Đồ án Tình hình thi công thi công đập đất đầm nén

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN Số đề 72-Z,A,k,2 Chương I. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH Vị trí và nhiệm vụ công trình Vị trí công trình Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi X được xây dựng trên suối Y, thuộc xã PN, huyện K, cách thị xã H 20 km về phía Bắc, ở toạ độ 230 19’ vĩ độ Bắc và 1050 38’kinh độ Đông. 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. Quy mô công trình Đặc trưng 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 Đập đất Cao trình đỉnh đập Z 41,0 m Chiều rộng đỉnh đập B = 5m Kết cấu đập bằng đất đắp, dung trọng khô thiết kế gtk = 1,7T/m3, có vật thoát nước kiểu lăng trụ. 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- 3,5 , có một cơ ở cao trình 27m rộng 3m; Mái dốc hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, hệ số mái thay đổi từ m = 2,75-3,5 có hai cơ ở cao trình + 27m rộng 5m và cao trình + 22,5m rộng 15m. 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: Thông số Giá trị Kí hiệu đề Lưu lượng thiết kế QTK = 1m3/s A Kích thước bxh = 0,8 x1,2 Cao độ đầu cống Ñđc = +22,54m Độ dốc lòng cống i = 0,002 Đập tràn Tràn tự do bố trí tại eo yên ngựa bên phải đập đất kiểu máng tràn ngang nối tiếp bằng bậc nước nhiều cấp. Kết cấu đập tràn bằng đá xây có cọc bê tông cốt thép M200 dày 10cm. Tràn có các thông số sau: Cao trình ngưỡng tràn Ñnt = + 31,62m Chiều rộng ngưỡng tràn Bnt = 40m Số bậc nước n = 6 bậc Chiều rộng bậc nước b = 20m Lưu lượng xả qxả = 234,45m3/s Cột nước ngưỡng tràn H = 2,38m Thời gian thi công Công trình được xây dựng trong khoảng 2 năm kể từ ngày khởi công. Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình Điều kiện địa hình Suối Bằng 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. Đặc trưng khí tượng, thủy văn Khu vực xây dựng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4. Các đặc trưng thủy văn và các yếu tố dòng chảy vùng công trình đầu mối Hồ Đầm Bài dự kiến xây dựng trên Suối Bằng. 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: Kí hiệu đề Lưu lượng dòng chảy theo tháng mùa khô Q(m3/s) 11 12 1 2 3 4 k 2.45 1.4 1.45 1.35 1.42 2.55 Quan hệ Q~Zh ở hạ lưu tuyến đập: Dòng chảy lũ thiết kế: Ứng với tần suất 10 % ta có lưu lượng đỉnh lũ Qmp vào tháng 8: Kí hiệu đề 2 Qmp(m3/s) 188 Tổng lượng lũ thiết kế Wp = 7,5.106 m3 Quan hệ dung tích hồ và cao trình mực nước hồ như sau: Động đất Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7. Nguồn vật liệu xây dựng 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 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 gtnk = 1,6T/m3 , đều dùng để đắp đập được. 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. 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. 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. Khả năng cung cấp điện nước Cung cấp điện Cách công trình có đường dây cao thế 35KV chạy qua thuận tiện cho việc sử dụng điện cho công trường. 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. Điều kiện thi công + Khởi công ngày 1/12/2007. + 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 của công tác 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. Đề xuất phương án dẫn dòng thi công ( 2 phương án) Nguyên tắc chọn phương án dẫn dòng: Thời gian thi công ngắn nhất Phí tổn về dẫn dòng và giá thành công trình rẻ nhất. Thi công được thuận lợi, liên tục, an toàn và chất lượng cao. Đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp là cao nhất. 2.2.1. Phương án 1. Theo phương án này thi công công trình trong vòng 2 năm NỘI DUNG PHƯƠNG ÁN Năm XD Thời gian Hình thức dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng(m3/s) Các công việc phải làm và các mốc khống chế I Mùa khô từ 1/12 đến hết 30/4 Qua lòng sông thiên nhiên 2.55 Thi công cống ngầm, thi công một phần vai phải đập, đào móng tràn Mùa mưa từ 1/5 đến hết 30/10 Qua lòng sông thu hẹp 188 Đào móng tràn đến cao trình thiết kế và đổ bêtông móng tràn đến cao trình tính toán; thi công vai phải đập đến cao trình tính toán II Mùa khô từ 1/11 đến hết 30/4 Qua cống 2.55 Ngăn dòng đợt 2, thi công đập phần lòng sông đến 1 cao trình tính toán, đổ bêtông toàn bộ tràn Mùa mưa từ 1/5 đến hết 30/10 Qua tràn chính 188 Hoàn thiện thi công 2.2.2. Phương án 2. NỘI DUNG PHƯƠNG ÁN Năm XD Thời gian Hình thức dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng (m3/s) Các công việc phải làm và các mốc khống chế I Mùa khô từ: 01/12 đến 30/05. Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên. 2.55 Đào kênh dẫn của cống lấy nước,thi công cống lấy nước; thi công một phần đập chính ở bờ trái,mở móng tràn . Mùa lũ từ: 01/06 đến 30/10. Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp 188 Hoàn thành cống, thi công đập chính ở bờ phải, tiếp tục thi công phần đập chính ở bờ trái II Mùa khô từ: 01/11 đến 30/05 Dẫn dòng qua cống ngầm đã thi công xong. 2.55 Xây dựng tràn tháo lũ đến cao trình cần tháo lũ tạm, ngăn dòng,Thi công đập chính đến cao trình vượt lũ thiết kế. Mùa lũ từ: 01/06 đến 30/10. Dẫn dòng qua tràn tạm. 188 Thi công đập chính. III Mùa khô từ: 01/11 đến 30/05 Dẫn dòng qua cống. 2.55 Tiếp tục thi công đập,hoàn thiện tràn xã lũ. Mùa lũ từ: 01/06 đến 30/10. Dẫn dòng qua tràn chính. 188 Hoàn thiện đập. 2.2.3. So sánh chọn phương án. Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án a. Phương án 1 : Thi công 2 năm từ tháng 12/2007 đến tháng 12/2009 Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp và qua cống * Ưu điểm : - Mặt bằng thi công thuận lợi cho thi công cơ giới - Thời gian thi công ngắn nên tập trung được vốn đầu tư, nhân lực.. - Không phải xây dựng tràn tạm - Sớm đưa công trình vào khai thác và thu hồi vốn đầu tư. * Nhược điểm : - Các hạng mục công trình có khối lượng lớn nên cường độ thi công cao. - Bố trí mặt bằng và phối hợp thi công giữa các hạng mục gặp khó khăn nên đòi hỏi phải có độ chính xác cao. b. Phương án 2 : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp, cống ngầm, tràn tạm * Ưu điểm : - Mặt bằng thi công thuận lợi cho cơ giới - Giảm được cường độ thi công ở các hạng mục công trình * Nhược điểm : - Không khai thác được khả năng làm việc của xe máy và máy móc. - Tăng chi phí vì phải xây dựng tràn tạm - Công tác thi công, tổ chức giữa các hạng mục công trình không được nhịp nhàng Qua việc phân tích sơ bộ về kỹ thuật cũng như về kinh tế thì phương án tốt nhất làm phương án dẫn dòng thiết kế là phương án 2 năm 2.3. Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công. 2.3.1.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% 2.3.2.Chọn thời doạn dẫn dòng thiết kế Thời đoạn dẫn dòng thiết kế được chọn dựa vào: - Thời gian thi công: thi công theo từng giai đoạn yêu cầu. - Đặc điểm thủy văn: Khu vực chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, phân mùa rõ rệt làm hai mùa, mùa mưa và mùa khô. Do đó ta chọn thời gian thi công theo từng giai đoạn 2.3.3.Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công Thời gian thi công theo từng giai đoạn, lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong giai đoạn ứng với tần suất dẫn dòng thi công. 2.4. Tính toán thuỷ lực phương án dẫn dòng 2.4.1.Tính toán thuỷ lực phương án dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp 2.4.1.1. Mục đích - Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp; - Xác định cao trình đê quai thượng hạ lưu; - Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô; - Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy; 2.4.1.2 Nội dung tính toán: - Sơ đồ tính toán: Hình 1. Mặt cắt ngang sông Hình 2. Mặt cắt dọc sông - Căn cứ vào quan hệ Q~Zhl, ứng với Qmax(10%) = 188m3/s xác định được Zhl = 19m - Giả thiết DZgt = 0,5 Þ Tính ZTL=Zhl+DZgt = 19+0,45=19,45m.Đo diện tích trên mặt cắt ngang được :diện tích ướt của lòng sông w1 và diện tích ướt của hố móng w2. Ta được: w1 =134,76m2 w2 =65,37m2 - Tính lại Với = = 2,85m/s : Hệ số thu hẹp lòng sông thu hẹp 1 bên = 0,95 Vo = = = 1,39 m/s Lấy j = 0.85 Þ =DZgt - Xác định mực nước sông phía thượng lưu về mùa khô và mùa lũ; ZTL=Zhl+DZ = 19 + 0,45 = 19,45m - Xác định phạm vi hố móng cho giai đoạn thi công đầu: w2=65,37m2 - Xác định mức độ thu hẹp lòng sông ; = = 48,5%< 60% Vậy K = 48,5Î(30¸60%) là hợp lý 2.4.1.3 Ứng dụng kết quả tính toán: - Xác định cao trình đắp đập vượt lũ: ZVL=ZTL+d (d=0,5¸0,7m) ZVL= 19,45+0,7 = 20,15m chọn bằng 20,5m cho dễ thi công - Kiểm tra khả năng xói nền: V£[V]kxnền; - Kiểm tra khả năng đầu đập: V£[V]kxđập; Ta có: [V]kxnền = [V]kxđập= 1,15 m/s < Vc Þ nền bị xói - Để bảo đảm an toàn cho công trình ta có thể dề ra các biện pháp gia cố sau: +> Bố trí đê quai thuận chiều dòng chảy . Trường hợp cần thiết , phải làm tường hướng dòng ; +> Nạo vét và mở rộng lòng sông để tăng tiết diện khi thu hẹp, tức là giảm Vc ; +> Thu hẹp phạm vi hố móng và mặt cắt đê quai dọc của giai đoạn đầu ; +> Trong trường hợp thật cần thiết có thể dùng đá đê quai ,lòng sông và bờ sông 2.5. Tính toán thuỷ lực qua kênh dẫn dòng 2.5.1.Mục đích : 2.5.2.Nội dung tính toán : Vào mùa khô năm thứ 2 ta dẫn dòng qua cống lấy nước. Nước từ cống còn qua một đoạn kênh dẫn rồi mới đổ ra lòng sông.Dựa vào tài liệu địa hình, địa chất xác định các thông số của kênh. 2.5.2.1Chọn kích thước kênh dẫn dòng: +) Chọn cao trình đáy kênh, tuyến kênh d ựa trên nguyên tắc sau : -Lợi dụng kênh lâu dài; -Tránh đào đá; -Khối lượng đào đắp nhỏ; -Thuận lợi cho ngăn dòng và đắp đập giai đoạn sau; -Thi công dễ dàng; => Vì vậy chọn cao trình đầu đáy kênh trùng với cao trình cuối đáy cống là : 22,4m Với cao trình cuối đáy cống được xác định như sau: Ñcc=Ñdc -icLc =22,54-0,002*72 =22,4m +)Chọn chiều rộng đáy kênh cũng cần dựa vào các nguyên tắc sau: -Phù hợp với lưu lượng dẫn dòng; -Phù hợp với thiết bị và biện pháp thi công; Do đó chọn chiều rộng đáy kênh bằng b = 0,8m +)Chọn hệ số mái m=1,5;độ nhám n = 0,025, độ dốc i = 0,002 +)Tính toán các thông số kênh theo mặt cắt lợi nhất về thủy lực; 2.5.2.2.Tính toán thuỷ lực : Sơ đồ: Cách tính: -Giả thiết cấp lưu lượng Q i = 2,45 (m3/s) -Phương pháp tính: Vẽ đường mặt nước theo phương pháp công trực tiếp; Trình tự tính toán: + Xác định hk: Với hkcn = trong đó =1,1 ; Q = 2,55(m3/s) g = 9,81 ; b =0,8 m => hkcn = (m) hk(m) +)Xác định ho Với m = 1,5 tra phụ lục 8-1 của bảng tra thuỷ lực ta có : 4m0 =8,424 Vậy f (RLN ) = = Tra bảng phụ lục 8-1 của bảng thuỷ lực n = 0,025 => RLN = 0,51 Ta có : Tra phụ lục 8-3 của bảng thuỷ lực với m = 1,5 ta có (m) So sánh ho và hk ta thấy ho>hk do đó đường mặt nước trong kênh có dạng như hình vẽ Xuất phát từ hạ lưu ta vẽ đường mặt nước và xác định được cột nước đầu kênh khi trong đó Lkênh =100 m ; Ldk =10m Ta có bảng tính toán đường mặt nước trong kênh như bảng dưới đây:( bảng 1) ( C,R lấy với hđk) w = (b+mh)*h c = b+2h R = C = 1/n*R^1/6 = h+ v = = C Li = BẢNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG KÊNH Các thông số tính toán: Q=2,45m3/s; b=0,8m; i=0,002;, m=1,5 (Bảng 1) tt h(m) w c c R c2R V(m/s) J Jtb V2/2g ' i-Jtb ∆' Li(m) DLi 1 0.76 1.4744 3.54 34.5667 0.416 497.6 1.662 0.0055 0.141 0.915 2 0.78 1.5366 3.612 34.6888 0.425 511.9 1.594 0.005 0.00526 0.13 0.923 -0.0033 -0.0077 2.37 2.37 3 0.8 1.6 3.684 34.8085 0.434 526.2 1.531 0.0045 0.00471 0.12 0.931 -0.0027 -0.0089 3.293 5.67 4 0.82 1.6646 3.757 34.9258 0.443 540.5 1.472 0.004 0.00423 0.11 0.941 -0.0022 -0.01 4.478 7.777 5 0.84 1.7304 3.829 35.041 0.452 554.9 1.416 0.0036 0.00381 0.102 0.952 -0.0018 -0.0109 6.044 10.527 6 0.86 1.7974 3.901 35.1541 0.461 569.4 1.363 0.0033 0.00344 0.095 0.964 -0.0014 -0.0118 8.192 14.237 7 0.88 1.8656 3.973 35.2651 0.47 584 1.313 0.003 0.00311 0.088 0.977 -0.0011 -0.0125 11.3 19.497 8 0.9 1.935 4.045 35.3742 0.478 598.6 1.266 0.0027 0.00282 0.082 0.99 -0.0008 -0.0132 16.17 27.477 9 0.92 2.0056 4.117 35.4815 0.487 613.3 1.222 0.0024 0.00256 0.076 1.004 -0.0006 -0.0138 24.8 40.977 10 0.94 2.0774 4.189 35.587 0.496 628 1.179 0.0022 0.00232 0.071 1.018 -0.0003 -0.0143 44.19 68.997 11 0.95 2.1138 4.225 35.6391 0.5 635.4 1.159 0.0021 0.00216 0.068 1.025 -0.0002 -0.0073 44.62 88.807 12 0.96 2.1504 4.261 35.6908 0.505 642.8 1.139 0.002 0.00207 0.066 1.033 -7E-05 -0.0075 111.5 156.157 -Từ bảng trên với åLi = 90m, nội suy ra được hđk= 0,952m. Đoạn đầu kênh tính như đập tràn đỉnh rộng d = Lđk= 10m, không ngưỡng Xét tính chất chảy của đập: hn=hđk= 0,952m, hk= 0,76m Tính >1,2 I1,4=Þ đập chỉ chảy ngập Þ Giả sử hệ số lưu lượng m = 0,35Þ jn = 0,93 : hệ số lưu tốc khi chảy ngập được lấy theo m : là diện tích mặt cắt ướt g: gia tốc trọng trường hdk : Cột nước đầu kênh Ho :là cột nước trong kênh Tínhgần đúng h=hđkÞw = (b+mh)*h = (0,8+1,5*0,952)*0,952=2,121m2 Ho= h+ Dcv= Ho-hđk= 0,96-0,952=0,008m +> Tính ZTL = Zdk + hdk +=22,396+0,952+0,008=23,4(m) 2.5.2.3.Kiểm tra điều kiện không xói : £[V]kx; Ta có : = R= Ck = Do đó V =35,64(m/s) Thấy V< [ Vkx] =1,15(m/s). Vậy nền kênh không bị xói 2.5.2.4. Ứng dụng kết quả tính toán: -Xác định cao trình đắp đập: Zd d= Ztl+δ (δ =0,5÷0,7) Với Ztl được xác định với Qp% dẫn dòng thiết kế: Ztl=23,4(m); chọn δ=0,5 m Zd d= 23,4+0,5=23,9(m) Xác định cao trình đê quai thượng lưu: Zdq=Zd d=23,9 m Kiểm tra khả năng xói nền: Có V<[V]kx Nhưng trong quá trình thi công kênh cần chú ý : +>Nên tránh việc đào đá để giảm bớt khó khăn , tốn kém, và chậm trễ. +> Bố trí kênh thuận chiều dòng chảy . Miệng vào và cửa ra của kênh cần cách đê quai thượng , hạ lưu một khoảng cách nhất định để đề phòng xói lở chân đê quai (thường lấy khoảng 10 m). Bờ kênh nên cách hố móng một khoảng cách nhất định để tránh nước trong kênh thấm vào hố móng (thường bằng 3 lần độ chênh giữa mực nước trong kênh và đáy hố móng ). - Xác định cao độ bờ kênh để nước không tràn vào hố móng: Zbk=Zđk +ho+d (d=0,5¸0,7m) Chọn d = 0,5m.Khi đó : Zbk = 22,4+0,5+ 0,95 =23,9(m). 2.6.Tính toán thuỷ lực qua cống ngầm 2.6.1.Mục đích - Lợi dụng công trình lâu dài để dẫn dòng; - 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; 2.6.2.Nội dung tính toán : 2.6.2.1.Các thông số về cống lấy nước Kiểu cống hộp, chảy không áp bằng bê tông cốt thép đặt trên nền đá phiến sát bên vai trái đập đất. Cống có các thông số sau: Lưu lượng thiết kế : QTK = 1m3/s Kích thước : bxh = 0,8 x1,2m Chiều dài : L = 72m Cao độ đầu cống :Ñđc=+22,54m Độ dốc lòng cống : i = 0,002 2.6.2.2.Sơ đồ: +> Lấy lưu lượng qua cống bằng lưu lượng dẫn dòng thi công : Q = Qtk= 2,55(m3/s) +> Kiểm tra trạng thái chảy: có áp, bán áp và không áp bằng cách so sánh ( Theo Hứa Hạnh Đào ) nếu: + H<1,2d: Cống chảy không áp; + H>1,4d: Cống chảy có áp; + 1,2d£H£1,4d: Cống chảy bán áp; Công thức tính toán: +Giả sử chảy không áp: Tính như kênh + đập tràn đỉnh rộng; Để cho đơn giản ta coi mực nước sau cống hn là độ sâu dòng đều h0. Kênh sau cống có Q=1,55(m3/s); i=0,002 ; m=0,4 ;b=0,8(m) ; n=0,025 Tính f(Rln)= ( với 4m0=6,944 tra từ bảng thuỷ lực ) Từ f(Rln) tra bảng (8-1) bảng tra thuỷ lực ta có Rln=0,56(m). Từ đây tính ra Tra bảng (8-3) ta có . Tính ra h0=hn=Rln.=0,8(m) .Vậy h0=hn=0,8(m) + Nguyên tắc tính toán :phải tính và vẽ đường mặt nước trong cống,xuất phát từ mặt cắt D-D cắt hD=hK .Từ mặt cắt D-D tính ngược lên mặt cắt có độ sâu hx tính ngược lên mặt cắt có độ sâu hx(là độ sâu hạ lưu của đập tràn đỉnh rộng). Để tính được hx phải tính và vẽ đường mặt nước trong kênh.Nhưng để cho đơn giản ta xác định hx==0,61x1,2=0,732(m) Phần đầu cống áp dụng công thức của đập tràn đỉnh rộng (bỏ qua độ cao hồi phục Z2),Với. Do đó H0=.So sánh H0<1,2d thỏa mãn cống chảy không áp ,nên giả thiết đúng. Vậy H (m) Cao trình mực nước thượng lưu Ztl=Zđáy cống+ H=22,54+1,2=23,74(m) 2.6.3. Ứng dụng kết quả tính toán: - Xác định cao trình đắp đập: Zđđ=ZTL+d (d=0,5¸0,7m) Chọn d = 0,5 m Zđđ = 23, 74+0,5 =24,24 m .Ta lấy tròn Zđđ =24,5 m - Xác định cao trình đê quai thượng lưu: Zđq=ZTL+d (d=0,5¸0,7m) Chọn d = 0,5 m Zđq = Zdd=24,24 m .Ta lấy tròn Zđq =24,5 m - Để cống làm việc ổn định thì trong quá trình thi công cống phải đề ra biện pháp gia cố và thi công lượn tròn các góc cống 2.7.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tràn 2.7.1.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; 2.7.2. Nội dung tính toán: - Sơ bộ xác định các thông số của tràn; Cao trình ngưỡng tràn : Ñnt = + 31,62m Chiều rộng ngưỡng tràn : Bnt = 40m Lưu lượng xả : qxả = 234,45m3/s Số bậc nước : n=6 Chiều rộng bậc nước :b= 20m Cột nước ngưỡng tràn :H= 2,38m - Giả thiết các cấp lưu lượng Qi qua tràn; - Xác định chế độ chảy qua tràn (tự do, ngập): theo đập tràn đỉnh rộng; Vì Qlũ = 188(m2 /s) tra quan hệ Q & Zhl => Zhl =19,00(m) mà cao trình ngưỡng tràn là : 31,62m Vậy chế độ chảy qua tràn là chế độ chảy tự do Khi đó công thức tính lưu lượng là : hoặc có thể xác định theo công thức: Trong đó : :là hệ số lưu tốc ; chọn m =0,49 : Diện tích mặt cắt Ho : cột nước toàn phần trước tràn Ta tính với Q = 190(m3/s) Vậy Ho = = 1,68( m) Vì quá nhỏ có thể bỏ qua => H =1,68 (m) Khi đó ZTL = Znt + H = 31,62 +1,68 =33,30 (m) Với các lưu lượng giả thiết Qi khác tính tương tự cho ta các mực nước thượng lưu tương ứng như bảng sau: Quan hệ Qxả ~ ZTL Qxa (m3/s) 13 68 190 333 539 ZTl (m) 31.90 32.471 33.30 34.07 35 2.7.3 Ứng dụng kết quả tính toán: - Tính toán điều tiết lũ; - Đề ra biện pháp gia cố, bảo vệ cống; 2.8. Tính toán điều tiết 2.8.1. Tính toán điều tiết thường xuyên: 2.8.1.1.Mục đích: - Xác định thời gian từ lúc ngăn dòng đến khi nước chảy ổn định qua công trình dẫn dòng t1; - Xác định thời gian từ khi ngăn dòng đến khi nước dâng đến tràn tạm t2; - Quyết định cường độ thi công ngăn dòng và đắp đập; - Xác định mực nước lũ trong hồ và lưu lượng xả của tràn lớn nhất khi lũ về; 2.8.1.2.Nội dung tính toán: Tính t1: Ứng với ZTL = 23,74 m đã xác định được ở chương tính thủy lực qua công trình cống ngầm, tra quan hệ Z~V được W1 = 665*103 (m3) ; qxả=0 ngày - Tính t2: Có cao trình ngưỡng tràn, tra quan hệ Z~V được W2=2747*103(m3) ; qxả=0 => ( giờ) 2.8.2.Tính toán điều tiết lũ : 2.8.2.1.Mục đích: - 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 vượt lũ, các công trình phòng lũ. 2.8.2.2.Nội dung tính toán: - Theo phương pháp Kôtrêrin - Do không có đủ tài liệu nên tính mực nước trong hồ bằng cao trình ngưỡng công trình tháo; Theo phương pháp Kotrêrin: + Trường hợp mực nước trước lũ cao bằng ngưỡng tràn: Lũ đến dạng tam giác: ; Þ Trong đó : Tổng lượng lũ thiết kế Wp= 7,5.106 m3 Qmaz : lưu lượng đỉnh lũ Qmax ứng với tần suất 10 % bằng 188 m3/s Bằng cách tính thử dần ta sẽ tìm được qmax, Wmax và Zmax; +>Giả sử : qmax = 68 (m3/s) tra quan hệ qxả và ZTL đã thiết lập ở trên ta có:ZTL = 32,47 m.Với giá trị của ZTL đó tra quan hệ Zhồ ~ Vhồ => Vhồ = 3406*103(m3) =>Wm=Vhồ-Vhôtl = (3406-2747)*103 = 659 *103 (m3) Vh ôtl: Dung tích hồ ứng với cao trình ngưỡng tràn. Mặt khác ta có: Wm = = 7,5*106 4829*103(m3) So sánh 2 giá trị ta thấy hai giá trị khác nhau =>qmax giả thiết sai Với cách thử dần như vậy ta có: +>Giả sử : qmax = 170(m3/s) tra quan hệ qxả ~ ZTL đã thiết lập ở trên ta có:ZTL = 33,169 m.Với giá trị của ZTL đó tra quan hệ Zhồ và Vhồ => Vhồ = 3500,968*103(m3) => Wm = Vhồ- Vhôtl =(3500,968- 2747)*103 = 753,968 *103 (m3) Mặt khác ta có: = 7,5*106824,61*103(m3) So sánh 2 giá trị ta thấy hai giá trị gần bằng nhau =>qmax giả thiết đúng Vậy qmax = 170 (m3/s) , Zmax = 33,169 m ; Wmax = 3500,968*103(m3/s) 2.8.2.3. Ứng dụng kết quả tính toán: Xác định cao trình đắp đập vượt lũ: Zvl= Ztl max+δ =33,169+0,5=33,669(m) Để dễ thi công ta chọn Zvl = 34 m 2.9. Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng 2.9.1. Thiết kế đê quai: Tuyến đê quai : bao gồm đê quai dọc và đê quai thượng, hạ lưu (xác định dựa vào diện tích thu hẹp đã tính ở phần dẫn dòng ) Kích thước mặt đê quai : mặt cắt hình thang bằng đầm đất đầm nén , kích thước như sau : đỉnh b = 4m (kết hợp cả làm đường thi công ), mái thượng m1 =3, mái hạ m2 =2,5. Đê quai dọc có mặt cắt hình thang, làm bằng bê tông , bề rộng 4m. Cao trình đỉnh Năm thứ nhất: Zđqhl = Zhl + a=19,00 + 0,5=19, 5 (m); a=0,5m Zđqtl = Ztl + a’=19,45 + 0,5=19,95 (m), chän b»ng 20 (m); a’=(0,5-0,7m) Năm thứ hai: Zdqhl lấy bằng 20m Zdqtl= Ztl+δ=23,74+0,5=24,24m. Lấy tròn 24,5m 2.9.2. Thiết kế công trình tháo nước: - Ở đây là cống kênh kết hợp dẫn nước (kênh dẫn nước ở sau cống về hạ lưu ).Kênh dẫn sau cống đảm bảo ngắn nhất , cách chân đê quai ít nhất 10m ,kênh có các kích thước như sau : cao trình đáy kênh trùng với cống lấy nước Zcuối cùng=Z-i.Lcống≈ 22,4(m), Bề rộng bằng bề rộng cống b = 1 m, độ dốc i =0,002hệ số mái m=1,5; độ nhám n = 0,025, chiều dài Lkênh = 100 m Cao h=Zbk-Zcc=23,85-22,4≈1,5 m ; Đỉnh rộng; b’= 2mh+b=2*1,5*1,5+1= 5,5 m ; . Chương 3: 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 Việc phân chia các giai đoạn đắp đập có vai trò quyết định đến cường độ và tiến độ thi công .Nếu phân chia các đợt đắp đập hợp lý thì sẽ đảm bảo được công tác ngăn dòng không cho nước tràn qua mặt đập đang thi công gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng công trình . Vì vậy căn cứ theo các mốc các cao trình khống chế đã chỉ ra trong phần tính toán dẫn dòng mà ta phân chia các giai đoạn đắp đập được thể hiện trên cả mặt cắt dọc và mặt cắt ngang như bản vẽ kèm theo +> Giai đoạn I :mùa khô năm thứ nhất đắp đến cao trình 24,5 m nội dung thi công một phần vai phải đập +> Giai đoạn II : mùa lũ năm thứ nhất đắp đập vai phải đến cao trình thiết kế 34 m +> Giai đoạn III: mùa khô năm thứ hai ,thi công đập phần lòng sông thu hẹp đến cao trình 34m +> Giai đoạn IV: hoàn thiện thi công đắp đập đầm nén , đắp đập đến cao trình đỉnh đập 41 m 3.1.2 Tính khối lượng cho các đợt đắp đập Nguyên tắc chung là ta phân chia các đợt đắp đập thành nhiều phần nhỏ để tính. Phương pháp tính toán là dùng mặt cắt vuông góc với tuyến đập hoặc mặt cắt song song với các đường đồng mức để tính toán . Khối lượng giữa 2 mặt cắt tính theo công thức : +Vi = Dh ´ Fi tb + Trong đó Với Fi : Diện tích mặt bằng đập tại cao trình i (m2) Fi+1:Diện tích mặt bằng đập tại cao trình i+1 (m2) Dh : Chênh lệch độ cao giữa 2 cao trình i và i+1 Khối lượng đắp đập và diện tích mặt đập của từng giai đoạn được tính theo cao trình, lập bảng tính dưới đây: Khối lượng cho đợt đắp đập đợt I TT Cao trình(m) Diện tích (m2) Diện tích trung binh(m2) Chiều dày (m) Khối lượng (m3) Ghi chú 1 17.5 7415.1 2 18 7591.0142 7503.0571 0.5 3751.52855 3 19 8582.9004 8086.9573 1 8086.9573 4 20 9582.3432 9082.6218 1 9082.6218 5 21 9747.5016 9664.9224 1 9664.9224 6 22 9635.1744 9691.338 1 9691.338 7 23 8991.6956 9313.435 1 9313.435 8 24,5 7714.849 8353.2723 1 8353.2723 Khối lượng 57944.07535 Khối lượng cho đợt đắp đập đợt II TT Cao trình(m) Diện tích (m2) Diện tích trung binh(m2) Chiều dày (m) Khối lượng (m3) Ghi chú 1 24,5 7714.849 2 25 7096.622 7405.7355 1 7405.7355 3 26 6771.816 6934.219 1 6934.219 4 27 6228.975 6500.3955 1 6500.3955 5 28 5517.45 5873.2125 1 5873.2125 6 29 5260.625 5389.0375 1 5389.0375 7 30 5019.75 5140.1875 1 5140.1875 8 31 4761.0276 4890.3888 1 4890.3888 9 32 4480.0408 4620.5342 1 4620.5342 10 33 4139.925 4309.9829 1 4309.9829 11 34 3770.25 3955.0875 1 3955.0875 Khối lượng 55018.7809 Khối lượng cho đợt đắp đập đợt III TT Cao trình(m) Diện tích (m2) Diện tích trung binh(m2) Chiều dày (m) Khối lượng (m3) Ghi chú 1 17.5 13294.4504 2 18 13030.6792 13162.5648 0.5 6581.2824 3 19 13999.1922 13514.9357 1 13514.9357 4 20 14682.9078 14341.05 1 14341.05 5 21 14784.2304 14733.5691 1 14733.5691 6 22 14671.008 14727.6192 1 14727.6192 7 23 13706.7488 14188.8784 1 14188.8784 8 24 6091.0725 9898.91065 1 9898.91065 9 25 5841.095 5966.08375 1 5966.08375 10 26 5590.0005 5715.54775 1 5715.54775 11 27 5112.3125 5351.1565 1 5351.1565 12 28 4869.1 4990.70625 1 4990.70625 13 29 4291.25 4580.175 1 4580.175 14 30 4062.95 4177.1 1 4177.1 15 31 3781.9728 3922.4614 1 3922.4614 16 32 3699.8825 3740.92765 1 3740.92765 17 33 3242.325 3471.10375 1 3471.10375 18 34 2936.625 3089.475 1 3089.475 Khối lượng 132990.9825 Khối lượng cho đợt đắp đập đợt IV Cao trình(m) Diện tích (m2) Diện tích trung binh(m2) Chiều dày (m) Khối lượng (m3) Ghi chú 11 34 6706.875 12 35 8577.4 7642.1375 1 7642.1375 13 36 7438.75 8008.075 1 8008.075 14 37 6225.525 6832.1375 1 6832.1375 15 38 5153.925 5689.725 1 5689.725 16 39 3675.4848 4414.7049 1 4414.7049 17 40 2429.7075 3052.59615 1 3052.59615 18 41 1451.9 1940.80375 1 582.241125 khối lượng 36221.61718 Khối lượng đắp đập cho toàn bộ đập:282175.4559(m3) 3.1.3 Tính cường độ đào đất cho các giai đoạn Đối với từng giai đoạn tính toán như sau: Vdào= Vđắp Trong đó: s¬ bé Vđắp- khối lượng đắp yêu cầu theo thiết kế của toàn bộ đập; Vđắp = 325295.07(m3) Vcần- khối lượng cần đào để bảo đảm đủ khối lượng đắp của toàn bộ đập; K1- hệ số kể đến lún, K1=1,1; K2- hệ số tổn thất mặt đập, K2=1,08; K3- hệ số tổn thất do vận chuyển, K3=1,04; Căn cứ vào thời gian dự kiến đắp đập theo tiến độ tính toán được cường độ đắp cho từng đợt. Cường độ đắp đập được tính theo công thức: Cường độ đào đất: Q dao =(m3/ca) Trong đó: Vdao: khối lượng đào giai đoạn thứ i T: Số ngày thi công theo tiến độ yêu cầu (mùa khô thi công 24 -26 ngày , mùa mưa thi công 16-20 ngày trong 1 th áng). n : Số ca thi công trong ngày , t = 3 ca Bảng theo dõi cường độ đào đất yêu cầu TT Giai đoạn đắp đập Khối lượng đ ào (m3) Thời gian (ca) Cường độ(m3/ca) Ghi chú 1 I 68011.511 216 314.87 Trong thời gian này bên cạnh việc đắp đập còn thi công cống và đào móng tràn m à thời gian đắp đập chỉ trong 3 tháng và mùa khô thi công 24 ngày trong tháng và mỗi ngày 3 ca 2 II 64577.964 178 362.8 Mùa lũ thi công 17 ngày trong tháng và 3 ca một ngày,tni công 3,5 tháng 3 III 156097.3678 360 433.604 Thi cống trong 5 tháng , mỗi ngày 3 ca,mỗi tháng 24 ngày 4 IV 42514.906 216 196.83 Thi công trong 4 tháng ,mỗi tháng 18 ngày ,mỗi ngày 3 ca Khối lượng 331201.75 -Vẽbiểuđồcườngđộ 3.2. Qui hoạch bãi vật liệu 3.2.1 Qui hoạch bãi vật liệu cho toàn bộ đập 3.2.1.1 Khối lượng cần đào để bảo đảm đủ khối lượng đắp Vyc= Vđao Trong đó: Vyc- khối lượng yêu cầu đối với bãi vật liệu; K4- hệ số tổn thất ở bãi (sót lại); K4=1,2; Vyc = 331201.75*1.2 = 397442.1(m3) 3.2.1.2 Khối lượng của bãi vật liệu chủ yếu Vchủ yếu=(1,5¸2)Vyc Trong đó: Vchủ yếu- khối lượng của bãi vật liệu chủ yếu Vchủ yếu=1,5Vyc =1.5* 397442.1 = 596163.15(m3 ) 3.2.1.3 Khối lượng của bãi vật liệu dự trữ Vdt=(0,2¸0,3)Vchủ yếu Trong đó: Vdt- khối lượng của bãi vật liệu dự trữ Vdt=0,2Vchủ yếu = 0.2*596163.15 =119232.63(m3 ) Lập bảng qui hoạch các bãi vật liệu chủ yếu và bãi vật liệu dự trữ TT Tên bãi vật liệu Trữ lượng (m3) Vị trí Khoảng cách đến đập (km) Bãi chủ yếu (m3) Bãi dự trữ (m3) 1 A 134000 Vai phải đập 0.4 CY 2 B 115000 Thượng lưu 0.5 CY 3 D 123000 Sau vai tráiđập 0.8 DT 4 E Thượng lưu 1.5 CY 3.2.2 Kế hoạch sử dụng bãi vật liệu cho từng đợt Nguyên tắc sử dụng bãi vật liệu : -Lợi dụng đất đào của các hạng mục công trình để đắp đập ,như vậy giảm được giá thành công trình. - Trình tự sử dụng bãi vật liệu có liên quan đến vị trí đắp đập theo yêu cầu để tận dụng hết đất và tăng tốc độ đắp đập v.v… Nên tuân theo qui định sau : đất chỗ thấp đắp nơi thấp , đất chỗ cao đắp nơi cao ; đất gần dùng trước , đất xa dùng sau , đất thấp dùng trước đất cao dùng sau. - Để tránh bị ngập đường vận chuyển và bãi vật liệu , nên sử dụng bãi vật liệu thượng lưu trước , bãi vật liệu hạ lưu sau .Hoặc để tránh bớt vận chuyển chồng chéo nhau , mở rộng diện công tác , có thể đồng thời dùng cả bãi thượng lưu và hạ lưu . -Cao trình của các bãi vật liệu phải phối hợp chặt chẽ với cao trình các đợt đắp đập .Cần chú ý sắp xếp vận chuyển giữa các loại vật liệu , tránh hiện tượng vận chuyển ngược chiều hoặc chồng chéo lên nhau. -Các bãi vật liệu khác , vận chuyển thuân lợi , nên giành tới giai đoạn đắp đập cao trình chống lũ. Theo các nguyên tắc trên ta chọn bãi vật liệu lần lượt sử dụng như sau: +> Đợt I : Bãi vật liệu B +> Đợt II : Bãi vật liệu A +> Đợt III: Bãi vật liệu D ,A +> Đợt IV: Bãi vật liệu D+E 3.2.2.1 Khối lượng cần đào để bảo đảm đủ khối lượng đắp Sử dụng công thức: Vcần= Vđắp Trong đó: Vđắp- khối lượng đắp yêu cầu theo thiết kế của từng đợt (đã tính ở Mục 3.2.2) Vcần- khối lượng cần đào để bảo đảm đủ khối lượng đắp của từng đợt; Đợt I:Vcần=81613.81(m3) Đợt II :Vcần=77493.56(m3) Đợt III:Vcần=187316(m3) Đợt IV :Vcần=111751.6(m3) 3.2.2.2 Khối lượng của bãi vật liệu chủ yếu Sử dụng công thức: Vchủ yếu=1,5Vcần Trong đó: Vchủ yếu- khối lượng của bãi vật liệu chủ yếu cho từng đợt; Đợt I :Vchu yếu=122420(m3) ĐợtIII :Vchu yếu=280975(m3), ĐợtII :Vchu yếu=116240(m3) Đợt IV:Vchu yếu=167627(m3), 3.2.2.3 Khối lượng của bãi vật liệu dự trữ Sử dụng công thức: Vdt=(0,2¸0,3)Vchủ yếu Trong đó: Vdt- khối lượng của bãi vật liệu dự trữ cho từng đợt §ît I:Vdù Tr÷ =24485(m3) §ît III:Vdù Tr÷ =56195(m3) §ît II:Vdù Tr÷ =23248(m3) §ît IV:Vdù Tr÷ =33525(m3) TT Tên bãi vật liệu Trữ lượng (m3) Vị trí Khoảng cách đến đập (km) Trình tự khai thác Đợt I Đợt II Đợt III Đợt IV 1 A 134000 Vaiphải 0.4 CY CY 2 B 115000 Thượng lưu 0.5 CY 3 D 123000 Sau vai phải 0.8 DT DT 4 E Thượng lưu 1.5 CY 3.3. Tính toán số xe máy và thiết bị phục vụ đắp đập 3.3.1 Chọn tổ hợp xe máy để đào và vận chuyển đất đắp đập Để chọn được phương án thi công thích hợp ta phải dựa vào khả năng thi công , khối lượng đào đắp đập , cường độ thi công và điều kiện địa hình , địa mạo và địa chất thuỷ văn .Ta đề suất phương án sau: +> Phương án 1: Dùng máy đào gầu thuận kết hợp với ô tô tự đổ để đào và vận chuyển đất .Thi công trên mặt đập bằng máy ủi và máy đầm . Ưu điểm: Phương pháp naỳ phù hợp với điều kiện địa chất tốt , độ chặt đảm bảo ổn định cho máy .Khi chiều sâu khai thác không quá lớn thì phát huy được công suất .Có thể tiếp tục sử dụng máy đào và ô tô , máy ủi khi đào móng xong . Nhược điểm : Số lượng xe máy thi công trên công trường nhiều vì vậy quy hoạch đường xá giao thông phải đảm bảo cho xe hoạt động , tăng cường độ thi công trong ngày. +> Phương án 2: Dùng máy cạp đào +máy ủi +máy đầm Ưu điểm : Khối lượng vận chuyển của máy cạp lớn .Máy cạp có thể sử dụng một cách tổng hợp : đào , vận chuyển , rải ,san … Vì vậy sẽ giảm được số lượng máy thi công trên công trường . Nhược điểm : Máy cạp khó hoạt động khi địa hình phức tạp .nhất là đường vận chuyển quá dài và không có điều kiện làm việc trong hố móng sâu và mặt bằng không lớn .Nếu đào đất cấp III và IV phải dùng máy xới kết hợp với máy cạp mới có hiệu quả . => Chọn phương án : Do thực tế các bãi vật liệu có độ sâu khai thác không lớn từ 2-3 m , quãng đường vận chuyển trung bình từ 600-700m .Nên ta chọn phương án máy đào gầu sấp kết hợp với ôtô tự đổ vận chuyển đất .Máy ủi san đất và máy đầm chân dê 3.3.2 Chọn loại thiết bị thi công a)Chọn máy ủi: Theo định mức dự toán cơ bản , cường độ thi công và thời gian thi công ta chọn máy ủi KOMATSUcó mã hiệu D53A-16 có các thông số kỹ thuật sau: - Điều khiển bằng thủy lực - Động cơ mã hiệu 4D-130 - Công suất 110KW - Cơ cấu di chuyển : bánh xích - Áp lực lên mặt đất 0.59 kg/cm2 - Nhiên liệu Diezel - Năng suất lý thuyết 187 m3/h - Lưỡi ủi thẳng : +>Chiều dài ben B = 3.72m +> Chiều cao ben 0.875 m +> Trọng lượng lưỡi ủi 1.65 tấn - Góc cắt đất 550 - Tốc độ di chuyển : Tiến 7 km/s, lùi 4-11.6 km/h - Kích thước bề ngoài của máy : - Trọng lượng máy ủi : 11.95 tấn - Năng suất của máy ủi : 100/0.036 =2778(m3/ca) b) Chọn máy đào : Theo định mức dự toán cơ bản và cường độ thi công cũng như thời gian thi công , ta chọn máy đào 1 gầu MISUBISHI mã hiệu MS180 .Máy đào có các thông số sau: - Dung tích gầu : 0.8 m3 - Trọng lượng 14.7tấn - Vận tốc quay 3 km/h - Vận tốc quay của bàn quay9.4(v/s) - Áp lực lên mặt đất : 0.44(kg/cm2) - Bán kính đào max 9.67m - Trọng lượng làm việc 18 tấn - Động cơ 6D11C - Công suất lý thuyết : 98 CV - Năng suất lý thuyết 61 m3/h - Kích thước giới hạn : Cao 2.78m Rộng 2.8 m -Di chuyển bằng bánh xích -Nhiên liệu bằng Diezel - Năng suất thực tế : c) Chọn máy vận chuyển : Theo định mức dự toán cơ bản và cường độ thi công cũng như thời gian thi công ta chọn loại ôtô NISANDIEZELMOTORvới các thông số kỹ thuật sau - Mã hiệu CF30CD - Sức chở lớn nhất ( tấn) : 7,25tấn - Trọng lượng : 7.83 tấn - Kích thước - Bán kính quay min :9.4(m) - Công suất lý thuyết : 220 CV - Nhiên liệu : Diezel - Dung tích :4,8(m3) - Thùng xe : d) Chọn máy đầm : Theo định mức dự toán cơ bản , cường độ thi công và thời gian thi công ta chọn loại đầm chân cừu mã hiệu D-130Bcó các thông số kĩ thuật như sau: - Kiểu 1 con lăn - Kích thước : - Trọng lượng có tải trọng : 5.52 tấn - Trọng lượng không có tải trọng dẫn : 3.74 tấn - Vận tốc di chuyển : 3 km/h - Áp lực lên đất : 57.37(kg/cm2) - Con lăn :Đường kính 1.616m ,Chiều rộng : 1.51m - Số lượng vấu :128 - Độ cao vấu : 0.188 m - Năng suất máy đầm :392.15 m3/ca 3.3.3 Tính toán số lượng xe máy phục vụ thi công - Tính toán số lượng xe máy dựa theo năng suất thực tế của máy , sử dụng “Định mức dự toán xây dựng công trình “ ban hành kèm theo quyết định số 24/2005/QĐ-BXD ngày 29/7/2005 của Bộ trưởng Bộ xây dựng. a) Số lượng máy đào : Ta có : nxúc = Trong đó : Qdao : Cường độ đào đất từng đợt lấy bằng cường độ đắp đập : Năng suất máy xúc , 374.53(m3/ca) nxúc : Số lượng máy xúc. Đợt I II III IV Cường độ đào 367.90 369.8742 369.4194 367.3205 nxuc 1 1 1 1 b) Khi tính số ôtô : Dùng công thức : Cho trường hợp ôtô làm việc 2 ca , máy đào làm việc 3 ca ; Trong đó : Nđào và Nôtô là năng suất thực tế của một máy đào và của một ô tô (m3/ca); Nđào =374.53 (m3/ca) ; Nôtô = 100 (m3/ca) nôtô- số ô tô phối hợp với máy đào trong dây chuyền thi công; KT là hệ số bảo đảm kỹ thuật của trạm sửa chữa ô tô KT=0,67¸0,7; ndao : Số lượng máy đào làm việc đồng thời cả 3 ca Sau khi tính phải chọn nôtô là số nguyên và trong thiết kế tổ chức thi công luôn luôn phải bảo đảm điều kiện ưu tiên máy chủ đạo: Nđào £ nôtô×Nôtô (xe) Kiểm tra lại điều kiện Nđào £ nôtô×Nôtô => 374.53< 8*100 =800(m3/ca) (thoả mãn) Vậy số ô tô phối hợp với máy đào trong dây chuyền thi công là 8 xe c)Tính số lượng máy đầm nd = Trong đó : nx :Số lượng máy đào . px: Năng suất đào; px =374.53 (m3/ca ) p®: Năng suất đầm , p® = 392.15m3/ca K2 : Hệ số tổn thất mặt đập , lấy bằng 1,2 Đợt I II III IV nx 1 1 1 1 nd 1 1 1 1 Lập bảng thống kê số lượng xe máy cho từng đợt Đợt Cường độ đào (m3/ca) Số ca thi công Cự cù ly Số máy đào Số ô tô Số máy ủi Số máy đầm Làm việc Dự trữ Làm việc Dự trữ Làm việc Dự trữ I 289.72 200 0.5 1 8 0 1 0 2 0 II 203.77 270 0.4 1 8 0 1 0 2 0 III 302.3 540 1.5 1 8 0 1 0 2 0 IV 260.94 144 0.8 1 8 0 1 0 2 0 3.3.4 Kiểm tra sự phối hợp giữa máy đào và ô tô 3.3.4.1 Số gầu xúc đầy một ô tô Trong đó: m: Số gầu xúc đầy một ô tô; Q: Tải trọng của ô tô (tấn); q: Dung tích gầu xúc (m3); : dung trọng tự nhiên ở bãi vật liệu (T/m3); KH: hệ số đầy gầu; =1/Kp (Kp: hệ số tơi xốp của đất lấy theo bảng 6-7 giáo trình thi công tập I); chọn m là số nguyên => m =6 và kiểm tra lại tải trọng của ô tô; q = Vậy số gầu xúc đầy một ôt ô m =6 là h ợp lý 3.4. Tính toán bố trí thi công trên mặt đập Công tác mặt đập là khâu chủ yếu của thi công đập đất đầm nén . Nội dung công tác mặt đập gồm các phần việc sau: Dọn nền và xử lý nền : đào hết cỏ, rễ cây , lớp đất xấu hoặc phong hoá đổ ra ngoài phạm vi đập (bóc đất hữu cơ đến độ sâu 1 m bằng máy ủi .Sau đó được xới lên để tiếp xúc với đất tốt hơn. Làm tốt hệ thống tháo nước mặt và nước ngầm , đảm bảo thi công thuận lợi nhanh chóng). - Vận chuyển và rải đất trên mặt đập thành từng lớp; - Xử lý độ ẩm trước hoặc sau khi rải đất (nếu cần); - Đầm đất; - Sửa mái và làm bảo vệ mái; Cần dùng phương pháp thi công dây chuyền trên mặt đập cho các công việc rải, san, đầm. Diện tích mỗi đoạn công tác phải bằng nhau và phải đủ kích thước để phát huy năng suất máy thi công. Diện tích mỗi đoạn được xác định bởi cường độ thi công và chiều dày rải đất; 3.4.1 Chọn cao trình điển hình Lấy theo qui định: cao trình điển hình được qui định theo chiều cao đập là các cao trình 0,2H; 0,4H; 0,6H; 0,8H và 1H. Ở đây ta lấy tại cao trình 0.6H, Z = 30.58(m) (thuộc giai đoạn III) 3.4.2 Tính toán bố trí thi công trên mặt đập tại cao trình điển hình Việc tính toán bố trí thi công trên mặt đập tại cao trình điển hình là hợp lý khi thỏa mãn điều kiện cường độ: Qkc<Qtt<Qm Trong đó: Qkc- Cường độ khống chế đắp đập của giai đoạn đắp đập; = Qđắp- Cường độ đắp của giai đoạn (đã tính tại bảng 3-2) Qđắp=369.42(m3/ngµy). n - Số ca làm việc trong ngày n=2; K3- Hệ số tổn thất do vận chuyển, K3=1,04; Qm- Cường độ thi công của máy đào; = (m3/ca) Qtt - Cường độ đắp thực tế: =901*0.35= 315.35 hc - Chiều dày lớp đất sau khi đầm chặt: hc=0,7hr=0.35(m) hr - Chiều dày rải đất một lớp(s¬ bé hr=0.5m) (hc và hr lấy theo catalog của máy đầm hoặc lấy theo kết quả thí nghiệm đầm nén hiện trường hoặc tính theo công thức trong giáo trình thi công Tập I nếu sử dụng máy đầm chân dê của Liên Xô cũ) - diện tích rải thực tế: =(m2) F- diện tích mặt đập tại cao trình thi công của giai đoạn đang thi công (m2) ( Dùa vµo ph©n ®o¹n ®¾p ®Ëp vµ cao tr×nh ,®o ®­îc diÖn tÝch F=5405.27(m2) mtt- số đoạn công tác thực tế là số nguyên của số đoạn công tác: m=F/Fr : m=F/Fr= Fr - diện tích rải đất trong một ca của máy (m2): Fr=Qm/hc=(m2) Số đoạn công tác phải thoả mãn điều kiện: mtt ³ 3 nhưng không quá lớn sinh hiện tượng đất phải chờ lâu mới san đầm ảnh hưởng chất lượng. Mặt khác nếu mtt = 1 hoặc 2 thì không thoả mãn yêu cầu thi công dây chuyền của 3 khâu công việc. Trường hợp đó có thể khắc phục bằng cách thay đổi ca thi công là 3giờ; 4 giờ ... Tõ c¸c tÝnh to¸n trªn ta thÊy ®iÒu kiÖn vÒ c­êng ®é ®­îc ®¶m b¶o Qkc=177.6<Qtt=315.35<Qm=360.125 Lập bảng bố trí thi công trên mặt đập theo phương pháp dây chuyền (bảng 3-6) Ca m 1 2 3 4 5 6 1 R S Đ 2 R S Đ 3 R S Đ 4 R S Đ R, S: bố trí cho cao trình tiếp theo 3.4.3 Khống chế và kiểm tra chất lượng Trong quá trình thi công đập đất đầm nén phải khống chế và thường xuyên kiểm tra chất lượng đảm bảo phù hợp với quy cách kỹ thuật ghi trong văn bản thiết kế và quy phạm thi công . +> Đối với đất khai thác ở bãi vật liệu cần phải kiểm tra khống chế lượng ngậm nước , kích thước hòn đất , chân đất , có biện pháp tháo nước phòng mưa. +> Ở mặt đập phải kiểm tra khống chế độ dày dải đất , kích thước hòn đất lượng ngậm nước mức độ nén chặt , và tình hình kết hợp giữa các lớp đất đầm nén . +> Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp ở bãi vật liệu, thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn xác định gkmax và độ ẩm tốt nhất +> Kiểm tra độ chặt sau mỗi lớp đắp . Đối với mái đập , mỗi lần đầm xong phải lấy mẫu thí nghiệm và sau khi sửa mái xong cũng kiểm tra một số nơi trọng điểm (Công tác kiểm tra chất lượng cần tuân theo tiêu chuẩn thi công đập đất đầm nén 14TCN 20-2004) 3.4.4 Thi công trong mùa mưa - Cần có hệ thống tháo nước tốt để đảm bảo bãi vật liệu , đường xá nền đập , mặt đập được khô ráo , thoát nước được nhanh để sau khi mưa có thể tiếp tục thi công được .Do đó khi giải đất thì giải từ đoạn thấp nhất và dải thành những lớp hơi nghiêng ( với độ dốc 0,5% về phía thượng lưu ), trên bãi vật liệu phải đào các rãnh thoát nước , khi thiết kế khoang đào phải có biện pháp thoát nước cho khoang đào. 3.5 Thi công các công tác khác 3.5.1. Lát mái thượng lưu, trồng cỏ mái hạ lưu Việc thi công mái hạ lưu và thượng lưu được làm sau khi đắp đập xong. Trồng cỏ trên mái đập để bảo vệ mái hạ lưu .Người ta đào những rãnh nghiêng với trục đập 450 tạo thành từng ô , trong rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa . Nước từ những rãnh nghiêng đổ về : mương ngang bố trí trên cơ đập chuyển sang hai bên bờ và chảy xuống hạ lưu đập. 3.5.2 Thi công vật thoát nước Đắp chiều cao của vật thoát nước luôn luôn vượt trước chiều cao thân đập để đảm bảo nén chặt đất ở vị trí nối tiếp. Ở đây ta chọn hình thức vật thoát nước là : thoát nước kiểu lăng trụ .Khối lăng trụ được xếp bằng đá hộc .Mái thượng lưu khối đá thường làm dốc 1:1; mái ngoài 1:1.5 Giữa lăng trụ và thân đập có một số lớp của tầng lọc ngược . Cấu tạo của tầng lọc ngược : Có 2 đến 3 lớp lọc mà kích thước hạt của các lớp tăng dần từ phía thân đập đến vật thoát nước. 3.5.3. Thi công rãnh thoát nước mái đập và vai đập Để thoát nước mưa , phòng xói cần đặt thoát nước ở trên mái hạ lưu đập.Dùng đá hộc xây các mương dọc , mương ngang để tập trung tiêu nước . Ta thi công bằng cách : Lúc đầu ta vẫn thi công đập như bình thường sau khi đầm nén đất trên mặt đập đạt đến độ chặt theo yêu cầu thiết kế , khi đó ta mới tiến hành đào các rãnh tiêu nước . Bởi vì nếu thi công rãnh tiêu nước trước thi xư lý phần nối tiếp gặp nhiều khó khăn . Kết luận Qua đồ án môn học Thi công đập đất đầm nén giúp em được nhiều điều bổ ích, củng cố kiến thức đã học trên lý thuyết và hiểu sâu hơn về môn học.Nhưng do lần đầu được làm quen và tiếp cận với một môn khoa học chuyên ngành này, dù có cố găng và cẩn thận nhưng em không tránh khỏi những sai sót và lệch lạc trong tư duy và cách tiếp cận về lý thuyết cũng như trong thực tế. Do vậy qua đồ án em cũng rất mong được các thầy hướng dẫn chỉ bảo cho em những sai sót trong đồ án . Để các đồ án sau em sẽ hoàn thành được tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Thi công đã tận tình hướng dẫn giảng giải để giúp em hoàn thành đồ án này. Hà nội ngày 13-3-2007 Sv Nguyễn Đình Tứ