Đồ án Thiết kế hồ chứa nước ĐămBri

c: Trọng lượng cả hai cửa van: G2cv = 2. 710,508 = 141,016 (KN) Điểm đặt trọng tâm G theo kinh nghiệm nằm trên đường phân gíac của góc tại tâm cung bản chắn nước và cách tâm cung một đoạn xác định theo công thức: l = 0,8.R = 0,8.12 = 96m Trọng lượng trụ pin và trụ biên: Gtrụ = Trong đó: Ftp và Ftb lần lượt là diện tích trụ pin và trụ biên trên mặt đứng. dtp và dtb lần lượt là chiều dày trung bình của trụ pin và trụ biên. Có dtp = dtb = 2m Gtrụ = Trọng lượng cầu công tác: Gct = 24. 42,353 = 1016,472 (KN) Trong đó: Vct là thể tích bê tông cầu công tác. Trọng lượng cầu giao thông: Ggt = 24.2,5.28 = 1680(KN) Trong đó: Fgt là diện tích mặt cắt ngang cầu giao thông. Trọng lượng cầu thả phai: Gph = 24.1,825.28= 1226.4 (KN) Trong đó: Fph là diện tích mặt cắt ngang cầu thả phai. Trọng lượng đá ở giữa hai chân khay: Pđ = 22.1,825.28 = 1226,4 (KN) Trong đó: Fđ là diện tích đá trên mặt cắt ngang giữa hai chân khay. Hình 5-3. Sơ đồ lực tác dụng trên tràn tại mặt cắt tính toán Lực sinh ra khi có động đất: bao gồm các phần sau: - Lực quán tính động đất: Fđ = Trong đó: kc là hệ số động đất, ứng với động đất cấp 7 thì kc = 0,025 là hệ số đặc trưng động đất = 1,5 h1 và h2 lần lượt là khoảng cách từ điểm tính toán và từ trọng tâm công trình đến nền. Ta lấy h1 = h2 G là trọng lượng công trình G= Gđ +Gcv +Gtrụ +Gct + Ggt +Gph = 175769,5 (KN) Vậy Fđ = 0,025. 1,5 . 175769,5 = 6591,35 (KN) Lực quán tính động đất có điểm đặt tại trọng tâm mặt cắt tính toán, có chiều từ thượng lưu về hạ lưu. - Áp lực nước tăng thêm khi có động đất: Wđ1 = 1239,494 (KN) Wđ2 = 30,915 (KN) Điểm đặt và phương chiều như trên hình vẽ. Bảng 5-6: Kết quả xác định các lực tác dụng trên tràn TT Lực Trị số lực tác dụng (KN) Tay đòn (m) Mômen (KNm) Tải trọng tiêu chuẩn Hs lệch tải n Tải trọng tính toán ↓(+) (+)→ ↓(+) (+)→ 1 W1 49579,74 1 49579,74 6,33 314005,020 2 W2 -1236,06 1 -1236,06 1 -1236,060 3 W2cv -2617,896 1 -2617,89 -6,24 16335,675 4 Pn 11362,923 1 11362,92 -9,92 -112720,196 5 Ws 1271,42 1 1271,42 10,82 13756,764 6 Wth -26369,28 1 -26369,28 -3,92 103367,578 7 Wđn -19776,96 1 -19776,96 0 0,000 8 Gđ 114912 1,05 120657,6 -2,98 -359559,648 9 Gcv 141 1,2 169,2192 -5,39 -912,091 10 Gtru 56793,6 1,05 59633,28 1,31 78119,597 11 Gct 1016,472 1,05 1067,29 4,1 4375,912 12 Ggt 1680 1,05 1764 9,85 17375,400 13 Gph 1226,4 1,05 1287,72 -9,04 -11640,989 14 Pđ 13552 1,05 14229,6 0 0,000 15 Fđ 6591,3558 1,1 7250,491 4,75 34439,834 16 Wđ1 1239,4935 1,1 1363,442 6,33 8635,138 17 Wđ2 1236,06 1,1 1359,66 1 1359,666 S T Trường hợp 1 161407,5 49615,1 61266,961 Trường hợp 3 161407,5 50343,92 71986,417 c. Kiểm tra ứng suất nền: Ứng suất nền được xác định theo công thức: (5-11) Trong đó: e là độ lệch tâm của hợp lực thẳng đứng với điểm giữa của mặt cắt, được xác định theo công thức: (5-12) Mo là tổng mômen các lực đối với trọng tâm tính toán với chiều dương là chìều kim đồng hồ. B là chiều rộng đáy đập tại mặt cắt tính toán. F là diện tích đáy đập. Điều kiện cần thỏa mãn của ứng suất nền: Bảng 5-7: Kết quả kiểm tra điều kiện ứng suất nền Trường hợp e (m) Kết luận 1 0,380 262,983 217,397 An toàn 3 0,638 278,502 201,878 An toàn d. Kiểm tra ổn định Kiểm tra ổn định trượt: Theo TCXDVN 285-2002: điều kiện về ổn định chống trượt của đập tràn là: hay (5-13) Trong đó: R là giá trị tính toán của các lực chống trượt. (5-14) là hệ số ma sát giữa nền đá ( đới IB) và đập bê tông có =0,75 c là hệ số chống cắt phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa bê tông và đá nền, c = 20KN/m2 F là diện tích đáy đập. Ntt là giá trị tính toán của các lực gây trượt. là hệ số ổn định trượt cho phép. nc là hệ số tổ hợp tải trọng: + Với tổ hợp tải trọng cơ bản: nc = 1. + Với tổ hợp tải trọng đặc biệt: nc = 0,9 kn là hệ số đảm bảo được xét theo quy mô, nhiệm vụ của công trình. Theo TCXDVN 285-2002 thì với công trình cấp II có kn = 1,2 m là hệ số điều kiện làm việc. Theo phụ lục B của TCXDVN 285-2002 thì: với công trình có mặt trượt đi qua mặt tiếp xúc giữa bê tông và đá thì ta tìm được: m = 0,95 Thay các giá trị tìm được vào công thức (5-13) ta có kết quả tính toán hệ số ổn định trượt phẳng của tràn trong các trường hợp là: Bảng 5-8: Kết quả kiểm tra điều kiện ổn định trượt Trường hợp R(KN) Ntt (KN) K 1 1,26 134495,626 49615,100 2,711 3 1,14 134495,626 56869,368 2,365 Vậy tràn đảm bảo ổn định trựơt trong mọi trường hợp làm việc. Kiểm tra ổn định lật: Từ kết quả tính toán ứng suất đáy móng ở bảng 5-7 cho thấy các trường hợp tính toán đều có >0 nên tràn đảm bảo điều kiện ổn định lật. 5.3.2 Kiểm tra ổn định tường bên dốc nước a. Các trường hợp tính toán Khi tính toán kiểm tra ổn định của tường bên dốc nước, ta phải tiến hành kiểm tra theo các trường hợp làm việc khác nhau của tường: - Trường hợp 1: Tường mới thi công xong, trên bờ có áp lực xe máy - tổ hợp tải trọng cơ bản. - Trường hợp 2: Tràn vừa xả lũ xong, trong dốc không có nước, sau lưng tường có áp lực nước ngầm- tổ hợp tải trọng cơ bản. - Trường hợp 3: Dốc nước làm việc khi có động đất- Tổ hợp tải trọng đăc biệt. Trong phạm vi đồ án này, ta tiến hành kiểm tra ổn định của tường bên dốc nước theo trường hợp 1 và 2 tại đoạn đầu dốc do tại đây tường có chiều cao lớn nhất là 21,3m. Do chiều cao của tường lớn nên ta sử dụng kết cấu tường sườn làm tường trên dốc nước. Để tính toán ổn định của tường, ta cắt 5 m chiều dài tường để tính. Tại mặt cắt trung tâm của đoạn tường được xét, chiều cao tường là 19,45m, chiều dày sườn là 1m. Ở đây ta sử dụng bài toán phẳng để tính toán. Hình 5-4.Tường bên dốc nước Các lực tác dụng lên tường bao gồm: Áp lực đất, áp lực xe máy và thiết bị thi công đi lại sau tường, trọng lượng bản thân tường. Vật liệu đất đắp bên tường có các chỉ tiêu cơ lí sau: Chỉ tiêu cơ lí của đất đắp: - Độ ẩm - Dung trọng khô - Dung trọng bão hoà - Dung trọng tự nhiên - Góc ma sát trong và - Lực dính đơn vị: Ctn = 35 KN/m2 và Cbh = 28 KN/m2 b. Tính toán ổn định tường bên trong trường hợp 1: -Xác định các lực tác dụng lên tường: Hình 5-5 Sơ đồ các lực tác dụng lên tường bên dốc nước Trưòng hợp 1- Tường vừa thi công xong. * Áp lực đất chủ động: Hệ số áp lực đất chủ động: Cường độ áp lực đất chủ động được xác định theo công thức: pcđ = Giả sử trục z lấy gốc là đỉnh tường và có chiều dương hướng xuống dưới. + Tại z = 20,3 m pcđ + Tại Z = 0 pcđ Do đó: Zo = 3,30m (nội suy đường thẳng từ quan hệ pcđ và Z) - Tổng áp lực đất chủ động: Ecđ = 0,5.(20,3 – 3,3).. 5=7824,25 (KN) * Trọng lượng khối đất đè lên chân tường: Pd1 = Pd2 = * Trọng lượng bản móng: P1 = * Trọng lượng thân tường: P2 = * Trọng lượng bản sườn: P3 = Bảng 5-9: Tính toán lực tác dụng lên tường bên dốc nước (Trường hợp 1) Lực tác dụng Trị số lực tác dụng (KN) Cánh tay đòn Mômen Tải trọng tiêu chuẩn Hs lệch tải n Tải trọng tính toán lo Mo ↓(+) (+)→ ↓(+) (+)→ (m) (KNm) Eđ 7824,250 1,20 9389,100 6,000 56334,600 Pđ1 1637,230 1,10 1800,953 -3,870 -6969,688 Pđ2 11833,884 1,10 13017,272 -2,310 -30069,899 P1 2808,000 1,05 2948,400 0,000 0,000 P2 3542,400 1,05 3719,520 2,750 10228,680 P3 1669,200 1,05 1752,660 -0,360 -630,958 Tổng 23238,805 9389,100 28892,735 * Kiểm tra ứng suất nền: Ứng suất nền được xác định theo công thức: (5-11) Trong đó: e là độ lệch tâm của hợp lực thẳng đứng với điểm giữa của mặt cắt, được xác định theo công thức: Điều kiện cần thỏa mãn của ứng suất nền: Vậy tường bên dốc nứơc đảm bảo điều kiện ổn định về ứng suất nền. * Kiểm tra ổn định trượt cho tường: Sử dụng hệ số an toàn cho phép đã tính ở phần kiểm tra ổn định tràn là Hệ số an toàn chống trượt: Kt = 1,99 > nên tường chắn thiết kế đảm bảo điều kiện an toàn về trượt. Do ứng suất nền dương nên không cần phải kiểm tra lật. c. Tính toán ổn định tường bên trong trường hợp 2: -Xác định các lực tác dụng lên tường: Hình 5-6.Sơ đồ các lực tác dụng lên tường bên dốc nước Trưòng hợp 2 – Tràn vừa xả lũ xong, trong dốc không có nước. * Áp lực đất chủ động: Hệ số áp lực đất chủ động: Cường độ áp lực đất chủ động được xác định theo công thức: pcđ = Giả sử trục z lấy gốc là đỉnh tường và có chiều dương hướng xuống dưới. + Tại Z = 0 pcđ + Tại z = 14,8 m pcđ nên zo = 4,88m Tính toán áp lực chủ động cho lớp đất bão hoà với z = 14,8+z2 : +Tại z2 = 0 pcđ + Tại z2 = 5,5 m pcđ - Tổng áp lực đất chủ động: Do khối đất thứ nhất gây ra Ecđ1 = 0,5.14,8. =1091,02 (KN) Do khối đất thứ hai gây ra Ecđ2 = 0,5.(127,79+164,67).5,5=804,265 (KN) * Trọng lượng khối đất đè lên chân tường: Pd1 = Pd2 = * Trọng lượng bản móng: P1 = * Trọng lượng thân tường: P2 = * Trọng lượng bản sườn: P3 = *Áp lực thủy tĩnh: * Áp lực thấm: * Áp lực đẩy nổi: Bảng 5-9: Tính toán lực tác dụng lên tường bên dốc nước (Trường hợp 2) Lực tác dụng Trị số lực tác dụng (KN) Cánh tay đòn Mômen Tải trọng tiêu chuẩn Hs lệch tải n Tải trọng tính toán lo Mo ↓(+) (+)→ ↓(+) (+)→ (m) (KNm) Eđ1 1091,02 1,20 1309,22 26,84 35139,5722 Eđ2 804,265 1,20 965,118 3,877 3741,76249 Pđ1 1637,230 1,10 1800,953 -3,870 -6969,688 Pđ2 11833,884 1,10 13017,272 -2,310 -30069,899 N1 741,88 1,00 741,88 1,8333 1360,11333 N2 -79,46 1,00 -79,46 0,6 -47,676 Wth -6790,97 1,00 -6790,97 -3,04 20644,5488 Wđn -2790,45 1,00 -2790,45 0 0 P1 2808,000 1,05 2948,400 0,000 0,000 P2 3542,400 1,05 3719,520 2,750 10228,680 P3 1669,200 1,05 1752,660 -0,360 -630,958 Tổng 13657,385 2936,762 33396,456 * Kiểm tra ứng suất nền: Ứng suất nền được xác định theo công thức: (5-11) Trong đó: e là độ lệch tâm của hợp lực thẳng đứng với điểm giữa của mặt cắt, được xác định theo công thức: Điều kiện cần thỏa mãn của ứng suất nền: Vậy tường bên dốc nứơc đảm bảo điều kiện ổn định về ứng suất nền. * Kiểm tra ổn định trượt cho tường: Sử dụng hệ số an toàn cho phép đã tính ở phần kiểm tra ổn định tràn là Hệ số an toàn chống trượt: Kt = > nên tường chắn thiết kế đảm bảo điều kiện an toàn về trượt. Do ứng suất nền dương nên không cần phải kiểm tra lật. Kết luận: tường chắn thiết kế đảm bảo an toàn về ổn định trượt và ổn định lật. CHƯƠNG VI THIẾT KẾ CỬA NHẬN NƯỚC 6.1 Vị trí và hình thức cửa vào - Cửa lấy nước được xây dựng để lấy nước từ hồ chứa dẫn vào nhà máy thủy điện phục vụ cho phát điện. Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất và vị trí tuyến năng lượng, đặt cửa lấy nước nằm trên bờ trái suối Đa Br’Len, cách tim tuyến đập I khoảng 1000m về phía thượng lưu. Cửa lấy nước phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Đảm bảo lấy đủ lưu lượng nước vào nhà máy thủy điện Q = 20,87 m3/s + Chống được bùn cát vào đường hầm dẫn nước nhà máy. + Ngăn chặn được các vật nổi vào kênh. Từ việc phân tích đi đến việc chọn cửa lấy nước kiểu tháp bằng bê tông cốt thép và đặt trên nền đá II. Cửa có một khoang dẫn nước vào đường hầm và có kích thước là 6x5m. Trước cửa vào là kênh dẫn vào có bề rộng không đổi là B = 10m đồng thời có độ dốc thay đổi theo hai đoạn. Bảng 6-1: Các thông số của kênh dẫn vào cửa nhận nước Đơn vị Đoạn kênh 1 Đoạn kênh 2 Độ dốc đáy kênh i (%) 2,5 0 Chiều dài kênh L m 25 100 Cao trình đầu kênh Z m 582 581,375 Hệ số mái kênh m 1 1 Tại cửa lấy nước có bố trí cửa van vận hành, cửa van sửa chữa và lưới chắn rác. Trên đỉnh có bố trí cầu trục để vận hành và sửa chữa các thiết bị trên cửa lấy nước. Dẫn ra cửa lấy nước là cầu công tác dài 55m và rộng 6m. 6.2 Bố trí chung cửa vào 6.2.1 Bố trí cửa nhận nước Để xác định cao trình cửa vào ta phải dựa vào cao trình mực nước chết và cao trình bùn cát. Theo số liệu đã cho: cao trình mực nước chết là MNC = 589m. Số liệu tính toán bùn cát cho công trình: Bảng 6-2: Số liệu tính toán bùn cát cho dự án hồ Đa M’Bri Tháng I II III IV V VI VII Q (m3/s) 2,64 1,97 1,33 2,70 5,45 9,65 13,93 43 47 50 117 191 237 377 Tháng VIII IX X XI XII Năm Q (m3/s) 24,66 28,77 19,43 12,07 4,87 10,62 545 376 324 257 76 220 Bùn cát lắng đọng trong hồ chứa gồm có bùn cát lơ lửng và bùn cát di đẩy: Vlắng đọng = Vlơ lửng + Vdi đẩy (6-1) Trong đó: Vlắng đọng là thể tích bùn cát lắng đọng trong hồ chứa. Vlơ lửng là thể tích bùn cát lơ lửng lắng đọng trong hồ chứa. Vdi đẩy là thể tích bùn cát di đẩy. * Xác định thể tích bùn cát lơ lửng lắng đọng trong hồ chứa: Thể tích bùn cát lơ lửng lắng đọng trong hồ chứa được tính theo công thức: Vlơ lửng (6-2) Trong đó: là mật độ bùn cát lơ lửng ( = 220 g/m3 ) Qo là lưu lượng bình quân nhiều năm ( Qo = 10,62 m3/s) T là tuổi thọ công trình theo TCXDVN 285-2002 lấy bằng 100 năm. là hệ số lắng đọng bùn cát lấy = 0,7 là dung trọng ban đầu của bùn cát lơ lửng lấy =1,5 T/m3 Thay các giá trị đã tìm ta được: Vlơlửng * Xác định thể tích bùn cát di đẩy: Vdi đẩy = K. Vlơ lửng Đối với sông miền núi ta lấy K = 10% đến 80 % , ta chọn K = 40% Vdi đẩy = K. Vlơ lửng = 0,4. 3,44.106 = 1,376. 106 (m) * Thể tích bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình: Vlắng đọng = V lơ lửng + V di đẩy = 3,44.106 + 1,376. 106 = 4,816.106 (m3) Từ đó ta tra quan hệ địa hình Z ~ V tìm được cao trình bùn cát lắng đọng của công trình là Zbc = 582,44m. Từ cao trình MNC và cao trình bùn cát lắng đọng ta xác định được cao trình cửa vào như sau: + Cao trình đỉnh cửa vào đỉnh = MNC – 1m = 589 – 1 = 588 (m ) + Cao trình đáy cửa vào là đáy = Zbc + 0,56 = 582,44 + 0,56 = 583 ( m) Nối tiếp giữa cửa vào và đường hầm là đoạn có tiết diện thay đổi, nhằm làm cho dòng chảy thuận để làm giảm tổn thất cột nước, tránh hiện tượng khí thực, cửa vào có dạng elíp. Mặt cắt đoạn cửa vào có tiết diện hình chữ nhật, rồi thay đổi dần thành tiết diện tròn ở đoạn nối tiếp với đường hầm có đường kính 3m. 6.2.2 Bố trí các thiết bị khác a. Cửa van: Gồm có hai loại cửa van là cửa van vận hành và cửa van sửa chữa. -Cửa van vận hành dùng để điều tiết lưu lượng vào trạm thủy điện theo yêu cầu phát điện, được đặt ở sau cửa van sửa chữa. -Cửa van sửa chữa đóng không cho nước vào đường dẫn khi có sự cố hoặc sửa chữa đường dẫn, tổ máy, kiểm tra định kỳ các thiết bị thuỷ điện. Cửa van sửa chữa được đặt trước cửa van chính. Hai cửa van này đều có dạng van phẳng. b. Luới chắn rác: Được đặt tại cửa vào, có tác dụng ngăn rác và các vật nổi lớn bị dòng chảy cuốn vào cống. Phía trên lưới chắn rác đặt thiết bị vớt rác. c. Cầu công tác: Cầu có bề rộng 6m đựơc xây dựng từ bờ trái đến cửa lấy nước. Cầu là nơi đi lại, vận chuyển các thiết bị khi vận hành, sửa chữa. Cao trình mặt cầu bằng cao trình đỉnh cửa lấy nước, hai bên có lan can bảo vệ. 6.3 Kiểm tra cao trình đặt cống Cao trình đặt cống hợp lí nếu như thoả mãn đồng thời các điều kiện sau: + Điều kiện chống bùn cát vào cống: Zngưỡng cống > Z bc Trong đó: Zngưỡng cống là cao trình cống tại cửa vào đã tính ở trên: Zngưỡng cống =583m. Zbc là cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ chứa có giá trị Zbc = 582,44m. Cao trình ngưỡng cống thiết kế đảm bảo điều kiện chống bùn cát. + Điều kiện không xuất hiện phễu khí tại cửa vào: H > Hk Trong đó: H là cột nước thượng lưu tính đến tâm mặt cắt đầu cửa vào. Hk là cột nước phân giới, ứng với trường hợp bắt đầu hình thành phễu khí. (6-3) Trong đó: D là đường kính ống, D= 3m. Vc = là vận tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp (6-4) với là hệ số lưu tốc tại cửa vào, lấy = 0,95. là hệ số tổn thất cột nước tại cửa vào, tra 14TCN 197-2006 được = 0,12 Nên Do đó Vc = = 3,1 (m/s) Vậy ta có H = MNC – Ztâm mặt cắt cửa vào = 589 – ( 583 + 1,5) = 4,5m > Hk =1,09m nên tại cửa vào cống không xuất hiện phễu khí. Kết luận: Cao trình đặt cửa lấy nước đã thiết kế ở trên là hoàn toàn hợp lí. 6.4 Tính toán ổn định Do cửa lấy nước kiểu tháp nên áp lực ngang tự cân bằng ( áp lực nước ở hai bên tự cân bằng với nhau) nên tháp chỉ còn chịu tác dụng của trọng lượng bản thân, do vậy tháp đảm bảo điều kiện ổn định. Ở đây ta chỉ kiểm tra ứng suất đáy móng tháp. Các lực tác dụng bao gồm có: + Trọng lượng của bản đáy tháp của nhận nước: G1 = 310,562.24 = 7453,488 (KN) + Trọng lượng của phần cửa lấy nước: G2 = 6102,358.24 = 146456,59(KN) Hình 6-1: Mặt cắt dọc cửa lấy nước Bảng 6-3: Kết quả tính toán ổn định cửa lấy nước Lực tác dụng Trị số lực tác dụng (KN) Cánh tay đòn Mômen Tải trọng tiêu chuẩn Hs lệch tải n Tải trọng tính toán lo Mo ↓(+) ↓(+) (m) (KNm) G1 7453,488 1,05 7826,162 0 0,000 G2 146456,59 1,05 153779,4 1,74 267576,194 Tổng 161605,6 267576,194 * Kiểm tra ứng suất nền: Ứng suất nền được xác định theo công thức: (5-11) Trong đó: e là độ lệch tâm của hợp lực thẳng đứng với điểm giữa của mặt cắt, được xác định theo công thức: Điều kiện cần thỏa mãn của ứng suất nền: Vậy cửa nhận nước đảm bảo điều kiện ổn định về ứng suất nền. CHƯƠNG VII TỔ CHỨC THI CÔNG 7.1 Điều kiện thi công 7.1.1 Điều kiện địa hình Công trình thủy điện Đăm Bri nằm trong vùng núi có địa hình giao thông phức tạp bị chia cắt bởi các suối nhỏ. Tại tuyến đập lòng suối tương đối hẹp và hai bên bờ là sườn núi có độ dốc lớn (độ dốc trung bình vảo khoảng 30% đến 40%) nói chung việc tổ chức thi công sẽ gặp tương đối nhiều khó khăn vì địa hình dốc ở đây không cho phép bố trí mặt bằng rộng. Bên cạnh đó,địa hình dốc cũng khiến việc vận chuyển vật liệu vào khu vực xây dựng gặp khó khăn. Khu nhà máy được bố trí bên bờ trái suối Đăm Bri. Đường hầm dẫn nước nằm trong vùng đồi núi dọc bờ trái suối ĐămBri, cao độ bề mặt tự nhiên địa hình thay đổi từ cao độ 800m xuống cao độ 200m. 7.1.2 Điều kiện giao thông 7.1.2.1 Đường tạm Chỉ làm việc trong thời gian thi công, bao gồm các đường từ mỏ đất, mở đá, các bãi thải, từ các đường phụ trợ đến các khu vực xây dựng… Các đường này có lớp mặt là đá cấp phối. Tổng chiều dài dự kiến vào khoảng 9,5km. 7.1.2.2 Đường vận hành Đường nối từ QL20 tại ngã ba Hà Lâm đến khu vực nhà máy là đường đất hiện hữu, đường này sẽ nâng cấp theo tiêu chuẩn đường cấp 4 miền núi có chiều dài khoảng 17,2km Đường từ khu vực nhà máy tới khu vực đầu mối đập sẽ được xây dựng hoàn toàn mới theo tiêu chuẩn đường cấp 4 miền núi có tổng chiều dài khoảng 12,7km. 7.1.3 Điều kiện vật liệu xây dựng 7.1.3.1 Các vật liệu thăm dò tại chỗ Các mỏ vật liệu xây dựng qua khảo sát bao gồm: mỏ đá, mỏ đất, mỏ cát sỏi đã được tìm kiếm thăm dò gần khu vực xây dựng. Trũ lượng và chất lượng các mỏ này được đánh giá là đạt yêu cầu cung cấp cho các công tác đắp và cốt liệu cho bê tông. Dự kiến sử dụng đá từ các mỏ A cách đập 3km và mỏ B cách đập 1km để xây dựng đập và cửa lấy nước còn mỏ đá C sử dụng cho khu vực thi công nhà máy. Dữ lượng cho mỗi mỏ vào khoảng 3 triệu m3. Đất đắp đê quai, tường chắn… dự kiến lấy tại các mỏ A,B C,D,E,F với khoảng cách đến công trình từ 1 đến 3km. Cát, cuội, sỏi được dự kiến khai thác tại các mỏ Phú Hiệp (trữ lượng 0,4 triệu m3) và mỏ Đa Huoai (trữ lượng 0,6m3) cách khu vực xây dựng nhà máy khoảng 90km. 7.1.3.1 Các loại vật tư, vật liệu khác Các vật tư vật liệu khác như xi măng, sắt thép, thuốc nổ, nhựa đường… đều được lấy từ thành phố Hồ Chí Minh theo Quốc lộ 1A đến ngã ba Dầu Giây sau đó vận chuyển theo Quốc lộ 20 vào khu vực xây dựng công trình. 7.2 Phương án dẫn dòng thi công 7.2.1 Các phương án dẫn dòng thi công Biện pháp dẫn dòng thi công có ảnh hưởng trực tiếp đến việc xây dựng kế hoạch tiến độ thi công toàn bộ công trình cũng như hình thức kết cấu, chọn và bố trí công trình thủy lợi đầu mối, chọn phương pháp thi công và bố trí công trường do đó ảnh hưởng đến giá thành xây dựng công trình. Do sông có chiều rộng nhỏ (Chiều rộng trung bình vào khoảng 60m) nên ta chọn phương pháp dẫn dòng là đắp đê quai ngăn dòng một đợt. Nội dung của phương pháp này là đắp đê quai ngăn cả dòng sông trong một đợt, dòng nước được dẫn từ thượng lưu về hạ lưu công trình dẫn dòng (công trình tạm thời hoặc lâu dài). Đối với phương pháp này ta có các phương án tháo nước thi công như sau: - Tháo nước thi công qua kênh: nước thi công được tháo qua kênh nhờ đó triệt để lợi dụng kênh lâu dài hoặc kênh sẵn có. Điều kiện ứng dụng: tận dụng điều kiện có lợi của địa hình như bố trí kênh phía bờ lồi, hoặc nơi đất trũng để giảm khối lượng đào đắp đồng thời địa hình nền và bờ đỏi hỏi phải là đất, ít đá. - Tháo nước thi công qua đường hầm: là phương pháp dùng nhiều ở các sông suối miền núi, lòng hẹp, bờ dốc và đá rắn chắc. - Tháo nước thi công qua cống ngầm dưới thân đập: là phương án thi công trong đó cống ngầm được xây dựng luồn dưới thân đập. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ dẫn nước thi công sẽ được tiếp tục sử dụng làm cống lấy nước hoặc hoành triệt. 7.2.2 So sánh chọn phương án dẫn dòng thi công Dựa vào đặc điểm địa hình địa chất khu vực xây dựng công trình, phân tích đặc điểm của phương án thấy rằng khu vực xây dựng có hai bên suối là vách núi lộ đá gốc IB và II nên khả năng bố trí kênh dẫn là không khả thi. Đối với phương án dẫn dòng thi công qua đường hầm có thể sử dụng đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện. Tuy lưu lượng dẫn nước lớn nhưng việc xây dựng đường hầm gặp nhiều khó khăn nên thời gian thi công chậm, sẽ ảnh hưởng đến tiến độ thi công toàn công trình nên ta cũng không chọn phương án này. Phương án tháo nước thi công qua cống ngầm dưới thân đập hiện nay khá phổ biến do thi công đơn giản, sau khi dẫn dòng có thể bít lại bằng cách bơm bê tông cho đầy tiết diện ống. Vì công trình xả lũ đã được bố trí tại bở phải nên cống ngầm dẫn dòng sẽ được bố trí tại bờ phải suối Đăm Bri. Kết luận: Phương án dẫn dòng được chọn là phương án dẫn dòng qua cống ngầm ở bờ phải. 7.2.3 Nội dung các giai đoạn dẫn dòng thi công 7.2.3.1 Lưu lượng dẫn dòng thi công Theo TCXDVN 285-2002 công trình cấp II được xây dựng trong 3 năm 6 tháng, bao gồm 6 tháng chuẩn bị và 3 năm thi công. Công tác dẫn dòng thi công được tiến hành trong 1,5 năm, lưu lượng dẫn dòng được tính ứng với tần suất là 5%. Bảng 7-1 Lưu lượng dẫn dòng thi công ứng với tần suất p% Mùa kiệt Mùa lũ Tháng 12 1 2 3 4 5 6 7-11 Q5% (m3/s) 17,4 8,2 7,3 7,5 20,8 31,9 52,5 849 Q10% (m3/s) 18,8 7,0 5,9 6,2 14,6 22,9 41,9 684 7.2.3.2 Nội dung các giai đoạn dẫn dòng a. Năm thứ 1 - Mùa kiệt từ tháng 12 đến tháng 6: tiến hành công tác chuẩn bị: xây dựng đường giao thông, lưới điện thi công vào công trình, nhà kho, lán trại … - Mùa lũ từ tháng 7 đến tháng 11: đầu tháng 7 khởi công xây dựng công trình, đào đất đá phía hai vai đập chính, đào hố móng tràn và dốc nước. Đầu tháng 12 thi công cống dẫn dòng. Mực nước lớn nhất trong năm này ứng với Q5% = 849 m3/s là 571,8m. Mùa lũ nước vẫn chảy qua lòng sông tự nhiên. Dựa vào bảng lưu lượng dẫn dòng thi công ứng với mùa kiệt Q5% = 52,5 m3/s tra đường quan hệ Q~Zh được mực nước lớn nhất trong lòng sông mùa kiệt là 562,8 m. Dựa vào điều kiện địa hình chọn cao trình đáy cống thượng lưu cao 555m, nằm về phía vai phải của đập. b. Năm thứ 2 - Mùa kiệt tiến hành hoàn thành thi công cống dẫn dòng hoàn thành trước mùa lũ tháng 7. Hoàn thành đào, làm sạch hố móng ở đập. Đập tràn cũng sẽ hoàn thành đào hố móng, dốc nước và hố xói vào cuối tháng 6. - Mùa lũ nước vẫn tháo qua lòng sông tự nhiên với lưu lượng Q5% = 849 m3/s và mực nước tại tuyến đập là 571,8m. Trong thời gian này hoàn thành công tác đổ bê tông dốc nước, khoan phụt xử lí hố móng đập tràn. Đầu tháng 12 tiến hành ngăn dòng, xả nước qua cống dẫn dòng, lưu lượng thiết kế trong mùa khô là Q5% = 52,5 m3/s, mực nước thượng lưu là 564,29m, cao trình đê quai thượng lưu là 566m. Cao trình mực nước hạ lưu là 562,8m, cao trình đê quai hạ lưu là 563,3 m. Tiến hành đào hố móng cho phần gối đỡ của phần bê tông bản mặt và xử lí hố móng phần lòng sông. c. Năm thứ 3 - Mùa kiệt tiếp tục hoàn thành công tác xử lí hố móng bao gồm khoan phụt, đổ bê tông phần gối đỡ… Đầu tháng 2 tiến hành đắp đập vượt lũ trong một mùa khô ( từ tháng 2 đến cuối tháng 6). Đắp đá và thi công bản mặt đập chính đến cao trình 604m. - Mùa lũ tiếp tục tháo nước qua cống dẫn dòng và một phần được điều tiết tích lại trong hồ. Trong năm này phía công trình xả lũ hoàn thành công tác đổ bê tông ngưỡng tràn, tường biên, tường phân dòng, dốc nước. d. Năm thứ 4 - Tiếp tục đắp đập đến cao trình thiết kế, mùa kiệt tháo nước qua cống dẫn dòng đến hết tháng 3. - Từ tháng 1 tiến hành thi công bản mặt, đầu tháng 4 thì bịt cống dẫn dòng. Cuối tháng 6 hoàn thành công tác thi công đập chính, chuẩn bị phát điện. 7.3 Tính toán thủy lực dẫn dòng 7.3.1 Đặc điểm cống Cống được xây dựng ở bờ trái đập có các thông số kĩ thuật sau: - Cống ngầm dạng hộp làm bằng bê tông cốt thép có mặt cắt bxh=4,2x4,2m - Cao trình đáy cửa vào: +555m. - Cao trình đáy cửa ra: +553,5m. - Chiều dài cống ngầm L = 300m - Độ dốc đáy cống: i = 0,005 - Độ nhám lòng cống n = 0,017 7.3.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng mùa kiệt 7.3.2.1 Xác định mực nước thượng hạ lưu khi dẫn dòng - Cống được sử dụng để xả nước trong mùa kiệt với lưu lượng dẫn dòng là Q5% = 52,5 m3/s. Tra đường quan hệ Q~Zh được mực nước hạ lưu tương ứng là 562,8m. Giả thiết khi tháo lưu lượng thiết kế cống làm việc theo sơ đồ chảy có áp: Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cống được xác định theo công thức: Trong đó: là hệ số được xác định theo công thức: với là hệ số tổn thất cửa vào, đối với cửa vào thuận tra bảng tính thủy lực được =0,2 là hệ số tổn thất cửa ra, =0,1 là hệ số tổn thất dọc đường Ta có: C = Vậy mực nước thượng lưu tương ứng là: ZTL = + Zhl = 1,49 + 562,8 = 564,29 (m) Có ZTL > Ztrần cống = 555 + 4,2 = 559,2 m nên giả thiết cống chảy có áp là đúng. 7.3.2.2 Chọn kích thước đê quai a. Đê quai thượng lưu: - Xác định cao trình đê quai thượng lưu: đê quai = Ztl + Chọn = 1,71m ta được: đê quai = Ztl + = 564,29 + 1,71 = 566 (m) + Cao trình đỉnh đê quai: +566m. + Bề rộng đỉnh đê quai: bđêquai = 6m. + Độ dốc mái thượng và hạ lưu lần lượt là m1 = 3 và m2 = 1,5. + Vật liệu đắp đê quai là đá và đất, cuội sỏi. b. Đê quai hạ lưu: Chọn cao trình đê quai hạ lưu là đê quai = Zhl + Chọn = 0,5 được đê quai = 562,8 + 0,5 = 563,3 (m) + Cao trình đỉnh đê quai: +563,3 + Bề rộng đỉnh đê quai: bđêquai = 6m. + Độ dốc mái thượng và hạ lưu lần lượt là m1 = 1,5 và m2 = 3 + Vật liệu đắp đê quai là đá và đất, cuội sỏi. 7.3.3 Tính toán thủy lực dẫn dòng vào mùa lũ Tiến hành tính toán điều tiết thi công để xác định mực nước cao nhất ở thượng lưu khi có lũ p = 5%, từ đó xác định cao trình vượt lũ của đập. Sử dụng phương pháp Pôtapốp để điều tiết lũ thi công: - Giả thiết Qx tra được Zhl từ quan hệ Qx ~ Zhl - Giả sử chảy có áp, tính Tính toán cao trình mực nước thượng lưu: ZTL = + Zhl Kiểm tra điều kiện chảy có áp: + Khi ZTL < Ztrần cống cửa vào thì tính như chảy không áp. + Khi ZTL >Ztrần cống cửa vào thì tính như chảy có áp. Từ ZTL dựa vào quan hệ Z~ V ta tra được V tương ứng Tính toán f1(q) và f2 (q). Kết quả tính toán được trình bày ở phần phụ lục. Ứng với lưu lượng dẫn dòng Q5% = 849m3/s thì qxả max = 251,31m3/s, tra quan hệ Qxả~ ZTL được ZTL =603,66 m. Vậy ta chọn cao trình vượt lũ của đập là 604 m. 7.4 Biện pháp thi công các hạng mục chính Đào đất đá tuyến đầu mối bao gồm: đập tràn, đập đâng, đê quai, cống dẫn dòng. Đào đất đá tuyến năng lượng bao gồm: cửa lấy nước, hầm dẫn nước, tháp điều áp, đường ống áp lực, nhà máy và trạm phân phối điện, ngách thi công. Công tác đào hố móng được thực hiện từ cao xuống thấp. Việc san ủi mặt bằng, bóc bỏ các lớp thực vật ở tất cả các hạng mục công trình được thực hiện chủ yếu bằng máy ủi. Ở các tầng đất sâu hơn 1m chủ yếu được thực hiện bằng các máy xúc có dung tích gàu từ 1,25 đến 2,5 m3. Công tác đào đá tập trung chủ yếu tại hố móng nhà máy, tại các cửa vào của đường hầm dẫn nước, tháp điều áp, đường ống áp lực và các ngách thi công. Đào đá hở được thực hiện theo dây chuyền: khoan - nổ - xúc. Ô tô vận chuyển cự li bình quân 2km. Dự kiến chiều cao tối đa của mỗi tầng đào là 10m, tại mỗi tầng đào đều có đường thi công rộng 5m. Tại các cơ mái đào đều có bố trí rãnh thoát nước. Công tác thoát nước hố móng thực hiện theo hệ thống thoát nước hở: rãnh thoát nước - hố thu – bơm thoát. 7.4.1.1 Tại khu đầu mối đập. Do địa hình tuyến xây dựng hẹp, sườn núi dốc nên công tác đào móng tương đối khó khăn nhất là công tác tổ chức các đường đào vận chuyển. Đất đá sau khi đào được xúc và vận chuyển đến các bãi thải – bãi trữ cách tuyến xây dựng khoảng 1-3km. 7.4.1.2 Tại hố móng nhà máy Do chiều sâu của hố móng lớn (khoảng 20m cách mặt đất tự nhiên) nên công tác đào đá các tầng dưới phải thực hiện theo dây chuyền khoan- nổ - xúc, vận chuyển theo hướng kênh dẫn đưa ra bãi thải. Tuy nhiên công tác thoát nước gặp khó khăn do các máy bơm hầu như phải hoạt động liên tục. Ngoài ra do mặt bằng hố móng chật hẹp, các mái dốc đứng và cao, để đảm bảo an toàn thi công và bảo vệ mái đào dự kiến 1/3 diện tích mái được gia cố bằng lưới thép có neo an-ke vào sâu trong đá 3m. 7.4.2 Công tác đắp đất đá Khối lượng đắp lớn, chủ yếu là đá đắp đập, đá trả lại các hố móng. Đá được lấy tại các mỏ đá bằng máy xúc, vận chuyển bằng ô tô tự đổ đến vị trí đắp, sau đó được tiến hành san ủi và đầm bằng đầm rung. 7.4.3 Công tác khoan nổ hở Công tác khoan nổ hở được thực hiện tại các cửa hầm, cửa lấy nước và hố móng nhà máy. Để đảm bảo tính nguyên vẹn của nền công trình và hình dáng các hố đào, dự kiến ứng dụng phương pháp tạo khe hở sơ bộ (phương pháp nổ mìn viền) Đề khoan các hố dùng loại khoan tự hành bánh xích lại CDH 911 (đường kính khoan 105mm) hoặ CREOK – 642- HC10. Các máy khoan này dùng để khoan nổ tơi. Để tạo thành một mặt phẳng sơ bộ ( đường viền hố móng công trình ) có thể sử dụng loại máy khoan HPK – 100 ( đường kính khoan 40 đến 42 mm) Các loại thuốc mìn: Gramonit dùng cho các hố khô và ướt, Granuloton – dùng cho các loại hố có nước lưu động, Ammonit- dùng cho các hố nông và các hố viền quanh. Thuốc nổ và phương tiện nổ được bảo quản trong kho chứa, đảm bảo các yêu cầu về an toàn theo quy định. 7.4.4 Công tác bê tông Bê tông tuyến công trình đầu mối: đập chính, đập tràn và cống dẫn dòng. Bê tông tuyến năng lượng: cửa lấy nước, tháp điều áp, nhà máy và trạm phân phối điện. 7.4.4.1 Tuyến đầu mối Đập tràn, cống dẫn dòng được chia thành các tầng đổ (chiều cao từ 2 đến 3m) và mỗi tầng có các khối đổ nhỏ hơn 1000 m3. Tại khu phụ trợ số 1 dự kiến bố trí một khu bê tông để đáp ứng được yêu cầu công việc. Trạm trộn phục vự cho công tác bê tông của đập được bố trí bên trái bờ suối Đa M’Bri, cách tuyến đập khoảng 0,7km, năng suất dự kiến là 120 m3/h Bê tông được vận chuyển bằng các xe trộn có dung tích từ 4 đến 6 m3 đến tuyến, đưa vào các khối đổ bằng các xe bơm bê tông 120 m3/h và các ống dẫn (hoặc các cần cẩu tự hành bánh hơi hoặc bánh xích) và các thùng đổ từ 2 đến 4 m3 thành từng lớp (chiều dày khoảng từ 0,2 đến 0,3m) trong đó đầm bằng các đầm dùi. Khi kết thúc một khối đổ, các bề mặt của khối đổ được phủ các bao tải và tưới nước dưỡng hộ. 7.4.4.2 Tuyến năng lượng Các hạng mục như miệng tháp điều áp, cửa lấy nước cũng được chia thành các tầng, khối đổ và biện pháp đổ như các hạng mục của tuyến đầu mối. Do các hạng mục của tuyến năng lượng nằm cách xa tuyến đầu mối nên dự kiến đặt một trạm trộn 60m3/g tại khu phụ trợ số 2 cách nhà máy khoảng 0,5km. 7.4.5 Công tác ngầm Các hạng mục ngầm được thi công cho công trình bao gồm: đường hầm dẫn nước, các ngách thi công, tháp điều áp, một phần đường áp lực, cống dẫn dòng. 7.4.5.1 Hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện Công tác đào hầm tại mỗi ngách thi công được phát triển theo hai hướng. Đào bằng phương pháp khoan nổ mìn, sử dụng máy khoan đặt trên giá đỡ khí nén, dùng đường ray đơn khổ 600mm để vận chuyển bằng xe goòng. Việc xúc đá được dùng các máy loại gầu nhỏ cùng với các thiết bị chuyển tải và goòng có dung tích 1,2m3 để vận chuyển đá ra ngoài. Tốc độ đào đường hầm dự kiến đạt 75m/tháng. Công tác cấp bê tông dùng goòng có mỏ ở đầu goòng để lắp ráp và tháo dỡ, đổ bê tông dùng các thiết bị bơm khí nén đặt trên toa goòng, tốc độ đổ bê tông bình quân 95m3/tháng. 7.4.5.2 Giếng điều áp Đào giếng điều áp ta bắt đầu đào tiết diện có đường kính 2,5m từ dưới hầm dẫn nước lên sau đó đào mở rộng đến đường kính thiết kế từ trên xuống, đá thải từ giếng điều áp được vận chuyển qua ngách thi công số 3 tốc độ đào khoảng 13m/tháng. Công tác đổ bê tông được tiến hành kết hợp đổ từ dưới đáy tháp điều áp đến từ miệng tháp điều áp. Tốc độ đổ bê tông đạt được khoảng 15m/tháng. 7.4.6 Công tác lắp đặt thiết bị Công tác lắp đặt thiết bị bao gồm: + Lắp các chi tiết đặt sẵn, cửa van, lưới chắn rác, các cơ cấu nâng… +Lắp các cần trục chân dê. +Lắp các thiết bị cơ khí thủy công, thuỷ lực nhà máy, đường ống áp lực, các thiết bị điện động lực.. Tất cả các thiết bị đều được lấy từ thành phố Hồ Chí Minh và được vận chuyển theo đường bộ đến công trình. Các thiết bị được đưa vào kho lắp ráp và bảo quản. Tại các kho này sẽ tiến hành phân loại, tập hợp và gia công công nghệ, trong một số trường hợp cần thiết sẽ tiến hành kiểm tra và làm vệ sinh sơ bộ. Từ các cơ sở, các cấu kiện được chuyển đến khu lắp ráp bằng ô tô và các xe kéo rơ-moóc. Công tác bốc dỡ, lắp đặt các thiết bị đều được thực hiện bằng các thiết bị nâng chuyển có tại các tuyến. 7.5 Tổng tiến độ thi công Công trình được thi công trong 4 năm, với phương án dẫn dòng thi công như trên, ta có thể xác định tổng tiến độ thi công các hạng mục chính của công trình. Tổng tiến độ thi công các hạng mục chính của công trình được thể hiện ở bảng 7-2 Bảng 7-2: Tổng tiến độ thi công hạng mục chính của công trình 7.6 Tổng mặt bằng thi công 7.6.1 Khu nhà ở và làm việc cho ban quản lí dự án và tư vấn Khu nhà ở và làm việc cho ban quản lí Dự án và Tư vấn trong thời gian thi công dự kiến đặt gần ngã ba Hà Lâm, huyện Đa Hoai tỉnh Lâm Đồng nằm trên QL20 cách nhà máy thủy điện khoảng 17,2km. Khu nhà máy sẽ được xây dựng trước khi khởi công công trình thủy điện Đam’Bri và sẽ thành khu ở cho cán bộ, công nhân sau khi hoàn thành công trình. 7.6.2 Hệ thống giao thông ngoài công trường phục vụ thi công Vật tư, thiết bị siêu trọng – siêu trường, một số loại vật liệu xây dựng được cung cấp chủ yếu từ thành phố Hồ Chí Minh cách tuyến xây dựng khoảng 170km. Sau khi xem xét các phương án tuyến vận chuyển ngoài công trường, dự kiến chọn phương án vận chuyển bằng đường bộ từ thành phố Hồ Chí Minh – QL1A – QL 20 đường vào tuyến nhà máy và khu đầu mối. Các thiết bị cơ điện, ngoại nhập và một số loại vật liệu xây dựng như xi măng, sắt thép… được vận chuyển từ thành phố Hồ Chí Minh. Đường nối từ nhà máy vào khu đầu mối: Đường được xây dựng mới hoàn toàn theo yêu cầu vận chuyển của công trình dài 12,7km và cũng là đường vận hành sau này. Đường dự kiến xây dựng theo tiêu chuẩn đường cấp 4 miền núi, đảm bảo vận chuyển các thiết bị thi công và thiết bị của công trình cho đập dâng, tràn, cửa lấy nước trong quá trình thi công và vận hành. Đường tạm phục vụ thi công: Đường cấp phối lên tháp điều áp được xây dựng mới hoàn toàn theo yêu cầu thi công của công trình dài 4,5km. Đường dùng làm đường vận chuyển vật tư, vật liệu xây dựng, thiết bị thi công tháp điều áp một phần đường ống áp lực ngầm và nhà van. 7.6.3 Hệ thống lưới điện phục vụ thi công Dựa vào nhu cầu phụ tải cần thiết cho thi công cũng như tham khảo lưới điện trong khu vực, giải pháp cung cấp điện thi công cho thủy điện ĐamBri như sau: - Xây dựng đường dây 35KV từ thanh cái C32 (mở rộng) sân phân phối 35KV tại trạm biến áp 220/110/35KV Bảo Lộc đến nhà máy thủy điện ĐamBri dài 25km để cấp điện phục vụ thi công. - Xây dựng hệ thống đường dây và trạm 35/22/0,4KV – 5MVA 7.6.4 Hệ thống cấp thoát nứơc phục vụ thi công Việc cấp nước cho thi công dự án thủy điện ĐamBri sẽ được lấy từ suối ĐamBri. 7.6.5 Hệ thống thông tin liên lạc phục vụ thi công Dự kiến đặt một tổng đài điện thoại 40 số tại Ban quản lí Dự án để liên lạc điều hành trong toàn bộ công trường và một bộ máy thu pháp vô tuyến (hoặc lắp đặt cáp thuê bao từ bưu điện địa phương) CHƯƠNG VIII TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG BÊN DỐC NƯỚC 8.1 Bố trí kết cấu và trường hợp tính toán 8.1.1 Bố trí kết cấu Tường bên dốc nước có tác dụng chắn đất từ hai bên sườn núi và bảo vệ bờ khỏi tác dụng xâm thực của nước khi tràn xả lũ. Tường bên dốc nước được xây thành nhiều đoạn, giữa các đoạn có các khe lún. Trong chuyên đề này ta chỉ tính cho đoạn tường bên có chiều cao lớn nhất và cũng là đoạn gần tràn nhất. Sơ bộ bố trí kết cấu tường như sau : +Chiều dài tường: 20m + Chiều cao của tường thay đổi từ 22,1m đến 16,8m. + Bề rộng bản đáy thay đổi từ 11m đến 7m. + Đáy tường nghiêng một góc i = 14o so với phương nằm ngang. + Bố trí 6 sườn chống tại các vị trí như hình vẽ. +Chiều dày sườn chống lấy bằng 50 cm. + Chiều dày bản đáy là 70 cm + Chiều dày bản mặt là 60 cm. 8.1.1 Trường hợp tính toán - Trường hợp 1: Tường mới thi công xong, trên bờ có áp lực xe máy - tổ hợp tải trọng cơ bản. - Trường hợp 2: Tràn vừa xả lũ xong, trong dốc không có nước, sau lưng tường có áp lực nước ngầm- tổ hợp tải trọng cơ bản. - Trường hợp 3: Dốc nước làm việc khi có động đất- Tổ hợp tải trọng đăc biệt. Trong phạm vi đồ án này, ta tiến hành kiểm tra ổn định của tường bên dốc nước theo trường hợp 1 và 2 Hình 8-1 Mô hình tường bên dốc nước 8.2 Số liệu tính toán - Bê tông cốt thép M200 có : + Dung trọng của bê tông : = 2,5 (T/m3) + Rn= 90 (kg/cm2) + Rk = 7,7 (kg/ cm2) - Cốt thép tròn CII : Ra =Ra' = 2700 (kg/cm2) -Chỉ tiêu cơ lí của đất đắp: - Độ ẩm - Dung trọng khô - Dung trọng bão hoà - Dung trọng tự nhiên - Góc ma sát trong và - Lực dính đơn vị: Ctn = 35 KN/m2 và Cbh = 28 KN/m2 - Địa chất nền: Toàn bộ đáy tường bên dốc nước được đặt trên nền đá có hệ số ma sát f = 0,65. 8.3. Phương pháp và sơ đồ tính toán 8.3.1 Phương pháp tính toán Trong phần 5.3.2, ta đã tính toán các giá trị lực tác dụng lên tường bên theo sơ đồ phẳng. Tuy nhiên, để chính xác hoá bài toán, ta mô hình hoá bài toán theo sơ đồ không gian bằng phần mềm SAP2000. Các bước mô hính hoá bài toán: 1. Sử dụng kết cấu tấm ( Shell) để mô hình hoá bài toán. 2.Khai báo Area Section cho các phần BẢN MẶT, BẢN ĐÁY và TƯỜNG SƯỜN 3.Khai báo vật liệu Bê tông như trên. 4.Khai báo các loại tải trọng và hệ số vượt tải tương ứng bằng Define Load Cases Combination 5.Sử dụng Join pattern để gán lực chủ động của đất, lực thấm, lực thủy tĩnh lên các nút. 6. Gán tải trọng đã khai báo lên các phần tử tấm tương ứng bằng Assign Area Loads Shell surface 7. Gán cho các phần tử nút thuộc mặt dưới bản đáy hệ số đàn hồi Klx xác định theo công thức : Klxi = Ks . Ai Ks là hệ số đàn hồi ( spring ratio ) của nền Ai là diện tích vùng chịu ảnh hưởng tại nút i tương ứng. Gán cho các phần từ nút ở các góc của bản đáy ràng buộc cứng ( ngàm) Joint Restraint theo phương ngang. 8. Phân tích hiển thị kết quả Run analysis 8.3.2 Sơ đồ tính toán Hình 8-2a. Sơ đồ lực tính toán biểu diễn trên mặt phẳng Hình 8-2b. Sơ đồ tính toán tường bên dốc nước – mô hình không gian Trường hợp 1-Tường mới thi công xong, trên bờ có áp lực xe máy - tổ hợp tải trọng cơ bản. Bảng 8-1 Các lực tác dụng lên tường bên dốc nước (Trường hợp 1) Lực tác dụng Kí hiệu Hs lệch tải n Hàm sử dụng trong SAP2000 Giá trị Đơn vị Lực chủ động của đất theo phương ngang Eđ 1,2 Join Pattern V= Cz + D Đoạn 1: V= -10,8z + 184,1 Đoạn 2: V= -10,8 (z -10)+ 184,1 KN Trọng lượng đất đắp Pđ 1,1 Assign Uniform 19 KN Trọng lượng bản thân tường Ptoànbộ tường 1,05 DEAD Lấy theo trọng lượng riêng cấu kiện bê tông CT KN Hình 8-3a Sơ đồ mặt phẳng tính toán tường bên dốc nước Hình 8-3b Sơ đồ không gian tính toán tường bên dốc nước Trường hợp 2 - Tràn vừa xả lũ xong, trong dốc không có nước, sau lưng tường có áp lực nước ngầm- tổ hợp tải trọng cơ bản. Bảng 8-2 Các lực tác dụng lên tường bên dốc nước (Trường hợp 2) Lực tác dụng Kí hiệu Hs lệch tải n Hàm sử dụng trong SAP2000 Giá trị Đơn vị Lực chủ động của đất theo phương ngang Eđ 1,2 Join Pattern Eđ= Cz + D Đoạn 1: Eđ= -10,74z + 107,435 Đoạn 2: Eđ= -10,74(z -10) + 107,435 KN Trọng lượng đất đắp Pđ 1,1 Assign Uniform 19 KN Trọng lượng bản thân tường Ptoànbộ tường 1,05 DEAD Lấy theo trọng lượng riêng cấu kiện bê tông CT KN Lực thuỷ tĩnh N1 và N2 1 Join Pattern N = Cz + D Đoạn 1: N1= -9,81z + 53,94 N2 = -9,81z + 17,66 Đoạn 2: N1= -9,81 (z -10) + 53,94 N2 = -9,81(z -10) + 17,66 KN Lực thấm Wth 1 Join Pattern Wth = Ax + D Đoạn 1: Wth= 3,02 x Đoạn 2: Wth = 3,02 (x-10) KN Áp lực đẩy nổi Wđn 1 Assign Uniform 9,81 KN/m2 8.4. Kết quả tính toán nội lực Dưới đây ta có bảng kết quả nội lực trên từng bộ phận của tường chắn: Bảng 8-3 Kết quả tính toán nội lực tường chắn Cấu kiện Vị trí Thớ căng Mmax (KNm) Qmax (KN) Ghi chú Bản mặt Đoạn 1 Căng trong 517,817 514,788 Căng về phía đất đắp Căng ngoài 234,044 864,256 Căng về phía dốc nước Đoạn 2 Căng trong 379,266 608,481 Căng về phía đất đắp Căng ngoài 272,036 795,116 Căng về phía dốc nước Bản đáy Đoạn 1 Căng dưới 489,289 987,16 Căng trên 506,665 1326,57 Đoạn 2 Căng dưới 387,589 894,753 Căng trên 458,599 304,887 Bản sườn Mặt cắt I Chữ T cánh kéo 285,138 636,245 Mặt cắt ngang cách đỉnh tường 3m Đoạn 1 Căng sau 308,246 Căng trước 310,354 Đoạn 2 Căng sau 227,256 Căng trước 117,589 Trong đó : +Đoạn 1 là nửa phần đầu của tường. +Đoạn 2 là nửa phần sau của tường. Mỗi đoạn dài 20m +Mặt cắt I là mặt cắt nằm ngang cách đỉnh sườn 1 đoạn 3m, dạng chữ T. (xem bản vẽ A1) 8.5 Tính toán và bố trí cốt thép - Các thông số tính toán lấy từ Giáo trình BTCT (NXB Xây Dựng – 2001) + Bê tông M200 => Tra PL 2 : Rn = 90 (kG/cm2) Cường độ tính toán của bê tông ứng với TTGH nhóm 1 Rk = 7,5kG/cm2 , ứng với TTGH nhóm 2 là Tra bảng 3-1 : + Thép CII => tra PL7 : Ra = R'a =2700 (kG/ cm2) + Công trình cấp II => Tra PL3 : kn = 1,2 + nc : Hệ số tổ hợp tải trọng nc = 1 + ma = 1,15 : Hệ số diều kiện làm việc của cốt thép (Tra PL 8) + mb = 1 : Hệ số làm việc của bê tông (tra PL 5) + Với Bê tông M250 cốt thép CII =>Tra PL11: = 0,6 => Tra PL 10 : Ao =0,42 - Công thức cơ bản : + Dựa vào phương trình hình chiếu các lực lên phương trục dầm: ma.Ra.Fa = mb.Rn.b.x + Phương trình mô men của các lực đối với trục qua điểm đặt hợp lực của cốt thép chịu kéo và vuông góc với mặt phẳng chụi uốn : Kn.nc.M < Mgh = mb.Rn.b.x.(ho - x/2) Đặt ; A = khi đó ta có hệ phương trình sau : 8.5.1. Cốt thép bản mặt a Bản mặt là cấu kiện chịu uốn, ta tính toán xác định diện tích cốt thép theo phương pháp tra bảng như sau : Cắt 1 đoạn dài 1m dọc theo chiều dài của bản mặt. -Sơ đồ bố trí cốt thép Trường hợp căng ngoài Trường hợp căng trong Hình 8-4 Sơ đồ tính toán cốt thép bản mặt + Chọn tầng bảo vệ a = 4cm + Tính A = Trong đó : b: Bề rộng của băng tính toán b = 1 m = 100 cm h: Chiều cao của băng tính toán h = 60 cm => ho =56 cm + Nếu A < Ao tra bảng được . Khi đó diện tích cốt thép được xác định theo công thức sau : Fa = + Kiểm tra lại điều kiện khống chế : Bảng 8-4 Bảng tính toán và bố trí cốt thép bản mặt Thứ tự đoạn Vị trí cốt thép so với bản đáy Mmax (KNm) A Giá trị tính toán Fa (cm2/m) Bố trí cốt thép trên 1m dài Giá trị thiết kế Fa (cm2) Số thanh Đường kính (mm) Đoạn 1 Trong 517,817 0,220 0,252 40,885 0,730 5 36 50,87 Ngoài 234,044 0,100 0,105 15,153 0,271 5 20 15,70 Đoạn 2 Trong 379,266 0,161 0,177 25,524 0,456 5 25 24,53 Ngoài 272,036 0,116 0,123 17,784 0,318 5 22 19,00 Dọc theo phương đứng ta bố trí 2 lớp thép cấu tạo 48/1m ( xem bản vẽ A1) b. Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q Kiểm tra cho trường hợp lực cắt Q lớn hơn 25401,6 kN 954,392 KN Vậy < nên không cần đặt cốt ngang. c. Kiểm tra nứt Trong đó: nc là hệ số tổ hợp tải trọng lấy bằng 1 Mc là mômen uốn do tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn.Ta lấy mômen căng trong là mômen lớn hơn trong mỗi đoạn làm giá trị mômen tính toán Mc Wqđ là mômen chống uốn của tiết diện quy đổi lấy đối với mép biên chịu kéo của tiết diện Jqđ là mômen quán tính trung tâm của tiết diện quy đổi xn là chiều cao của miền bê tông chịu nén ( khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi) Bảng 8-5 Kiểm tra nứt đối với bản mặt Thứ tự đoạn (cm) (cm4) (cm3) (KNcm) (KNcm) Kết luận Đoạn 1 28,980 2171997,071 70019,670 116407,702 234044 Không bị nứt Đoạn 2 30,313 2092130,470 70472,483 117160,503 272036 Không bị nứt Kết luận: Bản mặt không bị nứt. Vậy tiết diện, mác bê tông và bố trí cốt thép như trên của bản mặt là hợp lí. 8.5.2. Cốt thép bản đáy a Bản đáy là cấu kiện chịu uốn, ta tính toán xác định diện tích cốt thép theo phương pháp tra bảng như sau : Cắt 1 đoạn dài 1m dọc theo chiều rộng bản đáy. -Sơ đồ bố trí cốt thép: Trường hợp căng trên Trường hợp căng dưới Hình 8-5 Sơ đồ tính toán cốt thép bản đáy + Chọn tầng bảo vệ a = 4cm + Tính A = Trong đó : b: Bề rộng của băng tính toán b = 1 m = 100 cm h: Chiều cao của băng tính toán h = 70 cm => ho =66 cm + Nếu A < Ao tra bảng được . Khi đó diện tích cốt thép được xác định theo công thức sau : Fa = + Kiểm tra lại điều kiện khống chế : Bảng 8-6 Bảng tính toán và bố trí cốt thép bản đáy Thứ tự đoạn Vị trí cốt thép so với bản đáy Mmax (KNm) A Giá trị tính toán Fa (cm2/m) Bố trí cốt thép trên 1m dài Giá trị thiết kế Fa (cm2) Số thanh Đường kính (mm) Đoạn 1 Dưới 489,289 0,150 0,163 31,194 0,473 5 28 30,77 Trên 506,665 0,155 0,169 32,415 0,491 5 28 30,77 Đoạn 2 Dưới 387,589 0,119 0,127 24,230 0,367 5 25 24,53 Trên 458,599 0,140 0,152 29,061 0,440 6 25 29,44 Dọc theo phương dòng chảy ta bố trí 2 lớp thép cấu tạo 48/1m ( xem bản vẽ A1) b. Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q Kiểm tra cho trường hợp lực cắt Q lớn hơn 29937,6 kN 1591,884 KN Vậy < nên không cần đặt cốt ngang. c. Kiểm tra nứt Bảng 8-7 Kiểm tra nứt đối với bản đáy Thứ tự đoạn (cm) (cm4) (cm3) (KNcm) (KNcm) Kết luận Đoạn 1 35,000 3449771,173 98564,891 163864,131 506665 Không bị nứt Đoạn 2 35,202 3376666,211 97035,446 161321,429 458599 Không bị nứt Kết luận: Bản đáy không bị nứt. Vậy tiết diện, mác bê tông và bố trí cốt thép như trên của bản đáy là hợp lí. 8.5.3. Cốt thép bản sườn * Do phần bản sườn phía trên ngắn hơn phần bản sườn phía dưới, mặt khác lại là phần chịu kéo do dính vào phần bản mặt bị xô về phía dốc nước nên ta sẽ tính toán phần phía trên theo tiết diện chữ T cánh kéo. Tính toán như đối với tiết diện hình chữ nhật bxh = 100x230 cm. Chọn a = a’ = 4cm h0 = 226cm. Chọn * Phần bản sườn phía dưới dài nên vẫn tính theo cấu kiện dạng bản chịu uốn. Ta tính toán xác định diện tích cốt thép theo phương pháp tra bảng như sau : Cắt 1 đoạn dài 1m dọc theo mặt phẳng bản sườn. -Sơ đồ bố trí cốt thép: Trường hợp căng sau Trường hợp căng trước Hình 8-6 Sơ đồ tính toán cốt thép bản sườn + Chọn tầng bảo vệ a = 4cm + Tính A = Trong đó : b: Bề rộng của băng tính toán b = 1 m = 100 cm h: Chiều cao của băng tính toán h = 50 cm => ho =46 cm + Nếu A < Ao tra bảng được . Khi đó diện tích cốt thép được xác định theo công thức sau : Fa = + Kiểm tra lại điều kiện khống chế : Bảng 8-8 Bảng tính toán và bố trí cốt thép bản sườn Thứ tự đoạn Vị trí cốt thép so với bản sườn Mmax (KNm) A Giá trị tính toán Fa (cm2/m) Bố trí cốt thép trên 1m dài Giá trị thiết kế Fa (cm2) Số thanh Đường kính (mm) Đoạn 1 Trước 308,000 0,194 0,218 29,039 0,631 6 25 29,44 Sau 310,354 0,196 0,220 29,292 0,637 6 25 29,44 Đoạn 2 Trước 227,256 0,143 0,155 20,700 0,450 5 22 19,00 Sau 117,589 0,074 0,077 10,275 0,223 4 18 10,17 Dọc theo phương vuông góc với bản mặt ta bố trí 2 lớp thép cấu tạo 518/1m ( xem bản vẽ A1) b. Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q Kiểm tra cho trường hợp lực cắt Q lớn hơn 16329,6kN 1339,494 KN Vậy < nên không cần đặt cốt ngang. c. Kiểm tra nứt Bảng 8-9 Kiểm tra nứt đối với bản sườn Thứ tự đoạn (cm) (cm4) (cm3) (KNcm) (KNcm) Kết luận Đoạn 1 25,000 1301305,417 52052,217 86536,810 310354 Không bị nứt Đoạn 2 24,650 1169660,207 46140,161 76708,018 117589 Không bị nứt Kết luận: Bản sườn không bị nứt. Vậy tiết diện, mác bê tông và bố trí cốt thép như trên của bản sườn là hợp lí. 8.5.4. Tổng kết cốt thép Cấu kiện Thứ tự đoạn Thớ căng Thép chịu lực Thép cấu tạo Số thanh Đường kính Số thanh Đường kính Bản mặt Đoạn 1 Căng trong 5 36 4 20 Căng ngoài 5 20 4 20 Đoạn 2 Căng trong 5 25 4 20 Căng ngoài 5 22 4 20 Bản đáy Đoạn 1 Căng dưới 5 28 4 25 Căng trên 5 28 4 25 Đoạn 2 Căng dưới 5 25 4 25 Căng trên 6 25 4 25 Bản sườn Đoạn 1 Căng trước 6 25 4 18 Căng sau 6 25 4 18 Đoạn 2 Căng trước 5 22 4 18 Căng sau 4 18 4 18 KẾT LUẬN Đồ án môn học thủy công : “Thiết kế hồ chứa nước ĐămBri ” đã được hoàn thành trong thời gian 14 tuần dưới sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Chiến và thầy giáo Hồng Tiến Thắng trường Đại học Thủy lợi. Trong quá trình làm đồ án , bản thân em đã hệ thống , tổng hợp lại các kiến thức đã được học tập trong suốt quá trình 5 năm qua, biết cách nhìn nhận bao quát toàn vấn đề cũng như nắm được tiến trình cơ bản của việc thiết kế một công trình thủy lợi nhằm tạo tiền đề cho công việc của một kĩ sư thủy lợi sau này. Tuy nhiên, do thời gian không dài, kiến thức còn hạn chế và khối lượng tính toán khá lớn nên không tránh khỏi nhầm lẫn, kính mong thầy cô chỉ bảo, sửa chữa. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Chiến đã nhiệt tình giúp em hoàn thành tốt đồ án này. Hà Nội ngày 5/5/2009 Sinh viên thực hiện Đinh Văn Thắng