Đang tải... (xem toàn văn)
Đập trụ đỡ thiết kế dựa trên các nguyên lý sau:1. Ổn định công trình bằng hệ thống cọc cắm sâu vào nền đất trong lòng sông, bố trí cọc tập trung để tăng tải trọng đứng tác dụng lên mỗi cọc từ đó tăng được sức chịu tải trọng ngang của mỗi cọc đó. Do đó đập trụ đỡ nên kết hợp với cầu giao thông, vì cầu truyền tải trọng đứng lên trụ.2. Cống đặt ngay trên dòng sông chính, dẫn dòng thi công ngay trong dòng sông không phải đắp đập ngăn sông, không phải đào kênh dẫn dòng do đó không phải đền bù giải phóng mặt bằng.3. Chống thấm bằng các bản cừ thép, bê tông cốt thép hay nhựa tạo thành đường viền chống thấm đứng, không cần bản đáy.4. Mở rộng khẩu độ cống để giảm nhỏ và phân bố đều lưu tốc sau hạ lưu nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép, do đó giảm thiểu gia cố tiêu năng.5. Mở rộng khẩu độ cửa van để thông thoáng dòng chảy, đảm bảo mỹ quan, thuận tiện giao thông thuỷ và giảm giá thành.
Bộ Giáo dục và đào tạo Bộ Nông nghiệp và PTNT Tr-ờng đại học Thuỷ lợi Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đập Trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà Nội, 2007 Bộ Giáo dục và đào tạo Bộ Nông nghiệp và PTNT Tr-ờng đại học Thuỷ lợi Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đập Trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ Mã số: 60-58-40 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: Ts Trần Đình Hoà Hà Nội, 2007 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 1 - Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Lời cảm ơn Tác giả xin chân thành bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Trơng Đình Dụ, cố vấn khoa học - Ban Nghiên cứu Chiến lợc và Phát triển công nghệ Thủy lợi - Viện Khoa học Thủy lợi, là ngời đã đặt nền móng và trực tiếp nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ ngăn sông mới thành công ở Việt Nam, đã định khoa học cho tác giả trong những vấn đề nghiên cứu. Cảm ơn TS Trần Đình Hoà đã tận tình chỉ bảo tác giả trong thời gian làm luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và các đồng nghiệp trong Ban Nghiên cứu Chiến lợc và Phát triển công nghệ Thuỷ lợi - Viện Khoa học Thuỷ lợi đã tạo điều kiện thuận lợi cũng nh hỗ trợ tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn. Xin cảm ơn các thầy cô giáo ở Trờng đại học Thủy Lợi, khoa Công trình, khoa Sau đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và nghiên cứu. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến mẹ, vợ, con và những ngời thân. Hà Nội 5 tháng 3 năm 2007 Tác giả Trần Minh Thái Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 2 - Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài Dự báo tổng nhu cầu dùng nớc cho dân sinh và phát triển kinh tế xã hội Nớc ta đến năm 2020 khoảng 121,8 tỷ m 3 và nhu cầu dòng chảy duy trì môi trờng sinh thái hạ du mùa khô khoảng 4.300 m 3 /s. Tỷ trọng nhu cầu nớc nông nghiệp giảm đi nhng nhu cầu nớc cho duy trì môi trờng sinh thái, thuỷ sản chăn nuôi, sinh hoạt và công nghiệp tăng lên. Để đảm bảo đủ nguồn nớc thông thờng chúng ta phải xây dựng hồ chứa ở thợng nguồn để điều tiết dòng chảy và đẩy mặn, trong trờng hợp dù đã có hồ điều tiết thợng nguồn vẫn không đủ nớc thì phải làm cống ở hạ lu để ngăn mặn giữ ngọt. Hàng năm, Nhà nớc phải đầu t hàng ngàn tỷ đồng để xây dựng các công trình nhằm ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu úng, tránh bão phục vụ phát triển nông nghiệp theo hớng hiện đại hoá. Tuy nhiên trong khi triển khai thực hiện, do áp dụng công nghệ ngăn sông truyền thống nên hầu hết thờng gặp phải những tồn tại nh sau: - Khó khăn trong vấn đề giải phóng mặt bằng và di dân tái định c, - Kết cấu phức tạp, thời gian thi công dài, - Giá thành đầu t xây dựng công trình lớn, - Làm thay đổi lớn chế độ dòng chảy, thay đổi môi trờng theo hớng bất lợi. Trớc tình hình cấp bách nh vậy, vấn đề cần đặt ra làm sao phải có một hình thức công trình có thể hạn chế đợc các tồn tại này. Viện khoa học Thủy lợi đã nghiên cứu Công nghệ ngăn sông kiểu đập Trụ đỡ có thể giải quyết đợc các yêu cầu trên. Trong quá trình ứng dụng thực tế cho thấy việc ứng dụng công nghệ Đập trụ đỡ đã mang lại hiệu quả cao về kinh tế và kỹ thuật. Để tổng kết đánh giá và nêu ra một quy trình thiết kế, thi công cụ thể để có thể sớm đa công nghệ Đập Trụ đỡ thành phổ biến đó chính là tính cấp thiết của đề tài. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 3 - Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều 2. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu của luận văn: Luận văn chỉ tập trung nghiên cứu đối với Đập trụ đỡ xây dựng trên các cửa sông vùng triều có chênh lệch mực nớc nhỏ hơn 3m, độ sâu mực nớc nhỏ hơn 6m. 3. Mục đích nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu phơng pháp tính toán thiết kế đập Trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều. 4. Phơng pháp nghiên cứu - Lý thuyết; - Phân tích đánh giá; - Sử dụng các phần mềm về phân tích kết cấu và nền móng nh: Sap2000, Plaxic, Geoslope Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 4 - Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Chơng 1 Tổng quan các công nghệ ngăn sông vùng triều 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Công nghệ ngăn sông vùng triều trên thế giới: Từ những năm đầu thế kỷ 20, tại các nớc nh Anh, Hà Lan, Italia đã nghiên cứu xây dựng những công trình ngăn các cửa sông đồ sộ cả về quy mô và khẩu độ từng khoang cống. Các công trình ngăn sông này đều có nhiệm vụ ngăn triều gây ngập úng cho vùng đất thấp hơn mực nớc biển hoặc chống triều cờng do bão tại các cửa sông lớn. Năm 1950 trong dự án Deltaplan ở Hà Lan, đầu tiên cửa sông Brieles và Botlek đợc xây dựng, sau đó lần lợt các cửa sông khác nh Western Schelde, Eastern Schelde, Haringvliet và Brouwershavense cũng đợc xây dựng để bảo vệ 150.000ha đất. Có thể kể tên các công trình tiêu biểu nh sau: - Oosterschelde dam: gồm 62 cửa van cung mỗi cửa rộng 40m. Các trụ chịu lực chính, mỗi trụ cao 38m nặng 18.000 tấn. Biện pháp thi công trụ bằng công nghệ trụ rỗng, di chuyển nổi trên mặt nớc từ vị trí đúc đến vị trí xây dựng sau đó đánh đắm. (hình 1-1) - Công trình Lower - Rhine: 2 cửa van cổng rộng 65m trên 3 trụ (hình 1-2). Cùng với các công trình ngăn sông lớn ở Hà Lan, ở Anh cũng đã nghiên cứu xây dựng một số công trình ngăn sông lớn. Năm 1953, nớc trên sông Thames (chảy qua thủ đô London) dâng cao làm chết 300 ngời, phá huỷ hầu nh toàn bộ các trang trại lớn ở London. Năm 1982, các kỹ s ngời Anh đã thiết kế công trình ngăn sông Thames tại Woolwich cách thủ đô 17 km để ngăn những đợt sóng thần từ biển Bắc đổ vào sông Thames. Công trình này có bề rộng thông nớc tổng cộng là 433m, gồm 4 khoang 61m, 6 khoang 31,5m, cửa van cao hơn 20m (hình 1-3). Dự án xây dựng các công trình giảm nhẹ lụt lội do triều cờng cho thành phố Venice - Italia, công trình dự kiến tại 3 cửa sông LiDo, Malamocco và Chioggia thông từ vịnh Vinece vào phá Vinece. Mỗi công trình gồm 78 cửa van bằng thép trên hệ thống xà lan, mỗi cửa cao 1828m, rộng 20m, dày 5m. Đây là loại hình công trình áp dụng nguyên lý phao nổi trong vận hành và lắp đặt cửa van cho công trình cố định. Dự án này là tâm điểm của nhiều hội thảo khoa học ở Italia tổ chức từ năm 1994 đến nay, hiện nay dự án đã đợc quyết định đầu t xây dựng từ 2006 2014. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 5 - Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Hình 1 - 1 Một số hình ảnh về công trình Oosterschelde - Hà Lan Hình 1 - 2 Cống Lower Rhine - Hà Lan Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 6 - Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Hình 1 - 3 Công trình ngăn sông Thames - Anh 1.1.2 Công nghệ ngăn sông vùng triều tại Việt Nam: Trong những năm qua, công trình ngăn sông vùng ven biển với mục đích ngăn mặn, giữ ngọt và tiêu lũ để tạo nguồn nớc cho dân sinh, nông nghiệp ở nớc ta cũng đã đợc đầu t nghiên cứu và xây dựng rất nhiều. Có thể kể tên một số công trình cống ngăn sông lớn đã và đang đợc xây dựng tại nớc ta nh bảng 1-1: Bảng 1- 1 Thống kê một số công trình cống ngăn sông lớn TT Tên cống Địa điểm B cống (m) Thời điểm khởi công Thời điểm kết thúc 1 Nghi Quang Nghệ An 54 1992 1996 2 Hiền Lơng Quảng Ngãi 64 5/2000 2001 3 Ba Lai Bến Tre 84 7/2000 2002 4 Cống Cầu Xe Hải Dơng 56 5 Thảo Long TT Huế 480,5 12/2001 2007 6 Láng Thé Trà Vinh 100 3/2003 2005 7 Cái Hóp Trà Vinh 73.5 2/2004 2006 8 Đò Điệm Hà Tĩnh 168 2004 Hiện tại ở nớc ta có 3 loại hình công nghệ cống lộ thiên đó là công nghệ truyền thống, công nghệ Đập xà lan và công nghệ Đập trụ đỡ. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 7 - Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều 1.2 . Công nghệ ngăn sông dạng truyền thống Hầu hết các công trình ngăn sông vùng triều ở Nớc ta từ trớc đến nay đều đợc xây dựng theo công nghệ truyền thống, đặc điểm của loại công trình này nh sau: 1.2.1. Nguyên lý và cấu tạo của công trình ngăn sông truyền thống 1.2.1.1. Nguyên lý: ổn định: - Chống trợt bằng ma sát đất. - Chống lật bằng trọng lợng công trình. Chống thấm: - Bằng đờng viền bản đáy. Chống xói: - Bằng kết cấu tiêu năng kiên cố, bể tiêu năng, sân tiêu năng, sân sau, hố xói dự phòng. 1.2.1.2. Cấu tạo - Bản đáy thân cống là bản bê tông cốt thép dày khoảng 1m, trên bản đáy là các trụ pin, giữa hai trụ pin là cửa van, trên cửa van là giàn kéo van và cầu giao thông - Sân trớc và sân sau: là bản bê tông cốt thép. - Bể tiêu năng, hố phòng xói - Do kết cấu công trình nặng nên phải đóng cọc bê tông cốt thép xử lý nền, hoặc phải tìm nơi có địa chất tốt để làm cống. Xem hình 1-4 và 1-5 cắt dọc và cắt ngang cống truyền thống 1.2.1.3. Biện pháp thi công: có 2 hình thức thờng đợc áp dụng: - Đào kênh dẫn dòng, đắp đê quây thợng hạ lu ngăn dòng, bơm cạn nớc, đào hố móng, xử lý nền, thi công móng công trình và xây dựng công trình lên đó. - Đào hố móng, xử lý nền, thi công móng công trình và xây dựng công trình trong hố móng khô sau đó đào kênh dẫn, chỉnh tuyến dòng chảy và đắp chặn dòng sông cũ. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 8 - Trần Minh Thái Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều 3 BTCT M100 - 5cm BTCT M200 - 50cm 3 2C 13 1.87 T/m 1.63 T/m 2C 25 cọc/m2 Cọc tre L=3m Đờng mái mở hố móng Xám trắng - Trạng thái dẻo cứng kí hiệu địa chất Trạng thái chảy-dẻo chảy sét pha màu xám đen Sét màu nâu đỏ o ,, 3 k = 3,53.10 m/s , o 29 B=0.35 C = 0.238 T/m -6 B = 1.1 C = 0.055T/m k = 4.10 m/s 10 -4 3 +5.00 1/2 chính diện thợng lu - 1/2 cắt dọc cống BTCT M200 -dày 20 cm Dăm lót dày 5cm Vải địa kỹ thuật Đỉnh dày 40 cm, đáy 80 cm Tờng chắn BTCT M200 +5.00 Cọc BTCT 35*35*10 m Tỷ lệ 1/150 Mặt đờng rải đá cấp phối 15cm Đất đầm chặt, K=0,98 2 2 Hình 1 - 4. Cắt dọc một cống truyền thống 2C Tỷ lệ 1/150 Cọc tre 25 cọc/m2 3 2C 3 phía đồng Tờng chắn BTCT M200 Đỉnh dày 40 cm, đáy 80 cm BTlót M100 - 10cm BTCT M200 - 50cm Cọc tre L=3m 25 cọc/m2 Khớp nối PVC Đỉnh dày 40 cm, đáy 80 cm Tờng chắn BTCT M200 BTlót M100 - 10cm BTCT M200 - 50cm MN ngăn mặn 1.35 phía sông cắt ngang khoang cống Hình 1 - 5. Cắt ngang một cống truyền thống [...]... H13-X30 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều - 15 - Trần Minh Thái Hình 1.10 Công trình ngăn mặn giữ ngọt Thảo Long - TT Huế Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 16 - Trần Minh Thái 1.4.4 Phân tích đánh giá chung về công nghệ Đập trụ đỡ: Công nghệ Đập trụ đỡ. .. công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 13 - Trần Minh Thái Hình 1 - 7: Cấu tạo đập xà lan Hình 1 - 8: Đập xà lan khi ngăn mặn giữ ngọt Hình 1 - 9: Đập xà lan khi thông nước Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 14 - Trần Minh Thái 1.4 công nghệ ngăn sông dạng đập trụ đỡ 1.4.1... trình tham gia nghiên cứu ứng dụng công nghệ tác giả đã trăn trở và muốn được trình bày trong luận văn này 1.5 Kết luận chương 1 Trong chương 1 tác giả đã đánh giá tổng quan tình hình xây dựng công trình ngăn sông vùng triều trên Thế giới và trong Nước; Nêu và phân tích ưu nhược điểm của các hình thức công trình đã được áp dụng xây dựng ngăn sông vùng triều Giải pháp công trình ứng dụng công nghệ Đập. .. van Dầm đỡ van Giới hạn cừ chống thấm Hình 2-1: Cắt dọc 1 khoang Đập trụ đỡ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 19 - Trần Minh Thái Hình 2-2: Cắt ngang đập trụ đỡ 2.1.5 Phương pháp tính toán thiết kế đập trụ đỡ Trong phần này tác giả sẽ đi vào giải quyết các bài toán cơ bản để tính toán thiết kế công trình đập trụ đỡ như sau:... của việc bố trí cửa van, dầm cầu và xử lý nền móng mỗi trụ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 24 - Trần Minh Thái 2.3 Tính toán thấm qua công trình đập trụ đỡ Thấm qua công trình đập trụ đỡ gồm 2 phần: Thấm qua mang cống và thấm qua nền cống 2.3.1 Các giả thiết và phương trình cơ bản của dòng thấm Lời giải lý thuyết của bài... pháp công trình làm việc theo nguyên lý mới và đổi mới công nghệ thi công nhằm tăng hiệu quả đầu tư mà Đập trụ đỡ là một loại công trình trong số đó 1.4.2 Khái niệm công nghệ Đập trụ đỡ: Đập trụ đỡ là một loại công trình ngăn sông được xây dựng giữa dòng sông có chiều rộng thoát nước xấp xỉ lòng sông áp lực nước tác dụng vào cửa van được truyền trực tiếp vào trụ, các trụ đặt trên hệ cọc, dầm đỡ van... Đập trụ đỡ đã phần nào cho thấy những ưu điểm nổi trội khi nghiên cứu áp dụng vào thực tế Cũng trong chương 1 tác giả đã sơ bộ giới thiệu về nguyên lý hoạt động, cấu tạo và biện pháp thi công để có những cái nhìn tổng quan về Đập trụ đỡ trước khi trình bày các bước tính toán thiết kế chi tiết trong chương 2 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn. .. rộng cống tối ưu Tư tưởng chủ đạo của việc thiết kế thi công đập trụ đỡ là mở rộng khẩu diện cống để vận tốc dòng chảy qua cống nhỏ hơn vận tốc không xói, do đó không xử lý tiêu năng sau cống Do đó cấu tạo kết cấu của đập trụ đỡ chỉ có thảm đá gia cố chứ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 22 - Trần Minh Thái không cần sân... 10 cửa, mỗi cửa rộng 10m, hoàn thành năm 2005 4 Công trình cống Cái Hóp - tỉnh Trà Vinh: khẩu diện 73,5m gồm 7 cửa, mỗi cửa rộng 10,5m, hoàn thành năm 2006 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 11 - Trần Minh Thái 1.3 Công nghệ ngăn sông kiểu đập xà lan Trong những năm gần đây, để giải quyết một số khó khăn như chuyển đổi cơ... chiều dài cừ chống thấm (S) 2.4 Tính toán kết cấu trụ đỡ 2.4.1 Số liệu đầu vào: 2.4.1.1 Các lực tác dụng vào trụ pin: Lực tác dụng vào trụ pin được chia làm 2 tổ hợp ứng với các trường hợp làm việc của cống: Tổ hợp A: Trường hợp giữ ngọt Tổ hợp B: Trường hợp ngăn mặn Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ập trụ đỡ để xây dựng công trình ngăn sông vùng triều Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 31 - Trần Minh Thái Tổ hợp . do bão tại các cửa sông lớn. Năm 1950 trong dự án Deltaplan ở Hà Lan, đầu tiên cửa sông Brieles và Botlek đợc xây dựng, sau đó lần lợt các cửa sông khác nh Western Schelde, Eastern Schelde,. bố trí cọc tập trung để tăng tải trọng đứng tác dụng lên mỗi cọc từ đó tăng đợc sức chịu tải trọng ngang của mỗi cọc đó. Do đó đập trụ đỡ nên kết hợp với cầu giao thông, vì cầu truyền tải trọng. chịu lực đứng do tĩnh tải và hoạt tải đồng thời chịu đợc mô men do lực ngang gây ra. Đủ diện tích để bố trí cọc theo qui phạm Bệ trụ và toàn bộ trụ pin đợc thi công trong khung vây khô,