Đề tài Xây dựng hồ chứa thuộc huyện Thường Xuân tỉnh Thanh Hóa

1. Đá trầm tích của phân hệ tầng Đồng Trầu dưới. Đá biến chất của phân hệ tầng sông Cả trên. Khối magma xâm nhập-granit thuộc phức hệ Bản Muồng. Các đới phong hoá Việc đánh giá mức độ phong hoá của đá gốc theo chiều sâu chủ yếu dựa vào kết quả khoan, đào rãnh thăm dò có kết hợp tham khảo tài liệu đo địa vật lý. Tại khu vực Cửa Đạt, ranh giới giữa đới phong hoá mạnh và phong hoá vừa được xác định tương đối rõ ràng trong khi đó ranh giới giữa phong hoá hoàn toàn và phong hoá mạnh hoặc nhẹ-tươi lại chỉ là tương đối, nhất là đối với cát kết, bột kết xen kẹp. Bao gồm các đới phong hoá: Đới phong hoá hoàn toàn. Đới phong hoá mạnh. Đá phong hoá vừa. Đá phong hoá nhẹ. Đá tươi. Địa chất thuỷ văn Mực nước ngầm Kết quả khảo sát cho thấy mực nước ngầm ở thềm sông thường xấp xỉ mực nước sông, còn ở hai vai vào mùa khô nước ngầm thường nằm sâu 20-30cm, càng lên cao càng thấp hơn nhiều. Mực nước ngầm tại vị trí tiếp giáp với vai đập ở cao trình +70 đến +100m, thấp hơn mực nước dâng bình thường dự kiến chọn (+110m). Trong tầng phủ, hệ số thấm dao động từ 2.10-5 đến 1.10-3 cm/s tuỳ theo tính chất đất, còn trong đá gốc lượng mất nước phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ và dao động trong khoảng từ 0,01 đến 1,2 l/ph.m. Nhìn chung đá ở lòng sông có lượng mất nước đơn vị thấp hơn so với ở hai vai. Tại một số đới phá huỷ lượng mất nước đơn vị thường lớn, có chỗ đạt tới 0,92 l/ph.m (hố CĐ4) hoặc 2.10-5 cm/s (hố CĐ6). Hệ số thấm và lượng mất nước đơn vị qua các lớp nham thạch nền công trình được xác định trên cơ sở kết quả thí nghiệm địa chất thuỷ văn. Tính chất của nước ngầm Theo kết quả thí nghiệm phân tích thành phần hoá học, nước sông và nước ngầm chủ yếu có tên là bicacbonat clorua Natri Canxi. Theo quy trình thiết kế các dấu hiệu và tiêu chuẩn ăn mòn của nước môi trường đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép QTXD-59-73, tất cả các mẫu thí nghiệm nước ngầm và nước sông đều cho kết quả có tính ăn mòn khử kiềm đối với các kết cấu bê tông có chiều dày 2,5m trong điều kiện chịu áp lực cột nước. Trong số 21 mẫu thí nghiệm có 2 mẫu cho kết quả có tính ăn mòn cacbonic. Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực Dân số và lao động Dân số Tính đến năm 1995 dân số tỉnh Thanh Hoá có 3.447.510 người; Riêng trong vùng hưởng lợi có số dân như sau: Vùng nam sông Chu: 1.156.228 người. Vùng bắc sông Chu: 250.082 người. Vùng nam sông Mã: 184.426 người. - Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên mấy năm gần đây có xu hướng giảm nhưng vẫn cao hơn bình quân cả nước.Tốc độ tăng dân số 1990-1994 là 2,3% năm. Thanh Hoá là tỉnh có nhiều dân tộc, trong đó người Kinh chiếm tỷ lệ cao nhất (84,7%) ngoài ra còn có các dân tộc khác như Thái, Mường, H’Mông, Dao, Hoa. Dân tộc kinh chủ yếu sống ở vùng đồng bằng, ven biển và các thị xã, có trình độ dân trí cao hơn các dân tộc ít người khác. Lao động Nguồn lao động của tỉnh tương đối dồi dào về cả số lượng và chất lượng. Tình hình kinh tế Tình hình kinh tế quốc dân bình quân từ năm 1991-1995 của tỉnh Thanh Hoá như sau: Tổng thu nhập toàn tỉnh Theo bảng số liệu sau: TT Năm Khu vực 1991 1992 1993 1994 1995 Tổng số 2641,8 3322,2 3927,5 4702,7 6370,6 1 Nông lâm nghiệp, thuỷ sản 1310 1566,6 1782,6 2090,9 2929,5 a) Nông nghiệp 1051,2 1302,9 1479,1 1749,0 2363,7 b) Lâm nghiệp 219,8 211,5 236,5 260,9 366,3 c) Thuỷ sản 30 52,4 67,0 81,0 199,5 2 Công nghiệp và xây dựng 514,4 666,4 816,9 977,6 1279,8 3 Dịch vụ 826,4 1089,2 1328,0 1634,2 2161,3 Thu nhập riêng ngành nông nghiệp Theo bảng số liệu sau: TT Hạng mục Đơn vị 1991 1992 1993 1994 1995 1 Dân số toàn tỉnh 103 người 316,0 3239,553 3316,872 3383,2 3447,507 2 Diện tích gieo trồng hàng năm 103 ha 361,6 380,3 376,3 377,8 380,4 3 sản lượng quy thóc 103 tấn 789,3 838,3 996,8 949,8 1004,1 4 Năng suất lúa cả năm Tạ/ha 26,6 27,1 33,7 31,5 33,9 5 Bình quân đầu người Kg/năm 249,8 258,8 300,5 280,8 291,2 Giao thông - 92 km đường sắt do trung ương quản lý. - 533 km đường bộ gồm 1717 km đường quốc lộ, còn lại 3646 km là đường liên huyện, liên xã (Số liệu năm 1994). Về mặt chất lượng có 308 km được rải nhựa, 868 km đường đá, còn lại là đường đất. Mật độ đường 48 km/100 km2 nhưng phân bố không đều giữa đồng bằng và miền núi. Ngoài đường bộ Thanh Hoá còn mạng lưới giao thông thuỷ khá thuận tiện ở 4 hệ thống sông và 6 lạch lớn nhỏ dọc bờ biển. Tuy vậy hiện nay mới có khoảng 360 km đường thuỷ phục vụ cho các phương tiện có sức chở 20-1000 tấn hoạt động. Điện - nước Mạng điện Thanh Hoá đã được phát triển khá. Về nguồn gồm có. Thuỷ điện Bàn Thạch: 3 tổ x400 kw phát điện đều và hoà vào lưới điện của tỉnh, hàng năm cung cấp 4-5 triệu kwh. Đường dây 500 KV qua Thanh Hoá đã đưa vào vận hành từ năm 1994. Trên địa bàn Thanh Hoá có các tuyến hạ thế sau: + Tuyến 220 KV Ba Chè- Đông Sơn, công suất 125 MVA. + 4 tuyến 110 KW, tổng công suất 160 MVA. Toàn tỉnh có 105 km tuyến 220 và 110 KV cho nên rất thuận tiện về nguồn cấp, tuy nhiên hạ thế của tỉnh đã quá cũ và hư hỏng tổn thất năng lượng điện lớn. Lưới phân phối 35 KV hoạt động quá tải, trong đó có một số trạm quá tải hoặc non tải. Thanh Hoá hiện có một nhà máy nước, công suất 20.000 m3/ngđ phục vụ cho thành phố Thanh Hoá và thị xã Sầm Sơn. Khối lượng nước hàng năm đạt 5106 m3 chưa đủ đáp ứng nhu cầu. Thoát nước đô thị mới có ở thành phố Thanh Hoá nhưng nước thải không qua xử lý gây ô nhiễm môi trường. Thông tin liên lạc Đang từng bước được hiện đại hoá để phát triển kinh tế và phục vụ đời sống. Toàn tỉnh có 71 bưu cục, 4237 máy điện thoại. Bình quân 6,3 máy/1vạn dân. Điều kiện giao thông Đường từ ngoài đến công trường Đường từ ngoài vào đến công trường hiện nay chỉ có đường bộ rải nhựa từ Thành phố Thanh Hoá đến công trường khoảng 60km. Bề rộng nền đường B =9m; bê tông mặt đường Bm = 6m; bề rộng lề đường Lđ = 3m để vận chuyển thiết bị và nguyên vật liệu đến công trường được an toàn, thuận tiện. Đường thi công trong công trường Đường thi công trong công trường được ký hiệu là RC0,RO1,RO2,…Theo quy phạm thiết kế đường thi công 14TCN 43-85 và 14TCN-143-2004, toàn bộ đường thi công khu đập chính đều được thiết kế theo thiêu chuẩn đường cấp I. Đường có các thông số thiết kế như sau: - Nền đường: Bề rộng Bm=9,5m; chiều rộng lề đường L =2m; không gia cố. - Mái bên đào m =(0,5-1); mái nền đắp m =1,5. - Độ đốc ngang lề đường i=5%; độ dốc ngang mặt đường i=3%. - Mặt cắt dọc đường: Độ dốc lớn nhất imax = 10% - Nền đường đắp đảm bảo độ chặt K 0,95, trước khi đắp phải bóc lớp hữu cơ. Nền đường đào vào đá không phải xử lý. - Rãnh thoát nước dọc với đoạn đường đào mặt cắt hình thang. Thoát nước ngang bằng các ống cống bê tông cốt thép, mặt cắt hình tròn đường kính D= 1,5m. Riêng đường RC0 do điều kiện địa chất nên đã thay đổi thiết kế theo tiêu chuẩn đường nội bộ, kết cấu mặt đường là đá dăm nước. Nguồn cung cấp vật liệu, điện nước Điện Nguồn điện phục vụ thi công khu đập chính lấy từ huyện Thường Xuân qua đường dây 35 KV dài 11845km, dây dẫn 3AC-120 được hạ thế ở các trạm biến áp. Phần điện hạ thế cấp cho thi công và sinh hoạt bao gồm các đường trục 0,4KV dẫn điện từ các trạm biến áp đến phụ tải ở các khu mặt bằng như sau: Khu mặt băng bờ trái bao gồm các trạm : + Trạm T1 công suất 400KVA –35/0,4KV + Trạm T2 công suất (1000+100)KVA –35/0,4KV Khu mặt bằng bờ phải và khu công trình chính bao gồm các trạm : + Trạm T3 công suất (1000+100)KVA – 35/0.4KV + Trạm T3 công suất (1000+100)KVA – 35/0.4KV + trạm T5 công suất 2x2500KVA – 35/10.5KV + 160kVA – 35/0.4KV là trạm biến áp trung gian cấp điện cho trạm biến áp T7, T8 và T9. + Trạm T7 công suất 320KVA – 0/0.4KV cấp cho thi công đập tràn. + Trạm T8 công suất 2x500KVA – 0/0.4KV cung cấp điện cho thi công tuynel. + Trạm T9 công suất 320KVA – 0/0.4KV cung cấp điện cho thi công đập chính. + Trạm T10 công suất 400KVA–30/0.4KV cung cấp điện khai thác mỏ đá VLĐ9A. Cấp thoát nước Cấp nước thi công Lượng nước dung cho thi công đập chính : 151,5 m3/h. Lượng nước dung cho thi công tràn : 13,5 m3/h . Lượng nước dùng cho thi công tuynel : 33 m3/h . Trạm bơm cấp 1 Trạm bơm cấp 1 làm nhiệm vụ bơm nước lên bể hút trạm bơm cấp 2 gồm: + Nhà trạm : đặt ở Ñ50, diện tích xây dựng 15 m2 + Máy bơm : Trạm gồm 2 máy bơm (1 máy bơm dự trữ) loại LT280-400 được đặt trên xe lăn kéo trên đường ray P18 bằng tời 5T. Vị trí máy bơm thay đổi theo mực nước sông Chu ( mực nước thấp nhất +28m) . Trạm bơm cấp 2 Dùng phân phối nước cho đập chính, tràn, tuy nel. + Nhà trạm: Diện tích xây dựng 22,5 m2 gồm 5 máy loại LT150-69 + Bể hút đặt ởÑ53, cao độ mực nước trong bể +55m. Dung tích bể 300 m3 + Hệ thống đường ống: Dùng ống nhựa PEHD dẫn nước từ trạm bơm cấp 2 đến đập, tràn, tuy nen TN2. Tổng chiều dài 1417m, đường kính ống 100-200mm. Trạm bơm cấp 3 Đặt ở cao trình +85. Nhiệm vụ của trạm là nhận nước từ trạm bơm cấp 2 để phục vụ thi công từ Ñ80 đến Ñ120. + Nhà trạm: Nền nhà trạm đặt ở Ñ85,6; diện tích 15m2 với 2 máy bơm LT105-69. + Bể hút đặt ở Ñ83, cao độ mực nước trong bể +85m. Dung tích bể 300 m3. + Hệ thống đường ống: Nước từ bể hút dẫn tới các điểm thi công trên mặt đập ở bờ phải và bờ trái bằng bơm LT105-69 và hệ thống đường ống nhựa PEHD f 200mm, tổng chiều dài L = 1080m. Bể chứa nước tràn xả lũ Nước từ trạm bơm cấp 2 dẫn tới bể chứa đầu tràn. Cao trình đặt bể +85. Cấp nước phục vụ thi công tuynel Nước phục vụ cho tuy nen được bơm trực tiếp từ trạm bơm cấp 2 với áp lực từ (6-7)at. Hệ thống cung cấp nước cho sinh hoạt Nguồn nước cung cấp cho khu mặt bằng bờ phải và bờ trái đều lấy từ sông Chu. Nước được dẫn từ bờ trái sang bờ phải theo 2 hệ thống .Nước ăn là nước khoáng được chở đến. Vật liệu xây dựng Khống chế chất lượng mỏ vật liệu từ khi bóc đất đá tầng phủ để không là bẩn vật liệu. Vật liệu đắp đập phải đạt yêu cầu thiết kế, nếu không đủ quy cách thì phải loại bỏ. Đá đắp đập tận dụng từ đá đào móng phải khống chế chất lượng theo yêu cầu và đắp đúng vị trí đã định. Vật liệu trữ ở bãi trước khi đem dung phải kiểm tra chất lượng theo yêu cầu thiết kế. Vật liệu đất, đá, cát cuội sỏi dùng để xây dựng đập chính, tràn, tuynel TN2 và công trình dẫn dòng được khai thác ở các mỏ VL11, VLĐ9A,CS23A và CS25A. Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, nhân lực Vật tư, thiết bị Cửa tràn Chiều cao cửa van ngoài việc đảm bảo giữ nước tối đa cho hồ còn phải đủ để khi vận hành chống lũ cho hạ du phải duy trì được mực nước hồ tối đa ở cao trình 117,64 ứng với lưu lượng xả lũ lớn nhất là 3400 m3/s khi gặp con lũ 0,6% để đáp ứng hai yêu cầu này, cửa van phải có chiều cao tối thiểu 17m. Kết cấu phải đảm bảo độ bền và tuổi thọ. Điều khiển linh hoạt, dễ dàng, điện khí hoá hoàn toàn khâu điều khiển, đáp ứng mọi yêu cầu xả lũ với các cấp lưu lượng khác nhau một cách an toàn. Các cửa có thể vận hành độc lập với các cấp độ mở khác nhau. Cửa tuy nen Cửa tuynel yêu cầu thấp hơn, chỉ cần đảm bảo chịu lực với mực nước thượng lưu ở cao trình tối đa +73m và vận hành tốt khi có yêu cầu điều tiết dâng cao mực nước hồ và bịt cửa tuynel. Máy xây dựng Các máy thi công trong công trường của các nhà thầu nhìn chung không đáp ứng được yêu cầu của chủ đầu tư. Nhân lực Nhân lực trong công trường rất đa dạng gồm ban quản lý dự án, ban điều hành, đội ngũ cán bộ kỹ thuật, thợ lái máy và công nhân lao động thủ công (chủ yếu là người dân địa phương). Thời gian thi công được phê duyệt Căn cứ vào nội dung phê duyệt NCTK số 130/QĐ-TTg ngày 29/01/2003 và Quyết định số 348/QĐ-TTg ngày 7/4/2004 của Thủ tướng Chính phủ: Thời hạn thi công công trình trong 5 năm kể từ ngày khởi công. Công trình đã được khởi công vào ngày 2/2/2004. Nếu điều kiện tự nhiên thực tế tại hiện trường, rất khó đảm bảo thời gian trên. Để có điều kiện làm công tác chuẩn bị xây dựng và xây dựng cơ sở hạ tầng tại công trường, cơ quan tư vấn đề nghị tiến độ thi công công trình chính là 5 năm và 1 năm làm công tác chuẩn bị. Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thi công Những thuận lợi - Là công trình trọng điểm của bộ nên được đầu tư rất đúng đắn, vốn cấp đầy đủ. - Các nhà thầu chính là các nhà thầu rất mạnh như tổng 1, tổng 4, tổng Sông Đà, tổng Vinaconex đáp ứng đủ yêu cầu về nhân lực phương tiện và máy móc phục vụ thi công. - Thời tiết nhìn chung thuận lợi cho thi công. - Vật liệu xây dựng tại chỗ tương đối gần đập và đầy đủ về số lượng và chất lượng - Bãi thải tương đối gần. Những khó khăn Địa chất khu vực xây dựng tương đối phức tạp. Giao thông đi lại khó khăn. - Địa hình đồi núi hiểm trở. Chương 2: Dẫn dòng thi công Mục đích và ý nghĩa công tác dẫn dòng thi công Mục đích và nội dung cơ bản Đắp đê quai bao quanh hố móng, bơm cạn nước và tiến hành công tác nạo vét, xử lý nền, xây phần móng và thi công công trình Dẫn nước sông từ thượng lưu về hạ lưu qua các công trình dẫn dòng đã được xây dựng xong trước khi ngăn dòng. Ý nghĩa công tác dẫn dòng Đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công công trình, hoàn thành nhiệm vụ được giao. Bảo đảm chất lượng môi trường vùng hạ du (như thau chua, rửa mặn). Bảo đảm các hoạt động sinh hoạt, sản xuất ở hạ du không bị biến động nhiều. Nếu khéo kết hợp việc dẫn dòng và xây dựng công trình, vận chuyển thiết bị, vật liệu sẽ góp phần hạ giá thành công trình. Nhiệm vụ công tác dẫn dòng thi công Công tác thiết kế dẫn dòng thi công phải giải quyết được các nhiệm vụ sau : Chọn tần suất, thời đoạn dẫn dòng và lưu lượng thiết kế theo quy mô, kích thước, nhiệm vụ công trình và các tài liệu khác có liên quan. Chọn sơ đồ dẫn dòng, tính toán thuỷ lực dẫn dòng và so sánh kinh tế để xác định quy mô kích thước công trình dẫn dòng thích hợp cho từng thời đoạn thi công đảm bảo : đảm bảo tổng tiến độ công trình chênh lệch về cường độ thi công trong suốt quá trình thi công không quá cao giá thành kinh tế thấp nhất trong các phương án khả thi nhất Trên cơ sở phương án dẫn dòng được chọn, đề suất các phương án thi công, các mốc thời gian và tiến độ thi công khống chế để từ đó lập ra kế hoạch tổng tiến độ thi công. Các nhân tố ảnh hưởng tới công tác dẫn dòng thi công Với ý nghĩa quan trọng như đã nêu, việc chọn được phương án dẫn dòng hợp lý đòi hỏi phải phân tích một cách khách quan và toàn diện các nhân tố có liên quan. Theo thiết kế, đập chính Hồ chứa nước Cửa Đạt là loại đập đá đổ đầm nén chống thấm bằng bản mặt bê tông, đây là dạng kết cấu mới được áp dụng ở Việt Nam nhưng có nhiều ưu điểm trong công tác thi công, đặc biệt là có thể dẫn dòng qua thân đập đang xây dở. Các nhân tố ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn phương án dẫn dòng ở khu vực này gồm có: - Địa hình, địa chất - Thuỷ văn dòng chảy - Yêu cầu lợi dụng tổng hợp - Đặc điểm kết cấu công trình - Điều kiện khả năng thi công Đề xuất và chọn phương án Đề xuất phương án Với loại đập đá đổ bản mặt và các điều kiện địa hình, địa chất như đã nêu thì ta tiến hành đắp đê quai nhiều đợt với sơ đồ dẫn dòng chia làm nhiều giai đoạn. Giai đoạn đầu dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp. Giai đoạn sau dẫn dòng qua các công trình dẫn dòng, mùa lũ kết hợp với đoạn đập đang xây dở hoặc các công trình xả vận hành để dẫn. Sau đây em xin đề xuất một số phương án dẫn dòng. a.Phương án I : sử dụng tunel dẫn dòng có đáy đặt ở Ñ30, bố trí tunel bên vai phải. Xem xét dựa trên tổng thể cả khu đầu mối ta có 2 khả năng lựa chọn như sau Dùng 2 tunel dẫn dòng với đường kính mỗi tunel D = 7,5m Dùng 1 tunel dẫn dòng với đường kính D = 9m Xét về mặt an toàn khi dẫn dòng xả lũ thì khả năng 1 an toàn hơn với 2 tunel hoạt động độc lập, nhưng về mặt kinh tế thì đắt hơn và trong điều kiện địa chất khu vực tương đối phức tạp việc xây dựng 2 tunel như vậy sẽ khó khăn và có khả năng không đảm bảo tiến độ đưa vào sử dụng. Bố trí 1 tunel dẫn dòng sẽ có thể nhanh chóng đưa vào vận hành, tiết kiệm về mặt kinh tế, song cần bố trí thêm thiết bị vận hành ở của vào để đề phòng sự cố. Kiến nghị chọn khả năng thứ 2 để xem xét tiếp. b.Phương án II : sử dụng cống ngầm đặt ở lòng sông, với các yếu tố ảnh hưởng đến yêu cầu dẫn dòng, sơ bộ chọn khẩu diện cống là 90m2. Với khẩu diện như vậy có 3 khả năng lựa chọn như sau Cống dẫn dòng có 1 khoang, kích thước b*h = 10*9m Cống dẫn dòng có 2 khoang, kích thước mỗi khoang b*h = 9*5m Cống dẫn dòng có 3 khoang, kích thước mỗi khoang b*h = 6*5m Xét về mặt kinh tế với số khoang cống ít thì có lợi hơn nhưng ngược lại quá trình bịt cống sẽ tương đối khó khăn do vào thời điểm đó hồ đã tích nước khiến lưu lượng bịt cống sẽ rất lớn. Khả năng thứ 3 tuy có đắt hơn một chút về mặt kinh tế nhưng công tác bịt cống lại đơn giản và thuận tiện hơn nên kiến nghị chọn khả năng thứ 3 để xem xét. Trình tự dẫn dòng của cả 2 phương án trên đều được chia làm 3 giai đoạn như sau Giai đoạn 1 : dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên Giai đoạn 2 : tiến hành chặn dòng vào mùa kiệt năm thứ 2, sau đó dẫn dòng mùa kiệt qua tunel hoặc cống ngầm, mùa lũ kết hợp dẫn dòng với đập đang xay dở, tràn đang xây dở. Cụ thể trong mùa lũ các năm thi công sẽ dẫn dòng như sau: Năm thứ 2 : kết hợp với đoạn đập đang xây dở ở giữa lòng sông để dẫn lũ. Năm thứ 3 : kết hợp với tràn đang xây dở để dẫn lũ. Giai đoạn 3 : năm thứ 4 dẫn dòng mùa kiệt qua tunel / cống ngầm, đến cuối mùa kiệt tiến hành bịt tunel / cống ngầm, sang mùa lũ dẫn dòng qua tràn đã xây dựng xong. So sánh lựa chọn một phương án Việc so sánh ở đây về mặt khối lượng đào đất đá chỉ mang tính định tính, dựa trên sự quan sát bản đồ địa hình khu vực thi công. Dựa trên khối lượng xây dựng công trình và điều kiện thi công, sơ bộ ta có thể thấy được như sau: Phương án 1 - sử dụng tunel dẫn dòng: phương án này có diện thi công chật hẹp nhưng khối lượng đào đất đá ít, có thể tận dụng điều kiện địa hình - địa chất thuận lợi để bố trí tuyến tunel. Bên cạnh đó việc bố trí tunel bên vai phải đảm bảo công tác thi công tunel và đập chính không cản trở lẫn nhau. Phương án 2 - sử dụng cống ngầm: đây là dạng công trình kiểu hở thi công không phức tạp, bên cạnh đó diện thi công lại rộng, thuận tiện bố trí thiết bị. Tuy nhiên chiều dài đập theo hướng dọc dòng sông lớn nên chiều dài cống lớn, mặt khác với lớp cuội sỏi đáy sông khá dày 4-6m và có tính thấm mạnh, việc bóc bỏ trong một khoảng thời gian eo hẹp và phải thi công dưới ảnh hưởng của mực nước ngầm mang tính rủi ro cao, có khả năng không đảm bảo tiến độ đưa vào sử dụng, ảnh hướng đến tổng tiến độ cả công trình. Dựa trên sự phân tích định tính trên, để hạ thấp tính rủi ro của công tác dẫn dòng nhằm đảm bảo tổng tiến độ, kiến nghị sử dụng phương án 1 làm phương án dẫn dòng. Trình tự dẫn dòng phương án chọn. Theo phương án 1 bố trí tunel TN2 bên vai phải đập làm với tuyến đập chính một góc 64029’. Đoạn cửa vào bẻ một góc 440 so với tuyến chính để có thể đặt trên khối đá lộ thềm sông cứng chắc với độ dày trên 30m, đồng thời làm cho kênh dẫn vào sẽ thẳng và ngắn hơn nên giảm được khối lượng đào và cải thiện đáng kể điều kiện thuỷ lực. Cửa ra đi vào hố xói của tràn để tiết kiệm khối lượng đào và bảo vệ mái. Trình tự dẫn dòng cụ thể như sau: Bảng 2.1. Trình tự dẫn dòng trong 4 năm thi công Năm thi công Thời gian Công trình dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng(m3/s) Các công việc cần làm và các mốc khống chế (1) (2) (3) (4) (5) I Mùa khô (12-5) Lòng sông thu hẹp 1230 Đắp đê quai dọc bên bờ phải Đào móng đập (vai trái và thềm bờ phải), khoan phụt xử lý nền, đổ bê tông bản chân và đắp thân đập phía bờ phải đến cao trình +50m Khai thác đá làm lớp đệm cho đập Đào tuynel: D=9m, cửa vào cao trình +30m Đào móng tràn xả lũ Mùa lũ (6-11) Lòng sông thu hẹp 5050 Thi công phần đập phía bờ phải, phía trong đến cao trình +60m Tiếp tục thi công tràn xả lũ Hoàn thiện tuynel TN2 II Mùa khô Tuynel TN2 1230 Chặn dòng song (Đắp đê quai thượng hạ lưu) Đắp đập phần bờ phải tới cao trình +70m Đào xử lý nền và đắp đập phần lòng sông tới cao trình +50m Đào móng, khoan phụt và đổ bê tông bản chân và đắp đập bờ trái đến cao trình +65m Tiếp tục thi công tràn xả lũ Mùa lũ Tuynel và đập xây dựng dở ở cao trình +50m 5050 Đắp đập phần bờ phải tới cao trình +75m Đắp đập phần bờ trái từ cao trình +65m tới +80m Tiếp tục thi công tràn xả lũ, gia cố mái tràn III Mùa khô Tuynel TN2 1230 Tu sửa đê quai thượng hạ lưu Đắp đập theo mặt cắt chống lũ thượng lưu +90m, hạ lưu tới +65 Đổ bê tông tràn xả lũ, lắp đặt thiết bị tràn Hoàn thiện mái tràn Đào kênh dẫn nước vào tràn Mùa lũ Tuynel TN2 và móng tràn ở cao trình 85m 5050 Đắp đập phần hạ lưu toàn tuyến đến cao trình thiết kế IV Mùa khô Tuynel TN2 1230 Xả cạn hồ, thi công xong nhà máy thủy điện Đổ bê tông bản mặt tới cao trình +89,00m Mùa lũ Tuynel TN2 cùng với tràn chính 7520 Đổ bê tông bản mặt từ cao trình +89,00m đến cao trình thiết kế Hoàn thiện công trình Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng Chọn tần suất dẫn dòng thiết kế Từ qui mô và nhiệm vụ của hồ chứa nước Cửa Đạt, tra TCXDVN 285:2002 ta có công trình thuộc cấp I và tần suất dẫn dòng ứng với công trình cấp I thi công trong hơn 2 mùa khô là: Tần suất công trình tạm phục vụ dẫn dòng là P = 5% Tần suất công trình chính xả nước mùa lũ với dạng lũ phức tạp thường xuất hiện ở miền núi trung du là P = 0,1% Tuy nhiên công tác dẫn dòng ở công trình Cửa Đạt lại xét đến yếu tố vận hành tạm thời công trình chính, nghĩa là có những thời đoạn bản thân đập đá đổ và tràn đang xây dựng cũng được sử dụng để dẫn dòng, lúc này công trình chính sẽ làm việc như một công trình tạm và sau đó chuyển sang vận hành theo chức năng một công trình chính khi đã hoàn thành. Do vậy, tần suất tính toán dẫn dòng được lựa chọn cụ thể như sau: Từ mùa kiệt năm thứ nhất đến mùa kiệt năm thứ 3 tiến hành dẫn dòng qua công trình tạm với tần suất thiết kế P = 5% Mùa lũ năm thứ 3, kết hợp xả lưu lượng dẫn dòng thi công qua bản đáy của tràn xả lũ (nghĩa là vận hành tạm thời công trình chính) nên chọn P = 1% .Mùa lũ năm thứ 4 khi tràn xả lũ chính thức đi vào hoạt động thì P = 0,1% Chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế Thời đoạn dẫn dòng thiết kế là thời gian phục vụ của công trình dẫn dòng, thời đoạn dẫn dòng được chọn dựa trên sự xem xét tổng hợp các vấn đề có liên quan như đặc điểm thuỷ văn khí tượng, kết cấu công trình, phương pháp dẫn dòng, khả năng thi công… Do công trình gồm nhiều hạng mục lớn nên khối lượng đào đắp lớn, thời gian thi công kéo dài (4 năm) nên thời đoạn dẫn dòng thiết kế phải chọn là một năm. Lại do chênh lệch lưu lượng và mực nước giữa hai mùa kiệt-lũ chênh nhau lớn nên để giảm giá thành công trình dẫn dòng, dựa vào phân phối dòng chảy năm thiết kế chọn thời đoạn dẫn dòng cho từng mùa như sau: Mùa kiệt từ tháng 12 năm trước đến tháng 5 năm sau (T = 6 tháng) Mùa lũ từ tháng 6 đến hết tháng 11 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là trị số lưu lượng lớn nhất trong thời đoạn thiết kế dẫn dòng đã chọn ứng với tần suất thiết kế. Dựa theo tài liệu thuỷ văn thực đo và tính toán bổ sung tại tuyến công trình ta có bảng quan hệ giữa tần suất và lưu lượng như sau: Bảng 2.2. Quan hệ tần suất và lưu lượng tương ứng tại tuyến đập Mùa lũ Mùa kiệt Tần suất (%) 0,1% 1% 5% 5% Lưu lượng (m3/s) 13200 7520 5050 1230 Bảng 2.3. Thông số thiết kế công tác dẫn dòng Năm thi công Mùa Tần suất thiết kế Lưu lượng thiết kế Công trình dẫn dòng Thứ nhất Khô 5% 1230 Lòng sông thu hẹp Lũ 5% 5050 - nt - Thứ hai Khô 5% 1230 Tuynel Lũ 5% 5050 Tuynel và đoạn đập lòng sông (+50m,B=250m) Thứ ba Khô 5% 1230 Tuynel Lũ 5% 5050 Tuynel và đáy tràn Thứ tư Khô 1% 7520 Tuynel Lũ 0,1% 13200 Tuynel + tràn Tính toán thuỷ lực qua các công trình ngăn dòng Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Sơ đồ tính toán : * Mức độ thu hẹp của lòng sông được tính như sau : K . 100% Trong đó : K - Mức độ thu hẹp của lòng sông, thường chiếm từ 30 60%. - tiết diện ướt của sông mà đê quai và hố móng chiếm chỗ (m2) -Tiết diện ướt của sông cũ (m2) . * Lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp của lòng sông xác định như sau : Vc = Vc – lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp của lòng sông (m/s) Q – lưu lượng thi công thiết kế (m3/s) - hệ số thu hẹp lòng song, do co hẹp 1 bên nên lấy e = 0,95 * Độ cao nước dâng : Z = Z - độ cao dâng nước (m) -hệ số lưu tốc , chọn hệ số lưu tốc = 0,83. V- lưu tốc tới gần tính theo công thức gần đúng : V = B là chiều rộng mặt nước của lòng sông g - gia tốc trọng trường, g =9,8 m/s2 a) Tính toán cho mùa khô Ta có : Q = 1230 m3/s Sơ bộ lấy 1 mặt cắt có : = 480 m2 ; = 150m2 ; B =130 m Mức độ thu hẹp : K = = 31,25% ( phù hợp K = 30% – 60%) Ta giả thiết các giá trị lưu lượng khác nhau Q = (0 - 1230)m3/s Ứng với mỗi giá trị của Q ta giải bài toán gần đúng (tính thử dần) để tìm Z Vậy mực nước thượng lưu : Ztl = Zhl + Z Tính cụ thể trường hợp Q = 1000 m3/s ta có bảng tính sau: TT Z'(gt) Vc V0 Z 1 0,1 3,190 2,028 0,543079 2 0,15 3,190 2,002 0,548501 3 0,2 3,190 1,976 0,553716 4 0,3 3,190 1,927 0,563563 5 0,35 3,190 1,903 0,568215 6 0,4 3,190 1,880 0,572698 7 0,45 3,190 1,857 0,577019 8 0,5 3,190 1,835 0,581187 9 0,52 3,190 1,826 0,582812 10 0,55 3,190 1,813 0,585208 11 0,56 3,190 1,809 0,585995 12 0,59 3,190 1,796 0,588324 Tính tương tự cho các giá trị Q khác nhau ta được bảng sau: Bảng 2.4. Tính chiều cao nước dâng khi thu hẹp lòng sông mùa khô Q Vo Vc Z Zhl Ztl 100 0,208 0,319 0,0053 28,87 28,875 300 0,617 0,957 0,0484 30,22 30,268 500 1,004 1,595 0,1370 31,104 31,241 750 1,438 2,392 0,3180 31,965 32,283 1000 1,796 3,19 0,5880 32,6 33,188 1230 2,049 3,923 0,9250 33,13 34,055 Vậy mực nước thượng lưu mùa kiệt max là Ztl = 34,055 m b)Tính toán cho mùa lũ Theo tài liệu ta có : Q= 5050(m3/s) Sơ bộ lấy = 1420 m2 ; = 430 m2 ; B = 170 m Mức độ thu hẹp lòng sông : K = =30,28% (phù hợp ) Bảng 2.5. Tính chiều cao nước dâng khi thu hẹp lòng sông mùa lũ Q Vo Vc Z Zhl Ztl 1500 1,04 1,59 0,1330 33,72 34,06 2000 1,37 2,13 0,2390 34,65 34,88 3000 1,98 3,19 0,5530 36,21 36,77 4000 2,51 4,25 1,0170 37,53 38,55 4500 2,74 4,79 1,3110 38,13 39,44 5050 2,96 5,37 1,6870 38,76 40,45 Đường quan hệ Q ~ Z Vậy mực nước thượng lưu mùa lũ là Ztl = 40,45 m Cao trình đê quai Vì được sử dụng trong mùa khô nên Zđqs= 34,055 + 0,445 = 34,5m với 0,445m là độ cao an toàn Cao trình đắp đập vượt lũ ZVL=Ztl + (chọn =0,55) ZVL= 40,45 + 0,55 = 41m Kiểm tra khả năng chống xói Lòng sông gồm cát và đá cuội nhỏ, dòng chảy vào mùa lũ khá sâu nên theo Giáo trình thi công lưu tốc không xói [VKX ] = 1,66m/s Ta thấy VC > [VKX ] nên để chống xói lở cần phải gia cố mái đê quai bằng rọ đá. Dẫn dòng qua phần đập thân đập đang xây dựng dở Như thiết kế ở trên đến mùa lũ năm thứ 2 sẽ dẫn dòng qua tuynel và đập xây dựng dở ở cao trình +50m và bề rộng B = 250m. Khi đó QP = 5050m3/s. Sơ đồ tính toán Vì chiều dài đoạn đập khá lớn L = 223m nên ta giả thiết dòng chảy qua đập là chảy qua đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với kênh. Khi đó : Độ nhám n = 0,02 Độ dốc i = 0,1% Tính độ sâu phân giới, độ sâu dòng đều : h = (1 - ).hkcn Trong đó: = ( h=) Với Q = 5050(m3/s) ta có bảng tính đường mặt nước như sau: Bảng 2.6. Tính đường mặt nước h(m) w c R v E DE C J Jtb DL 3,5 893,38 262,62 340,179 56,527 512,861 0,00352 61,318 0,0025 0,00244 2,441,531 3,55 906,4 262,8 344,903 55,715 513,212 0,00545 614,591 0,00238 0,00233 4,105,712 3,6 919,44 262,98 349,624 54,925 513,758 0,00729 615,985 0,00227 0,00222 5,957,381 3,65 932,48 263,16 354,341 54,156 514,486 0,00902 617,362 0,00217 0,00212 8,026,421 3,7 945,54 263,34 359,054 53,409 515,388 0,02287 618,724 0,00208 0,00199 2,317,408 3,8 971,66 263,7 36,847 51,973 517,675 0,02877 621,399 0,0019 0,00182 3,510,078 3,9 997,82 264,06 377,872 50,611 520,552 0,06403 624,014 0,00174 0,00162 1,032,232 4,078 1044,4 264,7 394,572 48,351 526,955 628,528 0,0015 Kiểm tra chế độ chảy, ta có độ sâu hx = 1,185 (m) so sánh với chỉ tiêu chảy ngập phân giới : = 1,38 > () pg= 1,25 (theo P.G Kixêlép) Vậy đập làm việc như 1 đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập * Theo giáo trình thuỷ lực ta có công thức tính lưu lượng như sau: Q = mB ( m = 0,33) Biến đổi ta có : H0 = () H0 = () = 5,759 m Ta thấy Lđ > 10. Ho vậy giả thiết dòng chảy qua thân đập là chảy qua đập tràn đỉnh rộng nối với kênh là đúng. Vậy Ztl = 50 + 5,759 = 55,759 m Trong trường hợp chảy ngập thì ta có công thức tính như sau: Q = (1) (bỏ qua độ hồi phục Z) Với m là hệ số lưu lượng chọn m = 0,33 ( theo bảng tra thuỷ lực ) Từ m = 0,33 ta tra được = 0,963 ( theo Cumin) Từ công thức (1), biến đổi ta có : H = (2) Tính toán tương tự với các giá trị lưu lượng Q khác nhau ta có bảng tính: Bảng 2.7. Tính chênh lệch cột nước Q hk hx TT chảy w H0 Z 0 0 50 1000 1,174 1,6 ngập 403,84 1,937 51,937 1500 1,538 2,018 ngập 510,61 2,4923 52,4923 2000 1,862 2,378 ngập 602,98 2,98265 52,9826 3000 2,437 3,007 không ngập 765,31 4,06954 54,0695 4500 3,188 3,81 không ngập 974,27 5,3326 55,3326 5050 3,441 4,078 không ngập 1044,4 5,75871 55,7587 Biểu đồ quan hệ Qd ~ Ztl Dẫn dòng qua móng tràn ở cao trình +85m Theo thiết kế tràn xả lũ được chia làm 5 khoang rộng 11m và 4 trụ pin dày 3m. Vậy bề rộng của tràn là: B = 11 . 5 + 4 . 3 = 67m Dòng chảy qua tràn coi là dòng chảy qua đập tràn đỉnh rộng chay không ngập. Ở năm thứ ba Qp=1% = 7520m3/s, ứng với lưu lượng này ta có Zhl = 42,3m thấp hơn rất nhiều so với cao trình ngưỡng tràn, nên dòng chảy qua đập là dòng chảy tự do. Công thức tính lưu lượng Q = m.B..Ho3/2 H=() (2) Với m = 0,35 Để xác định đường quan hệ Qd ~ Ztl ta cần giả thiết nhiều giá trị Q thay vào (2) ta xác định được H sau đó thay vào công thức Ztl = 85 + H. Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng 2.8 sau: Q(m3/s) 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 7520 H0 0 2,85 4,53 7,18 9,41 11,40 13,23 14,94 16,56 17,37 Ztl 85 87,85 89,53 92,18 94,41 96,40 98,23 99,94 101,56 102,37 Dẫn dòng qua tuynel Tính toán thuỷ lực qua tuynel nhằm xây dựng quan hệ giữa lưu lượng dẫn dòng và cao trình mực nước thượng lưu Theo tài liệu thiết kế tuynel có các thông số kỹ thuật sau: Tuynel có kết cấu mặt cắt ngang dạng tròn , làm bằng bê tông cốt thép bố trí ở bờ phải Lưu lượng thiết kế QTK = QDDTK =1230 m3/s Đường kính tuynel D = 9 m Chiều dài tuynel L = 821,9 m Cao độ cửa vào tuynel Ñ = +30 m Độ dốc tuynel i = 0,001 Hệ số nhám ( Tra phụ lục 4-3 bảng tra thuỷ lực ) n = 0,014 Sơ đồ tính toán Kết quả tính toán lấy theo số liệu tính toán của sv Bùi Ngọc Châu – 43c1 (bảng2.9) Q(m3/s) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 H(m) 5,16 6,9 8,68 10,94 12,7 13,76 Ztl(m) 35,16 36,9 38,68 40,94 42,7 43,76 45,927 49,425 53,389 57,82 62,717 68,08 73,91 Vẽ đường quan hệ Q ~ Z tổng hợp Khi dẫn dòng qua tuynel và đập đang xây dựng dở (mùa lũ năm thứ 2) Dựa vào kết quả tính toán ở trên và theo phương pháp cộng biểu đồ ta có: Bảng 2.10. K ết quả tính phối hợp Q(m3/s) 100 200 300 500 600 700 800 814,5 1345,21 2379 2892,9 3915,37 5443,8 Ztl(m) 35,16 36,9 38,68 42,7 43,76 45,93 49,425 50 51,232 53,106 54,07 55,333 55,759 Khi dẫn dòng qua tuynel và móng tràn (mùa lũ năm thứ 3) Bảng 2.11. Kết quả tính phối hợp Q 100 300 600 900 1100 1300 1550 1850 4050 5150 6250 7350 8450 9550 Ztl 35,16 39,2 43,76 53,39 62,72 73,91 85 87,67 92,79 94,75 96,53 98,19 99,74 100,49 Tính toán điều tiết lũ. Mục đích - Xác định mực nước lũ trong hồ Ztlmax và lưu lượng xả qxảmax của các công trình tháo nước khi xả lũ. - Xác định cao trình đắp đập vượt lũ, các cao trình phòng lũ Tài liệu tính toán - Đường quá trình lũ tiểu mãn tần suất P = 5% có Qmax = 1230m3/s . - Đường quá trình lũ chính vụ tần suất P = 5% có Qmax = 5050m3/s. - Đường quá trình lũ chính vụ tần suất P = 1% có Qmax = 7520m3/s. - Đường quan hệ V ~ Z của hồ chứa - Đường quan hệ QTN2 + Đập xây dở ~ ZTL - Đường quan hệ QTN2 + Tràn ~ Z TL Phương pháp tính Theo tài liệu thuỷ văn thì đường quá trình lũ có nhiều đỉnh dạng phức tạp nên ta sử dụng pháp Pôtapôp . Sử dụng phương pháp Pôtapốp để tính toán điều tiết lũ khi xả lũ qua tuynel và đồng thời qua tuynel TN2 + đập đang xây dựng dở và khi xả qua TN2 + móng tràn xả lũ. a . Tính toán điều tiết lũ khi xả qua tuynel: Tính toán điều tiết cho trường hợp lưu lượng ứng tần suất P = 5% ,Qmax = 1230 m3/s Công thức tính toán: ( Biến đổi về dạng sau : f2(q2) = + f1(q1). Vẽ các quan hệ q = f1( và q = f2( Trong đó: Q1 , q1 , V1 : Là lưu lượng nước đến, lưu lượng xả , dung tích hồ đầu thời đoạn tính toán Q2 , q2 , V2 : Là lưu lượng nước đến, lưu lượng xả , dung tích hồ cuối thời đoạn tính toán : Thời đoạn tính toán .Chọn = 4h Để đơn giản tính toán ta lập bảng tính. Cột (1) : Cao trình các mực nước trong hồ được giả định ZTL Cột (2) : Dung tích hồ chứa tra từ quan hệ W ~ ZTL được VHồ Cột (3) : Lưu lượng xả lũ chảy qua TN2 + đập xây dựng dở qXả Cột (4) : V = VHồ - VTL VHồ : dung tích hồ tương ứng với các ZTL . Vtl : dung tích hồ ứng với khi lũ đến . Cột (5) : Cột (6) : Cột (7) : f1 = ( Cột (8) : f2 = (. Bảng 2.12. Đường phụ trợ f1,f2 qua tuynel Z(m) Vhồ(106m3) qxả(m3/s) V(106m3) V/ ∆t q/2 f1 f2 30 5,21 0 0 0 0 0 0 32 9,59 38,760 4,38 304,17 19,37984 284,79 323,55 37 20,53 205,618 15,32 1063,89 102,809 961,08 1167 40 27,1 358,407 21,89 1520,14 179,2035 1340,94 1699 42 35,25 460,227 30,04 2086,11 230,1136 1856,00 2316 46 51,54 702,100 46,33 3217,36 351,05 2866,31 3568 50 67,84 814,51 62,63 4349,31 407,255 3942,05 4757 55 100,27 936,36 95,06 6601,39 468,18 6133,21 7070 60 132,7 1044,52 127,49 8853,47 522,26 8331,21 9376 65 181,73 1142,57 176,52 12258,33 571,285 11687,05 12830 70 230,75 1232,93 225,54 15662,50 616,465 15046,04 16279 75 299,44 1318,7 294,23 20432,64 659,35 19773,29 21092 B¶ng2.13. Tính to¸n ®iÒu tiÕt lò theo P«tapèp P = 5%qua TN2 T Q Qtb qX¶ f1 f2 (h) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) 1 84,42 0 4 146 115,21 115,21 594,650 709,86 8 245,09 195,54 115,211 594,650 790,19 12 255,53 250,31 131,108 659,083 909,39 16 283,07 269,3 154,697 754,69 1023,99 20 303,19 293,13 177,376 846,61 1139,74 24 620,6 461,89 200,283 939,457 1401,35 28 623,77 622,19 272,928 1128,42 1750,61 32 997,62 810,7 366,869 1383,74 2194,44 36 1230 1113,81 440,126 1756,31 2870,12 40 923,63 1076,82 567,218 2302,9 3379,72 44 712,73 818,18 669,652 2714,07 3532,25 48 562,96 637,85 690,115 2837,13 3474,98 52 443,74 503,35 681,053 2790,93 3294,28 56 354,93 399,33 649,149 2645,13 3044,46 60 295,17 325,05 600,893 2443,56 2768,61 64 249,33 272,25 547,61 2221 2493,25 68 217,25 233,29 494,422 1998,83 2232,12 72 196,98 207,12 446,345 1798,01 2005,13 76 178,68 187,83 408,879 1641,54 1829,37 80 162,49 170,58 379,869 1520,34 1690,92 84 149,93 156,21 355,991 1334,93 1491,14 88 137,83 143,88 298,684 1192,46 1336,34 92 126,18 132 254,28 1082,1 1214,10 96 114,38 120,28 219,215 994,88 1115,16 100 105,75 110,06 195,419 919,74 1029,80 104 100,31 103,03 178,53 851,29 954,32 108 94,71 97,51 163,59 790,74 888,25 112 90,32 92,51 150,514 737,74 830,25 116 87,14 88,73 139,035 691,21 779,94 120 83,97 85,56 129,1 85,56 Qua biểu đồ ta thấy Qxả max = 690,115 m3/s từ đây tra trên biểu đồ Q – Ztl của tuynel ta có: Ztl = +45m và Zhl = +31,78m. Vậy ta cần xây dựng đê quai thượng hạ lưu có cao trình đỉnh Zdqtl > 45m và Zdqhl > 31,78m b. Tính toán điều tiết lũ qua tuynel và đập đang xây dựng dở. Cách làm tương tự sau đây là kết quả tính toán: Với QP5%=5050 m3/s và ∆t = 4h Bảng 2.14 Đường phụ trợ f1,f2 qua tuynel và đập đang xây dở Z(m) Vhồ(106m3) qxả(m3/s) V(106m3) V/ ∆t q/2 f1 f2 30 5,21 0 0 0 0 0 0 33 11,77 58,14 6,56 455,56 29,07 426,49 484,626 35 16,16 96,9 10,95 760,42 48,45 711,97 808,867 37 20,53 205,62 15,32 1063,89 102,81 961,08 1166,7 38 22,72 261,8 17,51 1215,97 130,9 1085,07 1346,87 39 24,91 314,16 19,7 1368,06 157,08 1210,98 1525,14 42 35,25 460,23 30,04 2086,11 230,115 1856,00 2316,23 43 39,32 528,3 34,11 2368,75 264,15 2104,60 2632,9 45 47,47 657,22 42,26 2934,72 328,61 2606,11 3263,33 47 55,62 730,67 50,41 3500,69 365,335 3135,36 3866,03 50 67,84 814,51 62,63 4349,31 407,255 3942,05 4756,56 51 74,32 1229,04 69,11 4799,31 614,52 4184,79 5413,83 53 87,3 2321 82,09 5700,69 1160,5 4540,19 6861,19 54 93,785 2855,55 88,575 6151,04 1427,78 4723,27 7578,82 55 100,27 3645,78 95,06 6601,39 1822,89 4778,50 8424,28 55,759 119,728 5443,8 114,518 7952,64 2721,9 5230,74 10674,5 B¶ng 2.15. Tính to¸n ®iÒu tiÕt lò theo P«tapèp P=5% T Q Qtb qXa f1 f2 (h) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) 1 346,605 0 4 599,416 473,010 473,01 1902,7 2375,680 8 1006,273 802,844 473,01 1902,7 2705,514 12 1049,133 1027,703 543,15 2162,4 3190,073 16 1162,183 1105,658 642,24 2547,8 3653,498 20 1244,797 1203,490 707,77 3009,8 4213,290 24 2547,983 1896,390 763,36 3507,6 5403,998 28 2561,027 2554,505 1222,84 4181,2 6735,665 32 4095,904 3328,466 2226,3 4509,4 7837,836 36 5050,000 4572,952 3097,65 4723,7 9296,622 40 3792,159 4421,080 4342,97 5246,8 9667,870 44 2926,830 3359,495 4639,68 5242,5 8601,965 48 2311,322 2619,076 3787,56 4814,5 7433,576 52 1821,851 2066,587 3111,16 4723,7 6790,307 56 1457,232 1639,542 2262,52 4540,2 6179,732 60 1211,876 1334,554 1806,87 4372,9 5707,414 64 1023,665 1117,771 1450,54 4256,9 5374,651 68 891,980 957,823 1204,33 4170,3 5128,143 72 808,745 850,363 1048,86 4079,3 4929,643 76 733,585 771,165 923,67 4006 4777,135 80 667,122 700,354 827,49 3949,7 4650,004 84 615,566 641,344 804,48 3845,5 4486,884 88 565,873 590,720 789,12 3697,8 4288,470 92 518,044 541,959 770,44 3518 4059,979 96 469,594 493,819 748,93 3311,1 3804,869 100 434,188 451,891 723,22 3081,7 3533,571 104 411,827 423,007 690,15 2843,4 3266,407 108 388,844 400,335 657,12 2606 3006,335 112 370,830 379,837 604,67 2401,7 2781,507 116 357,786 364,308 558,69 2222,8 2587,128 120 344,742 351,264 518,46 Qua biểu đồ ta thấy Qxả max = 4639,68m3/s từ đó xác định được Ztl = +55,53m Zhl = +38,29m . Vậy ta cần đắp đập tới cao trình vượt lũ Zd > 55,53m b. Tính toán điều tiết lũ qua tuynel và móng tràn Cách làm tương tự sau đây là kết quả tính toán: Với QP1%=7520 m3/s và ∆t = 6h Bảng 2.16. Đường phụ trợ f1,f2 qua tuynel và móng tràn Z(m) Vhồ(106m3) qxả(m3/s) V(106m3) V/∆t q/2 f1 f2 30 5.21 0 0 0 0 0 0 35.16 14.01 100 8.8 488.89 50 438.89 538.89 40 27.1 352.63 21.89 1216.11 176.315 1039.80 1392.43 45 45.33 638.63 40.12 2228.89 319.315 1909.57 2548.20 50 47.78 814.51 42.57 2365.00 407.255 1957.75 2772.26 55 100.27 934.51 95.06 5281.11 467.255 4813.86 5748.37 60 132.7 1047.69 127.49 7082.78 523.845 6558.93 7606.62 65 181.73 1140.75 176.52 9806.67 570.375 9236.29 10377.04 70 230.75 1230.12 225.54 12530.00 615.06 11914.94 13145.06 75 299.48 1324.57 294.27 16348.33 662.285 15686.05 17010.62 80 368.14 1437.29 362.93 20162.78 718.645 19444.13 20881.42 85 459.06 1550 453.85 25213.89 775 24438.89 25988.89 87 495.44 2191.85 490.23 27235.00 1095.925 26139.08 28330.93 89 531.81 2833.7 526.6 29255.56 1416.85 27838.71 30672.41 93 619.54 4167.86 614.33 34129.44 2083.93 32045.51 36213.37 94 642.73 4729.08 637.52 35417.78 2364.54 33053.24 37782.32 B¶ng2.17. TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò theo P«tapèp P=1% T Q Qtb qXa f1 f2 (h) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) 0 516.1328 0 6 1195,06 855,5966 855,597 2375,08 3230,67656 12 1562,273 1378,667 855,6 2375,14 3753,80667 18 1767,616 1664,945 880,81 2873,05 4537,99465 24 3794,224 2780,92 918,6 3619,44 6400,36005 30 4972,635 4383,429 1045,82 5354,6 9738,02927 37 7520 6246,317 1179,19 8584,61 14830,9273 42 4876,438 6198,219 1343,56 13487,35 19685,5689 48 3441,811 4159,124 1494,49 18191,25 22350,3742 54 2512,1 2976,955 1730,54 20620,05 23597,0053 60 2006,5 2259,3 2100,2 21460,89 23720,19 66 1503,2 1754,85 2086,4 21476,01 23230,86 72 1204,31 1353,755 1967,85 21124,12 22477,875 78 1043,365 1123,838 1759,06 20680,63 21804,4676 84 916,6445 980,0049 1555,73 20248,74 21228,7449 90 806,5732 861,6089 1535,26 20248,7 21110,3089 96 699,2768 752,925 1532,13 19578,13 20331,055 102 629,9041 664,5904 1511,54 18819,48 19484,0704 108 579,0308 604,4674 1489,16 17884,33 18488,7974 114 542,9569 560,9938 1462,86 17025,82 17586,8138 120 513,3579 528,1574 1437,6 Qua biểu đồ ta thấy Qxả max = 2100,2 m3/s từ đó xác định được Ztl = +88,19m Zhl = +34,82m . Vậy ta cần đắp đập tới cao trình vượt lũ Zd > 88,19m. Thiết kế đê quai Do công trình chính là cấp I nên đê quai là công trình phụ, theo quy phạm TCVN 285- 2002 thì công trình phụ là cấp III. Zd = Zmn + d Đê quai dọc Đê quai dọc được sử dụng trong mùa kiệt năm thứ nhất đắp bằng đất á sét chủ yếu là tận dụng đất đào móng tràn và móng đập, mái đê phía sông bảo vệ bằng lớp đá xếp, chân được bảo vệ bằng rọ đá. Kích thước đê quai : B = 9m, m = 2, L = 850m Phần thượng lưu Zđqdtl = +34,5 m b. Phần hạ lưu Zđqdhl = Zhl + d = 33,13 + 0,47 = +33,6 m c. Khối lượng đê quai Dựa vào mặt cắt ngang điển hình đê quai dọc ta tính theo phương pháp mặt cắt trung bình ta có: V = SLi.Si = 416,825.47,297 + 271,5.24,08 + 161,75.31,97 = 31423,44m3. d. Khối lượng đá kè mái V’ = 416,825.4,58 + 271,5.4,096 + 161,75.6,82 = 4123,6m3. Đê quai thượng lưu Do đặc điểm đê quai chỉ làm việc trong mùa khô còn mùa lũ thì cho nước tràn qua. Theo phương án thiết kế mùa kiệt năm thứ 2 tiến hành ngăn dòng qua tính toán thuỷ lực, thuỷ văn và điều tiết lũ ta thiết kế đê quai như sau: Mùa kiệt năm thứ 2 dẫn dòng qua tuynel nên theo kết quả tính toán trên ta có: Zdqtl = Ztl + d = 45 + 0,5 = 45,5m Chọn B = 9m m1 = mtl = 4, m2 = mhl = 1,2 L = 416,25 m V = 416,25 . 690.625 = 287472,66 m3 V’ = 416,25 . 20,311 = 8454,76 m3 Để tăng ổn định cho đê ta bố trí 2 cơ thượng hạ lưu ở cao trình +36,5m ; +34,5m mái đê được gia cố bằng đá lát, chân gia cố bằng rọ đá. Đê quai hạ lưu Zdqhl = Zhl + d = 31,78 + 0,52 = 32,3 m B = 9m m1 = mtl = 2, m2 = mhl = 2 L = 137,88 m V = 137,88 . 133,24 = 18370,79 m3 V’= 137,88 . 4,57 = 629,77 m3 Tính thấm qua đê quai Sơ đồ tính thấm Để giảm khối lượng tính toán và để đơn giản ta tính thấm cho trường hợp bất lợi nhất đó là mực nước thượng lưu max ở hạ lưu không có nước, nền đập là đá không thấm nước . Đất đắp đê coi như đồng chất. a. Tính thấm qua đê quai thượng lưu Sơ đồ tính toán thấm qua đê quai thượng lưu Lưu lượng thấm qua 1 m đê quai ( trong TH hạ lưu không có nước ) q = k (1) Với a0 = Trong đó : h1- cột nước thượng lưu, h1 = 19 m a0 - độ cao hút nước Ta tính toán với hệ số mái trung bình mTL = 4 ; mHL = 2,25 = = = 8,44 (m) a0 = =3 (m) Thay a0 và vào (1) ta có : q = 8.10-7.=2,715.10-6 ( m2/s) Vậy lưu lượng thấm qua toàn bộ đê quai là : Q =q.L = 2,715.10-6.416,25.3600.24 = 97,66 (m3/ngày đêm) b.Tính thấm qua đê quai hạ lưu Sơ đồ tính toán thấm qua đê quai hạ lưu Lưu lượng thấm qua 1m đê quai ( trong trường hợp hố móng không có nước ) q = k (2) Với a0 = Trong đó : h1- cột nước phía hạ lưu , h1 = 5,28 m a0 - độ cao hút nước = = = 2,112 (m) a0 = =0,6 (m) Thay a0 và vào (2) ta có : q = 8.10-7.=5,07.10-7 ( m2/s) Vậy lưu lượng thấm qua toàn bộ đê quai là : Q =q.L = 5,07.10-7.137,88.3600.24 = 6,04(m3/ngày đêm) c.Tính thấm qua đê quai dọc Sơ đồ tính toán thấm qua đê quai dọc Lưu lượng thấm qua 1 m đê quai ( trong TH hố móng không có nước ) q = k (2) Với a0 = Trong đó : h1- cột nước phía hạ lưu , h1 = 7,5 m a0 - độ cao hút nước = = = 3 (m) a0 = =1,18 (m) Thay a0 và vào (2) ta có : q = 8.10-7.=1,05.10-6 ( m2/s) Vậy lưu lượng thấm qua toàn bộ đê quai là : Q =q.L = 1,05.10-6.271,5.3600.24 = 24,7(m3/ngày đêm) Từ kết quả tính thấm ở trên tra sổ tay tra cứu máy bơm ta chọn được loại máy bơm chất sệt có mã hiệu LTS 12 – 16B. Có các thông số kỹ thuật sau: Q = 12m3/h, H = 16m, N = 2,2KW Trong đó 2 máy bố trí ở 2 đầu hố móng và 1 máy dự trữ. Kết quả tính toán thuỷ lực dẫn dòng Bảng 2.18. Kết quả tính thuỷ lực dẫn dòng Năm Thời đoạn Tần suất thiết kế Lưu lượng(m3/s) Công trình dẫn dòng MN trước đập(m) Dẫn dòng Lấp dòng Dẫn dòng Lấp dòng Thứ nhất Kiệt (tháng 12 đến tháng 5) 5% 1230 Lòng sông thu hẹp 34,055 Lũ (tháng 6 đến tháng 11) 5% 5050 Lòng sông thu hẹp 40,45 Thứ 2 Kiệt (tháng 12 đến tháng 5) 1/12 5% 1230 137 Tuynel 45 Lũ (tháng 6 đến tháng 11) 5% 5050 Tuynel và đập 55,53 Thứ 3 Kiệt (tháng 12 đến tháng 5) 5% 1230 Tuynel 45 Lũ (tháng 6 đến tháng 11) 1% 7520 Tuynel và tràn 88,19 Thứ 4 Kiệt (tháng 12 đến tháng 5) 5% 1230 Tuynel 45 Lũ (tháng 6 đến tháng 11) 0,1% 13200 Tràn Tiến độ khống chế Dựa trên kết quả tính toán ngăn dòng ta lập được tiến độ không chế như sau: Bảng 2.19. Tiến độ khống chế Năm Mùa kiệt Mùa lũ thứ 1 Đắp đê quai dọc bên bờ phải Đào móng đập (vai trái và thềm bờ phải), khoan phụt xử lý nền, đổ bê tông bản chân và đắp thân đập phía bờ phải đến cao trình +50m Khai thác đá làm lớp đệm cho đập Đào tuynel: D=9m, cửa vào cao trình +30m Đào móng tràn xả lũ Thi công phần đập phía bờ phải, phía trong đến cao trình +60m Tiếp tục thi công tràn xả lũ Hoàn thiện tuynel TN2 thứ 2 Chặn dòng (Đắp đê quai thượng hạ lưu) Đắp đập phần bờ phải tới cao trình +70m Đào xử lý nền và đắp đập phần lòng sông tới cao trình +50m Đào móng, khoan phụt và đổ bê tông bản chân và đắp đập bờ trái đến cao trình +65m Tiếp tục thi công tràn xả lũ Đắp đập phần bờ phải tới cao trình +75m Đắp đập phần bờ trái từ cao trình +65m tới +85m Tiếp tục thi công tràn xả lũ, gia cố mái tràn thứ 3 Tu sửa đê quai thượng hạ lưu Đắp đập theo mặt cắt chống lũ thượng lưu +90m, hạ lưu tới +65 Đổ bê tông tràn xả lũ, lắp đặt thiết bị tràn Hoàn thiện mái tràn Đào kênh dẫn nước vào tràn Đắp đập phần hạ lưu toàn tuyến đến cao trình thiết kế thứ 4 Xả cạn hồ, thi công xong nhà máy thủy điện Đổ bê tông bản mặt tới cao trình +89,00m Đổ bê tông bản mặt từ cao trình +89,00m đến cao trình thiết kế Hoàn thiện công trình Công tác ngăn dòng Mục đích ý nghĩa ngăn dòng - Mục đích : làm cho dòng chảy sang công trình dẫn dòng khác, ngăn không cho dòng chảy vào vị trí hố móng. - Ý nghĩa: là 1 công tác quan trọng để khống chế toàn bộ tiến độ thi công công trình. Chọn thời điểm ngăn dòng - Căn cứ vào sơ đồ dẫn dòng thi công , trình tự thi công ,tài liệu thuỷ văn về khu vực xây dựng đã nêu và tính toán ở các phần trên ta chọn thời gian ngăn dòng vào 10 ngày đầu tháng 12 (mùa khô năm thi công thứ 2). Chọn tần xuất lưu lượng thiết kế ngăn dòng - Tần suất lưu lượng thiết kế ngăn dòng theo TCVN 285-2002 , công trình đầu mối Cửa Đạt thuộc công trình cấp I do đó chọn tần suất thiết kế : P = 5%. - Lưu lượng thiết kế chặn dòng : QTK = 137(m3/s) (lưu lượng lớn nhất trong 10 ngày đầu tháng 12). Chọn vị trí độ rộng cửa ngăn dòng - Chọn vị trí cửa ngăn dòng ở giữa lòng sông để đảm bảo đong chảy xuôi thuận, khả năng tháo nước lớn nhất. - Do để đảm bảo điều kiện chống xói của nền và điều kiện cường độ thi công, khả năng lợi dụng tổng hợp nguồn nước nên ta chọn chiều rộng cửa ngăn dòng B = 15 m Phương pháp lấp dòng Chọn phương pháp lấp đứng Tính toán thuỷ lực ngăn dòng theo phương pháp lấp đứng Ta có phương trình cân bằng nước : Qđến = Qxả + Qcửa ( bỏ qua Qthấm và Qtích) . Lưu lượng qua cửa ngăn dòng : Qcửa = m. Trong đó : m- hệ số phụ thuộc() , m =0,16() - chiều rộng trung bình của cửa ngăn dòng (hệ số mái chân kè m =1,25) B và H - Bề rộng và chiều sâu trung bình dòng chảy tới gần ở thượng lưu H0 = H+ với V0= Ta giả thiết Ztl cho đến khi thoả mãn phương trình cân bằng nước, ta được bảng tính sau: Bảng 2.20. Tính thuỷ lực qua cửa ngăn dòng Ztl H V0 H0 z z/H0 m B Qcửa Qxả Qđến 30 3,5 2,61 3,85 0,82 0,2131 0,1237 23,75 98,1619 0 98,162 30,1 3,6 2,54 3,93 0,92 0,2342 0,1256 24 103,964 3,489 107,45 30,2 3,7 2,47 4,01 1,02 0,2543 0,1274 24,25 109,873 6,978 116,85 30,37 3,87 2,36 4,15 1,19 0,2865 0,1299 24,68 120,205 10,45 130,66 30,4 3,9 2,34 4,18 1,22 0,2919 0,1303 24,75 122,07 13,956 136,03 30,41 3,91 2,34 4,19 1,23 0,2937 0,1304 24,78 122,694 14,305 137 Theo Izbas, lưu tốc lớn nhất qua cửa ngăn dòng (khi hai chân kè gặp nhau là) : V = = = 1,85 (m/s) Đường kính viên đá nhỏ nhất dùng để ngăn dòng để không bị là : D = = = 0,17(m) Vậy để hòn đá không bị nước cuốn trôi thì kích thước hòn đá D>= 0,17m. Từ tài liệu địa chất khu vực xây dựng hồ chứa ta thấy tầng phủ ở sông có thành phần gồm hỗn hợp cuội, sỏi, cát, đá tảng lòng sông chiều dày từ 2– 4 m tra phụ lục 1-14TCN.57–88 Ta thấy lưu tốc cho phép không xói đối với lòng sông là [V]KX = 1,66 m/s. V = 1,85(m/s) >[V]KX = 1,66(m/s) nên phải gia cố đoạn đập ở cửa ngăn dòng. Thi công ngăn dòng Trước khi ngăn dòng phải tiến hành chuẩn bị nhân lực, thiết bị, vật tư để ngăn dòng vào 10 ngày đầu tháng 12 năm thứ 2. Vật liệu ngăn dòng phải được trữ trong các bãi vật liệu phục vụ ngăn dòng nằm gần vị trí của hạp long để đảm bảo tính cơ động tối đa khi đổ đá ngăn dòng. Trước khi ngăn dòng tiến hành đắp đê quai thu hẹp lòng sông trước tháng 12, đo đạc và quan trắc thuỷ văn để chọn thời điểm ngăn dòng thích hợp. Khi ngăn dòng tất cả nhân công và máy móc phải sẵn sàng chờ hiệu lệnh.