Trình tự dẫn dòng thi công theo phương án 2kéo dài trong 3 năm. Theo phương án này công trình tạm có cống dẫn dòng ở lòng sông phía bờ phải.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (461.25 KB, 40 trang )
13
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
phục vụ công tác dẫn dòng cần phải tồn tại chắc chắn khi xuất hiện lũ thiết kế;
2) Những công trình phải dẫn dòng thi công từ hai năm trở lên, khi có luận cứ chắc
chắn nếu thiết kế xây dựng công trình tạm thời dẫn dòng thi công với tần suất
quy định trong bảng 7 khi xảy ra sự cố có thể gây thiệt hại cho phần công trình
chính đã xây dựng, làm chậm tiến độ, gây tổn thất cho hạ lưu.... lớn hơn nhiều so
với đầu tư thêm cho công trình dẫn dòng thì cơ quan tư vấn thiết kế phải kiến
nghị tăng mức bảo đảm an toàn tương ứng cho công trình này;
3) Những công trình bê tông trọng lực có điều kiện nền tốt cho phép tràn qua thì cơ
quan thiết kế có thể kiến nghị hạ mức đảm bảo của công trình tạm thời để giảm
kinh phí đầu tư. Mức hạ thấp nhiều hay ít tuỳ thuộc số năm sử dụng dẫn dòng
tạm thời ít hay nhiều và do chủ đầu tư quyết định;
4) Khi bố trí tràn tạm xả lũ thi công qua thân đập đá đắp xây dở phải có biện pháp
bảo đảm an toàn cho đập và công trình hồ chứa nước. Tần suất thiết kế tràn tạm
trong trường hợp này bằng tần suất thiết kế công trình;
5) Cần dự kiến biện pháp đề phòng tần suất thực tế dẫn dòng vượt tần suất thiết kế
để chủ động đối phó nếu trường hợp này xảy ra;
6) Tất cả kiến nghị nâng và hạ tần suất thiết kế công trình tạm thời phục vụ dẫn
dòng thi công đều phải có luận chứng kinh tế - kỹ thuật chắc chắn và phải được
cơ quan phê duyệt chấp nhận.
→ Với công trình cấp III (chiều cao đập H=12,9 m, đắp đập bằng vật liệu đất đắp) có 2
mùa khô trong tiến độ dẫn dòng thi công nên ta chọn tần suất lưu lượng thiết kế là
10%
2.4.2. Thời đoạn dẫn dòng thiết kế
Thời đoạn dẫn dòng thiết kế là 1 mùa
2.4.3. Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công
Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong giai đoạn ứng
với tần suất dẫn dòng thi công.
Theo đó lưu lượng dẫn dòng là lưu lượng lớn nhất của từng mùa:
- Mùa kiệt từ tháng XII đến tháng VI : Qtk = 22,8 m3/s
13
13
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
14
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
3
- Mùa lũ từ tháng VII đến tháng XI : Qtk = 190 m /s.
2.5. Tính toán thủy lực dẫn dòng thi công
*Mục đích tính toán :
+ Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
+ Xác định cao trình đê quai thượng lưu và hạ lưu
+ Xác định cao trình đắp đập chống lũ
+ Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy.
*Theo yêu cầu của giáo viên hướng dẫn em sẽ tính toán thủy lực cho các nội dung sau:
- Tính toán thủy lực qua lòng sông thu hẹp mùa lũ năm thứ nhất.
- Tính toán thủy lực qua cống dẫn dòng mùa lũ năm thứ hai.
- Tính toán thủy lực qua cống dẫn dòng và lòng sông tự nhiên mùa lũ năm thứ
hai.
- Tính toán thủy lực đắp đê quai ngăn dòng, dẫn dòng qua tràn và cống dẫn
nước mùa kiệt năm thứ ba
- Tính toán thủy lực đắp đê quai ngăn dòng, dẫn dòng qua tràn và cống dẫn
nước mùa lũ năm thứ ba
2.5.1. Tính toán thủy lực để xác định cao trình đỉnh lũ năm thứ nhất
Do giai đoạn 1 mùa kiệt năm thứ nhất ta thi công đập bờ phải dẫn dòng qua lòng sông
tự nhiên, mực nước mùa kiệt không vượt quá thềm sông tự nhiên nên ta có thể thi công
thuận lợi dẫn dòng qua lòng sông không cần tính toán thủy lực cho công trình dẫn
dòng, nhưng ta phải tính toán cao trình đắp đất đập chính tới cao trình vượt lũ mùa lũ.
2.5.1.1.Mục đích :
- Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
- Xác định cao trình đê quai thượng lưu và hạ lưu
- Xác định cao trình khống chế thi công công trình vượt lũ
- Kiểm tra xói lòng sông và bờ sông
2.5.1.2.Nội dung tính toán:
- Xác định mức độ thu hẹp của lòng sông.
14
14
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
15
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
560,38
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
559,68
Hình vẽ: Mặt cắt ngang lòng sông giai đoạn 2 ( xác định cao trình đỉnh đập mùa lũ
năm 1)
Căn cứ vào bảng quan hệ Q10% ~ Zhl:
Q (m3/s)
Zhl (m)
Q (m3/s)
Zhl (m)
0.0
551.00
256.8
561.50
17.3
552.50
312.1
563.00
19.3
554.00
369.0
564.50
56.4
555.50
427.5
566.00
100.2
557.00
487.5
567.50
150.8
558.50
549.1
569.00
203.0
560.00
612.3
570.50
Biểu đồ quan hệ lưu lượng Q ~ Zhl
Ta xác định được Zhl ứng với Q10% = 190(m3) có Zhl=559,63 m
*Xác định Ztl :
- Xác định độ cao nước dâng Zc.
Khi lòng sông bị thu hẹp thì mực nước sẽ tăng lên một đoạn:
Zc=
1 Vc2 Vo2
*
−
ϕ 2 2.g 2.g
(m)
(2-3)
Trong đó:
ϕ
ϕ
- hệ số lưu tốc (với mặt bằng đê quai dạng hình thang thì
ϕ
=(0,8~0,85), chọn =0,85
Vc- lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp (m/s)
Vo- lưu tốc trung bình trước mặt cắt co hẹp (m/s)
•
Vận tốc trung bình tại mặt cắt co hẹp:
15
15
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
16
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
Vc =
TK
Qdd
ε (ϖ 2 − ϖ 1 )
(m/s)
TK
dd
Q
Trong đó :
- lưu lượng ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế.
ε
- hệ số co hẹp bên, co hẹp một bên ε=0,95
ϖc
- diện tích mặt cắt lòng sông sau khi thu hẹp.
ϖ c ω2 − ω1
=
TK
Qdd
ε .ϖ c
Thay vào ta có:
Vc =
• Xác định vận tốc trung bình Vo trước mặt cắt co hẹp.
⇒
Ta giả thiết các giá trị Zcgt Ztl=Zhl+ Zcgt , từ đó sẽ đo được các diện
tích
;
ωo
tương ứng.
Và tính được các giá trị Vo =
TK
Qdd
ωo
. Tiến hành thử dần đến khi nào Zgt
Ztt thì dừng lại.
Bảng 2.3: Bảng tính thủy lực dẫn dòng mùa lũ năm thứ nhất.
∆Zgt
(m)
Zhl
(m)
Ztl
(m)
ω2
(m2)
ω1
(m2)
Vo
(m/s)
Vc
(m/s)
∆Ztt
(m)
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,64
559,65
559,66
559,67
559,68
559,69
559,70
559,71
348,64
382,51
416,38
450,26
484,12
518,56
551,30
586,21
191,75
210,75
229,01
247,64
266,27
285,21
303,22
321,87
0,54
0,49
0,46
0,42
0,39
0,37
0,34
0,32
1,27
1,16
1,07
0,99
0,91
0,86
0,81
0,76
0,099
0,082
0,069
0,059
0,052
0,045
0,039
0,035
- Từ bảng trên ta xác định mức độ thu hẹp của lòng sông.
Mức độ thu hẹp của lòng sông phải hợp lý. Một mặt đảm bảo yêu cầu về mặt bằng
thi công, mặt khác đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy cho hạ du mà không
16
16
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
17
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
gây xói lở, theo giáo trình thi công tập I, mức độ thu hẹp lòng sông được xác định theo
công thức:
ω2
K=
ω1
*100%
ω2
(2-1)
Trong đó: - Diện tích mặt cắt ướt của sông cũ (m2), ω2 = 484,12 ( m2)
ω1
- Diện tích của đê quai và hố móng chiếm chỗ (m2), ω1 = 266,27 (m2)
K - Mức độ thu hẹp của lòng sông.
=>K = = 55,0 %
Thông thường theo kinh nghiệm K =30% ~ 60%.
Như vậy mức độ thu hẹp của lòng sông được đảm bảo
• Ứng dụng kết quả tính toán:
-Cao trình mực nước thượng lưu sau khi co hẹp là :
Ztl = Zhl + ΔZtt =559,63 + 0,052 = 559,68 (m)
- Cao trình khống chế thi công công trình vượt lũ:
∇ KC
δ
= tl + = 559,68 + 0,7 = 560,38(m)
Với δ = (0,5 ÷ 0,7)m là độ vượt cao an toàn.Ở đây ta chọn δ = 0,7m
•
Kiểm tra điều kiện chống xói:
Nhận thấy khi thu hẹp lòng sông 55,0 % thì lưu tốc dòng chảy lớn hơn
cả lưu tốc cho phép không xói của lòng sông. Trong trường hợp này,
do lớp cát cuội sỏi dưới lòng sông khá dày mà sau này ta cũng phải
đào bỏ nên ta có thể tận dụng lưu tốc dòng nước để đào xói bớt lớp
cát cuội sỏi. Phần phải gia cố ở đây là mái của công trình đập chính
để không làm ảnh hưởng đến công trình. Để gia cố đề xuất phương
án dùng rọ đá lớn kè ở bên ngoài đập chính.
Khi ta đắp đập công trình chính ở giai đoạn 3 dẫn dòng qua lòng
sông tự nhiên vào mùa kiệt nên ta không phải tính toán thủy lực cho
giai đoạn 3.
2.5.2. Tính toán thủy lực để xác định cao trình đỉnh lũ năm thứ 2( cao trình đập
giai đoạn 3)
2.5.1.1.Mục đích :
- Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
17
17
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
18
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
- Xác định cao trình đê quai thượng lưu và hạ lưu
- Xác định cao trình khống chế thi công công trình vượt lũ
- Kiểm tra xói lòng sông và bờ sông
2.5.1.2.Nội dung tính toán:
- Xác định mức độ thu hẹp của lòng sông.
Căn cứ vào bảng quan hệ Q10% ~ Zhl:
Q
(m3/s)
Zhl (m)
Q
(m3/s)
Zhl (m)
0.0
17.3
19.3
56.4
100.2
150.8
203.0
551.00
552.50
554.00
555.50
557.00
558.50
560.00
256.8
312.1
369.0
427.5
487.5
549.1
612.3
561.50
563.00
564.50
566.00
567.50
569.00
570.50
Biểu đồ quan hệ Zhl ~ Q (m3/s)
Ta xác định được Zhl ứng với Q10% = 190(m3) có Zhl=559,63 m
*Xác định Ztl :
- Xác định độ cao nước dâng Zc.
Khi lòng sông bị thu hẹp thì mực nước sẽ tăng lên một đoạn:
1 Vc2 Vo2
*
−
ϕ 2 2.g 2.g
Zc=
(m)
(2-3)
Trong đó:
ϕ
ϕ
- hệ số lưu tốc (với mặt đập đắp dạng hình thang thì =(0,8~0,85),
ϕ
chọn =0,85
Vc- lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp (m/s)
Vo- lưu tốc trung bình trước mặt cắt co hẹp (m/s)
•
Vận tốc trung bình tại mặt cắt co hẹp:
Vc =
TK
Qdd
ε (ϖ 2 − ϖ 1 )
(m/s)
18
18
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
19
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
TK
dd
Q
Trong đó :
- lưu lượng ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế.
ε
- hệ số co hẹp bên, co hẹp một bên ε=0,95
ϖc
- diện tích mặt cắt lòng sông sau khi thu hẹp.
ϖ c ω2 − ω1
=
TK
Qdd
ε .ϖ c
Thay vào ta có:
Vc =
• Xác định vận tốc trung bình Vo trước mặt cắt co hẹp.
⇒
Ta giả thiết các giá trị Zcgt Ztl=Zhl+ Zcgt , từ đó sẽ đo được các diện
tích
;
ωo
tương ứng.
Và tính được các giá trị Vo =
TK
Qdd
ωo
. Tiến hành thử dần đến khi nào Zgt
Ztt thì dừng lại. Tính như cao trình đỉnh lũ ở mùa lũ năm thứ nhất
nhưng thay đổi về 1 và 2.
Bảng 2.3: Bảng tính thủy lực dẫn dòng mùa lũ năm thứ nhất.
∆Zgt
(m)
Zhl
(m)
Ztl
(m)
ω2
(m2)
ω1
(m2)
Vo
(m/s)
Vc
(m/s)
∆Ztt
(m)
0,01
0,02
0,16
0,11
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,63
559,64
559,65
559,79
559,74
559,68
559,69
559,70
559,71
559,72
309,65
318,92
397,28
392,17
321,53
326,78
332,03
337,28
342,53
157,43
161,24
189,75
184,91
165,53
169,41
173,29
177,17
181,05
0,61
0,59
0,48
0,49
0,59
0,58
0,57
0,56
0,55
1,31
1,27
1,96
0,96
1,28
1,27
1,26
1,25
1,24
0,102
0,095
0,054
0,098
0,097
0,096
0,095
0,094
0,093
- Từ bảng trên ta xác định mức độ thu hẹp của lòng sông.
Mức độ thu hẹp của lòng sông phải hợp lý. Một mặt đảm bảo yêu cầu về mặt bằng
thi công, mặt khác đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy cho hạ lưu mà không
gây xói lở, theo giáo trình thi công tập I, mức độ thu hẹp lòng sông được xác định theo
công thức:
19
19
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
20
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
K=
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
ω1
*100%
ω2
Trong đó:
ω2
- Diện tích mặt cắt ướt của sông cũ (m2), ω2 = 342,53 ( m2)
ω1
- Diện tích của đê quai và hố móng chiếm chỗ (m2), ω1 = 181,05 (m2)
K - Mức độ thu hẹp của lòng sông.
=>K = = 52,8 %
Thông thường theo kinh nghiệm K =30% ~ 60%.
Như vậy mức độ thu hẹp của lòng sông được đảm bảo
• Ứng dụng kết quả tính toán:
-Cao trình mực nước thượng lưu sau khi co hẹp là :
Ztl = Zhl + ΔZtt =559,63 + 0,093 = 559,72 (m)
- Cao trình khống chế thi công công trình vượt lũ:
∇ KC
δ
= tl + = 559,72 + 0,7 = 560,42(m)
Với δ = (0,5 ÷ 0,7)m là độ vượt cao an toàn.Ở đây ta chọn δ = 0,7m
•
Kiểm tra điều kiện chống xói:
Nhận thấy khi thu hẹp lòng sông 52,8% thì lưu tốc dòng chảy lớn
hơn cả lưu tốc cho phép không xói của lòng sông. Trong trường hợp
này, do lớp cát cuội sỏi dưới lòng sông khá dày mà sau này ta cũng
phải đào bỏ nên ta có thể tận dụng lưu tốc dòng nước để đào xói bớt
lớp cát cuội sỏi. Phần phải gia cố ở đây là mái của công trình đập
chính để không làm ảnh hưởng đến công trình. Để gia cố đề xuất
phương án dùng rọ đá lớn kè ở bên ngoài đập chính.
2.5.3. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống và kênh dẫn mùa kiệt năm thứ 3( tính
cao trình giai đoạn 5)
a. Đặc điểm cống ngầm dẫn nước
Cống ngầm được xây dựng phía bờ phải dưới chân đập chính có các thông số kỹ thuật
sau:
- Vật liệu làm cống: BTCT
- Chọn cao trình đáy cống cửa vào, cửa ra theo địa chất: +556,0m
- Chọn độ dốc đáy cống i = 0,001
- Kích thước cống (b x h): 4,7 x 5 (m2)
20
20
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
21
Đồ án Dẫn dòng và công tác hố móng
GVHD: Nguyễn Văn Sơn
- Độ nhám lòng cống (tra bảng 4-3 các bảng tính thuỷ lực) ta có n=0,012
- Lưu lượng thiết kế dẫn dòng : Qc= 3,2 m3/s
- Chiều dài cống Lc= 45 m (số liệu đề)
b. Mục đích:
-
Lập quan hệ giữa lưu lượng qua cống và mực nước thượng lưu cống: (Q ~
ZTLC).
-
Lợi dụng công trình lâu dài để dẫn dòng.
-
Xác định mực nước trước cống để xác định cao trình đỉnh đê quai thượng lưu,
cao trình đắp đập vượt lũ.
-
Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng.
c. Tính toán thuỷ lực qua kênh dẫn sau cống:
Căn cứ vào địa hình vùng xây dựng công trình, sơ bộ thiết kế kênh dẫn dòng có
các thông số như sau:
-
Chiều rộng của đáy kênh: b = 6m.
-
Hệ số mái: m = 1,5
-
Độ nhám lòng kênh(tra bảng 4-3 các bảng tính thuỷ lực ): n = 0,025.
-
Độ dốc: i = 0,002.
-
Chiều dài kênh: Lk = 55,32 m (đo trên bình đồ).
-
Lưu lượng dẫn dòng : QK = 3,2 (m3/s)
-
Cao trình cửa vào: đk = cr cống = +556,0m.
-
Cao trình cửa ra: crk = cvk – iLk = 55,0 – 0,002*55,32 = 555,89m
•
Tính toán thuỷ lực qua kênh:
-
Mục đích: Lập quan hệ (Q ~ ZKTL).
-
Sơ đồ tính thuỷ lực qua đoạn kênh:
21
21
Sv: Phạm Ngọc Hoàn Lớp: 51 CT.TL
