Các yêu cầu khi thiết kế mặt cắt cơ bản

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG

4.3. Thiết kế mặt cắt cơ bản

4.3.2. Các yêu cầu khi thiết kế mặt cắt cơ bản

Việc thiết kế mặt cắt cơ bản của đập là một bài toán kinh tế - kỹ thuật, mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực phải thỏa mãn 3 điều kiện sau:

- Điều kiện ổn định: Đảm bảo hệ số an toàn ổn định trượt trên mặt cắt nguy hiểm nhất không nhỏ hơn giá trị cho phép.

- Điều kiện ứng suất: Khống chế để không xuất hiện ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc có ứng suất kéo nhưng phải nhỏ hơn giá trị cho phép.

- Điều kiện kinh tế: Đảm bảo khối lượng công trình là nhỏ nhất, giá thành công trình là thấp nhất.

Trong phần thiết kế sơ bộ ta chỉ xác định kích thước mặt cắt cơ bản theo 2 điều kiện ổn định và ứng suất.

4.3.3 Tính toán mặt cắt cơ bản cùa đập dâng 4.3.3.1 Chiều cao mặt cắt cơ bản (H)

Đỉnh của mặt cắt cơ bản ở ngang MNLTK. Ở đây MNLTK = 432,95 (m) tương ứng với khẩu diện tràn Btr = 40 (m).

Chiều cao mặt cắt:

W1

W1

B C A

h

 

  đáy 432,95 – 408 24,95 

H MNLTK     m

Trong đó:

- đáy = 408 (m) là cao trình đáy đập tại vị trí thấp nhất sau khi đã bóc bỏ lớp phủ vật liệu;

4.3.3.2 Chiều rộng đáy đập B a) Theo điều kiện ổn định:

1

1

. .

c

n

B K H

f  n

 

  

   

 

(4-2)

Trong đó:

- H: Chiều cao mặt cắt, H24,95  m ;

- f: Hệ số ma sát giữa đập bê tông và nền đá, f = 0,7;

- 1: Dung trọng của đập. Theo tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép TCVN 9137 : 2012 thì  1  2, 4  T /m3;

-  n  1T /m3: Dung trọng của nước;

- n: Chọn n = 0 với mặt thượng lưu đập thẳng đứng;

- 1: Hệ số cột nước còn lại sau màn chống thầm. Trị số 1 xác định theo mức độ xử lí nền sơ bộ, chọn   0,4 0,6  . Đập cao đặt trên lớp địa chất tốt nên ta chọn sơ bộ 1 = 0,4. (theo ĐAMH Thủy công – Đại học Thủy Lợi);

- Kc : Hệ số an toàn ổn định cho phép, theo ĐAMH Thủy công;

c. n c

K n K

 m

(4-3)

- nc: Hệ số tổ hợp tải trọng, đối với tổ hợp tải trọng cơ bản nc 1,0 (QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT);

- Kn: Hệ số độ tin cậy, công trình cấp II nên Kn 1, 20( QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT);

- m: Hệ số điều kiện làm việc, đối với công trình bê tông trên nền đá m=1;

Thay vào (4 - 3) được:

. 1,0.1,20 1,0 1,20

c n

c

K n K

 m  

Chiều rộng đáy đập theo điều kiện ổn định chống trượt:

1

1

24,95

. 1,20. 21,4( )

0,7. 2,4 0 0,4 1

c

n

B K H m

f  n

 

  

   

     

   

 

b) Theo điều kiện ứng suất

Khống chế không để xuất hiện ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc có xuất hiện ứng suất kéo nhưng phải nhỏ hơn giá trị cho phép xác định theo công thức:

 

1

1 (2 ) 1

n

B H

n n n

 





   

(4-4)

Các đại lượng trong công thức tương tự như trên. 

Chiều rộng đáy đập theo điều kiện ứng suất: 

 

2 4 , 9 5

1 7 , 6 4 ( ) 2 , 4

. 1 0 0 .( 2 0 ) 0 , 4 1

B   m

   

Chọn chiều rộng đáy đập: Để đảm bảo điều kiện ổn định và điều kiện ứng suất thì chiều rộng đáy đập được chọn là giá trị lớn nhất trong 2 giá trị đã xác định ở trên. Ta chọn B= 21,4 (m).

4.4 Mặt cắt thực dụng

Ở trên ta mới chỉ tiến hành xác định mặt cắt cơ bản của đập dâng BTTL dưới  các  lực  tác  dụng  chủ  yếu  nhất.  trong  thực  tế  đập  còn  chịu  tác  dụng  của  nhiều  tải 

trọng khác như áp lực bùn cát, áp lực sóng, lực quán tính của động đất. Khi xét tới  các tải trọng đó, đáy đập phải lớn hơn.Đỉnh của đập dâng cần phải đủ rộng để đảm  bảo yêu cầu giao thông, đi lại trong quá trình thi công, và yêu cầu về cấu tạo,phải  cao hơn mực nước cao nhất ở thượng lưu để đảm bảo yêu cầu không bị tràn nước 

trong quá trình làm việc.  

4.4.1 Xác định cao trình đỉnh đập (Theo TCVN 9137 : 2012) 4.4.1.1 Các đặc trưng sóng gió tác dụng lên công trình

Công trình cấp II nên ta có :

- Tần suất gió lớn nhất P tính toán với MNDBT: P = 2%, với MNLTK:

P = 50%;

- Mức đảm bảo tính toán của chiều cao sóng i% khi tính ổn định và độ bền các công trình: 1%;

4.4.1.2 Xác định cao trình đỉnh đập

Cần đảm bảo để sóng do gió từ hồ chứa không vượt qua đỉnh, với độ dự trữ cần thiết. Cao trình đỉnh đập xác định theo các điều kiện sau:

1 D s

Z MN BT  h  a (4-5)

' '

2 s '

Z MNLTK  h  a (4-6)

3 ''

Z MNLKT a (4-7)

Trong đó:

- MNDBT: Mực nước dần bình thường trong hồ, MNDBT = 431 (m);

- MNLTK: Mực nước lũ thiết kế, xác định thông qua kết quả tính toán điều tiết lũ ứng với tần suất lũ 1%,MNLTK = 432,95 (m);

- MNLKT: Mực nước lũ kiểm tra, xác định thông qua kết quả tính toán điều tiết lũ ứng với tần suất lũ 0,2%, MNLKT  434,97  m ;

- Δh và s: Độ dềnh cao nhất do gió và độ dềnh cao nhất của sóng ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất;

- Δh’ và s': Độ dềnh do gió và độ dềnh cao nhất của sóng ứng với vận tốc gió tính toán bình quân lớn nhất;

- a, a’, a’’ : độ vượt cao an toàn theo TCVN 8216 : 2009;

 Ứng với MNDBT: a = 1,2 (m);

 Ứng với MNLTK: a’ = 1 (m);

 Ứng với MNLKT: a” = 0,3 (m);

Cao trình đỉnh đập được chọn là trị số max (Z1, Z2, Z3).

1. Theo MNDBT

1       s  

Z  MNDBT   h   a Trong đó:

- h: độ dềnh do gió ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất;

- s: độ dềnh cao nhất của sóng ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất;

 Tính h:

Theo TCVN8421 : 2010:

2

6 .

h   2.10 . .cos

. s

V D g H 

   (4-8)

Trong đó:

- V: Vận tốc gió tính toán lớn nhất, lấy trong trường hợp gió vô hướng, P = 2%, V = 40,9 (m/s);

- D: Đà gió ứng với MNDBT, D = 1200 (m);

- g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2);

- H: Chiều sâu cột nước trước đập ứng với MNDBT:

  431 – 408 23  ;

MNDBT đáy đap

H       m

- s: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, lấy trường hợp bất lợi nhất để tính toán,as  00;

 

2 2

6 . 6 40,9 .1200 0

h   2.10 . .cos = 2.10 . .cos0  0,018 m

. s 9,81.23

V D g H 

 

  

 Tính s:

.

s k hs

  (4-9)

Trong đó:

- ks: Tra đồ thị hình P2-4a;

- h: chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng;

Ta giả thiết sóng nước sâu ( H 2

 ). Tính toán các thông số sóng:

Từ các đại lượng không thứ nguyên tra hình 3.5 (TCVN 8421 : 2010) tra được các cặp yếu tố sóng.

Tính toán các đại lượng thứ nguyên:

gt 9,81.6.3600

= = 5180,83

V 40,9 (4-10)

2 2

gD 9,81.1200

= =7,04

V 40,9 (4-11)

Trong đó:

- t: thời gian gió thổi (s). Vì không có tài liệu quan trắc, theo TCVN 8421 : 2010 ta có thể lấy t = 6 (giờ), t6.360021600  s ;

2 2

. 9,81.23 40, 9 0,13 g H

V   (4-12)

Có gt 5180,83

V   tra đồ thị hình A1 Các đồ thị xác định các yếu tố sóng do  gió ở vùng nước sâu và nông (TCVN 8421 : 2010) được:  

 g 2,8 ; gh2 0,045

V V

  

Có gD2 7, 04

V  tra đồ thị hình A1 Các đồ thị xác định các yếu tố sóng do gió  ở vùng nước sâu và nông (TCVN 8421 : 2010) được:  

 g 0,32 ; gh2 0,0015

V V

  

Chọn cặp giá trị bé hơn là  g 0,32 ; gh2 0,0015

V V

   để tính toán:

: Chiều cao trung bình của sóng (m): 

h

 

2 2

_ 2

.  0,0015.40,9    0,256  m 9,81

h gh V V g

   (4-13)

: Chu kỳ bình quân của sóng (s); 

_ 40,9

. = 0,32.    1,33 (s) 9,81

g V V g

  

        (4-14) 

Bước sóng trung bình được xác định theo công thức : 

_

2 2

_ . 9,81.1,33

2,76 ( )

2 2.3,14

g m

    (4-15)

Kiểm tra lại giả thiết:    23  2,76 1,38( )

2 2

H m  m



    .

Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng. Kết quả tính toán là hợp lý.

Tính chiều cao sóng ứng với tần suất thiết kế i%.

Theo TCVN 8421 : 2010với công trình có biên thẳng đứng thì i = 1%: 

1%   1%. 

h  K h (4-16)

Với:

- K1%: Hệ số sóng nước sâu ứng với MNDBT, tra hình A2TCVN 8421 : 2010 dựa vào . Tra đồ thị ứng với 2 2

gD 9,81.1200

= =7,04

V 40,9 và i =

1%được: K1% 2,09;

1%   1%.  2,09.0,256 0,54  

h  K h  m

Tính chiều cao sóng dềnh ứng với tần suất thiết kế i% = 1% 

. 1%

S K hS S

  (4-17)

Với s ;hs K f

 H





 

  

 : Hệ số sóng nước sâu ứng với MNDBT;

Tra đồ thịứng với 2, 76 0,12 23

H

   và 0, 54 0,196

2, 76 h

   được ks1, 225.



2

. V

D g

Thay số ta có:

. 1% 1,225.0,54 0,662

S K hS S

   

 

1

1 431 0,0012 0,662 1,2 432,86  Z MNDBT h s a

Z m



    

    

2. Theo MNLTK

'

2 ' s '

Z MNLTK  h  a Trong đó:

- h': độ dềnh do gió ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất;

- s: độ dềnh cao nhất của sóng ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất;

 Tính h ':

Theo TCVN8421 : 2010:

2 6 ' . ' h'   2.10 . .cos

. ' V D

g H 

   (4-18)

Trong đó:

- V': Vận tốc gió tính toán lớn nhất,V' = 17,3 (m/s);

- D': Đà gió ứng với MNLTK, D' = 1400 (m);

- g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2);

- H': Chiều sâu cột nước trước đập ứng với MNLTK:

   

' MNLTK đáy đap 432,95– 408 24,95  ;

H      m

- s: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, lấy trường hợp bất lợi nhất để tính toán,as  00;

 

2 2

6 . ' 6 40,9 .1400 0

h'   2.10 . .cos = 2.10 . .cos 0  0,005 m

. ' s 9,81.24,95

V D

g H 

 

  

 Tính s:

.

s k hs

  (4-19)

Trong đó:

- ks: Tra đồ thị hình P2-4a;

- h: chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng;

Ta giả thiết sóng nước sâu ( ' H 2

 ). Tính toán các thông số sóng:

Từ các đại lượng không thứ nguyên tra hình 3.5 (TCVN 8421 : 2010) tra được các cặp yếu tố sóng.

Ta có: 

gt 9,81.6.3600

= =12248

V' 17,3 (4-20)

2 2

gD' 9,81.1400

= =45,89

V' 17,3 (4-21)

Trong đó:

- t: thời gian gió thổi (s). Vì không có tài liệu quan trắc, theo TCVN 8421 : 2010 ta có thể lấy t = 6 (giờ), t6.360021600  s

2 2

. ' 9,81.24, 95

0,818 17, 3

g H

V   (4-22)

Có  12248

' gt

V   tra đồ thị hình A1 Các đồ thị xác định các yếu tố sóng do  gió ở vùng nước sâu và nông (TCVN 8421 : 2010) được:  

  4,6 ; 2 0,1

' '

g gh

V V

  

Có  2' 45,89 '

gD

V   tra đồ thị hình A1 Các đồ thị xác định các yếu tố sóng do  gió ở vùng nước sâu và nông (TCVN 8421 : 2010) được:  

  0,58; 2 0,0038

' '

g gh

V V

  

Chọn cặp giá trị bé hơn là   0,58 ; 2 0,0038

' '

g gh

V V

   để tính toán:

: Chiều cao trung bình của sóng (m): 

 

2 2

_ 2

' 17,3

.  0,0038.    0,116  m

' 9,81

h gh V V g

   (4-23)

: Chu kỳ bình quân của sóng (s); 

_ ' 17,3

. =0,58 .   1,023 (s)

' 9,81

g V V g

  

        (4-24) 

Bước sóng trung bình được xác định theo công thức : 

_

2 2

_ . 9,81.1,023

1,634( )

2 2.3,14

g m

    (4-25)

Kiểm tra lại giả thiết:  

_

1, 634

0,817 ( ) '    24,9 2

5 m 2 m

H 

 

  .

Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng. Kết quả tính toán là hợp lý.

Tính chiều cao sóng ứng với tần suất thiết kế i%.

Theo TCVN 8421 : 2010 với công trình có biên thẳng đứng thì i = 1%:

(4-26) Với:

- K1%: Hệ số sóng nước sâu ứng với MNDBT, tra hình A2 TCVN 8421 : 2010 dựa vàogD'2

V ' . Tra đồ thị ứng với 2 2

gD' 9,81.1400

= =45,89

V' 17,3 và

1%

i được: K1% 2,09

1%   1%.  2,09.0,116 0,242  

h  K h  m

Tính chiều cao sóng dềnh ứng với tần suất thiết kế i = 1%: 

. 1%

S K hS S

  (4-27)

h



h K hs1%  1%.

Với s ;hs K f

 H





 

  

 : Hệ số sóng nước sâu ứng với MNDBT.

Tra đồ thị ứng với 1, 634 0, 065 24, 95

H

   và 0, 242 0,148

1, 634 h

   được ks 1,05. Thay số ta có:

. 1% 1,05.0, 242 0, 254

S K hS S

   

 

2 2

' '

432,95 0, 002 0, 254 1 434, 21 

s' Z MNLTK h a

Z m



    

    

Bảng 4-1. Kết quả tính cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT và MNLTK

STT Thông số MNDBT MNLTK

1 Lưu lượng Q (m3/s) 3367,24

2 Mực nước tính toán (m) 431 432,95

3 Cao trình đáy sông tại tuyến(m) 408 408

4 Cột nước tính toán (H) (m) 23 24,95

5 Đà gió D (m) 1200 1400

6 Vận tốc gió V(m/s) 40,9 17,3

7 Góc kẹp giữa trục dọc hồ và hướng gió α

(độ) 0 0

8 Cao trình nước dềnh do gió ∆h (m) 0,018 0,005

9 Chiều cao an toàn a (m) 1,2 1

10 Thời gian gió thổi liên tục t(s) 21600 21600

11 gt/V 5180,83 12248

12 gD/V2 7,04 45,89

13 g /V 0,32 0,58

14 g h V/ 2 0,0015 0,0038

15  (s) 1,33 1,023

16 h (m) 0,256 0,116

17  (m) 2,76 1,634

18 /2 (m) 1,38 0,817

19 Kiểm tra điều kiện sóng nước sâu H >/2 Thỏa

mãn Thỏa mãn

20 K1% 2,09 2,09

21 h1% = K1%.h 0,54 0,242

22 kηs 1,225 1,05

23 ηs = kηs.h1% 0,662 0,254

24 Cao trình đỉnh Z 432,86 434,21

3. Theo MNLKT

3 ’’ 434,972 0,3 435,272  

Z MNLKTa    m Từ các kết quả tính toán trên Z max Z 1,  Z2,  Z3435,517  m . Chọn cao trình đỉnh đập Zđđ =436 (m).

4.4.2 Xác định chi tiết đỉnh đập

Chiều rộng xác định theo điều kiện thi công, yêu cầu sử dụng làm đường giao thông cho người và xe cộ đi lại trong thời gian thi công và vận hành khai thác.Để dễ dàng thi công bê tông đầm lăn thì bề rộng đỉnh đập tối thiểu là 5 (m). Tuy nhiên để thuận tiện cho việc di chuyển và lắp đặt thiết bị trong đập tràn, cửa lấy nước ta chọn bề rộng đỉnh đập là 6 (m).

Phần xe chạy trên đỉnh đập được thiết kế với bề rộng là B = 6 (m), lan can cao 1,2 (m).Để có thể thoát nước dễ dàng thì mặt đỉnh đập có độ dốc 3% từ phía thượng lưu về phía hạ lưu.

4.4.3 Bố trí các hành lang ( lỗ khoét ) 4.4.3.1 Tác dụng của các hành lang

Để tập trung nước thấm trong thân đập và nền, đặt các thiết bị quan trắc và kiểm tra tình hình làm việc của đập, để tiến hành phun xi măng vào các khớp nối, tiến hành công tác phục hồi sửa chữa sau này. Hành lang sát nền thường dùng để khoan phụt vữa màn chống thấm hoặc để khoan các lỗ thoát nước ở trên nền.

4.4.3.2 Kích thước của các hành lang

Đối với những hành lang dùng để tập trung và tháo nước, kiểm tra, bố trí các thiết bị đo lường và các loại đường ống có kích thước như hình 4-3.

Đối với các hành lang khoan phụt vữa ở gần nền, kích thước của nó được  chọn sao cho thỏa mãn điều kiện lắp đặt,vận hành, di chuyển máy khoan phụt. Xung  quanh các hành lang thường có ứng suất khá lớn nên ta bọc ngoài các hành lang  bằng 1 lớp BTCT M300 dày 1(m). 

Hình 4-3.Cấu tạo hành lang sát nền 4.4.3.3 Bố trí các hành lang

Về nguyên tắc phải thiết kế hàng lang dọc thấp nhất cao hơn mực nước kiệt hạ lưu để đảm bảo có thể tháo nước tự chảy. Trong trường hợp mực nước kiệt hạ lưu khá cao, phải đặt hành lang thấp hơn thì cần dự kiến việc bơm nước ra.

Đối với công trình thủy điện Ngòi Phát do đập cao dưới 30 (m) ta bố trí 1 hành lang. Ta đặt hành lang thấp dưới mực nước hạ lưu và dùng bơm để bơm nước thấm ra ngoài. Ta đặt hành lang thấp nhất ở cao trình +411 (m).

Khoảng cách l từ mặt chịu áp đến mặt thượng lưu của hành lang dọc cần lớn hơn 2 (m)và thỏa mãn điều kiện sau:

/ cp

lH J (4-28)

Trong đó:

- H: Cột nước tính đến đáy hành lang.

- Jcp: Gradien cột nước cho phép của bê tông đập, trị số của Jcp không phụ thuộc vào mác chống thấm của nó, đối với các đập trọng lực và đập bản chống kiểu to đầu Jcp 20 (theo Mục 4.3.15 của TCVN 9137 : 2012) Đối với đập Ngòi Phát chiều cao đập H = 436 – 408 = 28 (m) ta bố trí 1hành lang.Hành lang khoan phụt có cao độ đáy thay đổi theo nền đập, cách nền đập 3 (m), hành lang này do phải tính đến kích thước máy khoan phụt vữa và khoảng không cần thiết cho thi công nên ta chọn kích thước 33 (m). Cần bố trí máy bơm ở hành lang để bơm nước ra.Khoảng cách từ mặt thượng lưu đập đến mặt thượng lưu của hành lang xác định theo điều kiện (4-18). Các cột nước (tính từ MNLTK): MNLTK432,95  m , a436 – 432,953, 05  m  .

 

1 28 – 3 – 3, 05 21,95 

H   m

1 1

21,95

1,1 ( )

20 20

l  H   m chọn l1 = 2 (m).

Các hành lang đều cuốn vòm với bán kính R = 1/2 chiều rộng mỗi hành lang.

4.4.4 Kết cấu đập

Đập thi công theo công nghệ Bê tông đầm lăn, đập được phân vùng theo vị trí và điều kiện chịu tải trọng.

Mặt ngoài thượng lưu, bao quanh hành lang, đáy đập, bề mặt hạ lưu, đỉnhđập  là bê tông M300, tuổi 90 ngày, có bề dày như hình vẽ. 

Bê tông trong thân đập M150, tuổi 90 ngày. 

Hình 4-4. Kết cấu bê tông thân đập 4.4.5 Thiết bị thoát nước nền đập

Để  thoát  nước  thấm  qua  thân  đập  cần  bố  trí  các  đường  ống  để  thoát  nước  thấm. Các ống này làm bằng bêtông xốp đặt sau lớp bêtông chống thấm. Các ống có  đường  kính  20  (cm).  Nước  thấm  từ  mặt  thượng  lưu  được  tập  trung  vào  các  ống  thẳng đứng và dẫn về các hành lang. Các hành lang đều có ống dẫn nước thấm tập  trung trong các hành lang về chỗ tập trung nước. 

4.4.6 Phân đoạn trong đập dâng bê tông trọng lực 4.4.6.1 Phân đoạn đập

Để  tránh  nứt  nẻ  do  biến  dạng  nhiệt  hoặc  do  lún  không  đều  gây  ra  thì  phải  phân đập ra thành nhiều đoạn, chúng được nối với nhau bằng những khe vĩnh cửu. 

Cấu tạo của khe phải đảm bảo các yêu cầu: chống thấm tốt, hai đoạn đập sát nhau  làm việc không ảnh hưởng lẫn nhau, cấu tạo đơn giản, đảm bảo bền vững. Để tránh  xuất hiện ứng suất tập trung rất lớn ở cuối khe nhiệt thì ta bố trí khe nhiệt với khe  lún.Với đập thủy điện Ngòi Phát, do chiều dài đập nhỏ nên ta chỉ phân đoạn đập ở  chỗ nối tiếp với đập tràn. 

4.4.6.2 Cấu tạo khớp nối

BT M150 MNLTK = 432,95 (m)

BTCT M300

408 436

Chiều rộng của các khớp nối xác định trên cơ sở so sánh những số liệu tính  toán  dự  toán  về biến  dạng  của  các  đoạn  đập  kề  nhau,  có xét đến  phương pháp  thi  công khớp nối, tính chất biến dạng của vật liệu làm kín nước đổ vào khớp nối và sự  bảo đảm chuyển vị độc lập giữa các đoạn đập với nhau.Khe lún có dạng phẳng hoặc  dạng hình khớp. Ta dựng loại khe phẳng có cấu tạo như sau: 

  Hình 4-5. Nút chống thấm Hình 4-6. Chi tiết khớp nối

4.4.7 Tính toán màng chống thấm 4.4.7.1 Mục đích thiết kế

Xác định các thông số cần thiết của màng chống thấm (chiều sâu, chiều dày, vị trí đặt) để đảm bảo yêu cầu chống thấm đề ra, làm hạn chế mất nước, giảm nhỏ áp lực thấm lên đáy đập.

4.4.7.2 Yêu cầu của màngchống thấm

Màng chống thấm có kích thước nào đó thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

Phải đảm bảo đạt được cột nước còn lại sau màng chống thấm đã chọn trong  phần thiết kế mặt cắt cơ bản đập. 

Màng chống thấm đủ dày để không bị chênh lệch cột nước trước và sau  màng chống thấm đánh thủng. 

Vị trí màng về nguyên tắc càng gần thượng lưu càng tốt nhưng phải đảm bảo  yêu cầu chống thấm cho bê tông trước hành lang thi công màng chống thấm. 

4.4.7.3 Vật liệu màng chống thấm

Màng chống thấm có 2 tác dụng là gia cố nền và chống thấm, nên chọn vật liệu thi công màng chống thấm là xi măng.

Nót chèng thÊm

Bitum kết hợp tấm kim loại

Giếng nhỏ chứa bitum

Giếng thoát nước và kiểm tra Mặt đập

3

4 2

1

4.4.7.4 Chiều sâu phụt vữa S1

S1 phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ của nền và chiều cao đập. Theo quy phạm Liên Xô CH 123 - 60, chiều sâu xử lý chống thấm được xác định như sau:

- Khi H 25 ( )m : Xử lý nền đến độ sâu có độ mất nước 0, 05 l ph/ ; 

- Khi  25( ) m    H  75( )m :  Xử  lý  nền  đến  độ  sâu  có  độ  mất  nước  là 

 

0, 03  l ph/ ; 

- Khi  H  75 ( )m :  Xử  lý  nền  đến  độ  sâu  có  độ  mất  nước  là 

 

0, 01  l ph/ ; 

- H là cột nước thấm lớn nhất của đập; 

 

   

   

432, 95 – 421, 41 ;   434, 972 – 422, 76 11, 54 ;  12, 212 11, 54 

H max MNTL MNHL H max

H max m

 



 



 



Ứng với MNLTK 432, 95 ( )m  có Qxa  3367, 24  m3/s, tra quan hệ 

~   421, 41 ( )

xa hl

Q Z MNHL m ; 

Ứng với MNLKT 434, 972 ( )m  có Qxa  4256, 525  m3/s, tra quan hệ 

~   422, 76 ( )

xa hl

Q Z MNHL m ; 

Khi tính toán sơ bộ thì độ sâu màn chống thấm sơ bộ chọn:

         

1 0,5 0,8 . 0,5 0,8 .11,54 5, 77 9, 23   8  .

S   H     m  m

Hình 4-7.Sơ đồ xác định các thông số của màng chống thấm 4.4.7.5 Chiều dày màng chống thấm 

 xác định theo điều kiện chống thấm cho bản thân màng:

[ ] H J

  (4-29)

Trong đó:

-   .Hlà cột nước tổn thất qua màn,   1 11 – 0, 40, 610, 4đã  giả thiết; 

-   [J]: Gradien thấm cho phép của vật liệu làm màng,  J 20(theo tiêu  chuẩn TCVN 9137 : 2012 thiết kế đập bê tông, bê tông cốt thép); 

Cột nước thấm H lớn nhất của đập, H = 11,54 (m); 

0,6.11,54

0,35( )

[ ] 20

H m

J

    Chọn  3 ( )m .

4.4.7.6 Vị trí màng chống thấm

Khoảng cách giữa các lỗ khoan không những phụ thuộc vào độ nứt nẻ của đá và cột nước thấm mà còn phụ thuộc vào thiết bị, phương pháp thi công

và chất lượng xi măng được dùng để phun. Khoảng cách giữa các lỗ khoan nên xác định dựa trên cơ sở thí nghiệm phun xi măng vào đá nền đập.

Màng chống thấm bố trí càng gần mặt thượng lưu đập càng tốt. Nhưng để chống thấm cho thành phía trước của hành lang phụt vữa cần khống chế.

1 1

21,95

1,1( )

b 20

L H m

 J   (4-30)

Trong đó:

- H1 là cột nước lớn nhất tính đến đáy hành lang, H121,95( )m ;  - Jb : Gradien thấm cho phép của bê tông, Jb 20; 

Ở trên ta đã tính và chọn được khoảng cách từ mặt thượng lưu đập cho đến mép của hành lang phụt vữa là 2m nên ta bố trí màng chống thấm sao cho khoảng cách từ mặt thượng lưu ở đáy đập đến màn chống thấm là L12 ( )m .

 

2 đáy – 1   21, 4 – 2 – 3 16, 4  L B L d  m

VớiL2 là khoảng cách từ mặt hạ lưu ở đáy đập đến màng chống thấm.

4.4.7.7 Kiểm tra lại trị số của 1

Kiểm tra tại mặt cắt có đáy tại cao độ+408m;H = 24,95 (m);S18 ( )m . Trong thiết kế sơ bộ, có thể áp dụng phương pháp của Pavơlốpxki, theo đó:

1 p2/ p1

 

(4-31)

Với:

- P1: Áp lực thấm tác dụng lên đáy công trình sau màng khoan phụt.

 2

1 n. 10.24, 95 249, 5  /

p  H   KN m . (4-32)

- P2 : Áp lực thấm tác dụng lên đáy công trình trước màng khoan phụt

1 2

. 1 2

. 1

n .

p H arccos x

a S b





    

    

   

   

  







(4-33)