Trường Đại học Thuỷ lợi
1
Luận văn thạc sĩ
LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài:
“Nghiên cứu thực nghiệm chọn giải pháp dẫn dòng thi công Công trình thủy điện
Đắkđrinh ” đã được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy giáo , Cô giáo
trong Khoa Công trình, Khoa sau đại học, cùng các bạn bè và đồng nghiệp.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Quốc Thưởng,
người đã dành nhiều tâm huyết, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả trong quá
trình thực hiện luận văn.
Với tình cảm chân thành , tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Kỹ thuật tài
nguyên nước, đã tạo điều kiện cho tác giả về thời gian trong suốt quá trình học tập
và thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Sau cùng, tác giả xin cảm ơn Gia đình, Bạn bè & Đồng nghiệp đã đã có những
đóng góp quý báu, động viên về vật chất và tinh thần để tác giả hoàn thành luận văn
này.
Tuy đã có những cố gắng nhất định, nhưng do thời gian và trình độ còn nhiều
hạn chế, vì vậy luận văn còn nhiều thiếu sót. Tác giả kính mong Thầy giáo, Cô giáo,
Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để tác giả có thể tiếp tục học tập và nghiên cứu hoàn
thiện đề tài.
Hà Nội, tháng 02 năm 2011
Học viên
Vũ Đức Hạnh
Học viên: Vũ Đức Hạnh
1.1.2. Nhiệm vụ dẫn dòng ...................................................................................... 6
T
7
T
7
1.1.3. Các tài liệu cơ bản phục vụ thiết kế dẫn dòng ............................................. 7
T
7
T
7
1.1.4. Trình tự thiết kế dẫn dòng ............................................................................ 7
T
7
T
7
1.2. Các phương pháp dẫn dòng cơ bản ................................................................. 7
T
7
T
7
1.2.1. Phương pháp đắp đê quai ngăn dòng một đợt .............................................. 7
T
T
7
1.3.1. Chọn lưu lượng dẫn dòng thiết kế .............................................................. 30
T
7
T
7
1.3.2. Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng ................................................................. 31
T
7
T
7
1.3.3. Chọn thời đoạn dẫn dòng ........................................................................... 32
T
7
T
7
1.3.4. Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng .............................................................. 32
T
7
T
7
2.2.1. Nhiệm vụ .................................................................................................... 34
T
7
T
7
2.2.2. Quy mô và cấp công trình .......................................................................... 35
T
7
T
7
2.3. Các thông số chính của công trình ................................................................ 35
T
7
T
7
Nhà máy thủy điện ............................................................................................... 38
T
7
T
7
2.4. Công tác dẫn dòng công trình thuỷ điện Đăkđrinh ..................................... 39
Học viên: Vũ Đức Hạnh
T
7
Lớp: 16C2
3
Trường Đại học Thuỷ lợi
Luận văn thạc sĩ
2.4.5. Tính toán qua cống dẫn dòng ..................................................................... 45
T
7
T
7
2.4.6. Dẫn dòng thi công qua cống kết hợp với đập bê tông xây dở.................... 48
T
7
T
7
2.4.7 Hạng mục dẫn dòng thi công. ..................................................................... 57
T
7
2.5.4 Năm thi công thứ 3 . .................................................................................... 60
T
7
T
7
2.5.5 Năm thi công thứ 4. ..................................................................................... 61
T
7
T
7
2.5.6 Năm thi công thứ 5 . .................................................................................... 61
T
7
T
7
CHƯƠNG3. MÔ HÌNH HOÁ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH .........................................64
T
7
T
3.2.2. Dẫn dòng thi công qua cống và đập tràn xây dở ở cao trình ∇336,00 mùa lũ
T
7
năm xây dựng thứ ba (2011) ................................................................................ 69
T
7
3.2.3. Dẫn dòng thi công qua cống và đập tràn xây dở ở cao trình ∇385,50 và
T
7
381,00 mùa lũ năm xây dựng thứ tư (2012) ......................................................... 70
T
7
3.3. Xây dựng mô hình ........................................................................................... 70
T
7
T
7
3.3.1 Kích thước mô hình.................................................................................... 70
T
7
T
7
7
T
7
3.4.3Thí nghiệm xả kết hợp cống + tràn xây dở mùa lũ 2012 ............................ 81
T
7
T
7
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH DẪN DÒNG ...............................83
T
7
T
7
A/ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM PHƯƠNG ÁN 1 ................................................... 83
T
7
T
7
4.1. Sơ đồ dẫn dòng phương án thí nghiệm 1 ...................................................... 83
T
7
7
T
7
4.3.2. Trạng thái chảy trong cống dẫn dòng......................................................... 85
T
7
T
7
4.3.3 Lưu tốc trong cống và trên mặt đập tràn xây dở ......................................... 86
T
7
T
7
4.3.4. Áp suất trong cống và trên mặt đập tràn xây dở ........................................ 87
T
7
T
7
4.4. Thí nghiệm xả kết hợp cống + đập tràn xây dở cao trình +385,5m ........... 87
T
7
4.5. Đánh giá về dẫn dòng phương án 1 ............................................................... 89
T
7
T
7
4.5.1. Nhận xét ..................................................................................................... 89
T
7
T
7
4.5.2. Kết luận ...................................................................................................... 91
T
7
T
7
B/ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM PHƯƠNG ÁN 2 ................................................... 91
T
7
T
7
4.6. Những thay đổi so với PA1 ............................................................................ 91
T
7
4.7.4. Áp suất trong cống và trên mặt đập tràn xây dở ........................................ 95
T
7
T
7
4.8. Thí nghiệm xả kết hợp cống + đập tràn xây dở ∇381m .............................. 96
T
7
T
7
4.8.1. Mô tả tình hình thuỷ lực. ............................................................................ 96
T
7
T
7
4.8.2. Khả năng xả qua đập xây dở cao trình 381m. ............................................ 96
T
7
T
4.9.2. Về mực nước trong hồ................................................................................ 98
T
7
T
7
4.9.3 Về mực nước và lưu tốc tại các điểm quan tâm: ......................................... 98
T
7
Học viên: Vũ Đức Hạnh
T
7
Lớp: 16C2
5
Trường Đại học Thuỷ lợi
Luận văn thạc sĩ
4.9.4. Về áp suất trong cống:................................................................................ 99
T
7
T
5.2.1. Các tồn tại ................................................................................................ 102
T
7
T
7
5.2.2. kiến nghị ................................................................................................... 102
T
7
T
7
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................102
T
7
T
7
Phụ lục kết quả thí nghiệm dẫn dòng qua đập tràn xây dở PA1..................... 104
T
7
T
7
Phụ lục kết quả thí nghiệm dẫn dòng qua đập tràn xây dở PA2..................... 108
T
những công trình nhỏ. Gần đây nước ta xây dựng nhiều công trình thuỷ lợi, thuỷ
điện lớn như : Sê San 3, Sê San 4, Bản vẽ, Tuyên Quang, Cửa Đạt… Nếu theo các
sơ đồ dẫn dòng thông thường thì qui mô các công trình dẫn dòng rất lớn tốn nhiều
kinh phí. Do đó, lựa chọn sơ đồ xả lũ dẫn dòng thi công kết hợp qua cống và đập
tràn xây dở... giảm đáng kể kinh phí xây dựng công trình dẫn dòng và công trình
chính. Tuy nhiên, chế độ thuỷ lực khi xả lũ thi công qua công trình trên rất phức
tạp, cần tính toán hết các yếu tố thuỷ lực ảnh hưởng đến công trình và thường thông
qua thí nghiệm mô hình thuỷ lực để đưa ra biện pháp hạn chế những bất lợi của
dòng chảy, kiểm định các thông số tính toán đảm bảo tính hiệu quả cao nhất của
công trình dẫn dòng cũng như công trình chính.
1.1.1. Đặc điểm công trình thủy lợi
- Xây dựng trên các sông suối, kênh rạch hoặc bãi bồi nên khi thi công
thường chịu ảnh hưởng bất lợi của nước mặt, nước ngầm, nước mưa...;
- Khối lượng công trình lớn, thời gian thi công kéo dài, điều kiện thi công,
địa hình, địa chất không thuận lợi;
- Tuyệt đại đa số là dùng vật liệu địa phương, vật liệu tại chỗ;
- Quá trình thi công đòi hỏi hố móng khô ráo và phải đảm bảo yêu cầu lợi
dụng tổng hợp dòng chảy ở hạ lưu.
1.1.2. Nhiệm vụ dẫn dòng
- Đắp đê quai bao quanh hố móng, bơm cạn nước và tiến hành nạo vét, xử lý
nền và xây móng công trình;
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
7
Trường Đại học Thuỷ lợi
a)
1
b)
3
2
1
4
Hình 1.1: Sơ đồ dẫn dòng qua máng
a) Mặt bằng
b) Mặt cắt dọc máng
1. Máng; 2. Công trình chính; 3. Đê quai thượng lưu; 4. Đê quai hạ lưu
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
8
Trường Đại học Thuỷ lợi
-
Khi các công trình tháo nước hiện có không thể lợi dụng để dẫn dòng hoặc
P
P
P
tháo không hết lưu lượng thiết kế dẫn dòng;
-
Các phương pháp tháo nước khác quá đắt.
Hiện nay, phương pháp này ít dùng vì khả năng tháo nước của máng nhỏ,
các giá chống đỡ và sự rò rỉ nước xuống hố móng gây cản trở khi thi công. Mặt
khác, các phương pháp khác như dùng bơm, xi phông ngược bằng các ống cao su
hoặc ống nhựa thay cho máng cũng sẽ thuận tiện hơn rất nhiều đối với những công
trình có lưu lượng nhỏ.
1.2.1.2. Dẫn dòng qua kênh
a) Sơ đồ:
Kênh được đào ở một bên bờ để dẫn dòng thi công (hình 1.2; 1.3 và 1.4).
2
4
1
3
120
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
Trường Đại học Thuỷ lợi
10
Luận văn thạc sĩ
Hình 1.4: Kênh dẫn dòng công trình Định Bình
1. Lòng kênh dẫn
2. Đá gia cố bờ kênh
b) Tổ chức thi công:
-
Đào kênh dẫn dòng;
-
Đắp đê quai thượng lưu và đê quai hạ lưu ;
-
Tiến hành thi công công trình chính theo yêu cầu của tiến độ.
200
3
4
22
0
23
0
210
24
0
260
170
a)
180
0
162.2
1
189.40
5
210
b)
1
2
6
Hình 1.5: Phương pháp dẫn dòng qua cống ngầm bố trí trong thân đập bê tông
(Thủy điện Hủa Na)
a) Mặt bằng
1. Cống dẫn dòng
2. Phần đập đã thi công
4. Đê quai thượng
Học viên: Vũ Đức Hạnh
5. Đê quai hạ
b) Cắt dọc
3. Cửa nhận nước
6. Phạm vi phụt vữa xi măng
Lớp: 16C2
-
Thi công cống ngầm vào mùa khô, hoàn thành trước thời điểm cần tháo nước
một khoảng thời gian theo qui định về cường độ của bê tông cống;
-
Đắp đê quai ngăn sông và thi công công trình chính;
-
Hoành triệt cống ngầm (đối với trường hợp cống chỉ làm nhiệm vụ dẫn dòng)
vào thời điểm thích hợp để đảm bảo đủ thời gian thi công công trình chính theo tiến
độ thi công.
c) Điều kiện áp dụng:
Khi lòng sông hẹp, địa chất nền cho phép và không thể sử dụng được
phương pháp dẫn dòng qua kênh. Thông thường nhất là lợi dụng cống đặt trong
thân đập, các lỗ xả đáy hoặc lỗ xả tạm thời được bố trí trong thân đập bê tông.
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
Trường Đại học Thuỷ lợi
14
Luận văn thạc sĩ
s1
5
s2
9
Tc
4
25
Tc
BM11
BM13
BM12
3
BM8
BM7
¶
®¸
BM6
ct
2
H
§3
BM1
Tc
t6
10
§-
§1
ê
ng
K
vµ
TR2
a9
o
TN2-4
18
TR4
TN2-5
Hình 1.9: Phương pháp dẫn dòng qua tuy nen tháng 10/2008 (Công trình Cửa
Đạt)
1. Mặt đập đá đổ đang xây dựng dở
2. Tràn xả lũ
3. Tuy nen dẫn dòng
4. Tuy nen dẫn nước vào nhà máy thủy điện; 5. Đê quai thượng lưu của giai đoạn
dẫn dòng trước
1.2.2. Phương pháp đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt
Đối với các công trình lớn người ta thường dùng phương pháp đắp đê quai
ngăn dòng nhiều đợt. Phổ biến nhất là hai đợt, đợt đầu dẫn dòng qua lòng sông thu
hẹp để thi công công trình đợt 1. Đợt 2 sẽ ngăn phần lòng sông còn lại và tháo nước
qua các công trình dẫn dòng đã được thi công trong đợt 1 như khe răng lược, cống
xả đáy, lỗ xả sâu, tuy nen, tràn tạm hoặc chỗ lõm được chừa lại trên mặt đập (bê
tông hoặc đập đá đổ) đang xây dở.
1.2.2.1. Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
a) Sơ đồ (xem hình 1.10, 1.11 và 1.12):
Đây là phương pháp được dùng rất phổ biến khi thi công các công trình vừa
và lớn. Đầu tiên, vào mùa khô, đắp đê quai thượng lưu, đê quai dọc và đê quai hạ
lưu để thi công một phần công trình chính và công trình dẫn dòng cho đợt 2 (tất cả
a)
2
2
4
z
Vc
H
Hình 1.10: Sơ đồ dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
a) Mặt bằng
b) Cắt dọc
1. Lòng sông đã bị thu hẹp 2. Đê quai dọc
4. Đê quai hạ
3.Đê quai thượng
5. Tuyến đập chính 6. Lớp đá gia cố
b) Tổ chức thi công:
-
Đắp đê quai thượng, hạ lưu và đê quai dọc để dẫn dòng qua lòng sông thu
17
Trường Đại học Thuỷ lợi
Luận văn thạc sĩ
220
210
200
190
4
16
9.
4
5
3
2
170.2
1
170
6
18
Trường Đại học Thuỷ lợi
Luận văn thạc sĩ
1.2.2.2. Dẫn dòng qua khe răng lược
a) Sơ đồ (hình 1.13):
Khe răng lược thường được dùng để phục vụ dẫn dòng giai đoạn hai. Khi
dòng chảy được dẫn qua các khe răng lược thì thi công các hạng mục công trình đợt
2. Khe răng lược thường được bố trí tại các khoang của đập tràn vì:
-
Tại vị trí đập tràn thường có địa chất tốt nhất, thuận dòng chảy;
-
Có thể lợi dụng cần trục sẵn có để thả phai hoặc van khi lấp khe răng lược;
-
Không phải xây dựng các công trình tiêu năng vì đã có công trình tiêu năng
của đập tràn;
-
Việc lập khe răng lược rất phức tạp. Vì vậy, từ trước đến nay được dùng rất
ít, duy nhất chỉ được áp dụng tại công trình thuỷ điện Thác Bà, Yên Bái.
Đắp các đê quai thu hẹp lòng sông, thi công công trình đợt 1 trong đó có khe
răng lược;
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
19
Trường Đại học Thuỷ lợi
-
Luận văn thạc sĩ
Sau khi hoàn thành công trình đợt 1, đắp đê quai đợt 2 để chặn lòng sông thu
hẹp và thi công công trình đợt 2;
-
Lấp khe răng lược khi không cần dùng để dẫn dòng, thi công công trình đến
cao độ yêu cầu.
c) Điều kiện áp dụng:
Chỉ áp dụng cho những công trình bê tông, địa chất tốt. Nói chung hiện nay
ít sử dụng phương pháp này do việc lấp khe răng lược rất phức tạp.
1.2.2.3. Các phương pháp dẫn dòng khác khi đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt
Ngoài khe răng lược, người ta còn dùng các công trình khác như cống xả
đáy, tuy nen, tràn tạm hoặc chỗ lõm được chừa lại trên mặt đập bê tông hoặc đập đá
Trường Đại học Thuỷ lợi
Luận văn thạc sĩ
1.2.3.5. Thi công trên bãi bồi
Khi lòng sông rộng, có bãi bồi lớn và không bị ngập nước vào mùa kiệt thì
có thể tiến hành thi công phần công trình đợt 1 trên bãi bồi trước (xem hình 1.14).
Trong công trình đợt 1 có bố trí các công trình dẫn dòng cho đợt 2. Khi thi công
xong công trình đợt 1 sẽ tiến hành ngăn sông để thi công công trình đợt 2. Lục này
dòng chảy được dẫn qua các công trình dẫn dòng đã được bố trí trong công trình đợt
1. Khi đã hoàn thành công trình đợt 2 thì lấp các công trình dẫn dòng này.
Phương pháp này thường dùng khi xây dựng các đập dâng trên các sông
vùng đồng bằng.
a)
b)
6
4
3
3
2
2
2
21
Luận văn thạc sĩ
Hình 1.15: Phương pháp dẫn dòng ở cống Đò Điệm, Hà Tĩnh
1. Trụ pin cống đang thi công;
2. Đê quai bằng 2 hàng cừ thép
1.2.4. Các phương pháp dẫn dòng kết hợp
1.2.4.1 Phương pháp dẫn dòng tổng hợp thường dùng trong thực tế
a) Sơ đồ:
Đây là sơ đồ dẫn dòng phổ biến nhất trong xây dựng thủy lợi, thủy điện.
Trong thực tế, có thể được bố trí theo nhiều hình thức khác nhau nhưng nhìn chung
đều có 5 hạng mục chính là đập chính, cống lấy nước, tràn chính, kênh tạm, tràn
tạm
(hình 1.16);
-
Năm thi công thứ nhất: Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên, thi công cống lấy
nước và kênh dẫn dòng;
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
22
b) Tổ chức thi công:
-
Năm thi công thứ nhất: Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên. Làm công tác
chuẩn bị, thi công xong cống lấy nước và kênh dẫn dòng;
-
Năm thi công thứ 2:
+ Mùa kiệt: Đầu mùa kiệt tiến hành ngăn sông, dẫn dòng qua kênh, thi công
đập và đào tràn tạm. Cuối mùa kiệt chặn kênh dẫn dòng và dòng chảy được dẫn qua
cống lấy nước, tiếp tục thi công đập đến cao trình chống lũ;
+ Mùa lũ: Dẫn dòng qua tràn tạm, tiếp tục thi công đập;
-
Năm thi công thứ 3:
+ Mùa kiệt: Ngăn tràn tạm, dẫn dòng qua cống lấy nước, tiếp tục thi công các
hạng mục công trình đến cao trình thiết kế;
+ Mùa lũ: Hoàn chỉnh công trình, dòng chảy được dẫn qua tràn chính.
c) Điều kiện áp dụng:
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
23
4. Đập chính; 5. Cao
6. Mực nước khi dẫn dòng
đồng thời qua cống và kênh
Hình 1.18. Phương pháp Kết hợp cống và kênh để dẫn dòng đợt 2 (Thủy điện
Sơn La)
1. Kênh dẫn dòng; 2. Cống dẫn dòng ; 3. Hố móng đập chính;
4. Đê quai thượng lưu;
Học viên: Vũ Đức Hạnh
5. Đê quai hạ lưu.
Lớp: 16C2
Trường Đại học Thuỷ lợi
-
24
Luận văn thạc sĩ
Dẫn dòng đợt 1: Tiến hành đắp đê quai thượng lưu, đê quai dọc và đê quai hạ
lưu để vây một phần của hố móng đập bên bờ phải, dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
bên
bờ trái;
Năm thi công thứ 3:
+ Mùa kiệt: lấp kênh, dẫn dòng qua cống, thi công đập đến cao độ chống lũ.
Cuối mùa kiệt hoành triệt cống dẫn dòng và bắt đầu trữ nước trong hồ;
+ Mùa lũ: dẫn dòng qua tràn chính và hoàn chỉnh công trình.
c) Điều kiện áp dụng:
Áp dụng với lòng sông không rộng lắm, chênh lệch lưu lượng giữa mùa kiệt
và mùa lũ lớn, thời gian thi công kéo dài.
1.2.4.3 Kết hợp cống ngầm, chỗ lõm chừa lại trên mặt đập đang xây dựng dở, các
lỗ xả sâu và tràn chính đang xây dựng dở để dẫn dòng (Mô hình thủy điện Tuyên
Quang)
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
25
Trường Đại học Thuỷ lợi
Luận văn thạc sĩ
a) Sơ đồ (hình 1.19 và 1.20):
3
8
Học viên: Vũ Đức Hạnh
Lớp: 16C2
Copyright: Tài liệu đại học ©