CHƯƠNG V. THIẾT KẾ ĐẬP NGĂN NƯỚC
5.1.2. Cấu tạo chi tiết của đập
a. Bề rộng đỉnh đập:
Chiều rộng đỉnh đập cần xác định phụ thuộc vào điều kiện thi công và khai thác, có xét đến cấp công trình, nhưng không nhỏ dưới 5m.
Theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 157 – 2005 khi không có yêu cầu khác chiều rộng đỉnh nên chọn là 5 – 10. Trong trường hợp hồ chứa Suối đuốc do không có yêu cầu giao thông nên chọn B = 5m
b. Bảo đệ đỉnh đập:
Do đỉnh đập không yêu cầu giao thông nên ta thiết kế đường theo kiểu mặt sống trâu để dễ dàng thoát nước trên mặt đập ( do mưa hoặc do sóng ). Độ dốc mặt đập về hai phía ta chọn i = 2%. Ngoài ra trên đỉnh đập ta phủ một lớp bảo vệ bằng cát sỏi và đá dăm với chiều dày 30cm.
Kiểu dáng và kích thước chi tiết được thể hiện trên hình sau:
Hình 5 -1: Chi tiết đỉnh đập 5.1.2.2. Cấu tạo và thiết bị bảo vệ mái đập.
a.Cấu tạo mái đập:
Hình dạng và kích thước mái dốc phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó có những yếu tố cơ bản như: đặc tính của chất đất đắp đập, loại đất, chiều cao đập các loại lực tác dụng lên mái dốc, điều kiện thi công và khai thác…Trong thiết kế đập đất, vấn đề xác địng mái dốc của đập hợp lý là rất quan trọng vì hệ số mái dốc lớn hay bé ảnh hưởng lớn
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư. Trang 79 Thiết kế hồ chứa nước Suối
Đuốc
đến điều kiện làm việc của đập như vấn đề ổn định trượt của mái dốc, ổn định thấm của thân đập lưu lượng thấm và cuối cùng là giá thành công trình.
Ta có thể tính mái dốc của đập theo công thức kinh nghiệm sau:
Mái thượng lưu: m1 = 0,05H + 2.0 Mái hạ lưu: m2 = 0,05H + 1,5 Trong đó: H là chiều cao đập
H = đđ - đáy đập =55,1 - 37 =18,1 → m1 = 2,905
m2 = 2,405
Chọn mái dốc của đập như sau:
Mái thượng lưu : m1=3 ;Mái hạ lưu : m2 = 2,5 b.Mái thượng lưu:
Mái dốc thượng lưu chịu tác dụng của nhiều loại lực phức tạp do đó cần phải gia cố cần thận để đề phòng sự phá hoại của các loại lực này. Mục đích chủ yếu của việc gia cố mái dốc thượng lưu là đề phòng sự xói lở do sóng gây như dòng chảy với lưu tốc lớn vào miệng công trình lấy nước đặt trong thân đập, đất sét trong thân đập dãn nở vì thay đổi nhiệt độ, nước mưa làm xói lở mái dốc, rễ cây ăn sâu vào thân đập, động vật đào hang….
Thông thường khi tính toán lớp gia cố mà bảo đảm được ổn định dưới tác dụng của sóng thì đồng thời cũng đã loại trừ được những nguy hiểm khác, cho nên các phương
Hình 5 – 2: Chi tiết chân tựa và lớp gia cố
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư. Trang 80 Thiết kế hồ chứa nước Suối
Đuốc
SV: Lớp:
pháp xác định hình thức và kích thước các loại gia cố đều dựa trên cơ sở tác dụng của lực sóng.
Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 14 TCN – 2005 ta có Giới hạn trên của lớp gia cố có thể lấy từ đỉnh đậpđ = +54,3m
Giới hạn dưới lấy xuống dưới mực nước chết (MNC)của hồ một đoạn 1,5m đối với công trình cấp IV
=> Giới hạn dưới của lớp gia cố ở cao trình = MNC – 1,5 = 43,35(m)
Do hs= 0,424 < 1,25m, có thể dùng đá đổ hay đá lát khan. Nếu ta dùng đá đổ thì chiều dày lớp đổ khá lớn nên trong đồ án này em dùng phương pháp bảo vệ mái thượng lưu bằng đá lát khan.
Chiều dày lớp gia cố t có thể xác định theo công thức của Sankin:
t = 1,7 .
n đ
n
. 1
1 2
m m
m . hs
Trong đó:
đ: là trọng lượng riêng của hòn đá đ = 2,65 (T/m3)
n : là trọng lượng riêng của nước n = 1 (T/m3) m : là hệ số mái trung bình của mái thượng lưu, m = 3,5
hs : là chiều cao sóng, lấy hs = hs1% = 0,915 m(lấy ứng với tần suất 1% ) Thay vào ta có:
=> t = 1,7 .
1 7 . 2
1
.
3 1
3 3
1 2
. 0,424 = 0,112 (m) Chọn t = 20 (cm)
c.Mái hạ lưu:
Dưới tác dụng của gió mưa và động vật đào hang có thể gây hư hỏng cho mái dốc hạ lưu cho nên cần phải bảo vệ
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư. Trang 81 Thiết kế hồ chứa nước Suối
Đuốc
Để bảo vệ mái hạ lưu có nhiều hình thức khác nhau tùy thuộc vào tính chất của đất đắp đập và độ dốc của mái, mái hạ lưu co cấu tao như hình 2-7.
d. Thiết bị chống thấm Nền đập thuộc lớp pha tàn tích edQ gồm á sét màu vàng nhạt trạng thái nửa cứng có hệ số thấm khá lớn.
Qua tham khảo các công trình có nền thấm tương tự thì thấy rằng trong trường
hợp này dùng đập có chân khay là hợp lý.
Chân khay được cắm xuống tầng không thấm .
Kích thước chân khay được xác định theo điều kiện
Jck [Jcp]ck Trong đó:
Jck - Gradien thấm lớn nhất ở đáy chân khay. Trị số Jck xác định theo công thức kinh nghiệm:
0,617 0,4
467 , 0 665 , 0
Jck
H T
K T K H
d n
2,6m
5 2 , 14
10 . 2
10 . 7 , 41 2 ,
14 7
6
(H = 14,2m - chiều cao cột nước thượng lưu ứng với mực nước lũ thiết kế)
H
l
l - Chiều rộng đáy chân khay
Hình 5 – 3: Chi tiết bảo vệ mái hạ lưu 1
1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư. Trang 82 Thiết kế hồ chứa nước Suối
Đuốc
SV: Lớp:
[Jcp]ck - Gradien thấm cho phép tại đáy chân khay, phụ thuộc vào cấp công trình và loại đất chân khay: tra bảng 2-16 (Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường) được:
[Jcp]ck = 0,85.Sau khi tính toán thử dần tìm được bề rộng đáy chân khay: l = 3m Hệ số mái đào lấy bằng 1.
e. Thiết bị thoát nước
Vật thoát nước là một bộ phận quan trọng của đập đất và trong nhiều trường hợp nó chiếm tỉ lệ giá thành rất lớn. Do đó việc lựa chọn một kết cấu vật thoát nước hợp lý và rẻ tiền có ý nghĩa rất lớn.
Vật thoát nước của đập đất có nhiệm vụ:
- Hạ thấp đường bão hòa trong thân đập nhằm nâng cao ổn định mái dốc hạ lưu.
- Đưa dòng thấm vào vật thoát nước nhằm đề phòng dòng thấm ra mái dốc hạ lưu làm sạt lở mái dốc đồng thời nhờ có tầng lọc ngược mà tránh được hiện tượng xói ngầm thân đập
- Đối với nền đập giảm được áp lực kẽ rỗng khi đất nền là các loại sét và giảm áp lực thấm của tầng thấm có áp dưới nền đập
Trong trường hợp của hồ chứa suối đuốc làm 2 đoạn khác nhau là đoạn mặt cắt lòng sông và đoạn sườn đồi.
- Đoạn lòng sông do hạ lưu có nước nên thích hợp nhất là sử dụng vật thoát nước kiểu lăng trụ vì nó có nhiều ưu điểm như:
. Cấu tạo của vật thoát nước như hình:
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư. Trang 83 Thiết kế hồ chứa nước Suối
Đuốc
Hình 5– 4: Chi tiết thiết bị thoát nước Đoạn sườn đồi:
- Do không có nước hạ lưu và đường bão hòa thấp hơn so với mặt cắt lòng sông nên có thể dùng vật thoát nước kiểu áp mái vì hình thức này tốn ít vật liệu, chống xói ngầm tốt, tuy nhiên không có tác dụng hạ thấp đường bão hòa. Vật thoát nước kiểu áp mái có cấu tạo như hình:
Hình 5-5: Chi tiết thiết bị áp mái
§ 5.2. Tính thấm qua đập đất.