Mẫu1

VŨ BÁ MẠNH –LỚP 47LT - THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CễNG CễNG TRèNH HềA BèNH - HÀ NỘI - 2009

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

BỘ NễNG NGHIỆP &PTNT


VŨ BÁ MẠNH – LỚP 47LT

THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CễNG CễNG TRèNH HềA BèNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
NGÀNH CễNG TRèNH THUỶ LỢI

HÀ NỘI – 2009

TS.Nguyễn Trọng Tư

1


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Vị trí công trình:
Vùng dự án bao gồm một phần diện tích của các xã Tây Phong, Xuân Phong,
Dũng Phong, Nam Phong, Tân Phong và thị trấn Cao Phong huyện Cao
Phong, cách thị xã Hòa Bình 20 km về phía Nam.
Có tọa độ địa lý nằm trong khoảng :
20o 40' đến 20o 42' Vĩ độ Bắc

- Dung tích chết :

0,58 × 106 m3

- Mực nước dâng bình thường :

+ 282,90

- Mực nước lũ thiết kế 1%:

+ 285,52

TS.Nguyễn Trọng Tư

2


- Mực nước lũ kiểm tra 0,2%

+ 286.00

- Mực nước chết :

+ 266.00

1.3.3. Đập dâng.
Loại bê tông trọng lực xây dựng trên nền đá phong hóa nhẹ dài 200m, được
chia làm 10 đoạn liên kết với nhau bằng khớp nối đồng. Bên trong bố trí hành
lang kiểm tra và thu nước, các ống thu nước thân và nền đập, các thiết bị kiểm
tra và tiêu nước hành lang.


: D = 1,0 m.
: QTK = 1,05 m3/sec
: +263.00..

3


Chiều dài cống

: 21,58 m.

Tiếp sau cống là kênh dẫn dài 95,5m, mặt cắt chữ nhật b × h = 1 × 1m,
chuyển nước xuống suối Cạn Thượng để dẫn về bai Tã lấy nước vào kênh
chính.
BẢNG TỔNG HỢP SỐ LIỆU CễNG TRèNH
1

Hồ chứa
MNKT p = 0,2 %

m

286,00

MNDGC p = 1%

m

285.52


Diện tích ứng với MNDGC

Km2

0.48

Diện tích ứng với MNDBT

Km2

0.42

Diện tích ứng với MNC

Km2

0.16

Cao trình đỉnh đập

m

286.60

Chiều cao Hmax (tính đến đáy chân khay)

m

42,5

Chiều rộng tràn

m

43

Cao độ ngưỡng tràn

-

282.9

Chiều cao nước tràn (Hmax) 1 %/0,2%

-

2,62/3.1

Đường kính

m

1.0

Cao độ cửa vào

m

263



TS.Nguyễn Trọng Tư

5


Hệ thống sông suối trong khu vực bao gồm 2 suối chính cấp nước bai Tã và bai
Thắng Lợi. Hai dòng suối này tạo ra các dải bãi bồi dọc theo suối. Ngoài
ra còn một số dòng suối nhỏ ở phía nam khu vực. Do địa hình khá dốc nên
vào mùa mưa, nước trên các dòng suối được tiêu thoát khá nhanh, vào mùa
khô lượng nước trong các suối chỉ còn là những dòng chảy nhỏ.

1.4.2. Điều kiện địa chất,địa chất thủy văn.
1.4.2.1. Điều kiện địa chất
Toàn bộ hệ thống kênh được phân bố trên vùng đồi bị bào mòn mạnh, phân bố
chủ yếu sản phẩm phong hóa của đá gốc cát bột sét kết, xen kẹp là các dải
thềm bồi tích của các dòng suối trong vùng. Địa tầng chung của toàn vùng từ
trên xuống dưới như sau:
+
Lớp 1a: Cát cuội sỏi, cuội tảng bồi tích lòng suối mầu xám nâu, xám
đen, vàng nhạt xám trắng; cuội sỏi chiếm 50%, thành phần chính là đá cát bột
kết và phiến sét. Cuội sỏi cứng chắc, độ mài mòn tốt. Nguồn gốc bồi tích
lòng suối (aQ). Phân bố chủ yếu dưới lòng suối.
+
Lớp 2a: Đất sét đến á sét nặng màu xám nâu, xám tro, xám đen, lẫn ít
sỏi sạn nhỏ. Hàm lượng sỏi sạn khoảng 3-6%. Trạng thái dẻo chảy có chỗ dẻo
mềm, kém chặt. Nguồn gốc thềm bồi tích (aQ). Lớp này phân bố cục bộ và
gặp ở bãi thềm bồi tích bên cạnh tuyến kênh chính từ K0+590 đến K0+620
với chiều dày thay đổi từ 0.5 - 1.0m.
+

sết nặng. Hàm lượng dăm sạn khoảng 20 - 50%, kích thước từ 0.3 - 10cm là
các mảnh đá gốc phong hóa còn sót lại, khá cứng chắc.Trạng thái nửa cứng
đến cứng, chặt vừa đến chặt. Nguồn gốc pha tàn tích (deQ). Lớp này phân bố
khá phổ biến trên các triền đồi bào mòn và thường nằm bên dưới lớp 3a, như
khu vực tuyến kênh chính, kênh N1, N4, và kênh Thắng Lợi.
Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất nền dùng trong tính toán
Các chỉ tiêu

Đơn vị

Lớp 2a Lớp 2b Lớp 2c

Lớp 3a

Lớp 3a

- Hạt sét

%

40

24.8

5

31.9

38


%

6

1.3

25

3.5

22

- Hạt dăm, cuội

%

51.7

61.1

Thành phần hạt

43.5

Giới hạn Alterberg
- Giới hạn chảy , %
WT

TS.Nguyễn Trọng Tư



%

0.906

0.290

-0.054

Độ ẩm tự nhiên, %
We

72.8

34.62

32.1

Dung trọng ướt, γw

T/m3

1.54

1.66

1.74

Dung trọng khô, γw


Tỷ trọng, ∆
Độ lỗ rỗng, n

%

Tỷ lệ khe hở, ε
Độ bão hòa, G

%

Lực dính kết, C

KG/cm 0.10

2.68

2.72

2.75

0.15

0.05

0.21

0.16

12o



0.044

0.054

1 × 10- 5 ×10-3

1× 10-5

5

5 × 105

1.4.2.2. Điều kiện địa chất thủy văn.
Trong vùng đầu mối nhìn chung nước mặt nghèo nàn, chỉ có suối Cạn duy
nhất nước chảy quanh năm, mùa khô nước cạn, lưu lượng nhỏ (
1.4.3.1 Mưa
a-

Bình quân lưu vực :

Lượng mưa bình quân lưu vực hồ Cạn Thượng được tính bằng trị số bình quân
số học nhiều năm của 3 trạm đo mưa Kim Bôi, Cao Phong và Tân Lạc .
Kết quả được Xo = 2015 mm.
b-

Mưa khu tưới

Lượng mưa tưới tần suất p = 75% được phân phối từng tháng theo mô hình
mưa tháng năm 1980 của trạm Cao Phong.
Lượng mưa tháng tần suất 75%
Bảng 2-8.

1.2.

Thán
g

1

2

3

4


9,2

44
9,0

25
4,9

17
3,9

32,
2

0,4 1576,
3

Dòng chảy lũ

Lưu lượng lũ thiết kế

Vị trí

P%

0,2

1,0

10%


413

211

Cạn Thượng 2

TS.Nguyễn Trọng Tư

10

Tổng


Wp% (106m3)

Đặc trưng

0.2%

1%

10%

W12h

9,27

6,95


(m3/s)

Q1%
(m3/s)

1

64,7

49,2

21

44,1

33,6

2

88,2

66,1

22

41,4

31,5

3


31,1

25,2

6

393

295

26

24,2

21,5

7

184

138

27

23,1

20,5

8


18,4

16,3

11

64,6

48,4

31

18,0

16,0

12

57,4

43,0

32

17,5

15,5

13


16,1

14,3

16

51,9

39,5

36

15,7

13,9

17

50,6

38,5

W12h(106m3)

9,28

7,13

18

45

34,2

Lưu lượng lớn nhất 10% các tháng mùa cạn (XI ÷ IV)
Đơn vị (m3/s)
Tuyến \ Tháng XI

XII

1

2

3

4

Mùa cạn XI÷IV

T.V Lâm Sơn

109,9

1,55

1,51

0,84



Q
(m3/s)

0

5,4

30,1 73,2 137,6

TS.Nguyễn Trọng Tư

250

12

251

252

253

254

255

256

220,9



1.5. Điều kiện giao thụng vận tải;
Xã

TS.Nguyễn Trọng Tư

Đường liên Trạm

13

bưu Đài PTTH

Chợ


xã (km)

điện

Tân Phong

16

1

1

Tây Phong

13


1

1

1

1.6. Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước;
Nguồn cấp nước sinh hoạt cho thị trấn Cao Phong và các xã chủ yếu là
giếng khoan, đào và nước lấy từ suối tự nhiên. Nguồn nước ngầm ở đây rất
hạn hẹp, nguồn bù cấp chủ yếu là từ nước mặt do đó về mùa khô khi các
nhánh suối không còn nước, thì nguồn nước ngầm cũng cạn kiệt. Vì vậy hồ
Cạn Thượng có nhiệm vụ cung cấp nguồn nước sinh hoạt cho nhân dân thị
trấn và một phần dân thuộc các xã dọc tuyến đường ống.
1.7. Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, con người;
Trình độ văn hóa không cao, số người đi học chỉ tập trung ở thị trấn.
1.8. Thời gian thi công được duyệt;
Theo quyết định số 1900/QĐ-UB ngày 31-10-2003 và số 763/QĐ-UB
ngày 29-4-2004 UBND tỉnh Hòa Bình đã phê duyệt Báo cáo nghiên cứu khả
thi công trình hồ Cạn Thượng huyện Cao Phong.
Công trình này dự kiến được xây dựng trong 2,5 năm.
1.9. Những khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công
1.9.1. Thuận lợi
Vựng lòng hồ, tuyến năng lượng, nhà máy chủ yếu là đất rừng và dân cư sinh
sống thưa nên mức độ ảnh hưởng đến đền bù di dân tái định cư là không lớn.
Trong khu vực dự án không có di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh.

TS.Nguyễn Trọng Tư

14

Trong thực tế có 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 trong một mùa khô
TS.Nguyễn Trọng Tư

15


,thì có thể không phải dẫn dòng còn nói chung việc dẫn dòng coi như một công
tác tất yếu .
Với những đặc điểm của công tác dẫn dòng : Hố móng khô ráo mà vẫn đẩm
bảo được các yêu cầu về lợi dụng tổng hợp dòng nước trong quá trình thi công
thì nhiệm vụ chủ yếu của công tác dẫn dòng cần đặt ra là :
- Phải đảm bảo sự ổn định của đê quai và sự khô ráo trong hố móng
- Phải đảm bảo các yêu cầu về lợi dụng tổng hợp
- Đảm bảo an toàn trong quá trình thi công công trình , đạt đúng yêu cầu tiến
độ đã đặt ra
Biện pháp dẫn dòng thi công ảnh hưởng trực tiếp đến kế hoạch tiến độ thi công
của toàn bộ công trình , hình thức kết cấu, chọn và bố trí công trình thuỷ lợi
đầu mối ,chọn phương án thi công và bố trí công trường và cuối cùng là ảnh
hưởng đến giá thành công trình . Do đó người thiết kế hay thi công đều phải
thấy rõ tính chất quan trọng và mối liên hệ này để có thái độ nghiêm túc trong
việc điều tra nghiên cứu và giải quyết các vấn đề trong thiết kế công trình ,
thiết kế thi công nói chung và thiết kế dẫn dòng nói riêng .
Công trình thuỷ lợi phần lớn được xây dựng trên các dòng sông, suối,
kênh rạch hoặc bãi bồi , móng nhiều khi sâu dưới mặt đất thiên nhiên của lòng
sông suối, nên trong quá trình thi công không thể tránh khỏi những ảnh hưởng
bất lợi của dòng nươc gây ra ... do vậy đặc điểm của quá trình xây dựng là phải
luôn giữ khô hố móng công trình
+ Tạo cho thi công được thuận lợi
+ Tránh bất lợi do dòng chảy gây ra

dụng được tổng hợp
nguồn nước phục vụ cho các nhu cầu khác
Trên thực tế thì những công trình có khối lượng nhỏ , sông suối nhỏ , ít
nước, điều kiện và khả năng thi công cho phép có thể xây dựng trong 1 mùa
khô thì có thể không phải dẫn dòng thi công, còn nói chung công tác dẫn dòng
là 1 công tác tất yếu.
Thuỷ điện Hoà Bình là công trình lớn thi công trong nhiều năm do đó
công tác dẫn dòng là 1 công tác bắt buộc ,chiếm 1 phần lớn kinh phí xây dựng
công trình. Nó có ý nghĩa rất lớn :
+

Đảm bảo chất lượng công trình

+

Đảm bảo tiến độ thi công

TS.Nguyễn Trọng Tư

17


+

Đảm bảo không tăng chi phí giá thành xây dựng

+

Đảm bảo cho môi trường và hệ sinh thái


Đảm bảo tiến độ chung của công trình

+ Đảm bảo chênh lệch về cường độ thi công không quá cao trong suốt quá
trình thi công công trình
+

Đảm bảo hợp lý về kinh tế , khả thi về kỹ thuật

4.
Tính toán thuỷ lực dẫn dòng , thiết kế các công trình dẫn dòng tạm như
đê quai theo quy phạm, tính toán điều tiết lũ qua các công trình dẫn dòng để
xác định cường độ thi công công trình
5.

Tính toán kinh tế , so sánh lựa chọn phương án hợp lý nhất

2.1.3.các nhân tố ảnh hưởng tới phương án dẫn dòng thi công
2.3.1.Đặc điểm công tác dẫn dòng thi công thuỷ điện Hòa Bình
Trong thiết kế kỹ thuật giai đoạn I, công trình thuỷ điện Hòa Bình đã lựa chọn
phương án bố trí là phương án đập bê tông bản mặt, tràn và nhà máy bên bờ

TS.Nguyễn Trọng Tư

18


phải.Đây là dạng kết cấu lần đầu tiên áp dụng ở Việt Nam nhưng có nhiều ưu
diểm cho công tác thi công, đặc biệt là có thể dẫn dong qua thân đập xây dở.
2.3.2.Đặc điểm địa hình ,địa chất
Thuận lợi:

Năm thi
công

Năm thứ
1

Thời gian

- Lòng
- Mùa khô (Từ
sông tự
01/11÷ 30/04).
nhiên

-Mùa lũ( 01/05
 30/11).

Năm thứ
2

Lưu lượng
Công trình
dẫn dòng
dẫn dòng
(m3/s).

- Lòng
sông thu
hẹp


- Tiếp tục thi công cống
dẫn dòng trái đập.
- dẫn dòng qua lòng sông
thu hẹp bờ phải.
- Đắp đê quai đập bờ
phải.ngăn dòng.
- hoàn thiện cống dẫn dòng.
- thi công vai phải đập đến
cao trình thiết kế.
-dẫn dòng qua lỗ tràn xả


đáy bờ phải đập.
-Tràn tạm
và lỗ xả
đáy.

211

-Tiếp tục thi công đập bên
vai trái tới cao trình thiết
kế.
-dẫn dòng qua tràn ở bờ
phải và lỗ xả đáy.

-Tràn tạm
- Mùa khô (Từ
và lỗ xả
01/12  30/04) .
đáy.

Thời gian

Công trình
dẫn dòng

Lưu lượng
dẫn dòng
(m3/s).

Các công việc phải làm và các
mốc khống chế.
- Đắp đê quai dọc bên bờ trái
và thi công hoàn thiện lỗ xả
đáy .

- Mùa khô (Từ
Năm thứ

01/11 30/04).

- Lòng
sông tự

88,20

nhiên

- Đào và thi công phần đập
bên vai trái
- thi công cống ngầm có đáy ở

- Mùa khô (Từ
01/12  30/04).

chặn dòng bờ phải

- lỗ xả
sâu.

4,88

- thi công vai phải đập đến
cao trình vượt lũ.
-dẫn dòng qua lỗ xả sâu bờ
trái.
- thi công hoàn thiện đập bên
vai trái đến cao trình thiết

- lỗ xả sâu
- Mùa lũ (Từ

và phần

1/5 30/11).

tràn tạm.

kế.
211

-

chuẩn bị tập kết vật liệu và nhân lực máy móc thi công , thi công lỗ xả và lấp lỗ
xả khá phức tạp, có thời gian thi công dài nên cường độ thi công không gấp rút
đảm bảo được tiến độ và chất lượng công trình.
TS.Nguyễn Trọng Tư

22


Phương án 2 có ưu điểm là mực nước sau khi ngăn dòng thấp nên hệ
thống đê quai vào mùa kiệt sẽ giảm ,thời gian thi công ngắn, rút ngắn được chi
phí xây dựng công trình, nhưng đòi hỏi cường độ thi công cao tập trung,tận
dụng công trình đã xây dở để dẫn dòng. Mực nước ngăn dòng không cao nên
hệ thống đê quai có khối lượng nhỏ.sớm đưa công trình vào sử dụng nên giá
thành hạ.
Như vậy có thể nói phương án 2 đảm bảo điều kiện kỹ thuật cũng như điều
kiện thi công của nhà thầu đem lại hiệu quả kinh tế hơn phương án 1,nên chọn
phương án 2 làm phương án dẫn dòng để xây dựng công trình.

2.3. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng theo phương án chọn
2.3.1. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
+ Mục đích
Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp.
Xác định cao trình đê quai thượng và hạ lưu.
Xác định cao trình đắp đập vượt lũ.
Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy.
+ Nội dung tính toán
Sơ đồ tính toán:

TS.Nguyễn Trọng Tư



- Trong ú:
K

: Mc thu hp lũng sụng thuc khong 30% - : - 60%

1

: Din tớch t ca lũng sui m múng v ờ quai chim ch (m 2)

2

: Din tớch t ca lũng suụớ c (m2)

+ Vi lu lng dn dũng mựa kit nm th nht Q=88,2 m3/s da vo quan
h Q~ZHL ng vi lu lng dn dũng ca mựa kit ta tra c Z HL= 250,36
m
+ Vi lu lng dn dũng mựa l Q=211,0 m3/s da vo quan h Q~ZHL ng
vi lu lng dn dũng ca mựa kit ta tra c ZHL= 251,8 m.
Tớnh din tớch trờn mt ct ngang lũng sui ta c :
- 1 = 94,47 (m2)
- 2= 258,49 (m2)
K=

1
94,47
.100% =
.100 %
2
258,48

Qdđ
Vc =
ε (ω 2 − ω1 )

- Với ε là hệ số thu hẹp lòng sông, vì thu hẹp 1 bên ε =0,95
- Vo - Lưu tốc tới gần:

Vo ≈

TK
Qdd
ω2

- Htl = hhl+∆z, Nên bài toán được thử dần bằng cách giả thiết các giá trị ∆zgt.
Thay vào công thức để tính các giá trị ∆ztt cho đến khi ∆zgt ≈ ∆ztt ta tìm được ∆z.
+ Lưu lượng dẫn dòng mùa kiệt năm thứ nhất Q=88,2 m3/s

∆zgt

ZTL= Zhl+∆zgt

Bs

∆TL=∆1+(Bs. ∆zgt)

(m)

(m)

0.0010

190.37
190.62
190.76
191.13
191.53

0.490
0.490
0.490
0.490
0.490
0.490

Q
ωTL

∆ztt

(m/s)

(m)

0.46376
0.46331
0.46271
0.46236
0.46146
0.46051

0.0073