Tài liệu Nghiên cứu giải pháp dẫn dòng thi công khi xây dựng công trình trên lòng sông hẹp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHẠM XUÂN TIẾN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP DẪN DÒNG THI CÔNG KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN LÒNG SÔNG HẸP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHẠM XUÂN TIẾN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP DẪN DÒNG THI CÔNG KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN LÒNG SÔNG HẸP Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ Mã số:60 – 58 - 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: 1. TS Dương Đức Tiến 2.GS.TS Lê Kim Truyền Hà Nội – 2010 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 1- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp dẫn dòng thi công khi xây dựng công trình trên lòng sông hẹp” được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân tác giả, sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp, khoa sau đại học, khoa công trình, bộ môn thuỷ công, bộ môn thi công - Trường Đại học Thuỷ lợi. Tác giả đặc biệt xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo: GS.TS Lê Kim Truyền và thầy giáo TS. Dương Đức Tiến đã trực tiếp hướng dẫn tận tình cũng như cung cấp các tài liệu, thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã giảng dạy, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn. Đề tài mà tác giả nghiên cứu là một vấn đề khó, do trình độ và thời gian có hạn nên luận văn này không thể tránh khỏi những tồn tại, hạn chế, tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cũng như sự đóng góp và trao đổi chân thành của bạn bè, đồng nghiệp. Tác giả rất mong những vấn đề còn tồn tại sẽ được phát triển ở mức độ nghiên cứu sâu hơn, góp phần đưa những kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất. Hà nội, ngày….tháng…năm 2010 Tác giả luận văn Phạm Xuân Tiến Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 2- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................... 2 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..................................................................................... 5 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU. .............................................................................. 7 MỞ ĐẦU. .................................................................................................................... 9 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DẪN DÒNG THI CÔNG. ......................................................... 12 1.1. Tổng quan về dẫn dòng thi công .................................................................. 12 1.1.1. Vị trí, ý nghĩa của công tác dẫn dòng thi công ....................................... 12 1.1.2. Tiêu chuẩn để tính toán thiết kế .............................................................. 14 1.2. Các phương án dẫn dòng công trình đầu mối có lòng sông hẹp. ................. 20 1.2.1. Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án dẫn dòng thi công.20 1.2.2. Các phương pháp dẫn dòng thi công ...................................................... 22 1.2.3. Tiêu chuẩn so sánh lựa chọn phương án dẫn dòng. ................................ 27 1.3. Tổng quan về dẫn dòng thi công bằng cống dẫn dòng trong thân đập và các vấn đề nghiên cứu. .................................................................................................... 29 1.3.1. Dẫn dòng thi công bằng cống dẫn dòng trong xây dựng đầu mối thuỷ lợi và thuỷ điện. .......................................................................................................... 29 1.3.2. Các vấn đề cần nghiên cứu. .................................................................... 29 1.3.3. Một số công trình sử dụng phương án dẫn dòng thi công bằng cống dẫn dòng trong thân đập. .............................................................................................. 30 1.4. Kết luận chương 1. ....................................................................................... 31 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ THU HẸP CỦA ......................................... 32 LÒNG SÔNG KHI DẪN DÒNG. ............................................................................ 32 2.1. Mở đầu. ......................................................................................................... 32 2.2. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng thi công qua lòng sông hẹp. ........................... 32 2.2.1. Tính toán thuỷ lực các giai đoạn dẫn dòng. ............................................ 32 Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 3- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ 2.2.2. Tính toán thủy lực qua lỗ chừa lại thân đập, khe răng lược và đê quai cho nước tràn qua. ................................................................................................. 37 2.2.3. Tính toán thủy lực tháo nước qua kênh (máng). ..................................... 46 2.2.4. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua đường hầm, cống ngầm, lỗ xả đáy..... 50 2.2.5. Tính toán thuỷ lực tháo nước đồng thời. ................................................ 59 2.3. Giới thiệu phương án thiết kế dẫn dòng thi công cho công trình Thuỷ điện Hoa Thám. ................................................................................................................. 61 2.3.1. Cơ sở tính toán. ....................................................................................... 61 2.3.2. Tính toán thủy lực qua lòng sông co hẹp. ............................................... 62 2.3.3. Tính toán thủy lực cống dẫn dòng thi công. ........................................... 64 2.3.4. Tính toán thủy lực dẫn dòngmùa lũ năm 2010. ...................................... 68 2.3.5. Tính toán điều tiết lũ. .............................................................................. 69 2.3.6. Xác định cao trình đê quai giai đoạn 1 (mùa kiệt năm 2009). ................ 72 2.3.7. Xác định cao trình đê quai giai đoạn 2 (mùa kiệt năm 2010). ................ 72 2.4. Tính toán thuỷ lực lấp sông công trình Thuỷ điện Hoa Thám. .................... 73 2.4.1. Mục đích. ................................................................................................ 73 2.4.2. Tiêu chuẩn, qui trình qui phạm áp dụng. ................................................ 73 2.4.3. Thiết kế ngăn sông Hiến. ........................................................................ 73 2.4.4. Xác định lưu lượng thấm qua đê hợp long. ............................................ 77 2.4.5. Kết quả tính toán lấp sông. ..................................................................... 78 2.5. Kết luận chương 2. ....................................................................................... 80 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU HOÀNH TRIỆT CÔNG TRÌNH DẪN DÒNG. ............................. 81 3.1. Mở đầu. ......................................................................................................... 81 3.2. Tính toán hoành triệt cống dẫn dòng. ........................................................... 81 3.2.1. Hoành triệt cống dẫn dòng một số công trình ở Việt Nam. .................... 81 3.2.2. Biện pháp hoành triệt cống dẫn dòng công trình Thủy Điện Hoa Thám 88 Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 4- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ 3.2.3. Các hạng mục công trình tạm liên quan đến hoành triệt cống dẫn dòng thi công. ................................................................................................................. 89 3.2.4. Thiết kế hoành triệt cống dẫn dòng thi công. ......................................... 95 3.2.5. Thiết kế chi tiết phương án nút thân cống dẫn dòng. ........................... 100 3.3. Phương pháp tính toán thiết kế và công nghệ nút cống.............................. 105 3.4. Công nghệ nút cống dẫn dòng. ................................................................... 109 3.4.1. Sơ đồ bố trí cốp pha thi công bê tông. .................................................. 110 3.4.2. Công nghệ thi công bê tông khối bê tông nút đỉnh. ............................. 112 3.4.3. Công tác phụt vữa xi măng lấp đầy. ..................................................... 113 3.4.4. Tiến độ thi công. ................................................................................... 115 3.5. Kết luận chương 3. ..................................................................................... 117 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC TÍNH TOÁN Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 5- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ đê quai ngăn dòng một đợt. Hình 1.2 Sơ đồ đê quai phân kì. Hình 1.3 Mặt cắt dọc hầm dẫn dòng thi công – Công trình Thuỷ điện Huội Quảng. Hình 1.4 Mặt cắt ngang cống dẫn dòng thi công. Hình 1.5 Mặt cắt dọc tim đập – Công trình Thuỷ điện Huội Quảng. Hình 1.6 Hiện trạng công trình Thuỷ điện Sơn La mùa lũ 2009. Hình 2.1 Hình thức bố trí đê quai phân kì. Hình 2.2 Tháo nước qua lỗ chừa lại và khe răng lược. Hình 2.3 Đường công hệ số co hẹp bên của lỗ chừa, khe răng lược tháo nước. Hình 2.4 Đập tràn mặt cắt hình thang. Hình 2.5 Tràn hình cung. Hình 2.6 Chiều sâu mực nước co hẹp. Hình 2.7 Tiêu năng mũi phun. Hình 2.8 Các dạng đường mực nước trong kênh lăng trụ. Hình 2.9 Trạng thái dòng chảy cửa tháo nước qua đường ống. Hình 2.10 Cống chảy tự do có dòng chảy ngập ở cửa ra. Hình 2.11 Sơ đồ tính toán co hẹp lòng sông. Hình 2.12 Đường khả năng xả qua công trình dẫn dòng. Hình 2.13 Đồ thị điều tiết lũ thi công. Hình 2.14 Quan hệ Q∼Z. Hình 2.15. Quan hệ Z/H 0 và dZ/H. Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 6- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ Hình 3.1 Mặt bằng hiện trạng cống dẫn dòng Thuỷ điện Sơn La. Hình 3.2 Mặt bằng tổng thể cống dẫn dòng thi công Thuỷ điện Bản Vẽ. Hình 3.3 Mặt bằng cống dẫn dòng thi công Thuỷ điện Bản Vẽ. Hình 3.4 Cắt dọc cống dẫn dòng thi công Thuỷ điện Bản Vẽ. Hình 3.5 Mặt bằng tổng thể cống dẫn dòng thi công Tuyên Quang. Hình 3.6 Mặt bằng cống dẫn dòng thuỷ điện Hoa Thám. Hình 3.7 Mặt cắt dọc cống dẫn dòng thuỷ điện Hoa Thám. Hình 3.8 Mặt bằng đắp bịt chống rò rỉ thượng lưu cửa van. Hình 3.9 Sơ đồ bố trí gông, chống cho đoạn nút cống – Công trình Thuỷ điện Tuyên Quang. Hình 3.10 Sơ đồ bố trí gông, chống cho đoạn nút đầu: Mặt bằng – Mặt cắt – Công trình Thuỷ lợi, Thuỷ Điện Cửa Đạt. Hình 3.11 Sơ đồ bố trí gông, chống cho các nút kế tiếp – Công trình Thuỷ Điện Bản Vẽ. Hình 3.12 Sơ đồ bố trí cốp pha lưới – Công trình Thuỷ Điện Tuyên Quang. Hình 3.13 Sơ đồ bố trí thi công khối bê tông nút đỉnh – Công trình Thuỷ Điện Bản Vẽ. Hình 3.14 Ván khuôn phụ - Công trình Thuỷ Lợi, Thuỷ Điện Cửa Đạt. Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 7- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tỷ lệ giá thành công trình dẫn dòng so với giá thành đập của một số công trình ở Liên Xô cũ. Bảng 1.2 Quan hệ cấp thiết kế giữa công trình chủ yếu – công trình thứ yếu – công trình tạm thời trong một công trình đầu mối hoặc hệ thống kênh dẫn. Bảng 1.3 Lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng. Bảng 1.4 Tiêu chuẩn lũ của công trình thuỷ công tạm thời. Bảng 2.1 Giới hạn trạng thái chảy trong các giai đoạn dẫn dòng. Bảng 2.2 Giá trị hệ số lưu lượng m và hệ số lưu tốc ϕ. Bảng 2.3 Hệ số σ ngập của đập tràn đỉnh rộng. Bảng 2.4 Hệ số quan hệ của đập tràn hình thang. Bảng 2.5 Hệ số hình dạng của tràn hình cong η. Bảng 2.6 Giá trị hệ số lưu tốc tháo qua công trình. Bảng 2.7 Hệ số co hẹp ε của cống bản phẳng thẳng đứng. Bảng 2.8 Mặt cắt khống chế và đặc tính các dạng đường cong mặt nước của kênh lăng trụ. Bảng 2.9 Nhân tố ảnh hưởng tháo nước trong ống chảy tự do và giới hạn dòng chảy. Bảng 2.10 Giá trị hệ số ngập σ đường ống chảy tự do. Bảng 2.11 Giá trị η = h p /d cửa ra chảy có áp. Bảng 2.12 Kết quả tính toán thuỷ lực dẫn dòng thi công qua lòng sông co hẹp bởi đê quai giai đoạn 1. Bảng 2.13 Hệ số lưu lượng qua công trình dẫn dòng. Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 8- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ Bảng 2.14. Đường khả năng xả qua cống. Bảng 2.15 Kết quả tính toán. Bảng 2.16 Đường khả năng xả của cống dẫn dòng và đập tràn. Bảng 2.17 Lưu lượng trung bình ngày lớn nhất thời đoạn chặn dòng P = 5% . Bảng 2.18 Kết quả tính toán đường khả năng xả lưu lượng dẫn dòng của cống dẫn dòng. Bảng 2.19 Kết quả tính toán thuỷ lực quá trình lấp sông. Bảng 3.1 Các thông số của sơ đồ dẫn dòng thi công thuỷ điện Hoa Thám. Bảng 3.2 Kết quả tính toán chiều dài nút cống dẫn dòng. Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 9- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ MỞ ĐẦU Nước Việt nam chúng ta là nước đi lên từ nông nghiệp, 64 năm qua, nhiệm vụ và công tác của ngành thuỷ lợi luôn gắn liền với nhiệm vụ của cách mạng Việt Nam qua các thời kỳ, góp phần quan trọng trong việc khôi phục sản xuất nông nghiệp, mở rộng diện tích canh tác, tăng vụ, thâm canh tăng năng suất cây trồng, đáp ứng yêu cầu về sản xuất nông nghiệp, phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai tại các vùng, các miền trong xây dựng và phát triển kinh tế - xã hội. Trong định hướng phát triển nghành thuỷ lợi đến năm 2020 đã nêu rõ “phát triển thuỷ lợi tưới tiêu, cấp nước phục vụ chuyển dịch cơ cấu kinh tế, thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp-nông thôn và phát triển các ngành kinh tế xã hội. Cụ thể: - Tập trung nâng cấp, hiện đại hoá các hệ thống thuỷ lợi để phát huy và tăng tối đa năng lực thiết kế; - Tiếp tục đầu tư xây dựng thêm công trình mới, gồm: + Các công trình thuỷ lợi tổng hợp quy mô vừa và lớn ở các lưu vực sông, cấp nước tưới cho nông nghiệp, thuỷ sản, sinh hoạt, công nghiệp, chống lũ và phát điện; + Phát triển các công trình thuỷ lợi vừa và nhỏ ở miền núi phục vụ cho phát triển sản xuất nông lâm nghiệp, sinh hoạt, khai thác thuỷ điện, góp phần hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn; + Phát triển các công trình thuỷ lợi cấp nước, ngăn mặn, giữ ngọt phục vụ phát triển dân sinh và sản xuất nông nghiệp, thuỷ sản, diêm nghiệp ở vùng ven biển; + Phát triển các giải pháp tưới tiên tiến, tiết kiệm nước cho các loại cây trồng cạn: cây công nghiệp, cây ăn quả ở các vùng trung du, miền núi; + Phát triển các hệ thống kênh dẫn ngọt thau chua ém phèn ở Đồng bằng sông Cửu Long“ Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 10- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ Như vậy, có thể khẳng định rằng: phát triển công trình thuỷ lợi chiếm vị trí rất quan trọng đối với nền kinh tế đất nước. Đối với nước ta, đặc biệt các tỉnh miền núi phía Bắc, đặc điểm địa hình thường là lòng suối dốc, địa hình bị chia cắt nhiều, lòng suối hẹp, lượng mưa lớn. Với độ dốc lớn kết hợp với lượng mưa lớn cho phép khai thác nguồn thuỷ năng đáng kể phục vụ phát triển các ngành kinh tế. Ngoài ra, việc xây dựng các công trình thuỷ lợi lợi dụng tổng hợp nói chung và khai thác thuỷ năng nói riêng là một việc làm hết sức cần thiết đối với một nước lấy nông nghiệp làm cơ sở phát triển như nước ta. Đối với công trình đầu mối của cụm công trình thuỷ công thì công trình đầu mối chiếm tỉ trọng khối lượng rất lớn quyết định tính hiệu quả toàn bộ dự án. Việc lựa chọn tuyến công trình đầu mối hẹp sẽ có khối lượng thi công nhỏ. Tuy nhiên, để xây dựng công trình thuỷ công ở những khu vực này ngoài những khó khăn chung còn một vấn đề được đặt ra là biện pháp dẫn dòng thi công hết sức phức tạp do lòng sông quá hẹp. Hiện nay, việc thi công công trình đòi hỏi phải có tiến độ nhanh, hiệu quả và an toàn là một việc làm hết sức quan trọng, nhất là đối với công trình thuỷ điện. Xét về khía cạnh xây dựng, mỗi công trình thuỷ điện đều có những phương án, biện pháp xây dựng khác nhau và phụ thuộc vào cấu tạo địa hình, địa chất và điều kiện khí tượng thuỷ văn. Với những lòng sông hẹp, về mùa lũ có lưu lượng thường rất lớn thì biện pháp dẫn dòng thi công bằng cống dẫn dòng thi công trong thân đập là phương án có nhiều ưu điểm, cụ thể là: - Diện tích chiếm chỗ đê quai không lớn nên có thể ứng dụng những nơi có lòng sông rất hẹp; - Lưu lượng thấm qua đê quai vào hố móng không đáng kể; - An toàn hơn cho thi công; Một số công trình đã và đang ứng dụng biện pháp dẫn dòng thi công này với các đặc trưng của công trình như sau: Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 11- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ - Thuỷ điện ngang đập, lòng sông hẹp, khó bố trí nhà máy và công trình dẫn dòng, lũ thi công lớn: thuỷ điện Hoà Thuận-Cao Bằng, thuỷ điện Nậm Hoá- Sơn La, thuỷ điện Pác Gậy-Cao Bằng, thuỷ điện Za Hưng-Quảng Nam… - Thuỷ điện sau đập, lòng sông quá hẹp, lũ thi công lớn khó bố trí đê quây và kênh dẫn dòng: thuỷ điện Hua Chăng-Lai Châu… - Thuỷ điện sau đập, lòng sông rộng, lũ thi công quá lớn và thời gian thi công yêu cầu nhanh: cụm thuỷ điện Thiên Nam-Lai Châu, cụm thuỷ điện Nậm Sì LườngLai Châu… Các công trình trên đã và đang thi công và giải pháp lựa chọn cho công trình dẫn dòng cho thấy hiệu quả rõ rệt. Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 12- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DẪN DÒNG THI CÔNG 1.1. Tổng quan về dẫn dòng thi công 1.1.1. Vị trí, ý nghĩa của công tác dẫn dòng thi công Công trình Thuỷ lợi - thuỷ điện thường được xây dựng ở khu vực vùng sâu, vùng xa, trên các lòng sông, lòng suối, thời gian thi công kéo dài nên chịu tác động mạnh của các yếu tố dòng chảy. Khi thi công, phần công trình trong phạm vi hố móng theo yêu cầu kỹ thuật cần phải giữ hố móng luôn được khô ráo mà vẫn đảm bảo dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu, duy trì tính tự nhiên của dòng chảy và phát huy yếu tố lợi dụng tổng hợp. Chính vì vậy, dẫn dòng thi công là công tác bắt buộc, không thể thiếu trong xây dựng công trình thuỷ lợi - thuỷ điện. Thực tế cho thấy, những công trình có khối lượng nhỏ, ở sông suối nhỏ, ít nước, điều kiện và khả năng thi công cho phép, có thể xây dựng xong trong một mùa khô thì có thể không phải dẫn dòng còn nói chung việc dẫn dòng hầu như là một công tác tất yếu, không thể thiếu được trong xây dựng công trình đặc biệt là những công trình thuỷ lợi - thuỷ điện. Với mỗi công trình, quy mô và thời gian xây dựng khác nhau, điều kiện tự nhiên, yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước cũng khác nhau, do đó, phương án dẫn dòng thi công cũng không giống nhau. Tuy nhiên, công tác dẫn dòng có chung nội dung chính như sau: - Xác định phương án dẫn dòng; - Tính toán thiết kế và xây dựng các công trình dẫn dòng (công trình tạm thời hoặc lâu dài); - Thiết kế, xây dựng đê quai bao quanh hố móng, bơm cạn nước đảm bảo cho hố móng được khô ráo; Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 13- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ - Trong từng thời đoạn tiến hành dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu qua các công trình dẫn dòng đã xây dựng trước đó; - Khôi phục lại trạng thái tự nhiên của dòng chảy ở mức cao nhất; Công tác dẫn dòng được tiến hành nhờ tập hợp các công trình như: đê quai, lòng sông tự nhiên (thu hẹp hoặc không thu hẹp), các công trình dẫn dòng như: kênh, máng, đường hầm, cống, lỗ xả trong thân đập…Công trình dẫn dòng và công trình ngăn dòng đi đôi với nhau, có sự liên hệ chặt chẽ không thể tách rời nhau. Khi xác định cao độ, kích thước công trình dẫn dòng cần xem xét đến việc chặn dòng để đảm bảo sự thành công trong việc hạp long và giá thành công trình là nhỏ nhất. Thời gian làm việc của công trình dẫn dòng phụ thuộc vào phương án dẫn dòng, có công trình dẫn dòng làm việc nhiều năm, có công trình chỉ làm việc trong một thời gian nhất định. Phương án dẫn dòng ảnh hưởng trực tiếp đến - Tiến độ xây dựng công trình; - Bố trí tổng thể cụm công trình đầu mối và tổng mặt bằng thi công; - Biện pháp thi công công trình chính; - Cuối cùng là ảnh hưởng đến giá thành công trình; Theo nghiên cứu của các tác giả nước ngoài, tỷ lệ về giá thành công trình dẫn dòng thi công có thể chiếm từ 7÷70% giá thành xây dựng đập (bảng 1-1). Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 14- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ Bảng 1.1. Tỉ lệ giá thành công trình dẫn dòng so với giá thành đập của một số công trình ở Liên Xô cũ [10] Tỉ lệ giá thành dẫn dòng so Tên NMTĐ Q dd (m3/s) Công trình dẫn dòng Tracvak 1400 Đường hầm thi công 18 Trikei 1550 Đường hầm thi công 10 Toktogul 2900 Đường hầm thi công 10 Buktarmin 3120 Lòng sông thu hẹp 17 Nurec 3200 Đường hầm thi công 30 Rizs 8230 Kênh dẫn 7 Vinloi 8400 Khe chừa ở đập tràn 20 Uc-khantai 8200 Khe chừa ở đập tràn 73 Sunbin 9040 Lòng sông thu hẹp 7 Kolưm 10700 Cống bê tông cốt thép 60 với đập (%) 1.1.2. Tiêu chuẩn để tính toán thiết kế Tính toán thiết kế dẫn dòng dựa theo tiêu chuẩn hay quy phạm qui định. Ở nước ta trước đây sử dụng quy phạm QPVN 08 - 76; TCVN 5060, hiện nay là TCXDVN 285 - 2002. Ở một số công trình lớn có tính chất đặc thù Nhà Nước ban hành theo tiêu chuẩn riêng. Khi tính toán thiết kế dẫn dòng thi công phải lựa chọn được tần suất thiết kế dẫn dòng (P dd %), lưu lượng thiết kế dẫn dòng (Q % ), thời đoạn dẫn dòng (T dd ). 1. Phân chia cấp công trình dẫn dòng Công trình dẫn dòng thường là công trình tạm thời, công trình tạm thời trong một công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn được qui định trong bảng 1.2.[ Bảng 2.3(1)]. Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 15- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ Bảng 1.2. Quan hệ cấp thiết kế giữa công trình chủ yếu – công trình thứ yếu – công trình tạm thời trong một công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn Cấp thiết kế của công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn I II III IV V Cấp thiết kế công trình chủ yếu I II III IV V Cấp thiết kế công trình thứ yếu III III IV V V Cấp thiết kế công trình tạm thời IV IV V V V Chú thích: Theo thời gian sử dụng, công trình thủy trong các Dự án thủy lợi được chia thành công trình lâu dài và công trình tạm thời: (1) Công trình lâu dài là công trình được sử dụng thường xuyên hoặc định kỳ trong suốt quá trình khai thác. Tùy thuộc vào chức năng, công trình lâu dài được chia thành công trình chủ yếu và công trình thứ yếu: a. Công trình chủ yếu là công trình mà sự hư hỏng của chúng sẽ ảnh hường trực tiếp đến sự làm việc bình thường của công trình đầu mối và hệ thống như: đập, cửa cống, công trình xả, công trình lấy nước, trạm bơm, trạm thủy điện..., làm cho chúng không đảm nhận được nhiệm vụ như thiết kế đặt ra. b.Công trình thứ yếu là công trình mà sự hư hỏng của chúng không ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của công trình đầu mối và hệ thống như: tường chắn đất, tường hướng dòng, cầu công tác và công trình bảo vệ bờ.... Có thể phục hồi được trong một thời gian ngắn. (2) Công trình tạm thời là công trình chỉ sử dụng trong thời kỳ xây dựng hoặc chỉ sử dụng để sửa chữa công trình lâu dài trong thời kỳ khai thác (đê quây, công trình dẫn, xả lưu lượng thi công, cầu tạm...). Cấp thiết kế của công trình tạm thời có thể được nâng lên một cấp khi sự hư hỏng của chúng dẫn đến các hậu quả sau: a. Có thể gây ra thảm họa cho các khu dân cư, khu công nghiệp tập trung, các tuyến giao thông huyết mạnh ở hạ lưu; Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 16- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ b. Làm mất an toàn cho công trình lâu dài đang xây dựng; c. Thiệt hại về vật chất gây ra khi sự cố lớn hơn nhiều so với vốn đầu tư thêm cho công trình tạm thời; d. Đẩy lùi thời gian đưa công trình vào khai thác, làm giảm đáng kể hiệu quả đầu tư; 2. Tiêu chuẩn thiết kế lũ của công trình dẫn dòng Lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng đê quai, kênh dẫn...được xác định theo bảng 1.3. [Bảng 4.6 (1)]. Bảng 1.3. Lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng Cấp công trình Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng (%) Trong một mùa khô >= 2 mùa khô I 10% 5% II 10% 5% III 10% 10% IV 10% 10% V 10% 10% Chú thích: Lưu lượng, mực nước lớn nhất trong tập hợp thống kê là lưu lượng mực nước có trị số lớn nhất xuất hiện trong từng mùa dẫn dòng. Mùa dẫn dòng là thời gian trong năm yêu cầu công trình phục vụ công tác dẫn dòng cần phải tồn tại chắc chắn, khi xuất hiện tần suất thiết kế. Tần suất thiết kế được lấy theo bảng 1-3. Những công trình phải thi công nhiều năm, khi có luận chứng chắc chắn nếu thiết kế với tần suất nêu trong bảng có thể gây thiệt hại cho phần công trình chính Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 17- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ đã xây dựng và tổn thất về người, tài sản vật chất hạ lưu lớn hơn đáng kể so với phần đầu tư thêm cho công trình dẫn dòng thì cơ quan thiết kế phải kiến nghị tăng thêm mức bảo đảm cho công trình này. Những công trình bê tông trọng lực có điều kiện nền tốt cho phép tràn qua thì cơ quan thiết kế có thể kiến nghị hạ mức bảo đảm của công trình tạm thời để giảm vốn xây dựng. Tất cả kiến nghị nâng và hạ tần suất đều phải có luận chứng kinh tế kỹ thuật chắc chắn và phải được cơ quan phê duyệt chấp nhận. Tiêu chuẩn thiết kế lũ của công trình dẫn dòng nên căn cứ vào tình hình khác nhau của đặc điểm công trình cần bảo vệ, phương thức dẫn dòng, thời gian dài hay ngắn, yêu cầu sử dụng, ảnh hưởng ngập và đặc tính thủy văn dòng chảy. Trong tiêu chuẩn thiết kế công trình, cần phân biệt khu vực đồng bằng và miền núi vì đặc tính thủy văn dòng chảy của 2 vùng có sự khác biệt lớn. Vùng núi lũ, mưa bão đến rất nhanh, lũ đổ về nhanh, phá hoại lớn, uy hiếp tới an toàn của công trình, nên tiêu chuẩn lũ cần nâng lên thích đáng. Vùng đồng bằng lũ không mạnh, thời gian lũ đổ về chậm, sau mưa bão có một thời gian nhất định để dự báo thủy văn và có biện pháp thích ứng kịp thời, cho nên tiêu chuẩn lũ của công trình tạm thời vùng đồng bằng có thể hạ thấp ít nhiều. Tiêu chuẩn vùng đồng bằng dùng cho công trình ngăn nước có độ cao không lớn hơn 15m, chênh lệch cột nước thượng hạ lưu không lớn hơn 10m. Nhưng đối với hồ chứa lớn đặc biệt trọng yếu, sử dụng tiêu chuẩn lũ cần căn cứ vào tình hình cụ thể. Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 18- Chuyên ngành: XD Công trình thuỷ Bảng 1.4. Tiêu chuẩn lũ của công trình thủy công tạm thời Phân cấp công trình tạm thời Loại hình công trình II III IV V Thời kỳ lũ xuất hiện (năm) Công trình đất đá Công trình bê tông, đá xây Vùng núi >50 50÷30 30÷20 20÷10 Vùng đồng bằng >25 25÷15 15÷10 10÷5 Vùng núi >20 20÷10 10÷5 5÷3 >10 10÷5 5÷3 3 Vùng đồng bằng (SDJ 217-87) 3. Chọn tiêu chuẩn thiết kế lũ dẫn dòng Chọn tiêu chuẩn lũ thiết kế dẫn dòng cần căn cứ vào tình hình cụ thể của công trình, tiến hành phân tích, luận chứng, đề xuất mức bảo đảm chống lũ và cần thẩm định của cơ quan chủ quản. (1) Phân cấp công trình tạm thời, được xác định dựa vào cấp công trình lâu dài được bảo vệ. Căn cứ vào giới hạn trên hoặc giới hạn dưới quy định, tương ứng với tiêu chuẩn lũ của công trình tạm thời, cân nhắc lấy giới hạn trên hay giới hạn dưới, cũng có thể tăng hoặc hạ mức bảo đảm. (2) Nếu khi liệt thực đo của tài liệu thủy văn dòng chảy tương đối dài, tính quy luật của lũ rõ ràng, có thể căn cứ tính quy luật của lũ chọn tiêu chuẩn thích hợp; Nếu liệt thực đo của tài liệu thủy văn tương đối ngắn hoặc tư liệu không thể tin tưởng thì xuất phát từ tình hình bất lợi có thể xảy ra và cần có dự phòng. (3) Đê quai cao hay thấp và dung tích hồ chứa thượng lưu lớn hay nhỏ, tiêu chuẩn cần nâng cao hay hạ thấp thích hợp phụ thuộc vào mức độ nguy hiểm uy hiếp hạ lưu khi xảy ra ngập lụt. (4) Đặc điểm kết cấu của các công trình được bảo vệ. Đối với đập hỗn hợp đất đá, mặt đập không cho phép nước tràn qua. Căn cứ vào tình hình cụ thể và các điều Học viên: Phạm Xuân Tiến Lớp CH 17C1