CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG ĐẬP ĐÁT ĐẦM NÉN
3.1.2 Tính toán tiêu nước hố móng
Vì các công trình thủy lợi thường nằm trên các sông, suối, chịu ảnh hưởng của nguồn nước và mưa trong khi đó yêu cầu thi công móng đập phải trong điều kiện khô ráo. Vì vậy công tác tiêu nước hố móng là vấn đề bắt buộc và cần thiết.
Để đảm bảo cho công tác thi công hố móng đúng yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo cho tiến độ công trình, ta phải thiết kế phương án tiêu nước hố móng tối ưu nhất.
3.1.2.1. Đề xuất và lựa chọn phương án tiêu nước hố móng
Theo điều kiện khí tượng thủy văn công trình hồ chứa nước Phước Nhơn thì trong tháng chặn dòng và các tháng sau đó lượng mưa bình quân trong tháng khoảng 30 mm và lượng nước đến của 4 tháng chặn dòng Qdd = 0,64 (m3/s).
- Đối với các mái dốc, mái nghiêng trong quá trình đào móng sẽ bố trí các cơ và rãnh tiêu nước, để đảm bảo ổn định cho mái dốc các rãnh tiêu nước trên mái dốc được bố trí dẫn ra ngoài phạm vi công trình theo hình thức tiêu tự chảy.
- Đối với phần tiêu nước trong quá trình đào móng ở dưới thấp hơn mực nước tự nhiên, thì chỉ cần tiêu nước bằng động lực (máy bơm). Căn cứ vào tài liệu địa chất được cung cấp thì công trình Phước Nhơn có địa chất phù hợp với phương pháp tiêu nước mặt
(Địa chất không có hiện tượng cát đùn cát chảy, không có mực nước ngầm có áp). Vì vậy ở đây sử dụng phương pháp tiêu nước mặt để tiêu nước hố móng.
3.1.2.2. Xác định lưu lượng nước cần tiêu
Công tác tiêu nước hố móng bằng phương pháp tiêu nước trên mặt được chia làm 3 thời kỳ:
- Thời kỳ đầu: Được tính từ sau khi chặn dòng cho đến trước khi đào móng. Lượng nước trong giai đoạn này thường là nước đọng và nước thấm mà không có nước mưa vì đây là mùa khô và thường giai đoạn này không kéo dài, nên lượng nước mưa có thể bỏ qua.
- Thời kỳ đào móng: Là giai đoạn đào móng và xử lý nền trước khi đắp đập. Tùy theo từng công trình mà thời gian đào móng dài hay ngắn. Ở giai đoạn này lượng nước cần tiêu gồm có:
+ Lượng nước thấm + Lượng nước mưa
GVHD: Page 32 + Và có thể có lượng nước thoát ra từ khối đất đào
- Thời kỳ thi công công trình chính: là giai đoạn thi công công trình chính và các hạng mục trên nó. Thời kỳ này thường kéo dài, lượng nước cần tiêu ở thời kỳ này bao gồm:
lượng nước thấm, lượng nước mưa và lượng nước thải ra trong quá trình thi công.
a. Tính lượng nước cần tiêu ở thời kỳ đầu Lượng nước cần tiêu
Q1 = Qđọng + Qthấm Trong đó:
Qđọng =
tb tb
tb L
h . . Trong đó:
Thể tích nước đọng trong hố móng là Vđọng = htb.Btb.Ltb
htb: Là cột nước đọng trung bình trong hố móng, tra quan hệ Q ~ Zhl, ứng với thời điểm tháng 1 chặn dòng Qcd = 0,64 (m3/s), h = 0,1 ta xác định được có Zhl = 76.70 (m)
h = Zhl – Zđs = 76.70 – 76.60 = 0,1 (m)
htb = 0,1 (m) là cột nước đọng trung bình trong hố móng
Btb = 25,00 (m) là chiều rộng nước đọng trung bình trong hố móng Ltb = 83,00 (m) là chiều dài nước đọng trung bình trong hố móng
T: thời gian dự kiến thoát cạn nước hố móng (h). Chọn T = 5 ngày = 120 giờ Qthấm lượng nước thấm vào hố móng
Vì lúc chặn dòng lưu lượng dòng chảy đến không lớn lắm Qdd = 0,64 (m3/s) bên cạnh đó căn cứ vào địa chất khu vực lòng sông cũng như địa hình trong phạm vi này thì thấy rằng lượng nước thấm, nếu tính toán chi tiết theo các sơ đồ thấm đã có là không cần thiết. Ở đây xem như lưu lượng thấm vào hố móng được xác định như các sông ở đồng bằng:
Qthấm = (1÷2)Qđọng
Chọn Qthấm = 1Qđọng
Thay các giá trị vào công thức (3-1) ta có kết quả sau:
Q1 = 2Qđọng = 2.
tb tb
tb L
h . .
= 3.
120 83 . 25 . 1 ,
0 = 5,18 (m3/h) b. Thời kỳ đào móng
- Thời kỳ này bao gồm các loại nước như sau: nước mưa, nước thấm và nước thoát ra từ khối đào. Được tính theo công thức sau:
Q2 = Qmưa+ Qthấm + Qthoát (m3/s)
Trong đó: Qthấm : Lưu lượng nước thấm qua đê quai vào trong hố móng (m3/h).
GVHD: Page 33 Qthoát: Lưu lượng thoát ra từ khối đất đào có nước ngầm (m3/h).
Qmưa: Lưu lượng nước mưa cần tiêu (m3/h).
Vì đất đào móng được đổ lên ô tô và mang đến bãi thải do đó không có lượng nước thoát ra nằm lại trong hố móng Qthoát = 0
Qmưa = 24
. tb
tbh F
Ftb = Ltb.Btb = 87,5. 29,5 = 2581,3 (m2) Qmưa =
24 . tb
tbh F =
24 001 , 0 . 3 ,
2581 = 0,107 (m3/h)
Trong đó: Ftb là diện tích hứng nước mưa trung bình của hố móng
htb là lượng nước mưa bình quân ngày trong giai đoạn đào móng 1mm = 0,001m Vì trong thời gian đào móng là tháng thứ nhất của mùa khô. Theo tài liệu về mưa thì lượng mưa bình quân các tháng chặn dòng rất nhỏ khoảng 30mm /tháng.
Lưu lượng nước thấm qua đê quai thượng lưu: (m3/s/m)
m = 2,5 m =2,5
300
Hình 3-1: Sơ đồ tính thấm qua đê quai trên nền thấm.
Qthấm = Qthấmtl + Qthấmhl mà Qthấmtl = qtl . Lđêquai
Lưu lượng đơn vị thấm qua đê quai thượng lưu được xác định theo công thức:
qđêquai =
1 2 2
2 ) .(
L Y T T
Ktb H
(m3/h.m) Trong đó:
Ktb: Là hệ số thấm trung bình của đê quai và nền. K = 4.10-4 (cm/s) (theo bảng chỉ tiêu cơ lý của đất tính toán được).
K = 4.10-4(cm/s) = 36.4.10-4(m/h) = 144.10-4 (m/h) =1,44.10-2(m/h).
GVHD: Page 34 T: Chiều dày tầng đất thấm nước (Cát, cuội, sỏi: T = 2,7 m)
H = Ztl - Zđáyđq= 82.22 – 79.00 = 3,22 (m): Chiều cao cột nước trước đê quai
Ztl = 82.22 (2.3.2. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống lấy nước) l: Khoảng lưu không = 1(m)
Hđêquai = Zđêquai - Zđáyđêquai
= 82.72 79.00 = 3,72 (m) chiều cao đê quai
Zđq = 82.72 (2.3.2. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống lấy nước) Lo = B + 2.m.Hđêquai = 3 + 2.1,5.3,72 = 14,16 (m)
L1: khoảng cách từ mực nước thượng đến mương tập trung nước(m).
L1 = Lo +1 0,5.m.H = 14,16 + 1 0,5.1,5.3,22 = 12,75 (m) m = 1,5
Y: Rãnh tập trung nước chưa xác định, cho nên khoảng cách Y chưa biết. Lưu lượng qua rãnh không lớn nên ta lấy Y = 0,2(m).
Từ đó ta xác định được:
qđq =
1 2 2
2 ) .(
L Y T T
Ktb H
= 1,44.10-2 .
75 , 12 . 2
2 , 0 7 , 2 7 , 2 72 ,
3 2 2
= 0,019 (m3/h.m)
Qthấm = qđêquai . Lđêquai = 0,019 . 22 = 0,42 (m3/h)
Lưu lượng nước thấm qua đê quai hạ lưu: qhl (m3/s/m)
Hình 3-2. Sơ đồ tính thấm cho đê quai hạ lưu trên nền thấm
Lưu lượng đơn vị thấm qua đê quai hạ lưu được xác định theo công thức:
GVHD: Page 35
qđêquai =
1 2 2
2 ) (
L Y T T
Ktb H
(m3/h/m) Trong đó:
Ktb: Là hệ số thấm trung bình của đê quai và nền. K = 4.10-4 (cm/s) (theo bảng chỉ tiêu cơ lý của đất tính toán được
K = 4.10-4(cm/s) = 36.4.10-4(m/h) = 144.10-4 (m/h) =1,44.10-2(m/h).
T: Chiều dày tầng đất thấm nước (Cát, cuội, sỏi: T = 2,7 m) H = Zhl Zđáyđêquai
= 76.70 – 76.50 = 0,2 (m) cột nước trước đê quai hạ lưu.
Zhl = 76.70 (2.3.2. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống lấy nước) Hđêquai = Zđêquai Zđáyđêquai = 77.20 76.50 = 0,7 (m)
Zđêquai = 77.20 (2.3.2. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống lấy nước) Lo = B + 2.m.Hđêquai = 3 + 2.1,5.0,7= 5,1 (m)
L1 = Lo + 1 0,5.m.H = 5,1 + 1 0,5 .1,5.0,2 = 5,95 (m) l: Khoảng lưu không = 1(m)
Y: Rãnh tập trung nước chưa xác định, cho nên khoảng cách Y chưa biết. Lưu lượng qua rãnh không lớn nên ta lấy Y = 0,2(m).
Từ đó ta xác định được:
qđêquai =
1 2 2
2 ) .(
L Y T T
Ktb H
= 1,44.10-2 .
95 , 5 . 2
2 , 0 7 , 2 7 , 2 7 ,
0 2 2
= 0,0068 (m3/h.m)
Qthấm = qđêquai . Lđêquai = 0,0068 . 22 = 0,15 (m3/h) Qthấm = Qthấmtl + Qthấmhl = 0,42 + 0,15 = 0,57 (m3/h) (m3/h)
Q2 = Qmưa+ Qthấm + Qthoát = 0,107 + 0,57 + 0 = 0,68 (m3/h)
c. Tính lưu lượng nước cần tiêu ở thời kỳ thi công công trình chính:
Q3 = Qmưa + Qthấm + Qthải
Qmưa: Lưu lượng nước mưa cần tiêu trong thời kỳ thi công công trình chính.
Qthấm: Lưu lượng nước thấm qua đê quai trong thời kỳ thi công công trình chính.
Qthải: Lưu lượng nước thải ra trong quá trình bê tông như: Bảo dưỡng bê tông, cọ rữa vật liệu...vv trong phạm vi đập đang thi công.
Qmưa = 0,107 (m3/h) tính như ở phần (b)
GVHD: Page 36 Qthải (m3/h): Lượng nước thi công thải ra thường là nước dùng để nuôi dưỡng bê tông, bảo dưỡng cọ rửa thiết bị vật liệu,...căn cứ vào tình hình thực tế để xác định. Tạm lấy Qthải
= 0,5 (lít/giây ) = 1,8 (m3/h)
Qthấm: Tổng lượng nước thấm như đã tính ở phần trên = 0,438 (m3/h) Thay vào công thức (3-5)
Q3 = 0,107 + 0,57 + 1,8 = 2,48 (m3/h)
3.1.2.3. Xác định lưu lượng thiết kế tiêu nước hố móng và lựa chọn thiết bị - Xác định lượng nước tiêu thiết kế:
Trong quá trình thi công thường xác định giá trị lưu lượng lớn nhất để làm lưu lượng thiết kế tiêu nước hố móng làm căn cứ để chọn thiết bị thi công để tránh trường hợp phải điều chỉnh vận chuyển thiết bị nhiều lần gây tôn kém.
Vậy: Qt kti/êu= Q max (Q1; Q2; Q3) ta chọn :
Qtk = Q3 = 2,48 (m3/h) để thi công công trình chính.
Qbơm = Qtk = Q1 = 5,18 (m3/h) Xác định cột nước bơm: Hbơm Hđh + Hdt
Hđh: Tính từ tâm máy bơm cho đến vị trí hút nước = 3,5 m
Hdt: Cột nước dự trữ trong trường hợp các tính toán chưa lường hết và để an toàn trong vận hành = 0,5 m
Hbơm: chiều cao tại vị trí đặt máy bơm tính từ hố móng lên chọn = 5 m Hbơm = Hđh + Hdt
Hđh + Hdt =3,5 + 0,5 = 4,0 m < Hbơm
- Xác định máy bơm:
Căn cứ vào điều kiện thiết bị cung cấp ta chọn loại máy bơm có: Q máy = 6 (m3/h), và cột nước bơm là H = 5 m.
Số máy bơm =
máy TK
Q Q =
6 18 ,
5 = 0,86 (máy bơm) Ta chọn 1 máy bơm