đồ án kỹ thuật cơ khí Xây dựng giếng có áp, nhà máy thuỷ điện Nà Lơi

     ƯƠ Ề Ệ Ố Ầ 
   !" # $%&'!( "   $# !)* !'!ị đị à ậ ư à đ ề ệ ộ
" !ă 
   +! !,!ị đị đị ự 
-  ! !ệ ố 
. $ậ 
/'!( "   $# !)* !'!" !ư à đ ề ệ ộ ă 0
-  $ ! ( "  ( $ " !Đ ề ệ đị ấ à đị ấ ỷ ă 0
-  ! ( (Đị ầ ạ ọ 0
-- $1( ( !! !ấ đị ấ ứ ẻ2
-.3'!((4(5  4" !( đấ đ à ơ 6
-4( ! !" 7$+! ( " ệ ượ à đị ấ ậ 6
-0  $# ! ( $ " !Đ ề ệ đị ấ ỷ ă 8
   ƯƠ Ề Ầ 
- ( ()'9& !( !+!ụ đ ự 
--:;( !# $ " "( !+!ọ ể ạ à 
--3'!(5 !4!<+!-=ươ 
---3'!(5 !4!-<+!--=ươ -
--. $ !ế ậ .
-.:;( !5 !4!( !ọ ươ .
-. $ !ế ậ 
 . >  ƯƠ Í ĐƯỜ Ố 0
.+!& !#( ( & !!! ! !ạ ướ ế ệ đườ ố 0
.+!& ! & !!! ! !ạ ế ệ đườ ố 0
.-  $(   ! !ậ ệ ế ạ đườ ố 0
..( ( & !!! ! !ướ ế ệ đườ ố 2
.-!4!$  (( ! !ỷ ự đườ ố 6
.-! ! $  (ổ ấ ỷ ự 6
..+! (" ( $  !?5ứ à ấ ạ ố 8
.3 ! (  ! !ươ ứ đặ đườ ố @
.0!4!# ( $ ! !ế ấ đườ ố @

.0!4!(4( (4(& !,! ! !ự ụ đườ ố @
.0-!4! ! !đườ ố -
.0. AB !ể ề -0
.0!4!B  ệ đỡ -2
.00!4! ( Ađ ắ -6
.02:5B " ả ệ -8
.06!4!AC!B ệ -@
.08 #  ! ế ế đườ ượ .D
.2 !#,"  $ố ậ ệ .D
  > E>E>ƯƠ Í Đ 
:;( !+!& ! & !!! ọ ạ ế ệ à 
  " "4(  ! !F#  5" # ( $( !Đà à ớ à ẳ đứ ế ợ ớ ế ấ ố
 Aạ 
. $ !ế ậ 
- $ *!4! (ờ ạ ướ 
.!4! & !!!  ế ệ đà à .
.!(  !<=đ ạ .
.-!(  !<=đ ạ .
..!(  !<=đ ạ .0
  G  G  ƯƠ Ẩ Ị Ặ Ằ ƯỜ .0
0 A" B H$!! !# 7$  A&I,! ( ể à ổ ữ ế ả ă ự đị .0
0-34 !!  (('9,!#$" ()'9& !ừ ổ ố ự ự .0
0. A" ( !+!ắ ị .2
0 !" !($9 !" #$ 5# !$9,!"  $Đườ ậ ể à ậ ế ậ ệ .2
 : J K  ƯƠ Ù Ọ ƠĐỒ .2
2 !9,$( $( B !" ( !4(;( !H  ( !ữ ầ ơ ả ề ọ ơ đồ .2
2-K  ( !ơ đồ .6
  E>E>F: 3   ƯƠ Đ Ắ ĐẶ ĐƯỜ ƯỢ .6
6 ( (( ! ổ ứ à .6
6-:;( ! !( !ọ ướ .8

6-( !L ! ,!)$ !ướ ừ ố .8
6--( !L ! & ,!,!ướ ừ ướ .@
6-. $ !ế ậ .@
6.:;( !( !! ( !ọ ệ .@
6+! ( !ự 
6 !4(( ('9!  (ặ ổ ố 
6-M1(B (" ) (  ố à ử ấ ả 
6.K! " $H  ạ à ử à -
6: 5  ! ắ đặ đườ ượ -
 : 3   ƯƠ Ắ ĐẶ ĐƯỜ Ố .
847$4($!( !4( 5  ! !ắ đặ đườ ố 
8- !  (ọ ờ ụ 
8- !;! (ọ ụ 
8--49 ờ 0
8-. !&'9(45ọ 0
8-! (ụ 2
8-0 A" B 7$ !(45ể à ả ả 2
8. ( (( !ổ ứ 6
8.  AC!B  N *!4! (Đà ố ể đỡ đà ướ 6
8.- !4( B  "   ! !ờ ể đỡ à đ ạ ố 6
8.. 5 Aả đệ 6
8. !4( B, !AC!Bđổ ệ8
8.0 !4( B  "  !" đặ ệ đỡ à đị ị 8
8.2 !4( 5?5 ! !ắ đườ ố 8
8.6: 5?5( 55 B, !B "ắ ố đổ ả ệ8
8.8 B, !B " Đổ ả ệ 8
8.@: 5?5((4(  ! 5Lắ đ ạ ế @
8.D: 5  ! !(  !7$ (?-6@ 7$ắ đặ đườ ố đ ạ ố đ @
 M3ƯƠ Ụ0
@ !4(( $H4!ế 0

@- !4( ( ắ đị 0
@. !4(( 5! (ấ ướ 0
 M  ƯƠ Ổ Ứ 0-
D !4(( ('9%  F 5 ! ặ đà à ắ đườ ượ 0-
DM4( !#  !( !" (!A ($# đị ố ượ ệ ỗ ỳ 0-
D-M4( !H ! !A?($#đị ố ườ ỳ0.
D.M4( ! ! ! !( !( !" (đị ờ à à ừ ệ 0
D- !4(  ! !đặ đườ ố 02
D-M4( !#  !( !" (!A ($#đị ố ượ ệ ỗ ỳ02
D--M4( !H ! !A?($#đị ố ườ ỳ02
 M O %  ƯƠ Ỉ Ế Ỹ Ậ 2D
 ! )'9& !ế độ ự 2D
- ! ! !( !+!ờ à à 2
Chương I : Khái quát chung về hệ thống công trình ngầm
1.1.Vị trí địa lý, giao thông và khí hậu- dân cư và điều kiện xã hội nhân văn
1.1.1.Vị trí địa lý, địa hình tự nhiên
Công trình thuỷ điện Nà Lơi nằm trên sông Nậm Rốm, thuộc địa phận Điện
Biên Phủ, tỉnh Lai Châu. Thuỷ điện Nà Lơi là bậc thang dưới của nhà máy thuỷ điện
Thác Bay, công trình đầu mối cách thuỷ điện Thác Bay 1.5 km, thuỷ điện Nà Lơi khai
thác thuỷ năng của đoạn sông Nậm Rốm có cột nước trên 140m, sau đó chảy vào hố
Khuổi Phạ và đi vào các kênh dẫn thuỷ nông.
Công trình thuỷ điện Nà Lơi nằm phía đông bắc lòng chảo Điện Biên, vị trí địa
lý được xác định bởi toạ độ 210 độ 27 phót vị trí độ bắc, 130 độ 03 phót kinh độ đông.
Đặc điểm địa hình vùng này là các dãy núi cao 1000-2000m và thấp dần về phía lòng
chảo Điện Biên với cao độ 450 – 500m, các dãy núi được chia cắt bởi mạng lưới sông
suối nhỏ, sâu, dốc lớn thuộc hệ thống sông Nậm Rốm, các thung lũng dạng chữ V có
sườn dốc 30 – 60 độ.
Sông Nậm Rốm – nơi xây dựng công trình, có độ dốc lớn chảy theo hướng
Đông bắc – Tây nam, tạo thành các bậc thang có độ chênh nhỏ, tạo thành cánh đồng
nhỏ có bề rộng 500 – 700m, kéo dài 500 – 1500m, dọc sông.

1.1.2.Hệ thống giao thông
+ Giao thông ngoài công trình : hệ thống đường giao thông chính từ ngoài công
trường là quốc lé đến công trường 279. Các loại trang thiết bị – vật kiệu được vận
chuyển bằng Quốc lé 279 vào. Đường quốc lé 279 được trải nhựa và đủ cho hai luồng
xe tránh nhau.
+ Giao thông trong công trường : Hệ thống giao thông được nối liền từ quốc lé
279 đến các địa điểm thi công, đến từng hạng mục của công trình. Các đường này
không trải nhựa vì chỉ phục vụ cho thi công, mặt đường đủ rộng để cho hai xe đủ lớn
tránh nhau, một số đoạn có rọ đá bảo vệ bờ dốc.
1.1.3. Khí hậu
Lưu vực song Nậm Rèm nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa
đông lạnh và khô, mùa hè nóng và Èm. Phân bố mưa trên lưu vực sông Nậm Rốm có
xu hướng tăng dần về phía thượng nguồn, lượng mưa trung bình hàng năm giao động
trong khoảng 1500 – 2000mm. Lượng mưa trung bình năm trên sông Nậm Rốm tính
đến tuyến Nà Lơi là 1980mm, trong khi đó tại trạm Điện Biên đo được là 1950mm.
Mùa mưa ở đay kéo dài từ tháng năm đến tháng chín với lượng mưa chiếm
97% tổng lượng mưa cả năm. Tổng số lượng mưa trong năm đạt khoảng 132 ngày,
trong đó mùa mưa chiếm tới 94 ngày, đạt khoảng 70% số ngày mưa trong cả năm.
Lượng bốc hơi trung bình năm tại trạm khí tượng Điện Biên đo bằng ống Piche
đạt 983mm, lượng bốc hơi khu vực được xác định theo chu trình cân bằng nước và
bằng 750mm, lượng bốc hơi mặt nước là 1077mm, tổn thất hồ chóa nước xác định
bằng 327mm.
Nhiệt độ không khí trung bình năm là 22 độ C. Cao nhất là 30 độ C và thấp nhất
là - 0.4 độ C. Độ Èm không khí dao động từ 80 – 87%. Độ Èm trung bình năm là 84%,
độ Èm tuyệt đối dao động từ 14 – 28mb. Trung bình năm là 22.5mb.
Trị sè trung bình tháng và năm của một số đặc trưng khí tượng tại trạm Điện
Biên đại diện cho vùng Nà Lơi được trình bày trong hình 1.1 và 1.2.
1.1.4.Dân cư và điều kiện xã hội nhân văn
Dân cư trong khu vực xây dựng nhà máy thuỷ điện Nà Lơi, chủ yếu tập trung
ở thị xã Điện Biên gồm nhiều dân téc !: Kinh, Thái, Mường.

Kinh tế của khu vực nhìn chung là phát triển mạnh, vì đây là nơi có nhiều dấu
Ên lịch sử của chiến tranh để lại, khác đến và thăm quan nhiều.
Tại công trường thuỷ điện Nà Lơi dân cư chủ yếu là dân téc Kinh và Thái,
nghành kinh tế chủ yếu của họ là nương rẫy và trồng cây công nghiệp như Nhãn, Vải,
Xoài, ngoài ra còn chăn nuôi gia sóc, gia cầm như Lợn, Gà, Trâu, Bò.
Nền văn hoá ở đây đang phát triển mạnh, một số trường học được xây dựng đầy
đủ ở thị xã Điện Biên. Đặc biệt là có trường Cao Đẳng Sư Phạm Lai Châu.
1.2. Điều Kiện địa chất và địa chất thuỷ văn
1.2.1. Địa tầng thạch học
Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi người ta đã tiến hành đo dạc địa chất
khu vực, tiến hành nghiên cứu đầy đủ về mặt địa tầng, địa chất kiến tạo và thạch học,
người ta đã lập bản đồ địa chất công trình tỉ lệ 1:2000 trên diện tích 2.8km
2
và các
phân vị địa tầng. Trong phạm vi nghiên cứu chỉ lé có hai loại đá trầm tích thuộc điệp
Suối Bàng và phủ trên nó là các trầm tích bở rời hệ đệ tứ.
a. hệ thống trên, bậc Nory – Ret phụ diệp Suối Bàng từ dưới lên trên bao
gồm : Cuội kết, dăm kết, cát kết và sét kết xen kẹp được chia thành hai tập đá.
Tập 1: Gồm Cuội kết, dăm kết, đá khoáng có kẹp sạn kết, phân kết dạng khối,
xi măng cơ sở là cát kết màu xám tro bị nén Ðp mạnh, thế nằm trung bình (200 - 250)
L (40 – 50 độ). Bề dày tập 450 – 500m.
Tập 2 : Nằm chỉnh hợp trên tập 1 là đá bột kết màu xám nâu, xám đen, xen các
líp cát kết, sạn kết và sét kết, góc dốc líp 40 –50 độ đổ về hướng tây nam, bề dày của
tập 300 – 400m.
b. Hệ đệ tứ Q
Trầm tích aluvi (aQ) : Trong phạm vi nghiên cứu gặp rất Ýt trầm tích aluvi
của sông suối, loại này trầm động dưới hai dạng đó là : bãi bồi và lòng sông.
Tràm tích bãi bồi gồm : Cát, Cuội, Sỏi lẫn các tảng lăn lớn gặp tại một số
điểm nhỏ dọc sông, kích thước các bãi bồi nhỏ hẹp : rộng 1 đến vài mét, chạy dài
3- 5m, bề dày 0.5 – 1m. Trầm tích thềm sông gặp ở bản Nà Lơi rộng 100 – 200m,

dài 400 – 500m.
Líp sườn tàn tích (edQ) : Phát triển đá trầm tích diệp Suối Bàng, thành phần
thạch học là á sét màu nâu, nâu vàng dẻo cứng đến dẻo mềm lẫn 15 – 20% dăm sạn
sỏi cuội đá cuội kết, cát kết và sét kết, ở sườn đồi đôi khi gặp những tảng lă cuội
kết kích thước khá lớn từ một vài đến hàng chục mét.
1.2.2 Cấu trúc địa chất tính nứt nẻ
Trong phạm vi nghiên cứu trầm tích diệp Suối Bàng tuổi Nory – Ret phân
bố thành dạng kéo dài theo hướng Tây Bắc- Đông nam, gồm các đá : Cuội kết, sạn
kết, tuyển lên trên là cát kết, bột kết, cá thể nằm thoải dần từ 70 –45 độ đổ về phía
Tây nam, phủ trên toàn bộ bề mạt chảu chúng là đá trầm tích a – dQ, tại lưu vực
sông suối có trầm đọng líp mỏng aluvi phân bố không đều, không liên tục.
Trong khu vực nghiên cứư chỉ phát hiện đứt gãy bậc IV. Còn gặp một số đứt
gãy, nứt nẻ bậc V phát triển theo hai hướng chính Tây băc - Đông nam và Đông
bắc – Tây nam có chiều dày đới phá huỷ trung bình 0.2 – 0.5 mm. Hiện tượng nứt
nẻ của đá phát triển tương đối mạnh và có xu hướng giảm dần theo chiều sâu, hệ
thống nứt nẻ theo mặt líp phát triển mạnh. các khe nứt có bề rộng nhỏ. Một đến vài
mm chất nhét là sét, oxit sắt, một số khe nứt kín chất nhét là thạch anh, canxit.
Do tính nứt nẻ kiến tạo neo trêm thì mức độ ảnh hưởng của chúng đến việc
xây dựng công trình là không lớn. Đặc biệt đối với đường hầm đào trong đá
nguyên khối thì hầu ! không bị ảnh hưởng.
1.2.3 Phân chia các líp đất đá và tính cơ lý.
Theo đặc điểm tính chất mô tả ngoài thực địa kết hợp với việc lấy mẫu
phân tích trong phòng, phân chia các líp trong khu vực thành các đới sau :
+ Líp I (e- dQ) : Líp đất sườn tàn tích, thành phần á sét màu xám, nâu dẻo
cứng đến cứng, lẫn 20- 30 % dăm sạn của đá cát kết, cuội kết, kích thước của đá
dăm kết từ 1 – 5cm, đôi khi gặp tảng đắ có kích thước từ 1- 5m.
+ Líp IA : líp phong hoá mãnh liệt, đá gốc phong hoá thành đá sét, sét
màu xám nâu dẻo cứng, lẫn 30- 40% dăm xạm của đá tảng, đá gốc có kích thước từ
1- 5cm, có độ cứng từ độ lớn trung bình đến yếu. Đá bị biến đổi thạch học hoàn
toàn, các mối liên kết hoàn toàn bị phá huỷ, đôi nơn còn giữ được cấu trúc của đá

mẹ.
+ Líp IB : Líp phong hoa yếu đá gốc dăm kết, cuội kết, cát kết, bột kết màu
xám sáng, xám lục, xám đen đá bị phong hoá nứt nẻ mạnh. Mức độ biến đổi thạch
học và giảm các chỉ tiêu cơ lý không nhiều, đá cứng chắc trung bình đến cứng dọc
theo khe nứt đã bị biến đổi màu sắc và bị Oxit sắt hoá, chiều dày đới thay đới thay
đổi phụ thuộc vào đá mẹ, chiều dài trung bình từ 5 – 10m, đôi khi từ 18 – 20m.
+ Líp IIA : đá tương đối nguyên khối. Đá gốc không bị phong hoá đến rất
cứng chắc, Ýt nứt nẻ, đá có chỉ tiêu cơ lý cao, tính thấm nước yếu.
1.2.4. Các hiện tượng và qua trình địa chất vật lý
Do hiện tượng tại khu vực có núi cao, dốc lớn và nhiều suối sâu nên các hiện
tượng địa chất vật lý tương đối phát triển mạnh.
Quá trình phong hoá đất đá : Do điều kiện địa hình, khí hâu, thành phần cấu tạo
đất đá nên quá trình phong hoá vật lý và hoá học diễn ra liên tục, tương đối mạnh và
không đều theo vị trí. Toàn bộ khu vực có vỏ phong hoá dày, rất Ýt nơi lé đá gốc và
líp này dễ bị trượt lở, không thuận lợi cho việc bố trí các kênh dẫn, đường ống còng
! nhà máy hở.
Quá trình xâm thực bóc mòn : Do địa hình dốc, đất đá kém bền vững nên quá
trình xâm thực bóc mòn phát triển ở mức độ mạnh, liên quan chặt chẽ đến sự hình
thành các sông suối, các rãnh sói, các mương sói cắt sâu vào dất đá, điều này ảnh
hưởng bất lợi đến việc bố trí các công trình.
Hiện tượng trượt lở : chủ yếu diễn ra ở hai bờ sông và một số nhánh suối, do
sườn dốc nên hiện tượng trượt lở phát triển mạnh, các khối trượt quan sát thấy không
lớn nhưng do sườn có độ dốc lớn nên các khối trượt cao và dài ảnh hưởng đến việc bố
trí các công trình.
1.2.5.Điều kiện địa chất thuỷ văn
Dùa vào đặc điểm địa mạo, cấu trúc địa chất và địa chất thuỷ văn có thể chia
khu vực ra ba hệ chứa nước sau :
+ Hệ chóa nước trong đá trầm tích : nước chứa và vận động trong các lỗ hổng
lẫn dăm sạn, phức hệ này rất nghèo nước, mực nước dưới đất dao động mạnh, hệ số
thấm từ 10

-4
– 10
-6
m/s. Về mùa khô Ýt thấy nước ngầm trong đới này.
+ Hệ chứa nước trong đá trầm tích tập 2 - điập Suối Bàng : Thành phần thạch
học của đá là bột kết, cát kết và kẹp Ýt sạn kết, sét kết. Nước chứa và vận động trong
các khe nứt của đá. Nguồn cung cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa và nước
ngầm từ tầng trên xuống, thoát ra ở các khe suối bờ sông.
Độ sâu mực nước ngầm trung bình từ 5- 10m. Loại hình hoá học của nước là
bicácbonátcanxi- magiê, vàbicácbonátclorua – natri- canxi với độ PH từ 7.4 – 7.9.
Nước ăn mòn bê tông do gốc axit HPO
3
-
yếu.
+ Hệ chứa nước trong đá trầm tích tập 1 diệp Suối Bàng: thành phần thạch học
của đá là cuội kết, dăm kết đa khoáng, kẹp Ýt sạn kết, cát kết và sét kết, nước chứa và
vận động trong các khe nứt của đá. Nguồn cung cấp nước cho tầng này là nước mưa,
nước ngầm từ tầng trên xuống thoát ra từ các hẻm suối, bờ sông. Tính thấm nước phụ
thuộc rất nhiều vào tính nứt nẻ, vỡ vụn của đá. Hệ số thấm nước của đá thay đổi từ 0.1
– 1m trên ngày đêm. Độ sâu mực nước ngầm thay đổi từ 7 –10m lên phía đỉnh cao
mực nước ngầm còn sâu hơn. Loại hình hoá của nước là : bicácbonátcanxi – magiê
và bicácbonátclorua.
:PQ!AP<AA=
-.0268@D-
R!-S?!(T!US?#V!#W$!BR!X!Y
YAZU!G[!
.0D
.DD
-0D

-DD
0D
DD
0D
D

-
0
D
60
-26
.D6

.8
02

@
-.0268@D-
X!
R!S?!PQ!AP$!BR!Y
YAZU!G[!
-8
-2
-

-D
8
2

-

D
X!
US?#V!#WD
D

Chương II : khái quát chung về công trình ngầm
2.1. Mục đích xây dựng công trình
Nhà máy thuỷ điện Nà Lơi là nhà máy thuỷ điện thứ hai được xây dựng ở vùng
này, sau nhà máy thuỷ điện Thác Bay. Vì vậy việc xây dựng nhà máy thuỷ điện Nà
Lơi tạo ra lợi Ých cho việc xây dựng và phát triển đất nước, nó góp phần điện khí hoá
tới nông thôn và miền núi, vùng sâu, vùng xa. Với công suất nhà máy là 9300kw điện
năng được hoà vào mạng lưới quốc gia, phù hợp với nhu cầu sử dụng điện trong tương
lai.
Điện lượng trung bình năm là : 46.29 triệu kwh.
2.2. Lùa chọn kiểu loại vào vi trí công trình
Dùa vào tính chất công trình và điều kiện địa chất địa hình khu vực bố trí công
trình ta đưa ra hai phương án về lùa chọn kiểu loại và vị trí bố trí công trình như sau :
+ Phương án 1: Tuyến đường dấn có bố trí giếng đứng.
+ Phương án 2 : Tuyến đường dẫn có bố trí giếng ngiêng (không có giếng
đứng).
Trên đây do yêu cầu của Đề Tài ta chỉ xét cho tuyến từ cửa hầm điều áp xuống
đến khu vực đặt nhà máy.
2.2.1. Phân tích phương án 1 (hình 2.1)
Phương án này gồm có một giếng đứng sâu 113.8m nối từ cửa hầm điều áp với
đường hầm ngang dài 417.7m ra tới nhà máy. Tổng chiều dài đường hầm thi công là :
531.5m.
+ Ưu điểm của phương án :
- Theo các tài liệu khảo sát cũng với tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất, thì gần
toàn bộ chiều dài tuyến đường hầm nằm sâu trong đới đá nguyên khối (đới 2) của
đá tấp 1 gồm : cuội kết, sạn kết, dăm kết, xen cát kết màu xám, xám tro rất vững

chắc, phong hoá nót nẻ yếu, có hướng đổ theo đường hầm. Rất thuận tiện trong
quá trình thi công đường hầm.
- Bảo vệ trong chiến tranh tốt.
- Độ bền và ổn định của kết cấu cao.
+ Nhược điểm của phương án :
- Chiều dài thi công lớn và việc lùa chọn kiểu loại và vị trí công trình như
thế thì cùng lúc không thể thi công được nhiều hạng mục công trình. Điều đó dẫn
tới thời gian hoàn thành công trình tăng và giá thành kinh tế cao.
- Tổng chiều dài dòng chảy lớn dẫn đến tổn thất năng lượng cao.
- Nhiều góc chuyển hướng xấp xỉ 90 độ dẫn đến tổn thất năng lượng cao.
- Chi phí bảo dưỡng lớn.
2.2.2. Phân tích phương án 2 (hình 2.2)
Phương án này bố trí đặt giếng ngiêng bằng đường ống từ cửa hầm điều áp đến
nhà máy dọc theo sườn đồi, có độ dài 439.5m.
+ Điều kiện địa chất nơi vị trí đặt đường ống.
- Líp 1: Líp sườn tích phủ toàn bộ mặt cắt có chiều dài mỏng trung bình từ
1 –2m.
- Đới IA : Đới phong hoá mãnh liệt, thành phần là á sét, lẫn dăm sạn của
đá gốc có chiều dày 4- 5m .
- Đới IB : Là đá gốc của tập hai gồm bột kết, cát kết xen sét kết màu xám,
xám đen có độ cứng trung bình, phong hoá nứt nẻ trung bình, có chiều dày từ 5-
10m.
- Mực nước ngấm cách mặt đất 7-8m.
- Có độ dốc sườn đồi thoải đều từ 18-22 độ, các hiện tượng trượt lở, đá lăn
nguy hiểm Ýt.
+ Ưu điểm của phương án :
- Giảm được chiều dài của công trình và việc lụă chọn kiểu loại và vị trí
công trình như thế này ta có thể tổ chức thi công nhiều hạng mục công trình
trong cùng lúc. Điều đó dẫn đến thời gian hoàn thành công trình giảm và hiệu
quả kinh tế cao.

- Mặt khác còn có các ưu điểm : dễ xây dựng, chi phí thấp, đễ lắp ráp, dễ
bảo dưỡng, tổn thất năng lượng nhỏ.
+ Nhược điểm của phương án :
- Gần toàn bộ chiều dài tuyến xét được bố trí trong tầng đất đá yếu.
Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách thi công lé thiên – đặt đường
ống thép dọc theo sườn đồi.
- Việc bố trí đường ống theo kiểu lé thiên còn có nhược điểm khác là:
• Chịu ảnh hưởng của thời tiết.
• Độ bền và ổn định của kết cấu công trình không cao.
• Chịu ảnh hưởng lớn trong chiến tranh.
2.2.3. Kết luận
Qua phân tích hai phương án trên ta thấy việc lùa chọn phương án hai là khả thi
hơn đối với đặc điểm của công trình này.
Vậy ta chọn phương án hai là phương án kiến nghị cho công trình.
2.3. Lùa chọn phương án thi công
Công trình thiết kế là giếng nghiêng dẫn nước có áp được thiết kế bằng cách lắp
ghép các ống thép áp lực.
Vị trí bố trí giếng nghiêng có đáy cách mặt đất tự nhiên là :
+ Vị trí cao nhất : 7m
+ Vị trí cao nhất : 1m (xác định theo tỉ lệ bản đồ)
Gần toàn bộ chiều dài tuyến nằm trong tầng đất đá yếu.
Với đặc điểm công trình như trên ta có ba phương án thi công như sau :
2.3.1. Phương án 1: Thi công công trình hoàn toàn bằng phương pháp ngầm.
+ Ưu điểm của phương án : khối lượng đất đá đào ra san gạt là Ýt.
+ Nhược điểm của phương án : khó khăn trong thi công và độ an toán thấp, đặc
biệt ở đây đất đá yếu và chiều sâu líp đất đá đến đường ống nhiều đoạn rất thấp, ta
phải thêm chi phí chống tạm cho công trình lớn.
2.3.2. Phương án 2: thi công công trình ngầm bằng phương pháp lé thiên một
phần.
Ta thấy rằng với tính chất công trình như trên, phương pháp này áp dụng không

kinh tế.
2.3.3. Phương án 3 : thi công công trình bằng phương pháp lé thiên toàn phần.
Theo phương án này ta sẽ tiến hành theo trình tự như sau : tạo mặt bằng thi
công (chặt cây, đào gốc) - đào hào – lắp đặt đường ống.
+ Ưu điểm của phương án
Phương án này có ưu điểm rất lớn là :
- Tiến độ thi công nhanh.
- Tính toán kết cấu tương đối đơn giản.
- Dễ thi công.
- áp dụng được cơ giớ hoá trong quá trình thi công.
- Đạt được hiệu quả kinh tế cao cho công trình.
+ Nhược điểm của phương án :
Khối lượng đất đá đào ra và san gạt là tương đối lớn.
2.3.4. Kết luận
Qua ba phương án nêu trên ta so sánh thấy việc chọn phương án 3 là khả thi
hơn cả.
Vậy ta chọn phương án 3 là phương án thi công cho công trình.
+ Ta thấy rằng việc chọn phương án 3 là phương án thi công cho công trình. Để
thực hiện các công việc trên ta cần sơ bộ chọn các trang thiết bị chuyên dùng sau:
- Máy xóc - đào và xúc đất đá.
- Máy ủi – san gạt đất.
- Máy tời – tòi đường ống.
- Máy cẩu – cẩu các trang thiết bị.
Chương 3 : Tính toán đường ống
3.1. Hình dạng kích thước tiết diện ngang đường ống.
3.1.1. Hình dạng tiết diện ngang đường ống.
Do đây là đường ống giếng nghiêng, dẫn nước có áp nên ta chọn tiết diện ngang
đường ống hình tròn là hợp lý nhất.
Việc chọn hình dạng tiết diện ngang là hình tròn sẽ đảm bảo lợi nhất về thuỷ lực
mặt khác cơ sở chọn hình dạng tiết diện ngang đường ống là hình tròn : mặt tầng của

đất đá nằm nghiêng, áp lực nước lớn nhất và phương án thi công như ta đã chọn ở trên
là phương pháp lé thiên toàn phần – đặt đường ống trên các bệ đỡ và các kết cấu chống
lăn và chống trượt theo sườn dốc của sườn núi. Nên việc lùa chọn hình dạng tiết diện
ngang là hình tròn, sẽ tạo thuận lợi cho công việc thi công sau này cũng như tạo điều
kiện thuận lợi trong quá trình chế tạo và vận chuyển chóng.
+ Vậy ta quyết định chọn hình dạng tiết diện ngang đường ống là hình tròn.
3.1.2 Vật liệu chế tạo đường ống.
Vật liệu làm đường ống có nhiều loại như : Thép, bê tông cốt thép, gỗ…
Do tính chất của công trình là giếng nghiêng dẫn nước có áp nên vật liệu làm
đường ống phải thoả mãn các yêu cầu sau :
+ Khả năng chịu lực.
+ Đảm bảo về tính thuỷ lực.
+ Tuổi thọ công trình.
+ Hình dạng tiết diện ngang công trình.
+ Đảm bảo tiến độ thi công.
Căn cứ váo các thông số về công trình, dữ liệu và các yêu cầu nêu trên, kết hợp
kinh nghiệm thực tế khi thiết kế đường ống dẫn nước có áp. Ta đi đến chọn vật liệu
làm đường ống là thép thuỷ lực. Loại này có khả năng đảm bảo về tính thuỷ lực cao,
tiến độ thi công nhanh, sức cản thuỷ lực nhỏ, phù hợp với hình dạng tiết diện ngang
công trình.
+ Vởy ta quyết định chọn vật liệu cấu tạo đường ống là bằng thép thuỷ lực, thép
CT3.
3.1.3. Kích thước tiết diện ngang đường ống.
Việc lùa chọn kích thước tiết diện ngang đường ống là một trong những vấn đề
quan trọng nhất khi thiết kế đường ống. Khi lùa chọn chủ yếu là căn cứ vào điều kiện
kinh tế, ngoài ra còn cần nghiên cứu vật liệu làm đường ống cung cấp, thi công chế tạo
và điều kiện vận chuyển cùng với các kỹ thật khác, đặc biệt đây là đường ống dẫn
nước có áp, nên điều kiện về thuỷ lực là rất quan trọng.
+ Đường kính kinh tế của đường ống thép được xác định theo công thức sau :
D D

kt
= , m
Trong đó :
Qmax – là lưu lượng nước lớn nhất của đường ống, Qmax = 7.8 (m
3
/s).
Hmax – cột nước lớn nhất, Hmax = 154.7 (m).
do đó : D
kt
= =1,485, m
Xét về thuỷ lực đường kính đường ống D=1.6m là đạt yêu cầu. Nhưng phụ
thuộc vào điều kiện thi công, do vậy chọn đường kính đường ống ! sau :
đường ống áp lực do diều kiện thi công ngoài trời, vậy ta chọn đường kính
trong của đường ống là : D=1.6m.
+ Độ dày của thành ống.
Độ dày của thành ống do tính toán cường độ quyết định lúc này độ dày thành
ống(δ) có thể xác định theo ứng suất vòng, bởi vì ứng suất vòng là nhân tố quyết định
độ dày thành ống.
Độ dày thành ống được xác định dùa trên công thức sau:
δ≥ , cm
Trong đó :
ﻻ - trọng lượng riêng của nước, =ﻻ1 , kg/cm
3
H – cột nước tính toán, H=154.7, m .
D - đường kính bên trong ống, D=1.6, m.
- hệ số xét đến gối nối ( ≤1), lấy =1.
[ ] – ứng suất cho phép của vật liệu,
Do : D tính bằng mét, tính bằng cm do đó:
δ≥ = = 1.47, cm.
Lấy tròn 1.8cm và lấy thêm 0.2 cm để đề phỏng han gỉ. Vậy sơ bộ ta chọn độ

dày thành ống để đảm bảo về thuỷ lực là :
δ = 2, cm.
+ Vậy :
Diện tích mặt cắt ngang trong ống là :
S S
1
= = = 2, m
2
.
Diện tích mặt cắt ngang ngoài ống là :
S
2
= = = 2,11, m
2
.
Sơ đồ hình dạng, kích thước mặt cắt ngang đường ống thể hiện trên Hình 3.1.
3.2. Tính toán thuỷ lực cho đường ống.
3.2.1. Tính tổn thất thuỷ lực
Tổn thất thuỷ lực trong ống gồm : tổn thất do ma sát của dòng chảy và tổn thất
cục bộ ở miệng ống.
+ Tổn thất thuỷ lực do ma sát :
Được tính theo công thức sau :
h
d
= a.m . L, m.
Trong đó :
V – vận tốc dòng chảy khi Q
max
, V = 3. m/s.
D

0
- đường kính trong của ống, D
0
=1,6, m.
L – chiều dài đoạn ống, L= 439,5, m.
a – hệ số phụ thuộc cách nối mép tấm làm ống, a= 0,00083.
m – hệ số xét đến thời gian sử dụng ống, ta lấy m = 1,16, năm.
Do đó :
h
d
= 0,00083 . 1,16 .439,5 = 0,5, m.
+ Tổn thất cục bộ
được tính theo công thức sau :
h
c
= . , m.
Trong đó :
V – vận tốc dòng chảy tại chỗ tính, V= 3, m/s.
g - Gia tốc trọng trường, g= 9,81, m/s
2
.
- hệ số tổn thất cục bé, =0,1 .
Do đó : h
c
= 0,1 . = 0,04, m.
+ Toàn bộ tổng tổn thất trong ống là :
h= h
d
+ h
c

= 0,5 + 0,04 = 0,54,m.
+ Vậy cột nước thực tế là :
H=154,7 – 0,54 = 514,16, m.
3.3 Hình thức và cấu tạo ống thép
Hình thức và cấu tạo ống thép được thể hiện trên Hình 3.2.
Đường ống được làm bằng thép thuỷ lực CT3, đường ống được chế tạo trước tại
các nhà máy và được vận chuyển tới công trường. Để thuận lợi cho công tác vận
chuyển và đưa đường ống vào đúng vị trí công trình, ta chọn thiết kế đoạn ống dài 8m.
Đường ống gồm những đoạn ống liên kết lại với nhau, công việc liên kết được tổ chức
thực hiện tại hiện trường.
Biện pháp liên kết các đường ống là dùng các đinh bu lông kêt hợp doăng cao
su và các cái bích liên kết tại các đầu ống có cấu tạo mặt bích.
Hình thức liên kết được thể hiện trên Hình 3.3.
3.4 Phương thức đặt đường ống.
Phương thức đặt đường ống được thể hiện trên Hình 3.4.
 trên ta đã chọn ống thép được đặt theo kiểu lé thiên, phương thức đặt ống
thép theo kiểu lé thiên là đường ống nói chung được đặt lên các bệ đỡ, bệ đỡ có tác
dụng đỡ và ôm cho đường ống.
Dọc theo chiều dài, đường ống được tựa trên các bệ đỡ. Để giữ đường ống ta
thiết kế thêm đai ống có tác dụng giữ chặt đường ống không cho đường ống di động.
Do cấu tạo của đường ống, khoẳng cách giữa các mối liên kết đoạn ống là
không lớn (8m) cho nên ta không cần bố trí thêm các bệ đỡ trung gian, mà tại các chỗ
liên kết ta bố trí bệ đỡ và đai ống kết hợp líp bê tông bảo vệ được cấu toạ thành một
khối liên kết chặt chẽ với nhau và có tác dụng giữ được độ ổn định cho toàn tuyến
đường ống.
3.5. Tính toán kết cấu đường ống.
3.5.1. Tính toán các lực tác dụng lên đường ống.
Sơ đồ tính được thể hiện trên Hình 3.5.
a. áp lực nước trong ống.
áp lực nước trong ống được tính theo công thức sau :

A
1
= ﻻ
n
.H, N/m.
Trong đó :
ﻻ
n
– trọng lượng riêng của nước, ﻻ
n
= 9810, N/m
3
.
H – cột nước tính toán, H=154, m.
Do đó :
A
1
= 9810 . 154 = 1510740, N/m
2
.
+ Lực A
1
thông qua thành ống truyền lên bệ đỡ. ứng suất lực này gây lên
thành ống là :
A
’
1
= , N/m
2
.

Trong đó :
D - đường kính thành ống, D=1,64, m.
t – chiều dày thành ống, t = 0,02, m.
Do đó :
A
’
1
= = 14668517, N/m
2
.
b. Trọng lượng bản thân ống.
Trọng lượng bản thân của ống có hướng thẳng đứng từ trên xuống và phân bố
đều trên chiều dài ống.
+ Trọng lượng bản thân ống trên mỗi mét dài là :
A
2
= ﻻ
2
. sin , N/m.
Trong đó :
ﻻ
2
– trọng lượng riêng của vật liệu làm ống, ﻻ
2
= 77000 , N/m
3
.
- Góc nghiêng của ống so với mặt ngang, = 15
0
.

D - Đường kính ngoài của ống, D= 1,64, m.
t - Độ dày của thành ống, t = 0,02, m.
A
2
= 3,14 . 1,64 .0,02 .77000 . sin15
0
= 2052,5, N/m.
+ Trọng lượng ống giữa hai bệ đỡ là : A
A
2
’
= A
2
. L, N.
Trong đó :L – Khoảng cách giữa hai bệ đỡ, L=8,m.
L – Kho¶ng c¸ch gi÷a hai bÖ ®ì, L=8,m.
A
2
- Trọng lượng bản thân ống trên mỗi mét dài.
Do đó : A
A
’
2
= 2052,5 .8 = 16420, N
+ Lực n
1
vuông góc với trục ống là :
n
1
= A

’
2
. cos = 16420 .cos15
0
= 15860, N.
Lực A
’
2
hướng xuống dưới theo trục ống truyền lên bệ đỡ và gây ứng suất nén
(hoặc kéo) trong thành ống.
c. Trọng lượng nước trong ống.
Trọng lượng nước trong ống có hướng tác dụng thẳng đứng từ trên xuống và
phâm bố đều theo chiều dài ống.
Trọng lượng nước trên mỗi mét dài của ống là :
A
3
= . d
2
. ﻻ
n
.sin , N/m.
Trong đó :
d - đường kính trong của ống, d=1,6m.
ﻻ
n
– Trọng lượng riêng của nước, ﻻ
n
=9810, N/m
2
.

A
3
= = 5102, N/m.
Trọng lượng nước giữa hai bệ tựa là :
A
’
3
= A
3
. L = 5102 . 8=4081,N.
Thành phần vuông góc với trục ống là :
n
2
= A
’
3
.cos15
0
=39425, N.
3.5.2.Tính toán đường ống :
Dưới tác dụng của các lực nói trên trong thành ống phát sinh những ứng suất
sau :
a. ứng suất kéo, theo hướng vòng của thành ống
v
do áp lực nước trong
ống sinh ra.
Tính theo công thức :
v
= , N/cm
2

Trong đó :
ﻻ - Trọng lượng riêng của nước, =ﻻ9810 , N/m
3
.
H - đầu nước tính toán, H=154,7, m.
D
0
- đường kính trong ống, D
0
= 1,6, m.
t – chiều dày thành ống, t=0,02, m.
v
= = 6070, N/cm
3
.
b. ứng suất nén theo hướng trục, do tổng các lực hướng trục ( ) sinh ra :

t
= , N/cm
2
.
Trong đó :
D
0
- đường kính trong ống, D
0
= 160 (cm).
t – chiều dày thành ống, t =2 (cm).
- tổng các lực hướng trục,
- A

’
2
+ A
’
3
+n
1
+ n
2
= 16420 + 40816 + 15860 +39425 = 112521, n/cm
2
.
c. ứng suất uốn theo hướng trục do n
1
và n
2
sinh ra.
Ta xét một đoạn ống : hai đầu đoạn ống được giữ cố định (bởi bệ tựa) ; ống
được coi ! dầm ngầm hai đầu.
Đươc thể hiện trên ,Hình 3.6.a
+ Tải trọng phân bố đều :
q= (A
2
. cos + A
3
. cos ) . L, N.
L – chiều dài đoạn ống, L=8, m.
q= 8(2052,5 +5102) . cos15
0
= 55285, N.

Dùa vào sơ đồ tính toán Hình 4.2.a ta có :+ Lực cắt N : N
+ Lùc c¾t N : N
A
=N
B
= = =221140, N.
+ Phản lực gối tựa : Q
x
= (1 – 2 ), N.
Tại A: Q
A
=221140, N.
Tại B: Q
B
=- 221140, N.
Tại C: Q
C
=0, N.
+Mô men uốn : M
x
= - (1 – 6. +6. ), N.m.
Tại A và B : M
A
= M
B
= - = - 294853, N.m.
Tại C : M
C
=M
max

= = 147426, N.m.
Từ các thông số tính toán trên ta có biểu đồ nội lực:
Hình 3.6.b.c.d.


J
J

G
G
J

G
7
:\8A
N
B
D

D
D
(
3.5.3.Kiểm tra bền :
Mặt cắt ống có hình vành khăn nên mô men quán tính bằng :
j = t .d
3
, N/cm
3
.
Mô men chống uốn bằng :

n
=
Mô men chống uốn bằng : w = = . t. D
2
, N/cm
2
.
Trong đó :
t – chiều dày thành ống, t = 2, cm.
D - Đường kính ngoài ống, D = 164, cm.
M – mô men uốn, M = +294853.
Thay các thông số vào ta được :
j = .2. (164)
3
=346295, N/cm
3
.
w = .2. (164)
2
=42226, N/cm
2
.
n

= + = 1152, N/cm
2
.
m – hệ số Poisson, m=0,3
Tổng ứng suất dọc trục :
1

=
t
+
u
+
v
= 112 +1152 +0,3 . 6070.
Tổng ứng suất ứng vòng = 3085, N/cm
2
.

2
=
v
+m (
t
+
u
) = 6070 + 0,3(112 + 1152)=6449,2, N/cm
2
.
ứng suất cho phép của thép CT16 là :
[ ] = 84000, N/cm
2
.