ĐỒ án môn học THIẾT kế THI CÔNG đập đất đề số 15
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.7 MB, 42 trang )
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG
THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
I. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
1.1. Vị trí và nhiệm vụ công trình
1.1.1. Vị trí công trình:
Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi DD dự kiến xây dựng trên suối SB, thuộc xã
PN, huyện K, cách thị xã H 20 km về phía Bắc ,ở toạ độ 23 0 19’ vĩ độ Bắc và 1050
38’kinh độ Đông.
1.1.2. Nhiệm vụ công trình:
Theo luận chứng kinh tế kỹ thuật đã được Bộ NN – PTNT phê duyệt,
hồ chứa có nhiệm vụ sau:
- Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp khoảng 550ha;
- Phát điện với công suất khoảng 1,5MW;
- Cung cấp nước cho sinh hoạt cho và công nghiệp với lưu lượng 50m3/h;
- Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản;
- Cải tạo môi trường và du lịch.
1.2. Quy mô công trình.
1.2.1. Dung tích hồ chứa:
Để đảm bảo cho nhiệm vụ công trình,yêu cầu hồ chứa phải có các
thông số sau:
Mực nước
Dung tích hồ
Mực nước dâng bình thường
31,6m
W = 3,9.106 m3
Mực nước dâng gia cường
34,2 m
W = 4,884.106 m3
Mực nước chết
23,8 m
W = 0,994.106 m3
1.2.2. Đập đất:
Kết cấu đập bằng đất đắp, có vật thoát nước kiểu lăng trụ. Có các thông số kỹ thuật
của đập như sau:
Chiều dài đập
: L = 299,41 m
Chiều cao đập
: Hmax = 27 m
Cao trình đỉnh đập
SVTH:
: ∇đđ = + 41 m
1
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Chiều rộng đỉnh đập
: B = 5,0 m
Mái dốc thượng lưu được gia cố bằng đá lát khan dày 30cm, trên lớp sỏi cát đệm.
Hệ số mái thay đổi m = 2,5- 2,25, có 2 cơ. một cơ ở cao trình 20m rộng 2,5m.một cơ ở
cao trình 30 rộng 2,5 m.
Mái dốc hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, hệ số mái thay đổi từ m = 2,0-1,5 có hai cơ ở
cao trình + 25m rộng 2,5m .
1.2.3. Cống lấy nước:
Kiểu cống hộp, chảy không áp bằng bê tông cốt thép đặt trên nền đá phiến sét bên
vai trái đập đất.
Cống có các thông số sau:
Lưu lượng thiết kế
: QTK = 1 m3/s
Kích thước
: bxh = 0,8 x1,2 m
Chiều dài
: L = 83 m
Cao độ đầu cống
Độ dốc lòng cống
:∇đc =+ 22,54 m
: i = 0,002
Cao độ đỉnh tháp cống
: ∇đtc = + 41.00 m
1.2.4. Đập tràn:
Tràn tự do bố trí tại eo yên ngựa bên phải đập đất kiểu tràn thực dụng Ophixerop
nối tiếp bằng bậc nước nhiều cấp. Kết cấu đập tràn bằng bê tông cốt thép M250
Tràn có các thông số sau:
Cao trình ngưỡng tràn
∇nt = + 31,6 m
Chiều rộng ngưỡng tràn
Bnt = 40m
Độ dốc của dốc nước sau ngưỡng tràn
i = 0,02
Lưu lượng xả
qxả = 234,45m3/s
Cột nước ngưỡng tràn
H = 2,6m
1.2.5. Cấp công trình:
Dựa vào tính chất của đất nền và chiều cao đập, theo TCXDVN – 285 - 2002 ta
xác định được cấp của công trình là cấp IV.
1.2.6. Thời gian thi công:
Công trình được xây dựng trong khoảng 2 năm kể từ ngày khởi công.
1.3.
Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình
1.3.1. Điều kiện địa hình
SVTH:
2
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Suối SB chảy qua vùng đồi thấp, đỉnh đồi có độ cao 50-100m, đỉnh hình tròn, hai
bên lòng suối có thềm rộng, thuận tiện cho việc thi công.
1.3.2. Đặc trưng khí tượng, thủy văn
Khu vực xây dựng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Mùa mưa từ tháng V đến
tháng X, mùa khô từ tháng XI đến tháng IV.
1.3.3. Các đặc trưng thủy văn và các yếu tố dòng chảy vùng công trình đầu mối
Hồ DD dự kiến xây dựng trên Suối SB. Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập đo
được 16,6 km2.
- Lưu lượng dòng chảy ứng với tần suất 10 % của các tháng mùa khô như sau:
Nhóm
Lưu lượng dòng chảy theo tháng mùa khô Q(m3/s)
Thời gian
thi công
e
XI
1,95
2 năm
XII
0,9
I
0,95
II
0,85
III
0,92
IV
2,05
- Quan hệ Q~Zh ở hạ lưu tuyến đập:
Q(m3/s)
0
Zhạ(m)
17,6
- Dòng chảy lũ thiết kế:
13
18
68
18,5
190
19
333
19,5
539
20
Kí hiệu đề
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Qmp(m3/s)
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
Ứng với tần suất 10 % ta có lưu lượng đỉnh lũ Qmax = 191 m3/s
Tổng lượng lũ thiết kế W = 7,5.106 m3
- Quan hệ dung tích hồ và cao trình mực nước ngầm như sau:
Zhồ(m)
24,6
25,5
28,9
31,6
32,6
34,6
Vhồ(103 m3)
700
905
2113
2747
3406
3900
1.3.4. Động đất:
Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7.
1. 4. Nguồn vật liệu xây dựng.
1.4.1. Vật liệu đất:
- Mỏ A nằm phía vị trí đập tràn, cách tuyến đập 400m, gồm chủ yếu là lớp đất sét
và có lớp á sét từ trung đến nặng có lẫn dăm sạn xen kẹp, lớp này có lúc ở dưới, ở giữa
SVTH:
3
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
và ở trên lớp đất sét. Bề dày khai thác tương đối đồng đều 2÷2,5m. Trữ lượng
134.103m3.
- Mỏ B nằm ở thượng lưu tuyến đập, tại cao trình 21m, cách tuyến đập 500m gồm
các loại đất: á sét, sét, bề dày trung bình 2,8m. Trữ lượng 115.103m3.
- Mỏ D nằm ở sau vai trái tuyến đập. Mỏ này chủ yếu là đất sét, bề dày trung bình
2,5m cách tuyến đập 800m, trữ lượng 123.103m3.
- Mỏ E nằm phía thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập khoảng 1500m, bề dày
khoảng 2,4m, gồm đất sét, á sét.
Bốn mỏ đất gồm hai loại nguồn gốc chính là Eluvi và Deluvi. Đất ở bốn mỏ này có
dung trọng tự nhiên khô γtnk = 1,6T/m3 , đều dùng để đắp đập được.
1.42. Cát, đá, sỏi
Dùng đá vôi ở mỏ Bache, đá ở đó rất tốt dùng trong các công trường xây dựng.
Mỏ này cách tuyến đập 6 ÷7km.
Vì sỏi ít nên dùng đá dăm ở mỏ Bache để đổ bê tông, cát phân bố dọc sông Đà
dùng làm cốt liệu rất tốt, cự ly vận chuyển khoảng 5 ÷10km.
1.5. Giao thông vận tải.
Công trình nằm ở huyện K cách quốc lộ 6 khoảng 12km. Đường đến công trình
thuận tiện cho việc vận chuyển thiết bị thi công và vật liệu xây dựng
Tất cả các con đường trên công trường là đường cấp 3, chiều rộng đường 6 m, lợi
dụng đường đồng mức và đường mòn cũ, kết hợp mở rộng thêm cho đạt yêu cầu đi lại.
1.6. Điều kiện dân sinh kinh tế.
Theo phương hướng quy hoạch đây là một huyện có dân số không nhiều nhưng lại
có nhiều dân tộc khác nhau. Cuộc sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp, điều kiện sinh
hoạt thấp kém.
1.7. Khả năng cung cấp điện nước
1.7.1. Cung cấp điện
Cách công trình có đường dây cao thế 35KV chạy qua thuận tiện cho việc sử
dụng điện cho công trường
1.7.2. Cung cấp nước
Nước dùng cho sản xuất được đảm bảo cả về số lượng lẫn chất lượng nhờ việc sử
dụng nguồn nước lấy từ các sông, suối.
Nước cho sinh hoạt cần xử lý bảo đảm vệ sinh cho người dùng
1. 8. Điều kiện thi công
+ Khởi công ngày 1/12/2008.
SVTH:
4
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
+ Công trình đầu mối thủy lợi do Công ty D thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển
Nông thôn đảm nhận thi công.
+ Vật tư thiết bị cung cấp đến chân công trình theo đúng tiến độ.
+ Máy móc đảm bảo cho việc thi công.
+ Nhà thầu có khả năng tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công.
+ Thời gian thi công 2 năm.
II.CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG
2.1.Mục đích, ý nghĩa, nhiệm vụ và các nhân tố ảnh hưởng đến dẫn dòng thi
công.
2.1.1.Mục đích, ý nghĩa
- Mục đích: Đảm bảo cho hố móng luôn được khô ráo, mặt khác phải đảm
bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước ở hạ lưu trong suốt quá trình thi công ở mức
cao nhất.
-Ý nghĩa: Biện pháp dẫn dòng ảnh hưởng trực tiếp đến kế hoạch tiến độ thi công
của toàn bộ công trình, hình thức kết cấu, chọn và bố trí công trình thuỷ lợi đầu mối,
chọn phương pháp thi công, bố trí công trình và cuối cùng là ảnh hưởng tới giá thành
công trình.
2.1.2.Nhiệm vụ
- Đắp đê quai bao quanh hố móng, bơm cạn nước và tiến hành công tác nạo vét,
xử lí nền và xây móng công trình.
- Dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu qua các công trình dẫn dòng đã được xây
dựng xong trước khi ngăn dòng.
2.2.Nêu phương án dẫn dòng và chọn phương án dẫn dòng
2.2.1.Chọn tần suất dẫn dòng thiết kế
Chọn theo TCVN: Bảng 4.6 trang 16 TCVN 285-2002, ứng với công trình cấp
IV ta tra được tần suất dẫn dòng thiết kế P = 10%
2.2.2.Chọn thời doạn dẫn dòng thiết kế.
Thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công là khoảng thời gian sử dụng biện pháp dẫn
dòng để đảm bảo hoàn thành công trình theo thời hạn thiết kế.
-Thời đoạn dẫn dòng thiết kế thi công là thời gian thiết kế phục vụ dẫn dòng gồm
ngăn dòng và tháo nước của các công trình cụ thể (thời gian trong năm) .
-Việc chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế là một vấn đề phức tạp, đòi hỏi phải
nghiên cứu kỹ càng,tổng hợp và toàn diện các vấn đề có liên quan như sau:
SVTH:
5
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
- Thời gian thi công: các công trình có thời gian thi công khác nhau sẽ có thời đoạn
thiết kế khác nhau . Đối với công trình đập đất đầm nén không cho nước tràn qua và có
khối lượng thi công lớn không thể hoàn thành trong một mùa khô nên ta chia ra hai thời
đoạn dẫn dòng tương ứng với mùa khô và mùa mưa.
- Đặc điểm thủy văn: Khu vực chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa,
lượng mưa lớn và rất không đều trong năm. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô
từ tháng 11 đến tháng 4. Lưu lượng lớn nhất mùa lũ là:191 ( m3 /s),lưu lượng lớn nhất
mùa khô là : 2.05 ( m3 /s).
-Đặc điểm kết cấu công trình:công trình đất ,không cho nước tràn qua, thượng lưu
có khả năng hình thành hồ chứa và khả năng điều tiết của hồ lớn .
-Điều kiện và khả năng thi công:công trình này được cung cấp vật tư thiết bị đến
tận chân công trình theo đúng tiến độ,máy móc đảm bảo cho việc thi công, nhà thầu có
khả năng tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công.
-Ta chia ra hai thời đoạn dẫn dòng:
+Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4.
+Mùa lũ từ tháng 5 đến tháng 10.
2.2.3.Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công.
Lưu lượng dẫn dòng phải là lưu lượng lớn nhất trong năm ứng với tần suất P.
Lưu lượng thiết kế dẫn dòng là Qddml =191 m3/s
Lưu lượng thiết kế dẫn dòng là Qddmk =2,05 m3/s
2.3. Đề xuất phương án dẫn dòng.
Nội dung phương án:
Phương án 1:
Nă
m
XD
I
SVTH:
Thời gian
Mùa khô từ
1/11 đến
hết 30/4
Hình thức dẫn
dòng
Lưu lượng dẫn
dòng(m3/s)
Các công việc phải làm và
các mốc khống chế
Qua lòng sông
thiên nhiên
2.05
Đắp đê quai đợt 1
Thi công cống ngầm, thi công
một phần vai trái đập, đào
móng tràn
6
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
Mùa mưa
từ 1/5 đến
hết 30/10
Mùa khô từ
1/11 đến
hết 30/4
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Qua lòng sông
thu hẹp
Qua cống
191
Đào móng tràn đến cao trình
thiết kế và đổ bê tông móng
tràn đến cao trình tính toán;
thi công vai trái đập đến cao
trình tính toán
2.05
Ngăn dòng đợt 2, thi công
đập phần lòng sông đến 1 cao
trình tính toán, đổ bêtông toàn
bộ tràn
II
Mùa mưa
từ 1/5 đến
hết 30/10
Qua tràn chính
Hoàn thiện thi công
191
Phương án 2:
Nă
m
XD
Thời gian
Mùa khô từ
1/11 đến
hết 30/4
Hình thức dẫn
dòng
Lưu lượng dẫn
dòng(m3/s)
Qua lòng sông
thiên nhiên
2.05
Qua lòng sông
thu hẹp
191
I
Mùa mưa
từ 1/5 đến
hết 30/10
Mùa khô từ
1/11 đến
Qua cống và
hết 30/4
kênh dẫn dòng
2.05
II
Mùa mưa
từ 1/5 đến
hết 30/10
Qua tràn chính
Các công việc phải làm và
các mốc khống chế
Đắp đê quai đợt 1. đào
kênh dẫn dòng
Thi công cống ngầm, thi công
một phần vai trái đập, đào
móng tràn
Đào móng tràn đến cao trình
thiết kế và đổ bêtông móng
tràn đến cao trình tính toán;
thi công vai trái đập đến cao
trình tính toán
Thi công tràn và kênh dẫn
dòng
Ngăn dòng đợt 2, thi công
đập phần lòng sông đến 1 cao
trình tính toán, đổ bêtông toàn
bộ tràn
Hoàn thiện thi công
Lấp kênh dẫn dòng
-
191
Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án;
-
Phân tích định tính về kinh tế, kỹ thuật (hoặc tính toán định lượng):
SVTH:
7
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
+ Khối lượng công trình tạm dẫn dòng;
+ Cường độ thi công;
+ Thời gian hoàn thành;
+ Kỹ thuật thi công công trình tạm;
=> Chọn phương án I
2.4.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng
2.4.1.Mục đích
- Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp;
- Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô;
- Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy;
- Xác định cao trình đê quai thượng lưu, hạ lưu.
2.4.2.Nội dung tính toán
VẽquanhệQ~Zhl
Quan hệ Q~Z
Zhl(m)
20.5
20
19.5
19
18.5
18
17.5
17
0
100
200
300
400
500
600
Q(m3/s)
- Căn cứ vào lưu lượng dẫn dòng về mùa lũ và quan hệ Q~Z hl, ứng với Qmax(10%) =
191m3/s ta xác định được Zhl = 19 m diện tích ướt của lòng sông ω1 và diện tích ướt của
hố móng ω2. Ta được: ω1=262,82m2
ω2 =136,62 m2
- Giả thiết ∆Zgt ⇒ Tính ZTL=Zhl+∆Zgt ⇒Đo diện tích trên mặt cắt ngang được:
diện tích ướt của lòng sông ω0 m2
SVTH:
8
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Vc2
Vo2
−
- Tính lại ∆Z =
2ϕ 2 g 2 g
tt
Với Vc =
QP %
Q
m/s ;Vo = P % m/s
ω0
ε (ω1 − ω 2 )
Hệ số thu hẹp bên ε=0,95 (vì thu hẹp một bên)
Lấy ϕ = 0.85:Hệ số lưu tốc phụ thuộc bố trí mặt bằng đê quai
- Sơ đồ tính toán:
Bảng 1: Tính độ cao phục hồi cột nước Ztt
∆Zgt
Ztl
ω
ω0
ω2
Vc
Vo
Ztt
(1)
(2)
(3)
(5)
(6)
(7)
(8)
0.20
19.20
262.82
(4)
286.82
0.156
19.18
262.82
284.36
1.593
1.593
0.666
0.18
136.62
136.62
0.672
0.156
0.16
19.16
262.82
281.91
136.62
1.593
0.678
0.159
Ghi chú:
Cột (1): Độ cao cột nước phục hồi giả thiết.
Cột (2): Cao trình mực nước thượng lưu.
Cột (3): Diện tích ướt của lòng song.
Cột (4): Diện tích ướt của hố móng và đê quai chiếm chỗ.
Cột (5): Lưu tốc dòng chảy tại mặt cắt thu hẹp.
Cột (6):Lưu tốc tới gần có tính đến độ cao cột nước phục hồi.
Cột (7): Độ cao cột nước tính tóan.
Vậy ∆Z=0.16 (m)
SVTH:
9
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
- Xác định mực nước sông phía thượng lưu về mùa lũ;
ZTL=Zhl+∆Z = 19+ 0.16 = 19.16 m
- Xác định phạm vi hố móng cho giai đoạn thi công đầu: ω2=136,62 m2
- Xác định mức độ thu hẹp lòng sông;
K=
ω2
100% =
ω1
136,62
= 51,9%∈ (30÷60%)
262,82
K phụ thuộc các yếu tố sau:
*Lưu lượng dẫn dòng thi công Qtk
*Điều kiện chống xói của lòng sông và hai bên bờ.
*Yêu cầu vận tải đủ sâu,đủ rộng và lưu tốc:1,8-2
*Đặc điểm công trình thủy công,thủy điện....
*Điều kiện và khả năng thi công từng giai đoạn.
*Hình thức cấu tạo,bố trí đê quai.
*Tổ tức thi công,bố trí công trường và giá thành công trình.
2.4.3. ứng dụng kết quả tính toán
- Tìm ra cao trình đỉnh đê quai thượng lưu đợt 1
Mái nghiêng 1:1 , gia cố bằng sỏi, mặt đê do không có yêu cầu về giao thông
nên lấy bề rộng là 2 m, rải sỏi và đá dăm
ZdqTL= ZTL+δ1=19,16+0,64=19,8 m
ZdqHL= Zhl +δ2=19+0,5=19,5 m
δ1 , δ 2 :độ vượt cao của đê quai thượng,hạ lưu ,thường dùng 0.5 ÷ 0.7 m
Chọn δ1 =0.5 m ; δ 2 =0.5 m
- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ:
ZVL=ZTL+δ
(δ=0,5÷0,7m)
ZVL= 19,16 + 0,64 = 19,8 (m) chọn bằng 20m cho dễ thi công.
- Kiểm tra khả năng xói nền: V≤[V]kxnền;
- Kiểm tra khả năng đầu đập: V≤[V]kxđập;
Ta có: Ta thấy khối lượng riêng khô của đất nền và đất đắp đê quai là γtnk = 1,6
T/m3 và độ sâu bình quân của dòng chảy h=2,2 m ,tra phụ lục 1-14TCN57-88 ta có
[V]kxnền = [V]kxđập= 1,6 m/s > Vc => nền không bị xói.
2.5.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua cống ngầm
2.5.1. Mục đích:
- Lợi dụng công trình lâu dài để dẫn dòng;
SVTH:
10
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
- Xác định mực nước trước cống để xác định cao trình đê quai thượng lưu;
- Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng;
2.5.2. Nội dung tính toán
- Sơ đồ:
=0.002
Trình tự tính toán: + Giả thiết các cấp lưu lượng Qi qua cống;
+ Kiểm tra trạng thái chảy: có áp, bán áp và không áp bằng cách vẽ
đuờng mặt nước ngược từ dưới hạ lưu lên.
+ H ≤ (1,2 - 1,4)D và hn
dài của cống và mực nước hạ lưu cống;
Trong đó
H-Cột nước trước cống tính từ cao trình đáy cống;
D- Chiều cao cống ngay sau cửa vào.
Chọn trị số 1,2 hay 1,4 tùy thuộc vào mức độ thuận ở cửa vào. Cửa vào rất
thuận chọn 1,4 cửa vào không thuận chọn 1,2.
Qúa trình thực hiện cụ thể như sau:
+Giả thiết trạng thái chảy trong cống là chảy không áp.Khi đó ta tính
cống như một đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với hạ lưu bằng một đoạn kênh , đoạn đầu
kênh tính như đập tràn đỉnh rộng
+Xác định chế độ chảy ứng với từng cấp lưu lượng
+ Giả thiết lưu lượng qua cống là Q=2.05 m3/s
Ta có Zhl
α Q2
=0.82
gb 2
Ta vẽ đường mặt nước ngược từ hạ lưu hr =0.82 lên ,nếu đường mặt nước không
chạm đỉnh cống thì giả thiết chảy không áp là đúng, nếu chạm đỉnh cống thì chảy bán
áp hoặc có áp.Ta có bảng sau:
SVTH:
11
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
SVTH:
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
12
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
BẢNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG CỐNG
Các thông số tính toán: Q=2,05m3/s; b=0,8m; h=1,2m; i=0,002;
TT
1
H
(m)
0.82
ω
(m2)
0.66
X
(m)
2.44
R (m)
0.269
V
(m/s)
3.13
V /2g
0.498
Э
(m)
1.318
2
0.9
0.72
3
0.95
4
i-Jtb
Э
(m)
1.318
∆э
(m)
∆L
(m)
L
(m)
0
C
57.384
J
0.0110
Jtb
2.6
0.277
2.85
0.413
1.313
57.668
0.0088
0.00992
-0.0079
1.313
-0.005
0.63
0.63
0.76
2.7
0.281
2.70
0.371
1.321
57.825
0.0077
0.00827
-0.0063
1.321
-0.008
1.22
1.85
1
0.8
2.8
0.286
2.56
0.335
1.335
57.969
0.0068
0.00728
-0.0053
1.335
-0.014
2.62
4.47
5
1.05
0.84
2.9
0.290
2.44
0.304
1.354
58.101
0.0061
0.00647
-0.0045
1.354
-0.019
4.23
8.70
6
1.1
0.88
3
0.293
2.33
0.277
1.377
58.224
0.0055
0.00577
-0.0038
1.377
-0.023
6.10
14.80
7
1.15
0.92
3.1
0.297
2.23
0.253
1.403
58.337
0.0049
0.00519
-0.0032
1.403
-0.026
8.31
23.11
8
1.25
1
3.3
0.303
2.05
0.214
1.464
58.540
0.0040
0.00448
-0.0025
1.464
-0.061
24.63
47.74
2
ω = b*h
∋ = h+
SVTH:
χ = b+2h
α * v^2
2* g
13
v=
R=
ω
χ
Q
= C RJ
ω
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
C = 1/n*R^1/6
Li =
∆∋
i−J
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
trạng thái chảy qua cống là trạng thái chảy có áp:
hn < D/2 :
với
Trong đó
ϕc =
Q = ϕ c ω 2 g ( H o + i.L − D 2 ) = ϕ c ω 2 gZ o
1
α + ∑ξc +
2 gL = 0.581
C2R
-Tổn thất dọc đường : ξ d =
2 gL
= 1.715
C2R
- Tổn thất cửa vào: ξ cv = 0.15
- Tổn thất cửa van: ξ kv = 0.1
-Từ công thức trên => Z 0 → H o = Z o − (i.L − hn ) → H 0 = HTL→ZTL = ZDC + HTL ứng với Qi
Bảng tính quan hệ Q~ZTL với các Qi:
Qi (m2/s)
ZhL(m)
hn(m/s)
2.05
2
1.5
1.2
1
0.7
0.4
17.67
17.66
17.65
17.64
17.63
17.62
17.62
2.046
1.829
1.564
1.219
0.936
0.783
0.657
ZTL(m)
24.586
24.369
24.104
23.759
23.476
23.323
23.197
Biểu đồ quan hệ Q~ZTL
2.5.3. ứng dụng kết quả tính toán:
- Ứng với Qmk=2,05 (m2/s) => ZTL=24,59 (m).
SVTH:
14
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
- Xác định cao trình đê quai thượng lưu:
Zđq=ZTL+δ =24,59+0,61 = 25,2(m) (δ=0,5÷0,7m)
2.6.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tràn:
2.6.1. Mục đích:
- Xác định quan hệ Qxả~ZTL.
- Dùng để tính toán điều tiết lũ qua tràn và xác định cao trình đắp đập vượt lũ.
2.6.2. Nội dung tính toán:
- Sơ bộ xác định các thông số của tràn;
Tràn tự do bố trí tại eo yên ngựa bên phải đập đất kiểu tràn thực dụng Ophixerop
nối tiếp bằng bậc nước nhiều cấp. Kết cấu đập tràn bằng bê tông cốt thép M250.
Tràn có các thông số sau:
Cao trình ngưỡng tràn
: ∇nt = + 31.6m
Chiều rộng ngưỡng tràn
: Bnt = 40m
Lưu lượng xả
: qxả = 234,45m3/s
- Giả thiết các giá trị Hi;
- Xác định chế độ chảy qua tràn (tự do, ngập): dựa vào quan hệ (Q~Z hl) ta thấy chế
độ chảy của tràn là chế độ chảy tự do vì ứng với lưu lượng đỉnh lũ Q max10%=191m3/s thì
Zhl=19<∇nt =31.6(m). Trong giai đoạn này ta thi công xong toàn bộ tràn nên tràn tính
toán là tràn thực dụng.
-Dùng công thức của đập tràn thực dụng chảy tự do để tính: ⇒
3
2
0
Q = mb 2 g * H ;
Trong đó:+ m hệ số lưu lượng.
+ b bề rộng ngưỡng tràn.
+ Ho độ cao cột nước phục hồi.
ZTL= ∇nt+Ho=32+ Ho (m)
Bảng tính toán quan hệ Qtr ~ZTL:
Qtr(m2/s)
0
10
20
40
60
100
130
150
SVTH:
H=Ho (m)
0
3.069
4.872
7.733
10.13
14.24
16.97
18.67
ZTL(m)
31.6
34.67
36.47
39.33
41.73
45.84
48.57
50.27
15
Chế độ chảy
Tự do
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
180
191
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
21.08
21.93
52.68
53.53
*Biểu đồ quan hệ Qtr ~ ZTL
2.6.3. Ứng dụng kết quả tính toán:
- Để tính toán điều tiết lũ;
- Đề ra biện pháp gia cố, bảo vệ cống;
2.7. Tính toán điều tiết
2.7.1. Tính toán điều tiết thường xuyên:
2.7.1.1.Mục đích:
+ Xác định mực nước lũ trong hồ Zmaxvà lưu lượng xả qxarmaxcủa tràn lớn nhất khi lũ
về
+ Xác định cao trình đắp đập chống lũ
2.7.1.2.Nội dung tính toán:
2.7.2.Tính toán điều tiết lũ:
2.7.2.1.Mục đích:
SVTH:
16
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
- Xác định mực nước lũ trong hồ Zmax và lưu lượng xả qxảmax của tràn lớn nhất khi
lũ về;
- Xác định cao trình đắp đập chống lũ;
2.7.2.2.Nội dung tính toán:
-
Theo phương pháp Kôtrêrin hoặc phương pháp Pôtapốp;
- Ở đây ta lấy mực nước trước lũ bằng cao trình ngưỡng tràn ∇nt= 31.6 m; tra
quan hệ (Vhồ~Zhồ) ta được Wnt=2747*103(m3)
Lũ đến dạng tam giác: đỉnh lũ Qmax=191(m3/s); WL=7,5.10 (m3)
q
.T
Wm = WL − max ;
2
q max
W m = W L 1 −
Q max
Qmax .T
WL =
⇒
2
⇒ q = Q 1 − Wm
max
max
WL
Ta thấy trong phương trình (1) có 2 ẩn số do đó ta tính thử dần bằng cách giả thiết các
qxả (
công thức đập tràn thực dụng chảy tự do tính ra
3
qxảtt = mb 2 g H 2 , nếu qxảtt ≈ qxảgt thì thoả mãn. Tiếp tục tra quan hệ Q xả~Ztl
đượcZmax
SVTH:
17
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
qxảgt
m2/s
180
176
174
172
171
170
170.
5
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Wm
(103m3)
431.9371728
589.0052356
667.539267
746.0732984
785.3403141
824.6073298
Whồ
(103m3)
3178.937
3336.005
3414.539
3493.073
3532.34
3571.607
ZTL
(m)
32.26
32.49
32.61
32.62
33.1
33.27
Ho
(m)
0.66
0.89
1.01
1.02
1.5
1.67
qxảtt
(m)
45.61
71.42
86.34
87.62
156.3
183.6
804.973822
3551.974
33.19
1.59
170.5
Kết quả tính toán:
qxảmax= 170,5m
Zmax=33.19 (m)
3
3
Wmax=3551,97.10 (m )
2.7.2.3.Sử dung kết quả tính toán:
- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ:
ZVL=ZTLmax+δ=33,19+0,61= 33,8m;
(δ=0,5÷0,7m)
Với ZTLmax được xác định bằng cách tra quan hệ Qxả ~ZTL ứng với qxảmax dẫn dòng
thiết kế;
- Đề ra các biện pháp chống xói:
+ thiết kế đường tràn ,và xây bể tiêu năng ,làm các bậc nước hợp lý
+ kè ,lát bờ kênh hạ lưu chống xói.
2.8. Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng
2.8.1. Thiết kế công trình dẫn nước:
Công trình dẫn nước gồm tuyến kênh (bao gồm kênh chính và các kênh nhánh),
tuyến cống, tràn và công trình nối tiếp sau tràn (bậc nước tiêu năng và kênh)
SVTH:
18
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
*Tuyến cống: ở bên vai trái đập
+/ Cống ngầm kiểu cống hộp bêtông cốt thép b×h = 0,8×1,2(m2)
+/Chiều dài cống L= 83 (m), cao trình đầu cống Zđc=22,54(m)
+/n = 0.014; i = 0.002
*Tràn chính ∇nt=31.6m
Bnt=40m
Tràn chảy tự do, nối tiếp tiêu năng bằng bậc nước
2.8.2. Thiết kế công trình ngăn nước:
-Tuyến đê quai bao quanh hố móng tuỳ theo đợt ngăn dòng được thể hiện trên
bản vẽ
-Kích thước mặt cắt đê quai tuỳ thuộc vào đặc điểm vật liệu, kết cấu đê quai, điều
kiện chống thấm, thiết bị thi công….ở đây ta chọn đê quai bằng đất có kích thước đỉnh
đê quai là 2m, mái ngoài hố móng m=1, mái trong hố móng m=1.
-Cao trình đỉnh đê quai đợt một:
Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu
Zđqhl=Zhl+a=19+0,5=19,5 (m)
Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu ngăn dòng đợt 1
Zđqtl=Ztl+a’=19,16 + 0,64 = 19.8 m.
Để thuận tiện cho thi công ta chọn Zdqtl= 20 m
-Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu ngăn dòng đợt 2
Zđqtl= 25,2 (m)
2.9.Ngăn dòng
Ngăn dòng theo phương pháp lấp đứng vào đầu mùa khô năm thứ 2
III. THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
3.1. Phân chia các đợt đắp đập và xác định cường độ đắp đập
3.1.1. Phân chia các giai đoạn đắp đập
Do phương án dẫn dòng và tiến độ thi công toàn bộ công trình, các mốc khống
chế cần đạt là:
-Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp, cao trình đắp đập tối thiểu cần đạt là
∇đđvl= 22 m
-Dẫn dòng qua cống ngầm, cao trình tối thiểu cần đạt là ∇đđ =25,2(m)
-Dẫn dòng qua tràn chính, tối thiểu cần đạt cao trình ∇vl=33,8(m)
Qua phân tích trên ta phân ra 4 đợt đắp đập:
+/Đợt 1: mùa khô năm thứ nhất, thi công một phần đập bên bờ trái từ cao trình
12,0m đến cao trình ∇A= 22.0 m
SVTH:
19
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
+/Đợt 2: mùa lũ năm thứ nhất, tiếp tục thi công đập vai trái đến cao trình ∇B
=32.0m
+/ Đợt 3: mùa khô năm thứ hai, thi công phần lòng sông đến cao trình đắp đập
vượt lũ ∇C=∇vl=34(m)
+/ Đợt 4: thi công đập đến cao trình thiết kế ∇TK= 41(m)
Sơ đồ phân đoạn các giai đoạn đắp đập như hình vẽ
1
B
A
TK
IV
II
III
I
1
C
Mặt cắt dọc đập
TK
B
C
III
IV
D
II
A
I
Mặt cắt 1-1
3.1.2 Tính khối lượng cho các đợt đắp đập
Khối lượng đắp đập và diện tích mặt đập của từng giai đoạn và biểu đồ quan hệ
(V~Z) và (F~Z) được tính theo cao trình, lập bảng tính như bảng dưới đây:
Bảng tính khối lượng đất đào đắp đợt I
T
T Z (m) B (m) L (m)
F (m2)
Ftb (m2)
H (m)
Vi (m3)
Vtd(m3)
(1) (2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
1
2
3
4
5
6
8
9
1
6
5
0
0
0
0
2
9
11
44.25
3
486.75
243.38
730.13
730.13
3
12
136.5
5.25
3
716.63
601.69
1805.1
2535.2
4
13
132.5 29.17
1
3865
2290.8
2290.8
4826
5
14
128.5 45.67
1
5868.6
4866.8
4866.8
9692.8
6
15
124.5 60.15
1
7488.7
6678.6
6678.6
16371
7
16
120.5 74.62
1
8991.7
8240.2
8240.2
24612
8
17
116.5 87.96
1
10247
9619.5
9619.5
34231
9
18
112.5 89.82
1
10105
10176
10176
44407
SVTH:
20
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
10
11
12
19
20
21
108.5
104.5
98
13
22
94
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
91.48
94.02
97.33
100.2
4
1
1
1
9925.6
9825.1
9538.3
10015
9875.3
9681.7
10015
9875.3
9681.7
54422
64298
73979
1
9422.6
9480.5
9480.5
83460
Biểu đồ quan hệ Vi~Z đợt I
Biểu đồ quan hệ F~Z đợt I
Bảng tính khối lượng đất đào đắp đợt II
T
T Z(m)
(1) (2)
B
(m)
(3)
1
22
94
2
23
90
SVTH:
L (m)
(4)
100.2
4
101.8
2
F (m2)
(5)
Ftb (m2)
(6)
9422.6
9163.8
9293.2
21
H (m)
(7)
Vi (m3)
(8)
Vtd(m3)
(9)
0
9480.5
0
1
9293.2
9293.2
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
3
24
86
4
25
79.5
5
26
75
6
27
70.5
7
28
66
8
29
61.5
9
30
22.67
10
31
19.5
11
32
16.34
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
102.6
3
104.3
2
105.9
6
106.5
3
108.0
2
109.8
6
112.2
1
113.5
2
115.4
1
8826.2
8995
1
8995
18288
8293.4
8559.8
1
8559.8
26848
7947
8120.2
1
8120.2
34968
7510.4
7728.7
1
7728.7
42697
7129.3
7319.8
1
7319.8
50017
6756.4
6942.9
1
6942.9
56960
2543.8
4650.1
1
4650.1
61610
2213.6
2378.7
1
2378.7
63988
1885.8
2049.7
1
2049.7
66038
Biểu đồ quan hệ Vi~Z đợt II
SVTH:
22
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Biểu đồ quan hệ Fi~Z đợt II
Bảng tính khối lượng đất đào đắp đợt III
TT
(1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
SVTH:
Z(m
)
B (m)
L (m)
F (m2)
Ftb (m2)
H (m)
Vi (m3)
Vtd(m3)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
6
9
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
5
11
136.5
132.5
128.5
124.5
120.5
116.5
112.5
108.5
104.5
98
94
90
86
79.5
75
70.5
66
61.5
22.67
19.5
16.34
13.17
10
0
38.07
6.85
30
38.81
43.21
47.6
52.11
56.12
60.81
66
69.51
74.25
78.51
83
88.11
92.61
95.98
100.51
105.21
109.3
115.21
170.22
240.96
248.03
0
418.77
935.025
3975
4987.085
5379.645
5735.8
6070.815
6313.5
6597.885
6897
6811.98
6979.5
7065.9
7138
7004.745
6945.75
6766.59
6633.66
6470.415
2477.831
2246.595
2781.395
3173.443
2480.3
23
0
209.385
676.8975
2455.013
4481.043
5183.365
5557.723
5903.308
6192.158
6455.693
6747.443
6854.49
6895.74
7022.7
7101.95
7071.373
6975.248
6856.17
6700.125
6552.038
4474.123
2362.213
2513.995
2977.419
2826.872
0
3
3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
628.155
2030.693
2455.013
4481.043
5183.365
5557.723
5903.308
6192.158
6455.693
6747.443
6854.49
6895.74
7022.7
7101.95
7071.373
6975.248
6856.17
6700.125
6552.038
4474.123
2362.213
2513.995
2977.419
2826.872
0
628.155
2658.848
5113.86
9594.903
14778.27
20335.99
26239.3
32431.46
38887.15
45634.59
52489.08
59384.82
66407.52
73509.47
80580.84
87556.09
94412.26
101112.4
107664.4
112138.5
114500.8
117014.8
119992.2
122819
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Biểu đồ quan hệ Vi~Z đợt III
Biểu đồ quan hệ F~Z đợt III
SVTH:
24
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
Đồ án môn học thi công
THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Bảng tính khối lượng đất đào đắp đợt IV
TT
Z(m
)
B (m)
L (m)
F (m2)
(1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(2)
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
(3)
34.33
30.5
29.16
27.83
36.5
32
27.5
23
18.5
14
9.5
5
(4)
224.01
232.5
238.96
243.51
248.03
254.88
263.53
271.19
277.58
284.93
294.91
299.41
(5)
7690.263
7091.25
6968.074
6776.883
9053.095
8156.16
7247.075
6237.37
5135.23
3989.02
2801.645
1497.05
Ftb (m2)
H (m)
(6)
(7)
0
7390.757
7029.662
6872.478
7914.989
8604.628
7701.618
6742.223
5686.3
4562.125
3395.333
2149.348
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Vi (m3)
(8)
7390.575
7390.757
7029.662
6872.478
7914.989
8604.628
7701.618
6742.223
5686.3
4562.125
3395.333
2149.348
Vtd(m3)
(9)
0
7390.757
14420.42
21292.9
29207.89
37812.51
45514.13
52256.35
57942.65
62504.78
65900.11
68049.46
Biểu đồ quan hệ Vi~Z đợt IV
SVTH:
25
GVHD: Lê Kim Truyền
Đinh Hoàng Quân
