Hướng dẫn thiết kế, thi công và quản lý vận hành đập xà lan di động

Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -i-
quản lý vận hành xà lan di động


Mục lục


Chơng 1: Nguyên tắc chung 1
Chơng 2: Chọn vị trí đập xà lan 2
Chơng 3: Nguyên lý thiết kế và bố trí kết cấu đập xà lan 3
Chơng 4: Thiết kế thủy lực 14
Chơng 5: Thiết kế phòng thấm 17
Chơng 6: Thiết kế kết cấu 18
Chơng 7: Thiết kế nền móng 26
Chơng 8: Xử lý nền móng 30
Chơng 9: Thiết kế quan trắc 32
Chơng 10: Quản lý vận hành 34
Chơng 11: Quy trình thi công nghiệm thu 37
Phụ lục I.
Sơ bộ xác định phòng thấm của đáy đập xà lan
51
Phụ lục II. Tính toán thuỷ lực cống
52
Phụ lục III. Phân tích ổn định dòng thấm
55
phụ lục IV: Tính toán sóng
58
phụ lục V: Các số liệu thiết kế kết cấu
63

phụ lục VI: Các số liệu thiết kế nền móng
64

Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -1-
quản lý vận hành xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công v
quản lý vận hnh đập x lan di động


Chơng 1: Nguyên tắc chung

1.1.
Thiết kế đập xà lan phải xuất phát từ thực tế, cần phải đạt đợc trình độ kỹ thuật tiên
tiến, kinh tế hợp lý, an toàn vững chắc, vận hành thuận tiện.
1.2
. Quy trình này phù hợp với thiết kế công trình cống đập xà lan vừa và nhỏ vùng
đồng bằng theo độc quyền sáng chế số 6148 của cục sở hữu trí tuệ. Cống Cấp I, II, III và
cống lớn lớn hơn cần có nghiên cứu thêm để xây dựng qui trình riêng.

1.3
. Thiết kế cống phải phù hợp với các quy định của TCXDVN 285-2002
Tiêu chuẩn khảo sát địa chất công trình thủy lợi, và các tiêu chuẩn về thí nghiệm đất.
1.4
. Thiết kế cống đập xà lan thờng phân ra các giai đoạn phù hợp với
Nghị định
16
/2005/NĐ-CP, luật xây dựng và các văn bản liên quan của nhà nớc.

Đối với cống đập lớn có mặt bằng rộng, nền móng yếu kém và kỹ thuật phức tạp, căn cứ
vào nhu cầu cụ thể có thể biên soạn các báo cáo chuyên đề riêng và thiết kế đặc biệt.
1.5
. Thiết kế cống, cần phải thu thập, nghiên cứu và nắm chắc hạng mục tài liệu cơ bản
của vùng xây dựng cống một cách cẩn thận(
bao gồm: Thủy văn, Khí tợng, bùn cát, địa
hình, địa chất, thí nghiệm, yêu cầu lợi dụng tổng hợp, điều kiện thi công và vận hành, tài
liệu quy hoạch lu vực sông ).
Nếu thiếu các tài liệu, không đợc tiến hành thiết kế.

Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -2-
quản lý vận hành xà lan di động
Chơng 2: Chọn vị trí đập x lan

2.1
. Chọn vị trí đập xà lan cần phải căn cứ vào đặc điểm và yêu cầu vận hành, xét một
cách tổng hợp các nhân tố, địa hình và địa chất, dòng chảy bùn cát, thi công quản lý và
các mặt khác. Sau khi đã so sánh kinh tế kỹ thuật để xác định.
2.2
. Vị trí đập xà lan nên đặt trên nền đất tự nhiên có điều kiện địa chất cho phép.
ở

đồng bằng sông Cửu Long địa chất nền về tổng thể thờng tơng tự nhau nên vị trí
thờng chọn theo điều kiện địa hình.
2.3.
Vị trí đập xà lan nên chọn đặt ở đoạn sông có trạng thái dòng chảy êm thuận, lòng
sông và hai bờ ổn định.
Cống khống chế nên chọn đặt ở địa điểm lòng sông thẳng đều.

Cống lấy nớc hoặc cống phân lũ nên đặt ở vị trị đỉnh bờ lõm của đoạn sông hơi lệch
xuống hạ lu một chút.
Cống tiêu tháo úng nên đặt ở địa thế đất thấp trũng và dòng chảy thoát dễ dàng.
Cống ngăn triều nên chọn tại vị trí vùng lân cận cửa sông có bờ ổn định
2.4.
Chọn vị trí đặt cống đập xà lan phải xem xét các điều kiện bố trí mặt bằng, đờng
vận chuyển đập xà lan đến vị trí lắp đặt. Nơi sản xuất đập xà lan phải có đủ các điều
kiện về nguồn vật liệu xây dựng, giao thông vận tải, cấp nớc cấp điện cho thi công
2.5
. Chọn vị trí cống đập xà lan nên xét tới khả năng sau khi công trình hoàn thành
thuận tiện cho việc quản lý vận hành, duy tu bảo dỡng, phòng ngừa và cấp cứu khi có
lũ, bão.
2.6
. Chọn vị trí cống đập xà lan phải nghiên cứu các yêu cầu sau đây:
1.

Hạn chế di dời nhà cửa và chiếm dụng đất đai.
2.

Cố gắng kết hợp cầu giao thông.
3.

Có lợi cho việc bảo vệ môi trờng.
4.

Có lợi cho đơn vị quản lý kinh doanh tổng hợp.
5.

Nên bố trí cống ở lòng sông để giảm giải phóng mặt bằng và đảm bảo môi trơng
sinh thái.

2.7
. Chọn vị trí đặt cống đập xà lan nên căn cứ vào tính chất công trình đầu mối và yêu
cầu lợi dụng tổng hợp, xét bố trí một cách hợp lý hài hòa và các hạng mục công trình
khác của công trình đầu mối.


Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -3-
quản lý vận hành xà lan di động
Chơng 3: Nguyên lý thiết kế v bố trí kết cấu đập x lan

3.1. Nguyên tắc thiết kế
:
-
ổ
n định ứng suất, lún
: Giảm nhỏ ứng suất đáy móng để tận dụng tối đa khả
năng chịu lực của nền đất yếu. Khi ứng suất nhỏ hơn ứng suất cho phép của đất nền,
biến dạng nhỏ hơn biến dạng cho phép thì không phải xử lý nền.
-
ổ
n định trợt lật
: Dùng ma sát ở đáy và tờng biên và bố trí công trình hợp lý.
-
Chống thấm
: Bằng đờng viền ngang dới bản đáy công trình.
-
Chống xói
: Tính lu tốc sau cống nhỏ hơn lu tốc xói cho phép của đất nền

Vc<[Vx], trong một số trờng hợp có gia có chống xói cục bộ bằng thảm đá.
3.2. Phân loại đập xà lan
Theo vật liệu chế tạo
Theo vật liệu chế tạo, có thể chia xà lan thành ba loại.
-

Đập xà lan bê tông cốt thép
-

Đập xà lan thép
-

Đập xà lan composite
Theo hình dạng kết cấu
Theo hình dạng kết cấu, có thể chia đập xà lan thành hai dạng:
-

Đập xà lan phao hộp.
-

Đập xà lan tờng bản sờn.
Theo phơng thức lắp ghép
Theo phơng thức lắp ghép, chia đập xà lan thành hai loại.
-

Đập xà lan đơn: Chỉ gồm một đập xà lan độc lập.
-

Đập xà lan ghép: Gồm nhiều đập xà lan ghép lại với nhau.
Theo hình thức cửa van.

Theo theo hình thức cửa van, chia đập xà lan thành các loại sau:
-

Đập xà lan cửa van phẳng.
-

Đập xà lan cửa van Clape.
-

Đập xà lan cửa van tự động cánh cửa.
-

Đập xà lan cửa van phao.
-

Đập xà lan cửa van cao su.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -4-
quản lý vận hành xà lan di động
3.3. Một số dạng kết cấu đập xà lan.
a, Kết cấu đập xà lan phao hộp
Đập xà lan phao hộp là đập xà lan có hộp đáy, trụ pin là các hộp phao rỗng, khả
năng nổi của đập xà lan phụ thuộc chủ yếu vào kích thớc hộp đáy. Đợc đánh chìm và
làm nổi bằng cách bơm nớc vào hoặc ra khỏi đập xà lan bằng hệ thống bơm và đờng
ống bố trí sẵn trong đập xà lan.
Đập xà lan bê tông cốt thép dài L (theo chiều dòng chảy) rộng B( theo phơng
ngang dòng chảy), bao gồm hệ thống dầm giằng, cột chống bên trong vách ngăn nớc
bằng bê tông tấm. Hộp đáy đập xà lan cao Hx.
Hai bên đập xà lan là hai trụ pin có kết cấu dang phao rỗng bản mặt dày 10-

20cm, mặt giáp nớc có thiết bị kín nớc bên cho cửa van, phía trong là hệ khung dầm
đổ liền với bản mặt. Trên đỉnh của trụ pin bố trí tời hệ thống, puly cáp kéo của van và hệ
thống bơm vận hành đập xà lan. Trên trụ pin bố trí các nắp hầm lên xuống khoang đập
xà lan.
Sàn đáy đập xà lan dày 10-20cm, dọc theo tim công trình có các dầm BTCT cao
30-40cm rộng 15-20cm khoảng cách các dầm từ 150
ữ
250cm, dọc theo dòng chảy là hệ
thống dầm ngang khoảng cách các dầm từ 150
ữ
250cm, dầm sàn đổ liên kết với nhau.
Sàn trên của đập xà lan dày 15-20 cm có hệ thống dầm dọc giống nh sàn đáy cao 30-
40cm dày 15-20cm, dầm ngang cao 30-40cm dày 15-20cm. Mặt phía trên tại vị trí dầm
số 2 kể từ thợng lu bố trí dầm đáy để lắp đặt cửa van. Các vách bên đập xà lan dày 10-
20cm. Hộp đáy đập xà lan đợc chia làm các khoang bởi các vách ngăn nớc bằng
BTCT hoạt động độc lập với nhau.

Hình 3.1: Mặt bằng bố trí đập xà lan BTCT cửa van Clape
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -5-
quản lý vận hành xà lan di động

Hình 3.2: Cắt dọc đập xà lan BTCT cửa van Clape

H
ình 3.3: Cắt ngang đập xà lan BTCT cửa van Clap
e
Chi tiết 7
Vách ngăn nuớc dọc

Vách ngăn nuớc ngang
Cửa hầm xuống khoang

Hình 3.4: Mặt bằng kết cấu hộp đáy đập xà lan BTCT cửa van Clape
- Phạm vi áp dụng: Thích hợp với cửa van khẩu độ lớn, sông rộng.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -6-
quản lý vận hành xà lan di động
b. Đập xà lan bê tông cốt thép cửa van tự động.
Kích thớc L (theo chiều dòng chảy), rộng B ( theo phơng ngang dòng chảy) và
chiều cao hộp đáy Hx của đập xà lan đợc thiết kế tuỳ theo yêu cầu và nhiệm vụ cụ thể
của từng công trình.
Hộp đáy đập xà lan có kích thớc (Lx Bx H
x
) bằng BTCT bản mỏng bao gồm:
Ssn đáy thờng dày 10-20cm, sàn trên dày 10-15 cm. Các thành bên dày 10-25cm. Theo
phơng dọc và ngang chia hộp đáy thành các khoang bởi các vách ngăn cách nhau từ 2
ữ
2,5m. Các vách ngăn dày 12-15cm có tác dụng tạo thành hệ sờn chịu lực chính cho
hộp đáy, đồng thời chia hộp đáy thành các khoang riêng biệt, giúp cho việc đánh đắm và
làm nổi đập xà lan đợc thuận lợi hơn.
Trong hộp đáy, theo chiều vuông góc với dòng chảy tại vị trí bố trí cửa van và
phai sửa chữa, sự cố, sàn trên của hộp đáy đợc thiết kế dày 30-35cm, rộng 2,0-2,5m
theo chiều dòng chảy. Đồng thời tại vị trí khe van và khe phai hai vách ngăn cũng đợc
thiết kế dày 20-30cm để tăng cờng khả năng chịu lực cho đập xà lan.
Trụ pin có chiều dài, rộng phụ thuộc vào chiều rộng thông nớc của từng công
trình. Chiều cao phụ thuộc vào mực nớc thiết kế. Kết cấu của trụ pin có dạng hộp phao
rỗng, thành bên bằng bê tông tấm dày 15-20cm, trên thành bên phía khoang cống có khe
van và khe phai sửa chữa thẳng đứng từ đỉnh trụ xuống mặt sàn trên của hộp đáy, kích

thớc của các khe này tuỳ thuộc vào từng công trình cụ thể. Dọc theo chiều dòng chảy,
trụ pin đợc chia thành nhiều khoang bởi các vách ngăn dày 12-15cm có tác dụng chịu
lực chính cho trụ pin, vị trí các vách này trùng với vị trí các vách của hộp đáy. Trên mặt
ngoài của thành bên phía mang cống có một bản sờn rộng 50cm, dày 10 12cm dọc từ
đỉnh trụ pin xuống đến đáy đập xà lan để tăng khả năng chống thấm của mặt tiếp giáp
giữa đập xà lan và mang cống. Theo chiều cao, trụ pin đợc chia thành các tầng có chiều
cao từ 2,0- 2,5m bởi các sàn có chiều dày 12-15cm, trên các sàn có bố trí các nắp hầm
lên xuống các khoang đập xà lan.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -7-
quản lý vận hành xà lan di động
Bt
Bc
Bt
L
Nắp hầm Nắp hầm
Khe phai
Sờn chống thấm
Sờn chống thấm
Khe phai
Nắp hầm
Cửa van tự động
Hệ thống bơm
Nắp hầm
B

Hình 3.5: Mặt bằng bố trí đập xà lan BTCT cửa van tự động

Hx

Ht
Bt
B
BtBc
Vách ngăn

Hình 3.6: Mặt cắt dọc đập xà lan BTCT cửa van tự động

Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -8-
quản lý vận hành xà lan di động
L
Khe phai
Khe van
Ht
Hx
Vách ngăn

Hình 3.7: Mặt cắt ngang đập xà lan BTCT cửa van tự động

B
Vách gia cờng đáy cửa van
Chi tiết chống thấm mang cống
Vách gia cờng đáy cửa van
Lỗ xuống khoang
Lỗ xuống khoang
Lỗ xuống khoang
Lỗ xuống khoang
Chi tiết chống thấm mang cống

L
Vách ngăn

Hình 3.8: Mặt bằng kết cấu hộp đáy đập xà lan BTCT cửa van tự động
- Phạm vi áp dụng: thích hợp nơi ở đồng bằng sông cửu long, nơi có yêu cầu gạn triều
tiêu úng
.

Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -9-
quản lý vận hành xà lan di động
c. Đập xà lan thép cửa van Clape.
Đập xà lan bằng thép có chiều dài dọc dòng chảy 5-50m, chiều rộng theo phơng
ngang dòng chảy 8-50m, đập xà lan có 2 phần chính là hộp đáy và hộp trụ pin.
Chiều cao hộp đáy khoảng 80- 250cm. Hộp bản đáy đập xà lan đợc chia làm
một số ngăn, thông nớc với nhau bằng các lỗ thông nhỏ.
Dọc và ngang đập xà lan có các khung chịu lực chính, khung dầm này là thép L
đợc hàn cùng với bản mặt đáy đập xà lan. Các đà ngang đáy cùng với 2 đà mạn, đà nóc
ngang của đập xà lan hàn liên kết với nhau có các thanh chống chéo GD-1 bằng tôn tấm
hàn với vỏ đập xà lan.

Hình 3.9: Cắt ngang đập xà lan thép

Hình 3.10: Mặt bằng đập xà lan thép
Dù ¸n SXTN Hoµn thiƯn c«ng nghƯ §Ëp xµ lan di ®éng

Dù th¶o h−íng dÉn thiÕt kÕ, thi c«ng vµ -10-
qu¶n lý vËn hµnh xµ lan di ®éng
Vi trí giằng thân GT-01 : 04 bộ

(ĐỐI XỨNG ) : 04 bộ
Chặn joăng đứng: 01 bộ
(ĐỐI XỨNG ) : 01 bộ
Cột chống vuông ( chấn L gép)
C1-100x100x6 : 8 cây
Giằng dọc GD-1 : 02 bộ
Vi trí giằng ngang GN-01 : 02 bộ
(ĐỐI XỨNG ) : 02 bộ

H×nh 3.11: C¾t däc ®Ëp xµ lan thÐp
Gi÷a c¸c khung chÝnh lµ c¸c khung phơ ®µ ngang ®¸y L còng ®−ỵc hµn víi 2 ®µ
m¹n I vµ ®µ nãc ngang I. Khung dÇm phơ hµn liỊn víi vá thÐp cđa ®Ëp xµ lan. C¸c
khung nµy kh«ng cã thanh chèng chÐo.
Mét sè khung chÞu lùc däc ®Ëp xµ lan( ph−¬ng vu«ng gãc dßng ch¶y) gåm mét
sè ®µ däc thÐp h×nh lo¹i T ë mỈt d−íi, 2 ®µ m¹n lµ thÐp h×nh lo¹i I vµ ®µ nãc I cđa hép
b¶n ®¸y ®Ëp xµ lan hµn víi nhau vµ hµn vµo vá ®Ëp xµ lan, liªn kÕt ®µ nãc däc I víi ®µ
däc ®¸y T lµ c¸c cét chèng tỉ hỵp tõ thÐp h×nh lo¹i U vµ c¸c thanh gi»ng chÐo lo¹i thÐp
h×nh b»ng t«n chÊn. C¸c cét chèng ë vÞ trÝ giao nhau cđa khung chÞu lùc chÝnh ph−¬ng
ngang vµ ph−¬ng däc.
V¸ch ®Ëp xµ lan cã vai trß nh− mét khung chÞu lùc chÝnh ®−ỵc hµn liỊn víi khung
chÞu lùc vµ khung phơ thµnh mét hƯ liªn kÕt kh«ng gian ch¾c ch¾n ỉn ®Þnh cã kh¶ n¨ng
chÞu lùc rÊt cao.
d, KÕt cÊu ®Ëp xµ lan t−êng b¶n s−ên
§Ëp xµ lan t−êng b¶n s−ên lµ ®Ëp xµ lan cã b¶n ®¸y vµ trơ pin b»ng BTCT d¹ng
b¶n, ®−ỵc gia c−êng b»ng hƯ thèng s−ên vµ dÇm, lµm nỉi b»ng c¸ch bÞt kÝn hai ®Çu ®Ëp
xµ lan, t¹o thµnh hép rçng cã cÊu t¹o nh− sau:
-

B¶n ®¸y: b»ng b¶n BTCT th−êng dµy 25-30cm vµ ®−ỵc gia c−êng b»ng hƯ thèng
dÇm däc vµ ngang nỉi trªn mỈt sµn, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm 1,2-2,0m. chiỊu cao dÇm

30-35cm, chiỊu réng dÇm 20-25cm, riªng hai dÇm ngang ë hai ®Çu ®Ëp xµ lan cã chiỊu
réng lín h¬n (55 – 65cm) ®Ĩ ®ì hƯ phai ch¾n n−íc khi di chun. T¹i vÞ trÝ cưa van vµ
phai cã dÇm ngang cao 30-35cm, réng 1,5-2,0m ®Ĩ ®ì vµ t¨ng c−êng kh¶ n¨ng chÞu lùc
cho b¶n ®¸y ®Ëp xµ lan.
-

Trơ pin: b»ng b¶n BTCT dµy 20-25cm vµ ®−ỵc gia c−êng b»ng hƯ thèng s−ên ®øng
vµ ngang ë phÝa ngoµi, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c s−ên 1,2-2,0m. chiỊu réng 30-40cm, chiỊu
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -11-
quản lý vận hành xà lan di động
dầy dầm 20-25cm, riêng hai sờn đứng ở hai đầu đập xà lan có chiều dày lớn hơn (55
65cm) để bố trí khe phai chắn nớc khi di chuyển. Tại vị trí cửa van và phai tờng sờn
rộng 30-40cm, dày 1,5-2,0m để bố trí khe van và khe phai đồng thời tăng cờng khả năng
chịu lực cho trụ pin đập xà lan.
-

Cầu giao thông: Với đập xà lan loại này đợc ứng dụng cho những công trình có
khẩu độ nhỏ (2-5m), nên thờng kết hợp cầu giao thông, một mặt nhằm đáp ứng yêu cầu
đi lại, mặt khác có tác dụng nh một giằng ngang liên kết hai trụ pin, tăng cờng khả
năng chịu lực cho trụ pin đập xà lan.
Khe phai di chuyển
Dầm đỡ cửa van, phai
Khe phai
Dầm ngang
Dầm dọc
Cửa van
Khe phai di chuyển

Hình 3.12: Mặt bằng bố trí tổng thể đập xà lan tờng bản sờn

IIIIII
III
II I
Dầm ngang
Dầm ngang
Dầm đỡ cửa van, phai
Cầu giao thông
Sờn đứng
Sờn đứng
Sờn đứng
Khe phai
Sờn đứng
Sờn đứng
Dầm ngang
Khe phai di chuyển
Khe phai di chuyển

Hình 3.13: Cắt dọc đập xà lan tờng bản sờn
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -12-
quản lý vận hành xà lan di động
Mặt cầu giao thông
Sờn đứng Sờn đứng
Dầm dọcDầm ngang
Sờn ngang
Sờn ngang
Sờn ngang

Dầm ngang Dầm dọc
Sờn ngang
Sờn ngang
Sờn đứng
Dầm ngang

Hình 3.14: Cắt ngang đập xà lan tờng bản sờn
Dầm đỡ cửa van, phai
Khe phai
Khe phai Khe van
Khe van
Khe phai di chuyển
Khe phai di chuyển
Sờn đứng
Sờn đứng
Sờn đứng
Sờn đứng
Dầm dọc
Dầm ngang
Dầm ngang

Hình 3.15: Mặt bằng bản đáy đập xà lan tờng bản sờn
-Phạm vi áp dụng:
Thích hợp áp dụng cho các cống có khẩu độ nhỏ (2-5m), có
kết hợp cầu giao thông nông thôn.
3.4.
ổ
n định của đập xà lan khi đánh chìm
1. Điều kiện đảm bảo cho đập xà lan nổi trong nớc:
đập xà lan thiết kế phải

tính toán đảm bảo khả năng nổi trên nớc .
2. Điều kiện ổn định nổi của đập xà lan trong nớc:
Để đảm bảo đập xà lan
không bị lật ngay khi nổi thì nó phải đảm bảo ổn định ở trạng thái tĩnh. Điều này phụ
thuộc vào vị trí tơng đối của trọng tâm và tâm nổi tức là phụ thuộc vào kết cấu của đập
xà lan. Điều kiện đảm bảo cho đập xà lan khi nổi ổn định trên mặt nớc là tâm nổi của
phần chìm và trọng tâm của đập xà lan nằm trên cùng đờng thẳng vuông góc mặt
thoáng. Thông thờng sau khi đập xà lan thiết kế xong ta tiến hành xác định trọng lợng
đối trọng thêm vào để đập xà lan nổi ổn định trên nớc.
3.5. Chống xói thợng hạ lu
- Bố trí chống xói hạ lu: tuỳ thuộc tỉ lu, vận tốc chảy qua cống, mà có bố trí phòng xói
hạ lu cho thích hợp.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -13-
quản lý vận hành xà lan di động
- Bố trí chống xói thợng lu: khi có yêu cầu lấy nớc ngợc thì nên bố trí chống xói
thợng lu.
- Hình thức chống xói thợng hoặc hạ lu bằng các loại vật liệu mà có thể thi công trong
nớc đợc nh: rọ đá, thảm đá, đá hộc thả rối, bê tông thả rối
- Kích thớc các hòn đá, cục bê tông phải đủ lớn để không bị dòng chảy mang đi.
- Khi gradien thấm ở cửa ra lớn, nên nghiên cứu hình thức tầng lọc hạ lu kèm chống
xói nh sau: dới cùng là các lớp cát hạt thô, trên lớp này là lớp dá dăm hoạc cuội sỏi có
kích thớc to hơn, trên cùng là lớp đá hộc.
3.6. Bố trí nối tiếp hai đập xà lan với nhau:
Trong trờng hợp sông rộng cần liên kết
nhiều đập xà lan lại với nhau. Hình thức kết cấu liên kết bằng các dạng sau:
- Liêt kết bằng khớp nối mềm: là một dạng túi cao su, túi này đợc gián vào một mặt
của vách 1 đập xà lan. Sau khi 2 đập xà lan đã đánh chìm cách nhau một khoách cách
là a. Bơm nớc áp lực vào trong vách ngăn đó để tạo thành khớp nối.

- Cũng có thể đắp đất sét vào trong khe hở giữa hai đập xà lan.
3.7. Bố trí nối tiếp bờ và mang cống
- Nối tiếp mang cống với bờ nói chung nên áp dụng hình thức đắp đất. Đất đợc đắp
bằng biện pháp đắp trong nớc nên phải đắp từ từ và chờ cố kết. có thể áp dụng hình
thức đắp đất có cốt vải địa kỹ thuật.
- Cũng có thể áp dụng hình thức khác, nhng đều phải đảm bảo khả năng ổn định
chống lật, trợt, lún và thấm.
3.8. Bố trí chống va tàu
- Đập xà lan là kết cấu mỏng nên tuyệt đối không cho tàu thuyền va vào.
- Đối với công trình nhỏ, nên kết hợp cho tàu thuyền qua lại khi mở cửa van nhng kích
thớc lớn nhất của tàu thuyền nhỏ hơn bề rộng thông thuỷ của cống tối thiểu là 2 m.
- Khi lu lợng thuyền qua lớn, có thể bố trí các đệm cao su giảm chấn ở bên cạnh trụ
pin phòng những va chạm nhẹ
- Cấm tàu thuyền neo đậu xung quanh vị trí công trình vì có thể gây va đập.
- Đối với công trình lớn có thể bố trí âu thuyền riêng cho tàu đi lại
3.9. Bố trí đèn hiệu và biển báo giao thông thuỷ gồm:
biển cấm neo đậu, biển giảm
tốc độ từ xa, biển khẩu diện thông thuỷ, tĩnh không, độ sâu Mọi tàu thuyền đi qua cống
đều phải giảm tốc độ xuống dới 0,5m/s.
3.10. Bố trí cầu giao thông trên cống
: Việc bố trí cầu giao thông trên cống phải đợc
tính toán một cách cẩn thận, trong đó có xét đến việc giảm chỉ tiêu cơ
lyự
của đất nền khi
có tải trọng động. Có thể giảm đến 30%-50% chỉ tiêu

, C đối với đất sét mềm yếu khi
có tải trọng động.

Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -14-
quản lý vận hành xà lan di động
Chơng 4: Thiết kế thủy lực

4.1
. Nội dung thiết kế thủy lực của cống đập xà lan bao gồm:
1.

Xác định khẩu diện cống và phân chia khoang cống.
2.

Xác định cao trình ngỡng cống và cao trình đỉnh cửa van.
3.

Tính toán tiêu năng, chọn hình thức, kích thớc các bộ phận tiêu năng hợp lý.
4.2
.
Xác định chiều rộng của cống:
Việc xác định chiều rộng của cống là rất quan trọng vì nó quyết định giá thành
đầu t, hiệu quả công trình, nhng nó hoàn toàn phụ thuộc vào lu lợng lũ cần tháo.
Lu lợng lũ cần tháo phụ thuộc vào tần suất thiết kế công trình. Hầu hết các cống vùng
triều ở nớc ta đều đợc thiết kế với tiết diện cống bằng 0,4
ữ
0,6 tiết diện sông. Trong
khi đó ở Trung Quốc cống đợc thiết kế khá lớn, chiều rộng của cống bằng 0,6
ữ
0,85
chiều rộng sông (bảng 4-1).
Bảng 4-1

Bề rộng lòng sông (kênh) m Chiều rộng cống/chiều rộng sông
50
ữ
100
100
ữ
200
>200

0,6
ữ
0,75

0,75
ữ
0,85

0,85
Khi thiết kế khẩu diện tiêu của cống đồng bằng có chịu ảnh hởng triều cần chú
ý 2 đặc điểm quan trọng sau đây:
Một là
sông vùng triều những nơi gần biển khá rộng, nhng lu lợng do ma lại
nhỏ, có nghĩa lu lợng tạo lòng là lu lợng dòng triều chứ không phải là lu lợng lũ.
Hai là
ở các cống vùng đồng bằng chịu ảnh hởng thuỷ triều, khi làm cống ngăn
triều tiêu úng, thợng lu cống đợc giảm ngập lụt đáng kể so với khi cha có cống.
Những cống vùng triều áp dụng cửa van tự động cánh cửa thì hiệu quả ngăn triều
tiêu úng càng rõ nét hơn vì loại cửa này có đặc tính ngăn nớc triều bổ sung vào đồng và
chỉ tiêu úng do nớc ma gây ra một cách chủ động.
Xác định khẩu diện cống là bài toán kinh tế kỹ thuật nên phải so chọn nhiều phơng

án về giá thành và hiệu quả kinh tế xã hội.
Tăng chiều rộng cửa cống thì khối lợng thân cống tăng, kích thớc ngang của sân trớc
sân sau tăng, khối lợng cửa van tăng nhng giảm đợc quy mô và chiều dài sân tiêu năng
đáng kể. Do làm cống ở lòng sông nên giảm đợc kinh phí đền bù đất và không phải đầu t
đắp đập ngăn sông và tăng khả năng tháo, giảm đợc ngập lụt thợng lu.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -15-
quản lý vận hành xà lan di động
Việc tính khẩu diện cống chủ yếu là căn cứ vào lu lợng cần tháo với điều kiện là
giảm gây ngập ở phía thợng lu cống. Có thể chọn khẩu diện tối u theo điểm cắt nhau
của đờng cong vốn đầu t và đờng cong hiệu quả đa lại
Vốn đầu t và tính hiệu quả
thu nhập từ tăng diện tích gieo trồng,
chăn nuôi do không bị ngập trong
thời hạn hoàn vốn hoặc kéo dài hơn
một ít. Việc giảm diện tích ngập úng
còn có hiệu quả về môi trờng và xã
hội, nhng điều này khó tính đợc ra
tiền. Việc xác định khẩu diện cống là
bài toán phức tạp nhng đợc giải
quyết trong giai đoạn đầu t.
4.3. Xác định cao trình ngỡng cống:
Cao trình ngỡng cống là thông số có tính kinh tế kỹ thuật , nếu đặt ngỡng cống
sâu gần bằng đáy sông (kênh) thì cột nớc H trên cống lớn và do đó giảm đợc đáng kể
chiều rộng của cống. Thông thờng các cống ở đồng bằng sông Cửu Long hiện nay cao
trình đáy cống chỉ cao hơn đáy sông từ 0.2
ữ
0.5m, có một số cống lấy bằng đáy sông.
Những nơi có bùn cát đáy nhiều thì không nên chọn cao trình đáy ngỡng thấp vì khi

bùn cát bồi lắng gây cản trở cho vận hành cửa van.
4.4. Xác định cao trình đỉnh cống
Cao trình đỉnh cống vùng triều phải đảm bảo ngăn đợc mức nớc triều cờng
cao nhất và giữ đợc mức tới cao nhất đã quy định cộng thêm độ an toàn. Trong trờng
hợp các cống vùng ven biển trực tiếp chịu tác động của sóng biển thì ngoài cao trình
ngăn triều lớn nhất còn phải cộng thêm mực nớc dâng do sóng và cộng thêm độ cao an
toàn.
Cao trình đỉnh cống còn phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể địa hình, địa thế, giao
thông thuỷ bộ quanh vùng và tần suất thiết kế.
Có thể xác định cao trình đỉnh cống ngăn chiều theo công thức :
H = h
1
+ h
2
+ h
3
+ h
4
(4-1)
Trong đó :
h
1
- mực nớc thuỷ chiều cao nhất trớc lúc xây dựng cống, tìm mực nớc triều
cao nhất ứng với của tần xuất phù hợp với cấp công trình.

Hình 4-1:
xác định chiều rộng cống hợp lý.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -16-

quản lý vận hành xà lan di động
h
2
- sau khi xây dựng cống, cống đóng làm nớc dâng cao, có thể tính theo lý
thuyết sóng, thờng lấy bằng 30%
ữ
40% chênh lệch triều trung bình.
h
3
- chiều cao sóng, nếu h
1
sử dụng trong tài liệu thuỷ triều đã bao gồm chiều cao
sóng thì mục này không cần đa vào.
h
4
- độ vợt cao an toàn.
4.5. Xác định cao trình đỉnh cửa van
Cao trình đỉnh cửa van phải đảm bảo ngăn đợc mức nớc triều cao nhất, đảm
bảo giữ đợc mức tới quy định cộng thêm độ vợt cao an toàn. Thờng lấy bằng cao
trình đỉnh cống hoặc nhỏ hơn 1 trị số do trụ pin vợt lên để làm cầu công tác khoảng
0,2
ữ
0,5 m.
4.6.Tính toán tiêu năng và biện pháp phòng xói
Tính toán nối tiếp:
Xác định nối tiếp khi cao trình đáy kênh hạ lu bằng cao trình ngỡng cống:
Từ quan hệ F(

c) =
2/3

00
E
q

(4-2)
Trong đó:
q = q
t
là lu lợng tính toán tiêu năng đơn vị xem mục II, phụ lục II.
E
0
: năng lợng đơn vị của dòng chảy thợng lu cống so với đáy kênh hạ lu đã
đợc hạ xuống một độ sâu d.
E
0
= H
oT
+ d
V
ot
=
c
H
q
: vận tốc tính toán

o
: hệ số đánh giá tổn thất năng lợng qua cống, chọn

o

= 0,95.
Từ F(

c
) và

o
tra bảng (2-7) phụ lục II, tra đợc

c
và

c
, tính h
c2
và h
c2
:
h
c2
=

c
.E
0
(4-3)
h
c2
=

c
.E
0
(4-4)
Thông thờng đối với cống đập xà lan có h
c2
>hh, Nối tiếp sau đập xà lan thờng là chảy
ngập do đó chỉ cần thiết kế tiêu năng theo cấu tạo, thờng là gia cố bằng thảm đá
h
h
: Chiều cao cột nớc hạ lu sau bể.

Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -17-
quản lý vận hành xà lan di động
Chơng 5: Thiết kế phòng thấm

5.1
. Nội dung thiết kế phòng thấm của cống bao gồm:
1.

Tính toán áp lực thấm.
2.

Tính toán ổn định chống thấm.
3.

Lắp đặt thiết bị ngăn nớc và thiết kế cấu tạo khớp nối.
5.2

. Tính toán áp lực thấm của nền móng cống có thể dùng phơng pháp hệ số sức
kháng hoặc phơng pháp lới dòng chảy. Tại nền móng phức tạp nên phơng pháp số
nh phần tử hữu hạn hay sai phân hữu hạn.
Phơng pháp hệ số sức kháng xem phụ lục III, mục 3.1.
5.3
. Nếu hệ số thấm của khối đất phía sau 2 tờng bên lớn hơn hệ số thấm của nền móng
cống thì tính theo dòng chảy viền hớng bên.
5.4
. Khi tính toán ổn định chống thấm nền cống, yêu cầu độ dài dòng thấm của đoạn cửa
ra cần phải nhỏ hơn trị số độ dốc cho phép của đoạn cửa ra quy định trong bảng P1.3.
Khi tính toán ổn định chống thấm của đập xà lan trên nền cát, đầu tiên phải phán
đoán hình thức phá hoại có thể phát sinh của dòng thấm( nh đất chảy hoặc mạch đùn),
dùng những trị số độ dốc cho phép khác nhau.
5.5
. Cấp phối của tầng lọc ngợc nên thỏa mãn các yêu cầu sau:
1.

Bảo đảm ổn định cho khối đất đợc bảo vệ.
2.

Bảo đảm tính thấm nớc của vật liệu làm tầng lọc ngợc.
3.

Đờng cong cấp phối hạt của đất đợc bảo vệ và của vật liệu làm tầng lọc ngợc
cơ bản phải giống nhau.
Độ dày của mỗi tầng của tầng lọc ngợc thờng từ 20cm đến 30cm.



Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -18-
quản lý vận hành xà lan di động
Chơng 6: Thiết kế kết cấu

6.1
. Thiết kế kết cấu cống căn cứ vào tình hình chịu lực và điều kiện nền móng để tiến
hành. Nội dung bao gồm:
1.

Tải trọng và tổ hợp tải trọng
2.

Tính toán ổn định
3.

Phân tích ứng suất kết cấu.
6.2. Tải trọng và tổ hợp tải trọng

Tải trọng tác dụng lên cống chia ra 2 loại: Tải trọng cơ bản và tải trọng đặc biệt.
6.2.1. Các tải trọng thờng xuyên và tạm thời (dài hạn và ngắn hạn):
a. Trọng lợng của công trình và các thiết bị cố định đặt trên và trong công trình.
b1. áp lực nớc tĩnh tác động trực tiếp lên cửa van, trụ pin trong trờng hợp giữ ngọt tức
chênh mực nớc thợng hạ lu lớn nhất. áp lực nớc thấm (bao gồm áp lực thấm và đẩy
nổi thể tích ở phần công trình và nền bị bão hoà nớc, áp lực ngợc của nớc lên mặt
không thấm của công trình).
b2. áp lực nớc tĩnh tác động trực tiếp lên cửa van, trụ pin trong trờng hợp ngăn mặn
tức chênh mực nớc hạ lu và thợng lu lớn nhất. (bao gồm áp lực thấm và đẩy nổi thể
tích ở phần công trình và nền bị bão hoà nớc, áp lực ngợc của nớc lên mặt không
thấm của công trình).

c. Trọng lợng bản thân và áp lực bên của nó: áp lực đất mang cống, áp lực đất thợng
hạ lu.
d. Tải trọng gây ra do kết cấu chịu ứng suất trớc
e. Tải trọng do thiết bị cửa van
f. áp lực do sóng đợc xác định theo tốc độ gió lớn nhất trung bình nhiều năm.
g. Tải trọng gió
h. Tải trọng xe trên cầu
6.2.2. Tải trọng tạm thời đặc biệt:
tải trọng do động đất
6.2.3. Tổ hợp tải trọng
Tổ hợp tải trọng cơ bản 1: gồm tất cả các lực trong mục 6.2.1 trừ lực ở mục b2
Tổ hợp tải trọng cơ bản 2: gồm tất cả các lực trong mục 6.2.1 trừ lực ở mục b1
Tổ hợp tải trọng cơ bản 3: là tải trọng trong thời kỳ thi công trong trờng hợp đập xà lan
di chuyển trên nớc gồm các lực trong mục 6.2.1 gồm các lực a, e, g
Tổ hợp tải trọng cơ bản 4: là tải trọng trong thời kỳ thi công trong trờng hợp đập xà lan
đang nằm trong ụ đúc gồm các lực trong mục 6.2.1 là a, e
Tổ hợp tải trọng cơ bản 5: là tải trọng trong thời kỳ thi công trong trờng hợp làm nổi
đập xà lan để di chuyển sang vị trí khác. Trong trờng hợp này khả năng bất lợi nhất xẩy
ra khi bơm hết nớc trong bụng đập xà lan nhng do lực dính dới thân đập xà lan nên
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -19-
quản lý vận hành xà lan di động
đập xà lan vẫn không nổi lên đợc, do đó chênh lệch áp lực nớc bên trong và bên ngoài
đập xà lan là lớn nhất.
Tổ hợp lực đặc biệt 1 bao gồm các lực trong 6.2.1 trừ f, b2 và lực trong 6.2.2.
Tổ hợp lực đặc biệt 2 bao gồm các lực trong 6.2.1 trừ f, b1 và lực trong 6.2.2,
6.3
. Trọng lợng bản thân của kết cấu cống và khối đất đắp phía trên nên tính toán theo
kích thớc hình học và dung trọng của vật liệu.

Trọng lợng cánh cửa cống, máy đóng mở và những thiết bị vĩnh cửu khác nên cố gắng
sử dụng trọng lợng thực tế.
6.4
. áp lực thủy tĩnh tác dụng lên cống nên tính toán theo điều kiện tổ hợp mực nớc.
Đối với sông có nhiều phù sa nên xem xét ảnh hởng của hàm lợng cát tới dung trọng
nớc.
6.5.
áp lực đảy nổi tác dụng lên mặt đáy của móng cống nên căn cứ điều kiện tổ hợp
mực nớc để tính toán.
6.6
. áp lực đất tác dụng lên cống trên nền đất thờng tính lực đất chủ động, trên nền đá
thờng tính theo áp lực đất tĩnh.
6.7.
Đối với cống trên dòng sông nhiều phù sa nên căn cứ tình hình có thể bồi lắng để
tính toán áp lực bùn cát.
6.8
. Khi tính toán áp lực sóng tác dụng lên cống đầu tiên nên tính toán chiều cao và
chiều dài sóng theo quy phạm hiện hành TCVN C1-78. Tính toán sóng tham khảo phụ
lục IV.
6.9
. Tải trọng động đất tải trọng khác tác dụng lên cống có thể theo các quy định của
các quy phạm liên quan để tính toán. Tải trọng tạm thời của giai đoạn trong quá trình thi
công nên căn cứ tình hình thực tế công trình để xác định.
6.10
. Khi thiết kế cống nên tiến hành tổ hợp các loại tải trọng có khả năng tác dụng
đồng thời. Tổ hợp tải trọng phân ra hai loại: Tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt. Tổ hợp cơ
bản do tải trọng cơ bản tạo thành, tổ hợp đặc biệt do tải trọng không đổi trong tải trọng
cơ bản và 1 loại hoặc vài loại tải trọng đặc biệt tạo thành. Nhng tải trọng động đất
thờng không tổ hợp với mực nớc lũ thiết kế hoặc kiểm tra.
Tổ hợp tải trọng dùng để tính toán ổn định và ứng suất của thân cống nên chọn theo quy

định ở
6.2.
Khi cần thiết có thể xem xét tổ hợp bất lợi khác.





Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -20-
quản lý vận hành xà lan di động
6.11. Tính toán ổn định

. Tính toán ổn định thân cống trên nền đất cần thỏa mãn các yêu cầu sau đây:
1.

Trong tất cả các trờng hợp tính toán yêu cầu áp lực đáy móng trung bình của
thân cống không đợc lớn hơn lực chịu đựng cho phép của đất.
2.

Tỷ số giữa trị số lớn nhất và nhỏ nhất của áp lực đáy móng không lớn hơn trị số
cho phép quy định ( xem bảng P5.1, phụ lục V)
3.

Hệ số an toàn chống trợt không nhỏ hơn trị số cho phép.
6.12
. áp lực đáy móng thân cống nên căn cứ bố trí kết cấu tùy theo tình hình chịu lực,
theo quy định sau đây phân biệt tính toán.
1.

Đối với trờng hợp khoang cống bố trí kết kết và tình hình chịu lực đối xứng thì
tính toán theo công thức sau đây:
W
M
F
G
P


=
minmax,
(6-1)
Trong đó:
P
max
,
min
: Trị số lớn nhất, nhỏ nhất của áp lực đáy móng thân cống

G: toàn bộ tải trọng đứng tác dụng lên bản đáy cống( bao gồm cả áp lực đẩy tác
dụng)

M: Mô men của toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang của thân cống đối với
trục tâm thuận chiều dòng chảy vuông góc với mặt đáy móng.
F- diện tích của mặt đáy thân cống.
W- Mômen mặt cắt của mặt đáy móng với trục tâm theo hớng dòng chảy vuông góc
với mặt đáy móng.
2. Đối với cống bố trí kết cấu và tình hình chịu lực không đối xứng tính theo công
thức chịu áp lệch tâm hai hớng.

y
y
x
x
W
M
W
M
F
G
P



=
minmax,
(6-2)

Mx: Mô men của toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang của thân cống đối với
trục tâm thuận chiều dòng chảy vuông góc với mặt đáy móng.

My: Mô men của toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang của thân cống đối với
trục tâm vuông góc chiều dòng chảy và vuông góc với mặt đáy móng.
Wx- Mômen mặt cắt của mặt đáy móng với trục tâm theo hớng dòng chảy vuông
góc với mặt đáy móng.
Wy- Mômen mặt cắt của mặt đáy móng với trục tâm theo hớng vuông góc dòng
chảy và vuông góc với mặt đáy móng.
Các thông số khác xác định nh trên.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -21-
quản lý vận hành xà lan di động
6.13
. Cống đập xà lan thờng đặt trên nền bùn sét dẻo, dẻo cứng, dẻo mềm, dẻo chảy.
Dới tác dụng đồng thời của các lực ngang và lực đứng, công trình có thể bị mất ổn định
trợt. Phán đoán khả năng trợt của công trình theo ba hình thức: Chỉ số mô hình, hệ số
kháng cắt, hệ số cố kết theo quy phạm TCVN 42-5386
Chỉ số mô hình
N

=


.
max
B
<
[
]

N
(6-3)
Trong đó:

N
- Chỉ số mô hình.

[]

N

- Chỉ số mô hình giới hạn (
[
]

N
=3 đối với các loại đất ngoài cát chặt)
.Hệ số kháng cắt.
tb
C
tgtg


+=
> 0.45 (6-4)
Trong đó:


tg
- Hệ số kháng cắt


- Góc ma sát trong của đất nền
.Hệ số cố kết.

()

+
=
1a
K

C
v
<4. (6-5)
Thông qua ba chỉ số N

, C
v
, Tg

để phán đoán khả năng mất ổn định trợt của công
trình.
Ba công thức trên là các công thức để phán đoán hình thức trợt, trong thực tế cần
tính toán kiểm tra cả trợt phẳng và trợt hỗn hợp thì mới kết luận công trình có bị
mất ổn định hay không.
6.14
. Khi phán đoán công trình có khả năng xảy ra mất ổn định do trợt, kiểm tra ổn
định trợt của công trình theo cả hai mô hình trợt phẳng và trợt hỗn hợp.
Tính trợt phẳng:
Nếu N

< [N

] ,C
v
<4 ,Tg

>0.45 thì chỉ cần tính toán trợt phẳng.
Trờng hợp công trình chỉ gồm 1 đập xà lan, hai bên mang cống đắp đất hệ số an toàn
trợt tính bằng tổng lực chống trợt chia cho tổng lực gây trợt (6-6):
hltlcd

bd
HHE
EmFCNtg
Kt
+
+
+

=

00

(6-6)
Trong đó:

N: Tổng lực đứng gồm trọng lợng bản thân, trọng lợng nớc, đảy nổi.
F: Diện tích đáy móng.
E
bd
: áp lực bị động hạ lu.
E
cd
: áp lực chủ động thợng lu.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -22-
quản lý vận hành xà lan di động

Htl: Tổng áp lực nớc thợng lu.

Htl: Tổng áp lực nớc thợng lu.
m: hệ số xét đén quan hệ áp lực bị động và chuyển vị.

0
: Góc ma sát giữa bản đáy cống (bê tông) và nền, lấy theo thí nghiệm chống trợt
tại hiện trờng, khi không có số liệu hiện trờng lấy

0
:=80-:-90%

u
. Trong thời
đoạn thi công dới 1 năm (

u
- lấy theo thí nghiệm cắt nhanh không cố kết
(Unconsolidation Undrain) hoặc thí nghiệm cắt cánh hiện trờng thờng thì

u
=0) ,
thời đoạn thi công quá 1 năm và thời đoạn vận hành lâu dài lấy theo thí nghiệm cắt
nhanh cố kết (Consolidation Undrain).
C
0
: Lực dính giữa bản đáy cống (bê tông) và nền, lấy theo thí nghiệm chống trợt tại
hiện trờng, khi không có số liệu hiện trờng lấy C
0
:=30-:-50% C
u
.

Trong thời đoạn thi công dới 1 năm C
u
- lấy theo thí nghiệm cắt nhanh không cố kết
(Unconsolidation Undrain) hoặc thí nghiệm cắt cánh hiện trờng (C
u
=s
u
), thời đoạn
thi công quá 1 năm và thời đoạn vận hành lâu dài lấy theo thí nghiệm cắt nhanh cố
kết (Consolidation Undrain).
Trợt hỗn hợp:
Trong trờng hợp một trong ba 3 chỉ số N

, C
v
, Tg

không thoả mãn
điều kiện trợt phẳng cần phải tính toán trợt hỗn hợp. Trong trờng hợp này lực ngang
tác dụng chỉ xét áp lực nớc thợng lu, hạ lu, áp lực đất thợng lu, hạ lu, không xét
lực dính mang cống. Lực dính đáy đập xà lan sẽ chuyển thành áp lực thẳng đứng
n=c/tg

theo nguyên lý Caco.

, C ở đây lấy nh

0
, C
0

nh trong công thức (6-6).

Hình 6-1. Sơ đồ tính trợt hỗn hợp
a, Lực chống trợt giới hạn
R
hh
= (p*tg

+c)*L
2
+ t
gh
*L
1
(6-7)
p: áp suất trung bình tính toán đáy móng
t
gh
: Cờng độ chống trợt giới hạn của phần trợt sâu.
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -23-
quản lý vận hành xà lan di động
L
1
, L
2
: Chiều rộng tính toán của phần trợt sâu và trợt phẳng của móng
L
1

+ L
2
= L
L
t
=

.L

;L
2
=L-L
1
Để tính toán cho công trình chịu tải trọng tác dụng lệch tâm phải đa về tải trọng tác
dụng đúng tâm với chiều rộng hữu hiệu
L= L-2.

e : độ lệch tâm của tải trọng.
t
gh
: cờng độ chống trợt giới hạn trong phần trợt sâu
Cụ thể cách tính xem mục III, phụ lục VI.
6.15
. Hệ số an toàn ổn định chống trợt cho phép [K
c
] của thân cống theo mặt đáy
móng trên nền đất tính theo công thức
R
Kn
m

Nn
ttc
.

Hay
m
Kn
N
R
Kc
nc
tt
.
=
(6-8)
Trong đó:
n
c
- Hệ số tổ hợp tải trọng, căn cứ theo TCXDVN 285-2002
K - Hệ số an toàn chung của công trình; Bình thờng hệ số K không đợc vợt quá 15%
giá trị n
c
.k
n
/m, trừ trờng hợp có những quy định riêng.
N
tt
- Tải trọng tính toán tổng quát (lực, mômen, ứng suất), biến dạng hoặc thông số khác
mà nó là căn cứ để đánh giá trạng thái giới hạn.
R - Sức chịu tải tính toán đối với kiểm toán khả năng chịu tải của nền, sức chống trợt

khi kiểm toán ổn định trợt.
Kn - Hệ số bảo đảm đợc xét theo quy mô, nhiệm vụ của công trình.
m - Hệ số điều kiện làm việc: xét tới hình loại công trình, kết cấu hoặc nền, dạng vật
liệu, tính gần đúng của sơ đồ tính, nhóm trạng thái giới hạn. Đối với cống dạng đập xà
lan lấy m=0.7-:- 1.0. Lấy theo bảng (6-1).
Bảng 6-1: Hệ số điều kiện làm việc
Trạng thái đất dính m
- Nền đất yếu chảy, độ sệt B>1 0.7-:-0.8
- Nền đất dẻo mềm, dẻo chảy 1.0>B> 0.5 0.8-:- 0.9
- Nền đất tốt B<0.5 0.9-:1.0
Dự án SXTN Hoàn thiện công nghệ Đập xà lan di động

Dự thảo hớng dẫn thiết kế, thi công và -24-
quản lý vận hành xà lan di động
6.16
. Nếu trị số tính toán của hệ số an toàn ổn định chống trợt thân cống theo mặt đáy
móng trên nền đất nhỏ hơn trị số cho phép dựa trên cơ sở bố trí kết cấu sẵn có có, dựa
trên tình hình cụ thể công trình, dùng một trong các biện pháp chống trợt sau đây:
1.

Dùng tấm phủ bằng bê tông cốt thép bên có mực nớc cao làm bản cản trở trợt
nhng hệ số an ổn định chống trợt của bản thân cống không nhỏ hơn 1,0. Tính
toán lực chống trợt tăng lên do bản chống trợt có xét hệ số triết giảm hiệu quả
bản chống trợt có thể lấy bằng 0.8.
2.

Đa vị trí cửa van dịch về phía mực nớc thấp, hoặc kéo tấm bản đáy của cống về
phía có mực nớc cao để tăng thêm trọng lợng nớc.
3.

Tăng thêm độ dài của bản đáy.
4.

Thay thế lớp đất phía dới đập xà lan bằng đất có chỉ tiêu cờng độ cao hơn .
6.17. Phân tích ứng suất kết cấu
Đập xà lan là một kết cấu không gian 3 chiều, nên để tính toán đập xà lan chúng ta sử
dụng mô hình không gian, gồm bản sàn dầm liên kết với nhau. Phân tích ứng suất biến
dạng ứng dụng phơng pháp Phần tử hữu hạn (PTHH). Các bớc tính toán nh sau

:
-

Rời rạc hoá kết cấu đập xà lan bằng các phần tử dầm, tấm.
-

Gắn các điều kiện liên kết, khi đập xà lan nằm trên nền đất coi liên kết giữa đập
xà lan và đất nền là liên kết đàn hồi, đặc trng bởi hệ số phản lực nền của nền.
-

Đặt các lực tác dụng
-

Tính nội lực kết cấu
-

Bố trí cốt thép cho dầm, bản, sờn.
Khi tính toán kết cấu đập xà lan phải tính cho các trờng hợp sau

:
-

Trờng hợp kết cấu bất lợi nhất là khi bơm hết nớc trong khoang đập xà lan,
nhng do lực dính giữa đập xà lan và đất nền nên đập xà lan cha nổi, lúc đó
chênh lệch cột nớc trong và ngoài đập xà lan là lớn nhất.
-

Trờng hợp giữ ngọt chịu chênh lệch áp lực nớc thợng hạ lu lớn nhất
-

Trờng hợp ngăn mặn chênh lệch áp lực nớc hạ lu - thợng lu lớn nhất
-

Trờng hợp đập xà lan nổi trên mặt nớc.
6.18. Điều kiện biên
Tính toán đập xà lan trên nền mềm sử dụng mô hình kết cấu trên nền đàn hồi.
Tại các nút của phần tử shell gán các điều kiện biên nh sau: