PHẦN II : CÔNG TÁC ĐẤT Chương : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CƠNG TÁC ĐẤT 6.1 Vị trí cơng tác đất xây dựng Thủy lợi, phân loại cấp đất: 6.1.1 Vị trí cơng tác đất xây dựng Thủy lợi 6.1.2 v n co ld v n - Q trình thi cơng cơng trình thủy lợi phải tiến hành công tác đào đắp đất Dù cơng trình bê tơng, bê tơng cốt thép, cơng trình đá, đặc biệt cơng trình đất khối lượng cơng trình đào đắp chiếm tỉ lệ lớn Ví dụ như: Thác Bà: 1.405.000 m3 Cẩm Ly: 79.000 m3 Phú Ninh: (3 - 5).106 m3 riêng đập đắp 2,5.106 m3 Đặc điểm thi công đập đất: Khối lượng lớn cường độ thi công cao Hiện tượng thi công chật hẹp (do nằm phạm vi hố móng) gây trở ngại cho việc đào vận chuyển đất Mức độ giới hóa thi cơng phải cao, thời gian thi công hạn chế Yêu cầu chất lượng khối đắp cao cơng trình có cột nước lớn Công tác thi công đất chịu ảnh hưởng trực tiếp điều kiện tự nhiên điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, thời tiết khả cung ứng nhân lực vật lực v.v Yêu cầu chất lượng đào đắp cao, thời gian thi công hạn chế - Không tương lai việc thi cơng đất chiếm vị trí quan trọng xây dựng thủy lợi có ưu điểm sau: + Có thể tiết kiệm sắt thép, xi măng thứ đắt tiền khó mua Dùng vật liệu chỗ giảm phí tổn vận chuyển từ nơi xa đến Sử dụng công cụ, thiết bị sức người tương đối động & linh hoạt + Kỹ thuật thi công đơn giản (công nghệ thi công tương đối giản đơn) + Nhân dân ta có nhiều khái niệm cơng tác thi cơng đất Phân loại phân cấp đất thông số chủ yếu: w w w - Mục đích: Dùng để tiện cho việc chọn thiết bị, tra cứu định mức, lập dự tốn, lập kế hoạch tổng tiến độ thi cơng thiết kế tổ chức thi công - Dựa vào phương pháp thi công người ta phân cấp đất sau: + Thi công đất phương pháp thủ công chia làm cấp đất I, II, III, IV với nhóm đất + Dùng cho cơng tác đào xúc, vận chuyển đắp đất máy có cấp đất - Phân loại đất dựa vào cấu tạo đất Cấu tạo đất phức tạp gồm thành phần hạt cứng, nước khí Trạng thái, tính chất đất thay đổi theo thời gian tác dụng tự nhiên người Việc phân loại đất nghiên cứu giáo trình học đất địa chất cơng trình - Những thơng số đánh giá tính chất lý đất bao gồm: + Khối lượng riêng γ = 2,35 ∼ 3,3 t/m3 + Khối lượng riêng khô γK = 1,45 ∼ 1,9 t/m3 + Hệ số tơi kt > = Vt /v = Thể tích đất tơi/Thể tích trước đào = f ( loại đất ) Khi cần chuyển đổi thể tích đất từ thể tơi sang thể người ta sử dụng hệ số ảnh hưởng tơi + Độ ẩm đất w: thông số quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng khối đắp + Lực dính góc nội ma sát f = tgϕ: yếu tố định mái dốc cơng trình đất ảnh hưởng đến mức độ đào khó hay dễ vận chuyển đất + Lực dính: đất dính ký hiệu C tính KN/cm2 , KG/cm2 6.2 Các phương pháp thi công đất: 6.2.1 Các khâu q trình thi cơng đất, u cầu chất lượng khối đất đắp: 79 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - - Quá trình thi công đất thường gặp khâu đào, đắp, vận chuyển Khâu đào: thường gặp đào móng, kênh mương, đào khai thác vật liệu, đào đất dọn mặt thi công Khâu đắp: đắp đập để kênh mương, đắp đường v v Khâu vận chuyển: khâu trung gian khâu nói - Yêu cầu khối lượng khối đất đắp cần thỏa mãn yêu cầu sau; + Khối đất đắp phải chặt, hệ số thấm phải nhỏ phù hợp với qui định thiết kế + Khối đắp phải ổn định tác dụng nước, không nứt nẻ nghiêm trọng, độ lún nhỏ, mặt không bị xói, khối đắp khơng bị sạt lở hay hư hỏng khác .v n 6.2.2 Các phương pháp thi công đất: Thi công thủ công: người ta dùng công cụ thông thường hay cải tiến cuốc, xẻng, chòng để đào xúc gánh, khiêng hàng loại xe cút kít, cải tiến để vận chuyển, loại đầm tay đầm cải tiến để đầm đất Thi công máy: sử dụng loại máy đào gầu ( thuận, nghịch, dây, ngoạm) máy đào nhiều gầu, máy cạp, ủi để đào, xúc đất, dùng ôtô, gồng, băng chuyền để vận chuyển loại máy đầm chân dê, bánh hơi, đầm chấn động để đầm chặt co ld Thi công máy thủy lực: sử dụng thiết bị chuyên môn súng nước, máy bơm, tàu hút hệ thống ống dẫn để tiến hành đào, vận chuyển, đắp đất Đắp đất nước: đào vận chuyển giống phương pháp riêng việc đắp không đầm nén mà lợi dụng tác dụng nước làm cho đất đắp nước có kết cấu Thi cơng nổ mìn nổ mìn định hướng: dùng nổ mìn làm tơi đất ( thay đào ) dùng biện pháp thi công khác để xúc vận chuyển hay dùng phương pháp nổ mìn định hướng ( đào, vận chuyển, đắp đất ) w w w v n Nói chung có nhiều phương pháp thi công tùy điều kiện thiết kế cụ thể mà sử dụng phương pháp hay phương pháp khác hỗn hợp Q trình thi cơng cần phải thơng qua tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật để chọn phương pháp thi công hợp lý 80 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Chương : ĐÀO ĐẤT 7.1 Khái niệm chung công tác đào đất : 7.3 v n - Khi thi cơng cơng trình thủy lợi phải tiến hành cơng tác đào đất đào kênh mương, đào móng, đào tràn, khai thác vật liệu v v - Nói chung khâu đào đất thường khâu dây chuyền sản xuất thi cơng chiếm khối lượng lớn Vì giải khâu có ý nghĩa thực tiễn lớn - Căn vào việc sử dụng trang thiết bị ta chia làm phương pháp đào đất : đào đất thủ công, máy, nổ mìn, máy thủy lực - Yêu cầu công tác đào đất : Đúng đồ án thiết kế, suất cao, an toàn Để bảo đảm yêu cầu phải ý điểm sau : + Chọn dụng cụ, máy móc thi cơng thích hợp với loại đất điều kiện trường + Tổ chức thi công khoa học + Tạo điều kiện thi công dễ dàng 7.2 Lý luận đào cắt đất : 7.2.1 Khái niệm co ld - Nghiên cứu đào đất chủ yếu nghiên cứu trở lực, nhân tố ảnh hưởng đến trở lực q trình cắt đất vào chọn cơng cụ thiết bị đào xúc thích hợp với loại đất mặt khác cải tiến thiết bị có biện pháp ngăn chặn ảnh hưởng bất lợi công tác đào - Khi đào đất tác dụng lực ( kéo, đẩy ) lưỡi dao cắm vào đất làm cho khối đất bị biến dạng áp lực cắt đất > ứng suất cực hạn đất trình đào đất thực .v n 7.2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình đào cắt đất: Việc đào xúc đất khó hay dễ phụ thuộc vào lực lớn hay nhỏ, suất cao hay thấp phụ thuộc vào lực cản mà lực cản lớn hay nhỏ phụ thuộc vào vấn đề sau : 7.2.3 Tính chất cấu tạo đất : a Độ ẩm đất : w w Độ ẩm đất lớn trạng thái bão hòa, đất trạnh thái nửa lỏng sức chịu tải thấp gây khó khăn cho thi cơng nên suất thấp Độ ẩm nhỏ : đất khơ cứng đào xúc khó khăn Biện pháp khắc phục : w lớn dùng biện pháp tháo nước mặt hay nước ngầm, phơi khô w nhỏ dùng biện pháp tưới nước để đất mềm dễ đào b Cấu tạo hạt w Đất có cấu tạo hạt khác nhau, độ chặt khác nên lực chống cắt khác nên đào có mức độ khó dễ khác Ví dụ đất sét hạt nhỏ, lực dính lớn nên khó đào đất cát Đất có ϕ nhỏ mái ơnư định thoải nên làm tăng khối lượng đào ảnh hưởng đến suất an tồn thi cơng Mái ổn định phụ thuộc vào chất đất độ sâu đào đất thi công thường tra bảng 7.2.4 Cấu tạo sử dụng dao cắt đất Thực tế cho thấy trở lực cắt đất lớn góc cắt đất γ, độ vát lưỡi dao ε, góc lệch lưỡi dao mặt phương cắt đất α độ dày lưỡi dao h thường dùng lưỡi dao thép cứng mỏng để đào đất có lực cản lớn cắt lớp mỏng α < 900 Ngoài chu vi lưỡi dao, độ cong lưỡi dao ảnh hưởng lớn đến lực cản 7.3 Máy đào đất gàu: 81 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - co ld v n 7.3.1 Cấu tạo, tính máy đào gàu: a Định nghĩa: Máy đào đất gàu loại máy đào đất thường dùng làm việc theo chu kỳ Chu kỳ công tác bao gồm : Đào → xúc → quay máy → đổ đất→ quay máy→ lại đào xúc đất Sau đào xúc vận chuyển đoạn hay đổ vào công cụ vận chuyển - Trong xây dựng thủy lợi máy dùng để đào kênh mương đào hố móng khai thác vật liệu w w w v n Một số hình ảnh máy đào gàu Cấu tạo máy đào đất gàu bao gồm: - Bộ phận công tác - Bộ phận di chuyển - Bộ phận động lực Cấu tạo phận giống nên cần dùng thay đổi phận công tác biến loại máy đào thành máy đào gàu khác Ngồi cịn làm cần trục, máy đóng cọc, máy san Loại máy ứng dụng rộng rãi nên gọi máy vạn 82 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - - Phân loại: Dựa vào phận cơng tác có loại : + Máy đào gàu ngửa (thuận) sấp, dây, ngoạm Dựa vào phận di chuyển có loại + Kiểu bánh xích kiểu bánh Dựa vào phận động lực gồm loại + Loại chạy dầu ma dút, điện, nước (ít dùng) Cấu tạo loại máy: b Cấu tạo, tính máy đào gàu ngửa : co ld v n Bộ phận công tác máy đào gàu ngửa bao gồm: Gàu, tay gàu, cần chống, số ròng rọc dây cáp Đấu cần chống nối tiếp khớp với bệ quay máy Đấu dùng hệ thống dây cáp ròng rọc để thay đổi góc nghiêng giữ ổn định góc nghiêng Ở cần chống có phận đặc biệt để liên kết với tay gàu Đầu tay gàu lắp gàu, tay gàu dịch chủyen vào Mặt trớc gàu có ∼ rang tháo lắp đáy gàu có nắp đóng mở Nhờ hệ thống đóng mở làm cho nắp gàu đóng lại đào mưỏ đổ - Khi đào đất gàu vận động cưỡng từ lên nhờ lực đẩy, lực ép tay gàu đưa phía trước để tiến hành đào đất - Máy đào gàu thuận thích hợp khối đào cao mặt máy đứng suất cao Tính kỹ thuật máy đào gàu ngửa bảng tra cứu máy thi cơng c Cấu tạo, tính máy đào gàu sấp: v n Bộ phận cơng tác bao gồm : cần chống, tay gàu số ròng rọc dây cáp tổ hợp Cần chống nối với khớp lề bệ quay di động mặt phẳng thẳng đứng làm việc Tay gàu nối với đầu mút cần chống quay quanh khớp Khi thao tác dùng dây cáp để kéo gàu Cuối tay gàu có dây cáp nối với chống đứng để thao tác Tác dụng chống đứng để nâng cần chống đứng giảm bớt lực dây cáp kéo cần Phạm vi ứng dụng : ứng dụng để đào khối đào thấp mặt máy đứng (rãnh, hố móng, kênh mương mỏng ) d Cấu tạo, tính máy đào gàu dây: w w Bộ phận cơng tác có cần chống tương đối dài, gàu, dây cáp kéo gàu dây cáp nâng gàu Đầu cần chống nối khớp nối với bệ quay Đầu giữ ròng rọc dây cáp Khi bắt đầu đào bng lỏng dây cáp nâng gàu đồng thời văng mạnh phía trước cho gàu hạ xuống Dùng dây cáp kéo gàu phía thân máy Khi đầy gàu thi dùng dây cáp nâng gàu kéo lên q trình đào trút đất góc nghiêng cần không thay đổi Phạm vi ứng dụng : Dùng để đào kênh mương, hố móng Khai thác vật liệu, nạo vét nước Thích hợp với phương án đào đất không phối hợp với phương tiện vận chuyển w e Cấu tạo, tính máy đào gàu ngoạm: Nếu thay gàu xúc máy đào gàu dây gàu xúc kiểu ngoạm trở thành máy đào gàu ngoạm Gàu ngoạm có - mảnh hàm hợp thành Gàu treo dây cáp nâng gàu Dây cáp ngoạm dùng để thao tác mảnh hàm ngoạm đất Khi ngoạm đất mảnh hàm gàu mở gàu hạ xuống Dưới tác dụng lượng thân gàu cắm sâu vào đất Kéo căng cáp ngoạm mảnh đóng lại Khi tới vị trí đổ đất nới lỏng cáp ngoạm sức trọng lượng thân mảnh gàu mở đất đổ Phạm vi ứng dụng: Do dựa vào trọng lượng thân để đào xúc đất máy đào gàu ngoạm thích hợp đào đất rời, đất nhẹ, đào hố móng giếng sâu hẹp 83 co ld Đào đất máy đào gàu ngửa w v n 7.3.2 v n www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Hình ảnh máy đào gàu ngửa w w Các thông số chủ yếu máy đào gàu ngửa làm việc a Định nghĩa khoang đào: Khoang đào phạm vi làm việc máy đào tuyến đào Kích thước khoang đào phụ thuộc vào thông số kỹ thuật máy đào b Các thông số: Khi đào đất Bán kính đào đất nhỏ cao trình máy đứng Romin Bán kính đào đất lớn cao trình máy R0max Bán kính đào đất lớn Rmax Bán kính đào đất độ cao lớn Rmax c Chiều cao đào đất lớn Hmax c Chiều cao đào đất ứng với bán kính đào đất lớn Hmax Các thơng số đổ đất : Bán kính đổ đất ứng với độ cao lớn Rmax c Bán kính đổ đất lớn rmax Chiều cao đổ đất lớn hmax c Chiều cao đổ đất ứng với bán kính đổ đất lớn hmax 84 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Ngồi cịn có thơng số khác : α : Góc nghiêng cần chống (α = 35o, 45o, 60o) A : Chiều dài cần chống b : Chiều dài tay cần hbậc, hôtô : Chênh lệch vị trí vận chuyển vị trí mặt đứng, chiều cao phương tiện vận chuyển Chú ý: v n - Các kích thước tính từ trục máy đào - Bán kính đào đất tính từ đầu mút gàu, bán kính đổ đất tính đến trọng tâm gàu - Chiều cao đào đất tính từ cao trình máy đứng đến đào mút lưỡi dao Chiều cao đổ đất tính từ cao trình máy đứng đến vị trí thấp gàu mở nắp - Càng giảm góc nghiêng cần chống R, r tăng H, h giảm Người ta chọn α tùy thuộc vào tính chất khoang đào xếp đường vận chuyển Dung tích gàu xúc Đất cấp I, II 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Hktc III 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 IV 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Hmax 3,7 - 4,6 4,6 - 5,1 7,5 Hmax c 5,6 - 8,2 5,9 - 8,9 7,1 - 9,4 8,0 v n < 0,5 1,0 1,5 2,0 =2,5 co ld c Chiều cao tiêu chuẩn khoang đào: Hktc chiều cao mà đào đất lên đến đất vừa đầy gàu Chiều cao tiêu chuẩn khoang đào phụ thuộc vào loại đất dung tích gàu xúc Bảng sau cho ta hết chiều cao tiêu chuẩn khoang đào loại cấp đất với máy đào có dung tích khác : Ta thấy Hktc < Hmax (Hktc < Hmax với góc nghiêng α ) w w Chú ý: - Đối với đất rời rạc tơi xốp đào đất chảy vãi khỏi gàu đến lần đào sau máy hốt chúng lên nhẹ nhàng chiều cao khoanh đào lấy Hk = Hmax Khi xúc vật liệu rời cơng trường khai thác lấy Hk = Hmax + ( 1,0 ∼ 1,5 m ) ( lấy thêm mái đất tự đổ ) - Đối với đất dính đào tạo thành hàm ếch khơng sụt xuống lúc dễ gây nguy hiểm cho người máy Hktc = Hmax - Nếu Hk < Htc suất máy đào giảm w Bố trí khoang đào máy làm việc: có cách đào đất máy đào gàu thuận cách đào dọc cách đào ngang a Cách đào dọc: có kiểu đào + Kiểu khoang đào diện: ( hình vẽ ) ứng dụng khối đào tương đối sâu hẹp Lúc xe vận chuyển máy xe vận chuyển đứng sau máy đào góc quay máy lớn, suất thấp Phạm vi ứng dụng: áp dụng cho cơng trình chiều rộng, cơng trình phải đào nhỏ 2,5 Rđmax + Kiểu khoang đào cạnh : sử dụng khối đào tương đối rộng, xe vận chuyển đứng cạnh máy đào xe vận chuyển máy đào hay khác (khoang đào kiểu bậc thang) b Kiểu đào ngang: 85 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Bố trí đường vận chuyển vng góc với trục di chuyển máy đào Theo cách đường vận chuyển ngắn Chú ý: Thiết kế khoang đào: v n Khi đào hố hẹp 1,5 Rđmax bố trí máy đào chạy dọc đổ đất lên phương tiện vận tải đứng chếch đằng sau Khi chiều rộng hố đào 1,5 - 1,9 Rmax máy đào chạy dọc đổ đất lên phương tiện vận chuyển đứng bên Khi chiều rộng hố đào 1,9 - 2,5 Rmax cho máy đào chạy theo hình chữ chi phương tiện vận chuyển đứng sau Khi chiều rộng hố đào 2,5 - 3,5 Rmax cho máy đào đào ngang hố móng tiến dần lên theo kiểu chạy dọc đổ sau Khi hố đào > 3,5 Rmax ban đầu đào theo kiểu diện sau bố trí khoang đào cạnh w w w v n co ld Việc thiết kế bố trí khoang đào việc quan trọng khơng ảnh hưởng đến số lần di chuyển máy mà ảnh hưởng đến lượng đào sót, lượng đào sót nhiều gây khó khăn cho thi cơng đào khối sót chậm trễ tốn Khi thiết kế bố trí khoang đào thường vào yếu tố sau: + Độ cao thi cơng: ( nói ) Khi Htc < Hk giảm độ dày lần xúc đất δ ngược lại Như phải xúc nhiều lần đầy gàu nên suất giảm Khả độ cao khoang đào không nên < lần chiều cao gàu Từ vị trí máy đứng máy đào đoạn khôn lớn chiều dài với xa tay gàu muốn đào tiếp máy phải tiến lên bước l = ( 0,75 ∼ 0,8 ) δ ( chiều dài hành trình tay gàu ) Gàu nhỏ : 0,8 - 1,2 m3 Gàu trung bình : 1,5 - m3 Gàu lớn : - m3 Để giảm bớt lượng đất sót mái dốc không nên cho máy đào làm việc với bán kính đào lớn bán kính đào đất tính biểu thức có xét đến bước máy sau: S= R2max - l2 ( Rmax : bán kính đào đất lớn khoang đào ) Khoảng cách từ trục máy đào đến mép mái dốc S0 R0 R0 = → S = S S R max R max Khoảng cách từ trục mmáy đào đến đáy khoang đào trước S’0 = R0 sin 450 ≈ R0 x 0,7 Chiều rộng có lợi dãy khoang đào là: BK = S + S’0 - ( Rmax - R0) = Bđ + E Chiều rộng đáy khoang đào : R0 Bđ = S + S’0 = S + 0,7 R0 R max Khoảng cách tuyến đào : E = Bđ = S + S’0 Khoảng cách từ trục máy đào đến trục vận chuyển : Svc = S’0 + (0,5 ∼ 1,0 m ) + bvc/2 Trong trường hợp cao trình máy đào vị trí xe phương tiện vận chuyển khác trục đường máy đào bố trí khoang đào thường người ta bố trí trục đường máy đào gần trục phương tiện vận chuyển Khi Svc = rđổ - (0,5 ∼ 1,0 m + bvc/2) Trong : rđ : bán kính đổ đất, tích Svc sau: 86 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - co ld v n - Để tiết kiệm thời gian quay máy để máy đào đổ đất vào phương tiện vận chuyển nhanh nhất, xác cần phải xác định Svc + Khi β = 900 Svc = rtrmax - 0,2 (m) hay Strmax = rmax - f + Khi β < 900 Svc = rmax sinβ hay Svc = rmax c sinβ - Trong trường hợp khoang đào cạnh kiểu bậc thang chênh lệch cao trình mặt máy đứng xe đứng : hbậc = htr - hôtô - 0,5 m - 0,8 m Trong : h , hơtơ : Chiều cao đổ đất máy đào chiều cao phương tiện vận chuyển 0,5 : Độ cao an toàn để tránh cho nắp gàu khỏi đập vào xe đồng thời tránh trường hợp đổ đất đầy xe Căn vào thơng số ta vẽ mặt cắt khoang đào bố trí thi cơng đào đất (cắt ngang mặt bằng) Phương pháp vẽ khoang đào bên kiểu bậc thang mặt cắt ngang khoang đào - Từ điểm a tuyến đào mặt máy đứng lấy phía đổ đất đoạn S’o ta điểm b lấy ngược phía đào đất đoạn So ta điểm e Từ tuyến đào ta lấy phía đổ đất đoạn Svc ta tuyến vận chuyển Từ đáy khoang đào ta lấy lên đoạn hbậc ta đường vận chuyển từ điểm d ta lấy phía đào đất đoạn 0,5 ∼ 1,0 + b/2 ta điểm c qua bc ta vẽ đường cong hình dạng khoang đào Dùng thông số Rđuôi máy xác định điểm f xem có bị va vào khoang đào khơng dùng hmax n Rmax = g hmax c n Rmax c = h Như ta vẽ toàn mặt cắt ngang khoang đào Vẽ mặt khoang kiểu bằng, bậc, diện tương tự Xác định số khoang đào số tầng đào: w w w v n - Sau thiết kế xong mặt cắt khoang đào ta bố trí mặt cắt ngang, dọc mặt khối đào Nên bố trí tuyến di chuyển dọc theo chiều dài khối đào để giảm bớt thời gian di chuyển máy Số khoang đào theo chiều ngang tính cho tơng đào tính theo cơng thức: L L n1 = hay n2 = (1) E BK Trong : L : Chiều rộng khối đào E : Khoảng cách tuyến đào BK : Bề rộng có lợi tuyến đào Hai cơng thức (1) trường hợp tầng có góc nghiêng cần khơng đổi α = const Đối với khoang đào kiểu số tầng đào theo chiều cao khối đào H = n2 h Trong : n2 , h : số tầng đào khối đào độ cao khoang đào Đối với khoang đào kiểu bậc thang H = n2 h1 + h’ = n2 h2 + h’ Trong : h1 , h2 : độ cao khoang đào hay độ chênh mặt máy đứng mặt vận chuyển h’ : độ sâu rãnh đào trước khối đào Khối đất thừa cịn lại h’ khơng nên để đáy khối đào tốn cơng sau phải đào lên Khối đất thừa thực tế thi công nên đào rãnh trước chiều sâu h’ đủ rộng để phương tiện vận chuyển lại - Lượng đào sót lại thường chiếm 10% V khoang đào xử lý lượng sót khó khăn, gây tốn tìm biện pháp giảm lượng sót có ý nghĩa lớn Một số biện pháp giảm lượng sót: + Đối với khoang đào sát mái dốc tuyến đào nên cách mái dốc đoạn Ro Như đào tùy theo mái dốc mà tay gàu đẩy dài + Độ cao khoang đào sát mái dốc nên lấy sấp xỉ hay lớn Hmax + Giảm góc nghiêng cần chống để bán kính đào đất tăng lên đào sát mái dốc + Khi tổ hợp máy móc làm việc nên sử dụng thêm loại máy ủi, cạp để xử lý lượng sót hay vùi đống để máy xúc xúc 87 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - 7.3.3 Đào đất máy đào gàu dây: v n Máy đào gàu dây làm việc theo chu kỳ máy đào gàu ngửa Có thể chuyển đất từ nơi đào đến nơi đổ qui định góc quay lớn máy đào gàu ngửa nên suất thấp Hình ảnh máy đào gầu dây co ld Thông số làm việc mặt cắt khoang đào máy đào gàu dây: v n A : Chiều dài cần chống α : Góc nghiêng cần chống r : Bán kính đào đất lớn ứng với vị trí quăng gàu lớn H : Độ sâu đào đất lớn đào hướng h : Độ sâu đào đất lớn đào cạnh S : Chiều cao đổ đất B : Bán kính đổ đất Khác với máy đào gàu ngửa bán kính đào đất tính từ trung tâm trục máy đến mút gàu văng nhờ lực ly tâm quay máy Do đặc điểm máy nên chiều sâu khoang đào phụ thuộc cách bố trí đổ đất w Phương pháp thiết kế khoang đào: w w - Đào đất máy đào gàu dây có cách bố trí: Đào hướng đào cạnh + Phương pháp đào cạnh: máy đào di chuyển bên cạnh khối đào Phương pháp vẽ khoang đào cạnh: Từ điểm A mép khối đào vẽ tạo đường ngang góc 45o Vẽ đường song song với mặt đất qua khớp quay cần trục đường thẳng gặp C Như ta định tuyến di chuyển cần trục đường biên khối đào kéo dài CA gặp đáy khối đào B Từ điểm E giao điểm bán kính đào đất lớn mặt đất vẽ đường xiên theo góc ổn định tự nhiên mái đất EFAB mặt cắt khoang đào bên cạnh + Phương pháp đào hướng: ( đào diện ) Phương pháp vẽ khoang đào hướng: - Từ khớp xoay cần chống C, vẽ đường thẳng tạo nằm ngang góc 45o cắt mặt đất A - Từ giao điểm B bán kính đào đất lớn theo góc ổn định tự nhiên mái đất vẽ đường BC Khi đào gàu kéo phía máy đứng đoạn nằm ngang CD phải lớn chiều dài gàu vào mà định GD - Khoang đào chưa đào tới độ sâu yêu cầu lấy C làm khởi điểm rơi gàu vẽ khoang đào máy phải dịch đoạn a1 từ C1 đến C2 kẻ C2A1 song song C1A Căn 88 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Bãi vật liệu dự trữ nên chọn ngồi lịng hồ đề phòng bãi chủ yếu bị ngập Trữ lượng bãi vật liệu dự trữ thường lấy 20 - 30% trữ lượng bãi chủ yếu Đào vận chuyển đất lên đập: v n b Kế hoạch sử dụng bãi vật liệu: Cần tuân theo nguyên tắc sau đây: + Lợi dụng đất đào cơng trình khác để đắp đập giảm giá thành công trình + Trình tự sử dụng bãi vật liệu nên : đất chỗ thấp đắp nơi thấp, đất chỗ cao đắp nơi cao, đất gần dùng trước, đất sau dùng sau; đất thấp dùng trước, đất cao dùng sau + Để tránh bị ngập đường bãi vật liệu thượng lưu dùng trước, hạ lưu dùng sau Tránh chồng chéo vận chuyển, mở rộng diện cơng tác sử dụng đồng thời bãi vật liệu thượng lưu hạ lưu + Cao trình bãi vật liệu nên phối hợp chặt chẽ với đoạn thân đập Cần ý xếp vận chuyển bãi vật liệu tránh tượng vận chuyển ngược chiều hay chồng chéo + Nên dành bãi vật liệu thuận lợi để sử dụng cho cơng tác ngăn dịng hay trước lũ tới w w v n co ld - Khi đào vận chuyển đất để chọn công cụ máy móc đào cần phải dựa vào nhân tố sau đay : + Khối lượng cơng trình lớn hay nhỏ + Khoảng cách vận chuyển xa hay gần + Khối bắt đầu khai thác dày hay mỏng, sâu hay nơng + Tình hình chất đất phân bố đồng theo chiều sâu hay không Đào vận chuyển đất lên đập máy đào gàu sấp ô tô tự đổ w - Khi sử dụng máy đào gàu ngửa để khai thác vật liệu cơng cụ vận chuyển phối hợp : ơtơ tự đổ, máy kéo rơ móc, vận chuyển đường ray, băng chuyền - Nếu chất đất phân bố đồng đặn theo chiều sâu sử dụng máy đào gàu sấp, ngửa Nếu phân bố không đồng sử dụng máy cạp - Khi sử dụng máy đào để khai thác bãi vật liệu dựa vào qui cách thông số kỹ thuật máy đào mà chia diện tích bãi vật liệu thành khoang đào có chiều rộng Số khoang đào N với N = B/b B chiều rộng bãi vật liệu; b chiều rộng khoang đào - Nên bố trí khoang đào chạy dọc theo chiều dài bãi vật liệu để giảm bớt dịch chuyển máy từ khoang đến khoang khác, giảm bớt công việc tu sửa đường sá, tăng hệ số lợi dụng thời gian máy móc 9.3.3 Cơng tác chuẩn bị: - Trước tiến hành công tác mặt đập cần phải hồn thành cơng tác chuẩn bị chủ yếu xử lý đập bạt mái dốc sườn núi vai đập 113 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Công tác mặt đập: co ld 9.3.4 v n - Nội dung công tác chuẩn bị : + Dọn đập : bao gồm cối, gạch đá, mồ mả phạm vi đập + Bóc lớp đất hữu phạm vi đập đất phủ có hàm lượng hữu >2% hay cát sỏi nhỏ có khối lượng riêng tương đối nhỏ phải dọn + Lấp hố khoan thí nghiệm : Các hố khoan phạm vi đập phải tháo khô nước làm vệ sinh dùng đất đắp đập để đắp theo tiêu chuẩn đầm nén + Làm tốt hệ thống tháo nước để ngăn nước mặt, nước ngầm, bảo đảm thi công tiện lợi nhanh chóng + Giải chỗ nối tiếp : phận vai đập sườn núi bờ tiếp giáp với tường tâm, tường nghiêng thân đập đồng chất phải bóc đến lớp không thấm hay làm chân đanh cắm sâu vào sườn núi Sườn núi đá lạt mái m >= Sườn núi đất có tính dính mặt nối tiếp nên chếch 45o so với tuyến đập mái dốc m = - làm chân đanh cắm sâu vào sườn núi Bộ phận sườn núi nối tiếp với đất khơng có tính dính, mái dốc > mái dốc ổn định trường hợp đất sườn núi bị bão hịa khơng bị sạt lỡ mái + Trường hợp phải làm tường ngăn nước trước đắp cần dọn đá vụn, đá tảng, đá mồ cơi dùng nước xói rửa cho xung quanh tường ngăn nước sườn núi phải bố trí rãnh nước Phải có biện pháp ngăn nước mưa thấm không cho chảy vào phạm vi tường ngăn nước w w v n - Nội dung công tác mặt đập gồm loại việc chính: rải, san, đầm ngồi cịn số cơng việc khác xây vật nước, trồng cỏ, hồn thiện tu bổ - Muốn cho phần việc rải, san, đầm thi công không dẫm đạp lên đẩy nhanh tốc độ ta phải thi công theo dây chuyền mặt đập Tức chia mặt đập thành đoạn Trên đoạn hồn thành cơng việc khác phần việc tiến hành đồng thời theo thứ tự rải, san, đầm hình vẽ Hình ảnh thi cơng đập w - Diện tích đoạn cơng tác phải phải đủ đội máy đội công nhân phát huy hết tác dụng Trong đơn vị thời gian định đội hoàn thành nhiệm vụ đoạn cơng tác Diện tích đoạn định cường độ vận chuyển đất lên đập độ dày rải đất lớp diện tích rải đất F cho kíp xác định sau : F = Q/h (m2) Trong : Q : Cường độ vận chuyển đất lên đập đơn vị thời gian h : Độ dày rải đất lớp Cường độ vận chuyển đất lên đập vào thời đoạn thi cơng cần đắp lượng cơng trình V Q= (m3/kíp) n t K Trong : V : Thể tích đất rời đắp đập phải hồn thành thời đoạn thi cơng t : Thời đoạn thi cơng ( tháng ) 114 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - n : Số ngày làm việc thực tế tháng K : Số kíp ngày Chú ý : v n co ld v n * Cần rõ giá trị Q cường độ vận chuyển đắp đập bình quân giai đoạn thi công kế hoạch tiến độ thi công Thời gian xếp để làm việc kíp hay nửa kíp giờ, v v để thi công đoạn công tác tùy thuộc mặt đập rộng hay hẹp, số đoạn công tác nhiều mà xác định Ở chỗ mặt đập rộng diện cơng tác rộng dùng đơn vị thời gian lớn Ở chỗ mặt đập có diện tích hẹp chia đơn vị thời gian làm việc lớn số đoạn cơng tác tính ít, diện tích cơng tác chạy dài khó tổ chức thi cơng dây chuyền nên chọn thời gian nhỏ * Đơn vị thời gian có nghĩa thời gian hoàn thành toàn phần việc đoạn công tác Số đoạn công tác mặt đập tínnh sau: m = F1/F = Trong : F1 : Diện tích mặt đập cao trình (m2) F : Diện tích rải đất đơn vị thời gian (m2) Giá trị m phải số ngun tính tốn m khơng phải số nguyên cần phải điều chỉnh cường độ lên đập đơn vị thời gian để m số nguyên Chú ý đoạn công tác 2ớppp so le khơng trùng khoảng cách kiểu xây gạch - Trình tự thi cơng đầm nén cao trình sau : + Rải, san đất : Rải đất tốt nên rải từ tuyến đập phía thượng, hạ lưu Rải đất mặt tường tâm, nghiêng nên dốc phía thượng lưu - 2% Đập đồng chất rải đất cao dốc phía thượng, hạ lưu - 2% Khi đắp đập có tường tâm nên đứap tường tâm cao vỏ đập 1m đắp cao sinh nứt nẻ Khi đắp đập có tường nghiêng đắp đập đến vị trí đắp tường nghiêng Quá trình đắp đập nên đắp tường nghiêng thấp thân đập chút Tường nghiêng đắp đến đâu phải đắp tường bảo hộ đến để tường nghiêng khỏi nứt nẻ + Xử lý lượng ngậm nước: Khi lượng ngậm nước đất không đủ phải tưới thêm nước Đối với đất sét nên tưới nước bãi vật liệu đất có tính cát tưới nước mặt đập sau san phẳng Lượng ngậm nước tưới cho đơn vị diện tích rải tính tốn biểu thức sau : γ o.h (W1 − W2 ) (lít) Kt Trong : γo : Dung trọng khô đất bãi vật liệu (kg/m3) h : Độ dày rải đất trước đầm nén (m) Kt : Hệ số tơi xốp đất 1,2 - 1,3 W1 : Lượng ngậm nước tốt W2 : Lượng ngậm nước tự nhiên Sau tiến hành rải → san → dầm đất + Đầm đất đắp đập thường sử dụng máy đầm chân đê hay đầm bánh bố trí đầm vịng đầm tiến lùi Phương pháp đầm vòng: Phương phương vòng sử dụng với đoạn cơng tác rộng dùng máy kéo cho - đầm ưu điểm : suất cao, nén chặt góc cơng trình dễ đầm sót hay đầm trúng Tại chỗ quay vịng đất thường bị lực xoáy, cắt nên kết cấu đất dễ bị phá hoại khó bảo đảm chất lượng mút công tác Phương pháp đầm tiến lùi : Thường dùng đoạn công tác hẹp (cũng thích hợp diện cơng tác rộng) Đặc điểm phương pháp thao tác giản đơn dễ khống chế chất lượng Nhưng đầu đoạn công tác phải ngừng máy để thay đổi hướng máy chạy → ảnh hưởng đến suất Độ rộng xê dịch máy đầm q trình đầm nén xác định sau : B b= (m) n Trong : B : Chiều rộng máy đầm w w w W= 115 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - n : Số lần đầm cần thiết - Khi đầm đầm búa treo đầu cần trục đầm di chuyển tồn đoạn cơng tác từ mép đến mép thành đường vòng cung Các vết đầm phải chồng lên khoảng 10 - 15 cm hàng vòng cung phải chồng lên Chú ý: + Khi đầm gần kết cấu bê tông tránh va làm hư hỏng công trình + Khi rải, san, đầm nên theo phương song song tuyến đập để tránh tạo nên đường xung yếu thuận đường nước thấm từ thượng lưu đến hạ lưu Rải, san, đầm yêu cầu phải phẳng tránh mặt đập bị lồi, lõm làm nước mưa ứ đọng ảnh hưởng đến chất lượng đầm chặt xong kiểm tra lấy mẫu đầm chặt lớp Để lớp tiếp xúc tốt lớp cũ nên xới lớp cũ lên - 2cm 9.3.5 Khống chế kiểm tra chất lượng: Trong q trình thi cơng đập đất đầm nén phải thường xuyên kiểm tra chất lượng để phù hợp với qui cách kỹ thuật ghi văn thiết kế qui phạm thi công .v n Đối với đất khai thác bãi vật liệu: Cần phải kiểm tra khống chế lượng ngậm nước, kích thước hịn đất, chất đất v v Có phù hợp với qui định thiết kế hay không đồng thời phải kiểm tra hệ thống tháo nước, biện pháp phòng mưa có hồn thiện hay khơng co ld Ở mặt đập phải kiểm tra: Khống chế độ dày rải đất, kích thước hịn đất, lượng ngậm nước, mức độ nén chặt, yình hình kết hợp lớp đất đầm nén Cần phải ý phát kịp thời tượng nứt nẻ, mặt nhẵn, bóc lớp, bùng nhùng khơng đạt u cầu Nếu có tượng phải phân tích ngun nhân, kiểm tra tồn diện kịp thời bổ cứu Khi đập lên cao - 5m lấy số mẫu đất phận thân đập để thí nghiệm thi cơng lý để làm đối chiếu yêu cầu thiết kế quản lý cơng trình w v n Các phận thân đập tường tâm, nghiêng, tầng lọc phải thường xuyên kiểm tra chất lượng bảo đảm lượng ngậm nước, γK Đối với tường bố trí lấy mẫu lớn hàng hàg điểm cách điểm khác 30m Điểm lấy mẫu hàng phải chênh lệch Đối với mái đập phải lấy mẫu thí nghiệm đầm xong lớp sau sửa mái phải kiếm tra số nơi trọng điểm Ngồi cịn lấy mẫu nơi có vấn đề hồi nghi Ở chỗ kết hợp phận khác với thân đập (nơi tiếp giáp đập vai đập, thân đập kết cấu cứng với cơng trình, chỗ nối tiếp đoạn công tác với nhau) Đối với đống đá tiên nước chủ yếu phải kiểm tra khống chế chất lượng đống đá, mức độ phong hóa đá, độ chặt, độ rỗng cấp phối xem có phù hợp với qui phạm thi công qui cách kỹ thuật ghi văn thiết kế hay không w 9.4 Biện pháp thi công đập đất mùa mưa lũ: 9.4.1 Khái niệm: Đặc điểm thời tiết khí hậu nước ta mưa nhiều thi cơng cơng trình đất nói chung đập đất đầm nén nói riêng đất có tính dính cần phải có biện pháp thi cơng thích hợp để bảo đảm tiến độ thi công chất lượng cơng trình w 9.4.2 Các biện pháp thi cơng mùa mưa lũ: - Cần có hệ thống nước tốt để bảo đảm bãi vật liệu, đường sá, đập, mặt đập khơ ráo, nước nhanh để sau mưa thi cơng - Tường tâm, tường nghiêng phải tranh thủ ngày ngắn thi cơng với tốc độ nhanh tường đất sét gặp mưa thành bùn nhão, khó thi công để tường tâm không vỏ đập 1m phải dùng biện pháp đắp đập theo nhu cầu tạm thời - Một số biện pháp phòng mưa rút ngắn thời gian nghỉ sau mưa : + Làm nhà trú mưa tạm thời cho công nhân gần trường, bãi vật liệu, dọc đường vận chuyển để sau mưa xong cơng nhân bắt tay tiếp tục + Trời mưa không nên đổ đất chưa đầm kịp dùng vải bạt, phên, tranh phủ lên mặt đập sau mưa cần xử lý hay phơi khơ thời gian ngắn thi cơng 116 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - + Dự trữ vật liệu đắp đập nên dự trữ khối lượng đất sét cần thiết xử lý độ ẩm đem đổ đống đậy kỹ Nếu sau mưa đất bãi vật liệu chưa dùng dùng đất dự trữ 9.5 Tu sửa đập đất 9.5.1 Đập bị ngấm nghiêm trọng: v n Độ bền cơng trình thủy lợi khơng thiết kế, thi cơng xác định mà vận hành hợp lý tu sửa đinh Trong thời gian vận hành ( Quản lý ) phải thường xuyên giám sát, phát có tượng nghi vấn phải có biện pháp xử lý Những cố thường xảy trình vận hành : + Đập bị ngấm cách nghiêm trọng + Thân đập bị lún hay trượt mái + Nứt nẻ cửa đập 9.5.2 v n co ld Nguyên nhân đập bị ngấm thiết kế tính tốn chưa đầy đủ hay thi cơng chất lượng chưa tốt Khi nước thấm lớn phía hạ lưu xảy tình hình sau: - Anh hưởng đến hiệu ích dùng nước tưới - Lượng nước thấm tăng dần làm lưu tốc thấm tăng lên, lưu tốc thấm tăng lên mức độ xảy tượng xói ngầm đất uy hiếp đến an toàn đập - Có thể mái sau đập tạo thành dịng xói làm cho sạt mái Biện pháp xử lý : - Tăng cường chống thấm thượng lưu: Do kiến trúc tầng phủ chưa đủ hay chất lượng khônng tốt dùng cách đổ đất nước tăng độ dày hay độ rộng tầng phủ Nếu biện pháp tầng phủ khơng đuủ tháo cạn hồ chứa để làm tầng hay vữa - Thoát nước hạ lưu: Khi lực thoát nước hạ lưu khơng đủ hay bị tắc làm cho đường bão hịa dâng cao làm ảnh hưởng đến ổn định mái đập Trường hợp phải sửa lạiốnggg đá tiên nước (kể tầng lọc) hay tăng kích thước Nếu gặp trường hợp nghiêm trọng hạ lưu làm giếng giảm áp lực cách dùng máy khoan hay đào thi công đào thành giếng sâu sau lấp lại tầng lọc làm cho nước thấm dễ dàng Đập bị lún, trượt mái: w w - Quá trình vận hành đập bị lún Nếu tính tốn khơng lường trước dẫn đến độ cao phận phịng thấm khơng đạt tới mức thiết kế phải tăng thêm chiều cao cho phận phịng thấm - Ngồi tính tốn hay thi cơng khơng tốt thường xảy tượng trượt mái Hiện tượng thường xảy cố cho toàn thân đập Nếu trượt mái phía sau trước tiên phải đắp đất áp mái đập ổn định sau dùng biện pháp khác Trượt mái địa chấn phải tháo cạn hồ chứa để xử lý 9.5.3 Nứt nẻ đập: w Nguyên nhân : + Do tiêu chuẩn thiết kế không thỏa đáng + Chất lượng thi công + Nền lún, kết hợp vai đập hay nối tiếp đoạn thi công không tốt làm đát khô bị co lại hay lún không đều, trượt mái Biện pháp xử lý : Đập bị nứt nẻ lún khơng hay thường sau xử lý lại phát sinh nứt nẻ nên xử lý vài lần Trước hết phải giữ cho thân đập ổn định sau tiến hành xử lý nứt nẻ * Phương pháp đào lên đắp lại : Đây phương pháp xử lý tương đối triệt để dùng xử lý vết nứt nẻ tầng mặt, độ sâu vết nứt khơng sâu lắm, nứt nẻ phận phịng thấm - Trong đập đồng chất hay tường tâm mà vết nứt nẻ tương đối sâu, phân bố rộng, độ thấm nước lớn đào lên hình phễu để xử lý - Nếu phận phịng thấm vết nứt khơng sâu vết nứt khô co lại ta đào theo hình thẳng đắp lại 117 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - - Nếu vết nứt phận khơng phịng thấm, vết nứt khơng sâu ta đào theo hình chêm đắp lại w w w v n co ld v n - Đối với vết nứt ngang ngồi cách xử lý cịn đào thêm rãnh kết hợp để kéo dài đường thấm * Phương pháp vữa : Dọc theo vết nứt cách 5m khoan lỗ để phụt, có điều kiện dùng bơm vữa để Có thể dùng trọng lượng thân khoáy vữa để ép vữa vào vết nứt (η kém) áp lực vữa thường - 2at Vữa nên dùng loại đất đắp giống đập tỉ trọng 1,2 - 1,3 để tăng cường độ tốc độ đông kết trộn thêm 10 - 15% lượng đất khô Các vết nứt nẻ tầng sâu thân đập không tiện đào lên, vữa mực nước cao an toàn thân đập phải biện luận kỹ * Phương pháp kết hợp đào đắp vữa : Đào thành rãnh dọc vết nứt, đào tới vết nứt độ rộng - 2cm thơi mà tiến hành vữa, xong lấp lại phương pháp Phương pháp ứng dụng xử lý vết nứt kéo dài từ tầng đến tầng sâu thân đập nứt nẻ tượng bị lún Chương 10 : THI CÔNG ĐẤT BẰNG MÁY THỦY LỰC 10.1 Khái niệm 118 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - co ld 10.2 Công tác đào đất: Đào đất súng bắn nước tàu hút bùn .v n - Thi công đất máy thủy lực phương pháp thi cơng giới hóa tổng hợp Dùng sức nước để đào đất, vận chuyển đắp đất - Ưu điểm phương pháp thi công là: + Thi công không phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu Cơ giới hóa cao khâu : đào, vận chuyển, đắp đất + Giá thành vận chuyển nhỏ Thiết bị vận chuyển đường ống thép hay mương máng, độ dài vận chuyển có tới hàng chục km + Giá thành thi cơng cơng trình hạ: 60 - 70% giá thành thi cơng cơng trình đất loại máy móc làm việc khơ + Chất lượng cơng trình cao, chặt, lún, hạt đất phân phối theo u cầu mặt cắt cơng trình - Nhược điểm : + Không thi công đất đá có độ dính cao hay có lẫn nhiều tảng đá lớn + Khi thi công tiêu hao lượng nước lớn thường 22m3/1m3 đất + Năng lượng tiêu hao điện lớn 3,5 - 5KW/1m3 đất Mặc dù có nhiều hạn chế phương pháp thi công tiên tiến có hiệu kinh tế cao nên ứng dụng rộng rãi xây dựng cơng trình thủy lợi 10.2.1 Đào đất súng bắn nước: w w w v n - Đào đất súng bắn nước lợi dụng lượng dòng nước bắn tới tấp với lưu tốc cao từ miệng súng để làm xói lỡ đất - Đất xói lở vận chuyển theo rãnh, máng hay bơm ép chuyển qua đường ống áp lực tới bãi đổ đất - Cột nước thường dùng 20 - 150m với p = 40 - 300 N/cm2 - Gặp đất dính, cứng rắn dùng biện pháp phụ thêm để nâng cao suất bắn súng nước Cấu tạo tia nước bắn từ miệng súng bắn nước: - Khi tia nước bắn từ miệng súng bắn nước tiếp xúc với khơng khí sinh ma sát làm tiêu hao bớt phần lượng Càng xa miệng mật độ, lưu tốc, sức xung kích tia nước giảm đi, tia nước chia làm đoạn : Đoạn 1: (đoạn lõi) từ miệng súng đến chỗ lõi nước biến có dạng gần lăng trụ Đoạn 2: ( dạng nón cụt ) tia nước có lẫn hỗn hợp khí nước Đoạn 3: tượng hỗn hợp khí màu trắng sữa rõ ràng - Khi thi công súng bắn nước người ta thường dùng đoạn thứ để đào đất sử dụng đoạn khơng an tồn đứng gần khối đào Đoạn lực xung kícch yếu, suất đào thấp - Tính chất vật lý học đất ảnh hưởng lớn việc đào, vận chuyển hình thành trình bồi lắng 10.2.2 Thiết bị chủ yếu để thi công đào đất súng bắn nước Các thiết bị chủ yếu để thi công đào đất súng nước, đường ống dẫn nước, thiết bị động lực - Máy bơm nước thường máy bơm li tâm cột nước 30 - 150m làm nhiệm vụ tạo dòng nước áp suất - 30 kg/cm2 Nếu cần áp lực cao nối tiếp bơm theo kiểu nhiều bậc - Súng bắn nước nối trực tiếp vào ống đẩy máy bơm phận làm tăng áp suất dòng nước nước qua miệng phun tạo thành dịng nước có lưu tốc cao mạnh bắn vào khối đào Có thể linh hoạt hướng tia nước vào khoảnh đào 10.2.3 Tổ chức thi công đất súng bắn nước: Tổ chức thi công đào đất dắp nước bao gồm + Chọn phương pháp đào đất 119 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - + Chọn thiết bị đào đất + Bố trí đường đào súng nước + Biện pháp giảm bớt khối đào sót .v n co ld v n a Các phương pháp đào đất: phương pháp * Đào đất từ lên: - Súng đặt đáy đường đào - Nhờ tác dụng tia nước tác dụng đáy chân vách khối đất sụt lở Sau tiếp tục cho trở thành vữa bùn Vữa bùn hình thành dịng chảy ven theo đường hào vào giếng tập trung bơm vữa bùn tơứi địa điểm xây dựng - Ưu điểm: + Phương pháp suất cao + Dùng đào đất dính khó xói lở + Lượng nước hao đơn vị hạ thấp theo tăng cao khối đào - Nhược điểm: + Cơng nhân làm việc đáy đường đào có bùn vữa không tiện lợi + Tia nước ngược hướng lưu động vữa bùn làm hạ thấp lưu tốc vữa bùn * Đào đất xuống: - Súng bắn nước đặt mặt đất làm thành góc nghiêng so với mặt phẳng ngang đất đào từ lớp - Ưu điểm : + Có thể đẩy vữa bùn vào máng chuyển bùn hay giếng tập trung + Điều kiện làm việc nhân viên cơng tác tốt + Có thể lợi dụng tia nước gần miệng súng để xói lở - Nhược điểm : + Chỉ xói lở phận + Lượng hao nước đơn vị nhiều + Chỉ áp dụng đất khơng dính * Phương pháp liên hợp: - Nổ mìn phá làm cho vách khoang đào đổ xuống dùng nước xói trộn - Dùng súng với máy ủi hay máy xúc đất - Trường hợp đất hồng thổ có K lớn dùng bơm có áp lực từ - 8at làm cho vách đào thấm lở xuống sau dùng súng để xáo trộn đất đá sụt lở thành vữa bùn b Chọn thiết bị đào đất: (chọn súng nước bơm nước) α/ Súng nước: w - Tính tốn súng nước bao gồm lưu tốc miệng súng, tổn thất cột nước Qo, ∆h, N, n v o = ϕ g H o - Lưu tốc miệng súng: (m/s) w - Lưu lượng miệng súng: Qo = α ω ϕ g H o (m3/s) α : Hệ số co hẹp ϕ : Hệ số lưu tốc Ho : Cột nước áp lực miệng súng Với α = ϕ = 0,945 vo= 4,17 H o w Trong : Qo= 3,38.d2o H o Trong : Do đường kính miệng súng nước - Tổn thất cột nước : + Thân súng : h1’ = k.Qo2 (m) v + Miệng súng : h2’ = ξ o (m) 2g Trong : k : Hệ số tổn thất, Qo , lưu lượng súng ξ : Tổn thất cột nước miệng súng - Đối với loại đất khác nhau, lưu tốc xuất tia nước vo cột nước áp lực Ho tra bảng sau : 120 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Đất cát Đất hoàng thổ rời đất cát tương đối nhẹ Đất hoàng thổ rắn Đất sét pha cát pha cát rắn vừa Đất sét pha cát chứa 50% đá cuội nhỏ Đất sét pha cát rắn chứa 50% cuôi sỏi Đất sét pha cát rắn chứa 150% ci sỏi Đất sét keo rắn chứa đá cuội to hay nhỏ C Q Qo C : Hệ số dự trữ súng nước dùng thay xói đào Q : Tổng lưu lượng nước dùng ( m3/h ) Qo : Lưu lượng nước dùng cho súng m3/h π v q Q= Qo = 3600µ g H o T t k tg no = v n - Số lượng súng nước : Trong : 10 - 12 12 - 15 15 - 20 20 - 25 20 - 26 20 - 26 25 - 28 30 - 35 v : Khối lượng công tác đất theo kế hoạch q : Lượng hao nước đơn vị ( m3 nước/ m3 đất ) T : Thời kỳ thi công kế hoạch t : Số công tác ngày ktg : Hệ số sử dụng thời gian 0,7 - 0,85 µ : Hệ số lưu lượng 0,90 - 0,96 Chú ý: Khi chọn súng nên cho súng có lưu lượng lớn đường kính miệng lớn - Năng suất súng : phụ thuộc tính chất đất phương pháp đào đất + Khi đào từ xuống : N = Qo/q + Khi đào từ lên : N = Qo/qcp a H −h q cp = qbq + q CM H H Trong : qbq: Lượng hao nước đơn vị đáy khối đào qCM: Lượng hao nước đơn vị xói trộn H , a: Độ cao khối đào, độ cao rãnh xói Nhận xét: H lớn a nhỏ qcp nhỏ kinh tế: moi rãnh nên dùng lưu lượng nhỏ, cột nước cao biện pháp để nâng cao suất súng bắn nước w v n co ld Trong : w β/ Bơm nước: w - Chọn bơm nước tức xác định lưu lượng bơm cột nước cần bơm - Tổng lưu lượng nước cần bơm tính - Cột nước bơm tồn phần sau H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6 + Ho Trong : h1 : độ cao hút nước h2 : độ cao đẩy nước ( chênh lệch cao trình miệng súng trục bơm ) h3 : tổng tổn thất dọc đường h4 : tổng tổn thất cục h5 : tổn thất cột nước kpêpin h6 : tổn thất súng nước Ho : cột nước áp lực miệng súng phụ thuộc loại đất phương pháp đào + Căn vào cột nước H loại đường đặc tính máy bơm chọn loại máy bơm ta Qb Số lượng máy bơm 121 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - nb = Q V q = Qb Qb T t k tg Chú ý: - Khi chọn thiết bị bơm nước ứng với cột nước bơm H giả định Qb Làm cho máy bơm làm việc vùng hiệu suất cao, điểm công tác máy bơm ổn định trình bơm nước - Khi chọn cố gắng chọn bơm cỡ lớn dễ quản lý - Các bơm nước đặt trạm bơm vào độ lớn suất, thời gian công tác để chọn kiểu cố định hay di động - Giữa trạm bơm nơi đào có chế độ thơng tin tốt b Bố trí đường đào: + Xác định kích thước đường đào + Trình tự đào + Bố trí đường đào α Xác định kích thước đường đào: v n Bao gồm việc : w w v n co ld - Cự ly lớn kể từ miệng súng đến vạch xa đường đào theo A.M.Mapebeki Lmax = Ro α = d o α Trong : Lmax : Độ dài lớn tia nước Ro : Bán kính miệng súng α : Góc nghiêng súng với mặt nằm ngang - Để đảm bảo an tồn thi cơng cự ly ngắn từ súng đến vách đường đào Lmin = αo H αo : Hệ số phụ thuộc vào tính chất đất, H < 5m Trong : đất sét α = , hồng thổ αo = 1,2 , H > 5m tùy theo tình hình cụ thể mà tăng αo H : Độ cao vách đào - Bước xê dịch súng nước : L = Lmax - Lmin Sơ đồ đường đào kiểu đào từ lên - Thể tích đất đào vị trí máy đứng H + (H − S) i L V = B L = B L.( H − ) = B L H 2 Trong : B : Độ rộng đường đào B = 2Lmaxsin β Với : β góc xoay lớn mặt lấy 80o S : Độ cao đào sót lớn i : Mái dốc đáy đường đào w β/ Trình tự bố trí đường đào: ( phương pháp đào ) * Phương pháp đào máng dẫn trước: Trình tự đào - Trước hết đào máng dẫn trước sau đào phát triển sang bên - Ưu điểm : Tập trung dịng bùn, giảm bớt lượng đào sót hạ thấp lượng nước đơn vị để xói lở đất, tăng mạnh tốc độ đào xói - Nhược điểm : Khi đào máng dẫn trước cần kéo dài hệ thống dẫn nước đường dẫn bùn tự chảy * Phương pháp đào cô lập: - Các đường đào 1,2,3 đào hay đào độc lập, đào nhóm - Ưu điểm : + Độ dài đường ống dẫn nước ngắn + Các tổ đào không ảnh hưởng - Nhược điểm : 122 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - 10.3 Đào đất tàu hút bùn: 10.3.1 Nguyên lý đào đất tàu hút bùn: v n + Dòng chảy thiết bị bùn phân tán + Đường đào dài gây đào sót nhiều * Biện pháp giảm bớt đào sót: - Khi độ dốc đáy thiết kế < độ dốc để vữa bùn lưu động bình thường dễ bị đào sót - i vận chuyển vữa = 0,12 - 0,22 so với iTK =0 100m lượng đào sót đầu mút 12m Nhưng xê dịch thiết bị bơm bùn nhiều lần ( đường sọc ) lượng đào sót nhỏ Nhưng xê dịch nhiều lần thời gian lắp ráp thiết bị, không kinh tế ( thường xê dịch ống hút ) - Thường bước bình quân thiết bị bơm vữa : 50 - 70m - Để nâng cao suất súng bắn nước, giảm bớt thời gian ngừng súng di chuyển người ta dùng biện pháp + Dùng súng, súng dự trữ Khi xê dịch súng súng phun + Dùng ống mềm để nối súng với ống đẩy máy bơm làm cho súng làm việc bình thường co ld - Đào đất tàu hút bùn lợi dụng tàu hút bùn để hút đất từ nước lên Khi tàu làm việc ống hút máy bơm hình thành chân khơng Dưới tác dụng lực hút chân không nước gần ống hút chịu tác dụng mà chảy vào cửa hút Trong q trình đất dao băm tách khỏi khối đất trộn với nước tạo vữa bùn bơm chuyển qua ống áp lực tới địa điểm đắp đất - Để bảo đảm nâng cao lực hút đất bơm bùn phải làm cho miệng ln sát với vách đào hút nhiều đất - Khi thi cơng tránh đào sót hay bị trùng lặp 10.3.2 Cấu tạo tàu hút bùn: Gồm thiết bị chủ yếu sau : w w w v n Thân tàu : vài phao cỡ lớn đặt thiết bị máy móc phục vụ cho công tác hút bùn - Bơm bùn đặt thân tàu chạy đông điêzen chạy điện - Thiết bị hút bùn: Dao băm,ống hút đặt dàn đỡ, dàn đỡ nâng lên hạ xuống nhờ cần trục tời - Ống áp lực: Nối ống đẩy máy bơm hệ thống ống áp lực nhờ khớp nối hình cầu (9) - Hệ thống cọc: dùng đểv định vị tàu đào đất - Hệ thống tời dùng để điều khiển tàu hút bùn - Hệ thống tầng trên:Bao gồm buồng lái, phong nhân viên phục vụ - Đuôi tàu lắp cọc: dựa vào cách bố trí cọc chia Kiểu dích dắc, kiểu cọc xuyên tâm thuyền, kiểu bàn xoay Nhược điểm: - Kiểu đào trùng - Kiểu đào sót - Kiểu đào tốt phức tạp Cấu tạo bơm bùn loại bơm li tâm số lượng cánh quạt đến Để tiện cho việc vận chuyển bùn cát bánh xe công tác làm băng hợp kim cứng 10.3.3 Các sơ đồ đào đất tàu hút bùn: Phương pháp đào rãnh: (đào dọc) - Khi dùng phương pháp kéo căng dây cáp đầu tàu làm cho tàu dịch chuyển theo chiều dài đường đào hình thành loạt rãnh có mặt cắt tam giác - Khi đào miệng ống hút đào thành lỗ 70 đến 75 cm Sau bị sụt xuống 20-30cm - Sơ đồ đào đất phương pháp đào rãnh 1- Mặt cắt hữu ích : 2- Mặt cắt đào rãnh từ đáy đào thiết kế 123 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Phương pháp đào dao động: (Đào ngang) v n Fx = bm.hx.1/2 = m hx2 Fn = bm.h Hệ số đào vượt: bm Fx + Fn K= =1 + 4.m.h Fn Trong đó: chiều rộng đáy thiết kế rãnh Mái đất tự nhiên đất sụt h = htk Ưu điểm phương pháp đào rãnh: Thiết bị đơn giản xê dịch tiện lợi Khuyết điểm: đào dướin nước P vi ứng dụng : nạo vét kênh mương, bể lắng cát ,bãi bồi sông v n co ld - Tàu sử dụng thiết bị cọc dây cáp để đào đất dao động theo hướng ngang - Khi đào cọc cố định đầu ống hút cáp kéo cáp nhả ramáy đào khóet từ đầu sang đầu sau cố định cọc B tiếp tục đào khoanmg đào khác Tính tốn bề rộng khoang đào Chiều rộng cung đào xác định biểu thức : B = x R Sin ϕ/2 - R khoảng cách từ cọc định hướng đến đầu dao cắt - ϕ1Góc xoay tàu xung quanh cọc - R = r + L cos ϕ1 L Chiều dài dàn đỡ Cự li xê dịch phía trước dọc theo đường đào S = bc Sin ϕ/2 Khoảng cách mép bờ giải đào S’ = S = bc Sin ϕ/2 = B bc /2R = B bc /R Kiểu hố miệng loa w w Tàu hút nhờ dây cáp bàn tời để xác định thành miệng loa hình vẽ Để nâng cao xuất cần giữ cho cửa hút tiếp xúc với mặt đất đường đào Cửa hút cắm vào đất làm cho đất sạt lở tạo thành phễu.Thường áp dụng phương pháp dể đào cát,đá nhỏ,sỏi cho hiệu tốt d kiểu đào khác thường dùng thực tế : Chỉ dùng dây cáp tời di động để đào đất a Phương pháp đào song song w Máy đào từ bờ sang bờ vị trí thay đổi nhờ dây cáp bàn tời b Phương pháp đào hướng tâm Đào từ bờ sang bờ tạo thành cung sau tàu quay ngược lại theo khoang đào khác - Áp dụng khối đào lớn - Nước sâu ,bảo đảm tàu đào sát bờ c Phương pháp đào hình quạt - Khi đào tàu không dịch chuyển mà quay quanh 01 điểm tạo thành hình quạt (Giống đào kiểu bàn xoay ) - Ưu điểm chiều rông thiết kế phạm vi đào B = (1 - ) L tàu - Khi chiều sâu mực nước hai bờ không sâu nhỏ mớm nước tàu - Nhược đểm : dịng chảy với vận tốc lớn áp dụng khó khăn tàu quay với góc lớn 124 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - d Sơ đồ kiểu đào chữ thập Có sơ đồ làm việc hình vẽ Điểm quay tương đối trung tâm cung đào từ bờ sang bờ Dùng cho chiều rộng khối nhỏ chiều dài tàu Nhược điểm: Dòng chảy có lưu tốc lớn khó khăn cho việc quay tàu 10.3.4 Cường độ thi công tàu hút bùn số lượng tàu hút bùn co ld v n Năng xuất thi công tàu hút bùn xác định công thức sau: W(1 - n + q) Q = B m c Trong : W : Khối lượng đất bùn cần đào n : Độ rỗng đất đào q : Lượng hao nước đơn vị để đào vận chuyển đất B : Số giòpư làm việc ca t : Số ngày làm việc tháng m : Số ca làm việc ngày đêm c : Số tháng làm việc Số lượng tàu hút bùn : Q hh N = Qt Ktg Trong : Q t Năng suất vữa bùn Ktg : = 0.6 -0.85 Hệ số sử dụng thời gian w w w v n 10.4 Công tác vận chuyển vữa bùn 10.4.1 Một số khái niệm vận chuyển vữa bùn Độ thô thủy lực: tốc độ chìm lắng hạt mơi trường chất lỏng Phụn thuộc vào đường kính hạt,loại chất lỏng Mật độ hạt, độ nhớt dịch thể, Nhiệt độ môi trường chất lỏng v Công thức xác định độ thô thủy lực: B.G tou-ga-rốp a Với chế độ chảy tầng: đường kính hạt d = 0.01 đến 0.05 mm σ1 - σ ω = 40.60 d µ b Khu vực chuyển tiếp: d = 0.15 đến 1.5 mm σ1 - σ σ1 - σ t ω = 67.70 d + ( - 1) µ 1.92 2σ c - Chế độ chảy rối : d > 1.5mm ω = 33.1 x ( d Trong đó: σ1 - σ ) 0.5 ( cm /s) µ σ1,σ :Mật độ hạt rắn ,nước t : Nhiệt độ nước d : Đường kính hạt rắn µ : Độ nhớt nước Lưu tốc tới hạn vữa bùn: 125 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - - Khi vận chuyển vữa bùn nước bùn vận động phía trước sinh lực xói thẳng đứng làm cho hạt đất lên.Lực đẩy ngang làm cho hạt đất xê dịch phía trước - Vì lưu tốc khác trạng thái phân bố hạt khác hình vẽ (1) (2) (3) co ld v n (1) Khi lưu tốc nhỏ (2) Khi lưu tốc tiếp cận với lưu tốc tới hạn (3) Khi lưu tốc lớn hơ lưu tốc tới hạn Khi lưu tốc nhỏ hạt đất ống chìm xuống đáy ống - vận tốc phân bố khơng dọc dịng chảy , không liên tục,Mật độ phân bố không đặc,trên loãng Khi lưu tốc tăng lên mức độ hạt đất nhỏ lên vận tốc phân bố chưa đều, phân bố hạt không Khi lưu tốc tăng lên hạt đất trạng thái lơ lửng ,nồng độ phân bố tương đối Trạng thái chảy vữa bùn trạng thái sau gọi trạng thái giới hạn lưu tốc ứng với trang thái gọi trạng thái gới hạn k/hiệu V kp V kp = f ( D, dcp,W,K ) Trong : D đường kính ống dẫn dcp : đường kính trung bình doạn W : Độ thơ thủy lực K ; Mật độ ( độ đục vữa ) =V (đất vữa bùn) / V ( thể tích nước vữa bùn ) v n 10.4.2 Vận chuyển vữa bùn Vận chuyển vữa bùn tự chảy: w w w Khi điều kiện địa hình cho phép vận chuyển vữa bùn tự chảy kinh tế Vận chuyển vữa bùn tự chảy thường dùng máng gỗ, rãnh đất ven theo mặt cắt phận ống đạt hiệu tốt Xác định thông số vữa bùn tự chảy Độ dốc máng tự chảy: i = V kp / R C2 Trong đó: C: hệ số cê di R bán kình thủy lực b hk R= b + 2hk b chiều rộng máng hk chiều sâu được chọn dòng bùn máng V kp Lưu tốc tới hạn dòng chảy máng Lưu tốc vữa bùn tính tốn : Được tính cơngthức Sa - réc -ki Vtt = 64 R 1/3 a.(ω( γb-1))0.5 Trong đó: γb Dung trọng vữa bùn ω Độ thơ thủy lực bùn cát a Hệ số hiệu chỉnh không đồng đất Chú ý: Đối với rãnh đất để bảo đảm khơng xói lưu tốc dịng bùn tính tốn phải nhỏ lưu tốc xói lở cho phép đất Vân chuyển vữa bùn có áp 126 www.vncold.vn Hội Đập lớn Phát triển nguồn nước Việt Nam - Khi vận chuyển vữa bùn có áp vấn đề cần nghiên cứu Xác dịnh tỏn thất cột nước đường ống Xác định lưu tốc tới hạn dongd bùn đương ống cho phù hợp với điều kiện công tác tốt tàu hút bùn dã chọn a Xác dịnh tổn thất cột nước đường ống chọn H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 b Lưu tốc tới hạn co ld v n Trong : h1 : Tổn thất cột nước ống hút h2 : Tổn thất cột nước ống đẩy h3 : Tổn thất cột nước ống đường dài h4 : Tổn thất cột nước địa hình h5 : Tổn thất cột nước cục Các giá trị cột nước xác định sau : h1 = 0.585 vh2( 0,03 lh / Dh + 0,725 ) h2 = in ln vn2 /2g ( n + ) γb h3 = Il L n Trong ; h đh Độ chênh địa hình h4 = h đh x γ h5 tổn thất cục h5 = 10 % ( h2 + h3 ) So sánh H với giá trị cột nước bơm máy bơm bùn để chọn thiết bị bơm (có thể bơm bùn chủyển tiếp cột nước máy bơm không đủ ) w w w v n Đối với đất đồng chất V th = v ∆01/8 m/s Đối với đất cát đồng chất với ν = 0,01 cm2/s V th = 9.8 x D 1/3 x W1/4( δ - 24 ) Với D đường kính ống dẫn bùn δ tỷ trọng vữa bùn ∆0 Độ đồng qui ước = 3d10 / d90 W Độ thơ thủy lực bình qn Đối với đất cát đồng chất < 10 mm D < 20mm Vth = 0,2 dcp 0,65 e δ 1/α Trong : Độ thơ hình học hạt e =2.712 α : Hệ số 2,86/ d 0,13 dcp: Σ Pi dicp / Σ∆Pi ∆Pi xác định đồ thị dicpĐường kính trung bình đoạn ống xác định đồ thị 127 ... vực đập, bãi vật liệu vào tình hình mưa, nước ngậm mà bố trí cơng trình chắn nước, tháo nước thi công khô Các khâu chủ yếu dây chuyền thi công đập đầm nén: a Công tác bãi vật liệu: - Bóc lớp đất... đào, vận chuyển hình thành trình bồi lắng 10.2.2 Thi? ??t bị chủ yếu để thi công đào đất súng bắn nước Các thi? ??t bị chủ yếu để thi công đào đất súng nước, đường ống dẫn nước, thi? ??t bị động lực - Máy... bình quân giai đoạn thi công kế hoạch tiến độ thi công Thời gian xếp để làm việc kíp hay nửa kíp giờ, v v để thi công đoạn công tác tùy thuộc mặt đập rộng hay hẹp, số đoạn công tác nhiều mà xác