M T S K T QU NGHIÊN C U TH C NGHI M X L THI CÔNG QUA P Á BÊ TÔNG B N M T ANG THI CÔNG PGS.TS Tr n Qu c Th ng Th.S Nguy n Vi t Hùng Th.S Tr nh Huy Toàn KS Nguy n Th H ng Trà Vi n KHTL Vi t Nam Tr ng V n ơ, Tr ng HTL Tóm t t: Trong xây d ng cơng trình th y l i, th y n l n th i gian d n dòng thi cơng kéo dài vài ba n m; x l u l ng d n dòng thi cơng vào mùa l qua c ng x hay tuynel s r t t n Vì v y, m t s n c nghiên c u áp d ng bi n pháp x l thi công qua đ p thi công Bài vi t nêu m t s k t qu nghiên c u v x l thi công qua đ p đá đ bê tông b n m t thi cơng T khóa: p đá đ , ch đ th y l c EXPERIMENTAL RESEARCH RESULTS OF FLOOD DISCHARGE THROUGH CONCRETE COVER ROCK FILL WEIR UNDER CONSTRUCTION Summary: Construction of large water resources and hydro power projects requires several years long-time construction flow that construction flood discharge through conduit or tunnel is high cost investing Therefore, in some countries, solution of flood discharge through weir under construction has been being applied This paper presents some of experimental results of research for flood discharge through concrete cover rock fill weir under construction Key words: rock fill weir, hydraulic regime I M U 1) Khái quát Có r t nhi u ph ng án d n dòng thi cơng khác nh : d n dòng thi cơng qua h m, qua kênh d n, qua c ng d n dòng, qua l ch a l i thân đ p M t nh ng ph ng án ph ng án d n dòng qua c ng (tuynel), đ p bê tông đ p đá đ thi công (đ p d ) m t gi i pháp r t kh thi Ng i ph n bi n: PGS.TS Nguy n Quang C ng Trong mùa ki t, l u l ng v nh , toàn b l u l ng đ c x v h l u qua c ng (tuynel) Nh ng l v , m t ph n l u l ng đ c x qua c ng, ph n l i đ c x qua m t đo n đ p đ p d t i m t cao trình đ nh Khi c ng đ p làm vi c k t h p đ tháo l thi cơng cho cơng trình D n dòng thi công qua c ng (tuynel) k t h p v i đ p đ p d th ng đ c ng d ng cho cơng trình bê tơng, bê tông c t thép, đ p đá đ , đá đ bê tông b n m t u ki n đ a hình lòng sơng h p khơng th b trí đ c kênh d n dòng ph ng pháp mang l i hi u qu kinh t cao; đ i v i tr ng h p u ki n đ a hình đ i núi, đ a ch t r n ch c d n dòng thi cơng qua h m k t h p đ p bê tông xây d c ng m t bi n pháp kh thi Khi kh i l ng thi cơng cơng trình l n, th i gian thi công kéo dài, l u l ng d n dòng thi cơng l n, chênh l ch l u l ng gi a hai mùa l ki t nhi u (b ng 1) Quá trình thay đ i l u l ng cao trình mùa l dao đ ng l n, d n dòng thi cơng qua c ng (tuynel) đ p bê tông hay đá đ xây d r t có hi u qu B ng 1: L u l ng mùa l mua ki t m t s cơng trình L ul TT Tên CT Sông Tranh 2 B n Chát Ph ng án x l thi công C ng dd + tràn xây d ng d n dòng (m3/s) Mùa l Mùa ki t 6250 581 C ng dd + đê quai TL + tràn xây d (PA hi u ch nh) Tuyên Quang C ng dd + đê quai + đ p đá đ xây d S n La C a Sông Bung C ng d n dòng + tràn xây d 5450 558 B nV C ng dd + đ p xây d (PA hi u ch nh) 3297 384 t 5000 333.8 5036 938 C ng dd + l x TC + tràn xây d 15600 4690 Tuynel + đ p đá đ xây d 5050 361 Qua b ng cho th y l u l ng mùa l g p h n 10 l n l u l ng mùa ki t N u xây d ng cơng trình x l u l ng thi công mùa ki t mùa l b ng c ng (tuynel) r t t n kinh phí Do x l thi cơng k t h p qua c ng (tuynel) đ p bê tông hay đá đ thi công đem l i hi u qu kinh t k thu t l n nh : Cơng trình th y n B n Chát n u theo s đ d n dòng ban đ u x l d n dòng c mùa ki t mùa l qua c ng d n dòng kh i l ng xây d ng c ng r t t n kém, nên dùng gi i pháp x l thi công qua c ng m t đo n đ p bê tông thi cơng, kinh phí gi m h n 20 t đ ng Cơng trình C a t, n u x l thi cơng mùa l qua tuynel ph i t n kinh phí kho ng 500 t đ ng, thi công l i ph c t p; dùng gi i pháp x l thi công qua tuynel m t đo n đ p đá đ thi công (đ p d ), ti t ki m kho ng 300t đ ng Tuy nhiên ch a có nhi u tài li u tham kh o đ tính tốn thi t k x l thi công qua đ p đá đ thi công (đ p d ), th ng ph i qua thí nghi m M c đích nghiên c u ch n đ c cao trình đ nh đ p đo n đ p đá đ đ p d đ x l thi công h p lý, xác đ nh kh n ng th m hút c a đo n đ p D i nêu tóm t t m t s k t qu nghiên c u th c nghi m x l thi công qua đo n đ p đá đ bê tông b n m t thi công II K t qu nghiên c u thí nghi m mơ hình Mơ hình hóa nghiên c u tình hình thu l c x l thi công qua đo n đ p đá đ đ p d , xây d ng mơ hình m t c t v i t l 1/40, theo tiêu chu n t ng t v tr ng l c (Frounde) Ki m tra u ki n t ng t cho th y tr s Reynold mô hình Remin = 6200 > Regh = 5000, nh v y đ m b o v u ki n làm vi c khu t đ ng hóa mơ hình, đ ng th i u ki n c p n c u kiên làm vi c c a thi t b c ng đáp ng đ c + Thân đ p đá đ đ p d o n đ p đá đ đ p d đ n cao trình 45 m ( ph ng án ch n) x l tràn qua Theo k t c u v t li u đ p thân đ p đá đ cho t l % đ ng kính h t, t mơ ph ng t ng t chuy n đ i sang mơ hình, d a theo t l % c p ph i h t s d ng v t li u đ c gia công qua lo i sàng đ t h p pha tr n dùng đ p mơ hình, đ p đ p mơ hình ph i thơng qua thí nghi m ph tr đ xác đ nh chi u dày đ v t li u, s l n đ m đ đ t đ c s t ng t v h s đ r ng c a n=23% Ph n mái th ng l u đ p b n m t đ c b ng v a xi m ng cát vàng có l i thép Qua trình bày cho th y đ p mơ hình d n dòng x l thi cơng qua đo n đ p đá đ đ p d t m , công phu đ đ m b o t ng t v hình th c k t c u nh m ph n ánh đ c hi n t ng th c t có th x y ra, đ ng th i đ m b o đ c k t qu thí nghi m S đ c t d c đo n đ p đá đ đ p d x l thi công đ c th hi n hình 1: Hình 1: C t d c đo n đ p đ p d 4- Chi ti t A Ghi Kích th c, cao đ ghi (m) (1): L p bê tông b n m t (2)- đ đàm nén, n =23% (3) – Khung thép b đá (4)- Chi ti t A K t qu thí nghi m mơ hình lòng c ng xác đ nh k t c u đo n đ p đá đ đ p d h p lý c n ch n cao trình đ nh đ p phù h p, đ m b o thông s th y l c c b n nh nh t đ gi m kinh phí gia c , xây d ng cơng trình d n dòng Trên mơ hình ti n hành c ng hóa tồn b m t đ p, b c n lòng d n h l u…( nh 1) v i cao đ đ nh đ p 45;48 50m c, nh 1: Mơ hình m t c t ậ lòng c ng Ti n hành xác đ nh thông s th y l c ch y u: d c đ ng m t n c đ nh đo n đ p đá đ đ p d ; v n t c dòng ch y m t s v trí sau: Tim đ p chính, cu i m t đ p chính, vùng n c h l u dao đ ng (n c nh y) chân đ p K t qu nêu b ng B ng d c đ ng m t n c đ nh đ p (i) TT L u l ng x (m3/s) 45 (m) 48 (m) 50 (m) 1000 0.003 0.005 0.006 2000 0.005 0.007 0.008 4500 0.008 0.009 0.013 Ghi B ng V n t c dòng ch y (m/s) v i Q = 4500 (m3/s) TT M t c t đo 45 (m) 48 (m) 50 (m) Tim đ p 5.10 5.60 6.10 Cu i đ nh đ p 5.42 6.20 6.90 10.90 12.10 13.85 5.14 6.49 7.60 Vùng n c h l u dao đ ng (n c nh y) b c cu i Vùng chân đ p Ghi chú: V n t c bao g m c m ch đ ng v n t c Ghi K t qu thí nghi m mơ hình cho th y v i m t c p l u l ng 4.500 m3/s so v i cao trình đ nh đ p 45(m), cao trình đ nh đ p 48 50 (m) m t s thông s th y l c có s chênh l ch nh sau: - V đ d cđ ng m t n - V v n t c dòng ch y t i cu i đ nh đ p t ng 0.8 1.5 (m/s) - V v n t c dòng ch y t i vùng n (hình 2) ( nh 2) t ng t c đ nh đ p t ng t ng ng 0.4 0.5% c h l u dao đ ng (n c nh y) b c ng ng 1.2 3.0 (m/s) Hình 2: N c nh y h l u đ p nh 2: N c nh y h l u đ p Nh v y ch n cao trình đ nh đo n đ p đá đ đ p d 45 m, cho y u t th y l c t t h n gi m gia c b o v cơng trình d n dòng, ti t ki m kinh phí Nh nêu dòng ch y qua đo n đ p đá đ chia làm ph n dòng ch y m t dòng th m r i Do c n xác đ nh l u l D i nêu k t qu xác đ nh l u l ng c a hai thành ph n ng th m qua đo n đ p đá đ đ p d lòng m m K t qu thí nghi m xác đ nh l u l xác đ nh l u l b cn ng th m hút ng th m ti n hành mơ hình lòng m m, ph n m t đ p c (hình 1) bóc h t l p xi m ng cát c ng hóa Ti n hành thí nghi m xác đ nh chi u dài đo n hút n 6c pl ul ng K t qu nêu c đ nh đ p (hình 3) cho b ng hình 239m (3) L H (1) (4) (2) Hình S h a chi u dài đo n hút n c Ghi 1- Bê tông b n m t 2- đ d=0.8 (m) 3- Chi u dài hút n c 4- Mái h l u m=1.5 B ng 4: Quan h chi u dài đo n hút n c l u l TT Q (m3/s) q(m3/s.m) Chi u dài th m hút L(m) 100 0.48 40 150 200 300 400 500 0.71 0.95 1.43 1.9 2.38 110 160 200 214 218 ng th m đ n v Ghi p đá đ bê tông b n m t; đ ng kính đá d=0,8m (đã qui đ i hình c u), đ r ng n=23% Mái h l u đ p m=1.5 Hình Quan h qL, n=23% K t qu thí nghi m cho th y v i đ p đá đ đ m nén đ t đ r ng n =23%, l u l ng th m đ n v t ng d n v i chi u dài hút n c So sánh v i k t qu nghiên c u [7] cho th y v i đ r ng n=49%, ng v i chi u dài hút n c 6m l u l ng đ n v th m 1.8 m3/s.m (b ng 5); v i đ r ng n=23% ng v i chi u dài hút n c 206m, l u l ng th m đ n v m i đ t 1.8 m3/s.m i u cho th y đ r ng nh l u l ng đ n v t ng quan v i chi u dài hút n c c ng nh B ng Quan h chi u dài hút n TT q (m3/s.m) Chi u dài hút n c (m) 0.80 2 1.40 1.60 1.80 c l u l ng th m đ n v Ghi p đá đ khơng đ m nén, đ ng kính đá d=50cm (đã qui đ i hình c u), đ r ng n=49%, mái h l u m=1,5 III K T LU N Qua thí nghi m ph ng án x l thi công qua đo n đ p đá đ đ p d có th rút m t s k t lu n nh sau: H th p cao trình đ nh đo n đ p đá đ đ p d c i thi n ch đ th y l c dòng ch y qua cơng trình d n dòng, nh : Gi m đ u n c lòng h , đê quai th ng đ nh đ p đá đ , v n t c dòng ch y b c n c h l u đ p đ u gi m nên gia c cơng trình d n dòng s gi m đem l i hi u qu kinh t k thu t Nh ng v n đ c n nghiên c u ti p: - Nghiên c u gia c h l u đ p b ng khung thép b đá bê tông c t thép - Nghiên c u ch đ th y l c gia c k t c u cho tr n đ nh phá v có n - c đ m khơng có n ng h p đê quai h l u c đ m Nghiên c u dòng th m x l thi công qua đo n đ p đá đ đ p d TÀI LI U THAM KH O [1] Vi n N ng L Tuyên Quang ng (2002), Báo cáo k t qu thí nghi m mơ hình cơng trình th y n [2] Vi n Khoa h c Thu l i (2004), Báo cáo k t qu thí nghi m mơ hình cơng trình d n dòng tuynen x l cơng trình C a t, Thanh Hóa [3] Tr n Qu c Th ng, (2005): Thí nghi m mơ hình th y l c - NXB xây d ng, Hà N i [4] Tr n Qu c Th ng (2008): Báo cáo t ng k t đ tài c p nhà n c mã s 6-201J [5] Giang Th nnk, X l thi cơng qua cơng trình xây d ng d xây d ng cơng trình th y l i, th y n T p chí KH&CN th y l i - Vi n KHTLVN s 4-2011 [6] Giang Th nnk, Nghiên c u th c nghi m x l thi công qua đ p đá đ thi cơng cơng trình th y n Tuyên Quang T p chí KH&CN th y l i - Vi n KHTLVN s 13-2013 [7] H c vi n th y l i Hoa ông [2001], s tay thi t k th y công t p ... th c nghi m x l thi công qua đo n đ p đá đ bê tông b n m t thi công II K t qu nghiên c u thí nghi m mơ hình Mơ hình hóa nghiên c u tình hình thu l c x l thi công qua đo n đ p đá đ đ p d , xây... pháp x l thi công qua tuynel m t đo n đ p đá đ thi công (đ p d ), ti t ki m kho ng 300t đ ng Tuy nhiên ch a có nhi u tài li u tham kh o đ tính tốn thi t k x l thi công qua đ p đá đ thi công (đ... i pháp x l thi công qua c ng m t đo n đ p bê tông thi cơng, kinh phí gi m h n 20 t đ ng Cơng trình C a t, n u x l thi công mùa l qua tuynel ph i t n kinh phí kho ng 500 t đ ng, thi công l i ph