Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án môn học "Dẫn dòng thi công và công tác hố móng" thuộc chuyên ngành Công nghệ và Quản lý xây dựng công trình thủy (Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi) tập trung giải quyết bài toán thiết kế biện pháp thi công cụm công trình đầu mối hồ chứa nước Đaou2. Công trình được quy hoạch xây dựng trên sông Đaou2, thuộc địa phận xã Nghĩa Bình, huyện Bù Đăng, tỉnh Bình Phước. Trong hồ sơ kỹ thuật, các phân tích về điều kiện tự nhiên và dân sinh kinh tế còn phản ánh vùng ảnh hưởng và hạ tầng liên quan đến các huyện lân cận thuộc khu vực Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ.

Nhiệm vụ trọng tâm của công trình đầu mối bao gồm:

  1. Đảm bảo nguồn nước tưới ổn định cho 129,5 ha đất canh tác nông nghiệp, trong đó phân bổ chi tiết gồm 20 ha lúa, 8 ha hoa màu, 50 ha hồ tiêu và 51,5 ha cà phê.
  2. Dâng cao và bổ cập mực nước ngầm trong khu vực, tham gia cắt giảm đỉnh lũ cho vùng hạ du, tạo cảnh quan môi trường sinh thái, đồng thời kết hợp phát triển giao thông nông thôn và nuôi trồng thủy sản.

Để đảm bảo việc xây dựng cụm công trình đầu mối diễn ra an toàn, đúng tiến độ và không bị dòng lũ phá hủy, đồ án xác định 4 nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể:

  1. Phân tích điều kiện tự nhiên, dân sinh, kinh tế và lựa chọn sơ đồ dẫn dòng thi công tổng thể cho 4 thời đoạn trong vòng 2 năm.
  2. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua các thời kỳ: qua lòng sông tự nhiên, qua lòng sông thu hẹp, qua cống ngầm và xả lũ qua đập tràn bê tông; xác định cao trình đê quai và cao trình đắp đập vượt lũ an toàn.
  3. Tính toán các thông số thủy lực phục vụ công tác ngăn dòng (chặn dòng) bằng phương pháp lấp đứng và xác định đường kính đá đổ chặn dòng.
  4. Thiết kế hệ thống tiêu nước hố móng, xác định lưu lượng hút cạn ban đầu và lưu lượng tiêu nước thường xuyên trong quá trình đào móng.

Phạm vi nghiên cứu được xác định theo cấp công trình và các quy chuẩn hiện hành:

  • Cấp công trình: Công trình đầu mối cấp III; hệ thống kênh dẫn nước thuộc cấp IV.
  • Chỉ tiêu tần suất thiết kế: Tần suất đảm bảo tưới $P = 85%$; tần suất đảm bảo cấp nước $P = 90%$; tần suất lũ thiết kế $P = 1,5%$; tần suất lũ kiểm tra $P = 0,5%$.
  • Thời gian thi công tổng thể của toàn bộ dự án được phê duyệt là 3 năm, trong đó cống thi công trong 6 tháng mùa khô năm thứ nhất, tràn xả lũ thi công trong 2,5 năm, và thân đập đất thi công trong 3 năm. Tuy nhiên, phạm vi giải pháp dẫn dòng thi công tập trung giải quyết tiến độ dẫn dòng trong 2 năm đầu (từ tháng 11 năm 2021 đến tháng 10 năm 2023).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia, các công thức định lượng thủy lực học công trình và thủy văn chuyên ngành xây dựng thủy lợi - thủy điện:

Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật

  • QCVN 04-05:2012/BNNPTNT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia - Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế): Sử dụng để phân cấp công trình thủy lợi (cấp III) và lựa chọn tần suất dòng chảy thiết kế dẫn dòng thi công, ngăn dòng ở mức $P = 10%$.
  • TCVN 9160:2012 (Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng thi công): Áp dụng công thức xác định hệ số thu hẹp lòng sông $K$, tra bảng hệ số hình học cửa ngăn dòng (Bảng D.6), và tra vận tốc cho phép không gây xói đáy sông.
  • Tiêu chuẩn ngành 14TCN 57:88: Tra cứu giới hạn lưu tốc không xói đối với nền cuội sỏi $[V]_{kx} = 2,84 \div 3,3\text{ m/s}$.
  • Giáo trình Thi công công trình thủy lợi tập I (Trường Đại học Thủy lợi): Sử dụng công thức thực nghiệm xác định đường kính đá chặn dòng khi ngăn sông.

Phương pháp tính toán kỹ thuật

  • Phương pháp cân bằng thủy lực và thử dần: Ứng dụng phương trình năng lượng Bernoulli để giải bài toán nước dâng do co hẹp dòng chảy ($\Delta Z_{tt} \approx \Delta Z_{gt}$), xác định mực nước thượng lưu $Z_{TL}$ và vận tốc co hẹp $V_c$.
  • Phương pháp phân loại trạng thái chảy cống: Áp dụng lý thuyết của Hứa Hạnh Đào và Ven Te Chow dựa trên tỷ số cột nước trước cống $H$ với chiều cao cống $D$, cùng mực nước hạ lưu $h_n$ để xác định trạng thái cống chảy có áp, bán áp hay không áp.
  • Phương pháp cộng trực tiếp (Direct Step Method): Tính toán đường mặt nước trong kênh hở hình thang sau cống dựa trên phương trình liên tục và công thức Chezy - Manning ($C = \frac{1}{n} R^{1/6}$, độ dốc thủy lực $J = \frac{V^2}{C^2 R}$) để xác định chiều sâu nước dâng ngược tại cửa ra của cống ngầm.
  • Phương pháp giải tích đập tràn đỉnh rộng: Tính toán khả năng tháo lũ tự do qua ngưỡng tràn đỉnh rộng ($Q = m \cdot B \cdot H_0^{3/2}$).
  • Phương pháp điều tiết lũ Kotrerin: Giả định đường quá trình lũ có dạng tam giác, tính toán thử dần quan hệ giữa tổng lượng lũ đến $W_L$, dung tích phòng lũ của hồ $W_m$, lưu lượng đỉnh lũ đến $Q_{max}$ và lưu lượng xả lớn nhất qua tràn $q_{max}$ theo biểu thức: $$q_{max}^{tt} = Q_{max} \left(1 - \frac{W_m}{W_L}\right)$$
  • Phương pháp cân bằng lưu lượng ngăn dòng lấp đứng: Bỏ qua lượng thấm và dung tích tích nước cục bộ ($Q_{thấm} = 0, Q_{tích} = 0$) để thiết lập phương trình cân bằng $Q_{ngd} = Q_{cửa} + Q_{cống}$, từ đó xác định lưu tốc lớn nhất $V_{max}$ qua cửa hẹp khi hai đầu mũi kè tiến sát nhau.
  • Phương pháp hạ mực nước hố móng an toàn: Xác định lưu lượng hút cạn hố móng ban đầu dựa trên thể tích nước đọng và tốc độ hạ nước cho phép không gây sạt trượt mái móng ($\Delta h = 0,7\text{ m/ngày đêm}$).

Nguồn dữ liệu sử dụng

  • Số liệu địa hình và trắc dọc lòng sông Đaou2.
  • Chuỗi quan trắc khí hậu, thủy văn lưu vực hồ chứa Đaou2 ($F_{lv} = 5,3\text{ km}^2$, lượng mưa năm bình quân $X = 1880\text{ mm}$); đường quan hệ lưu lượng - mực nước hạ lưu ($Q \sim Z_{HL}$) tại tuyến công trình với các giá trị từ $Z = 238,42\text{ m}$ đến $249,00\text{ m}$; đường đặc tính dung tích hồ chứa ($Z \sim W$).
  • Hồ sơ địa chất công trình: Kết quả khoan thăm dò địa tầng phân chia 4 lớp đất đá chính (lớp 1: bụi dẻo cao/ít dẻo lẫn dăm sạn; lớp 2: sét ít dẻo nửa cứng; lớp 3a: đá bazan phong hóa nứt nẻ mạnh; lớp 3b: đá bazan phong hóa nhẹ).
  • Khảo sát mỏ vật liệu: Trữ lượng và cự ly vận chuyển của 4 mỏ đất đắp (VLA, VLB, VLC, VLD).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu chung

Chương này trình bày tổng quan về các thông số kỹ thuật công trình, đặc điểm tự nhiên, điều kiện dân sinh, kinh tế, hạ tầng phụ trợ và tiến độ thi công phê duyệt.

Hạng mục thông số Đơn vị Giá trị
Cấp công trình đầu mối - Cấp III
Tần suất lũ thiết kế / Lũ kiểm tra % 1,5 / 0,5
Diện tích lưu vực ($F_{lv}$) $\text{km}^2$ 5,3
Tổng lượng dòng chảy đến thiết kế $10^6\text{ m}^3$ 4,44
Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế ($P = 1,5%$) $\text{m}^3/\text{s}$ 46,83
Lưu lượng đỉnh lũ kiểm tra ($P = 0,5%$) $\text{m}^3/\text{s}$ 55,21
Mực nước chết (MNC) / Dung tích chết ($V_c$) m / $10^6\text{ m}^3$ +242,00 / 0,098
Mực nước dâng bình thường (MNDBT) / $V_{bt}$ m / $10^6\text{ m}^3$ +247,74 / 0,831
Mực nước lũ thiết kế (MNLTK) / Mực nước lũ kiểm tra (MNLKT) m +249,56 / +249,82
Đập đất: Hình thức / Chiều dài đập ($L$) / Chiều cao ($H$) - / m / m Đồng chất / 215 / 13,1
Cao trình đỉnh đập đất / Cao trình tường chắn sóng m +250,10 / +250,80
Bề rộng mặt đập / Hệ số mái đập thượng lưu / hạ lưu m / - 6,0 / $m=2,5$ / $m=2,25$
Tràn xả lũ: Hình thức / Bề rộng ngưỡng tràn ($B$) - / m Tràn đỉnh rộng / 18,0
Lưu lượng xả qua tràn thiết kế / kiểm tra $\text{m}^3/\text{s}$ 37,56 / 45,99
Cống lấy nước: Loại cống / Đường kính trong ($D$) - / mm Cống tròn / 800
Cao trình ngưỡng cống (cửa vào và cửa ra) / Chiều dài cống m / m +240,30 / 58,7
Lưu lượng thiết kế xả qua cống $\text{m}^3/\text{s}$ 0,23

Hồ sơ cung cấp vật liệu ghi nhận tổng trữ lượng khai thác của 4 mỏ đất đắp là $532.387\text{ m}^3$, khối lượng bóc phủ mặt là $127.308\text{ m}^3$, cự ly vận chuyển trung bình từ 1,0 đến 3,5 km, dung trọng tự nhiên đất đạt $1,43\text{ t/m}^3$. Thủy văn phân phối dòng chảy năm kiệt ứng với tần suất $P = 10%$ dao động từ $3,7\text{ m}^3/\text{s}$ (tháng 1) đến $14,4\text{ m}^3/\text{s}$ (tháng 4); lưu lượng lũ đỉnh lớn nhất ứng với $P = 10%$ là $Q = 57,8\text{ m}^3/\text{s}$.

Chương 2: Công tác dẫn dòng thi công

Tác giả đề xuất và so sánh kỹ thuật 2 phương án dẫn dòng chia làm 4 thời đoạn (2 mùa khô và 2 mùa mưa):

Tiêu chí so sánh Phương án 1 (Phương án lựa chọn) Phương án 2
Năm I - Mùa khô Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên ($Q = 14,4\text{ m}^3/\text{s}$); thi công cống, đập hai bên bờ đến +241 m. Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp ($Q = 14,4\text{ m}^3/\text{s}$); đào kênh dẫn tạm bờ trái, đắp đê quai dọc và ngang.
Năm I - Mùa lũ Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp ($Q = 57,8\text{ m}^3/\text{s}$); nâng đập hai bên lên +245 m; thi công tràn xả lũ. Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp ($Q = 57,8\text{ m}^3/\text{s}$); tập trung thi công tràn xả lũ.
Năm II - Mùa khô Dẫn dòng qua cống ngầm ($Q = 14,4\text{ m}^3/\text{s}$); ngăn dòng lấp sông, đắp đập đến +247 m; hoàn thiện tràn. Dẫn dòng qua kênh tạm bờ trái kết hợp cống ngầm ($Q = 14,4\text{ m}^3/\text{s}$); thi công đập phần bờ phải.
Năm II - Mùa lũ Dẫn dòng xả lũ qua tràn bê tông ($Q = 57,8\text{ m}^3/\text{s}$); đắp đập lên cao trình thiết kế +250 m. Dẫn dòng xả lũ qua tràn xả lũ ($Q = 57,8\text{ m}^3/\text{s}$); đắp hoàn thiện đập đất.
Đánh giá giải pháp Không cần đào kênh tạm vòng cung bờ trái, khối lượng công trình tạm nhỏ, mặt bằng thi công thông thoáng, cường độ thi công rải đều. Khối lượng đào kênh tạm lớn, mặt bằng bị chia cắt bởi đê quai dọc, cường độ thi công dồn dập vào mùa kiệt.

Kết quả tính toán thủy lực chi tiết của Phương án 1:

  • Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên (Mùa khô I): Ứng với $Q_{tkdd} = 14,4\text{ m}^3/\text{s}$, tra quan hệ $Q \sim Z_{HL}$ xác định được $Z_{HL} = Z_{TL} = +239,067\text{ m}$. Dòng chảy ổn định, không gây xáo trộn lòng dẫn.
  • Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp (Mùa lũ I): Ứng với $Q_{tkdd} = 57,8\text{ m}^3/\text{s}$, mực nước hạ lưu $Z_{HL} = +239,6086\text{ m}$. Diện tích ướt tự nhiên $\omega_2 = 30\text{ m}^2$, diện tích bị hố móng chiếm chỗ $\omega_1 = 2\text{ m}^2$, tỷ lệ thu hẹp $K = 6,7%$. Lưu tốc co hẹp $V_c = 2,294\text{ m/s}$ nhỏ hơn vận tốc không xói của cuội sỏi $[V]{kx} = 2,84 \div 3,3\text{ m/s}$. Thử dần đạt độ dâng nước $\Delta Z = 0,30\text{ m}$, mực nước thượng lưu $Z{TL} = +239,91\text{ m}$. Với độ cao an toàn $\delta = 0,6\text{ m}$, cao trình đỉnh đê quai thượng lưu đạt $+240,51\text{ m}$, đê quai hạ lưu đạt $+240,21\text{ m}$.
  • Dẫn dòng qua cống ngầm (Mùa khô II): Cống tròn $D = 0,8\text{ m}$, đáy bằng ($S = 0$), cao trình ngưỡng $+240,30\text{ m}$. Phía sau cống bố trí kênh hở hình thang đáy $b_k = 5\text{ m}$, mái $m_k = 2$, độ nhám $n = 0,025$, độ dốc đáy $i = 0,02$, chiều dài $L_k = 61,65\text{ m}$. Tính toán đường mặt nước theo phương pháp cộng trực tiếp xác định chiều sâu nước đầu kênh $h_{dk} = 2,276\text{ m} > D = 0,8\text{ m}$, dẫn tới cửa ra của cống bị ngập hoàn toàn, cống làm việc ở trạng thái chảy có áp. Cột nước thượng lưu tính toán $H_0 = 2,302\text{ m}$, mực nước thượng lưu dâng lên $Z_{TL} = +242,602\text{ m}$. Cao trình đê quai thượng lưu tính toán $+243,202\text{ m}$, đồ án chọn cao trình đắp đê quai thực tế là $+245,00\text{ m}$.
  • Dẫn dòng qua tràn bê tông (Mùa lũ II): Tràn đỉnh rộng $B = 18\text{ m}$, cao trình ngưỡng $+247,74\text{ m}$. Mực nước hạ lưu $+239,6086\text{ m} < Z_{ngưỡng}$ nên tràn chảy tự do. Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Kotrerin với tổng lượng lũ đến $W_L = 10,383 \times 10^3\text{ m}^3$ và đỉnh lũ $Q_{max} = 57,8\text{ m}^3/\text{s}$: thử dần xác định lưu lượng xả lớn nhất qua tràn là $q_{max} = 18,29\text{ m}^3/\text{s}$, dung tích phòng lũ trữ trong hồ $W_m = 7,097 \times 10^3\text{ m}^3$, mực nước hồ dâng cao nhất $Z_{TL} = +248,481\text{ m}$. Cao trình đắp đập vượt lũ an toàn tính toán $Z_{ddvl} = 248,481 + 0,6 = +249,081\text{ m}$, đồ án chọn cao trình đắp đập vượt lũ cuối mùa khô đạt $+250,00\text{ m}$.
  • Kết cấu đê quai mùa khô năm II: Đê quai đắp bằng đất pha cát đầm nén, chiều rộng mặt đê $B = 3\text{ m}$, hệ số mái dốc trong và ngoài $m_1 = m_2 = 2$. Mái tiếp xúc với nước phủ đá lát bảo vệ dày 30 cm, chân đê bố trí hàng rọ đá gia cố, mái phía hố móng có tầng lọc ngược thoát nước chống xói ngầm.

Chương 3: Ngăn dòng

Chương này giải quyết các thông số kỹ thuật ngăn sông lấp dòng chảy vào tháng 12 mùa khô năm thứ 2:

  • Lưu lượng thiết kế ngăn dòng: Tra theo QCVN 04-05:2012 ứng với công trình cấp III và tần suất $P = 10%$ trong tháng 12, xác định $Q_{tknd} = 9,5\text{ m}^3/\text{s}$.
  • Phương pháp ngăn dòng: Lựa chọn phương pháp lấp đứng (tiến hành đổ đá lấn dần từ hai bờ) do điều kiện lòng sông có đáy đá gốc tương đối hẹp, địa chất tốt, chi phí thi công thấp hơn phương pháp lấp bằng hoặc kết hợp.
  • Thủy lực cửa ngăn dòng: Mực nước hạ lưu tương ứng với $Q_{tknd} = 9,5\text{ m}^3/\text{s}$ là $Z_{HL} = +238,938\text{ m}$. Do cao trình đáy cống dẫn dòng là $+240,30\text{ m} > Z_{HL}$, nước chưa thể tự chảy qua cống ($Q_{cống} = 0$), toàn bộ lưu lượng $9,5\text{ m}^3/\text{s}$ dồn qua cửa thu hẹp của kè ngăn dòng.
  • Kết quả thử dần thủy lực: Tại thời điểm hai đầu mũi kè tiến sát nhau, chiều rộng trung bình cửa thu hẹp đạt $B_{tb} = 2,750\text{ m}$, mực nước thượng lưu dâng lên $Z_{TL} = +239,064\text{ m}$, độ chênh mực nước $\Delta Z = 0,126\text{ m}$, lưu tốc dòng chảy lớn nhất qua khe hẹp đạt $V_{max} = 1,571\text{ m/s}$.
  • Kích thước vật liệu chặn dòng: Tính toán theo công thức ổn định của đá trong dòng chảy với dung trọng đá $\gamma_d = 2,6\text{ t/m}^3$, dung trọng nước $\gamma_n = 1,0\text{ t/m}^3$, hệ số mặt cắt ngang kè $K = 1,2$ (mặt cắt hình thang):
    • Đường kính viên đá nhỏ nhất: $D_{min} = 0,055\text{ m}$ (5,5 cm).
    • Đường kính viên đá lớn nhất: $D_{max} = 0,106\text{ m}$ (10,6 cm).

Chương 4: Công tác hố móng

Chương 4 thiết kế biện pháp tiêu thoát nước nhằm đảm bảo điều kiện thi công khô ráo cho hố móng đập đất:

  • Lựa chọn phương án tiêu nước: So sánh giữa tiêu nước mặt (mương rãnh tụ thủy kết hợp trạm bơm) và phương án hạ thấp mực nước ngầm (giếng kim lọc). Tác giả lựa chọn phương án tiêu nước mặt vì nền đáy móng là đá bazan phong hóa có tính thấm nước yếu, không xuất hiện tầng ngậm nước áp lực cao, giúp đơn giản hóa trang thiết bị và giảm chi phí xây dựng.
  • Tiêu nước thời kỳ đầu (Hút cạn hố móng sau ngăn dòng):
    • Cao trình mực nước hạ lưu khi ngăn dòng: $Z_{HL} = +238,938\text{ m}$; cao trình đáy hố móng thấp nhất: $Z_{đáy} = +238,42\text{ m}$. Chiều sâu cột nước đọng $H = 0,518\text{ m}$.
    • Diện tích đáy hố móng trung bình: $F \approx 780\text{ m}^2$. Thể tích nước đọng cần tiêu thoát: $W = F \cdot H = 780 \times 0,518 = 404,04\text{ m}^3$.
    • Tốc độ hạ thấp mực nước cho phép: $\Delta h = 0,7\text{ m/ngày đêm}$. Thời gian hút cạn định mức: $T = H / \Delta h = 0,518 / 0,7 = 0,74\text{ ngày đêm} \approx 18\text{ giờ}$.
    • Lưu lượng bơm hút cạn yêu cầu: $Q_1 = W / T = 404,04 / 18 = 22,45\text{ m}^3/\text{h}$.
  • Tiêu nước thời kỳ đào móng: Tổng lưu lượng tiêu nước xác định theo công thức $Q = Q_m + Q_t + Q_d$ (nước mưa, nước thấm và nước thoát từ khối đất đào). Đồ án thiết lập sơ đồ thấm qua thân đê quai cát thượng lưu tựa trên nền thấm yếu với cột nước thấm tác dụng $H = 242,602 - 238,42 = 4,182\text{ m}$, chiều dày tầng thấm $T = 1,83\text{ m}$, khoảng cách từ mặt đất tự nhiên đến rãnh thoát nước $y = 0,4\text{ m}$.

Kết quả và đóng góp

Đồ án thiết lập hoàn chỉnh chuỗi giải pháp kỹ thuật có số liệu kiểm chứng phục vụ thi công công trình đầu mối thủy lợi:

  1. Xác lập chuỗi thông số dẫn dòng định lượng: Xác định rõ ràng các mốc cao trình khống chế thi công qua từng giai đoạn, bao gồm cao trình đê quai mùa lũ I ($+240,51\text{ m}$ thượng lưu; $+240,21\text{ m}$ hạ lưu), đê quai mùa khô II ($+245,00\text{ m}$) và đập đất vượt lũ qua tràn mùa mưa II ($+250,00\text{ m}$).
  2. Làm rõ chế độ thủy lực cống và tràn: Chứng minh bằng giải tích rằng cống ngầm D800 bị ngập sâu ở cửa ra ($h_{dk} = 2,276\text{ m}$) do ảnh hưởng mực nước kênh hạ lưu, dẫn tới chế độ chảy có áp với cột nước dâng thượng lưu $H_0 = 2,302\text{ m}$; đồng thời giải bài toán điều tiết lũ Kotrerin qua tràn đỉnh rộng $B = 18\text{ m}$ giúp giảm đỉnh lũ thiết kế từ $57,8\text{ m}^3/\text{s}$ xuống lưu lượng xả thực tế $18,29\text{ m}^3/\text{s}$.
  3. Tối ưu hóa kinh tế - kỹ thuật trong thi công dẫn dòng và ngăn sông: Luận chứng thuyết phục việc bác bỏ phương án đào kênh tạm bờ trái (Phương án 2) để chọn phương án tận dụng lòng sông tự nhiên và thu hẹp (Phương án 1), cắt giảm đáng kể chi phí công trình tạm; xác lập chính xác cấp phối đá chặn dòng lấp đứng ($D = 5,5 \div 10,6\text{ cm}$) phù hợp lưu tốc dòng xiết $1,571\text{ m/s}$.
  4. Quy chuẩn hóa quy trình tiêu nước hố móng: Đưa ra công thức tính toán thể tích nước đọng ($404,04\text{ m}^3$) và ấn định lưu lượng máy bơm hút cạn $22,45\text{ m}^3/\text{h}$ tương ứng thời gian an toàn 18 giờ, triệt tiêu nguy cơ sạt lở bờ móng do rút nước đột ngột.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hồ sơ văn bản đồ án bộc lộ một số giới hạn kỹ thuật và phạm vi chưa hoàn thiện:

  • Độ đứt đoạn của nội dung văn bản: Văn bản dừng lại ở trang 49 tại bước thiết lập sơ đồ thấm qua đê quai trong Chương 4. Do đó, các nội dung đã liệt kê trong mục lục như tính toán lưu lượng tiêu thường xuyên, lựa chọn chủng loại và số lượng máy bơm, tính toán khối lượng đào đất móng, lựa chọn số lượng máy đào - ô tô vận chuyển và bảng kiểm tra công suất xe máy thi công chưa được trình bày số liệu cụ thể.
  • Sự thiếu đồng nhất trong số liệu bối cảnh: Văn bản có sự không thống nhất giữa các trang tài liệu khi vị trí công trình ban đầu ghi tại xã Nghĩa Bình, huyện Bù Đăng, tỉnh Bình Phước, nhưng phần mô tả địa hình, giao thông và dân sinh lại đề cập đến thành phố Nha Trang, huyện Diên Khánh và các xã lân cận.
  • Giả thiết đơn giản hóa trong tính toán: Trong bài toán ngăn dòng, tác giả bỏ qua lưu lượng thấm qua thân đê và lưu lượng trữ ở thượng lưu ($Q_{thấm} = 0, Q_{tích} = 0$); trong tính toán xả lũ mùa lũ II, giả định cửa cống đóng hoặc lưu lượng qua cống không đáng kể để đơn giản hóa quá trình điều tiết lũ qua tràn.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo thực tế cho sinh viên và kỹ sư các ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy, Quản lý Xây dựng và Kỹ thuật Tài nguyên Nước:

  • Tham khảo phương pháp tính toán thủy lực: Bảng tính mẫu vẽ đường mặt nước kênh hở theo phương pháp cộng trực tiếp (bảng tra chi tiết 20 mặt cắt) là tài liệu điển hình phục vụ giải bài toán thủy lực kênh dẫn sau cống ngầm.
  • Tham khảo thuật toán điều tiết lũ và ngăn sông: Quy trình lập bảng thử dần điều tiết lũ qua hồ chứa bằng phương pháp Kotrerin và thuật toán cân bằng thủy lực ngăn dòng lấp đứng cung cấp các bước giải chi tiết, rõ ràng cho các đồ án môn học và đồ án tốt nghiệp cùng chuyên ngành.

Câu hỏi thường gặp

1. Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công và ngăn dòng của công trình được xác định theo quy chuẩn nào và có giá trị bao nhiêu?

Căn cứ theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 04-05:2012/BNNPTNT, hồ chứa nước Đaou2 là công trình đầu mối cấp III. Với cấp công trình này, tần suất lưu lượng dòng chảy thiết kế phục vụ dẫn dòng thi công và ngăn dòng đều được chọn là $P = 10%$, tương ứng với lưu lượng mùa kiệt $14,4\text{ m}^3/\text{s}$, lưu lượng mùa lũ $57,8\text{ m}^3/\text{s}$, và lưu lượng ngăn dòng tháng 12 là $9,5\text{ m}^3/\text{s}$.

2. Vì sao đồ án lựa chọn phương án dẫn dòng 1 thay vì phương án 2?

Phương án 1 được chọn vì loại bỏ hoàn toàn việc phải đào tuyến kênh dẫn tạm vòng cung qua bờ trái và không cần đắp tuyến đê quai dọc ngăn cách hố móng. Nhờ đó, phương án 1 giảm thiểu khối lượng đào đắp công trình tạm, không chia cắt mạng lưới đường giao thông công trường, giảm chi phí đầu tư và phân bổ cường độ thi công xây lắp đồng đều giữa mùa khô và mùa mưa.

3. Trạng thái thủy lực của cống ngầm trong mùa khô năm thứ 2 diễn ra như thế nào?

Cống tròn D800 ($L = 58,7\text{ m}$) làm việc ở trạng thái chảy có áp. Do mực nước hạ lưu ở đầu kênh dẫn đạt cao trình $h_{dk} = 2,276\text{ m}$, vượt quá đường kính cống ($D = 0,8\text{ m}$), cửa ra của cống bị ngập hoàn toàn, khiến cột nước thượng lưu trước cống bị dâng cao lên mức $H_0 = 2,302\text{ m}$ và mực nước thượng lưu đạt $+242,602\text{ m}$.

4. Vận tốc dòng chảy lớn nhất khi ngăn sông là bao nhiêu và quy cách đá chặn dòng được chọn như thế nào?

Tại thời điểm hai mũi kè ngăn dòng lấp đứng tiến sát nhau, dòng chảy bị co hẹp cực đại sinh ra lưu tốc lớn nhất là $V_{max} = 1,571\text{ m/s}$. Dựa trên công thức ổn định của đá hộc với dung trọng $2,6\text{ t/m}^3$, đường kính viên đá chặn dòng được xác định nằm trong dải từ $D_{min} = 5,5\text{ cm}$ đến $D_{max} = 10,6\text{ cm}$.

5. Dung tích nước đọng hố móng ban đầu là bao nhiêu và thời gian bơm hút cạn được ấn định thế nào?

Diện tích hố móng trung bình khoảng $780\text{ m}^2$ với chiều sâu nước đọng $0,518\text{ m}$, tương ứng thể tích nước cần tiêu ban đầu là $404,04\text{ m}^3$. Để bảo đảm mái dốc hố móng không bị sạt lở, tốc độ hạ nước được khống chế ở mức $\Delta h = 0,7\text{ m/ngày đêm}$, xác định thời gian hút cạn an toàn là 0,74 ngày đêm (xấp xỉ 18 giờ), đòi hỏi lưu lượng trạm bơm tiêu ban đầu đạt $22,45\text{ m}^3/\text{h}$.

Kết luận

Đồ án môn học "Dẫn dòng thi công và công tác hố móng" của sinh viên Trường Đại học Thủy lợi đã hoàn thành tính toán các hạng mục kỹ thuật cốt lõi cho công trình đầu mối hồ chứa nước Đaou2 cấp III. Toàn bộ chu trình phân đoạn dẫn dòng trong 2 năm, thủy lực cống ngầm chảy có áp, điều tiết lũ qua tràn đỉnh rộng và ngăn dòng lấp đứng đã được giải quyết qua các phương pháp tính toán chuẩn xác. Hồ sơ thiết kế cung cấp hệ thống số liệu định lượng chi tiết về cao trình đê quai, kích cỡ đá chặn dòng và thông số tiêu thoát nước hố móng ban đầu. Đây là tài liệu học thuật có giá trị thực tế cao trong công tác thiết kế tổ chức thi công công trình thủy lợi - thủy điện.