Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 1 Ngành : Công trình thuỷ lợi MỤC LỤC CHƯƠNG 2. BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI.................................16  2.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN..........................................................16 Dựa trên những điều kiện địa hình, địa chất tuyến xây dựng tiến hành bố trí các hạng mục công trình như : Đập dâng, đập tràn, tuyến năng lượng…..................................16 Trên cơ sở bố trí công trình cho các phương án tuyến ta tính toán khối lượng và chi phí xây dựng cho các phương án tuyến công trình......................................................16 Trong giai đoạn nghiên cứu trước, qua phân tích các yếu tố về chi phí xây dựng, điều kiện địa chất, điều kiện thi công, tiến độ thi công cho thấy chỉ có phương án tuyến 1 là hợp lí, thuận lợi hơn cả.............................................................................................16 Vì vậy ta lựa chọn tuyến 1 làm phương án thiết kế....................................................16 SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi LỜI CẢM ƠN Quá trình làm đồ án đã giúp em được tiếp xúc với công việc của người kĩ sư sau này, vận dụng những kiến thức học trong nhà trường vào thực tế, từ đó em học hỏi thêm được nhiều kiến thức bổ ích. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáoPGS.TS đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án, cảm ơn các thầy cô trong trường trong quá trình giảng dạy đã truyền đạt kiến thức cho chúng em để chúng em có nền tảng kiến thức vững chắc, cảm ơn các cơ quan tổ chức tạo điều kiện giúp chúng em hoàn thành đồ án, cảm ơn gia đình và bạn bè luôn quan tâm giúp đỡ em. Em xin chúc các thầy cô sức khỏe, công tác tốt. Em xin chân thành cảm ơn! SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 3 Ngành : Công trình thuỷ lợi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 VỊ TRÍ VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH 1.1.1 . Vị trí công trình : Công trình thuỷ điện Xê Kaman1 xây dựng trên sông Xê Kaman, nằm trong khoảng 14050-15045’ vĩ độ Bắc và 107000’- 107040’ kinh độ Đông. Lưu vực sông XêKaman nằm trên địa bàn hai tỉnh SêKông và Attapêu.Vị trí tuyến công trình và khu vực lòng hồ nằm trên địa bàn huyện SanXay tỉnh Attapêu giáp bien giới Việt Nam. Hình 1-1. Bản đồ vị trí dự án SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi 1.1.2 . Nhiệm vụ công trình : Công trình thuỷ điện Xê Kaman1 theo quy hoạch của chính phủ Lào có nhiệm vụ chủ yếu là phát điện với : - công suất lắp máy 290 Mw - điện lượng trung bình năm khoảng 1,096 tỷ KWh. Dự kiến một phần điện năng sử dụng cung cấp nhu cầu tiêu dùng trong nước nhằm phát triển dân sinh kinh tế của khu vực phía Nam Lào( khoảng 10% điện năng), phần lớn kết hợp với các nhà máy thuỷ điện khác xuất khẩu sang Việt Nam và thu ngoại tệ về cho đất nước. 1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN : 1.2.1 . Đặc điểm địa hình: Sông Xekaman bắt nguồn từ đường phân thuỷ của sườn phía tây dãy núi Trường Sơn (ranh giới quốc gia Việt Nam và Lào). Vùng công trình bị phân cách rất phức tạp, bởi mạng thuỷ văn dày đặc. Địa hình sườn nghiêng khá dốc về phía lòng sông, địa hình thung lũng hẹp sâu, địa hình tích tụ ven 2 bờ sông cũng như bãi bồi ở các đoạn sông lượn cong mở rộng bề ngang thung lũng... Địa hình vùng tuyến đập có dạng hình chữ V, lòng sông hẹp, dòng chảy bị khống chế bởi các sườn núi cao và dốc. Đập được bố trí tại vị trí hẹp nhất của khe hẻm khoảng 560m tại tuyến 1 với các cao độ đáy 152-300m. Phần cao độ 200- 280 m, góc dốc là 50,6 0, cao độ đường phân thuỷ dốc thoải hơn. Hệ thống đường giao thông đến công trường tương đối thuận lợi. Tuyến đường đi qua khu vực dự án quốc lộ 18B, khu vực dự án cách trung tâm huyện XanXay khoảng 18km. 1.2.2. Điều kiện địa chất: A: Điều kiện địa chất công trình vùng đầu mối 1. Mô tả địa hình khu vực đầu mối Tổng diện tích lưu vực sông XêKaman tính đến điểm hợp lưu với sông SêKông là 4790 km2, trong đó tính đến tuyến đập công trình XêKaman1 là 3580 km 2, chiếm 75% diện tích toàn lưu vực XêKama1. Chiều dài sông tính đến tuyến công trình là 179 km. SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 5 Ngành : Công trình thuỷ lợi Phía Đông của lưu vực sông XêKamam giáp với các lưu vực sông Giằng thuộc hệ thống sông Vũ Gia- Thu Bồn và sông Krông PôKô thuộc hệ thống sông Sê San - Việt Nam. Phía Tây lưu vực tiếp giáp với lưu vực sông Sê Kông. Bảng1-1. Các đặc trưng hình thái lưu vực tính đến tuyến công trình sông XêKaman 1 Đặc trưng Diện tích lưu vực Chiều rộng lưu vực Chiều dài lưu vực Độ dốc bình quân lưu vực Độ dốc lòng sông chính Mật độ lưới sông Chiều dài sông chính Kí hiệu Đơn vị Đập Xê Kaman1 Flv Blv Llv Jlv Js D Ls Km2 Km Km 3580 43.4 82.5 102 15 0.65 179 Km/km2 km 2. Đặc điểm địa hình,địa mạo Tuyến đập:nằm trên sông Xêkaman cách huyện Xanxay chừng 17km về phía thượng lưu . Tại vị trí tim tuyến đập, lòng sông rộng 80m ,dài 500m , đáy sông tại cao trình +120m. Theo tim tuyến, sườn vai phải dốc 50 0-550; sườn vai trái thoải hơn, dốc 250-500, càng lên cao càng thoải. tại tim tuyến, bờ phải đá cứng chắc, tầng phủ hầu như không có. Bờ trái tầng phủ dày hơn và có trầm đọng proluvi. 3. Các hiện tượng địa chất vật lý: a, Hiện tượng đứt gãy: Tại phạm vi tuyến đập đã phát hiện 5 đứt gãy bậc IV, có phương Đông tây, TB-ĐN, cắm đứng hoặc cắm về phía TN, góc dốc 800-850. Dọc đứt gãy đá bị nứt nẻ, ép phiến mạnh hoặc hình thành các khe nứt lớn, một số chỗ tạo nên các đới nhàu trên địa hình. -Đút gãy IV-1:dài 0.8km, phương Đông-Tây, là dạng đứtt gẫy do trượt bằng, giao cắt với đứt gãy IV-4 làm phá huỷ mạnh ở phía thượng lưu đập tại bờ phải. -Đứt gãy IV-4: dài 1.75km, phương TB-ĐN giao cắt với các đứt gãy IV-1, IV-2, IV-3 hình thành nên đới phá huỷ tại thượng lưu đập. -Đứt gãy IV-5:dài 3.5km, phương TB-ĐN, không cắt qua đập. -Đứt gãy IV-7:dài 1.8km, phương TB-ĐN, giao cắt qua thượng lưu tuyến 2. b, Hiện tượng trượt lở: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 6 Ngành : Công trình thuỷ lợi Hiện tượng sạt, trượt lở đất chủ yếu xảy ra dọc theo các đứt gãy bậc IV, trên các sườn dốc lớn 25-450, thường xảy ra vào mùa mưa. tại khu vực tuyến đập, bờ phải gặp 3 khối sạt trượt với quy mô trung bình ( hai khối sạt trên đỉnh bờ phải và một khối nằm ngay tại mép sông) c, Các đới phong hoá: Mô tả đất đá từ trên xuống dưới bao gồm: - Lớp đất phủ sườn, tàn tích(edQ) và đới phong hoá mãnh liệt IA1: Thành phần chủ yếu cát pha, sét pha màu vàng nhạt, trạng thái nửa cứng , chứa 10-20% dăm cục đá gốc, sạn thạch anh. -Lớp bồi tích, lũ tích thềm sông: Thành phần chủ yếu là cát hạt thô xám sáng lẫn nhiều sỏi sạn đá khoáng, một số chỗ gặp tảng lăn granít, cát kết, thậm chí cả cuội kết. -Đới đá phong hoá mạnh (IA 2): Thành phần chủ yếu là đá gốc bị phong hoá, nứt nẻ mạnh tới trạng thái dăm, cục tảng, đá mềm bở. Chiều dày trung bình 4.4m, tại bờ phải không xuất hiện đới IA2 - Đới đá phong hoá(IB):Thành phần gồm đá gốc nứt nẻ mạnh mầu vàng nhạt, nâu nhạt, xám trắng, đôi chỗ xám sáng dọc theo khe nứt bám lớp mỏng oxyt Fe, Mn.. Đá kết bột chủ yếu thạch anh và một số khoảng vật khác phân lớp dày có kiến trúc hạt vừa đến mịn. -Đới đá nứt nẻ (IIA): Đá cát kết đôi chỗ xen kẹp bột kết nứt nẻ yếu đến trung bình, đá cứng chắc, khe nứt hẹp, theo bề mặt khe nứt đôi chỗ bám oxyt Fe, Mn, clorit. Đá màu nâu tím thành phần chú yếu thạch anh và một số khoáng vật khác. Các khoáng vật hầu như không bị phong hoá. -Đới phong hoá tương đối nguyên vẹn (IIB) Đá có mầu nâu tím, tươi cứng, rắn chắc, khe nứt yếu và thấm nước tương đối yếu B: Điều kiện địa chất vùng hồ 1 .Điều kiện địa chất Tại khu vực lòng hồ, giai đoạn nghiên cứu này đã tiến hành đo vẽ địa chất tỷ lệ 1/25000, kết hợp điều tra đánh giá khoáng sản lòng hồ. Kết quả đo vẽ cho thấy : Trong vùng hồ phân bố chủ yếu 2 loại đá chính -Đá phiến thạch anh seirixit, đá phiến bioxit, cát kết dạng quazit hệ tầng Long Đại tại vùng thượng và hạ lưu lòng hồ. các đá hệ tầng này có thế nằm không ổn định, nhiều đoạn uốn nếp. SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 7 Ngành : Công trình thuỷ lợi -Đá granit biotit sáng màu phức hệ Vân Canh. Đá lộ diện dạng nền hoặc lộ ở ven sông Xê Kaman kéo dài suốt từ vị trí cách tuyến đập 8km ở thượng lưu lên đến gần hết đuôi hồ. -Trong khu vực hồ chứa có duy nhất 1 đứt gãy bậc III ( đứt gãy III-1) và một số đứt gãy bậc IV cắt qua. - Tầng phủ phát triển trên đá hệ tầng Long Đại tại khu vực hồ chứa nói chung mỏng, thường < 5m. -Tầng phủ > 5m thường tập trung ở khu vực trung lưu hồ chứa. Bãi bồi và các bậc thềm phân bố rải rác trong khu vực lòng hồ với quy mô nhỏ đến trung bình. -Toàn bộ phạm vi lòng hồ không phát hiện thấy khối đá đổ nào. 2. Địa chất thuỷ văn Các tầng chứa nước trong khu vực chủ yếu là các tầng chứa nước không áp. Tầng chứa nước trong phức hệ Đệ tứ liên quan chặt chẽ với mực nước sông. Các tầng chứa nước trong đá hệ tầng Long Đại và phức hệ xâm nhập Vân Canh có tính ăn mòn bê tông yếu, mực nứoc dưới đất nằm cách mặt đất 5-10m về mùa mưa, 20-25m vào mùa khô. 1.2.3 . Điều kiện vật liệu xây dựng : 1. Vật liệu đá: Mỏ đá số 3 thuộc huyện Sanxay, cách tuyến đập về phía hạ lưu chừng 2km, cạnh sông Xêkaman và nằm ngay gần đường vận hành vào tuyến đập. Do nằm gần đường VH nên công tác khai thác, vận chuyển thuận lợi. -Lớp sườn tàn tích và đới phong hoá hoàn toàn ( edQ +IA1) : Thành phần chủ yếu là sét, sét pha màu xám nâu, xám vàng lẫn ít nhiều dăm sạn, trạng thái nửa cứng- cứng. Tận dụng đắp đường thi công, vận hành phục vụ thi công. Với trữ lượng bóc bỏ là 540.000m3 -đới đá phong hoá mạnh IA2: đá gốc bị phong hoá mạnh, nứt nẻ mạnh tới trạng thái dăm, cục, tảng, đá mềm bở, chiều dày của đới thay đối từ 2.0-6.0m, trung bình 4.0m. Tận dụng đắp đường thi công, vận hành phục vụ thi công -Đới đá phong hoá(IB) : Đá cát sạn kết hạt thô, sáng màu kiến trúc hạt thô bị phong hoá trung bình thành màu xám nhạt, vàng nhạt, cấu tạo phân lớp dày, chiều dày của đới thay đối từ 7.0-13.0m, trung bình 10m. Tận dụng làm đá cấp phối đường. Với trữ lượng 1.200.000 m3 SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi - đới đá nứt nẻ ( IIA, IIB): cát sạn hạt thô, phong hoá nhẹ, đá nứt nẻ trung bình. Dùng làm cốt liệu bê tông cho xây dựng đập. Bề dày khai thác khoảng 50m, với trữ lượng là 7.900.000m3 Bảng 1-2.Chỉ tiêu cơ lí của đá xây dựng: Đới edQ+IA1 IA2 IB IIA IIB Dung trọng tự nhiên (T/m3) 1.99 2.10 2.62 2.70 2.77 Dung trọng bão hòa (T/m3) 2.02 2.25 2.63 2.72 2.78 ϕ C Mô đun biến dạng Mô đun đàn hồi (độ) 20 30 40 47 50 (T/m2) _ _ 4500 7000 8000 (Kg/cm2) 80 600 15000 75000 120000 (Kg/cm2) _ 1200 30000 150000 240000 2.Vật liệu cát sỏi: Hiện tại xác định được 2 mỏ cát: Mỏ cát Pranang trên suối Pranang và mỏ cát Attpeu tên sông Sêkong. Đặc điểm các mỏ như sau: Bảng 1-3. Chỉ tiêu cơ lý của lớp cát hạt vừa: Trữ lượng Chỉ tiêu cơ lí KL thể tích tự nhiên Modun độ lớn hệ số thấm Hàm lượng mica Hàm lượng bụi bẩn Hàm lượng hữu cơ Hàm lượng sunphát Hàm lượng hạt 0) to Kết quả điều tiết lũ ta được mực nước dâng gia cường trong hồ và đường quá trình lưu lượng xả xuống hạ lưu ứng với trường hợp tính toán. 3.2.4. Dạng đường quá trình xả lũ : Đối với công trình xả là tràn dọc và có cửa van ta có dạng đường quá trình xả lũ như sau : QL (m3/s) qX (m3/s) QL - t VSC qX max qX - t qo T (h) t0 t1 t2 t3 Hình 3.2 – Dạng đường quá trình lũ đến và xã Để đảm bảo an toàn cho công trình thì mực nước trong hồ chứa không được vượt quá MNDBT.Khi mực nước trong hồ chưa tới MNDBT, lưu lượng đến tăng dần ta mở SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 23 Ngành : Công trình thuỷ lợi từ từ mở cửa van sao cho lưu lượng xả sao cho bằng lưu lượng đến, cho tới khi mực nước trong hồ đạt tới MNDBT cụ thể như sau : - Từ to ÷ t1 : Lũ đến nhỏ, cửa van mở và xả lưu lượng đúng bằng lượng lũ đến. - Thời điểm t1 : cửa van mở hoàn toàn, lưu lượng tháo là Qo (ứng với MNDBT). - Từ t1÷ t2 : Cửa van mở hết mà vẫn không xả hết lũ, hồ tích nước và mực nước trong hồ dâng lên làm cho lưu lượng xả qua tràn tăng dần (đường xả lũ đi lên). - Thời điểm t2 : Mực nước trong hồ đạt giá trị lớn nhất, lưu lượng lũ đến bằng lưu lượng xả qua tràn (lưu lượng xả qua tràn đạt giá trị max). - Từ t2 ÷ t3 : Lưu lượng xả lớn hơn lượng lũ, mực nước trong hồ giảm làm cho lưu lượng qua tràn cũng giảm dần (đường xả lũ đi xuống). - Thời điểm t3 : Lượng nước ở thời đoạn trước đã được xả hết mực nước hồ trở về MNDBT, đóng của van đến vị trí có lưu lượng xả bằng lượng lũ đến. 3.2.5. Kết quả điều tiét lũ: Kết quả tính toán điều tiết lũ cho các phương án B tr được trình bày trong các phụ lục 3-1 đến 3-6. Tổng hợp các két quả tính toán như sau: Bảng 3-1. Kết quả tính toán điều tiết lũ thiết kế (p=0.1%) Phương án qmax (m3/s) Hmax (m) Zmax(m) Vsc(106m3) Btr=4×11m Btr=4×12.5m Btr=4×14m 5036.39 5569.76 6089 15.7 15.4 15.15 230.20 229.90 229.65 4821.342 4780.028 4743.084 Bảng 3-1. Kết quả tính toán điều tiết lũ thiết kế (p=0.02%) Phương án qmax (m3/s) Hmax (m) Zmax(m) Vsc(106m3) Btr=4×11m Btr=4×12.5m Btr=4×14m 5742.52 6339.48 6896.98 17.1 16.75 16.45 231.60 231.25 230.95 = 5025.55 4977.063 49305 3.3.KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP DÂNG 3.3.1 Thiết kế mặt cắt cơ bản của đập 1. Yêu cầu:Mặt cắt cơ bản của đập phải đảm bảo 3 điều kiện sau: a) .Điều kiện ổn định: đảm bảo hệ số an toàn ổn định trượt trên mặt cắt nguy hiểm nhất không nhỏ hơn trị số cho phép SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 24 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi b) Điều kiện ứng suất: khống chế không để xuất hiện ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc có ứng suất kéo nhưng phải nhỏ hơn trị số cho phép, ứng suất chính nén ở mép hạ lưu không được vượt quá trị số cho phép. c) Điều kiện kinh tế: đảm bảo khối lượng công trình là nhỏ nhất. 2. Hình dạng Ta xét một đoạn đập có chiều dài đơn vị (1m) tiết diện ngang là hình tam giác Hình 3-3. Sơ đồ tính toán mặt cắt cơ bản của đập 3 .Thiết lập công thức a) Áp lực thuỷ tĩnh: - Thành phần nằm ngang: W1 1 2 W1= γH2 (3-6) -Thành phần thẳng đứng: W2 1 2 W2= γnn’.H2 Với n’= nB H (3-7) b) Trọng lượng của thân đập 1 2 -G1= .nBγBH 1 2 G2= .(1-n)BγBH 1 2 G= Bh (3-8) (3-9) (3-10) c) Áp lực thấm: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 25 Ngành : Công trình thuỷ lợi 1 2 Wth= α1.γn.B.H (3-11) Trong đó: α1 là hệ số nước thấm còn lại sau màng chống thấm. Vì đập cao, công trình quan trọng nên cần thiết phải xử lý chống thấm cho nền bằng cách phụt vữa tạo màng chống thấm. Trị số α1 xứ lý theo mức độ xử lý nền, sơ bộ có thể chọn α1=0.4÷0.6; ta chọn α1=0.45 d) Xác định chiều rộng đáy đập: ●Theo điều kiện ứng suất σ= ∑ G ± 6∑ M B B 0 (3-12) 2 ∑ G -tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt tính toán: thay (3-7);(3-10);(3-11) vào ta có ∑ G =G+W2-Wth= ∑M 0 BH (.γB+.γnn-α1.γn) 2 (3-13) -tổng mô men của các lực đối với trọng tâm của mặt cắt tính toán: ∑M0 = B2H 12   H2  2γ n 2 + α 1γ n − 3γ n n + 2γ n n 2 − γ B + 2γ B n  B   (3-14) Thay (3-13) và (3-14) vào (3-12) ta có  H2 γ ( 1 − n ) + γ n ( 2 − n ) − α γ − γ σ H=h  B n 1 n n  B2   ’ (3-15) Khi hồ đầy nước với điều kiện ứng suất pháp ở mép thượng lưu σ’H=0 ta có B H B= γ B (1 − n) + n( 2 − n) − α 1 γn (3-16) Để đảm bảo khối lượng công trình nhỏ trị số n chọn theo kinh nghiệm ta chọn n=0. Vậy mặt cắt đập sẽ bé nhất khi xuất phát từ điều kiện ứng suất là một tam giác có mái thượng lưu thẳng đứng. ●Theo điều kiện ổn định trượt Điều kiện tối thiểu để đảm bảo ổn định của đập: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 26 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi KcW1=f ∑ G (3-17) Thay (3-13) và (3-6) vào (3-17) ta có H γ  f  B + n − α 1   B=Kc  γ n (3-18) Trong đó: f - là hệ số ma sát giữa đập và nền f=0.7 n- hệ số mái thượng lưu đã chọn n=0 γB- dung trọng của đập γB=2.4T/m3 γn- dung trọng của nước γn=1T/m3 α1 -hệ số cột nước còn lại sau màng chống thấm Kc -hệ số an toàn ổn định của đập Kc= nc K n 0.9 × 1.25 = = 1.125 m 1 4. Kết quả tính toán Bảng3-3.Kết quả tính toắn mặt cắt cơ bản Phương án Btr=44 Btr=50 Btr=56 MNDGC 230.2 229.9 229.65 H(m) 115.2 114.9 114.65 Bổđ 94.95 94.7 94.5 Bưs 82.5 82.3 82.1 Bchon 94.95 94.7 94.5 3.3.2 Thiết kế mặt cắt đập không tràn 1.Xác định cao trình đỉnh đập Đỉnh đập bê tông trọng lực phần không tràn được xác định từ 3 điều kiện: ∇d1=MNDBT+∇h+ηs+a ∇d2=MNLTK+∇h’+ηs’+a’ (3-19) ∇d=MNLTK+a’’ Trong đó: ∇h, ∇h’- là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất ηs, ηs’- là độ dềnh cao nhất của sóng ứng với gió tính toán lứn nhất và gió bình quân lớn nhất SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 27 Ngành : Công trình thuỷ lợi a ,a’, a’’- là độ vượt cao an toàn ứng với các mực nước tính toán tiêu chuẩn thiết kế 14TCN 56-88 công trình cấp I a=a’=a’’=0.8m V 2D • Tính ∇h theo công thức :∇h=2×10-6 gH cosαs (3-20) Trong đó: V-Vận tốc gió tính toán lớn nhất V2%=19.2(m/s) D-Đà sóng ứng với MNDBT: D:Được xác định theo công thức sau: ∑ r. cos a D= ∑ cos a 2 i (3-21) i αi –là góc lập giữa tia tính toán thứ i với hướng gió chính. Ri- là chiều dài đá sóng theo hướng tia thứ i. Từ vị trí dự báo trên bình đồ ta vẽ tia thắn theo hướng gió chính. Tia này có i=0, αo=0. tiếp theo trong phạm vi ±45o của 2 tia xạ chính vẽ các góc αi=7.5i với I=-6÷+6 ta tính toán được các giá trị ri ,r0=147m,r1=431m; r2=396; r3=370m; r4=97m; r5=88; r6=9m; r-1=1232m; r-2=1452m; r-3=1584m; r-4=1672m; r-5=1750m; r-6=473m TT -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 Tổng ai -45 -37.5 -30 -22.5 -15 -7.5 0 7.5 15 22.5 30 37.5 45 SVTH : Nguyễn Duy Quân ri 473 1750 1672 1584 1452 1232 748 431 396 370 97 88 9 Cosai 0.707 0.793 0.866 0.924 0.966 0.991 1 0.991 0.966 0.924 0.866 0.793 0.707 11.5 Cos2ai 0.5 0.629 0.75 0.854 0.933 0.983 1 0.983 0.933 0.854 0.75 0.629 0.5 r.Cos2ai 236.5 1100.8 1254 1352.7 1354.7 1211.1 748 423.67 369.47 315.98 72.75 55.352 4.5 8499.5 L ớp 45C4 Trang 28 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Thay vào công thức (3-21) ta xác định được D=740m g-Gia tốc trọng trường g=9.81(m/s2) H-Chiều sâu nước trước đập tương ứng với MNDBT: H=MNDBT-∇d=218-115=103(m) αs-Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió αs=100 *Giả thiết trường hợp này là sóng nước sâu:(H>0.5λ) +Tính các giá trị không thứ nguyên: gt gD ; V V2 +Tra đồ thị hình 35(QPTLC1-78) ứng với đường bao trên cùng − − +Với mỗi giá trị không thứ nguyên ta xác định được cặp trị số ( gh2 ; g t ) V V +Chọn cặp giá trị nhỏ để tính toán:  _ 2  gh V = h  V 2  . g (m) ;    _  gt  V = τ  V  . g (s)   _ _ − 2 ; λ = g t (m) 2π _ +Sau đó kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu xem có thoả mãn hay không, nếu không thì sóng nước nông ta phải tính lại. • Tính ηs; ηs=Kηs.hs1% Trong đó: _ +hs1%=K1%. h s ;K1% tra theo _ gD trên đồ thị hình 36(QPTLC1-78) V2 _ + Kηs tra theo ( λ ; h ) tra đồ thị P(2-4a) H λ • Tường tự ta tính ∇h’ηs’ ứng với: V’-Vận tốc gió bình quân lớn nhất V25%=12.75(m/s) D’-Đá sóng ứng với MNLTK H’=MNLTK-∇d SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 29 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Bảng 3-4 Kêt qủa tính toán cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT và MNLTK Thông số Mực nước H D V ∇h gt/V gD/V2 _ g τ /V Đơn vị m m m m2/s m _ g h /V2 MNDBT 228 113 740 19.2 0.00048 11036.25 19.69 0.9 Btràn=4×11m 230.20 115.2 820 12.75 0.00023 16619.29 49.484 1.3 MNLTK Btràn=4×12.5m 229.90 114.9 392 12.75 0.00023 16619.29 49.484 1.3 Btràn=4×14 m 229.65 114.65 392 12.75 0.00023 16619.29 49.484 1.3 0.0075 0.013 0.013 0.013 _ m 0.282 0.215 0.215 0.215 _ s 1.761 1.69 1.69 1.69 _ m 4.844 4.462 4.462 4.462 m 2.01 0.567 0.043 2.1 0.452 0.0387 2.1 0.452 0.0388 2.1 0.452 0.0389 h /λ 0.058 0.0437 0.0437 0.0437 Kηs ηs a Cao trình dỉnh 1.14 0.6464 0.8 229.45 1.12 0.5062 0.8 231.51 1.12 0.5062 0.8 231.21 1.12 0.5062 0.8 230.96 h τ λ K1% hs1% _ λ /H _ m m m Bảng 3-5. Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT Thông số MNLKT a’’ Cao trình đỉnh Btràn=4×11 m 231.60 0.8 232.4 MNLKT Btràn=4×12.5m 231.25 0.8 232.05 Btràn=4×14 m 230.95 0.8 231.75 Bảng 3-6. Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 30 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ∇d1 Phương án Btràn=4×11 m Btràn=4×12.5m Btràn=4×14 m 229.45 229.45 229.45 Ngành : Công trình thuỷ lợi ∇d2 ∇d3 229.45 229.45 230.96 232.4 232.05 231.75 Chọn cao trình dỉnh (m) 232.4 232.05 231.75 2. Bề rộng đỉnh đập: Chiều rộng đỉnh đập xác định theo yêu cầu giao thông, thoả mãn các yêu cầu thi công cũng như trong quá trình vận hành, kiểm tra. Khi đổ bê tông bản mặt, chiều rộng nhỏ nhất của mặt công tác là 9m hoạc lớn hơn tuỳ theo bố trí thiết bị thi công vì vậy ta chọn chiều rộng đập là 10 m. Có lề 2 bên cao 0.5m, rộng 0.5 và bổ trí hệ thống hành lang và đèn cao áp. Đỉnh đập làm nghiêng về phía thượng lưu với dộ dốc 2% và có các ống thoát nước mưu về phía thượng lưu. Hình 3-4. Cấu tạo của đỉnh đập 3.Bổ trí các hành lang: Hệ thống hành lang trong thân đập không chỉ tập trung nước thấm trong thân đập và nền mà còn để đặt các thiết bị quan trắc và kiểm tra tình hình làm việc của đập để tiến hành các công tác phục hồi sữa chữa sau này, để thi công màn chổng thấm dưới. Kích thước hành lang phải đủ đảm bảo các yêu cầu đi lại đặt các máy móc thiết bị cho thi công và quản lý. Để tiện cho thi công bê tông đầm lăn thì nên giảm bớt số hành SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 31 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi lang. Vì đập cao hơn 90m ta nên bố trí 4 tầng hành lang. Các tầng được liên thông với nhau bởi hành lang chạy vòng . Vì xung quanh các hành lang thường có ứng suất lớn nên ta bọc ngoài các hành lang bằng 1 lớp BTCT M250. Kích thước hành lang ta chọn như sau: Hình 3-5 . Cấu tạo hành lang Khoảng cách từ mặt thượng lưu đến mép trước của hành lang chọn theo điều kiện chống thấm: C=H/J Trong đó H: cột nước tính đến đáy hành lang J : là gradien thấm cho phép của bê tông chọn J=20. Khi sử dụng phụ gia có thể lấy J lớn hớn Cao trình đáy và khoảng cách từ mái thượng lưu tới mép trước của các hành lang được xác định cụ thể như sau: Bảng 3-7, Vị trí các hành lang thoát nứơc Hành lang 1 3 4 5 Cao trình đáy (m) 131 157 183 208 Chọn khoảng cách tới mép thượng lưu 5 4 3 2 4. Kết cấu đập: Thân đập cấu tạo bằng bê tông đầm lăn RCC, lớp vỏ thượng lưu là bê tông thường M250chiều dày 2m, mái hạ lưu đập là bê tông thường M200 SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 32 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Hình3-6.Kết cấu đập không tràn 3.4.KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐƯỜNG TRÀN 3.4.1. Mặt cắt đập tràn: 1.Phần đỉnh dập: Mặt cắt đập tràn dạng Ôphixêrôp không chân không. Cách xác định như sau: *Chọn cao trình ngưỡng tràn =214.5m *Chọn hệ trục toạ độ OXY có gốc là O ở mép thượng lưu đập với ngưỡng tràn, trục OX hướng về hạ lưu, trục OY hướng thắng đứng xuống dưới. *Vẽ đường cong Ôphixêrốp trong hệ trục đã chọn với:Htk=Htmax _ _ *Tra phụ lục 14-2 (các bảng tính thuỷ lực), Ứng với đập loại I ta được giá trị X , Y ứng với Htk. Từ đó ta tính được toạ độ X,Y của mặt cắt ngang đập Bảng 3-8 Toạ độ mặt cắt tràn Toạ đọ chuẩn Btràn=4×11 m Btràn=4×12.5 m Btràn=4×14 m Htràn=1m Htràn max=15.7m X Y Htràn max=15.4 m X Y Htràn max=15.15 m X Y _ _ X Y 0.00 0.10 0.20 0.126 0.036 0.007 SVTH : Nguyễn Duy Quân 0 1.57 3.14 1.9782 0.5652 0.1099 0 1.54 3.08 1.9404 0.5544 0.1078 0 1.515 3.03 1.9089 0.5454 0.10605 L ớp 45C4 Trang 33 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 0.30 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.70 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 0.00 0.007 0.060 0.147 0.256 0.393 0.565 0.873 1.235 1.960 2.824 3.818 4.930 6.220 4.71 6.28 9.42 12.56 15.7 18.84 21.98 26.69 31.4 39.25 47.1 54.95 62.8 70.65 0 0.1099 0.942 2.3079 4.0192 6.1701 8.8705 13.7061 19.3895 30.772 44.3368 59.9426 77.401 97.654 Ngành : Công trình thuỷ lợi 4.62 6.16 9.24 12.32 15.4 18.48 21.56 26.18 30.8 38.5 46.2 53.9 61.6 69.3 0 0.1078 0.924 2.2638 3.9424 6.0522 8.701 13.4442 19.019 30.184 43.4896 58.7972 75.922 95.788 4.545 6.06 9.09 12.12 15.15 18.18 21.21 25.755 30.3 37.875 45.45 53.025 60.6 68.175 0 0.10605 0.909 2.22705 3.8784 5.95395 8.55975 13.22595 18.71025 29.694 42.7836 57.8427 74.6895 94.233 Hình 3-7 . Mặt cắt tràn Nhận xét: Ta thấy rằng toạ độ các điểm của mặt tràn vượt ra ngoài tam giác cơ bản, trong trường hợp này ta phải dịch tam giác cơ bản về phía hạ lưu một đoạn sao cho mặt đập của tam giác cơ bản tiếp tuyến với mặt tràn. Như vậy mặt tràn mới thoả mãn điều kiện thuỷ lực. Với mặt cắt cơ bản đã đảm bảo điều kiện về cường độ và ổn định do đó ta có thể giảm bớt khối lượng đập ở phía thượng lưu nhô ra so với mặt cắt cơ bản, tuy nhiên vẫn giữ lại phần đỉnh tràn để đảm bảo về điều kiện thuỷ lực. Mỏm đập còn lại có chiều cao h1≥0.4.Htk(Htk là cột nước thiết kế trên đỉnh tràn) để khỏi ảnh hưởng tới khả năng tháo nước. 2. Phần chân đập SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 34 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi a) Chọn hình thức : Nhận thấy chiều cao tràn lớn nếu dùng hình thức tiêu năng đáy thì kích thước bể tiêu năng: chiều sâu bể, chiều cao tường sẽ rất lớn nên không đảm bảo điều kiện kinh tế. Nếu tiêu năng bằng mũi phun thì thời gian thi công ngắn và giảm khối lượng đào đắp. Mặt khác đập đặt trên nền đá nên hình thức tiêu năng thích hợp nhất là tiêu năng phóng xa. Nếu kết cấu mũi phum là liên tục thì dòng cháy có lưu tốc lớn sẽ phóng ra xa chân đập, dòng nước ma sát với không khí làm tiêu hao năng lượng nên giảm được chiều sâu hố xói. Sau một thời gian hoạt động hố xói sẽ dần hình thành và tiến tới ổn định. Phải tính toán hố xói ứng với các cấp lưu lượng để xác định đường bao hố xói với dộ sâu hố xói và chiều dài phóng xa sẽ xác định được mức độ lan vào chân đập để có biện pháp xử lý. Vì vậy ta chọn hình thức tiêu năng đối với công trình là tiêu năng mũi phun phóng xa liên tục. b) Các thông số: +Góc ngiêng α: Thưòng dùng α=(20-300) là hợp lý. Ta chọn góc nghiêng α=300 +Cao trình mũi phun phải cao hởn mực nước hạ lưu max ít nhất là 1m để đảm bảo dòng chảy phun vào không khí và để nước hạ lưu không ngập vào mũi phun. Ta chọn cao trình mũi phun cao hơn MNHL max là 3m. +Bán kính cong nối tiếp giữa đập và mũi phun cần đảm bảo sao cho dòng chảy không tách khỏi mặt đập và mũi phun, tránh hiện tượng áp lực thay đối đột ngột, đồng thời có chiều dài dòng phun xa. Bán kính cong không được nhỏ hơn 6h và lớn hơn 10h (h-độ sâu nước trên ngưỡng) c) Tính toán bán kính cong của mũi phun: Công thức xác định h theo phưong pháp của I.I. Arôskin +Tính Φ(τc)= q ϕ .E 3 / 2 Với đập tràn có dạng thuận dòng, có cửa van ϕ=0.85-0.9. Ta chọn ϕ=0.9 +Dựa vào Φ(τc) tra PL15-1 các bảng tính thuỷ lực ta tìm được τc= hc Eo +Tính hc=τc.Eo ;Eo=E=P+Htràn Bảng 3-9. Kết quả tính bản kính cong của mũi phun Phương án Q (m3/s) SVTH : Nguyễn Duy Quân Btràn (m) q (m3/s) Eo (m) Φ(τc) τc= hc Eo hc=τcEo (m) R=7hc (m) L ớp 45C4 Trang 35 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Btràn=4×11m Btràn=4×12.5m Btràn=4×14m 5742.52 6339.48 6896.98 44 50 56 130.11 126.79 123.16 Ngành : Công trình thuỷ lợi 115.2 114.9 114.6 0.1173 0.1144 0.1115 0.0315 0.0307 0.0299 3.63 3.53 3.43 25.41 24.71 24.01 Ta chọn R=25m. 3.4.2. Tính toán thuỷ lực: 1. Kiểm tra khá năng tháo của đập tràn: Dựa vào quy phạm tính toán thuỷ lực đập tràn C-8-76 ta có Lưu lượng của đập tràn thực dụng tính theo công thức: 3/ 2 Qt=σn.ε.m∑b. 2 g H 0 (3-22) Trong đó: ∑b -Tổng chiều dài tràn nước của tất cả các khoang tràn σn- Hệ số ngập ε- Hệ số co hẹp ngang m- Hệ số lưu lượng Ho - Cột nước tới gần (vo≈0) vậy Ho=Htràn σn- Hệ số ngập Qt- Lưu lượng tháo qua tràn ε: * Hệ số co hẹp ngang Trường hợp thiết kế là trường hợp H o/b>1. Vì vậy trong công thức phải lấy tỷ số Ho/b=1. Khi đập tràn có nhiều khoang giống nhau, được ngăn cách bởi những mố trụ có hình dạng như nhau và thoả mãn 2 điều kiện: hn ≤ (0.85 − 0.9) (1) H BT≥∑b+∑d +d (2) Trong đó: hn- Chiều sâu ngập, tức là độ chênh giữa mực nước ở hạ lưu với điểm thấp nhất ngưỡng tràn. Khi mực nước hạ lưu thấp hơn điểm thấp nhất ở cửa đập thì h n có trị số âm. Vì cao trình điểm cuối mũi phun lớn hơn Zhl max nên hn m.H thì momen do lực G2 gây ra có chiều dương. 2 3 B 2   ' M S + W3 .d W 3 + W1 .d W 1 + W2 .d W 2' + G2 .( − m.H ) + Wth .d Wth  2 3  ∑MO =  ' − G .d − W .d  21 W 21 − W22 .d W 22 − W4 .d W 4 − W1 .d W 1'  1 G1  • Khi (4-32) B 2 < m.H thì momen do lực G2 gây ra có chiều âm. 2 3 B 2   ' WS + W3 .d W 3 + W1 .d W 1 + W2 .d W 2' − G2 .(− + m.H ) + Wth .d Wth  2 3  ∑MO =  ' ' − G .d − W .d  − W . d − W . d − W . d − W . d 21 W 21 22 W 22 4 W4 2 W 2' 1 W 1'  1 G1  (4-33) Ta tìm được cặp giá trị (m,n) có σ 1' = 0 , tính diện tích mặt cắt ứng với cặp (m,n) vừa tìm được. Với mỗi giá trị ξ ta tìm được một cặp (m,n) vừa thoả mãn điều kiện ứng suất vừa thoả mãn điều kiện ổn định. Bộ thông số ( ξ ,m,n) là bộ số cho diện tích mặt cắt nhỏ nhất. Kết quả tính toán ở Phụ lục 4-1 4.Kết quả tính toán: Bảng 4.1-Kết quả tính toán mặt cắt kinh tế: Phương án ξ Btràn=4×12.5m 0.7 4.1.2.Bố trí các bộ phận : n 0.6266 m 0.7829 H (m) 114.9 B( m) 111.54 1. Đỉnh đập: Chiều rộng đỉnh đập xác định theo yêu cầu giao thông, thoả mãn các yêu cầu thi công cũng như trong quá trình vận hành, kiểm tra. Khi đổ bê tông bản mặt, chiều rộng nhỏ nhất của mặt công tác là 9m hoạc lớn hơn tuỳ theo bố trí thiết bị thi công vì vậy ta chọn chiều rộng đập là 10 m. Có lề 2 bên cao 0.5m, rộng 0.5 và bổ trí hệ thống hành SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 56 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi lang và đèn cao áp. Đỉnh đập làm nghiêng về phía thượng lưu với dộ dốc 2% và có các ống thoát nước mưu về phía thượng lưu. Hình 4-2. Cấu tạo của đỉnh đập 2.Bổ trí các hành lang: Hệ thống hành lang trong thân đập không chỉ tập trung nước thấm trong thân đập và nền mà còn để đặt các thiết bị quan trắc và kiểm tra tình hình làm việc của đập để tiến hành các công tác phục hồi sữa chữa sau này, để thi công màn chổng thấm dưới. Kích thước hành lang phải đủ đảm bảo các yêu cầu đi lại đặt các máy móc thiết bị cho thi công và quản lý. Để tiện cho thi công bê tông đầm lăn thì nên giảm bớt số hành lang. Vì đập cao hơn 90m ta nên bổ trí 4 tầng hành lang. Các tầng được liên thông với nhau bởi hành lang chạy vòng . Vì xung quanh các hành lang thường có ứng suất lớn nên ta bọc ngoài các hành lang bằng 1 lớp BTCT M250,dày 0.5m. Kích thước hành lang ta chọn như sau: Hình 4-3 . Cấu tạo hành lang SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 57 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Khoảng cách từ mặt thượng lưu đến mép trước của hành lang chọn theo điều kiện chống thấm:C=H/J Trong đó : H: cột nước tính đến đáy hành lang J : là gradien thấm cho phép của bê tông chọn J=20. Khi sử dụng phụ gia có thể lấy J lớn hớn Cao trình đáy và khoảng cách từ mái thượng lưu tới mép trước của các hành lang được xác định cụ thể như sau: Bảng 3-7, Vị trí các hành lang thoát nứơc Hành lang 1 3 4 5 3. Kết cấu đập: Cao trình đáy (m) 131 157 183 208 Chọn khoảng cách tới mép thượng lưu 5 4 3 2 Thân đập cấu tạo bằng bê tông đầm lăn RCC, lớp vỏ thượng lưu là bê tông thường M250chiều dày 2m, mái hạ lưu đập là bê tông thường M200 ΒΤΜ250 ΒΤΜ250 RCC Hình 4-4.Kết cấu đập không tràn 4.1.3.Tính toán ổn định: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 58 Ngành : Công trình thuỷ lợi 1.Mục đích. Để đảm bảo đập làm việc an toàn trong thời gian khai thác, ta phải kiểm tra ổn định của đập trong các trường hợp tải trọng khác nhau tác dụng lên đập. 2. Các khả năng năng mất ốn định Với đập bê tông trên nền đá, các khả năng mất ổn định có thể xảy ra là: * Trượt theo một nặt nào đó, trong trường hợp không làm chân khay thì có khả năng xảy ra trượt phẳng tại mặt đáy của đập nơi tiếp xúc với nền. trường hợp nền đá phân lớp thì xét thêm mặt trượt đi qua các mặt phân lớp. Khi thân đập có các giản yếu ( lỗ khoét, mặt tiếp giáp giữa các khối đổ) thì cần xét mặt trượt đi qua các vị trí này. * Lật theo trục nằm ngang dọc theo mép hạ lưu của một mặt nào đó, thường là đáy đập, hay mặt cắt mà đập bị lỗ khoét, giảm yếu. * Nền đập bị phá hoại khi tri số ứng suất từ đập truyền xuống vượt quá sức chịu tải. 3.Trường hợp tính toán: ( Xác định theo TCVN 285-2002 và tiêu chuẩn thiết kế 14TCN-56-88) *Tổ hợp lực cơ bản: + Trường hợp 1: Trường hợp MNDBT, van đóng. + Trường hợp 2: Trường hợp xả lũ ứng với tần suất thiết kế. * Tổ hợp lực đặc biệt: + Trường hợp 3: Trường hợp có MNDBT, và có động đất cấp 8 + Trường hợp 4: Trường hợp có MNDBT, thiết bị tiêu nước và chống thấm bị hỏng + Trường hợp 5 : Xã lũ với tần suất kiểm tra. 4. Công thức kiểm tra ổn định: a) Kiểm tra về ổn định trượt phẳng: nc .k n Hệ số ổn định cho phép tính theo TCXDVN 285-2002: kc= m + Ứng với tổ hợp tải trọng cơ bản kc= (4-34) 1× 1.25 =1.25 1 + Ứng với tổ hợp tải trọng đặc biệt kc= 0.9 × 1.25 =1.125 1 * Điều kiện về ổn định trượt phẳng là kt= ∑ P.tgϕ + c.F ∑T (4-35) Trong đó: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 59 Ngành : Công trình thuỷ lợi tg ϕ và c là các đặc trưng chống cắt trên mặy phá hoại. Đá nền là đá phiến thạch anh dạng tia mạch mầu trắng đục thuộc đới IIA F – là diện tích mặt phá hoại ∑ P - là tổng đại số các lực theo phương đứng, kể cá áp lực đẩy ngược. ∑ T - là tổng đại số các lực nằm ngang tác dụng vào phần đập tính từ từ mặt trượt trở lên . b) Kiểm tra về lật: Điều kiện để đập không bị lật là: ∑M ∑M cl ≥kc (4-36) gt Trong đó: ∑M cl - Tổng mômen của các lực chống lật lấy đối với trục nằm ngang đi qua mép hạ lưu mặt cắt tính toán ∑M gt - Tổng các lực gây lật lấy đối với trục nằm ngang đi qua mép hạ lưu mặt cắt tính toán c) Kiểm tra độ bền của nền đập Ứng suất tại đáy móng đập được xác định theo công thức nén lệch tâm: σ y ,max,min = ∑ P (1 ± 6.e ) F (4-37) b Trong đó: ∑ P - Tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đập tính từ mặt đáy đập trở lên (có xét cả áp lực thấm và đẩy nối) e- Độ lệch tâm của hợp lực so với trọng tâm mặt đáy F- Diện tích mặt cắt đáy đập Đối tượng tính toán có thể là một đoạn đập giữa 2 khớp nối hoặc 1 m dài đập. Độ bền của nền được đảm bảo khi thoả mãn các điều kiện: σ y min ≥ 0 ; σ y ,max ≤ Rn Trong đó : Rn - Cường độ kháng nén tính toán của đá nền. Rn=4500 T/m2 5.Tính toán cho trường hợp 1: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 60 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Ta kiểm tra cho một mặt cắt, đó là mặt cắt có các thông số: Zdáy=115 Zdính=232m W2 wS W6 G RCC W1 W5 W4 W3 Wdn Wth Hình 4-5 .Sơ đồ tính lực trường hợp 1 +MNDBT=228m + Cao trình bùn cát=151.67m *Các lực tác dụng gồm có: + Trọng lượng bản thân công trình + Áp lực nước thượng lưu (ứng với MNDBT=228m) + Áp lực nước hạ lưu (ứng với cao trình 127.5m + Áp lực bùn cát ứng với cao trình 151,67m + Áp lực sóng ứng với MNDBT=228m và gió tính toán lớn nhất + Áp lực thấm ứng với chênh lệc mực nước là H=MNDBT-Zhl + Áp lực đấy nối ứng với hhậ lưu=12.5m ( công thức tính toán các lực này đã được trình bày trong phần tính toán mặt cắt kinh tế) + Thành phần nằm ngang của áp suất bùn cát Pb ở độ sâu bùn cát hb được xác định theo công thức: Pb=γb.hb.ξb (4-38) Trong đó: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 61 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi γb- Trọng lượng riêng của bùn cát trong nước ξb-Hệ số áp lực bên của bùn cát Áp lực bùn cát được tính theo áp lực bên tĩnh. Đối với mặt thượng lưu đập là thẳng đứng, khi không kể đến lực dính kết giữa đất và tường theo Culông: ξb=tg2(450-ϕ)=tg2(450- 20 0 )=0.49 2 (4-39) với ϕ là góc ma sát trong của bùn cát. Đối với mặt thượng lưu đập nghiêng một góc α so với mặt phẳng ngang và không kể ma sát giữa bùn cát và đập thì: α +ϕ 57.92 0 + 20 0 cos 2 2 = 2 = 0.676 ξb= 0 0 α − ϕ 57 . 92 − 20 2 2 cos cos 2 2 cos 2 (4-40) Bảng 4-2.Ttính toán ổn định đập tràn trường hợp 1 Loại lực Trọng Thành phần Hệ sô lệch 1.05 1.05 1.05 1 1 1 1 1 1 1 1.2 1.2 1 lực đứng ↓+ 938.14 13267.8 163.8 lực ngang →+ G1 G2 lưọng G3 bản thân lực thuỷ W1 6601 W12 1737.2 tĩnh W22 372.26 W3 -78.125 W4 61.15 Lựcđẩy Wdn -1394.26 Wth -2569.91 ngược Áp lực Wbcngang 204.56 Wbcđứng 261.2 bùn cát Áp lực Ws 5.2 Sóng 12837.38 6732.64 ∑ +Tổng các lực thẳng đứng ∑P=12837.38 (T) Tay đòn (m) 97.2 60 83.33 38.3 100.74 88.74 4.17 5.39 55.77 74.36 12.22 103.88 115.12 MA (T.m) + − 91187.208 796068 13649.454 252818.3 175005.53 33034.352 325.78125 329.5985 77757.8802 191098.5076 2499.7232 27133.456 598.624 524773.035 1136733.38 +Tổng các lực nằm ngang ∑T=6732.64 (T) +Tổng mô men chống lật ∑Mcl=1136733.38 (T.m) +Tổng mô men gây lật ∑Mgl=524773.035 (T.m) +Tổng mô men với trục qua A: ∑M=1136733.38 -524773.035 =611980.35(T.m) SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 62 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư b 2 +Độ lệch tâm của hợp lực e= − ∑M ∑P A = Ngành : Công trình thuỷ lợi 111.54 611980.35 − = 8 .1 2 12837.38 ∑ P.tgϕ + c.F = 12837.38 × 0.7 + 20 × 1 × 111.54 = 1.66 > k = 1.25 6732.64 ∑T ∑ M = 1136733.38 = 2.17 > k = 1.25 +kl= ∑ M 524773.035 P 6.e 12837.38 6 × 8.1 + σ = ∑ (1 − ) = (1 − ) = 64.94(T / m ) > 0 +kt= c cl c gl 2 min σ max = F 1 × 111.54 b 111.54 ∑ P (1 + 6.e ) = 12837.38 (1 + 6 × 8.1 ) = 165.23(T / m F b 1 × 111.54 111.54 2 ) < Rn = 4500(T / m 2 ) Kết luận: Trường hợp này đập không bị mất ổn định trượt, lật qua mép đáy hạ lưu và đảm bảo điều kiện ứng suất. 6.Tính toán cho trường hợp 3 Lực tác dụng gồm tất cả các lực như trường hợp 2, ngoài ra còn có thêm các lực sau: * Lực quán tính động đất của công trình: G’=K.α.G (4-41) Trong đó: K- hệ số động đất Với động đất cấp 8 tra bảng 93-7) Giáo trình thuỷ công T1 ta được K=0.05 α- Hệ số đặc trưng động lực, α=1+0.5 h1 =1.5 h0 h1 _Khoảng cách từ điểm tính toán tới mặt nền h0 _Khoảng cách từ trọng tâm công trình tới mặt nền + Điểm đặt lực quản tính động đất là trọng tâm mặt cắt tính toán chiều từ thượng lưu về hạ lưu (chọn hướng bất lợi) => G’=k..α.G=0.075.G * Áp lực nước tăng thêm khi động đất: W’TL=k. W1=0.05. W1 (4-42) * Áp lực bùn cát tăng thêm khi động đất. Theo chiều đã chọn, động đất làm tăng áp lực của bùn cát ở thượng lưu. trị số áp lực tăng thêm là: W’bc ngang=2.K.tgϕ.Wbcngang=0.036. Wbcngang SVTH : Nguyễn Duy Quân (4-43) L ớp 45C4 Trang 63 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi W2 wS W6 G RCC W'1 W1 W'5 W5 W4 W3 Wdn Wth Hình 4-6 .Sơ đồ tính lực trường hợp 3 Bảng 4-3Tính toán ổn định đập tràn trường hợp 3 Loại lực Thành phần Trọng G1 G2 lưọng bản G3 thân Hệ lực đứng sô lệch ↓+ 1.05 938.14 1.05 13267.8 1.05 163.8 SVTH : Nguyễn Duy Quân lực Tay ngang →+ đòn (m) 97.2 60 83.33 MA (T.m) + − 91187.208 796068 13649.454 L ớp 45C4 Trang 64 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư lực thuỷ W1 W12 tĩnh W22 W3 W4 Lực đẩy Wdn Wth ngược Áp lực Wbcngang Wbcđứng bùn cát Áplực Ws Sóng Lực quản 1 1 1 1 1 1 1 1.2 1.2 1 6601 tính đông Áp đất lực nc tăng thêm Áp lực bc 5.2 38.3 100.74 88.74 4.17 5.39 55.77 74.36 12.22 103.88 115.12 73.71 1042.47 12.89 363.06 11.49 39 112.67 38.3 1737.2 372.26 -78.125 61.15 -1394.26 -2569.91 204.56 261.2 1.1 1.1 1.1 1.1 Ngành : Công trình thuỷ lợi 252818.3 175005.53 33034.352 325.78125 329.5985 77757.8802 191098.5076 2499.7232 27133.456 598.624 846.9279 40656.33 1452.3163 13905.198 1.1 tăng thêm ∑ 4.275 12837.38 12.22 52.2405 581686.05 1136733.4 8229.04 +Tổng các lực thẳng đứng ∑P=12837.38 (T) +Tổng các lực nằm ngang ∑T=8229.04 (T) +Tổng mô men chống lật ∑Mcl=1136733.4 (T.m) +Tổng mô men gây lật ∑Mgl=581686.05 (T.m) +Tổng mô men với trục qua A: ∑M=987311.67-558276.86=555047.33(T.m) b 2 +Độ lệch tâm của hợp lực e= − ∑M ∑P A = 111.54 555047.33 − = 12.53 2 12837.38 ∑ P.tgϕ + c.F = 12837.38 × 0.7 + 20 × 1 × 111.54 = 1.36 > k = 1.125 8229.04 ∑T ∑ M = 1136733.4 = 1.95 > k = 1.125 +kl= ∑ M 581686.05 P 6.e 12837.38 6 × 12.53 + σ = ∑ (1 − ) = (1 − ) = 37.52(T / m ) > 0 +kt= c cl c gl 2 min σ max = F b 1 × 111.54 111.54 ∑ P (1 + 6.e ) = 12837.38 (1 + 6 × 12.53 ) = 192.67(T / m F b 1 × 111.54 SVTH : Nguyễn Duy Quân 111.54 2 ) < Rn = 4500(T / m 2 ) L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 65 Ngành : Công trình thuỷ lợi Kết luận: Trường hợp này đập không bị mất ổn định trượt, lật qua mép đáy hạ lưu và đảm bảo điều kiện ứng suất. Về tổng thể có đập đã thỏa mãn điều kiện ổn định, nhưng có khi vẫn xảy ra mất ổn định ở những vị trí đặc biệt. Ta dễ dàng nhận thấy vị trí có thể xảy ra mất ổn định là vị trí giảm yếu vì vậy để đảm bảo an toàn ta sẽ kiểm tra ổn định tại vị trí này. Hình 4-7: Sơ đồ kiểm tra độ bền của đập 1.1 :Mặt tiếp giáp với nền 2-2: Mặt giảm yếu SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 66 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi 7.Tính toán cho trường hợp 1 tại mặt cắt giảm yếu. Hình 4-8: Sơ đồ lực tác dụng trường hợp 1. Các lực tác dụng gồm có: - Trọng lượng bản thân công trình. - Áp lực nước thượng lưu (Ứng với MNDBT = 228 m). - Áp lực sóng ứng với MNDBT = 228m và gió tính toán lớn nhất. - Áp lực thấm ứng với chênh lệch mực nước. Bảng 4-4.Ttính toán ổn định đập tràn trường hợp 1 Loại lực Thành lực Tay ngang →+ đòn G1 G2 W1 Hệ lực đứng sô lệch ↓+ 1.05 2033.77 1.05 4511.77 1 3083.48 (m) 57.97 35.31 26.18 Wbcngang 1.2 0.4 0.73 0.29 Ws 1 6.7 52.57 352.2 phần Trọng lưọng lực thuỷ tĩnh Áp lực bùn cát Áp lực Sóng ∑ 6545.54 3090.58 MA (T.m) + − 117897.42 159325.64 80715.23 81067.72 277223.06 Tổng các lực thẳng đứng ∑P=6545.54 (T) Tổng các lực theo phương ngang: ∑T = 3090.58 (T) Tổng mômen chống lật: ∑Mcl = 277223.06 (T.m). Tổng mômen gây lật: ∑Mgl = 81067.72 (T.m). SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 67 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Tổng mômen với trục qua A: ∑MA = ∑Mcl - ∑Mgl = 277223.06– 81067.72= 196155.34(T.m) Độ lệch tâm của hợp lực: e = b ΣM A 62.97 196155.34 − = 1.52 (m). − = 2 6545.54 2 ΣP +kt= ∑ P.tgϕ + c.F = 6545.54 × 0.85 = 1.8 > k 3090.58 ∑T +kl= ∑M ∑M + σ min = σ max = cl gl = c = 1.25 277223.06 = 3.42 > k c = 1.25 81067.72 ∑ P (1 − 6.e ) = 6545.54 (1 − 6 × 1.52 ) = 88.89(T / m F 1 × 62.97 b ∑ P (1 + 6.e ) = F b 62.97 2 )>0 6545 6 × 1.52 (1 + ) = 118.92(T / m 2 ) < Rn = 4500(T / m 2 ) 1 × 62.97 62.97 Kết luận: Trường hợp này đập không bị mất ổn định trượt, lật qua mép đáy hạ lưu và đảm bảo điều kiện ứng suât. 8.Tính toán cho trường hợp 3 tại mặt cắt giảm yếu. Hình 4-9: Sơ đồ lực tác dụng trường hợp 3. SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 68 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Bảng 4.5. Tính toán ổn định đập không tràn trường hợp 3. Loại lực Thành lực Tay ngang →+ đòn G1 G2 W1 Hệ lực đứng sô lệch ↓+ 1.05 2033.77 1.05 4511.77 1 3083.48 (m) 57.97 35.31 26.18 Wbcngang 1.2 0.4 0.73 0.29 Ws 1 6.7 52.57 352.2 G ’1 G ’2 W ’1 1.1 1.1 1.1 152.53 338.38 154.17 41.29 22.53 26.18 6297.96 7624.83 4036.17 Wbcngang 1.1 0.014 0.73 0.01 phần Trọng lưọng bản lực thuỷ tĩnh Áp lực bùn cát Áp lực Sóng Trọng lưọngbản Al nước Tăngthêm Al bc Tăng thêm ∑ 6545.54 3583.14 MA (T.m) + − 117897.42 159325.64 80715.23 99026.69 277223.06 Tổng các lực thẳng đứng ∑P=6545.54 (T) Tổng các lực theo phương ngang: ∑T = 3583.14 (T) Tổng mômen chống lật: ∑Mcl = 277223.06 (T.m). Tổng mômen gây lật: ∑Mgl = 99026.69 (T.m). Tổng mômen với trục qua A: ∑MA = ∑Mcl - ∑Mgl = 277223.06– 99026.69= 178196.37(T.m) Độ lệch tâm của hợp lực: e = +kt= +kl= b ΣM A 62.97 178196.37 − = 4.26 (m). − = 2 6545.54 2 ΣP ∑ P.tgϕ + c.F = 6545.54 × 0.85 = 1.55 > k 3583.14 ∑T c = 1.125 ∑ M = 277223.06 = 2.79 > k = 1.125 99026.69 ∑M ∑ P (1 − 6.e ) = 6545.54 (1 − 6 × 4.26 ) = 61.75(T / m = cl c gl + σ min σ max = F b ∑ P (1 + 6.e ) = F b 1 × 62.97 62.97 2 )>0 6545 6 × 4.26 (1 + ) = 146.14(T / m 2 ) < Rn = 4500(T / m 2 ) 1 × 62.97 62.97 SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 69 Ngành : Công trình thuỷ lợi Kết luận: Trường hợp này đập không bị mất ổn định trượt, lật qua mép đáy hạ lưu và đảm bảo điều kiện ứng suât 4.1.4 Chọn cấu tạo chi tiết 1. Thiết bị thoát nước: Để thoát nước thấm qua thân đập cần bổ trí các đường ống để thoát nước thấm các ống này làm bằng bê tông xốp đặt sau lớp bêtông chống thấm. các ống có đường kính 15cm cách nhau 3 m. nước thấm từ mặt thượng lưu được tập trung vào các ống thắng đứng và dẫn xuống các hành lang để thoát xuống hạ lưu. Để giảm áp lực thấm của nước lên đáy đập cần bổ trí hệ thống tiêu thoát nước nền đập. Các lỗ khoan đặt sau màn chống thấm, cách màn chống thấm 3m về phía hạ lưu. đường kính các hố là 15 cm, khoảng cách giữa các lỗ khoan cách nhau 3m nước thấm từ nền qua các lỗ khoan vào hành lang và tháo xuống hạ lưu. Chiều sâu lỗ khoan 20m và được khoan nghiêng 100 so với mặt phẳng thẳng đứng. 2. Khoan phụt và xứ lý nền và tạo màng chống thấm: Để đảm bảo an toàn cho đập tăng độ liền khối cho lớp đá ngay dưới đáy đập sẽ tiến hành khoan phụt vữa xi măng gia cố nền đập với một hàng khoan, các lỗ khoan cách nhau 3m, chiều sâu khoan phụt theo 6 m với đường kính lố khoan 10cm Do điều kiện địa chất khu vực lòng sông của tuyến có xuất hiện các đứt gẫy bậc IV nên trước khi tiến hành đố bê tông kết cấu ta bóc bỏ phần đá đứt gẫy có chiều sâu h>2/3 chiều rộng đứt gẫy, đổ lấp lại bằng bê tông M200. Để giảm áp lực thấm và lưu lượng thấm qua nền công trình, hạn chế nền đá khói bị ăn mòn hoá học và cơ học khi trong nền đá có khoảng vật hoà tan và ngăn ngừa việc xói mòn và mang đi những vật liệu nhét trong khe nứt ta phải tiến hành tạo màng thấm . Do điều kiện địa chất tại khu vực bố trí công trình không có tầng không thấm nên bố trí màn chống thấm dạng không hoàn chỉnh gồm 2 hàng khoan: + Hàng 1 bố trí cách mép thượng đập lưu 2m về phía hạ lưu +Hàng 2 bố trí cách hành 1 là 3 m về phía hạ lưu Khoảng cách lố khoan đầu tiên là 8m, hàng lỗ khoan thứ 2 là 4 m và hàng khoan thứ 3 là 2m 3. Phân khe trong thân đập Nhằm tránh nứt né do biến dạng nhiệt hoặc do lún không đều gây ra , người ta thường chia đập thành những đoạn, chúng được nối với nhau bằng các khe. Thường đập SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 70 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi bê tông đầm lăn các khớp nối ngang vừa là khớp lún vừa là khe co giãn nhiệt. Phần đập tràn có khoang nên bố trí 1 khe lún ở trụ pin kép, 2 khe ở vị trí tiếp xúc giữa phần đập tràn và không tràn, phần đập không tràn cứ 30 m lại bố tri một khe 4.Cấu tạo các khớp nối: Cấu tạo của khe phải đảm bảo các yêu cầu: chống thấm tốt, 2 đoạn đập khác nhau làm việc không ảnh hưởng lẫn nhau, cấu tạo đơn giản, đảm bảo bền vững. Ta dùng loại khe phẳng có cấu tạo như sau: 1-Nút chống thấm 2-Tấm kim 3-Giếng nhỏ chứa bitum trong đặt các dây điện làm nóng 4-Giếng thoát nước và kiểm tra 1 2 3 4 Hình 4-10: Chi tiết khớp nối 4.2. ĐẬP TRÀN: 4.2.1. Tính toán thuỷ lực: 1. Kiểm tra khả năng tháo của đập tràn Dựa vào quy phạm tính toán thuỷ lực đập tràn C8-76. Lưu lượng của đập tràn thực dụng tính theo công thức: Qt = σ n .ε .m.∑ b. 2 g .H 0 3/ 2 (4-44) Trong đó: ∑ b - Tổng chiều dài tràn nước của tất cả các khoang tràn. σ n - Hệ số ngập. ε - Hệ số co hẹp ngang. m - Hệ số lưu lượng. Cột nước tràn toàn phần: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư α .V0 H0 = H + 2g Trang 71 Ngành : Công trình thuỷ lợi 2 (4-45) V0 là lưu tốc tới gần V0 = 0 vì ΩT > 4( H .∑ b) . ( ΩT là diện tích mặt cắt ướt ở thượng lưu ngay trước tràn) Vậy H0 = Htràn Hệ số ngập σ n : Dòng chảy ở hạ lưu ngay sát là dòng chảy xiết do nước nhảy phóng xa tạo thành do đó : σ n = 1. Hệ số co hẹp ngang ε : Trường hợp thiết kế là trường hợp H0/b >1. Vậy trong công thức phải lấy tỷ số H0/b =1. Khi đập tràn có nhiều khoang giống nhau, được ngăn cách bởi những mố trụ có hình dạng như nhau và thoả mãn 2 điều kiện:  hn   H ≤ 0,85 ~ 0,9   0  B ≥ b + d + d  ∑   T ∑ (4-46) Trong đó: - hn: Chiều sâu nước ngập, tức độ chênh giữa mực nước ở hạ lưu với điểm thấp nhất ngưỡng tràn. Khi mực nước hạ lưu thấp hơn điểm thấp nhất ở cửa đập thì h n có trị số âm. Vì cao trình điểm cuối mũi phun > Zhạ lưu max nên hn < 0. - BT: Chiều dài lòng dẫn ở thượng lưu. - ∑ d : Tổng chiều dày tất cả các mố trụ. Khi đó: ε = 1 − 0,2. ξ k + (n − 1)ξ 0 H 0 . n b (4-47) n- Số khoang tràn ξk - Hệ số giảm lưu lượng do ảnh hưởng của mép vào tường biên ( Chọn mép tường biên lượn tròn ξk=0.7) ξo - Hệ số giảm lưu lượng do ảnh hưởng của hình dạng mố trụ trên mặt bằng và vị trí tương đối giữa mặt giáp nước hoăc cạnh giáp nước của các mố trụ với mặt thượng lưu của đập SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 72 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi hn Qlũtk không quá 5%. Vậy ngưỡng tràn thiết kế tháo được lưu lượng yêu cầu. 2.Xác định góc nghiêng hợp lý của mũi phun: Ta giả thiết nhiều giá trị của góc nghiêng của mũi phun (giữ nguyên bán kính và cao trình của mũi phun) Tính với lưu lượng Qmax ta tìm được chiều dài phóng xa và chiều sâu xói tương ứng. Góc nghiêng mũi phun được cho là hợp lý khi tỷ số SVTH : Nguyễn Duy Quân dx là nhỏ nhất. Lp L ớp 45C4 Trang 73 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Bảng 4-7. Kết quả tính toán góc nghiêng hợp lý của mũi phun v(m/s hA vB hB vC hC vT hT LP α (0) 20 25 30 35 40 45 25.74 25.74 25.74 25.74 25.74 25.74 dx/LP (m) 4.52 4.52 4.52 4.52 4.52 4.52 (m/s) 32.91 32.91 32.91 32.91 32.91 32.91 (m) (m/s) 3.54 3.1 3.54 3.1 3.54 3.1 3.54 3.1 3.54 3.1 3.54 3.1 (m) 37.6 37.6 37.6 37.6 37.6 37.6 (m/s) 34.67 34.32 34.02 33.73 33.25 32.78 (m) 3.36 3.39 3.42 3.45 3.5 3.55 (m) 136.99 142.36 145.36 144.31 142.03 136.57 θ dx Lx dx/LP (0) 42.13 44.31 48.49 49.45 52.4 55.58 (m) 18.61 18.5 18.39 18.29 18.13 17.97 (m) 106.03 105.5 105.04 104.59 103.85 103.13 0.1359 0.1299 0.1265 0.1268 0.1276 0.1316 0.138 0.136 0.134 0.132 0.13 0.128 0.126 15 20 25 30 35 40 45 50 α0 Hình 4-11 .Biểu đồ xác định góc nghiêng hợp lý của mũi phun: Vậy góc nghiêng hợp lý của mũi phun là 300 3. Vẽ đường bao hố xói: a)Mục đích : Xác định mức độ hố xói lan vào chân đập để có biện pháp xử lý thích đáng. b) Cách vẽ: Giả thiết các cấp lưu lượng qua tràn từ 0÷Qmax rồi tính các kích thước tương ứng của hố xói. Nối các điểm ngoài cùng của hố xói ta xác định được đường bao hố xói. Bảng 4-8. Tổng hợp các số liệu tính toán hố xói Q (m3/s) q(m3/s H hh DA l2 l3 l4 Z3 Z4 S1 S 500 1000 2000 3000 4000 5000 .m) 10 20 40 60 80 100 (m) 1.66 3.32 6.64 9.95 12.27 14.06 (m) 1.02 2.08 4.93 7 8.77 10.36 (m) 18.3 18.3 18.3 18.3 18.3 18.3 (m) 27.71 27.71 27.71 27.71 27.71 27.71 (m) 22.86 22.86 22.86 22.86 22.86 22.86 (m) 13.08 13.08 13.08 13.08 13.08 13.08 (m) 9.66 9.66 9.66 9.66 9.66 9.66 (m) 3.31 3.31 3.31 3.31 3.31 3.31 (m) 49.11 50.77 54.19 57.4 59.65 61.51 (m) 101.16 102.82 106.24 109.45 111.7 113.56 SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 74 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 5818.16 116.36 15.4 11.54 18.3 Ngành : Công trình thuỷ lợi 27.71 22.86 13.08 9.66 3.31 62.85 114.9 Bảng 4-9: Xác định kích thước hố xói ứng với các cấp lưu lượng. Q (m3/s) 500 1000 2000 3000 4000 5000 5818.16 VB (m/s) 25.21 27.47 29.22 30.45 31.19 31.71 32.91 hB (m) Vc (m/s) 0.397 0.728 1.37 1.97 2.57 3.15 3.54 24.81 28.94 31.92 33.76 35.03 35.97 37.55 hc (m) 0.403 0.691 1.253 1.777 2.284 2.78 3.099 VT (m/s) hT (m) Lp (m) 21.28 26.212 29.499 31.2 32.18 32.787 34.023 0.47 121.16 0.763 124.11 1.356 130.13 1.923 135.74 2.486 141.39 3.05 143 3.42 145.35 θ ( 0) dx (m) hk (m) 61.05 6.256 56.22 8.981 52.97 11.55 51.3 13.69 50.26 15.46 49.53 16.97 48.49 18.39 Lx (m) 2.168 32.488 3.442 47.299 5.464 62.92 7.16 75.94 8.673 86.922 10.06 96.497 11.13 105.04 RCC Lp=145.4 Hình 4-12: Đường bao hố xói Từ kết quả tính toán trên ta vẽ được đường bao hố xói. Ta thấy hố xói còn cách xa chân đập vì vậy hố xói không ảnh hưởng tới an toàn của đập. 4.2.2 Tính toán ổn định của đập tràn. 1. Các trường hợp tính toán: Ta tính toán cho đoạn đập tràn giữa hai khe lún. Các trường hợp tính toán như sau: - Trường hợp 1: Tràn vừa thi công xong ( Tổ hợp tải trọng cơ bản ). - Trường hợp 2: MNDBT, Van đóng ( tổ hợp tải trọng cơ bản ). - Trường hợp 3: MNLTK, van mở hoàn toàn ( tổ hợp tải trọng cơ bản ). - Trường hợp 4: MNDBT, van đóng, có động đất ( tổ hợp tải trọng đặc biệt). - Trường hợp 5: MNDBT, van mở, thiết bị tiêu nước và chống thấm bị hỏng ( tổ hợp tải trọng đặc biệt). SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 75 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi 2. Tính toán cho trường hợp 2. - MNTL = MNDBT. - MNHLmin RCC Hình 4-13: Kích thước đập tràn. - Vì thành phần áp lực đứng của nước tác dụng lên mặt thượng lưu của phần trụ pin và khoang tràn có cửa van là khác nhau do vậy ta phải tính toán riêng cho 2 phần này: Áp lực đẩy ngược tác dụng lên đáy đập xác định theo tiêu chuẩn 14TCN 56-88: hm/Htt = 0,4 Trong đó: Htt : Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu. hm : Cột nước còn lại sau màn chống thấm. Sơ đồ lực tính như sau: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 76 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi W2 wS W6 G W1 W5 W4 W3 Wdn Wth Hình 4-14: Sơ đồ tính tác dụng lên đập tràn trường hợp 2. Bảng 4-10: Tính toán ổn định đập tràn trường hợp 2 Loại lực Trọng lượng bản thân Áp lực Lực Ngang (T) → (+) Hệ số lệch tải Lực đứng (T) 1.05 9820.96 95.38 G BTCTM200 1.05 9278.92 28.08 G BTCTM300 1.05 6890.62 45 G BTM,150 1.05 60 G1 1.05 153096.7 5 108.78 G2 1.05 108.78 81 G3 1.05 108.78 84.7 G4 1.05 108.78 85.7 G5 1.05 108.78 86.7 Gtrụ 1.05 4630.5 76.5 GGT 1.05 333.5 68 Thành phần GBTCTM250 ↓ (+) Tay đòn (m) + − 936723.165 260552.074 310077.9 9185805 86 79806.25 37.67 -6.5 0.35 NTL 1 NHL 1 TTL 1 25793.38 100.07 THL 1 5.25 0.53 SVTH : Nguyễn Duy Quân MA (T.m) 9355.08 8811.18 9213.666 9322.446 9431.226 354233.25 22678 3006301.4 4 2.275 2581143.54 2.7825 L ớp 45C4 Trang 77 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Áp lực đẩy Áp lực bùn cát Trọng lượng van Áp lực sóng Wth 1 Wđẩy nổi 1 Wbc ngang 1.2 Wbc đứng 1.2 Gcửa van Ngành : Công trình thuỷ lợi -1463.96 55.77 -38957.75 78.77 2557 81645.0492 3068701.9 7 12.22 31246.54 3265 103.88 114.57 106.64 339168.2 1.2 12217.7448 WS 1.1 65 173351.6 4 ∑ 115.12 7482.8 6195380.5 8 82421.75 14048734.7 Tổng các lực thẳng đứng: ∑P = 173351.64 (T) Tổng các lực theo phương ngang: ∑T = 82421.75 (T) Tổng mômen chống lật: ∑Mcl = 14048734.7 (T.m). Tổng mômen gây lật: ∑Mgl = 6195380.58 (T.m). Tổng mômen với trục qua A: ∑MA = ∑Mcl - ∑Mgl = 14048734.7 - 6195380.58= 7853354(T.m) Độ lệch tâm của hợp lực: e = b ΣM A 111.54 7853354 − = 10.47 (m). − = 2 173351.64 2 ΣP ∑ P.tgϕ + c.F = 173351.64 × 0.7 + 20 × 1 × 111.54 = 1.5 > k = 1.25 82421.75 ∑T ∑ M = 14048734.7 = 2.27 > k = 1.25 +kl= ∑ M 6195380.58 P 6.e 173351.64 6 × 10.47 + σ = ∑ (1 − ) = (1 − ) = 678.85(T / m ) > 0 +kt= c cl c gl 2 min σ max = F b 1 × 111.54 111.54 ∑ P (1 + 6.e ) = 173351.64 (1 + 6 × 10.47 ) = 2429.48(T / m F b 1 × 111.54 111.54 2 ) < Rn = 4500(T / m 2 ) Kết luận: Trường hợp này đập không bị mất ổn định trượt, lật qua mép đáy hạ lưu và đảm bảo điều kiện ứng suất. 4.2.2.3. Tính toán cho trường hợp 4. MNTL = MNDBT = 228 m. SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 78 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi MNHL = 116.05 m. W2 wS W6 W'1 W'5 W5 G W1 W4 W3 Wdn Wth Hình 4-15: Sơ đồ tính lực tác dụng lên đập tràn trường hợp 4 Bảng 4.11. Tính toán ổn định đập không tràn trường hợp 4. Loại lực Thành phần Trọng GBTCTM250 lượng bản G BTCTM200 thân G BTCTM300 Lực đứng (T) 1.05 9820.96 95.38 1.05 9278.92 28.08 1.05 6890.62 45 60 ↓ (+) Tay đòn (m) G1 1.05 153096.7 5 108.78 G2 1.05 108.78 81 G3 1.05 108.78 84.7 G4 1.05 108.78 85.7 G5 1.05 108.78 86.7 Gtrụ 1.05 4630.5 76.5 GGT 1.05 333.5 68 NTL 1 NHL 1 G BTM,150 Áp lực Lực Ngang (T) → (+) Hệ số lệch tải 1.05 SVTH : Nguyễn Duy Quân MA (T.m) + − 936723.165 260552.074 310077.9 9185805 86 79806.25 37.67 -6.5 0.35 9355.08 8811.18 9213.666 9322.446 9431.226 354233.25 22678 3006301.4 4 2.275 L ớp 45C4 Trang 79 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 1 25793.38 100.07 THL 1 5.25 0.53 Wth 1 -1463.96 55.77 -38957.75 78.77 TTL Áp lực đẩy ngược Áp lực bùn cát Trọng lượng van Áp lực sóng Wđẩy nổi 1 Wbc ngang 1.2 2557 103.88 114.57 106.64 1.2 Gcửa van 1.2 WS 1.1 GBTCTM250 1.1 G BTCTM200 1.1 G BTCTM300 1.1 G BTM,150 1.1 G1 1.1 153096.7 5 108.78 G2 1.1 108.78 G3 1.1 108.78 G4 1.1 108.78 G5 1.1 108.78 1.1 GGT 1.1 Gcữa van 1.1 N’TL 1.1 Wbc’ 1.1 ∑ 12.22 3265 Wbc đứng Gtrụ Al nước Tăngthêm Al bc Tăngthêm Ngành : Công trình thuỷ lợi 2581143.54 2.7825 81645.0492 3068701.9 7 31246.54 339168.2 12217.7448 9820.96 9278.92 65 771.6468 6 115.12 729.058 7.65 541.40586 71.93 5577.2937 38943.323 3 12029.03 37.68 453253.864 8.547 17.7 151.2819 8.547 17.7 151.2819 8.547 43.7 373.5039 8.547 69.7 595.7259 8.547 94.7 363.825 106.25 26.203571 115.4 26.203571 102.87 809.4009 38656.406 3 3023.8921 4 2695.5613 9 5267.2125 37.67 137.8223 102356.8 9 12.22 39.59 6890.62 4630.5 333.5 333.5 173351.6 4 7482.8 30549.499 1 198415.895 1684.1885 1 6970261.7 14048734.7 Tổng các lực thẳng đứng: ∑P = 173351.64 (T) Tổng các lực theo phương ngang: ∑T = 102356.89 (T) Tổng mômen chống lật: ∑Mcl = 14048734.7 (T.m). Tổng mômen gây lật: ∑Mgl = 6970261.7 (T.m). SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 80 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Tổng mômen với trục qua A: ∑MA = ∑Mcl - ∑Mgl = 14048734.7 - 6970261.7= 7078.47(T.m) Độ lệch tâm của hợp lực: e = b ΣM A 111.54 7078473 − = 14.94 (m). − = 2 173351.64 2 ΣP ∑ P.tgϕ + c.F = 173351.64 × 0.7 + 20 × 1× 111.54 = 1.21 > k 102356.89 ∑T ∑ M = 14048734.7 = 2.01 > k = 1.125 +kl= ∑ M 69702651.7 P 6.e 173351.64 6 × 14.94 + σ = ∑ (1 − ) = (1 − ) = 305.15(T / m +kt= = 1.125 c cl c gl min σ max = F b 1 × 111.54 111.54 ∑ P (1 + 6.e ) = 173351.64 (1 + 6 × 14.94 ) = 2803.18(T / m F b 1 × 111.54 2 111.54 2 )>0 ) < Rn = 4500(T / m 2 ) Kết luận: Trường hợp này đập không bị mất ổn định trượt, lật qua mép đáy hạ lưu và đảm bảo điều kiện ứng súât. CHƯƠNG 5. TỔ CHỨC THI CÔNG SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 81 Ngành : Công trình thuỷ lợi 5.1. TÓM TẮT CÁC ĐIỀU KIỆN THI CÔNG: 5.1.1. Điều kiện địa hình: Sông Xêkaman bắt nguồn từ đường phân thuỷ của sườn phía tây dãy núi Trường Sơn (ranh giới quốc gia Việt Nam và Lào). Vùng công trình bị phân cách rất phức tạp bởi mạng sông suối dày đặc. Địa hình sườn nghiêng khá dốc về phía lòng sông, địa hình thung lũng hẹp sâu, địa hình tích tụ ven 2 bờ sông cũng như bãi bồi ở các đoạn sông lượn cong mở rộng bề ngang thung lũng... Địa hình vùng tuyến đập có dạng hình chữ V, lòng sông hẹp, dòng chảy bị khống chế bởi các sườn núi cao và dốc. Đập được bố trí tại vị trí hẹp nhất của khe hẻm khoảng 560m tại tuyến 1 với các cao độ đáy 152-300m. Phần cao độ 200- 280 m, góc dốc là 50,6 0, cao độ đường phân thuỷ dốc thoải hơn. 5.1.2. Điều kiện địa chất: Vai trái đập có độ dốc khoảng 35 độ địa hình thoải đều, địa chất tương đối thuận lợi chiều sâu đá IB từ 5-15m, tiếp giáp lòng sông lộ đá IB, chiều sâu đới đá IIA từ 725m tiếp giáp lòng sông chiều sâu tới đới IIA chỉ khoảng 3-7m Vai phải đập dâng có độ dốc khoảng 60 độ địa hình dốc đứng, trên toàn bề mặt vai phải tại vị trí tuyến lộ đá IB, chiều sâu đới IIA từ 5-15m tiếp giáp lòng sông chiều sâu tới đới IIA chỉ khoảng 3-7 m. Đập tràn được bố trí ở giữa lòng sông, điều kiện địa chất công trình vùng đập tràn rất thuận lợi vì tầng phong hoá mỏng, nền đập và hố xói nằm hầu như hoàn toàn trên đá phiến thạch anh sericit thuộc đới IIA và IIB 5.1.3. Điều kiện thuỷ văn: Lưu vực nghiên cúu nằm ở sườn Tây dãy núi Trường Sơn, chịu ảnh hưởng của gió mùa mùa đông và gió mùa mùa hạ. Đặc điểm khí hậu của lưu vực mang đặc điểm khí hậu vùng Tây Trường Sơn, thể hiện cả trong chế độ nhiệt, ẩm, bốc hơi mưa và nhiều yếu tố khác Chế độ dòng chảy chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa trên lưu vực kéo dài năm tháng từ tháng V đến tháng X, mùa khô từ tháng XI đến tháng IV năm SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 82 Ngành : Công trình thuỷ lợi sau, lượng mưa mùa mưa chiếm 90%, lượng mưa mùa khô chỉ chiếm 10% tổng lượng mưa cả năm. Chế độ nhiêt mùa đông không lạnh lắm, mùa hè tương đối nóng. Biên độ dao động nhiệt độ trung bình giữa các tháng không cao lắm, chênh lệch nhau khoảng 5 oC.Tháng nóng nhất trong năm là tháng III, IV; tháng lạnh nhất là tháng I 5.1.4. Điều kiện vật liêu xây dựng: Qua khảo sát thăm dò đã tìm được các mỏ cát sỏi và mỏ đá ở khu vực quanh công trình có chất lượng đáp ứng được yêu cầu về công tác bê tông. a) Mỏ đá: Mỏ đá số 3 thuộc huyện Sanxay, cách tuyến đập về phía hạ lưu chừng 2km, cạnh sông Xêkaman và nằm ngay gần đường vận hành vào tuyến đập. Do nằm gần đường VH nên công tác khai thác, vận chuyển thuận lợi. b) Mỏ cát sỏi: Hiện tại đã xác định được 2 mỏ cát: Mỏ cát Prannang trên suối prannang và mỏ cát Attapeu trên sông Sêkong 5.1.5. Điều kiện giao thông: Vị trí công trình cách trung tâm huyện XanXay khoảng 18km. Hệ thống đường giao thông công trình tương đối thuận tiện. tuyến đường hiện có đi qua khu vực dự án là quốc lộ 18B từ trung tâm huyện XanXay đến tuyến đập là đường đất. Đường giao thông đến công trình từ Việt Nam đi từ thị xã Kon Tum qua Đắc Tô đến cửa khẩu Việt Lào (bờ Y-ngọc Hồi) rồi đến trung tâm huyện XanXay. 5.1.6 Điều kiện về trang thiết bị máy móc: 1.Công tác đào đất: Đào đất chủ yểu ở khu vực bờ trái và bờ phải. Biên pháp thi công chủ yếu là dùng máy ủi , máy xúc có dung tích gầu 1-2 m 3 và ô tô chuyển đất ra bãi thải. 2. Công tác đào đá:Công tác đào đá được thực hiện bằng biện pháp khoan nổ, dùng ô tô máy xúc vận chuyển ra bãi dự trữ để sử dụng. 3. Công tác bê tông: khối lượng bê tông chủ yếu tập trung ở đập dâng, đập tràn và sân tiêu năng. tại đập dâng và đập tràn kích thước công trình lớn và yêu cầu thi công với cường độ cao. Thi công chủ yếu sứ dụng các cần trục bánh xích và bánh lốp cho các công trình ở phần phía dưới thấp có kết hợp các cần trục tháp (KBGS 450,FO1000) bê tông đầm lăn RCC thi công bằng băng tải kết hợp với ô tô chuyên dụng. SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 83 Ngành : Công trình thuỷ lợi 5.2. PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG: 5.2.1. Đề xuất phương án dẫn dòng thi công: Công trình thuỷ điện Xêkaman 1 là một công trình có khối lượng lớn, thời gian thi công trong nhiều năm; do lòng sông rộng lưu lượng và mực nước biến đối nhiều trong một năm, mặt khác trong tời gian thi công vẫn phải đảm bảo yêu cầu dùng nước ở hạ lưu nên cần tiến hành ngăn dòng nhiều đợt để thi công. 1.Giai đoạn đầu. Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp hoặc không thu hẹp. Yêu cầu của phương pháp dẫn dòng qua lòng sông không thu hẹp là đoạn sông phải có bãi bồi rộng, cao hơn mực nước mùa kiệt . Qua phân tích điều kiện địa hình ta thấy không thể đáp ứng được yêu cầu này nên trong giai đoạn này ta dùng phương pháp dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp. 2.Giai đoạn sau: Dẫn dòng thi công qua công trình lâu dài chưa xây dựng xong và cống dẫn dòng như: thảo nước qua cống đáy, thảo nước thi công qua khe răng lược và thảo nước qua tràn đang xây dựng dở. Đặc điểm của các phường pháp này như sau: a) Tháo nước thi công qua cống đáy: ưu điểm là việc dẫn dòng không làm trở ngại đến công tác thi công, gía thành rẻ và nhược điểm là phải lấp cống khó khăn nó ảnh hưởng đến tính hoàn chính của công trình, Mặt khác đây cũng phương pháp được dùng khá phổ biến trong quá trình thi công các công trình thuỷ lợi nên đã có nhiều kinh nghiệm về thi công và quản lý. b) Tháo nước thi công qua khe răng lược: Đây là phương pháp mà khi thi công ở giai đoạn đầu phải xây thành hệ thống khe răng lược để tháo nước thi công cho giai đoạn sau. Ưu điểm của phương pháp này là không phải dùng công trình dẫn dòng riêng, tuy nhiên nhược điểm là phải thi công khó khăn, ảnh hưởng tới tiến độ lên đập, và việc lấp khe phải tiến hành ở chỗ chật hẹp, đòi hỏi phải có cửa van và thiết bị đóng mở. Theo kinh nghiệm thi công thì phương pháp này là phương pháp có giá thành tương đối cao. c) Tháo nước thi công qua phần đập tràn đang xây dựng dở: cho nước tràn qua đê quai hố móng và công trình đang xây đang xây dựng dở. Ưu điểm của phương pháp này áp dụng cho lồng sông miền núi, có lưu lượng mùa lũ và mùa kiệt chênh lêch nhau nhiều. Nhược điểm yêu cầu lòng sông chống xói tốt, và công trình đang xây dựng dở cho phép nước tràn qua. SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 84 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Từ đặc điểm của các phương pháp tháo nước thi công ta chọn phương án tháo nước thi công qua cống đáy kết hợp tràn đang xây dựng dở như vậy kết hợp ưu điẻm của cả 2 phương pháp; không càn làm nhiều cống sẽ ít ảnh hưởng tới tiến độ thi công đập bê tông đầm lăn và giảm bớt khó khăn khi lấp cống, tận dụng được năng lực tối đa của cống trong mùa kiệt. Mặt khác trong mùa lũ có cống cùng tháo nước thi công với đập tràn xây dở sẽ làm giảm xói lở cho lòng sông khi chỉ tháo nước qua đập tràn xây dở. Kết luận:Phương án dẫn dòng là đắp đê quai ngăn dòng 2 đợt, tháo nước thi công qua cống đáy kết hợp tháo lũ qua đập đang xây dở. 5.2.2. Chọn tần suất và lưu lượng thiết kế dẫn dòng: Chọn phương án xây dựng công trình trong khoảng 6 năm kể cả thời gian chuẩn bị Công trình này là công trình cấp 1, công trình dẫn dòng lớn hớn 2 mùa kiệt, theo TCXD VN 285:2002 chọn tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất tính toán dẫn dòng thi công ứng với tần suất 10% và 5% *Mùa lũ : Bảng 5-1. Tần suất và lưu lượng tính toán lớn nhất trong mùa lũ như sau Năm thi công Chuẩn bị 1 2 3 4 5 Tần suất % 10 10 5 3 0.1 0,1 Lưu lượng lớn nhất m3/s 4660 4660 5400 6020 Tích nước Theo vận hành *Mùa kiệt : Tần suất tính toán lưu lượng lớn nhất trong các tháng mùa kiệt của các năm thi công được xác định là P = 5%. Lưu lượng tính toán lớn nhất trong các tháng mùa kiệt ứng với tần suất thiết kế như sau : Bảng 5-2. Tần suất và lưu lượng các tháng mùa kiệt như sau: Tháng XII I II III IV V VI Max MK Q5% (m3/s) 566 118 87.2 79.3 130 694 1053 1257 Q10% (m3/s) 411 105 77.2 70.6 107 498 835 1003 SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 85 Ngành : Công trình thuỷ lợi 5.2.5. Sơ đồ dẫn dòng thi công: Trên cơ sở tài liệu địa hình, địa chất hiện có, sơ đồ bố trí và kết cấu công trình, đã xem xét và đưa ra phương án dẫn dòng thực hiện qua 3 giai đoạn sau: 1. Giai đoạn1: Dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên và lòng sông thu hẹp bao gồm năm chuẩn bị và năm xây dựng thứ nhất. Lưu lượng dẫn qua lòng sông tự nhiên, tiến hành công tác chuấn bị. Đầu năm xây dựng thứ nhất khởi công công trình, tiến hành các công tác thi công hố móng phần trên cao, các lán trại, phụ trợ thi công đập dâng bờ phái, thi công cống dẫn dòng, đồng thời thi công các hạng mục cấp điện. 2 Giai đoạn 2: Dẫn qua công trình dẫn dòng vào mùa lũ năm xây dựng thứ 2 và năm xây dựng thứ 3 Đầu năm xây dựng thứ 2 tiến hành lấp sông ,lưu lượng được dẫn qua cống dẫn dòng với cao trình đáy cống +120, đắp đê quai thượng lưu và hạ lưu, thi công xong toàn bộ bản đáy phần lòng sông , thi công tràn và thi công tuyến năng lượng . Đến mùa lũ năm thứ 2 tiếp tục thi công đập dâng bờ trái,đập dâng bờ phải và các hạng mục của tuyến năng lượng Năm xây dưng thứ 3 thi công đập dâng bờ phải , bờ trái , tràn và tuyến năng lượng. 3.Giai đoạn 3: Tích nước Đầu mùa kiệt bịtt cống dẫn dòng và tích nước và thi công hố xói đập dâng, tràn và nhà máy thuỷ điện. Vào mùa lũ năm xây dựng thứ 4 vẫn tích nước, thi công đập dâng và hoàn thiện tràn. Năm xây dựng thứ 5 hoàn thiện đập dâng, thiết bị cơ khí thuỷ công, cửa lấy nước +Tháng 2 năm xây dựng thứ 5 phát điện tố máy 01 + Tháng 6 năm xây dựng thứ 5 phát điện tố máy 02 + Khánh thành nhà máy. 5.3 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC DẪN DÒNG: 5.3.1. Tính toán dẫn dòng mùa kiệt năm xây dựng thứ 2: 1. Số liệu cơ bản: +Cống dẫn dòng. cống dài L=191,96m; làm bằng BTCT có hệ số nhám n=0.014, cao độ ngưỡng 120m, độ dốc đáy cống i=0.005, tiết diện n×b×h=(2×6×10)m +Lưu lượng dẫn dòng:Qkiệt5%=1257m3/s 2. Tính toán thuỷ lực: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 86 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Để xác định trạng thái dòng chảy trong cống Hứa Hành Đào đã đưa ra công thức kinh nghiệm như sau: + H1.4d : thì dòng chảy trong công là có áp trong đó: H _ Chiều sâu cột nước trước cống d_ Đường kính cong Giả thiết ứng với lưu lượng dẫn dòng mùa kiệt thì dòng chảy trong cống là dòng chảy có áp. Khi đó lưu lượng được xác định theo công thức: + hh>d/2 => Q=µϖ 2 g ( H 0 + iL − hh ) + hh Q=µϖ 2 g ( H 0 + iL − ) d 2 Tra quan hệ Q~Zhl ta được Zhl=122.81m => hh=Zhl-Zcửa ra cống=122.81-119.04=3.77mξd= => µ = Ngành : Công trình thuỷ lợi 2.g .L 2 × 9.81 × 191.96 = = 0.32 C 2 .R 79.318 2 × 1.875 1 α r + ∑ξC + ξd = 1 1 + 0.115 + 0.05 + 1 + 0.32 = 0.634 2   1257 / 2  =17.95m => H0=5-0.005×191.96+   0.634 × 60 2 × 9.81  H≈H0=17.95m>1.4d=14m Vậy giả thiết là đúng. Vậy MNTL=120+17.95=137.95m 3. Xác định kích thước đê quai: *Các yêu cầu cơ bản của đê quai: + Phải đủ cường độ chịu lực và ổn định, chống thấm và phòng xói tốt + Cấu tạo đơn giản, dễ làm, bảo đảm xây dựng, sữa chữa và tháo dỡ nhanh chóng + Phải liên kết tốt với bờ và lòng sông + khối lượng công việc ít nhất, dùng vật liệu tại chỗ, đảm bảo sử dụng nhân lực, vật liệu và thiết bị ít nhất + thi công nhanh, giá thành rẻ * Xác định cao trình đỉnh đê quai: + Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu: ZHLdc=MNHL+δ=122.81+0.5=123.31m + Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu: ZHLdc=MNTL+δ=137.95+0.5=138.45m * Kích thước và kết cấu thân đê quai: Có nhiều loại vật liệu để làm đê quai tuy nhiên làm đê quai bằng đất hoặc đá đổ thì giá thành rẻ và thi công cũng như tháo dỡ đơn giản hơn. Tuy nhiên để làm đê quai bằng đất cũng có nhược điểm là: tiết diện và khối lượng lớn, lưu tốc cho phép xói nhỏ. Vì vậy ta dắp đê quai thượng lưu bằng đá đổ, còn đê quai hạ lưu bằng đất. Để phòng thấm thường đắp tường nghiêng ở trước khối đá đổ, giữa khối đá đổ và tường nghiiêng làm tầng lọc ngược để ngăn ngừa dòng thấm cuốn trôi đất của tường nghiêng. Chiều rộng đỉnh đê quai được xác định theo yêu cầu cấu tạo và yêu cầu thi công: ta chọn bTL=12m, bHL=8m Mái đê quai: phụ thuộc vật liệu và phương pháp thi công, cụ thể như sau: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 88 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi 138.45 §¾p ®Êt t«n cao §Êt ®¸ m= 1.5 m= 1 2 m= 120 §Êt ®¾p ®Çm chÆt §¸ d¨m chuyÓn tiÕp §¸ ®¾p ®Çm chÆt Hình 5-1. Mặt cắt đê quai thượng lưu năm xây dựng thứ 2 123.31 2 m= m= 2 §¾p ®Êt t«n cao 120 Hình 5-2. Mặt cắt đê quai hạ lưu năm xây dựng thứ 2 * Bố trí đê quai trên mặt bằng: Chân đê quai cách hố móng 1 khoảng cách đủ để: bố trí rãnh tiêu nước, đường vận chuyển vật liệu, chứa vật liệu tạm thời, đặt náy bơm hút nước. Đối với thi công cơ giới khoảng cách chân đê ngang tới hố móng 20-30m. Ngoài ra thì bố trí sao cho dòng chảy phải thuận khả năng xả nước lớn mà lòng sông và đe quai không bị xói lở. 5.3.2.Tính toán dẫn dòng mùa lũ năm xây dựng thứ 2: 1. Số liệu cơ bản: Mùa lũ năm xây dựng thứ 2 dẫn dòng qua cống dẫn dòng kết hợp với tràn xây dựng dở ở cao trình 138m. + Kích thước cống như trên + Qlũ5%=5400m3/s + Chiều dài phần đập dùng dẫn dòng b=65m 2. Tính toán thuỷ lực: a) Dòng chảy qua cống: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 89 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi Dòng chảy qua cống hoàn toàn là dòng chảy có áp, lưu lượng được tính theo công thức Q=µϖ 2 g ( H 0 + iL − hh ) b) Chảy qua đập xây dở: Tuỳ theo mức độ ngập khi lũ tràn qua, có thể chia ra 2 trạng thái chảy: - Đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: Q= ϕ n bh 2 g ( Htr − hh ) - Đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập: Q= mb 2 g H tr3 / 2 Trong đó m lấy theo Cumin với cửa vào không thuận m=0.32 ( Bảng tra 14-12 Bảng tra thuỷ lực) Mặt khác ta lại có lưu lượng qua tràn:Qtr=Qlũ5%-Qtràn *Cách xác định MNTL bằng phương pháp thử dần như sau: - Tra trên đường quan hệ Q~ZHL ứng với Qlũ5% ta xác định được Zhl=131.08m - Giả thiết các MNTL - Xác định định được lưu lượng chảy qua 1 khoang cống theo công thức: d 2 Q1c=µϖ 2 g ( H 0 + iL − ) , Qc=2Qlc -Xác định được lưu lượng chảy qu cống theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy tự do vì ZHL[...]... Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi 400 350 Z(m) 300 250 200 150 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 W (10^6m3) 35000 1.4.2 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 1 Cấp công trình a) Theo nhiệm vụ công trình: Theo nhiệm vụ phát điện nhà máy thuỷ điện sau đập công suất 290 MW, căn cứ vào TCXDVN 285-2002 ta được công trình là cấp II b) Theo kích thước công trình: Sơ bộ lấy chiều cao đập... trọng thời kỳ thi công và sửa chữa nc=0.95 SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Trang 16 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành : Công trình thuỷ lợi CHƯƠNG 2 BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI  2.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Dựa trên những điều kiện địa hình, địa chất tuyến xây dựng tiến hành bố trí các hạng mục công trình như : Đập dâng, đập tràn, tuyến năng lượng… Trên cơ sở bố trí công trình cho các phương... không có ta có cấp công trình là cấp I Từ 2 điều kiện trên ta có cấp công trình là cấp I 2 Các chỉ tiêu thiết kế Từ cấp công trình và loại đập,ta xác định được các chỉ tiêu thiết kế: -Mức bảo đảm phát điện: 90% -Tần suất tính toán lưu lượng, mực nước lớn nhất: +Tần suất thiết kế % là 0.1% +Tần suất kiểm tra % là 0.02% -Lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế công trình tạm phục vụ công tác dẫn dòng:... CẤP CÔNG TRÌNH 1.4.1 Các thông số 1.Các mực nước đặc trưng của hồ: SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 13 Ngành : Công trình thuỷ lợi Hồ chứa thuỷ điện Xêkaman 1 có nhiệm vụ chính là phát điện cho nên việc xác định các mực nước đặc trưng của hồ là theo kết quả tính toán thuỷ năng Trình tự như sau: -Giả thiết các giá trị MNDBT trong phạm vi cho phép về ngập lụt thượng lưu, chiều... hình thức đập dâng tạo hồ chứa này là: thi công nhanh, phù hợp với trình độ phát triển công nghệ nước ta hiện nay, có thể xây dựng đập với chiều cao lớn… qua thăm dò khảo sát địa chất, địa hình thấy thủy điện X kaman1 có thể áp dụng một trong hai hình thức trên Đập bê tông kết cấu và thi công đơn giản, khả năng ổn định cao Có thể cho tràn nước nên dẫn dòng thi công dễ dàng Tuy nhiên không tận dụng được... lượng và chi phí xây dựng cho các phương án tuyến công trình Trong giai đoạn nghiên cứu trước, qua phân tích các yếu tố về chi phí xây dựng, điều kiện địa chất, điều kiện thi công, tiến độ thi công cho thấy chỉ có phương án tuyến 1 là hợp lí, thuận lợi hơn cả Vì vậy ta lựa chọn tuyến 1 làm phương án thiết kế 2.2 HÌNH THỨC ĐẬP DÂNG NƯỚC Với đặc điểm địa hình và địa chất công trình nêu trên ta có thể... lăn thì sẽ có nhiều thuận lợi hơn vì: +Độ bền công trình cao SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 17 Ngành : Công trình thuỷ lợi +Quản lí khai thác đơn giản, công tác bổ trí ít tốn kém Vậy ta chọn hình thức xây dựng đập là đập bê tông đầm lăn RCC 2.3 HÌNH THỨC TRÀN Xà LŨ Tuyến tràn bố trí cùng với tuyến đập Đập tràn được bố trí giữa sông để tận dụng ưu điểm loại đập bê tông cho... (h) t0 t1 t2 t3 Hình 3.2 – Dạng đường quá trình lũ đến và xã Để đảm bảo an toàn cho công trình thì mực nước trong hồ chứa không được vượt quá MNDBT.Khi mực nước trong hồ chưa tới MNDBT, lưu lượng đến tăng dần ta mở SVTH : Nguyễn Duy Quân L ớp 45C4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 23 Ngành : Công trình thuỷ lợi từ từ mở cửa van sao cho lưu lượng xả sao cho bằng lưu lượng đến, cho tới khi mực nước trong... đá đổ Đập đá đổ CFRD tận dụng được vật liệu tại chỗ, thi công mọi mùa, kĩ thuật xây dựng đơn giản, yêu cầu về nền thấp hơn Tuy nhiên dẫn dòng thi công khó khăn hơn ( có cho tràn nước nhưng phải đảm bảo không bị xói và phải tính toán chính xác) Đập CFRD bố trí công trình thoát lũ khó khăn hơn đập bêtông Xét trong điều kiện cụ thế của tuyến công trình ta thấy tuyến đập chính với nền đập là đá cát kết... ta tiến hành như sau: +Tính toán thuỷ năng xác định công suấtt lắp máy(N lm) và điện lượng bình quân năm(Eo) +Thiết kế sơ bộ đập, đập tràn, tuyến năng lượng và các công trình khác trong hệ thống +Tính toán giá thành công trình và các chỉ tiêu kinh tế -Cặp giá trị MNDBT và MNC được chọn là cặp cho các chỉ tiêu kinh tế năng lượng cao nhất Trong đồ án này không tính toán thuỷ năng- kinh tế năng lượng mà ... TRÌNH 1.1.1 Vị trí công trình : Công trình thuỷ điện Xê Kaman1 xây dựng sông Xê Kaman, nằm khoảng 14050-15045’ vĩ độ Bắc 107000’- 107040’ kinh độ Đông Lưu vực sông XêKaman nằm địa bàn hai tỉnh... thái lưu vực tính đến tuyến công trình sông XêKaman Đặc trưng Diện tích lưu vực Chiều rộng lưu vực Chiều dài lưu vực Độ dốc bình quân lưu vực Độ dốc lòng sông Mật độ lưới sông Chiều dài sông. .. kiện địa chất công trình vùng đầu mối Mô tả địa hình khu vực đầu mối Tổng diện tích lưu vực sông XêKaman tính đến điểm hợp lưu với sông SêKông 4790 km2, tính đến tuyến đập công trình X Kaman1 3580