mặt cắt đường hầm 41

2.4.3 So sánh đường hầm có xây trát và không xây trát 46

2.4.4 Bố trí và hình thức cửa vào, cửa ra 47

2.4.5 Kết hợp giữa đường hầm dẫn dòng và đường hầm lâu dài 50

2.4.6 Khí thực phá hoại đường hầm và biện pháp phòng ngừa 52

2.5 DẪN DÒNG QUA CỐNG NGẦM, MÁNG 53

2.5.1 Cống ngầm dẫn dòng 53

2.5.2 Máng dẫn dòng 56

2.6 DẪN DÒNG QUA CỐNG ĐÁY 57

2.6.1 Bố trí cống đáy dẫn dòng 57

2.6.2 Chọn hình dạng và kích thước mặt cắt cống đáy 60

2.6.3 Chọn hình dạng cửa vào 60

2.7 DẪN DÒNG QUA LỖ CHỪA LẠI (RĂNG LƯỢC), GIAN MÁY 63

2.7.1 Dẫn dòng qua lỗ chừa (răng lược) 63

2.7.2 Dẫn dòng qua gian máy 64

2.8 THI CÔNG AN TOÀN VƯỢT LŨ 66

2.8.1 Đê quai vượt lũ thời kỳ đầu 67

2.8.2 Quy hoạch vượt lũ thi công thời kỳ giữa và thời kỳ cuối 67

2.8.3 Biện pháp phòng hộ đập bê tông cho nước tràn qua 68

2.8.4 Biện pháp bảo vệ đập đất đá cho nước tràn qua 70

2.9 LẤP CỐNG TÍCH NƯỚC 78

2.9.1 Chọn thời gian lấp cống 78

2.9.2 Tiêu chuẩn lấp cống tích nước 78

2.9.3 Trình tự lấp lỗ và biện pháp an toàn 79

CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG II 80

Chương 3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG THI CÔNG 81

3.1 TÍNH TOÁN THỦY LỰC PHÂN KỲ DẪN DÒNG 81

3.2.1 Tính toán thủy lực qua lòng sông thu hẹp 81

3.1.2 Tính toán đường mặt nước qua lòng sông thu hẹp 83

3.1.3 Tính toán xói cục bộ lòng sông thu hẹp 83

3.2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC QUA LỖ CHỪA LẠI THÂN ĐẬP, KHE RĂNG LƯỢC VÀ ĐÊ QUAI CHO NƯỚC TRÀN QUA 86

3.2.1 Đập tràn đỉnh rộng 86

3.2.2 Đập tràn mặt cắt hình thang 88

3.2.3 Tràn bên 89

3.2.4 Tràn xiên 92

3.2.5 Tràn hình cong 92

3.2.6 Nối tiếp dòng chảy và tiêu năng 93

3.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC THÁO NƯỚC QUA KÊNH (MÁNG) 96

3.3.1 Dòng chảy đều trong kênh 96

3.3.2 Dòng chảy không đều trong kênh 99

3.3.3 Xác định cột nước dâng cao phía thượng lưu 128

3.4 TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG QUA ĐƯỜNG HẦM, CỐNG NGẦM, LỖ XẢ ĐÁY 132

3.4.1 Phân biệt trạng thái chảy 132

3.4.2.Tính toán thuỷ lực cống chảy tự do (chảy hở) 136

3.4.3 Tính toán thủy lực chảy bán áp 152

3.4.4 Tính toán thủy lực chảy có áp 153

3.5 TÍNH TOÁN THỦY LỰC THÁO NƯỚC ĐỒNG THỜI 161

3.5.1 Tháo nước đồng thời của các kết cấu tháo nước hình thức chảy tự do không có cửa van (khe răng lược, chỗ chừa lại, kênh ) 161

3.5.2 Tháo nước đồng thời của khe răng lược hoặc lỗ chừa lại chảy ngập với cống đáy hoặc đường hầm chảy có áp: 162

3.5.3 Tháo nước đồng thời trong tổ hợp chảy ngập và chảy tự do 162

3.6 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ CHO KHO NƯỚC 164

CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG III 167

Chương 4 TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÀ THIẾT KẾ CHẶN DÒNG 168

4.1 NGUYÊN TẮC QUY HOẠCH CHẶN DÒNG 168

4.1.1 Chọn lưu lượng thiết kế và thời gian chặn dòng 168

4.1.2 Chọn vị trí cửa chặn dòng và đường trục của kè chặn dòng 169

4.1.3 Chọn phương thức chặn dòng 170

4.2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC CHẶN DÒNG 172

4.2.1 Tính toán năng lực tháo nước của công trình dẫn dòng 172

4.2.2 Tính toán lưu lượng điều tiết tích lại ở lòng hồ trong quá trình chặn dòng 172

4.2.3 Dự tính lưu lượng thấm qua kè đá chặn dòng 175

4.2.4 Tính toán thủy lực chặn dòng bằng phương pháp lấp đứng 178

4.2.5 Tính toán thủy lực chặn dòng bằng phương pháp lấp bằng 182

4.2.6 Tính toán thủy lực chặn dòng hai kè theo phương pháp lấp đứng và chặn dòng hỗn hợp 184

4.3 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VẬT LIỆU THẢ TRONG NƯỚC ĐỘNG 186

4.3.1 Tính toán ổn định bảo vệ đáy cửa khẩu 186

4.3.2 Tính toán ổn định đá thả 188

4.3.3 Tính toán ổn định của khối bê tông lớn 192

4.3.4 Dự tính đường kính của khối thể và đặc tính ổn định của khối thể nối xuyên 194

4.4 LOẠI VẬT LIỆU CHẶN DÒNG VÀ XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG, KÍCH THƯỚC CỦA CHÚNG 195

4.4.1 Ảnh hưởng của hình dạng vật liệu chặn dòng và tác dụng tương hỗ của dòng chảy ở cửa chặn dòng đối với hình dạng của kè 195

4.4.2 Chọn vật liệu chặn dòng và xác định kích thước vật liệu đó 195

4.4.3 Xác định số lượng vật liệu chặn dòng 197

4.5 BIỆN PHÁP KỸ THUẬT THƯỜNG DÙNG TRONG CHẶN DÒNG 203

4.5.1 Biện pháp thả đá lấp bằng để cải thiện điều kiện chặn dòng 203

4.5.2 Biện pháp cải thiện dòng chảy cửa khẩu và phân chia độ chênh lệch cột nước 205

4.5.3 Hàng rào ngăn đá 206

4.5.4 Hệ thống neo và khối thể nối xuyên 207

4.6 THI CÔNG DẪN DÒNG VÀ CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU 208

4.6.1 Các phương pháp chặn dòng 208

4.6.2 Cường độ thả đá và số lượng thiết bị máy móc 209

Chương 5 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH NGĂN NƯỚC CỦA CÔNG TRÌNH DẪN DÒNG 220

5.1 CÁC LOẠI ĐÊ QUAI VÀ ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG 220

5.1.1 Phân loại đê quai và yêu cầu cơ bản 220

5.1.2 Hình thức đê quai và điều kiện sử dụng 221

5.2 ĐÊ QUAI ĐẤT ĐÁ 223

5.2.1 Hình thức kết cấu của đê quai đất đá 223

5.2.2 Chọn vật liệu đắp của đê quai đất đá 235

5.2.3 Thiết kế vật liệu đắp đê quai đất đá 236

5.2.4 Thiết kế kích thước mặt cắt đê quai đất đá 239

5.2.5 Kết cấu phòng thấm của đê quai đất đá 248

5.2.6 Cấu tạo đê quai đất đá và biện pháp chống xói 252

5.3 ĐÊ QUAI ĐẤT ĐÁ CHO NƯỚC TRÀN QUA 254

5.3.1 Hình thức đê quai đất đá cho nước tràn qua 259

5.3.2 Cấu tạo và tính toán đê quai đất đá cho nước tràn qua, bảo vệ mặt bằng bê tông 261

5.3.3 Tính toán đê quai cho nước tràn qua, đá hộc lớn bảo vệ mái và lưới thép bảo vệ mặt 267

5.4 ĐÊ QUAI BẰNG BÊ TÔNG 271

5.4.1 Hình thức đê quai bê tông và ứng dụng 271

5.4.2 Thiết kế đê quai bê tông trọng lực 276

5.4.3 Thiết kế đê quai bê tông vòm 280

5.4.4 Thi công dưới nước đê quai bê tông 289

5.5 ĐÊ QUAI Ô NGĂN BẰNG CỪ THÉP 296

5.5.1 Hình dạng và đặc tính cơ bản của đê quai ô ngăn bằng cừ thép 296

5.5.2 Tính toán và thiết kế đê quai ô ngăn cừ thép 300

5.5.3 Giới thiệu sơ lược thi công ô ngăn bằng cọc cừ thép 316

5.6 ĐÊ QUAI LỒNG TRE 318

5.6.1 Cấu tạo và hình thức kết cấu đê quai lồng tre 318

5.6.2 Tính toán đê quai lồng tre 321

5.6.3 Những vấn đề cần chú ý trong thi công đê quai lồng tre 327

5.7 ĐÊ QUAI ĐÁ ĐỔ KHUNG Ô 328

5.7.1 Thiết kế đê quai lồng gỗ 328

5.7.2 Tính toán đê quai dầm bê tông cốt thép 334

5.7.3 Vấn đề cần chú ý trong thi công và thiết kế 336

CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG V 339

LỜI GIỚI THIỆU

Dẫn dòng và ngăn dòng 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, chọn phương án xây dựng hệ thống công trình đầu mối thủy lợi thủy điện, luôn luôn phải xem xét đến phương án dẫn dòng và ngăn dòng 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

Những năm qua, chúng ta đã xây dựng thành công nhiều công trình đầu mối thủy lợi thủy điện lớn, nhưng việc đánh giá tổng kết đưa ra những bài học về lý thuyết và thực tiễn còn ít và thiếu hệ thống Hiện nay các nhà khoa học trong lĩnh vực này vẫn đang tích cực xây dựng hệ thống dữ liệu cũng như việc hoàn thiện nâng cao cơ sở lý luận Đồng thời, các tài liệu về lĩnh vực này cũng đã được dịch, biên dịch từ nhiều tài liệu nước ngoài hoặc biên soạn trên cơ sở tham khảo các tài liệu trong nước và nước ngoài

Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng (Bộ môn Thi Công), Trường Đại học Thủy lợi

có bề dày gần 50 năm giảng dạy, nghiên cứu khoa học và phục vụ sản xuất Giáo trình Thi công Công trình Thủy lợi đã được biên soạn công phu và tái bản có sửa chữa nhiều lần, trong đó có nội dung về dẫn dòng thi công nhưng cũng chưa thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu ngày càng cao của công tác đào tạo và thực tế sản xuất

Dẫn dòng thi công là môn học đòi hỏi kiến thức tổng hợp và chuyên sâu của nhiều môn khoa học khác nhau thuộc lĩnh vực xây dựng công trình thủy như Thủy lực, Địa kỹ thuật, Thủy văn, Kết cấu công trình, Vật liệu xây dựng …

Nhằm đáp ứng yêu cầu của chương trình giảng dạy theo chiến lược phát triển của Trường Đại học Thủy lợi, Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng xin giới thiệu với bạn đọc cuốn tài liệu Dẫn dòng thi công công trình thủy lợi thủy điện từ nguyên bản tiếng Trung Quốc do NGƯT Nguyễn Đức Khoan dịch và TS Lê Văn Hùng hiệu đính Tài liệu giới thiệu khá đầy đủ nội dung về lý thuyết cũng như các tài liệu thực nghiệm

và thực tế dẫn dòng, ngăn dòng của nhiều công trình khác nhau trên thế giới Tài liệu không những giúp cho công tác giảng dạy đại học, sau đại học mà còn giúp cho các nhà nghiên cứu, tư vấn thiết kế và nhà thầu thi công nhiều tư liệu thiết thực Tài liệu này cũng sẽ là tài liệu chính sử dụng cho môn học Dẫn dòng thi công và công tác hố móng trong chương trình đào tạo đại học, sau đại học của Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Trường Đại học Thủy lợi

Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng xin trân trọng giới thiệu cùng bạn đọc

Hà Nội, tháng 8 năm 2009

Trưởng Bộ Môn

TS LÊ VĂN HÙNG

Chương 1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ DẪN DÒNG 1.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ LŨ DẪN DÒNG

1.1.1 Quy định tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng

1.1.1.1 Phân chia cấp công trình dẫn dòng

Công trình dẫn dòng là công trình tạm thời Trong quy định của “Tiêu chuẩn thiết kế và

phân chia cấp công trình thủy lợi thủy điện” phân chia vùng núi, vùng trung du và vùng

đồng bằng, phần hải phận; quan hệ giữa cấp công trình tạm và cấp công trình lâu dài như bảng 1-1 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 thiệt hại hoặc ảnh hưởng nghiêm trọng có thể nâng lên 1 cấp hoặc 2 cấp

Bảng 1.1.Phân chia cấp công trình thủy công (của Trung Quốc)

Phân cấp công trình lâu dài

Phân cấp công trình lâu dài

Công trình thứ yếu

Phân cấp công trình tạm thời

Cấp côn

g trìn

h

Công trình chủ yếu

Công trình thứ yếu

Phân cấp công trình tạm thời

Ghi chú:

(1) Công trình lâu dài là công trình sử dụng trong suốt thời gian công trình chính vận

hành, căn cứ vào mức độ quan trọng chia ra:

- Công trình chủ yếu: chỉ công trình nếu sau khi bị hư hại gây tổn hại cho hạ lưu hoặc

ảnh hưởng tới lợi ích của công trình, như: đập, cửa 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

(2) Công trình tạm thời là công trình sử dụng trong thời gian thi công, như: đê quai, công trình dẫn dòng

1.1.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế lũ của công trình 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 1-2 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 đến 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 để 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

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn lũ của công trình thủy công tạm thời

Phân cấp công trình tạm thời

1.1.2 Chọn tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng

Chọn tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng cần căn cứ vào tình hình cụ thể của công trình, tién hành phânf tích, luận chứng, đề xuất1.1.2 Chọn tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng

Chọn tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng cần căn cứ vào tình hình cụ thể của công trình, tiến hành phân tích, luận chứng, đề xuất mức bảo đảm chống lũ và cần thẩm định của bộ phận chủ quản

Phân cấp công trình tạm thời, được xác định dựa vào cấp công trình lâu dài được bảo

vệ Căn cứ vào giới hạn trên hoặc giới hạn dưới quy định, tương ứng với tiêu chuẩn lũ của công trình tạm thời, cân nhắc lấy giới hạn trên hay giới hạn dưới, cũng có thể tăng hoặc hạ mức bảo đảm

Nếu khi liệt thực đo của tài liệu thủy văn dòng chảy tương đối dài, tính quy luật của lũ quá rõ ràng, có thể căn cứ tính quy luật của lũ chọn tiêu chuẩn thích hợp; nếu liệt thực

đo của tài liệu thủy văn tương đối ngắn hoặc tư liệu không thể tin tưởng thì xuất phát từ tình hình bất lợi có thể xảy ra và cần có dự phòng

Đê quai cao hay thấp và dung tích kho hình thành lớn hay nhỏ, tiêu chuẩn cần nâng cao thích hợp, vì nếu xảy ra tổn thất, nguy hiểm, uy hiếp hạ lưu càng lớn khi dung tích kho càng lớn

Đặc điểm kết cấu của các công trình được bảo vệ Đối với đập hỗn hợp đất đá, mặt đập không cho phép nước tràn qua Căn cứ vào tình hình cụ thể và các điều kiện khác, tiêu chuẩn có thể dùng giới hạn trên; đối với kết cấu bê tông hoặc khối đá xây lớn, mặt đập tạm thời cho phép nước tràn qua, nên chọn giới hạn dưới

Thời gian thi công nền móng dài hay ngắn Tiêu chuẩn lũ cho công trình tạm thời và thời gian thi công có quan hệ trực tiếp Thời gian càng dài, cơ hội gặp lũ đến càng lớn, tiêu chuẩn lũ lấy cao một chút; ngược lại thời gian thi công càng ngắn, tiêu chuẩn lũ lấy thấp đi một chút Nếu chỉ sử dụng một mùa khô, tiêu chuẩn nên thấp Nếu thi công đập

có thể trong một mùa khô, đạt được mức chống lũ hoặc cao trình an toàn chống lũ, đê quai không cần ngăn lũ cả năm, có thể dùng tiêu chuẩn lũ của một thời đoạn nào đó, đồng thời tiến hành chọn thời đoạn thi công

Nếu đê quai là đất đá hỗn hợp, không cho phép nước tràn qua, tiêu chuẩn nên cao hơn

đê quai bê tông trọng lực hoặc đá xây

Khi công trình tháo nước dẫn dòng là kết cấu kín (như đường hầm, cống ngầm), sau sự

cố tu sửa khó khăn hơn so với kết cấu hở, khi chọn tiêu chuẩn cần coi trọng thích đáng hơn

Kết cấu tháo nước dẫn dòng tham gia cả thời kỳ sau, thì tiêu chuẩn thiết kế xét cả tiêu chuẩn lũ dẫn dòng thời kỳ sau

Khi công trình dẫn dòng kết hợp với công trình thủy công lâu dài, bộ phận kết hợp nên dùng tiêu chuẩn thiết kế của công trình lâu dài

Chọn hợp lý tiêu chuẩn lũ thiết kế dẫn dòng sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu ích kinh tế và thi công thuận lợi Tiêu chuẩn không lấy 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 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 lớn nhất của liệt đo hoặc một giá trị điển hình nào đó của liệt thực đo Trong thực tế, nên kết hợp cả 2 phương pháp để xét Khi theo quy định chọn một tiêu chuẩn tần suất nào đó, cần đối chiếu với tài liệu thực đo, phân tích tính an toàn Khi thiết kế theo giá trị điển hình, cần đối chiếu với tiêu 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 đã xây dựng xem bảng 1-3

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn dẫn dòng một vài công trình đã hoàn thành

Tiêu chuẩn thiết kế dẫn dòng Tên

Phương thức dẫn dòng Hình thức đê quai

Chiều cao đập (m) Tần suất

Lưu lượng (m 3 /s)

Đê quai lồng tre xếp

Đê quai đất đá nước

cao 2 Toàn năm 5% 34500

Toàn năm Thiết kế 1% 47000

kế 5% 9650 Công

Đê quai đất cỏ kỳ 1 nước thấp Mùa khô 10% 2130

Đê quai đất cỏ nước

cao 9.5 Toàn năm 5% 5450

Toàn năm thiết

Đê quai đất đá, đất cỏ hỗn hợp kỳ 2 17.5

Kiểm tra 2% 5200 Bát Bàn

Đê quai đất đá kỳ 1, nước thấp

Toàn năm thiết

kế 5%, kiểm tra 2%

Sau khi qua hồ Lưu Gia Hiệp điều tiết Bích

Khẩu tâm đất sét Đập tường 1

Dẫn dòng qua đường hầm

Đê quai và thân đập kết hợp Thực đo lớn nhất 14năm 3260

Thăng

Chung tâm đất sét Đập tường 1

Dẫn dòng qua đường hầm

Đê quai và thân đập kết hợp 41.5 Toàn năm 1% 5480

Toàn năm thiết

1.2 TIÊU CHUẨN NGĂN NƯỚC CỦA ĐÊ QUAI CHO NƯỚC TRÀN QUA VÀ TIÊU CHUẨN AN TOÀN KHI NƯỚC TRÀN QUA

Trong thi công một số công trình thủy lợi thủy điện của miền Nam Trung Quốc thường dùng đê quai cho nước tràn qua, có thể hạ thấp quy mô của công trình tạm thời, giảm nhỏ khối lượng công trình dẫn dòng, đạt được hiệu ích kinh tế

1.2.1 Điều kiện sử dụng đê quai cho nước tràn qua

Biên độ mực nước và lưu lượng mùa lũ so với mùa khô tương đối lớn, thường dòng chảy không ổn định, nước biến đổi lớn mùa lũ có lúc khô, mùa khô có lúc có lũ

Hàm lượng cát trong sông ít, công tác xử lý hố móng ít sau khi nước chảy qua

Nếu không dùng đê quai cho nước tràn qua, khối lượng công trình dẫn dòng lớn, đê quai khó hình thành trong một mùa khô

Phạm vi hố móng không lớn, tháo nước thuận tiện, thời gian tháo dỡ và phục hồi không dài, biện pháp giản đơn

Khi đập thấp, cho phép nước tràn qua Khi không cho phép tràn qua, thân đập phải đạt cao trình chống lũ trong một mùa khô

Tiêu chuẩn an toàn kết cấu cho nước tràn qua và ngăn nước của đê quai cho nước tràn qua hiện chưa có quy định Nói chung căn cứ vào phân tích thống kê lưu lượng thực đo

mà quyết định

1.2.2 Chọn lưu lượng ngăn nước của đê quai và thời đoạn thi công

Chọn lưu lượng của đê quai cho nước tràn qua cần đồng thời với chọn thời đoạn thi công hố móng Thời đoạn càng dài, lưu lượng càng lớn, thời đoạn ngắn, lưu lượng nhỏ Nếu chọn một lưu lượng nhất định đối với thời đoạn dài thì tiêu chuẩn thấp, đối với thời đoạn ngắn thì tiêu chuẩn cao Lưu lượng và thời đoạn có liên quan chặt chẽ với nhau 1.2.2.1 Các bước chọn lưu lượng và thời đoạn thi công hố móng

Phân tích khối lượng công trình hố móng nhiều hay ít, mức độ thi công khó hay dễ, thậm chí cả phương pháp thi công có thể sử dụng, dự phòng tình hình bất trắc, xác định được thời gian cần thiết hoàn thành hố móng

Căn cứ vào đặc tính thủy văn, khí tượng và yêu cầu thi công, chia ra các thời đoạn, cũng

có thể thống kê cho toàn năm

Tính toán khối lượng công trình dẫn dòng của thời đoạn khác nhau và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, tổn thất trong thời gian thi công, phân tích khả năng thực thi về kỹ thuật, hợp lý

về kinh tế

1.2.2.2 Yêu cầu ngăn nước của đê quai cho nước tràn qua

Tiêu chuẩn của đê quai ngăn nước tràn qua thấp hơn đê quai không cho tràn qua, khi chọn lưu lượng ngăn nước nên xét các yêu cầu sau:

Thời gian thi công hố móng cần thỏa mãn yêu cầu của tiến độ thi công để thi công hố móng thuận lợi

Để tăng tốc độ thi công, trong điều kiện kỹ thuật thực hiện được và kinh tế hợp lý, cần tranh thủ thời gian thi công Mùa khô trong giai đoạn thi công nói chung không cho nước tràn qua hoặc tràn rất ít thời gian Nếu cần tranh thủ thi công trong mùa lũ, số lần cho nước tràn qua thường rất ít Khi lưu lượng ngăn nước xấp xỉ lưu lượng lớn nhất mùa khô, nên chọn lưu lượng lớn nhất mùa khô Như vậy bảo đảm được thi công hố móng thuận lợi cho mùa khô

Lưu lượng ngăn nước nói chung căn cứ vào tài liệu thống kê thực đo Có thể chọn trong phạm vi lũ xuất hiện một lần trong 5 năm ÷ 20 năm

1.2.3 Phương pháp chọn lưu lượng ngăn nước

Có 2 phương pháp chọn lưu lượng ngăn nước: phương pháp thống kê số lần nước tràn qua và phương pháp thống kê tổn thất thời gian thi công do nước tràn qua

1.2.3.1 Phương pháp thống kê số lần nước tràn qua

Dựa vào thời đoạn thi công, thống kê tài liệu thực đo có số lần xuất hiện lưu lượng lớn hơn một lưu lượng nào đó trong cả năm, căn cứ vào số lần lũ xuất hiện nhiều hay ít, dự kiến thời gian thi công hố móng dài hay ngắn, tổn thất thời gian của một lần nước tràn qua, căn cứ vào tình hình cụ thể cùng kinh nghiệm mà phán đoán Ngoài ra do hình dạng đỉnh lũ khác nhau, nên có thể có sai lệch về thống kê Đối với lũ có 1 đỉnh, thống

kê dễ dàng, đối với lũ có 2 đỉnh hoặc nhiều đỉnh, có thể thu được kết quả không hợp lý

Vì vậy phương pháp này thích hợp với lưu lượng có lũ 1 đỉnh

1.2.3.2 Phương pháp thống kê tổn thất thời gian thi công do lũ tràn qua

Thống kê tổn thất thời gian thi công do nước tràn qua trong cả năm để xác định số ngày thi công hố móng hữu ích

Tổn thất thời gian thi công do một lần nước tràn qua bao gồm 4 phần sau:

Thời gian rời khỏi hố móng trước khi nước tràn qua, căn cứ vào độ chính xác dự báo và điều kiện dự báo thủy văn, hố móng lớn hay nhỏ, độ sâu hố móng, phương pháp thi công và tình hình tháo dỡ và vận chuyển máy móc thiết bị mà xác định Nói chung việc tháo dỡ, rút lui máy móc thường 1 ÷ 2 ngày, với thiết bị máy móc lớn cần 3÷ 4 ngày Thời gian đỉnh lũ qua dựa vào thống kê thực đo lũ trong năm Như đỉnh lũ kép, thời gian giãn cách giữa 2 đỉnh ngắn, có thể tính như lũ 1 đỉnh

Thời gian tháo nước hố móng sau khi nước tràn Căn cứ vào dung tích hố móng, phương thức tháo nước, thấm qua đê quai và nền mà xác định

Thời gian khôi phục hố móng

Căn cứ vào phương pháp thi công hố móng khác nhau, mức độ hư hại của đường xá giao thông, điều kiện máy móc thi công để vào hiện trường, lượng cát để lại hố móng và phương thức xúc đổ đi là những nhân tố phân tích để xác định thời gian khôi phục hố móng

Căn cứ vào phương pháp trên, sau khi thống kê tổn thất thời gian thi công khi nước tràn của năm lịch sử, có thể thu được giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất và giá trị trung bình của tổn thất thời gian thi công trong năm của các cấp lưu lượng, cũng có thể lấy tổn thất thời gian năm lịch sử tiến hành phân tích tần suất, tìm ra số ngày thi công hữu ích Sau

đó, căn cứ vào yêu cầu tiến độ và phân tích để chọn ra lưu lượng ngăn nước hợp lý về kinh tế

Trong cả hai phương pháp thống kê trên, thực chất đều là làm thế nào dự tính được tổn thất thời gian thích đáng

Trong 4 phần tổn thất thời gian thi công, ngoài thời gian đỉnh lũ lịch sử và thời gian tháo nước hố móng, có thể thống kê tương đối chính xác, đối với thời gian tháo dỡ và rút khỏi hố móng trước khi nước tràn qua và thời gian khôi phục sau khi nước rút là khó

dự tính Còn khi nước đột nhiên tràn qua lúc đang thi công rầm rộ, có ảnh hưởng tới hiệu ích thi công, khi thống kê cũng cần dự tính thích đáng tổn thất thời gian Phương pháp thống kê số lần nước chảy qua, cũng chỉ có thể đề xuất khái niệm sơ lược về tổn thất thời gian, không thể phản ánh chính xác thời gian thi công hữu hiệu, nhưng do phương pháp giản đơn nên 2 phương pháp đều có thể sử dụng

1.2.3.3 Tiêu chuẩn an toàn kết cấu của đê quai khi nước tràn qua

Khi đê quai cho nước tràn qua, yêu cầu kết cấu không bị phá hoại, tiêu chuẩn thiết kế cũng giống như đê quai không cho nước tràn qua, có thể xác định theo quy định như đã trình bày ở trên Nhưng thiết kế tiêu chuẩn lũ không nhất định là trường hợp bất lợi nhất

về an toàn kết cấu, nên cần phân tích cụ thể các cấp lưu lượng, tính toán hoặc thí nghiệm mô hình tìm ra lưu lượng bất lợi nhất

Xem bảng 1-4 là tiêu chuẩn nước tràn qua và ngăn nước ở một số công trình có đê quai cho nước tràn qua

Bảng 1.4.Tiêu chuẩn nước tràn qua và ngăn nước của một số công trình có đê quai cho nước tràn qua

Tiêu chuẩn ngăn nước

Tiêu chuẩn nước qua Tên

Chiều cao

đê quai (m) Tần

suất

Lưu lượng (m 3 /s)

Tần suất

Lưu lượng (m 3 /s)

Lưu lượng thực tế lớn nhất (m 3 /s)

Mùa khô 5% 196

năm 5% 16000 9700

Giá Khê Đường hầm,

kênh dẫn

Đê quai lồng gỗ đất đá bản mặt nước tràn qua

29-32 Mùa khô

10% 2700

Toàn năm 10% 9650 4088

Mùa khô 10% 1000

16.5 Mùa khô 20% 800 năm 10% Toàn 8320 6570

Toàn năm 5% 11000 7450 Đại Hóa Phân kỳ dẫn dòng

Đê quai đất đá

kỳ 2 cho nước tràn qua

30-40 Mùa khô 5% 2350 năm 5% Toàn 19000 9130

Toàn

1.3 TIÊU CHUẨN CHỐNG LŨ CỦA THỜI KỲ THI CÔNG ĐẬP TÍCH NƯỚC

VÀ VƯỢT LŨ TẠM THỜI

1.3.1 Tiêu chuẩn lũ thời kỳ thi công đập vượt lũ tạm thời

Sau khi đập dâng cao vượt qua cao trình đỉnh đê quai, đập có thể ngăn nước, khi đó đê quai không còn tác dụng Tiêu chuẩn vượt lũ tạm thời thời kỳ thi công đập, nên căn cứ vào đập dâng cao hình thành kho nước ngăn lũ, xem bảng (1-5) để phân tích xác định

Căn cứ vào trường hợp nếu xảy ra sự cố ảnh hưởng tới hạ lưu mà nâng cao hoặc hạ thấp thích đáng

Tiêu chuẩn vượt lũ tạm thời tùy theo thời kỳ thi công, tùy độ dâng cao của đập mà nâng cao Bảng 1-6 là tiêu chuẩn vượt lũ tạm thời của đập Ô Giang Độ ở các thời kỳ thi công đập khác nhau

Tiêu chuẩn vượt lũ tạm thời thời kỳ thi công đập

Dung tích kho ngăn lũ (108 m3) Hình thức đập

50 ÷ 20

20 ÷ 10 Tiêu chuẩn thiết kế lũ thời kỳ thi công đập lớn Ô Giang Độ vượt lũ nhiều năm

Tiêu chuẩn thiết kế lũ Thời

(năm)

Lưu lượng (m 3 /s)

Lưu lượng thực tế lớn nhất (m 3 /s)

Phương thức tháo lũ

1976 36 0.1 20 11000 7450 Cống dẫn dòng, lỗ chừa đập

1977 35 ÷ 39 0.18 20 11000 5505 Cống dẫn dòng, lỗ đáy, lỗ chừa đâp

1978 57 ÷ 60 0.73 20 11000 6174 Lỗ đáy, cống tháo, lỗ chừa

1979 90 2.9 50 13000 3129 Lỗ đáy, cống tháo, cống tháo lũ lỗ chừa

1980 126 9.2 100 14600 6470 Cống tháo, cống tháo lũ lỗ chừa, ống gang dẫn nước

1981 157 20 200 16100 2000 Cống tháo lũ, ống gang tháo nước

1.3.2 Tiêu chuẩn tính toán ngăn nước vượt lũ và tích nước của thời kỳ thi công vượt lũ tích nước

1.3.2.1 Tiêu chuẩn ngăn nước vượt lũ của thời kỳ thi công tích nước

Sau khi hoành triệt công trình dẫn dòng, đến thời kỳ thi công trình chính bước vào vận hành bình thường, là giai đoạn thi công tích nước và bước vào vận hành Tiêu chuẩn của giai đoạn ngăn nước vượt lũ, nói chung căn cứ vào cấp công trình chính và tình hình hoàn thành của nó, dung tích kho nước lớn hay nhỏ, mức độ thiệt hại phía hạ lưu nếu xảy ra sự cố, tham khảo tiêu chuẩn vượt lũ tạm thời thời kỳ thi công đập mà phân tích

và xác định Về dung tích kho nước, dung tích giai đoạn này lớn so với thời kỳ vượt lũ

tạm thời, nếu xảy ra sự cố ảnh hưởng lớn tới hạ lưu, tiêu chuẩn nên cao một chút Nhưng thời gian này đập đã đạt được cao trình an toàn, công trình tháo lũ, xả cát cũng

đã cơ bản hoàn thành, năng lực tháo lũ lớn hoặc đã có biện pháp tháo lũ an toàn, khả năng uy hiếp của lũ đối với đập rất nhỏ, nên tiêu chuẩn có thể hạ thấp thích đáng

Bảng 1.7.Tiêu chuẩn ngăn lũ dùng trong thời gian thi công tích nước của công trình

đã xây dựng xong

Tên công

trình Hình thức đập

Đập cao (m)

Cấp công trình chính

Tổng dung tích kho (10 8 m 3 )

Dung tích tích nước (10 8 m 3 )

Năm thiết kế

Sử Tử Than Đập đá đổ tường nghiêng bê tông 52 2 83 2.5 100 Đường tràn xả lũ Lưu Khê Hà Đập vòm 78 3.26 1.74 100 Lỗ chừa thân đập, lỗ xả đáy Giá Khê Đập đầu to 104 1 31.1 6.4 100 Lỗ chừa thân đập, đường dẫn nước Tân An

Khẩu Đập trọng lực khe rộng 97 1 160.5 54.22 100 Lỗ chừa thân đập, lỗ xả đáy Hoàng Long

Than Đập trọng lực 107 2 100 Lỗ chừa thân đập Phan Gia

Giang Đập vòm trọng lực 165 1 21.4 4.24 100 Lỗ chừa thân đập

1.3.2.2 Tiêu chuẩn tính toán thời gian tích nước thời kỳ thi công

Tính toán thời gian tích nước là xác định thời gian hoành triệt cống và thời gian thu lợi ích Tiêu chuẩn tính toán xem quy định về quy phạm tính toán thiết kế thi công công trình thủy lợi thủy điện, nói chung lấy 2 loại tiêu chuẩn bảo đảm 50% và 75% lượng nước, cũng thường dùng tiêu chuẩn 80 ÷ 90% để xác định tình hình nước đến khác nhau, thời gian nước trong kho đạt được cao trình phát điện, cũng có khi lấy năm điển hình để tính toán Khi chọn thời gian tính toán trong năm nước khô điển hình, dùng năm nước phong phú điển hình để kiểm tra cao trình an toàn của đập, nếu có điều kiện dự báo nước xuống tin cậy được, có thể căn cứ vào tư liệu dự báo tính toán quá trình tích nước

1.4 DỰ TÍNH TÌNH HÌNH NƯỚC VÀ TIÊU CHUẨN LŨ THIẾT KẾ CỦA CÁC TRƯỜNG HỢP KHÁC

1.4.1 Tiêu chuẩn lũ khi lợi dụng đê quai ngăn lũ phát điện

Lợi dụng đê quai ngăn lũ để phát điện, nhiệm vụ và tác dụng của đê quai thay đổi, trở thành công trình bán vĩnh cửu An toàn của đê quai không chỉ ảnh hưởng tới thi công công trình và hạ lưu mà còn ảnh hưởng tới vận hành hệ thống điện lực và sản xuất của

bộ phận kinh tế công nông nghiệp Vì vậy, tiêu chuẩn thiết kế lũ của đê quai cao hơn công trình tạm và nhỏ hơn công trình vĩnh cửu Khi chọn tiêu chuẩn cần căn cứ vào thời gian sử dụng dài hay ngắn, tính quan trọng của công trình vv cần phân tích, có luận chứng, đề xuất những vấn đề tồn tại và được cấp trên phê chuẩn Trung Quốc có một thí

dụ là đập Cát Châu có đê quai ngăn nước phát điện

Bảng 1.8.Tiêu chuẩn lũ của đê quai thời kỳ II của đập Cát Châu

Hạng

mục

Lưu lượn

g

Tần suất lý thuyết

Tần suất kinh nghiêm

Xếp bậc trong liệt thủy văn

1996 Bậc 5 điều tra lũ lịch sử

Ghi chú: tần suất ở đây được hiểu là số năm xuất hiện lại một lần (ND)

1.4.2 Tiêu chuẩn lũ của kho nước bậc thang xây dựng ở thượng lưu

Khi kho nước xây dựng bậc thang phía thượng lưu có tác dụng điều tiết lũ, kho nước lớn có thể khống chế lượng nước xả, tiêu chuẩn lũ thiết kế dẫn dòng thi công công trình phía hạ lưu, nói chung vẫn tuân theo phạm vi quy định của quy phạm Như khi thi công công trình Bát Bàn Hiệp, tham khảo tác dụng điều tiết của kho nước Lưu Gia Hiệp phía thượng lưu Lưu lượng thiết kế tự nhiên 6350m3/s, lưu lượng kiểm tra 7300 m3/s, sau khi điều tiết kho nước, xả nước của cả hai ước tính là 4540 m3/s; chọn tần suất 5%, lưu lượng khu giữa là 950 m3/s, xác định được lưu lượng thiết kế dẫn dòng của Bát Bàn Hiệp là 5500 m3/s Nhưng nếu kho nước phía thượng lưu xây dựng trên dòng chảy nhánh hoặc trên dòng chảy chính, khi có dòng chảy lớn cùng hội tụ, lưu lượng của ngọn

lũ lúc đó không thể làm phép cộng đơn thuần, cần phân tích thời gian phát sinh và những nhân tố lũ của dòng chảy chính và dòng chảy nhánh Căn cứ vào thời gian truyền dẫn của đỉnh lũ xét tới tác dụng lệch đỉnh lũ Cần khống chế nghiêm ngặt điều tiết kho nước mới đạt được mục tiêu lệch đỉnh lũ Nếu kho nước điều tiết không thích đáng, đỉnh

lũ của dòng nhánh, dòng chảy chính cùng hội tụ, có khả năng lưu lượng còn lớn hơn tình hình tự nhiên

1.4.3 Tiêu chuẩn an toàn thời kỳ thi công đê quai

Khi đê quai bằng bê tông, cho phép nước tràn qua, không cần khống chế nghiêm ngặt cao trình dâng cao lên

Đê quai là đất đá hỗn hợp, độ dâng cao đê quai dự phòng lũ đảm bảo an toàn Độ dâng cao các tháng khi thi công đê quai, cần căn cứ vào cấp công trình tạm và đặc điểm kết cấu, cần không chế lưu lượng lớn nhất của 5 ÷ 20 năm, nếu dự báo tình hình nước có thể tin cậy được cần tham khảo mà xác định

1.4.4 Tiêu chuẩn thiết kế hoành triệt và lấp cống dẫn dòng

Lưu lượng thiết kế hoành triệt và lấp cống được căn cứ vào đặc tính thủy văn của dòng chảy, điều kiện thi công và yêu cầu tổng tiến độ mà chọn Nói chung tiêu chuẩn hoành triệt là lấp cống có thể chọn lưu lượng thiết kế bình quân tháng hoặc tuần trong 10 ÷ 20 năm gặp một lần Khi thi công cần kiểm tra và hiệu chỉnh theo dự báo thủy văn dòng chảy

1.4.5 Dự báo tình hình nước

1.4.5.1 Dự báo ngắn trong thời gian thi công

Dự báo ngắn căn cứ vào tình hình tập trung nước sau khi mưa ở thượng lưu mà tiến hành dự báo Cũng có thể căn cứ vào dự báo khí tượng ngắn để tiến hành phân tích tình hình nước trong tháng, tuần Thực tiễn chứng minh dự báo ngắn trong thời kỳ thi công

có tác dụng quan trong trong đấu tranh với lũ, có biện pháp đối phó hữu hiệu trước khi

lũ đến Đối với đê quai cho nước tràn qua, việc rút lui trước khi lũ đến và tháo nước khôi phục hố móng sau khi lũ qua đều cần dựa vào dự báo lũ Dự báo chính xác làm cho thi công thuận lợi, chủ động hơn và tránh được tổn thất

1.4.5.2 Tác dụng của dự báo dài hạn đối với thiết kế dẫn dòng và thi công công trình

Dự báo dài hạn là dự báo tình hình nước trong cả năm hoặc nhiều năm Đó là căn cứ vào phân tích khí tượng, tìm ra quy luật thủy văn của dòng chảy, thấy được khả năng lũ xảy ra Trước mắt chỉ có thể phân tích định tính, không thể dự báo định lượng, nhất là khi xảy ra lũ vượt tiêu chuẩn, đối với thi công có ý nghĩa rất quan trọng Ví dụ năm

1981 việc dự báo trên sông Hoàng Hà đã có tác dụng chỉ đạo kịp thời với công trình Long Dương Hiệp

Trước mắt, lưu lượng dẫn dòng đều dùng phương pháp tần suất, ấn định tiêu chuẩn nhất định, xác định theo cấp công trình Đối với thời gian thi công hố móng các công trình khác nhau, dài là 2 ÷ 3 năm, ngắn là một năm, thậm chí trong một mùa khô, nên thường xuất hiện việc chọn lưu lượng thiết kế thiên lớn hoặc thiên nhỏ Khi chọn tiêu chuẩn dẫn dòng thường dùng lưu lượng thiết kế chưa từng xuất hiện hoặc có khả năng xuất hiện thì đương nhiên là không kinh tế, nhưng cần bảo đảm an toàn thi công Nếu có thể căn cứ vào dự báo dài hạn xác định lưu lượng dẫn dòng, sẽ đạt hiệu quả kinh tế Do trước mắt tính chính xác của dự báo kém, không thể trực tiếp làm căn cứ cho thiết kế Nhưng cần thiết coi trọng triệt để kết quả của dự báo dài hạn, sẽ dần từng bước được cải thiện

1.5 VƯỢT CAO AN TOÀN CỦA ĐÊ QUAI

1.5.1 Vượt cao an toàn của đê quai không cho nước tràn qua

Cao trình đỉnh đê quai không cho nước tràn qua, nói chung căn cứ vào mực nước lũ thiết kế cộng thêm chiều cao sóng và độ vượt cao để xác định bảo đảm nước không tràn qua đỉnh đê quai khi lũ thiết kế xảy ra, giá trị vượt cao an toàn đối với đập theo quy phạm

Cũng có thể dùng cho đê quai giá trị dưới vượt cao của các hình thức đê quai khác nhau xác định theo bảng 1-9 Với đê quai đất đá hỗn hợp hoặc xây khan có kết cấu tường nghiêng phòng thấm, độ cao vượt trên mực nước tĩnh, nói chung không nhỏ hơn 0.6 ÷ 0.8m; đối với kết cấu tường tâm, không nhỏ hơn 0.3 ÷ 0.6m Giá trị vượt cao an toàn vượt lũ, ngăn lũ của thân đập trong khi thi công, nên theo yêu cầu vượt cao của đỉnh đập

mà xác định

Khi xác định cao trình đỉnh đê quai, cần xét tới các trường hợp sau:

Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu, ngoài thỏa mãn yêu cầu phòng lũ ra, nếu có phát điện vận tải thủy, lấy nước tưới vv , cần xét yêu cầu tổng hợp các lợi ích, xác định chiều cao mực nước thượng lưu, cộng thêm chiều cao sóng leo và độ vượt cao an toàn Bảng 1.9.Giá trị nhỏ nhất vượt cao an toàn đỉnh đê quai không cho tràn qua

Cấp đê quai Hình thức đê quai Tình hình sử

Đê quai bê tông, đê quai đá

xây, đê quai lồng gỗ, lồng

Cao trình đỉnh đê quai dọc, cần xét tới dọc theo đường mặt nước hạ cộng thêm độ vượt cao an toàn, đỉnh đê quai lúc đó dốc nghiêng hoặc theo bậc thang Đối với sông suối miền núi không xét tới chiều cao sóng, nhưng dọc theo đường mặt nước cần xét sóng dâng của dòng chảy qua thí nghiệm mô hình

Chiều cao sóng leo có ảnh hưởng tới đê quai chỉ khi chiều gió mặt nước trước đê quai lớn hơn 1 km Nói chung cần xét tới tình hình cụ thể tốc độ lớn nhất thực đo của gió, chú ý tới hướng gió, địa hình, cột nước chọn công thức thích hợp để tính toán

Đối với đê quai cấp 4 hoặc dưới cấp 4 có xét tới chiều cao sóng leo hay không thì tùy theo tình hình cụ thể mà xét

Trong thời gian dẫn dòng thi công, khi có nguy cơ rõ rệt do sạt bờ phía khu hồ thượng lưu (đê quai thượng lưu bị sạt), cần xử lý ngay Nếu không tiện xử lý, chiều cao đê quai hoặc độ vượt cao an toàn thân đập trong thời kỳ thi công cần xét tới ảnh hưởng sóng dâng do bờ bị sạt sinh ra hoặc có thể dùng biện pháp an toàn khác

Đối với đê quai đất đá hỗn hợp, khi xác định cao trình đỉnh đê quai, cần tính đến tăng

độ vượt cao của thân đê quai do lún gây ra

1.5.2 Độ vượt cao an toàn của đê quai cho nước tràn qua

Giá trị dưới dâng cao của đê quai do nước tràn qua, có thể chọn đê quai bê tông trong bảng 1-9 Nói chung không cần thêm độ cao sóng leo Khi tính độ cao sóng leo không cần thêm độ vượt cao an toàn mà lấy giá trị lớn nhất trong 2 trường hợp trên

1.6 HỆ SỐ AN TOÀN ỔN ĐỊNH CHÔNG TRƯỢT CỦA ĐÊ QUAI

Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê quai chưa có quy định trong quy phạm của Nhà nước Do kết cấu và hình thức của đê quai đa dạng, chất lượng thi công, xử lý nền

và yêu cầu chống thấm không chặt chẽ, vật liệu và tài liệu thí nghiệm không đủ, số liệu

cơ bản thiết kế còn sơ lược, nên khó quy định tiêu chuẩn một cách nghiêm ngặt Hệ số

an toàn của đê quai, nói chung sử dụng tiêu chuẩn cùng cấp của quy phạm đối với quy định của đập, tùy điều kiện thi công, yêu cầu vận hành và luận cứ thiết kế đủ tin cậy mà lựa chọn một cách thích đáng

1.6.1 Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê quai đất đá hỗn hợp

Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê quai đất đá hỗn hợp theo quy định đối với đập

có thể dùng số liệu ở bảng 1-10, chỉ có cấp 4 trở lên hoặc chiều cao đê quai vượt quá 15m mới tiến hành tính toán Khi móng là móng mềm, hãy tính toán thông qua hoạt động trượt của móng, tìm mặt trượt bất lợi nhất

Bảng 1.10 Hệ số an toàn ổn định chống trượt của mái đê quai bằng đất đá hỗn hợp

Cấp của đê quai

1.6.2 Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê quai bê tông trọng lực

1.6.2.1 Ổn định chống trượt của đê quai bê tông trên nền đá

Có thể dùng công thức cường độ chống cắt (công thức ma sát) hoặc cường độ chống cắt

đứt để tính toán

Khi tính toán công thức cường độ chống cắt, hệ số an toàn dùng trị số của bảng 1-11

Đối với đê quai bê tông trọng lực trên nền đá, chỉ cần tính ổn định chống trượt trên mặt

nền Khi trong nền đá có tầng kẹp mềm yếu góc hơi dốc hoặc mặt nứt rời gây bất lợi

cho ổn định thì cần phải tính ổn định chống trượt của tổ hợp mặt nứt trượt Khi tính cần

xét đến ảnh hưởng của tính chất tầng đất và áp lực nước lỗ rỗng

Bảng 1.11.Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê quai bê tông trọng lực trên nền đá

Cấp của đê quai

Dùng tổ hợp tải trọng, tính ổn định, chỉ tiêu chống cắt đứt hoặc chống trượt, theo quy

phạm chuyên môn liên quan

Tổ hợp đặc biệt 2 trên bảng là gặp động đất hoặc lũ lớn nhất có khả năng xảy ra

Tổ hợp đặc biệt 1 là các tình trạng khác ngoài tổ hợp đặc biệt 2

b) Khi tính toán theo công thức cường độ chống cắt đứt, hệ số an toàn không theo

cấp công trình, tổ hợp tải trọng cơ bản dùng 3.0; tổ hợp tải trọng đặc biệt dùng 2.5; tổ

hợp tải trọng đặc biệt 2 dùng 2.3

1.6.2.2 Ổn định chống trượt đê quai bằng bê tông trên nền đất

Đối với đê quai bê tông trọng lực trên nền mềm yếu, ngoài tính ổn định chống trượt dọc

mặt nền ra, còn cần tính khả năng xảy ra trượt tầng sâu của mặt nền Khi tính toán cần

xét ảnh hưởng tính chất đất, áp lực lỗ rỗng theo chiều sâu mặt nền Hệ số an toàn theo

Tổ hợp tải trọng, tính toán ổn định và chỉ tiêu chống cắt hoặc chống trượt xác định theo

quy phạm chuyên môn có liên quan

Tổ hợp đặc biệt 1 dùng cho mực nước lũ thi công, tu sửa và kiểm tra

Tổ hợp đặc biệt 2 dùng cho tình trạng động đất

1.7 PHỤ LỤC QUY PHẠM

Nội dung tiêu chuẩn thiết kế dẫn dòng như sau:

1.7.1 Phân cấp công trình dẫn dòng

Phân cấp công trình dẫn dòng theo bảng 1-13

Khi công trình dẫn dòng không cùng cấp như đã phân trong bảng, nên lấy cấp cao nhất

làm chuẩn, thí dụ khi công trình dẫn dòng thuộc cấp 3, ít nhất có 2 hạng mục chỉ tiêu

phù hợp yêu cầu Đối với công trình thủy lợi thủy điện có quy mô lớn và chiếm vị trí

đặc biệt trong kinh tế quốc dân, cấp công trình dẫn dòng và tiêu chuẩn thiết kế lũ cần

được luận chứng đầy đủ và được cấp trên phê chuẩn Khi dùng đê quai ngăn nước phát

điện, cấp đê quai cần nâng lên một cấp, nhưng cũng cần thông qua luận chứng về kinh

tế, kỹ thuật

Bảng 1.13 Phân chia cấp công trình dẫn dòng

Quy mô đê quai Hạng mục

Cấp

Công trình lâu dài Hậu quả sau sự cố

Thời gian

sử dụng (năm) cao (m) Chiều kho (10 Dung tích 8 m 3 )

3

Công trình lâu dài cấp 1 có yêu cầu đặc biệt

Ngập thị trấn lớn, xí nghiệp công xưởng, giao thông, hoặc đẩy lùi thời gian thi công, phát điện tổ máy thứ nhất, gây tổn thất và nguy hại rất lớn

>3 >50 >1.0

4 Công trình lâu dài cấp 1,2 Ngập 1 phần thành thị, xí nghiệp công xưởng, phát điện tổ máy 1, gây tổn thất

tương đối lớn về kinh tế 1.5 ÷ 3 15÷ 50 1.0

5 Công trình lâu dài cấp 3.4 Ngập hố móng, ảnh hưởng không lớn tới tổng tiến độ thi công và phát điện tổ

máy 1 Tổn thất kinh tế tương đối nhỏ

<1.5 <15 <0.1

Ghi chú:

Công trình dẫn dòng bao gồm công trình ngăn dòng và công trình tháo nước, cấp của hai loại này bằng nhau

Bảng chia 4 mục chỉ tiêu là dựa trên phân giai đoạn thi công

Công trình vĩnh cửu có hay không có yêu cầu đặc biệt là chỉ nói về thời kỳ thi công, công trình lâu dài cấp 1 có yêu cầu đặc biệt là chỉ công trình lâu dài đập đất không cho nước tràn qua trong thời kỳ thi công và các công trình lâu dài có yêu cầu đặc biệt

Trong thời hạn sử dụng là chỉ giới hạn năm công tác của mỗi giai đoạn thi công công trình dẫn dòng, một công trình dẫn dòng có 2 hoặc trên 2 giai đoạn thi công cùng sử dụng, ví dụ đê quai dọc dùng cho giai đoạn dẫn dòng 1 và giai đoạn dẫn dòng 2 thì không cộng cả lại để tính là thời hạn sử dụng

Quy mô công trình đê quai một lần ngăn nước trong đó chiều cao đê quai là chỉ chiều cao lớn nhất của đê quai ngăn nước, dung tích kho nước là chỉ lượng nước ứng với cao trình mực nước thiết kế trước đê quai lúc ngăn và tích nước, cả hai cùng đều thỏa mãn quy mô chung

1.7.2 Tiêu chuẩn lũ công trình dẫn dòng

Tiêu chuẩn thiết kế lũ công trình dẫn dòng là căn cứ vào cấp và loại hình công trình quy định trong phạm vi bảng 1-14, lựa chọn có kết hợp với việc phân tích tổng hợp mức độ tác hại của gió để được tiêu chuẩn hợp lý về kinh tế, đối với công trình có hậu quả nghiêm trọng khi xảy ra sự cố thì cần xét tới các biện pháp khẩn cấp khi lũ vượt tiêu chuẩn

Bảng 1.14 Phân loại tiêu chuẩn lũ cho công trình dẫn dòng

Tài liệu thực đo thủy văn dòng chảy tương đối ngắn (nhỏ hơn 20 năm) hoặc công trình

ở vào khu trung tâm mưa bão

Dùng đê quai có hình thức kết cấu mới

Trong giai đoạn thi công then chốt nếu xảy ra sự cố sẽ dẫn đến hậu quả nghiêm trọng

Đầu tư, quy mô công trình và mức độ khó về kỹ thuật, dùng giới hạn trên và giới hạn dưới chênh lệch không lớn

Khi đập đắp đến độ cao không cần đến đê quai bảo hộ, tiêu chuẩn vượt lũ tạm thời căn

cứ vào hình thức đập và dung tích kho trước đập ngăn lũ, theo quy định trong bảng

Tiêu chuẩn ngăn lũ của thân đập sau khi hoành triệt công trình dẫn dòng

Cấp đập lớn

1 2 3 Loại hình đập lớn

Thời gian xuất hiện lũ (năm) Thiết

Bê tông

Kiểm tra 500 ÷ 200 200 ÷ 100 100 ÷ 50 Thiết

Đất đá

Kiểm tra 1000 ÷ 500 500 ÷ 200 200 ÷ 100

Hoành triệt công trình dẫn dòng nhằm thỏa mãn yêu cầu ngăn lũ tích nước của kho

nước theo quy định của tổng tiến độ thi công Lưu lượng thiết kế hạ van lấp dòng có thể

dùng lưu lượng bình quân tháng hoặc tuần với tần suất xuất hiện 5 ÷ 10 năm trong thời

đoạn hoành triệt hoặc căn cứ vào phân tích thống kê tài liệu thủy văn thực đo mà xác

định

Tiêu chuẩn thiết kế dẫn dòng của giai đoạn thi công hoành triệt công trình có thể căn cứ

vào các nhân tố như tính trọng yếu của công trình, hậu quả nếu thất bại trong thời đoạn

đó, tần suất xuất hiện 5 ÷ 20 năm mà chọn

Tiêu chuẩn ngăn nước của đê quai cho nước tràn qua, kết hợp với đặc điểm thủy văn,

thời gian thi công, thời gian ngăn nước, sau khi so sánh kinh tế kỹ thuật, lựa chọn tần

suất 3 ÷ 20 năm xuất hiện một lần

Khi liệt thủy văn tương đối dài (lớn hơn hoặc bằng 30 năm) có thể căn cứ tài liệu lưu

lượng thực đo mà phân tích lựa chọn

Dựa vào bảng 1-13 xác định cấp đê quai cho nước tràn qua, liệt kê chỉ tiêu các hạng

mục và lấy tình trạng thời kỳ ngăn nước của đê quai cho nước tràn qua làm căn cứ

Căn cứ vào cấp bậc đê quai cho nước tràn qua trong bảng 1-14 chọn và xác định tiêu

chuẩn lũ thiết kế khi đê quai cho nước tràn qua Khi liệt thủy văn tương đối dài (lớn hơn

hoặc bằng 30 năm) có thể dựa vào tài liệu năm điển hình thực đo mà phân tích và lựa

chọn Thông qua tính toán thủy lực hoặc thí nghiệm mô hình thủy công để tìm ra lưu

lượng ổn định khống chế khi đê quai cho nước tràn qua làm cơ sở thiết kế

1.7.3 Tiêu chuẩn chặn dòng

Tiêu chuẩn chặn dòng có thể dùng lưu lượng bình quân tháng hoặc tuần của thời đoạn

chặn dòng với tần suất 5 ÷ 10 năm, cũng có thể dùng phương pháp khác phân tích và

xác định

Thời đoạn chặn dòng có thể căn cứ vào đặc điểm thủy văn, điều kiện khí hậu, thi công

đê quai và các nhân tố thông thuyền, thông bè gỗ để phân tích và lựa chọn Nói chung

sắp xếp vào thời đoạn mùa khô sau lũ

Giới hạn dưới vượt cao an toàn đỉnh đê quai không cho nước tràn qua

Cấp bậc đê quai Loại hình đê quai

1.7.4 Cao trình và độ vượt cao đỉnh đê quai không cho nước tràn qua

Cao trình đỉnh đê quai không nhỏ hơn cao trình nước tĩnh của cao trình lũ thiết kế cộng

thêm độ cao sóng leo, độ vượt cao an toàn không nhỏ hơn các trị số trong bảng 1-16

Giá trị vượt cao hơn mực nước tĩnh lũ thiết kế của vật phòng thấm cho đê quai đất đá là:

Vật phòng thấm tường nghiêng từ 0.8 ÷ 0.6m

Tường tâm phòng thấm 0.6 ÷ 0.3m

Cao trình đỉnh đê quai cho nước tràn qua lấy cao trình nước tĩnh cộng độ cao sóng leo, không cần thêm giá trị vượt cao an toàn

1.7.5 Hệ số an toàn ổn định của đê quai

Đê quai bê tông trọng lực khi dùng công thức chống cắt đứt, để tính toán, hệ số an toàn

K lớn hơn hoặc bằng 3.0; nếu xét tình hình tháo nước kém K lớn hơn hoặc bằng 2.5; theo công thức tính toán cường độ cắt, hệ số an toàn K lớn hơn hoặc bằng 1.05

Hệ số an toàn ổn định mái đê quai đất đá:

Cấp 3, K lớn hơn hoặc bằng 1.20

Cấp 4 ÷ 5, K lớn hơn hoặc bằng 1.05

1.7.6 Tiêu chuẩn tích nước của kho nước trong thời kỳ thi công

Tiêu chuẩn tích nước của kho nước trong thời kỳ thi công căn cứ vào yêu cầu phát điện, nước tưới, thông thuyền, cấp nước vv và các nhân tố vượt cao an toàn của đập lớn vv mà phân tích quyết định Nói chung hệ số bảo đảm là 75 ÷ 85%

CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG I

1 Nêu những căn cứ chính để chọn tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng thi công?

2 Tiêu chuẩn an toàn kết cấu của đê quai khi cho nước tràn qua khác với tiêu chuẩn an toàn của đê quai khi không cho nước tràn qua?

3 Tiêu chuẩn lũ thời kỳ thi công vượt lũ tạm thời khác với tiêu chuẩn ngăn nước vượt lũ của thời kỳ thi công tích nước như thế nào?

4 Cách xác định đỉnh đê quai dọc?

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ QUY HOẠCH DẪN DÒNG 2.1 PHƯƠNG THỨC DẪN DÒNG THƯỜNG DÙNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

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, phân thành vài giai đoạn Đối với công trình có cột nước cao và vừa, có thể chia thành ba giai đoạn:

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

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 hoành triệt công trình dẫn dòng

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, ba 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 thức tháo nước và ngăn nước của các giai đoạn nên có thiết kế quy hoạch chu đáo cẩn thận, giúp cho phương án dẫn dòng được hoàn chỉnh

2.1.1 Phương thức dẫn dòng thường dùng và điều kiện sử dụng

Tuỳ theo điều kiện chặn dòng khác nhau, người ta chia phương thức dẫn dòng làm 2 loại: đắp đê quai ngăn dòng một đợt và đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt

Phương thức đê quai ngăn dòng một lần có: đường hầm, cống ngầm, kênh, máng vv Phương thức dẫn dòng khi đê quai phân kỳ chặn dòng có: thu hẹp dòng chảy, cống đáy, khe răng lược, lỗ chừa trên thân đập và lợi dụng công trình vĩnh cửu để dẫn dòng (như cống xả lũ, cống xả cát, đường ống dẫn nước vv )

Điều kiện sử dụng các phương thức dẫn dòng tóm lại như sau:

Phân kỳ dẫn dòng

Thường dùng với sông mà khu vực hạ lưu và khu vực trung lưu, lòng sông tương đối rộng nhất là lòng sông có bãi bồi, bãi nổi giữa sông, đảo đá ngầm vv thuận lợi cho dẫn dòng phân kỳ

Ví dụ, Tam Môn Hiệp, đập Cát Châu đều sử dụng đảo đá ngầm, bãi nổi giữa sông để làm đê quai dọc

Dẫn dòng qua kênh

Thường khi bờ có địa hình thuận lợi như mái dốc, dốc thoải hoặc có dòng sông cũ, eo núi, sông cong vv Việc thi công đào kênh tương đối đơn giản, có thể sử dụng cơ giới lớn, cũng có thể dùng nhân công để đào Thuận lợi cho gia tăng tiến độ thi công, rút ngắn thời gian thi công, thông thuyền, chở gỗ vv Dẫn dòng qua kênh được dùng phổ biến như: Trạm thủy điện Công Chủy, Ánh Tú Loan vv

Dẫn dòng qua máng

Dùng cho công trình nhỏ, lưu lượng không lớn lắm Ví dụ, công trình Kim Giang thuộc

Hồ Nam, lưu lượng lớn nhất dẫn dòng qua máng là 146m3/s

Dẫn dòng qua cống đáy

Thường dùng trong phân kỳ dẫn dòng, đôi khi dẫn dòng qua kênh làm thêm cống xả đáy tạo thành kênh kết hợp cống xả đáy để dẫn dòng Cũng có khi giai đoạn giữa hoặc giai đoạn sau khi thi công vượt lũ tăng thêm cống xả đáy

Dẫn dòng qua chỗ lõm ở thân đập hoặc khe răng lược

Dẫn dòng qua lỗ chừa thân đập được dùng rộng rãi, thường phối hợp với cống đáy hoặc các công trình tháo nước khác trở thành phương thức dẫn dòng chủ yếu vào thời kỳ giữa

và thời kỳ cuối của thi công vượt lũ của đập bê tông Còn dẫn dòng qua khe răng lược ít dùng chỉ dùng trong thi công công trình đập có cột nước thấp

Dẫn dòng qua nhà máy

Thường dùng cho trạm thủy điện lòng sông cột nước thấp

Trên đây là các phương thức dẫn dòng thường dùng Căn cứ vào điều kiện cụ thể của công trình, có thể dùng một loại, hoặc phối hợp vài phương thức để dẫn dòng Như dẫn dòng qua kênh hoặc cống đáy kết hợp với đường hầm, lỗ đáy hoặc lỗ chừa kết hợp với kênh dẫn hoặc trước dẫn qua khe răng lược sau dẫn qua lỗ đáy Ngoài ra, bất kỳ một lần chặn dòng hoặc phân kỳ dẫn dòng đều có thể dùng đê quai cho nước tràn qua hoặc không cho nước tràn qua

2.1.2 Những nhân tố ảnh hưởng tới phương án dẫn dòng

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

Điều kiện địa hình, địa chất

Điều kiện địa hình địa chất của thung lũng 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 với 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 lớn, việc xử

lý phòng xói và phòng thấm cho đê quai dọc gặp khó khăn, nên không dùng kênh dẫn dòng

Đặc điểm thủy văn

Sông có lưu lượng lớn hay nhỏ, thời đoạn và biên độ lưu lượng của mùa lũ và mùa khô, lưu lượng đỉnh lũ và quy luật 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 phương thức khác Đối với sông có biên độ mực nước mùa khô, mùa lũ lớn, có thể dùng đê quai cho nước tràn qua để 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

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 vv là một trong những căn cứ chủ yếu khi 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, hai 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 vv Không dùng đê quai cho nước tràn qua Đối với đập bê tông, cho phép tràn qua mặt đập, thường 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 như công trình Cát Châu Nhân tố thi công

Phương án dẫn dòng có quan hệ mật thiết tới 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 tới phân kỳ dẫn dòng và bố trí công trình dẫn dòng Trình tự thi công hợp lý không ảnh hưởng tới thời gian hữu ích thi công và tổng thời gian thi công Vì vậy, khi chọn phương án dẫn dòng cần xét tới trình tự và phương pháp thi công, cường độ và tiến độ thi công, việc bố trí thi công và bố trí giao thông bên ngoài với 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 càng ngày càng lớn, như trạm thủy điện Y-da-if có lòng sông rộng, có điều kiện phân kỳ dẫn dòng 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, khối lượng đào đạt 22.000.000m3 Thêm nữa kỹ thuật thi công công trình ngầm phát triển, mặt cắt đường hầm có thể làm rất lớn Kích thước mặt cắt hầm dẫn dòng trạm thủy điện Pu-li-

ep của Liên Xô đạt kích thước 17 x 22m

Nhân tố lợi dụng tổng hợp

Chủ yếu lợi dụng tổng hợp trong thời gian thi công gồm: thông thuyền, chở gỗ, phát điện, tưới, cấp nước vv 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 việc chọn phương án dẫn dòng thi công Tùy theo 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 để 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 100 công trình trong và ngoài nước có được quan hệ sau: đối với đập bê tông khi η nhỏ hơn 3, thường thích hợp dẫn dòng qua đường hầm và chặn dòng một lần; η ở giữa 3 và 4.5 thích hợp với phân kỳ dẫn dòng và chặn dòng một lần Đối với đập đất đá khi η nhỏ hơn 10 thường dùng một lần chặn dòng và dẫn dòng qua đường hầm hoặc dẫn dòng qua cống ngầm, khi η lớn hơn 10 thường dùng kênh, đường hầm, cống ngầm dẫn dòng Nếu thung lũng lòng sông rộng rãi có thể dùng phân kỳ dẫn dòng

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 an toàn, cân bằng cường độ thi công, tránh chồng chéo, bảo đảm tính chủ động trong thi công

Công trình dẫn dòng giản đơn, khối lượng công trình nhỏ, giá thành hạ, thi công thuận tiện, tốc độ nhanh

Thỏa mãn yêu cầu các thành phần kinh tế quốc dân (thông thuyền, chở gỗ, nước tưới, cấp nước, di dân vv )

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, ngày giờ phát điện

tổ máy 1, chặn dòng, ngừng thông thuyền, chở gỗ, số nhân lực

Biện pháp tổng hợp lợi dụng dòng chảy

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

2.2 PHÂN KỲ DẪN DÒNG

Phân kỳ dẫn dòng, phần lớn chia làm hai kỳ đối với trạm thủy điện cột nước thấp, cũng

có thể phân ba kỳ (như đập Phú Xuân Giang), bốn kỳ (Bát Bàn Hiệp) Trong cùng một

kỳ, có thể phân mấy đoạn cùng thi công (trước hai bờ, sau phần giữa sông) Đối với lòng sông rộng, cũng có lúc lực lượng thi công không đủ, đầu tư có hạn hoặc yêu cầu thông thuyền vv mà tiến hành phân nhiều kỳ, nhiều đoạn

2.2.1 Trình tự phân kỳ dẫn dòng

Trình tự phân kỳ dẫn dòng cần giải quyết số lượng phân kỳ phân đoạn và sắp xếp thuận lợi cho thi công Cần nghiên cứu các mặt sau:

Địa hình, địa chất, đặc tính thủy văn:

Thời kỳ thứ nhất nói chung ở bãi bồi, tầng phủ không sâu, bên bờ lũ uy hiếp không lớn, cũng cần chú ý lòng sông ổn định không bị xói Khi có bãi bồi, trước tiên thi công bãi bồi để đê quai đợt đầu đơn giản Trong điều kiện có thể, trước tiên quây hai bờ sau đến lòng sông

Bố trí chủ yếu:

Với trạm thủy điện cột nước thấp, nhà máy thường khống chế tổng tiến độ thi công, ưu tiên nhà máy để sớm phát điện Đối với trạm thủy điện có đầu nước vừa và cao, nhà máy không khống chế thời gian phát điện, nên ưu tiên thi công cống xả đáy, răng lược, phần chừa lại thân đập, để đơn giản dẫn dòng đợt hai

Thông thuyền trong thời kỳ thi công

Thời kỳ đầu không nên vây đường chủ yếu thuyền bè đi lại, cố gắng rút ngắn thời gian cản trở thuyền bè; trước tiên xây âu thuyền và các công trình thông thuyền khác để thời

kỳ hai sử dụng công trình thông thuyền vĩnh cửu cho thuyền bè đi lại, giảm nhỏ ảnh hưởng đối với thuyền bè vận chuyển

Trên đây là một số yêu cầu cho các mặt, có liên hệ với nhau và có mâu thuẫn với nhau, thường thỏa mãn mặt này lại ảnh hưởng tới mặt kia, hoàn toàn thống nhất với nhau là rất ít Khi xác định một phương án, cần phân tích cụ thể, phân biệt chủ yếu, thứ yếu để

so sánh về kinh tế và kỹ thuật

2.2.2 Mức độ co hẹp dòng chảy

Thường dùng hệ số co hẹp để biểu thị mức độ co hẹp dòng chảy, tức là lấy tỷ lệ phần trăm của diện tích đê quai chiếm diện tích phần lòng sông nước chảy qua Trên cơ sở lòng sông là đá hoặc tầng phủ tương đối mỏng, hệ số co hẹp khoảng 50-60%, khi lòng sông rộng, đê quai dọc nằm trên tầng phủ, hệ số co hẹp lấy từ 30-40% Khi địa hình hoặc công trình thủy công không có điều kiện thuận lợi, có thể lấy hệ số co hẹp khác nhau, so sánh về kinh tế và kỹ thuật mà xác định Bảng 2-1 nêu lên tình hình phân kỳ dẫn dòng của một số công trình

Khi xác định mức độ co hẹp lòng sông, cần tới xét một số điều kiện sau:

Cần lợi dụng triệt để đặc điểm địa hình, chọn vị trí đê quai dọc sao cho đạt mục đích thi công được thuận lợi và kinh tế hợp lý

Cần lợi dụng tường hướng dòng phân dòng giữa các công trình như đập, nhà máy, cửa cống để làm đê quai dọc Nếu mặt cắt tường hướng dòng không đủ ổn định, có thể tăng lên cho thích hợp như đập Tam Môn Hiệp, đập Cát Châu, Đơn Giang Khẩu, Thạch Nguyên đã dùng tường hướng dòng vĩnh cửu làm đê quai dọc

Không những thỏa mãn yêu cầu mặt cắt nước chảy qua thời kỳ đầu, còn phải thỏa mãn dẫn dòng thời kỳ hai, và thuận tiện cho việc chặn dòng Khi lòng sông hẹp không đủ bố trí, cần kết hợp đào móng mở rộng lòng sông, để thỏa mãn yêu cầu tháo nước phân kỳ (như trạm thủy điện Ô Khê Giang)

Khối lượng công tác hố móng nhiều hay ít, diện công tác lớn nhỏ đều trực tiếp ảnh hưởng tới tiến độ thi công Phân kỳ nhiều hay ít cần xét tới khối lượng công tác hố móng các thời kỳ, và cân bằng cường độ thi công, tránh cường độ thi công lúc cao, lúc thấp

Sau khi co hẹp lòng sông, lưu tốc tăng sẽ dễ xảy ra xói lòng sông và đê quai dọc, cần khống chế lưu tốc trong phạm vi xói cho phép

Cần đảm bảo thông thuyền trong thời gian thi công, ngoài trạng thái dòng chảy, lưu tốc phải thỏa mãn điều kiện thông thuyền, lưu tốc thông thuyền cũng cần thỏa mãn yêu cầu

hệ số bảo đảm thông thuyền

Bảng 2-1 Tình hình phân kỳ dẫn dòng của một số công trình

Tiêu chuẩn dẫn dòng Tên công trình

Phương thức phân kỳ

Hệ số thu hẹp (%) Tần suất lượng Lưu

(m 3 /s)

Lưu tốc thu hẹp (m/s)

Hình thức đê quai dọc

Tân An Giang 2 kỳ 60 Mùa khô 5% 4600 Đê quai lồng gỗ nước tràn qua

Kỳ 1: 37% Cả năm 5% 18400 Phú Xuân Giang 3 kỳ

Kỳ 2: 25% Mùa khô 5% 10160 Đê quai lồng tre

Mùa khô 5% 8060 4.5 Nước thấp: Đê quai đất đá

Cả năm 5% 34500 10 Nước cao: Đê quai bê tông

Nước thấp: Đê quai đất

đá Tam Môn Hiệp 2 kỳ 58 Cả năm 5% 16200

Nước cao: tường hướng dòng bê tông Thanh Đồng Hiệp 2 kỳ 70 Cả năm 5% 5450 Đê quai đất cỏ

Bát Bàn Hiệp 3 kỳ Kỳ 1: 1800 Đê quai đất cỏ

Tiêu chuẩn dẫn dòng Tên công trình

Phương thức phân kỳ

Hệ số thu hẹp (%) Tần suất lượng Lưu

(m 3 /s)

Lưu tốc thu hẹp (m/s)

Hình thức đê quai dọc

Kỳ 2:

1200

Kỳ 3:

1500

Cổ Điền Nhất cấp 2 kỳ 27 Mùa khô 5% 1750 Đê quai lồng gỗ

Đập Cát Châu 2 kỳ Thống kê thực đo 66800 Đê quai đất đá

2.2.3 Bố trí đê quai phân kỳ

Có rất nhiều các loại đê quai phân kỳ Khi quy hoạch trình tự phân kỳ thi công và mức

độ co hẹp lòng sông, nên đồng thời xét bố trí đê quai các thời kỳ Hình thức bố trí cần lựa chọn điều kiện thuận lợi về địa hình, địa chất và thủy lực để đạt được thi công thuận lợi và hợp lý về kinh tế

Bố trí đê quai phân kỳ cần xét các mặt sau:

Đê quai các thời kỳ nên hỗ trợ sử dụng Như đê quai dọc kỳ hai, cần lợi dụng những đoạn có lợi của đê quai dọc kỳ đầu, đồng thời kết hợp với công trình vĩnh cửu Hình thức và bố trí đê quai phải thuận tiện cho việc xây dựng và tháo dỡ đê quai

Vị trí đê quai thượng hạ lưu do hố móng lớn hay nhỏ quyết định Hố móng quá lớn, sẽ làm tăng khối lượng công trình đê quai dọc; hố móng quá nhỏ, thi công hố móng sẽ khó khăn Khi hố móng lớn hay nhỏ cần xét:

Bố trí đường xá vận chuyển và phương pháp đào móng

Vận chuyển và phương pháp đổ bê tông

Hiện trường sắp xếp vật liệu

Phương thức và bố trí tháo nước hố móng

Xử lý nền móng và điều kiện nối đầu đê quai

Điều kiện thi công và vận hành đê quai (có cho nước tràn qua không, biện pháp bảo

vệ và tháo dỡ đê quai)

Đối với một số công trình thủy công quá dài (như tường dẫn thuyền của âu thuyền ) có thể chia ra vây riêng làm cho hố móng không quá lớn

Khi hố móng bố trí sít xao, cần coi trọng ảnh hưởng an toàn khi nổ phá Đường biên đào

và chân đê quai nên có khoảng cách an toàn nhất định Nếu tầng phủ tương đối dày, cần chú ý tính ổn định của mái khi nổ phá hoặc tác dụng của dòng thấm

Bố trí mặt bằng đê quai các thời kỳ nên xem xét chu đáo điều kiện dòng chảy, tránh lắng đọng và xói lở có hại, đặc biệt ảnh hưởng của trạng thái chảy, lưu tốc do co hẹp đối với an toàn của đê quai dọc

Hình 2- 1: Bố trí dẫn dòng kỳ 3 của trạm thủy điện Phú Xuân Giang

1- Đê quai kỳ 1 3- Đê quai kỳ 3 5- Âu thuyền 2- Đê quai kỳ 2 4- Tràn 6- Trạm thủy điện

Hình thức bố trí tốt không những giảm xói mà còn nâng cao năng lực tháo nước Khi bố trí đê quai công trình trọng yếu cần kết hợp với việc lựa chọn phương án dẫn dòng, tiến hành thực nghiệm mô hình thủy lực

Để dòng chảy thuận lợi, đê quai dọc thường bố trí thẳng hoặc bố trí hình đường cong (như đập Cát Châu, đê quai cừ thép kỳ hai) đoạn thượng lưu tường cánh đê dẫn dòng

sẽ cải thiện được trạng thái dòng chảy, tránh được xói lở nền và đê quai do dòng chảy bên, chảy xoáy gây ra Như đê quai kỳ một của công trình Phú Long Giang, đã nghiên cứu nhiều mặt của tường cánh đạt được hiệu quả tốt Cũng có thể làm đập chữ T cải thiện được hiện tượng xói lở móng của đê quai dọc

Bố trí đê quai ngang thượng hạ lưu thường bố trí xiên đi với đê quai dọc, tạo cho nền thành bậc, như vậy giảm nhỏ được khu nước xoáy phía trước, cũng làm giảm bớt đê quai dọc, đồng thời có lợi cho thi công hố móng Hình 2-1 biểu diễn việc bố trí đê quai của trạm thủy điện Phú Xuân Giang Hình 2-2 Bố trí đê quai kỳ hai của đập Cát Châu

Hình 2- 2: Bố trí đê quai kỳ 2 trạm điện đập Cát Châu

1- Đê quai thượng lưu 2- Đê quai hạ lưu 3- Đê quai dọc cừ thép

4- Cống có 22 lỗ tháo nước 5- Nhà máy sông lớn 6- Nhà máy sông thứ hai 7- Cống xả cát 8- Âu thuyền số 2

9- Âu thuyền số 3 10- Kè chống lắng đọng

2-Tim đê quai hạ lưu kỳ 1 3-Tim đê quai đất cỏ kỳ 1 4-Đê quai thượng lưu đất đá kỳ 2 5-Đê quai hạ lưu nước tràn qua kỳ 2 6-Đê quai gian máy

7-Lỗ đáy dẫn dòng 8-Gian máy

9-Đường giao thông hố móng 10-Quốc lộ

1-Tim đê quai thượng lưu kỳ 1

Hình 2- 3: Bố trí dẫn dòng trạm thuỷ điện Thạch Tuyền

Bố trí dẫn dòng phân kỳ trạm thủy điện Thạch Tuyền, lợi dụng triệt để công trình thủy công là một thí dụ tương đối tốt Từ hình 2-3, bờ trái đập trọng lực, nhà máy thủy điện sau đập; bờ phải đoạn 12# ÷ 22# là đập tràn bụng rỗng; đoạn giữa 7# ÷ 11# là đập tràn

xả lũ đặc Đập khởi công tháng 11 năm 1970, tháng 12 năm 1973 phát điện tổ máy 1 Trình tự dẫn dòng: mùa đông 1970 tiến hành thi công kỳ một Đầu tiên vây trạm thủy điện và đập tràn 7# ÷11# bờ trái Chỉ trong thời gian 10 ngày hoàn thành đê quai đất cỏ đắp được chiều dài 412m trong mực nước sâu 4,5m, nối tiếp với tường dẫn đã xây dựng, hình thành hố móng kỳ một Mùa đông 1971, vây bờ phải, dùng 3 lỗ đáy của đoạn tràn

để dẫn dòng, gian máy lợi dụng tường phân dòng của đập nhà máy hình thành hố móng nhỏ Đê quai kỳ hai thiết kế với lưu lượng 500 m3/s với tần suất 5 năm gặp 1 lần trong thời đoạn tháng 12 ÷ tháng 3 năm sau, chiều cao lớn nhất của đê quai là 7m Trước tháng 3 đổ chân trước của đập bụng rỗng đến cao trình 368m thay cho đê quai thượng lưu, có thể ngăn nước khi lưu lượng là 1200 m3/s, từ đó đê quai thượng lưu không cần xét yêu cầu nước tràn qua Mùa lũ 1972, thân đập bờ phải nước tràn qua, cho nước đầy phần bụng rỗng làm cân bằng áp lực, đồng thời thông qua hành lang chân sau nối liền với hạ lưu, nước chảy qua đối với sự ổn định của chân sau và trước bụng rỗng không đem lại nguy hại nào Đến trước 1973, ngoài đoạn 22# bên bờ ra, toàn bộ bụng rỗng được bịt kín phần đỉnh, bảo đảm năm 1973 đập an toàn vượt lũ, tạo điều kiện cho cuối năm 1973 phát điện

Bảng2-2 Dẫn dòng qua kênh của một số công trình

Kích thước kênh (m) Tên công

trình Hình thức đập

Phương thức dẫn dòng

Lưu lượng thiết kế (m 3 /s)

Hình dạng mặt cắt

Dài Rộng

Dốc đáy (‰)

Trạng thái chảy

Lợi dụng tổng hợp

Công

Chủy Đập trọng lực

Kênh Cống đáy 9560 Hình thang 600 35÷45 5,4

Chảy xiết Ánh Tú

Loan Cống tháo nước

Kênh

Lỗ cống 620 Chữ nhật 308 10 7,84

Chảy xiết Lục Thủy Đập trọng lực Kênh

3,0 0,42

Chảy hoãn Giá Khê Đập đầu to Kênh, đường hầm, lỗ đáy 1300 Hình thang 560 16 2,5 Chảy hoãn

Y-da-if

(Braxin)

Đập trọng

lực Đập đá đổ

2.3.1.1 Chọn tuyến kênh và yêu cầu bố trí

Về mặt địa hình cần lợi dụng dốc vừa, mô đất, đèo, khe suối, bờ lồi sông, sông cũ để tuyến kênh ngắn, khối lượng công trình ít, có lợi tăng nhanh tiến độ thi công Đồng thời cần phân tích về mặt kinh tế

Cần xem xét kỹ về mặt địa chất, tránh dốc trượt, đoạn tầng v.v làm sao cho góc nghiêng đá, cấu tạo nứt ảnh hưởng ít đến ổn định của mái, tránh đào cạnh dốc cao Tường dẫn phía ngoài phải đặt trên nền cứng và hoàn chỉnh, tránh móng nửa đào nửa đắp Khi không tránh được đới mềm yếu, cần xem tính chất của nó và xử lý thích đáng Khi kênh trên nền mềm yếu, để tránh thấm phá hoại, tuyến kênh cách cạnh hố móng lớn hơn 2 ÷ 3 lần cột nước

Để thi công thuận tiện, vị trí tường dẫn ngoài nên cao hơn mực nước kiệt trở lên Cục bộ

có đoạn trong nước, chiều sâu cột nước không lớn quá 2 ÷ 3m

Dòng chảy cửa vào, cửa ra và trong kênh chảy ổn định, thuận, tránh nước vật, nước xoáy nguy hại đến công trình; không xói, không lắng đọng bùn cát

Bố trí kênh để không cản trở tới thi công hố móng, thuận tiện cho đào vận chuyển khi thi công hố móng Khi phải bắc cầu qua kênh, cần bố trí cầu và mố cầu không ảnh hưởng tới dòng chảy

Cố gắng tìm mọi cách sử dụng công trình vĩnh cửu như hố giảm áp, kênh dẫn nước vào nhà máy, kênh sau nhà máy, tường dẫn vào (nhà máy, cống) v.v để giảm nhỏ kênh chiếm đoạn đập, tiện cho sau này phần đập dễ đắp cao

Khi kênh còn dùng để thông thuyền, chở gỗ thì trạng thái chảy, chiều sâu cột nước, độ cong thỏa mãn yêu cầu lợi dụng tổng hợp của thông thuyền

2.3.1.2 Bố trí cửa vào, cửa ra của kênh

Bố trí cửa vào, cửa ra của kênh có lợi cho nối tiếp dòng chảy nước vào và ra, tránh ảnh hưởng bất lợi như nước vật, nước xoáy, thuận tiện cho thuyền, bè gỗ đi lại Góc giữa phương cửa vào và cửa ra đối với phương dòng chảy chính nên nhỏ hơn 30o và cần có đoạn biến đổi dần co hẹp vào và mở rộng ra Cửa ra có góc mở rộng thường là 5 ÷ 7o, góc co hẹp của cửa vào lớn hơn góc mở rộng của cửa ra một chút

Vị trí cửa vào, cửa ra quyết định do yêu cầu thi công và hố móng lớn hay nhỏ, đồng thời nên chọn nơi có điều kiện nền móng tương đối tốt Quãng cách cửa vào, cửa ra so với chân đê quai thượng hạ lưu cần có khoảng cách an toàn, với nền đá có thể gần, nền mềm yếu nên cách xa, tùy hình thức đê quai và chống xói của nền móng mà quyết định Quãng cách so với đê quai đất đá hình thức tường nghiêng, khi có biện pháp bảo vệ, nói chung không nhỏ hơn 30 ÷ 50m Đối với đê quai bê tông hoặc đê quai đất đá được bảo

vệ chân mái, không nhỏ hơn 10 ÷ 20m

Cao trình cửa vào, cửa ra trực tiếp ảnh hưởng tới độ cao đê quai và lưu lượng tháo nước của kênh và còn ảnh hưởng tới điều kiện thông thuyền, vận chuyển gỗ và chặn dòng Nói chung lấy gần sát với cao trình đáy sông, thấp hơn cao trình nước cạn 1 ÷ 1,5m để tránh không bị xói và lắng đọng bùn cát, đồng thời có lợi cho thông thuyền, vận chuyển

gỗ và chặn dòng Xác định cao trình cửa vào, cửa ra cần xét đồng thời với nối tiếp dòng chảy cửa vào, cửa ra và yêu cầu độ dốc đáy

Bảo vệ chống xói và tiêu năng ở cửa ra: Khi cửa ra là nền đá, nói chung không cần gia

cố và tiêu năng đặc biệt Khi nền mềm yếu hoặc lưu tốc cửa ra vượt quá năng lực chống xói của nền, lúc đó cần nghiên cứu biện pháp gia cố và tiêu năng Biện pháp bảo vệ có tường răng bê tông, thả đá hộc, cọc ống, rọ thép đá, tấm bê tông cốt thép, cừ thép, giếng chìm v.v khống chế hệ số Froud ở mặt cắt cửa ra trong phạm vi 1,2 ÷ 1,7 Mặt nước chỗ cửa ra cao hơn mực nước sông một chút để cho trạng thái chảy cửa ra không xuất hiện dòng bắn xung kích hoặc nước nhảy dòng đáy đào xói mạnh

2.3.1.3 Bố trí độ cong và độ dốc kênh

Bán kính cong của kênh quá nhỏ, độ nghiêng của mặt nước trên mặt cắt ngang tương đối lớn, phân bố lưu tốc không đều dẫn đến xói, lắng trong kênh, đồng thời dẫn tới tổn thất cột nước cục bộ Dòng chảy theo đường cong hình chữ S bất lợi, nên tìm cách tránh Đối với kênh đất, dòng chảy vòng ảnh hưởng lớn tới mái, cần khống chế nghiêm

ngặt bán kính cong, đối với kênh trên đá hoặc mái được bảo vệ thì có thể bán kính cong nhỏ hơn Bán kính cong thường dùng 3 ÷ 5 lần chiều rộng mặt nước Theo nghiên cứu của khoa Thủy Tây Bắc, bán kính cong nhỏ nhất r tính theo công thức sau:

v- Lưu tốc bình quân mặt cắt của đoạn thẳng thượng lưu đường cong v’- Lưu tốc chống xói của mái dốc bờ lõm

Độ dốc đáy kênh càng lớn, năng lực tháo nước càng lớn, nhưng dốc đáy càng lớn dẫn tới một loạt vấn đề xói, chống xói v.v Đối với kênh không yêu cầu thông thuyền, thả

bè gỗ, với điều kiện lưu tốc cho phép, thường thiết kế hơi dốc để giảm mặt cắt ngang của kênh hoặc giảm chiều cao đê quai Nếu có yêu cầu thông thuyền, chở gỗ thì dốc vừa Cũng có thể độ dốc đáy thay đổi ở các đoạn trong kênh, thậm chí dốc ngang hoặc dốc ngược Thiết kế dốc đáy cần xét đồng thời với ấn định cao trình cửa vào, cửa ra, đoạn nối tiếp dòng chảy cửa vào, cửa ra với trạng thái chảy trong kênh cùng nghiên cứu hoàn chỉnh Đối với công trình trọng yếu cần kiểm chứng qua thí nghiệm mô hình

2.3.2 Chọn kích thước và hình dạng kênh dẫn dòng

2.3.2.1 Chọn kích thước mặt cắt kênh

Chọn mặt cắt nước chảy qua kênh quyết định do lưu lượng lớn hay nhỏ và lưu tốc chống xói cho phép Diện tích mặt cắt ngang của kênh có quan hệ với chiều cao đê quai thượng lưu, cần so sánh về mặt kinh tế Khi so sánh, ấn định kích thước một số mặt cắt ngang của kênh, tính toán khối lượng công trình và giá thành của đê quai thượng lưu và của kênh tương ứng Mặt cắt có tổng giá thành của cả hai cộng lại nhỏ nhất là mặt cắt kinh tế Với một cao trình đáy kênh nhất định cũng cần so sánh chiều sâu và chiều rộng của kênh Với một cao trình đáy kênh không nhất định, sau khi xác định diện tích mặt nước chảy qua, cần so sánh giữa chiều sâu và chiều rộng kênh Đối với kênh đào cạnh núi, mặt cắt dạng hẹp và sâu có lợi cho giảm khối lượng đào, nhưng nếu quá sâu, hình thành mái dốc cao, không lợi cho ổn định của mái, càng làm cho thi công khó khăn Đối với điều kiện địa hình cho phép mặt cắt rộng và nông là có lợi hơn

Khi chọn kích thước mặt cắt kênh, ngoài so sánh về kinh tế ra, còn phải thỏa mãn yêu cầu về thời gian thi công, làm sao cho khối lượng công trình của đê quai và kênh được hoàn thành trong thời gian ấn định, đồng thời lưu tốc trong kênh cũng phải giới hạn trong phạm vi cho phép, nếu không, phải sửa lại kích thước mặt cắt hoặc phải có biện pháp gia cố Nếu có thông thuyền, vận chuyển gỗ cần thỏa mãn yêu cầu lợi dụng tổng hợp đó

2.3.2.2 Chọn hình dạng mặt cắt kênh

Hình dạng mặt cắt kênh có mặt cắt hình chữ nhật, hình thang, hình thang có cơ phụ thuộc vào tình hình địa hình, địa chất và tình trạng xây gia cố, cùng với yêu cầu ổn định mái Mặt cắt hình thang có cơ không chỉ ổn định mái, mà khi hiện trường rộng rãi, có lợi cho đào đắp cân bằng, còn có lợi cho lưu lượng nhỏ chảy qua mặt cắt nhỏ, lợi cho thông thuyền, vận chuyển gỗ, phòng chống biến đổi do xói lở, lắng đọng

trình Móng và hình thức bảo vệ Thiết kế Thực đo

Giá Khê

Đá cát nhỏ biến chất và thạch anh, không xây trát, tường dẫn bên ngoài là đê quai lồng gỗ

0,030 0,035÷0,040

Cát Châu

Đá cát đá phấn đất sét, sa thạch, đào nổ phá, có tu sửa lại, không xây trát

Nói chung các yêu cầu như sau:

Lợi dụng triệt để điều kiện địa hình để rút ngắn được tuyến đường hầm Khi sông ở vào đoạn cong, bố trí tuyến đường hầm theo đường thẳng và bên bờ lồi Nếu sông không có chỗ cong, cửa vào của đường hầm bố trí chỗ khe sâu cũng có thể tạo cho tuyến đường hầm được thẳng và ngắn Như đập Hướng Hồng Điện, Mai Sơn đều lợi dụng khe suối nhỏ để bố trí cửa vào

Khi tuyến đường hầm buộc phải cong thì nên tránh cong quá, bán kính cong nên nhỏ hơn 5 lần chiều rộng đường hầm, góc ngoặt nên lớn hơn 60o, góc giao nhau giữa đường tiếp xúc đoạn cong không nhỏ hơn 120o Chỗ đầu và cuối đoạn cong nên tiếp tuyến với đoạn thẳng, chiều dài đoạn thẳng này không nhỏ quá 5 lần chiều rộng đường hầm Nếu lưu tốc trong đường hầm vượt quá 10 ÷ 15 m/s, do yêu cầu đối với đoạn cong rất nghiêm ngặt nên khi cần thiết phải kiểm nghiệm qua thí nghiệm mô hình