Tiêu chuẩn TCVN 9160:2012 Yêu cầu đối với dẫn dòng trong xây dựng

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9160:2012

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - YÊU CẦU THIẾT KẾ - DẪN DÒNG TRONG XÂY DỰNG

Hydraulic structures - Technical requirements for design of disversion channel in construction

Lời nói đầu

TCVN 9160 : 2012 Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng trong xây dựng, được chuyển đổi từ 14TCN 57-88 :Thiết kế dẫn dòng trong xây dựng công trình thủy lợi, theo quy định tại khoản 1 điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a, khoản 1 điều 7 của Nghị định số 127/2007/NĐ- CP ngày 01 tháng 8 năm 2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

TCVN 9160 : 2012 do Trung tâm Khoa học và Triển khai kỹ thuật thủy lợi thuộc trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - YÊU CẦU THIẾT KẾ - DẪN DÒNG TRONG XÂY DỰNG

Hydraulic structures - Technical requirements for design of disversion channel in construction

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế dẫn dòng thi công xây dựng công trình thủy lợi - thủy điện. Đối với các công trình từ cấp I trở lên nếu có những vấn đề phức tạp về điều kiện thủy lực, địa chất, ... cần kết hợp giữa tính toán trong tiêu chuẩn này với thí nghiệm mô hình.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này:

TCVN 8216 : 2009: Công trình thủy lợi - Thiết kế đập đất đầm nén;

TCVN 9137 : 2011: Công trình thủy lợi - Thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép;

TCVN 9150 : 2011: Công trình thủy lợi - Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 9152 : 2011: Công trình thủy lợi - Quy trình thiết kế tường chắn công trình thủy lợi;

TCXDVN 356 : 2005: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế;

TCXDVN 390 : 2007: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Quy phạm thi công và nghiệm thu;

TCVN 5308 : 1991: Quy phạm kỹ thuật an toàn trong công tác xây dựng.

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Dẫn dòng thi công (Constructional diversion)

Dùng biện pháp công trình để dẫn nước trong sông chảy theo một phần của lòng sông thiên nhiên hoặc theo một đường dẫn nhân tạo khác nhằm mục đích tạo hố móng được cách ly với dòng chảy để thi công các công trình thủy công trong đó. Có thể dùng các đê quây thu hẹp lòng sông hoặc ngăn hẳn lòng dẫn, bắt dòng chảy đi qua một đường dẫn khác (kênh, tuynen, đập tràn, cống...) đã được chuẩn bị trước để dẫn dòng thi công. Công tác dẫn dòng bao gồm cả công tác ngăn dòng.

3.2

Ngăn dòng (Impoundment)

Chặn dòng chảy trong một lòng dẫn tại một tuyến đào nào đó, buộc dòng chảy phải chuyển sang một lòng dẫn khác đã được chuẩn bị trước. Ngăn dòng gồm hai giai đoạn: giai đoạn một là thu hẹp lòng dẫn cho đến khi chỉ còn để lại một đoạn đã được tính toán dự kiến trước gọi là cửa hạp long và giai đoạn hai là chặn dòng ở cửa hạp long. Ngăn dòng là giai đoạn thi công phức tạp nhất của quá trình dẫn dòng thi công. Trong quá trình ngăn dòng, do dòng chảy bị thu hẹp dần nên mức nước ở thượng lưu sẽ tăng dần và nước ở dòng dẫn cũ sẽ chuyển dần sang lòng dẫn mới. Sau khi hoàn thành chặn dòng ở cửa hạp long thì nước ở lòng dẫn cũ sẽ chuyển hoàn toàn sang lòng dẫn mới.

3.3

Đê quây (Coffer dam)

Đập tạm được dùng để ngăn nước không xâm nhập vào vị trí công trình và bảo vệ hố móng trong thời gian thi công xây dựng. Đê quây bảo vệ hố móng bao gồm đê quây thượng lưu, đê quây dọc và đê quây hạ lưu. Hình thức kết cấu của đê quây rất đa dạng nhưng có thể phân loại như sau:

a) Theo điều kiện sử dụng vật liệu: đê quây bằng đất, đất đá, cừ gỗ, cừ thép, cừ liên cung, liên trụ, chuồng cũi gỗ, đá, bê tông, đá xây;

b) Theo phương pháp thi công: thi công trong nước, thi công trên khô.

3.4

Lưu lượng thiết kế ngăn dòng (Design impoundment flow)

Lưu lượng trung bình ngày của thời đoạn dự kiến ngăn dòng tương ứng với tần suất quy định. Thời đoạn ngăn dòng có thể là tháng hoặc tuần (10 ngày) của tháng dự kiến ngăn dòng.

3.5

Cấp công trình (Grade of construction)

Căn cứ để xác định các yêu cầu kỹ thuật bắt buộc phải tuân thủ theo các mức khác nhau phù hợp với quy mô và tầm quan trọng của công trình. Công trình thủy lợi được phân thành 5 cấp (cấp đặc biệt, cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV) tùy thuộc vào quy mô công trình hoặc tầm quan trọng, mức độ ảnh hưởng của nó đến phát triển kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng v.v.... Công trình cấp đặc biệt có yêu cầu kỹ thuật cao nhất và giảm dần ở các cấp thấp hơn, xem phụ lục A.

4 Quy định chung

4.1 Thiết kế dẫn dòng thi công (gọi tắt là thiết kế dẫn dòng) là một trong những nội dung chủ yếu của thiết kế tổ chức xây dựng các công trình thủy công. Khi thiết kế bố trí các công trình đầu mối phải xét ngay tới các sơ đồ dẫn dòng đảm bảo công tác dẫn dòng và thi công xây dựng công trình được tiến hành nhanh, thuận lợi với chi phí đầu tư hợp lý và an toàn. Nếu phải dẫn dòng nhiều đợt, trước khi quyết định cho đợt một phải xét đến biện pháp dẫn dòng cho các đợt tiếp theo, nhất là cho việc ngăn dòng và chặn dòng cửa hạp long ở đợt cuối cùng.

4.2 Cấp công trình dẫn dòng lấy theo phụ lục A. Nếu muốn thay đổi phải có luận chứng riêng và được cấp có thẩm quyền chấp thuận.

4.3 Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ dẫn dòng thi công (đê quai, kênh dẫn... ) lấy theo bảng 1.

Bảng 1 - Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời dẫn dòng thi công

4.4 Tần suất dòng chảy lớn nhất thiết kế chặn dòng lấy theo bảng 2.

Bảng 2 – Tần suất dòng chảy lớn nhất thiết kế chặn dòng

4.5 Tính toán ổn định và độ bền của các công trình dẫn dòng phải tuân theo các tiêu chuẩn hiện hành về thiết kế công trình thủy công (thiết kế đập đất theo TCVN 8216 : 2009, thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép theo TCVN 9137 : 2011, thiết kế nền theo TCVN 9150 : 2011 v.v...).

4.6 Khi thiết kế dẫn dòng thi công phải nghiên cứu các phương án khác nhau (nếu có) và trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn phương án hợp lý nhất.

5. Thiết kế dẫn dòng thi công

5.1 Yêu cầu chung

5.1.1 Thiết kế dẫn dòng thi công cần có các tài liệu cơ bản sau:

a) Các bản vẽ thiết kế các công trình thủy công có liên quan đến công tác dẫn dòng;

b) Tài liệu thủy văn, địa hình, địa chất, địa chất thủy văn của khu vực dẫn dòng thi công và của các khu vực có liên quan, lòng dẫn nhân tạo, vùng ngập nước ở thượng lưu nơi bố trí công trình dẫn dòng, ...;

c) Lực lượng thi công như nhân lực, các phương tiện vận chuyển, thiết bị máy móc thi công...;

d) Yêu cầu sử dụng nước để phục vụ dân sinh và các ngành kinh tế quốc dân nhất là vấn đề vận tải thủy trong khu vực.

5.1.2 Thiết kế dẫn dòng phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cơ bản sau:

a) Thi công công trình chính thuận lợi với chi phí đầu tư hợp lý, an toàn và sớm phát huy hiệu quả;

b) Tận dụng tối đa nguồn vật liệu có sẵn ở địa phương và trang thiết bị sẵn có để thi công các công trình dẫn dòng;

c) Ít ảnh hưởng tới tình trạng sử dụng dòng sông cũ về phương diện phục vụ các ngành kinh tế quốc dân và dân sinh.

5.1.3 Khi công trình chính đang xây dựng dở dang trong hố móng là công trình bằng bê tông, đá xây cho phép nước tràn ngập hố móng mà ít gây thiệt hại, ít ảnh hưởng đến tiến độ thi công thì có thể tăng tần suất lưu lượng lớn nhất tính toán mà đê quây phải chịu nhưng phải được cấp có thẩm quyền chấp thuận.

5.1.4 Tiến hành thiết kế dẫn dòng phải theo các bước sau:

a) Tập hợp và nghiên cứu các tài liệu cơ bản;

b) Đề xuất các phương án sơ đồ dẫn dòng bao gồm cả ngăn dòng, đồng thời loại bỏ các phương án rõ ràng bất hợp lý;

c) Xác định tiến độ thi công dẫn dòng;

d) Xác định cấp công trình dẫn dòng, tần suất lưu lượng thiết kế và lưu lượng thiết kế dẫn dòng;

e) Lựa chọn kết cấu các công trình dẫn dòng, tính toán ổn định của công trình dẫn dòng và của lòng dẫn mới;

f) Tính toán thủy lực dẫn dòng: Tính từng đợt cho tới khi ngăn dòng ở đợt cuối cùng;

g) Tính toán kinh tế và chọn phương án hợp lý nhất.

5.2 Các sơ đồ dẫn dòng và điều kiện áp dụng

5.2.1 Thường có các sơ đồ dẫn dòng sau:

a) Đắp đê quây ngăn dòng một đợt (còn gọi là phương pháp toàn tuyến), xem sơ đồ hình 1;

b) Đắp đê quây ngăn dòng nhiều đợt (còn gọi là phương pháp phân đoạn), xem sơ đồ hình 2.

CHÚ DẪN:

1 Đê quây thượng lưu;              3 Kênh dẫn dòng;

2 Đê quây hạ lưu;                      4 Tuyến xây dựng công trình chính.

Hình 1 - Sơ đồ dẫn dòng và ngăn dòng một đợt

CHÚ DẪN:

1 Đê bao đợt I;              3 Nhà máy thủy điện;

2 Đê bao đợt II;             4 Đập tràn nước .

Hình 2 - Sơ đồ dẫn dòng và ngăn dòng nhiều đợt

5.2.2 Sơ đồ dẫn dòng một đợt thường áp dụng khi xây dựng các công trinh đầu mối thủy lợi - thủy điện trong điều kiện lòng sông hẹp ở khu vực trung du và miền núi hoặc trên các đoạn sông cong cần phải cải tạo ở vùng đồng bằng. Công trình dẫn dòng thường dùng là kênh dẫn bên bờ (kênh xế) máng dẫn, cống dưới sâu, tràn tạm, tuy nen:

a) Máng dẫn được áp dụng trong trường hợp lưu lượng dẫn dòng không lớn hơn 2,0 m3/s, khối lượng xây dựng có thể thi công trọn vẹn trong một mùa khô;

b) Kênh dẫn bên bờ được dùng khi xây dựng công trình đầu mối thủy lợi – thủy điện trên đoạn sông có bờ thoải và rộng, điều kiện địa hình, địa chất thuận lợi cho việc đào một con kênh để dẫn lưu lượng thi công;

c) Cống dưới sâu, cống xả đáy được dùng làm công trình dẫn dòng khi xây dựng đập đất, đập đá đập bê tông trên các sông suối nhỏ, lòng dẫn hẹp;

d) Tràn tạm được dùng làm công trình dẫn dòng khi xây dựng đập chắn nước để tạo hồ chứa, đập dâng ở vùng núi, lợi dụng địa hình dáng yên ngựa có cao độ và bề rộng thích hợp để xả nước về hạ lưu. Trong trường hợp này cần chú ý bảo vệ an toàn vùng hạ lưu;

e) Tuy nen được dụng làm công trình dẫn dòng trong điều kiện sông miền núi, lòng sông hẹp, vách đá dốc, lưu lượng dẫn dòng lớn (từ vài chục m3/s đến vài trăm m3/s). Nên kết hợp sử dụng tuynen xả nước thi công để xả nước lũ trong thời gian vận hành;

f) Tuynen lỗ xả sâu nhiều cấp được dùng để dẫn dòng thi công khi xây dựng các đập có cột nước cao. Nếu đập có chiều cao đến 100 m thường sử dụng tuynen hai tầng, xem hình 3.

a) Sơ đồ dẫn dòng thi công hai tầng tuy nen

b) Sơ đồ dẫn dòng thi công ba tầng lỗ tháo sâu

CHÚ DẪN:

1 Tuy nen;                     3 Đê quây ;

2 Đập bê tông;              4 Các lỗ tháo sâu.

Hình 3 – Sơ đồ dẫn dòng thi công bằng tuy nen và lỗ xả sâu

5.2.3 Sơ đồ dẫn dòng nhiều đợt (xem hình 2) thường áp dụng khi xây dựng các công trình đầu mối thủy lợi – thủy điện ở nơi địa hình lòng sông tương đối rộng, sông có lưu lượng và mực nước biến đổi lớn trong năm:

a) Dẫn dòng đợt I thường tháo nước qua lòng sông bị thu hẹp;

b) Dẫn dòng đợt II tháo nước qua công trình chính đã xây dựng trong hố móng đợt I như cống đáy, lỗ tháo sâu, ống hút nhà máy thủy điện, đập tràn kiểu răng lược, đập tràn tạm và tuy nen.

5.2.4 Đập tràn bằng đá xây, bê tông, bê tông cốt thép được phép sử dụng để tháo nước theo kiểu cài răng lược để dẫn dòng thi công.

5.3 Đê quây

5.3.1 Chọn tuyến đê quây

Đê quây có tác dụng thu hẹp lòng sông và bảo vệ hố móng thi công các công trình chính. Nếu không có thêm nhiệm vụ khác, khi bố trí đê quây phải đảm bảo các yêu cầu sau:

a) Chiều dài đê quây là nhỏ nhất ;

b) Diện tích hố móng được đê quây bảo vệ phải đủ rộng để thi công đào móng, bố trí hệ thống tiêu nước, đường lên xuống hố móng và đường thi công và phải đảm bảo thi công công trình chính an toàn. Thông thường khoảng cách lưu không tính từ mép ngoài rãnh tiêu nước đến chân đê quây không nhỏ hơn 8,0 m ;

c) Thuận dòng chảy.

5.3.3 Đê quây bằng đất

5.3.3.1 Đất đắp đê quây có thể lấy ở mỏ vật liệu hoặc tận dụng đất đào hố móng, đất bóc ở tầng phủ của mỏ vật liệu. Đê quây bằng đất áp dụng thích hợp với mọi loại nền.

5.3.3.2 Đê quây bằng đất thường có mặt cắt hình thang, chiều rộng đỉnh xác định theo cấu tạo và yêu cầu của thi công nhưng không nhỏ hơn 2,0 m. Hệ số độ dốc mái đê quây xác định trên cơ sở kết quả tính toán ổn định mái đắp nhưng không nhỏ hơn các quy định trong bảng 3.

Bảng 3- Hệ số độ dốc nhỏ nhất của mái đê quây bằng đất

CHÚ THÍCH: Độ dốc của mái đê quây được thể hiện qua hệ số mái dốc, ký hiệu là m. Hệ số m là thương số giữa chiều dài hình chiếu bằng với chiều dài hình chiếu đứng của mái đê quây.

5.3.3.3. Nếu đê quây hoặc một phần của đê quây sẽ được sử dụng làm một bộ phận của công trình chính thì đê quây phải được tính toán thiết kế và thi công với các chỉ tiêu kỹ thuật như đối với công trình chính.

5.3.3.4 Khi vận tốc dòng chảy lớn hơn 0,5 m/s thì phải bảo vệ mái dốc đê quây đất bằng các loại vật liệu phù hợp (như đá lát, đá đổ có đường kính đủ lớn) để đất không bị xói trôi.

5.3.3.5 Có thể thi công đê quây đất bằng phương pháp đầm nén hay phương pháp đổ đất trong nước (đối với đất á sét, cát cuội sỏi) hoặc phương pháp nổ mìn định hướng. Tùy điều kiện cụ thể của từng công trình mà lựa chọn phương pháp thi công phù hợp.

5.3.4 Đê quây bằng đá đổ hoặc bằng đất đá

5.3.4.1 Đất đá để đắp đê quây có thể khai thác tại mỏ vật liệu, cũng có thể tận dụng đất đá đào từ hố móng công trình. Đê quây loại này có khả năng chịu được cột nước cao, vận tốc dòng chảy lớn và thích hợp với mọi loại nền.

5.3.4.2 Có thể áp dụng các loại kết cấu đê quây đất – đá sau đây:

a) Đê quây bằng đá đổ có tường nghiêng không phải là đất, xem hình 4 a;

b) Đê quây với lăng trụ hạ lưu là đá đổ, lăng trụ thượng lưu bằng đất, xem hình 4 c ;

c) Đê quây bằng đá đổ có tường nghiêng bằng đất, xem hình 4 b.

Hình 4 – Sơ đồ cấu tạo đê quây đất – đá

5.3.4.3 Độ dốc mái của đê quây bằng đá đổ, đất đá hỗn hợp thường lấy bằng độ dốc tự nhiên của khối đắp khi đổ đá tự do. Cần có thí nghiệm hiện trường để xác định chính xác độ dốc mái trước khi xây dựng đê quây loại này. Trong thiết kế sơ bộ có thể chọn hệ độ dốc mái như sau:

a) Nền ổn định:

- Mái dốc thượng lưu m₁ lấy từ 1,0 đến 1,3 ;

- Mái dốc hạ lưu m₂ lấy từ 1,3 đến 1,4 ;

b) Nền yếu không đủ ổn định:

- Mái dốc thượng lưu m₁ lấy bằng 1,5 ;

- Mái dốc hạ lưu m₂ lấy bằng 2,0 .

5.3.4.4 Phải đặc biệt quan tâm xử lý nối tiếp giữa đê quây với hai bờ. Bộ phận chống thấm của đê quây phải được kéo dài và cắm sâu vào hai bờ. Căn cứ vào kết quả tính toán thấm vòng quanh bờ để xác định chiều sâu cần thiết của bộ phận chống thấm phải cắm vào bờ .

5.3.4.5 Đê quây đất đá hoặc đê quây bằng đá đổ có tường nghiêng bằng đất loại sét thì dưới lớp bảo vệ phủ ngoài mái thượng lưu và lớp chuyển tiếp giữa phần đá và đất phải được thiết kế theo nguyên tắc tầng lọc ngược. Giữa đá đổ và tường nghiêng á sét phải bố trí ba lớp lọc ngược gồm dăm lớn, sỏi và cát. Giữa hỗn hợp đá lớn nhỏ và tường nghiêng á sét có thể bố trí hai lớp lọc ngược. Nếu có hỗn hợp cát sỏi thích hợp (phải xác định bằng thí nghiệm), có thể bố trí một lớp lọc ngược dày.

5.3.4.6 Yêu cầu kỹ thuật của kết cấu tầng lọc ngược như sau :

a) Mức độ không đều h_cs của các lớp cát cuội sỏi làm lớp lọc nên lấy như sau:

1) Khi đắp khô: h_cs £ 10;

2) Khi đắp trong nước: h_cs £ 4.

Trong đó:

D60 và D10 là đường kính mắt sàng cho lọt qua 10 % và 60 % khối lượng vật liệu làm tầng lọc ngược.

b) Chiều dày mỗi lớp lọc lấy theo điều kiện thi công nhưng không nhỏ hơn 0,2 m khi đắp khô và không được nhỏ hơn 0,5 m khi đắp trong nước.

5.3.4.7 Nếu đê quây đất – đá sau này sẽ được sử dụng như một bộ phận của công trình chính thì phải được tính toán thiết kế và thi công đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật như đối với công trình chính.

5.3.4.8 Đối với đê quây đất – đá không cao và sau này sẽ không nằm lại trong thân đập, cho phép dùng đá có cường độ nhỏ hơn 40 MPa và không cần phân loại hạt cũng như kích thước viên đá.

5.3.4.9 Đê quây đất đá hoặc đê quây bằng đá đổ có tường nghiêng được đắp lên dần từ bờ ra lòng sông vào thời kỳ nước kiệt. Phần dưới mực nước khi đắp đất đá bị nén chặt do các phương tiện đi lại trên bề bặt khối đắp. Phần trên mực nước phải đắp theo từng lớp, chiều dày từng lớp và số lần đầm phụ thuộc vào phương tiện thiết bị thi công.

5.3.5 Đê quây bằng cừ gỗ hoặc cừ thép

5.3.5.1 Đê quây bằng cừ gỗ hoặc cừ thép có thể gồm một hoặc hai hàng cừ với lăng trụ đất đá ở một phía (thượng lưu), hoặc gia tải đất đá ở khoảng giữa hai hàng cừ, xem sơ đồ hình 5.

Hình 5 – Sơ đồ cấu tạo đê quây bằng cừ gỗ

5.3.5.2 Đê quây làm bằng cừ gỗ phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

a) Chiều dầy bản cừ gỗ từ 75 mm đến 180 mm;

b) Chiều cao đê quây bằng cừ gỗ đóng một hàng từ 2 m đến 5 m;

c) Chiều cao đê quây bằng cừ gỗ đóng hai hàng có thể từ 7 m đến 8 m, khoảng cách B giữa hai hàng cừ gỗ thường lấy bằng từ 1,2 lần đến 1,4 lần chiều cao H của đê quây;

d) Cừ thường được đóng sâu vào đất với độ sâu khoảng 1/3 chiều cao của đê quây. Hàng cừ gỗ có tác dụng như tường chống thấm cho đê quây.

5.3.5.3 Đê quây bằng cừ thép được tạo thành bởi các cừ thép hình chữ U hoặc chữ Z. Chiều cao đê quây một hàng cừ thép có thể đến 4 m. Chiều cao đê quây hai hàng cừ thép có thể đến 12 m. Khoảng cách B giữa hai hàng cừ thép thường lấy bằng 80 % đến 100 % chiều cao H của đê quây, xem hình 6. Đê quây hai hàng cừ thép có thể dùng làm đê quây trên nền đất mềm hoặc đê quây dọc trong điều kiện lòng sông tương đối hẹp.

CHÚ DẪN:

1 Bản cừ thép chữ U hoặc chữ Z ;

2 Thanh nẹp dọc ;

3 Thanh giằng ;

4 Tăng đơ.

Hình 6 – Sơ đồ cấu tạo đê quây hai hàng cừ thép

5.3.6 Đê quây cừ thép hình liên trụ, liên cung

5.3.6.1 Đê quây hình liên trụ, liên cung được tạo thành bằng cách đóng các cừ thép liên kết với nhau thành hình trụ, hình cung liên tiếp, có thể chịu được cột nước trên 14 m. Đê quây loại này thường được sử dụng làm đê quây dọc, đê bao ở những nơi lòng sông hẹp, vận tốc dòng chảy lớn, trên nền đất sét nặng, đất cát hoặc cát cuội sỏi.

5.3.6.2 Đối với đê quây hình liên trụ thì đường kính của trụ lấy bằng 80 % đến 90 % chiều cao cột nước tính toán. Bán kính của cung nối lấy bằng hoặc nhỏ hơn bán kính của trụ. Khoảng cách giữa các trụ lấy bằng 0,5 m đến 2,8 m. Chiều sâu đóng cừ trên nền mềm yếu có thể lấy bằng 50 % đến 100 % chiều cao cột nước tính toán.

Hình 7 – Sơ đồ cấu tạo đê quây liên trụ, liên cung

5.3.6.4 Thiết kế đê quây cừ thép kiểu liên cung, liên trụ phải tính toán kiểm tra các nội dung sau:

a) Độ ổn định chống trượt theo mặt phẳng ngang nằm dưới chân cừ;

b) Độ ổn định chống trượt của các bản cừ kề nhau theo mặt phẳng thẳng đứng đi qua trục dọc của đê quây;

c) Độ bền của các khớp bản cừ;

d) Độ ổn định của nền chống trồi đất dưới cừ do tải trọng của đất đá đổ trong các khoang đê quây khi chiều cao khối đất đá này trên 15 m;

e) Độ ổn định thấm của nền đê quây;

f) Thấm qua đê quây.

5.3.6.5 Vật liệu đổ trong các khoang của đê quây liên trụ, liên cung là đất cát hoặc hỗn hợp cát cuội sỏi. Khi đổ vật liệu vào các khoang phải chú ý đổ đồng đều, chênh lệch giữa các khoang kề nhau không quá 2 m.

5.3.7 Đê quây bằng bê tông, đá xây

5.3.7.1 Đê quây bằng bê tông, đá xây thường được sử dụng làm đê quai dọc ở nơi lòng sông hẹp, nền đá. Đê quây loại này chịu được cột nước cao, chống thấm, chống xói lở tốt, diện tích chiếm chỗ nhỏ. Nên kết hợp làm một bộ phận của công trình lâu dài để giảm giá thành xây dựng.

5.3.7.2 Phải chọn thời đoạn nước kiệt để thi công đê quây bê tông. Phần dưới nước thi công bằng phương pháp đổ bê tông trong nước. Nếu chiều sâu nước dưới 1,5 m có thể đổ bê tông theo phương pháp lấn dần từ bờ ra. Khi thiết kế và thi công phải tuân theo các yêu cầu kỹ thuật quy định trong TCXDVN 356 : 2005 và TCXDVN 390 : 2007 .

5.3.7.3 Đối với đê quây bằng đá xây nếu không có điều kiện làm khô nền móng thì phần dưới nước phải đổ bê tông theo phương pháp đổ trong nước, phần trên mực nước thì xây đá.

5.3.7.4 Tính toán kiểm tra ổn định và độ bền của đê quây bằng bê tông hoặc đá xây thực hiện như đối với tường chắn công trình thủy lợi, xem TCVN 9152 : 2011.

5.4 Tính toán thủy lực dẫn dòng

5.4.1 Cao trình đỉnh đê quây xác định theo công thức (1) và (2):

trong đó:

Ñ_t là cao độ đỉnh đê quây thượng lưu;

Ñ_h là cao độ đỉnh đê quây hạ lưu ;

z là cao trình mực nuớc sông sau đê quây hạ lưu ứng với lưu lượng lớn nhất thiết kế, m;

d là độ cao an toàn tĩnh của đê quây, d lấy từ 0,6 m đến 0,75 m ;

Ñ_s là tổn thất cột nước trên đường dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu, m, được xác định thông qua tính toán thủy lực và điều tiết dòng chảy qua các công trình tháo nước.

5.4.2 Nếu ở thượng lưu đê quây có thể trữ lượng nước đáng kể thì phải xác định lưu lượng lớn nhất thiết kế thông qua tính toán điều tiết. Nếu mặt nước phía trước đê quây có chiều dài hứng gió đáng kể khi xác định cao trình đỉnh đê quây phải tính thêm chiều cao sóng leo.

5.4.3 Tính toán thủy lực dẫn dòng phải tuân theo các tiêu chuẩn kỹ thuật có liên quan. Khi tính toán sơ bộ có thể tham khảo phụ lục C của tiêu chuẩn này.

5.5 Tính toán kinh tế dẫn dòng

5.5.1 Giá thành công trình dẫn dòng bao gồm giá thành của công trình dẫn nước và ngăn nước:

a) Khi đê quây là bộ phận của công trình lâu dài thì đê quây càng cao, kích thước công trình dẫn nước càng giảm. Trong trường hợp này, tính toán giá thành công trình dẫn dòng chủ yếu là xét giá thành của công trình dẫn nước ;

b) Khi đê quây là công trình tạm thời độc lập với công trình chính thì giá thành công trình dẫn dòng là tổng hợp chi phí của đê quây và công trình dẫn nước. Phương án dẫn dòng được chọn phải có giá thành nhỏ nhất đồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu mà thiết kế đã đề ra đối với công tác dẫn dòng.

5.5.2 Trình tự tính toán kinh tế dẫn dòng như sau:

a) Đề xuất ít nhất là 3 phương án dẫn dòng;

b) Tính khối lượng và giá thành các phương án;

c) Lập biểu đồ quan hệ giữa giá thành xây dựng với quy mô đê quây và công trình dẫn nước để xác định phương án có giá thành nhỏ nhất (xem ví dụ ở hình 8).

CHÚ DẪN:

1 Đường quan hệ giá thành đê ngăn dòng ;

2 Đường quan hệ giá thành tuynen ;

3 Đường quan hệ giá thành tổng cộng.

Hình 8 – Một ví dụ biểu đồ giá thành công trình dẫn dòng

5.5.3 Chi phí dẫn dòng thi công bao gồm:

a) Giá thành của các công trình dẫn dòng, ký hiệu là C₁:

Giá thành C₁ gồm chi phí để xây dựng các công trình dẫn dòng. Nếu công trình dẫn dòng có một bộ phận kết hợp với công trình chính thì chỉ tính phần chi phí tăng thêm;

b) Giá thành các công trình phục vụ liên quan đến dẫn dòng, ký hiệu là C₂:

Giá thành C₂ gồm chí phí về đảm bảo giao thông thủy, cấp nước cho hạ lưu, gia cố lòng sông, bảo vệ các công trình kinh tế - xã hội và chi phí đền bù thiệt hại v.v… ;

c) Các chi phí khác, ký hiệu là C₃:

Giá thành C₃ gồm các chi phí khác như phá để quây, ngăn dòng bảo vệ hố móng, chi phí bộ máy quản lý do kéo dài tiến độ thi công, chi phí dự phòng v.v....

d) Tổng giá thành công trình dẫn dòng, ký hiệu là C bằng tổng các chi phí C1, C2 và C3 :

C = C1+ C2 + C3                                   (3)

e) Phương án dẫn dòng thi công hợp lý nhất là phương án có giá thành C nhỏ nhất.

6 Thiết kế ngăn dòng

6.1 Chọn thời đoạn ngăn dòng

Chọn thời đoạn ngăn dòng phải thoả mãn các yêu cầu sau:

a) Thời kì nước sông kiệt, có lưu lượng tính toán nhỏ ;

b) Sau khi ngăn dòng tiếp tục đắp nâng đê quây ngăn dòng lên tới cao trình thiết kế để đảm bảo thi công công trình chính, đảm bảo an toàn chống lũ tiểu mãn và lũ chính vụ của mùa mưa kế đó. Nên chọn thời đoạn ngăn dòng vào đầu mùa khô mặc dù lưu lượng sông ở thời đoạn này không phải là nhỏ nhất ;

c) Thời đoạn ngăn dòng có thể là tháng hoặc tuần (10 ngày) của tháng dự kiến ngăn dòng. Nếu ở thượng lưu tuyến ngăn dòng có thể hình thành khu chứa nước thì khi tính toán phải chú ý đến khả năng điều tiết của khu chứa nước này.

6.2 Các phương án ngăn dòng và điều kiện áp dụng

6.2.1 Các sơ đồ ngăn dòng thường gặp bao gồm :

a) Lấp dòng lấn dần (phương pháp lấp đứng) ;

b) Lấp dòng toàn tuyến (phương pháp lấp bằng) ;

c) Lấp dòng tức thời bằng nổ mìn định hướng ;

d) Lấp dòng lấn dần kết hợp với toàn tuyến.

6.2.2 Trong mọi trường hợp nên cố gắng áp dụng phương pháp ngăn dòng bằng cách lấp lấn dần. Khi cấu tạo địa chất lòng sông là đất dễ bị xói trôi thì cửa hạp long phải được gia cố.

6.2.3 Trường hợp lòng sông là đất dễ bị xói, nếu lưu lượng tính toán ngăn dòng lên tới 1 500 m³/s trở lên, độ dâng mực nước cuối cùng lớn hơn 0,5 m thì phải dùng phương pháp lấp toàn tuyến.

CHÚ THÍCH: Với cùng điều kiện thủy văn thì phương pháp lấp toàn tuyến có ưu điểm là vận tốc tại cửa ngăn dòng nhỏ hơn, mặt bằng thi công rộng hơn, cường độ thi công cao hơn. Nhược điểm của phương pháp này là phải làm cầu thi công nên giá thành thường lớn hơn. Phương pháp lấn dần có lưu lượng đơn vị tăng dần, vận tốc ở thời đoạn cuối lớn, diện thi công hẹp, cường độ thi công thấp nhưng có ưu điểm là tổ chức thi công đơn giản hơn. Khi lòng dẫn không bị xói thì khối lượng vật liệu sử dụng để lấp dòng của cả hai phương pháp là tương tự như nhau. Khi lòng dẫn bị xói thì khối lượng vật liệu cần sử dụng của phương pháp lấn dần còn phụ thuộc vào phạm vi và mức độ phải gia cố ở cửa hạp long.

6.2.4 Ở những sông suối nhỏ, nếu độ dâng mực nước cuối cùng không vượt quá 0,2 m có thể dùng tầu hút bùn để bồi lấp sông.

6.2.5 Khi có điều kiện địa hình thuận lợi, hai bên bờ có đồi núi cao và dốc, lòng sông rộng không quá 100 m thì có thể dùng phương pháp lấp dòng tức thời bằng phương pháp nổ mìn định hướng.

6.2.6 Phương pháp ngăn dòng được lựa chọn trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật, các phương án đưa ra cần phù hợp với các điều kiện địa hình, địa chất, vật liệu và thiết bị, máy móc thi công. Đối với công trình từ cấp I trở lên, nếu công tác ngăn dòng phức tạp và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và tiến độ thi công thì phải làm thí nghiệm mô hình để kiểm tra trước khi quyết định phương án chọn nhưng phải được chủ đầu tư chấp thuận.

6.2.7 Các bước ngăn dòng bằng phương pháp lấn dần bao gồm:

a) Đắp băng két thu hẹp lòng sông cho đến khi vận tốc dòng chảy tăng đến trị số giới hạn cho phép;

b) Gia cố cửa hạp long ;

c) Chuẩn bị mặt bằng ngăn dòng ;

d) Đắp băng két ngăn dòng bằng vật liệu cỡ lớn ;

e) Đắp đập ngăn dòng theo thiết kế.

6.3 Thiết kế gia cố và thu hẹp lòng sông

6.3.1 Trước khi ngăn dòng phải đắp băng két thu hẹp lòng dòng chảy tại tuyến ngăn dòng. Cao độ đỉnh băng két phải cao hơn mực nước ở thượng lưu khi chặn dòng từ 0,5 m đến 0,7 m, chiều rộng đỉnh băng két phải đủ rộng để cho xe máy hoạt động trong quá trình thi công ngăn dòng.

6.3.2 Chiều rộng cửa hạp long phải đảm bảo an toàn cho tàu thuyền qua lại và không gây ra xói lở ở lòng dẫn. Vận tốc cho phép bằng từ 0,5 m/s đến 2,0 m/s đối với tàu thuyền và từ 2,5 m/s đến 3,0 m/s đối với bè mảng. Khi vận tốc thiết kế vượt qua giới hạn trên phải có ý kiến của cơ quan quản lý giao thông thủy.

6.3.3 Khi lòng dẫn không bị xói và không có yêu cầu giao thông thủy thì vận tốc dòng chảy ở cửa hạp long phụ thuộc vào sự ổn định của vật liệu làm băng két lấn sông (không bị đẩy trôi).

6.3.4 Khi lòng dẫn bị xói thì phải gia cố cửa hạp long trước khi ngăn dòng. Phạm vi gia cố phải lớn hơn phạm vi tính toán sẽ bị xói trong quá trình ngăn dòng. Trong thiết kế sơ bộ có thể lấy phạm vi gia cố cửa hạp long lớn hơn số liệu tính toán từ 5 m đến 10 m về phía thượng lưu, từ 40 m đến 100 m về phía hạ lưu của tuyến ngăn dòng. Đối với công trình quan trọng, nếu thấy cần thiết phải kiểm tra bằng thí nghiệm mô hình.

6.3.5 Khi ngăn dòng bằng phương pháp lấn dần thì tại vị trí hai đầu băng két gặp nhau phải gia cố có chiều dày và chiều dài lớn hơn những chỗ khác. Chiều dày lớp gia cố từ 0,5 m đến 1,5 m (từ 0,5 lần đến 0,6 lần Z_max) nhưng không nhỏ hơn ba lần đường kính của vật liệu gia cố.

6.3.6 Vật liệu gia cố thường dùng đá có đường kính trung bình không bị dòng chảy cuốn trôi và có cấp phối thích hợp. Kích thước vật liệu gia cố phải được xác định qua tính toán thủy lực (tham khảo phụ lục D). Nếu thấy cần thiết phải tiến hành thí nghiệm mô hình để xác định kích thước hợp lý của vật liệu gia cố.

6.4 Thiết kế băng két ngăn dòng

6.4.1 Tuyến băng két ngăn dòng bố trí ở phía thượng lưu tuyến của công trình chính khi lòng dẫn không bị xói hoặc ở phía hạ lưu tuyến của công trình chính khi lòng dẫn bị xói.

6.4.2 Khi ngăn dòng bằng phương pháp lấn dần từ hai bờ thì đoạn cửa hạp long cuối cùng nên chọn ở chỗ lòng sông không bị xói và có chiều sâu không lớn. Khi lấp vật liệu từ một phía thì nên kết thúc băng két ở phía bờ thoải và không xói.

6.4.3 Để đá không bị trôi thì hệ số độ dốc m của mái băng két nên chọn như sau :

a) Lấp toàn tuyến:

- Mái thượng lưu: m ³ 1,3 ;

- Mái hạ lưu: m ³ 2,0 ;

b) Lấp lấn dần:

- Mái thượng lưu: m ³ 1,3 ;

- Mái hạ lưu: m ³ 1,5 ;

6.4.4 Khi đắp băng két bằng đất thì độ dốc m của mái băng két lấy theo quy định tại 5.3.3.4.

6.4.5 Chiều rộng đỉnh băng két khi lấp toàn tuyến không nhỏ hơn 1,0 m. Khi lấp lấn dần bằng ô tô tự đổ thì chiều rộng đỉnh băng két lấy từ 8 m đến 20 m:

a) Trường hợp băng két ngắn, ô tô tự đổ lùi xe để đổ thì chiều rộng băng két lấy từ 8 m đến 15 m;

b) Trường hợp băng két dài mà ô tô phải quay vòng thì chiều rộng đỉnh băng két lấy từ 15 m đến 20 m. Nếu băng két vừa dài vừa hẹp thì cứ cách khoảng 60 m phải mở rộng đỉnh ở một đoạn đủ cho ô tô quay vòng.

6.4.6 Kích thước vật liệu đắp băng két phải thay đổi tương ứng với từng giai đoạn thủy lực ngăn dòng.

6.4.7 Diện tích mặt cắt ngang băng két ngăn dòng khi lấp toàn tuyến tính theo công thức (4) :

trong đó:

N_max là công suất đơn vị lớn nhất của dòng chảy qua cửa hạp long, t/m³;

Z_pg là độ dâng mực nước phân giới, m;

Z_max là độ dâng mực nước lớn nhất, m;

q_pg là lưu lượng đơn vị trên băng két đá ứng với độ dâng mực nước phân giới, m³/s/m;

V_max là vận tốc lớn nhất của dòng chảy mà viên đá không bị trôi, m/s;

h_hl là chiều sâu nước ở hạ lưu, m;

h_o là chiều sâu trung bình của đoạn dốc nước, m;

g_d là khối lượng đơn vị của đá, t/m³;

g_o là khối lượng đơn vị của nước, t/m³;

D là đường kính của vật liệu, m;

n là hệ số nhám của đá phụ thuộc vào kích thước của viên đá:

D < 25 cm: n = 0,05;

D > 25 cm: n = 0,10.

6.4.8 Khi lấp lấn dần vẫn cho phép dùng công thức (4) để tính nhưng phải thay Z_pg bằng độ dâng mực nước thượng lưu tương ứng với chiều rộng cửa hạp long tính toán, ký hiệu là Z và thay q_pg bằng lưu lượng đơn vị tương ứng, ký hiệu là q.

6.5 Tính toán thủy lực ngăn dòng

6.5.1 Tính toán thủy lực ngăn dòng để xác định kích thước hợp lý của các công trình dẫn dòng và ngăn dòng; là căn cứ để tính toán chuẩn bị vật liệu, thiết bị và phương tiện thi công, thiết kế tổ chức thi công ngăn dòng và thí nghiệm công tác ngăn dòng bằng mô hình.

6.5.2 Tính toán thủy lực ngăn dòng thực hiện ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật và bản vẽ thi công. Trước ngày dự kiến ngăn dòng phải tính toán kiểm tra lại với những số liệu thủy văn mới nhất theo dự báo để kịp thời bổ sung, điều chỉnh phương án ngăn dòng và chuẩn bị ngăn dòng.

6.5.3 Tính toán thủy lực ngăn dòng phải làm sáng tỏ quy luật biến đổi lưu lượng và sự phân bố lưu lượng ở cửa hạp long và công trình dẫn dòng; quy luật biến đổi của độ dâng mực nước thượng lưu và quy luật biến đổi của vận tốc dòng chảy ở cửa hạp long trong quá trình ngăn dòng.

6.5.4 Căn cứ vào kết quả tính toán thủy lực ngăn dòng để xác định cao trình, kích thước của băng két ngăn dòng và của cửa tháo nước, kích thước và khối lượng vật liệu ngăn dòng.

6.5.5 Độ dâng mực nước lớn nhất ở thượng lưu (Z_max) được xác định trong trường hợp tháo toàn bộ lưu lượng dẫn dòng qua công trình dẫn dòng (kênh dẫn vào, kênh dẫn ra và công trình tháo nước).

6.5.6 Phải có các tài liệu sau đây để tính toán thủy lực ngăn dòng:

a) Lưu lượng tính toán ở thời đoạn ngăn dòng;

b) Đường quan hệ Q = F(H_hl);

c) Hệ số nhám lòng dẫn của đoạn ngăn dòng;

d) Mặt bằng địa hình đoạn sông ở tuyến công trình;

e) Mặt cắt ngang của lòng sông tại tuyến ngăn dòng. Có không ít hơn 5 mặt cắt bố trí tại các tuyến ở phía trên và phía dưới tuyến ngăn dòng. Các mặt cắt cách nhau từ 25 m đến 50 m;

6.5.7 Tính toán thủy lực ngăn dòng tham khảo ở phụ lục D.

6.6 Thiết kế tổ chức thi công ngăn dòng

6.6.1 Nội dung thiết kế tổ chức thi công ngăn dòng

Thiết kế tổ chức thi công ngăn dòng bao gồm các công việc chính sau đây:

a) Tại tuyến ngăn dòng: thiết kế biện pháp gia cố lòng sông tại cửa hạp long, thu hẹp lòng sông, làm cầu tạm nếu ngăn dòng bằng phương pháp lấp toàn tuyến;

b) Tại tuyến dẫn dòng: thiết kế kênh dẫn dòng, dự kiến các điều kiện để cho phép ngập nước hố móng và một bộ phận công trình, thiết kế biện pháp và trình tự phá đê quây đợt I;

c) Các công việc chuẩn bị và phụ trợ: sản xuất vật liệu lấp dòng, vận chuyển và kho bãi chứa vật liệu, thiết kế hệ thống chiếu sáng, quy định nội dung công tác quan trắc thủy văn, thống kê và kiểm tra an toàn lao động trong suốt quá trình ngăn dòng;

d) Thành lập lực lượng thi công ngăn dòng, ban chỉ đạo ngăn dòng và giao nhiệm vụ kế hoạch cụ thể cho các đơn vị tham gia thi công ngăn dòng.

6.6.2 Gia cố và thu hẹp lòng sông

6.6.2.1 Thiết kế gia cố và thu hẹp lòng sông phải thông qua tính toán thủy văn, thủy lực, điều kiện bảo đảm giao thông thủy và các điều kiện khác về thi công như đã quy định tại 6.3.

6.6.2.2 Vật liệu dùng để làm gia cố lòng sông tại cửa hạp long thường là đá hộc hoặc bằng các khối bê tông đúc sẵn.

6.6.2.3 Khi đổ đá, các xà lan được neo theo các tuyến đã định dọc theo lòng sông và được định vị bằng các máy trắc đạc, xem hình 9.

Hình 9 – Sơ đồ bố trí xà lan khi gia cố lòng sông

6.6.2.4 Lòng sông được thu hẹp theo trình tự sau: ô tô tự đổ đổ đá tại đầu băng két sau đó dùng máy ủi san đá lấn dần từ bờ ra. Có thể đổ lấn từ 1 bờ hoặc cả từ cả 2 bờ ra. Có thể dùng xà lan mở đáy để đổ đá.

6.6.3 Phá đê quây

6.6.3.1 Khi xây dựng công trình đầu mối theo hai giai đoạn thì trước khi ngăn sông phải phá đê quây đợt 1. Vị trí, kích thước, cao trình, khối lượng của đoạn đê quây cần phá phải được xác định thông qua tính toán. Những công trình từ cấp I trở lên, nếu thấy cần thiết thì tiến hành thí nghiệm mô hình.

6.6.3.2 Phá đê quây phải thực hiện theo đúng quy định của thiết kế. Nếu phá đê quây không hết sẽ làm cho mực nước thượng lưu dâng cao hơn mực nước thiết kế ngăn dòng, gây khó khăn cho việc ngăn dòng.

6.6.3.3 Công tác phá đê quây được tiến hành theo hai giai đoạn:

a) Giai đoạn 1: đào thu nhỏ mặt cắt đê quây bao gồm phần đỉnh, lăng trụ đá phía trong hố móng, lớp đá gia cố ở mái dốc ngoài, thu dọn các vật cản có thể làm trở ngại cho việc phá đê quây ở giai đoạn 2 (xem sơ đồ hình 10).

Hình 10 – Sơ đồ mặt cắt tối thiểu của đê quây sau khi phá ở giai đoạn 1

Khi phá đê quây phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Cao trình đỉnh đê quây sau khi phá ở giai đoạn 1 còn phải cao hơn cao trình mực nước thực tế không ít hơn 1,0 m;

- Chiều rộng đỉnh đê quây sau khi phá không nhỏ hơn từ một lần đến hai lần chiều cao cột nước trước đê quây và phải kiểm tra gradien thấm. Đối với đê quây đắp bằng đất á cát thì gradien thấm không được lớn hơn 0,5;

b) Giai đoạn 2: phá đê quây làm ngập hố móng để tháo nước qua công trình dẫn dòng. Nên phá đê quây hạ lưu trước, phá đê quây thượng lưu sau. Để tạo cửa mở ban đầu có thể dùng máy ủi hoặc nổ mìn. Để phá tiếp đến mặt cắt thiết kế có thể dùng máy đào gầu nghịch, gầu dây hoặc một loại thiết bị đào phù hợp. Nếu là đê quây kiểu ván cừ chuồng gỗ thì trình tự phá là đào lăng trụ đất đá trước sau đó nhổ ván cừ, phá chuồng gỗ.

6.6.4 Chuẩn bị vật liệu ngăn dòng ở cửa hạp long

6.6.4.1 Vật liệu lấp dòng thường dùng là đá hộc, đá quá cỡ, các khối lăng thể bê tông. Kích thước, trọng lượng của các vật liệu trên phải qua tính toán thủy lực để xác định. Có thể dùng rọ đá, nhồi hỗn hợp đất đá vào bao tải, rồng tre hoặc tạo liên kết các hòn đá nhỏ để thành các khối đá có đủ kích thước và trọng lượng theo yêu cầu của tính toán.

6.6.4.2 Cố gắng bố trí các bãi chứa vật liệu ngăn dòng ở vị trí càng gần cửa hạp long càng tốt. Bố trí ở một bờ nếu ngăn dòng từ một phía hoặc bố trí cả hai bờ nếu lấp dòng từ hai phía.

6.6.4.3 Vật liệu ngăn dòng phải bố trí riêng từng loại, từng kích thước để thuận tiện cho thi công.

6.6.4.4 Dự trù khối lượng vật liệu để ngăn dòng phải bao gồm cả khối lượng dự trữ thêm. Khối lượng vật liệu dự trữ thực hiện theo quy định sau:

- Với đá các cỡ: từ 5 % đến 10 % khối lượng tính toán;

- Với các loại vật liệu lớn khác: 20 % khối lượng tính toán.

6.6.4.5 Các máy móc, thiết bị, xe máy để thi công ngăn dòng phải được dự trữ từ 50 % đến 100 % số lượng máy móc, thiết bị, xe máy tính toán trong thiết kế thi công tổ chức ngăn dòng.

6.6.5 Vận chuyển và đổ vật liệu ngăn dòng

6.6.5.1 Khi chọn xe máy vận chuyển phải căn cứ vào khối lượng vật liệu, khoảng cách vận chuyển, cường độ thi công đổ vật liệu, loại vật liệu, điều kiện địa hình và khả năng cung cấp thiết bị. Nên sử dụng ô tô tự đổ để vận chuyển và đổ các loại vật liệu ngăn dòng .

6.6.5.2 Phải căn cứ vào năng suất của ô tô và năng suất của máy xúc, cẩn cẩu để chọn số lượng các loại xe máy này cho phù hợp.

6.6.5.3 Hệ thống đường thi công phải đảm bảo điều kiện cho ô tô vận chuyển liên tục và an toàn. Phải bố trí lực lượng duy tu thường xuyên và đề phòng sự cố trong quá trình ngăn dòng.

6.6.5.4 Để bốc xếp các đá quá cỡ và các khối bê tông lớn phải dùng cần trục. Để thuận tiện cho việc cẩu vật liệu quá cỡ phải chôn sẵn các móc thép vào trong các khối bê tông hoặc đá quá cỡ này. Đường kính và độ sâu chôn các móc thép phải được tính toán đảm bảo an toàn.

6.6.6 Chiếu sáng khu vực thi công ngăn dòng

6.6.6.1 Bố trí mạng lưới điện chiếu sáng khu vực thi công ngăn dòng phải đảm bảo nhìn thấy rõ các mục tiêu sau đây:

a) Bãi vật liệu, đường vận chuyển, dấu hiệu đường và các tín hiệu của các nhân viên điều độ;

b) Bề mặt của băng két, đập, các vị trí tiếp giáp của băng két (để kiểm tra, phát hiện thấm và xói lở);

c) Mặt nước thượng lưu, mặt nước hạ lưu của băng két ngăn dòng và hệ thống neo cầu (nếu có);

6.6.6.2 Hệ thống đèn pha chiếu sáng được đặt trên trụ hoặc trên dây (xem sơ đồ hình 11).

Hình 11 – Một số sơ đồ bố trí hệ thống chiếu sáng vùng ngăn dòng

6.6.7 Quan trắc thủy văn khi ngăn dòng

6.6.7.1 Trước và trong thời gian ngăn dòng phải tổ chức mạng lưới các trạm đo cao trình mực nước để theo dõi sự diễn biến của dòng chảy. Nên bố trí từ 8 trạm đến 12 trạm đo mực nước và từ 2 tuyến đến 3 tuyến đo đạc thủy văn (đo lưu lượng, mực nước và vận tốc dòng chảy).

6.6.7.2 Các trạm đo cao trình mực nước phải bố trí tại các vị trí sau:

a) Cửa kênh dẫn vào công trình dẫn dòng: một trạm;

b) Mé thượng lưu và hạ lưu của đê quây thượng lưu và đê quây hạ lưu thuộc phần hố móng của công trình chính: Từ hai trạm đến bốn trạm;

c) Thượng lưu và hạ lưu của tim trục công trình chính bằng bê tông như đập, nhà máy thủy điện: hai trạm;

d) Cuối kênh dẫn ra : một trạm;

e) Thượng lưu và hạ lưu cửa hạp long cách nhau từ 20 m đến 30 m: hai trạm;

6.6.7.3 Trong thời gian ngăn dòng cứ một giờ đo cao trình mực nước một lần. Trong thời gian trước và sau khi ngăn dòng, trong một ngày phải đo mực nước không ít hơn hai lần với khoảng thời gian giữa hai lần đo cách đều nhau.

6.6.7.4 Tại các tuyến thủy văn phải đo đạc và xác định các trị số lưu lượng của sông, lưu lượng qua cửa hạp long, lưu lượng qua công trình dẫn dòng và vận tốc dòng chảy ở các thời điểm tương ứng. Trong thời gian ngăn dòng cứ từ một giờ đến hai giờ phải đo lưu lượng qua tuyến thủy văn một lần.

6.6.7.5 Lượng nước tích đọng ở thượng lưu được xác định gần đúng với thời đoạn từ một giờ đến hai giờ tương ứng với sự phát triển của băng két ngăn dòng thông qua các thông số sau:

- Chiều rộng trung bình và độ dốc của đường mặt nước;

- Độ dâng mực nước ở thượng lưu của tuyến ngăn dòng.

6.6.7.6 Để theo dõi diễn biến của lòng sông, mức độ ổn định của lớp vật liệu gia cố lòng sông, phải đo chiều sâu đáy sông tại các mặt cắt đo đạc bố trí ở thượng lưu và hạ lưu băng két ngăn dòng với khoảng cách bố trí là 0 m, 10 m, 50 m, 100 m, 150 m, 250 m và tiếp theo cách nhau từ 100 m đến 200m tùy theo mức độ xói lở.

6.6.7.7 Để xác định khối lượng băng két ngăn dòng phải tiến hành đo các mặt cắt ngang của băng két bằng máy thủy bình, cứ cách 10 mét đo một mặt cắt. Phải lập tài liệu hoàn công của băng két ngay khi vừa kết thúc ngăn dòng, trước khi mở rộng đắp dày và tôn cao.

6.6.8 Thống kê, kiểm tra

6.6.8.1 Các số liệu, tài liệu ngăn dòng phải được tổng hợp báo cáo kịp thời cho chỉ huy trưởng ngăn dòng.

6.6.8.2 Công tác thống kê khối lượng vật liệu ngăn dòng phải được tiến hành ở ngay trên băng két, ở từng phương tiện vận chuyển và đổ vật liệu ngăn dòng như máy xúc, cần trục, ô tô v.v...

6.6.9 Thi công chặn dòng ở cửa hạp long

6.6.9.1 Chặn dòng bằng phương pháp lấn dần (lấp đứng):

a) Khi chiều dài tới cửa hạp long không lớn hơn 50 m và chiều rộng của đỉnh băng két từ 6 m đến 8 m, thì ô tô tự đổ có thể lùi đến mép đầu băng két để đổ vật liệu ;

b) Nếu chiều dài tới cửa hạp long lớn hơn 50 m thì phải mở rộng mặt băng két một đoạn đủ để ô tô có thể quay vòng an toàn. Khi đổ vật liệu, ô tô chở vật liệu đi thẳng vào chỗ quay vòng sau đó lùi ra đầu băng két để đổ vật liệu;

c) Nếu chiều rộng của mặt băng két từ 12 đến 15 m thì ô tô tự đổ có thể đi thẳng vào đầu băng két rồi quay vòng để đổ;

d) Ở góc thượng lưu đầu băng két phải đổ các hòn đá lớn hoặc các vật liệu lấp dòng có kích thước lớn nhất, kế đó về hạ lưu thì đổ đá có kích thước nhỏ dần. Tốc độ tiến ra của đầu băng két phía thượng lưu luôn luôn lớn hơn từ 3 m đến 5 m so với tốc độ tiến ra của đầu băng két phía hạ lưu;

e) Phải bố trí cán bộ chỉ huy việc lùi ô tô để đổ vật liệu và phải luôn chú ý khoảng cách an toàn. Vật liệu sau khi đổ còn nằm trên mặt băng két phải được ủi xuống nước bằng máy ủi để đá lăn theo sườn mái dốc;

f) Thời điểm khi hai đầu băng két gần gặp nhau hoặc đầu băng két gần tiến tới bờ là lúc phải đảm bảo cường độ lấp dòng cao nhất và phải sử dụng các vật liệu có kích thước đủ lớn theo tính toán;

g) Tuỳ thuộc loại phương tiện thi công của công trường mà lựa chọn bề rộng băng két cho phù hợp.

6.6.9.2 Chặn dòng bằng phương pháp toàn tuyến (lấp bằng):

a) Nếu dùng cầu phao để thi công chặn dòng thì chỉ được đổ vật liệu từ phía hạ lưu cầu. Nếu dùng cầu trên trụ thì có thể đổ vật liệu xuống nước theo cả hai phía thượng lưu và hạ lưu của cầu ;

b) Để thi công với cường độ cao, đáp ứng yêu cầu chặn dòng thì chiều rộng mặt cầu phải bảo đảm cho ô tô đi lại theo hai chiều và phải đảm bảo ô tô quay vòng và đổ (xem sơ đồ hình 12);

c) Nếu ô tô đi vào cầu từ hai phía thì mặt cầu phải được phân ra thành hai đoạn là đoạn bờ trái và đoạn bờ phải (xem sơ đồ hình 12);

d) Mặt cầu phải được phân ra từng đoạn 20 m, ở mỗi đoạn phải có cán bộ theo dõi, điều độ đổ vật liệu cho băng két lên cao dần;

e) Trong quá trình thi công lấp dòng phải quan sát để phát hiện kịp thời những hư hỏng của cầu và kịp thời sửa chữa.

Hình 12 – Sơ đồ ô tô đi trên cầu để đổ vật liệu lấp dòng

6.6.9.3 Chặn dòng bằng phương pháp nổ mìn định hướng:

a) Khi gặp điều kiện địa hình, địa chất thuận lợi như lòng sông tại vị trí lấp dòng hẹp, bờ núi dốc và cao có thể ngăn sông bằng phương pháp nổ mìn định hướng;

b) Thiết kế thi công nổ mìn chặn dòng bằng phương pháp nổ mìn định hướng phải tuân theo các quy định trong các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy chuẩn kỹ thuật về khoan nổ mìn trong xây dựng công trình thủy lợi.

6.7 An toàn lao động trong thi công dẫn dòng và ngăn dòng

Ngoài yêu cầu phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn lao động theo TCVN 5308-1991, thiết kế tổ chức thi công và thi công dẫn dòng, ngăn dòng còn phải tuân thủ các quy định sau đây:

a) Người không có trách nhiệm liên quan đến công việc ngăn dòng không được có mặt ở hiện trường ngăn dòng, chặn dòng;

b) Trong thời gian chặn dòng phải ngừng mọi hoạt động của tàu thuyền và các phương tiện giao thông đường thủy khác qua tuyến hạp long cũng như qua chỗ phá đê quây. Các phương tiện này phải neo đậu ở khoảng cách an toàn theo quy định của giao thông đường thủy;

c) Trên băng két đá, các máy thi công chỉ được di chuyển theo hướng đã định và phải đứng cách mép mái dốc ít nhất là 1,0 m;

d) Khi đổ vật liệu xuống đầu băng két, ô tô phải đứng cách mép mái dốc ít nhất là 2,0 m kể từ trục bánh xe sau;

e) Mép hai bên cầu phải đặt các dầm gỗ đủ lớn và đủ chắc hoặc bố trí các thiết bị bảo vệ phù hợp để khi ô tô lùi không bị lao xuống sông;

f) Khi xếp và vận chuyển đá quá cỡ, các khối bê tông khối lớn để lấp dòng, không được đặt chúng tựa trên thành ben ô tô mà phải sử dụng ô tô chuyên dùng. Công tác cẩu, vận chuyển, lùi xe, đổ các vật liệu khối lớn phải do các công nhân có tay nghề cao thực hiện và phải được thực tập trước trên cạn;

g) Khi lùi xe để đổ vật liệu, lái xe phải mỡ sẵn cửa ca bin để đề phòng trường hợp bất trắc;

h) Công trường thi công phải chuẩn bị đầy đủ và sẵn sàng đội ngũ người cứu nạn là những người có sức khoẻ phù hợp, bơi lặn giỏi cùng các phương tiện và thiết bị cứu hộ, cứu nạn phù hợp. Bộ phận y tế phải thường trực trên hiện trường trong suốt thời gian chặn dòng và có đủ phương tiện cấp cứu thông thường.

PHỤ LỤC A

(Quy định)

NGUYÊN TẮC PHÂN CẤP CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

A.1 Phải xác định cấp theo từng tiêu chí: năng lực phục vụ, khả năng trữ nước của hồ chứa nước, đặc tính kỹ thuật của các công trình có mặt trong cụm công trình đầu mối, được quy định theo bảng A.1. Cấp công trình thủy lợi là cấp cao nhất trong số các cấp xác định theo từng tiêu chí nói trên.

Bảng A.1- Phân cấp công trình thủy lợi

A.2 Cấp công trình đầu mối thường được xem là cấp của công trình thủy lợi. Cấp của hệ thống công trình dẫn nước và chuyển nước nhỏ hơn hoặc bằng cấp công trình đầu mối và nhỏ dần theo sự thu hẹp phạm vi phục vụ. Cấp của kênh dẫn nước và công trình trên kênh dẫn nước cấp dưới nhỏ hơn một cấp so với cấp của kênh dẫn nước và công trình trên kênh dẫn nước cấp trên.

A.3 Cấp công trình thủy lợi xác định theo bảng A.1 được xem xét giảm xuống một cấp (trừ công trình cấp IV) trong các trường hợp sau:

a) Khi cấp công trình xác định theo chiều cao đập thấp hơn cấp xác định theo dung tích hồ ở mực nước dâng bình thường;

b) Các hạng mục của công trình cấp đặc biệt và cấp I không nằm trong tuyến chịu áp lực nước (trừ nhà máy thủy điện, đường ống dẫn nước có áp, ống dẫn nước vào tuốc bin, bể áp lực, tháp điều áp);

c) Các công trình có thời gian khai thác không quá 10 năm;

d) Các công trình thủy trong cụm năng lượng; hệ thống kênh chính và công trình trên kênh chính phục vụ cấp nước và tiêu nước cho nông nghiệp, khi cần phải tu bổ, sửa chữa không làm ảnh hưởng đáng kể đến vận hành bình thường của công trình đầu mối thủy lợi.

A.4 Cấp công trình thủy lợi xác định theo bảng A.1 được xem xét nâng lên một cấp (trừ công trình cấp đặc biệt) nếu một trong các hạng mục công trình chính xảy ra sự cố rủi ro có thể gây thiệt hại to lớn về kinh tế - xã hội và môi trường ở hạ lưu.

A.5 Trong sơ đồ khai thác bậc thang, nếu cấp của công trình hồ chứa nước đang xem xét đầu tư xây dựng thấp hơn cấp của công trình đang khai thác ở bậc trên, tính toán thiết kế phải đảm bảo khả năng xả lũ của công trình bậc dưới bằng lưu lượng xả lũ (xả lũ thiết kế và xả lũ kiểm tra) của công trình bậc trên cộng với lưu lượng lũ ở khu giữa theo cấp của công trình bậc dưới.

A.6 Các công trình xây dựng thuộc chuyên ngành khác có mặt trong thành phần dự án thủy lợi hoặc công trình thủy lợi thiết kế có sự giao cắt với các công trình khác hiện có (đường bộ, đường sắt v.v...), khi xác định cấp công trình thủy lợi phải đối chiếu với cấp của các công trình có liên quan và chọn cấp cao hơn để thiết kế.

A.7 Cấp của công trình thủy lợi giao cắt với đê bảo vệ phòng chống lũ được xác định như cấp của công trình chịu áp nhưng không được thấp hơn cấp thiết kế và tiêu chuẩn an toàn của tuyến đê đó.

A.8 Cấp của từng công trình trong cùng một hệ thống công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn quy định trong bảng A.2.

A.9 Cấp của công trình tạm thời phục vụ thi công được phép nâng lên cấp cao hơn quy định ở bảng A.2 nhưng không cao hơn cấp của công trình chính nếu xảy ra sự cố có thể dẫn đến các hậu quả sau:

a) Làm mất an toàn cho các công trình lâu dài đang xây dựng dở dang;

b) Có thể gây ra tổn thất lớn về kinh tế - xã hội và môi trường ở hạ lưu. Thiệt hại về vật chất nếu xảy ra sự cố lớn hơn nhiều so với vốn đầu tư thêm cho công trình tạm thời;

c) Đẩy lùi thời gian đưa công trình vào khai thác làm giảm hiệu quả đầu tư.

Bảng A.2 - Quan hệ giữa cấp của công trình thủy lợi với cấp của công trình chủ yếu, thứ yếu và công trình tạm thời trong cùng một hệ thống công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn

A.10 Việc xác định cấp công trình quy định tại các điều từ A.1 đến A.9 do tư vấn thiết kế đề xuất, được cấp có thẩm quyền chấp thuận.

A.11 Những công trình thủy lợi cấp đặc biệt có đặc điểm nêu ở điều A.4, nếu thấy cần thiết, cơ quan tư vấn thiết kế có thể kiến nghị lên chủ đầu tư và cấp có thẩm quyền cho phép xây dựng tiêu chuẩn thiết kế riêng cho một phần hoặc toàn bộ công trình này.

PHỤ LỤC B

(Tham khảo)

BẢNG TRA VẬN TỐC TRUNG BÌNH CHO PHÉP (VẬN TỐC KHÔNG XÓI)

Bảng B.1 – Vận tốc trung bình cho phép đối với đất không dính

Đơn vị tính bằng m/s

Bảng B.2 – Vận tốc trung bình cho phép đối với đất dính

(Đất sét nặng và á sét, cỡ hạt từ 0,005 mm đến 0,05 mm)

Đơn vị tính bằng m/s

Bảng B.3 – Vận tốc trung bình cho phép đối với đá

Đơn vị tính bằng m/s

Bảng B.4 – Vận tốc trung bình cho phép đối với lớp áo, mặt gia cố nhân tạo

Đơn vị tính bằng m/s

PHỤ LỤC C

(Tham khảo)

TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG

C.1 Xác định mức độ thu hẹp cho phép của lòng dẫn

C.1.1 Trong thiết kế dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp phải xác định được mức độ thu hẹp cho phép, chiều sâu lòng sông bị bào mòn và độ dâng cao mực nước ở thượng lưu, xem sơ đồ hình C.1.

Hình C.1 – Sơ đồ thu hẹp lòng sông

C.1.2 Mức độ thu hẹp lòng sông được xác định theo công thức (C.1)

trong đó:

w_o là diện tích ướt ban đầu của lòng sông, m²;

w_c là diện tích ướt còn lại của lòng sông đã bị thu hẹp, m²;

h là chỉ số mức độ thu hẹp lòng sông. Thông thường h lấy từ 0,30 đến 0,65.

C.1.3 Để đảm bảo điều kiện lòng sông, bờ sông và đê quây không bị xói và đảm bảo tàu thuyền và các phương tiện vận tải đường thủy đi lại an toàn, vận tốc trung bình của dòng chảy khi tháo lưu lượng thiết kế Q không quá 2,0 m/s. Vận tốc trung bình V_c tại mặt cắt thu hẹp và diện tích ướt cần thiết w_x để tháo lưu lượng thiết kế Q được xác định theo công thức (C.2) và (C.3):

trong đó:

V_c là vận tốc trung bình của dòng chảy tại mặt cắt thu hẹp, m/s;

w_x là diện tích ướt tại mặt cắt thu hẹp, m²;

Q là lưu lượng thiết kế dẫn dòng, m³/s;

m₁ là hệ số co hẹp ngang:

Nếu thu hẹp một bên: m₁ = 0,95;

Nếu thu hẹp hai bên: m₁ = 0,90;

[V_x] là vận tốc không xói cho phép lấy theo phụ lục B. Nếu V_c > [V_x] thì lòng sông bị bào mòn cho đến khi V_c = [V_x]. Nếu chiều sâu bào mòn lòng sông vượt quá mức độ cho phép thì phải có biện pháp bảo vệ lòng sông, bảo vệ đê quây.

C.1.4 Độ dâng mực nước ở thượng lưu khi lòng sông bị thu hẹp xác định theo công thức (C.4), xem hình C.2.

trong đó:

V_s là vận tốc trung bình của dòng chảy trước đê quây, m/s;

V_c là vận tốc trung bình của dòng chảy tại mặt cắt bị thu hẹp;

j là hệ số lưu tốc, trị số j nằm trong khoảng từ 0,90 đến 0,95.

Hình C.2 – Sơ đồ dòng chảy trong sông bị thu hẹp

C.2 Tính toán tháo lưu lượng thiết kế dẫn dòng qua kênh dẫn

C.2.1 Khi dòng chảy qua kênh dẫn dòng là dòng chảy đều, lưu lượng dẫn dòng qua kênh dẫn được xác định theo công thức tổng quát (C.5)

trong đó:

w là diện tích mặt cắt ướt của lòng kênh dẫn, m²;

C là hệ số Chesy, được xác định theo công thức Maning :

R là bán kính thủy lực, m;

J là độ dốc mặt nước;

n là hệ số nhám lòng sông.

C.2.2 Trường hợp kênh dẫn có chế độ dòng chảy ổn định không đều, phải tính toán theo phương pháp tương ứng. Có thể tham khảo phương pháp tính toán trong sổ tay tính toán thủy lực.

C.3 Tính toán tháo lưu lượng thiết kế dẫn dòng qua tuy nen và cống ngầm

C.3.1 Khi chế độ thủy lực của tuynen là không áp:

a) Sơ đồ tính toán thủy lực: xem hình C.3;

Hình C.3 – Sơ đồ tính toán thủy lực của tuy nen làm việc không áp

b) Tính toán lưu lượng dẫn dòng theo công thức (C.7) và (C.8) :

trong đó:

Q là lưu lượng dẫn dòng qua tuy nen và cống ngầm, m³/s;

w là diện tích mặt cắt ướt của tuynen, m²;

J là độ dốc dọc tuynen;

R là bán kính thủy lực, m;

C là hệ số Chesy, xác định theo công thức (C.6);

Ñ_TL là cao trình mực nước thượng lưu, m;

Ñ_HL là cao trình mực nước ở hạ lưu, m

i là độ dốc mặt nước trong tuynen khi chảy đều;

L là chiều dài tuynen, m;

z là độ chênh mặt nước cửa vào tuynen, m:

x_v là tổn thất cửa vào. Tùy theo hình dạng cửa vào, x_v lấy từ 0,2 đến 0,5;

V là vận tốc dòng chảy trong tuynen, m/s;

g là gia tốc trọng trường, m/s².

(Mời xem tiếp trong file tải về)