Đồ án Thi công đập bê tông đầm lăn Sơn La và công tác ván khuôn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN SƠN LA VÀ CÔNG TÁC VÁN KHUÔN MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của đất nước, thuỷ điện Sơn La sau khi hoàn thành xây dựng sẽ góp phần không nhỏ vào sản lượng điện ở Việt Nam. Việc đảm bảo cho công trình hoàn thành đúng và vượt tiến độ không những củng cố về vấn đề an ninh năng lượng mà còn sớm mang lại lợi ích kinh tế to lớn. Được thực tập và tham gia tìm hiểu tại công trường thuỷ điện Sơn La là dịp để bản thân em trau dồi kiến thức đã học và có cái nhìn thực tế về công trường Thuỷ Lợi. Sau khi thực tập tốt nghiệp em được giao đề tài tốt nghiệp: ” Thi công đập bê tông đầm lăn và công tác ván khuôn” Đồ án gồm 7 chương: Chương 1. Giới thiệu chung về công trình Sơn La Chương 2. Dẫn dòng thi công Chương 3. Thi công đập bê tông đầm lăn và công tác ván khuôn Chương 4. Kế hoạch tiến độ thi công Chương 5. Bố trí mặt bằng công trường Chương 6. Dự toán Chương 7. Kết luận Chương 1. Giới thiệu chung về công trình thuỷ điện Sơn La Vị trí công trình Tuyến bố trí công trình đầu mối Sơn La tại tuyến Pa Vinh II nằm trên sông Đà, thuộc tỉnh Sơn La cách đầu mối thủy điện Hòa Bình về phía thượng lưu khoảng 215km. Bờ phải công trình đầu mối là huyện Thuận Châu, bờ trái là huyện Mường La. Tọa độ phạm vi xây dựng công trình: X: 2377100m - 2379000m. Y: 498600m – 501000m. Nhiệm vụ công trình Công trình thủy điện Sơn La là một công trình đặc biệt quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân. Khi đi vào hoạt động nó thực hiện 3 nhiệm vụ sau: Một là, Cung cấp điện năng để phát triển kinh tế- xã hội, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Khi hoạt động với 6 tổ máy, nhà máy sẽ phát điện với công suất 2400MW ( trong khi đó thủy điện Hòa Bình là 1900Mw), cung cấp 10 tỷ Kwh/năm, phục vụ đắc lực công cuộc CNH-HĐH đất nước. Hai là, Góp phần chống lũ về mùa mưa và cung cấp nước về mùa kiệt cho đồng bằng Bắc Bộ. Hồ Sơn La với dung tích điều tiết 6 tỷ m3, cung cấp nước tưới về mùa khô cho đồng bằng Bắc Bộ, mặt khác nó cùng với hồ Hòa Bình tạo dung tích phòng lũ 7 tỷ m3 ( trong đó hồ Sơn La là 4 tỷ m3). Ba là, Góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Bắc. Sự ra đời của công trình thủy điện Sơn La đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của cơ sở hạ tầng như hệ thống điện, đường , cầu cống, trường học, bệnh viện…, qua đó góp phần cải thiện, nâng cao đời sống kinh tế, văn hóa, giáo dục cho các dân tộc vùng Tây Bắc. Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình 1.3.1. Cấp công trình Theo TCXDVN 315-2004, cấp công trình được xác định như sau: + Các hạng mục công trình chủ yếu: Đập tràn, đập không tràn, đập- cửa lấy nước: xếp cấp đặc biệt. Nhà máy thuỷ điện, trạm phân phối điện ngoài trời: xếp cấp I. + Các công trình thứ yếu: Tường biên, tường chắn không nằm trên tuyến chịu áp; công trình gia cố bờ nằm ngoài cụm công trình đầu mối; nhà quản lý hành chính: xếp cấp II. 1.3.2. Các hạng mục công trình chính Công trình đầu mối thủy điện Sơn La gồm các hạng mục: đập dâng, công trình xả lũ, tuyến năng lượng. 1.3.2.1. Đập dâng Là đập bê tông trọng lực, một phần áp dụng công nghệ thi công đầm lăn (RCC). Các thông số chính của đập dâng: +Cao trình đỉnh đập: 228,1m +Chiều cao đập lớn nhất: 138,1m +Chiều dài đập theo đỉnh: 961,6m. 1.3.2.2. Công trình xả lũ Gồm các cửa xả sâu và đập tràn xả mặt điều tiết bằng các cửa van cung, tiếp nối với hạ lưu bằng dốc nước thẳng có tường phân dòng và mũi phóng kiểu đơn giản (không có mố tiêu năng). Bảng 1-1. Các thông số chính của đập tràn STT  Các thông số chính  Xả mặt  Xả sâu   1  Kích thước các lỗ xả, (bxh)m  15,0x11,2  6,0x9,6   2  Cao trình ngưỡng, m  197,8  145,0   3  Số lượng lỗ xả  6  12   Bảng 1-2. Các thông số chính của dốc nước 1  Chiều dài  285,08   2  Chiều rộng đầu dốc  115,5   3  Chiều rộng cuối dốc  177,66   4  Độ dốc  4,6%   5  Cao trình mũi phóng  133,14   1.3.2.3. Tuyến năng lượng Bao gồm cửa lấy nước, đường ống áp lực dẫn nước và nhà máy thủy điện sau đập bố trí tại lòng sông. - Cửa lấy nước: gồm có 6 khoang độc lập nằm trong thân đập. - Đường ống áp lực dẫn nước vào tuabin được bố trí riêng cho từng tổ máy và được đặt trên mái hạ lưu đập. - Nhà máy thủy điện: là nhà máy kiểu hở sau đập, tổ máy trục đứng, lưu lượng lớn nhất qua nhà máy thủy điện 3.462m3/s. Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình Điều kiện địa hình Tuyến công trình đầu mối có bờ trái dốc đứng đạt cao độ 400 – 500m và bờ phải thoải hơn đạt cao độ khoảng 300m. Ven bờ phải có một đoạn thềm khá thoải dài 400m có cao độ 115- 125m. Đáy sông trong vùng tuyến có cao độ khoảng 108 – 111m, khoảng cách giữa hai bờ theo mép sông dao động từ 120 đến 270m. Điều kiện khí hậu, thủy văn và đặc trưng dòng chảy Điều kiện khí hậu a. Nhiệt độ Khí hậu vùng xây dựng công trình thuộc nhiệt đới gió mùa. Mùa đông lạnh và khô, mùa hè nóng và mưa nhiều. Vùng công trình chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc, mùa hè gió Tây Nam và bão từ biển Đông. Phân chia mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3, mùa hè từ tháng 5 đến tháng 9. Bảng 1-3. Nhiệt độ không khí trung bình tại tuyến công trình Tháng  I  II  III  IV  V  VI  VII  VIII  IX  X  XI  XII  TB   T0C  15,5  17  20,1  23,5  25,5  26,1  26  25,8  24,8  22,7  19,1  15,9  21,8   Bảng 1-4. Nhiệt độ trung bình của nước sông Đà Tháng  I  II  III  IV  V  VI  VII  VIII  IX  X  XI  XII  TB   T0C  19,3  20,3  22,5  25,2  26,9  26,3  25,7  25,7  25,4  24,2  22  19,9  23,6   b. Độ ẩm Độ ẩm tuyệt đối trung bình nhiều năm, theo trạm khí tượng Lai Châu và Sơn La được xác định vào khoảng 20 – 23,3mb. Độ ẩm tương đối dao động từ 81-83%, lớn nhất đạt 100%, nhỏ nhất là 12%. c. Mưa Mưa trên lưu vực sông Đà phân bố không đều theo không gian và thời gian, và phụ thuộc vào nhiều yếu tố tác động: + Theo không gian: chủ yếu phụ thuộc vào cao độ địa hình và hướng núi. + Theo thời gian: lượng mưa phân bố theo hai mùa rõ rệt. Mùa mưa (từ tháng 5 – 9) chiếm tới 85 – 88% tổng lượng mưa cả năm. Thời gian mưa liên tục dài nhất là 67 giờ, ít nhất là 11 giờ 30 phút. Trong thời kỳ mùa lũ số ngày mưa có thể đạt tới 90 – 120 ngày và chủ yếu tập trung vào hai tháng 7 và 8. Trung bình mỗi tháng đạt khoảng 24 – 25 ngày (tại Lai Châu và Mường Tè). Số ngày mưa nhiều nhất thường xảy ra vào tháng 7 và đạt tới 30 ngày. d. Bốc hơi Theo tài liệu quan trắc các yếu tố khí tượng trên lưu vực sông Đà cho thấy lượng bốc hơi trong điều kiện khí hậu ẩm không lớn. Lượng bốc hơi lớn nhất thường từ tháng 2 – 5 với bốc hơi trung bình tháng thường lớn hơn 100mm. Từ tháng 6 đến tháng 8 là thời gian có lượng mưa lớn, độ ẩm cao nên lượng bốc hơi trung bình tháng giảm xuống chỉ còn 40 – 80mm. Theo tài liệu quan trắc của trạm khí tượng Sơn La tổng lượng bốc hơi năm đạt khoảng 936mm, lớn nhất vào tháng 3 đạt 123mm và nhỏ nhất vào tháng 8 đạt 55,4mm. Lượng bốc hơi mặt nước trung bình nhiều năm có xét tới kích thước hồ chứa Pa Vinh được xác định theo công thức của viện KTTV Quốc gia Nga bằng 1192mm. e. Gió Hướng gió thịnh hành thay đổi theo mùa: + Mùa đông: hướng Đông Bắc + Mùa hè: hướng Tây Nam Tốc độ gió trung bình hàng năm trên lưu vực sông Đà theo tài liệu khí tượng của trạm khí tượng Sơn La và Lai Châu là 1 - 2 m/s. Đà gió dùng để tính chiều cao sóng D = 1000m. Bảng 1-5. Vận tốc gió lớn nhất ứng với các tần suất Tần suất thiết kế (%)  2  4  50   Vận tốc gió (m/s)  40  35  20   Đặc trưng thủy văn sông Đà trong vùng xây dựng Chế độ nước sông Đà chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa. Phù hợp với chế độ mưa vùng núi, chế độ sông chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa kiệt. Mùa lũ xảy ra đồng thời với tác động của gió mùa Tây Nam, bắt đầu vào tháng 6, kết thúc vào tháng 10. Mùa kiệt với tác động của gió mùa Đông Bắc, bắt đầu từ tháng 10 và kết thúc vào tháng 5. Độ đục của nước sông trong thời kỳ mùa lũ thông thường là 2.0 – 3.0 Kg/m3, đôi khi đạt 12Kg/m3. Nước sông không ăn mòn bê tông. Lượng mưa và số ngày mưa của từng tháng trong năm có ảnh hưởng đáng kể đến thi công công trình. Các đặc tài liệu thủy văn và đặc trưng dòng chảy thể hiện trong các bảng sau: Bảng 1-6. Bảng quan hệ lưu lượng và mực nước hạ lưu (Q~Zhl) tuyến Pa Vinh II TT  Q(m/s2)  Z(m)  TT  Q(m/s2)  Z(m)  TT  Q(m/s2)  Z(m)   1  0  111.13  29  3750  118.41  57  16116  127.12   2  17  111.50  30  4000  118.69  58  17041  127.61   3  57  112.00  31  4250  118.95  59  17988  128.10   4  110  112.50  32  4500  119.21  60  19120  128.68   5  140  112.75  33  4750  119.44  61  20113  129.18   6  183  113.00  34  5000  119.68  62  21128  129.67   7  237  113.25  35  5250  119.90  63  22164  130.16   8  340  113.60  36  5500  120.12  64  23043  130.58   9  395  113.75  37  5750  120.32  65  24117  131.07   10  440  113.85  38  6000  120.53  66  25029  131.48   11  500  113.97  39  6250  120.73  67  26141  131.98   12  523  114.00  40  6500  120.94  68  27083  132.39   13  536  114.02  41  6750  121.13  69  28040  132.80   14  680  114.25  42  7000  121.33  70  29010  133.21   15  750  114.36  43  7250  121.51  71  30194  133.71   16  792  114.43  44  7500  121.71  72  31195  134.12   17  1000  114.75  45  7750  121.90  73  32006  134.45   18  1065  114.84  46  8000  122.08  74  33033  134.86   19  1250  115.12  47  8250  122.26  75  34073  135.27   20  1500  115.49  48  8500  122.44  76  35126  135.68   21  1750  115.85  49  8750  122.61  77  36193  136.10   22  2000  116.22  50  9000  122.78  78  37057  136.43   23  2250  116.56  51  10030  123.49  79  38149  136.84   24  2500  116.90  52  11270  124.31  80  39032  137.17   25  2750  117.22  53  12600  125.14  81  40147  137.58   26  3000  117.54  54  13300  125.55  82  41050  137.91   27  3250  117.84  55  14790  126.37  83  42189  138.32   28  3500  118.14  56  15620  126.79  84  43111  138.65  
 Hình 1-1. Quan hệ Q~Zhl Bảng 1-7. Lưu lượng lũ thiết kế tại tuyến công trình thủy điện Pa Vinh II Tần suất thiết kế P( % )  Lưu lượng lũ Q (m/s3 )   0,01 %  47200   0,1 %  28200   1 %  19046   3%  16044   5 %  14500   10 %  12600   Lũ lớn nhất có thể xảy ra PMF (Probable Maximum Flood) có lưu lượng Q= 60.000 m3/s Bảng 1-8. Đường quá trình lũ đến (P= 1%) T(h)  Q(m3/s)  T(h)  Q(m3/s)  T(h)  Q(m3/s)   0  2500  252  5100.00  504  13000   12  2400  264  6500.00  516  12000   24  2300  276  8500.00  528  11500   36  2400  288  10000.00  540  11000   48  2800  300  10100.00  552  10000   60  4090  312  10000.00  564  9500   72  4140  324  9500.00  576  9000   84  4610  336  10000.00  588  8000   96  5000  348  11000.00  600  6000   108  5330  360  12000.00  612  5500   120  5850  372  15000.00  624  5000   132  6210  384  19046.00  636  4900   144  5640  396  15000.00  648  4800   156  5000  408  14000.00  660  4700   168  4900  420  14500.00  672  4000   180  4800  432  14700.00  684  3000   192  4700  444  15000.00  696  2800   204  4900  456  16000.00  708  2700   216  4950  468  17000.00  720  2600   228  5000  480  15340.00         240  5050  492  14000.00        
Hình 1-2. Biểu đồ đường quá trình lũ đến Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn 1.4.3.1. Điều kiện địa chất Lớp mặt ở 2 bờ là sản phẩm phong hoá của 1 phần đá gốc, dày 2,5m. Ở lòng sông nơi có công trình chính có trầm tích cuội tảng dày 1,5 – 8,6 m. Các công trình chính nằm trên khối Bazan foócphirit, đê quai thượng lưu và đê quai hạ lưu nằm trên đá trầm tích lục nguyên. Tại vùng xây dựng công trình xuất hiện nhiều đứt gãy kiến tạo, trong đó có những vết nứt kiến tạo sâu. Dọc thung lũng sông Đà còn có những đứt gãy nhỏ, ảnh hưởng cục bộ tới lòng hồ Tại đây cũng xảy ra các hiện tượng: Cáctơ, xói ngầm cáctơ, xâm thực, phong hoá đất đá, và đặc biệt tại vùng xây dựng công trình và hồ chứa có động đất ở cấp 7-9. 1.4.3.2. Địa chất thủy văn Ở vùng công trình chính phát hiện 2 hệ thống nước ngầm: + Tầng nước ngầm Aluvi phát triển ở vùng Aluvi lòng sông Đà và trong tầng cát giáp bờ + Hệ thống nước khe nứt và nước mặt Nước ngầm chứa ít khoáng và không ăn mòn bê tông. Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực Kinh tế của vùng xây dựng công trình chủ yếu là nông nghiệp, chỉ có một vài xưởng sản xuất thủ công nhằm đáp ứng nhu cầu của người dân trong vùng, công nghiệp không phát triển. Huyện Mường La có khoảng 55 nghìn dân, trong đó khoảng 14 nghìn người sống trong vùng lòng hồ, chủ yếu là người dân tộc Thái. Đến cuối năm 2004, giao thông khu vực đã được cải tạo, nâng cấp và làm mới, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đi lại, vận chuyển từ các trung tâm kinh tế chính trị đến công trường. Hơn nữa, hệ thống điện cũng được xây dựng và hoàn thành, góp phần tạo điều kiện thi công bằng các phương tiện hiện đại có năng suất cao. Hiện nay tỉnh Sơn La đã có nhà máy xi măng năng suất 80000 T/năm và nhà máy sản xuất gạch tuynen năng suất 20 Triệu viên /năm. Trong mặt bằng công trường đã tiến hành xây dựng trạm nghiền clinke công suất 100 T/năm phục vụ công tác thi công bê tông trên công trường. Điều kiện giao thông Giao thông ngoài công trường
Hình 1-3. Sơ đồ giao thông vùng xây dựng công trình Hàng hoá đến công trường xây dựng công trình đầu mối sẽ được vận chuyển bằng đường bộ và đường thuỷ.. + Đường thuỷ: Hải Phòng- Hà Nội- Hoà Bình- Công trình đầu mối, dài khoảng 500km + Đường bộ: Hải Phòng- Hà Nội- Hoà Bình- Hát Lót- Công trình đầu mối, dài khoảng 450km. Do thiết bị vận chuyển đến công trường chủ yếu là các thiết bị có chiều dài và khối lượng siêu trường, siêu trọng nhập từ nước ngoài. Vì vậy phương thức vận chuyển chủ yếu là bằng đường thuỷ. Giao thông trong nội bộ công trường Có 2 tuyến đường chính dọc hai bên bờ sông phải và trái bắt đầu từ cầu vĩnh cửu đến tuyến công trình đầu mối và 1 tuyến đường từ cầu vĩnh cửu đến sân bay. Tổng chiều dài khoảng 25km. Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước 1.6.1. Điều kiện vật liệu xây dựng công trình Tại xung quanh vùng xây dựng, các mỏ vật liệu địa phương sau có thể khai thác phục vụ sản xuất. Mỏ cát Các mỏ cát dọc sông từ tuyến công trình xuống dưới hạ lưu khoảng 5km có chỉ tiêu không phù hợp với yêu cầu xây dựng bê tông công trình chính. Đã xem xét và đề nghị sử dụng mỏ cát Kỳ Sơn ( Hoà Bình) nằm ở xa hơn 200km làm cát chế tạo bê tông cống dẫn dòng, gia cố kênh và bê tông truyền thống. Ngoài ra, sử dụng thêm cát vàng từ các mỏ cát Việt Trì và cát Sông Mã để hỗ trợ cho lượng cát thiên nhiên lấy từ Kỳ Sơn. Hơn nữa, công trình còn sử dụng cát nghiền từ đá để chế tạo bê tông đầm lăn. Mỏ đá Qua khảo sát đã chọn mỏ đá Bản Pểnh cung cấp đá làm cốt liệu dăm, cát cho công trình chính. Mỏ đá này với trữ lượng khoảng 3,2 triệu m3, cùng với khoảng 1 triệu m3 đất đá từ hố móng sẽ đáp ứng được nhu cầu khai thác 4,2 triệu m3. 1.6.1.3. Mỏ đất Đã tìm ra các mỏ đất số I, số II, mỏ đất Bản Rạng ( mỏ số III) có các chỉ tiêu cơ lý phù hợp với yêu cầu làm lớp chống thấm cho đê quai. 1.6.2. Khả năng cung cấp điện thi công trong công trường Trong thời kỳ chuẩn bị, xây dựng trạm biến áp 110/35/6KV và lắp đặt một máy phát công suất 25MVA tại công trường, cùng với đoạn đường dây 110KV Sơn La – Mường La để tải điện 35KV và 6KV từ trạm 110/35/6KV đến các cơ sở sản xuất của công trường. Tiếp đó sẽ lắp đặt thêm một máy công suất 25MVA tại trạm 110/35/6KV nâng công suất toàn trạm lên 500MVA, xây dựng đường dây 220KV từ Sơn La đi Việt Trì và dùng toàn bộ tuyến đường 220KV này để chuyển tải điện áp 110KV. Cũng trong thời gian đó tiến hành xây dựng trạm hạ áp 35/0.4 và 6/0.4KV cùng hệ thống đường dây tại công trường phục vụ thi công. Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, nhân lực Điều kiện cung cấp vật tư. Khối lượng chủ yếu của công trình đầu mối chủ yếu là bê tông và bê tông cốt thép. Để làm ra bê tông và bê tông cốt thép chúng ta cần có: Xi măng, thép, phụ gia…, các vật tư này trong nước đều có sẵn. + Xi măng có thể được cung cấp từ các nhà máy xi măng lớn trong nước, ví dụ như xi măng Hoàng Thạch, Bỉm Sơn, Bút Sơn, Nghi Sơn… + Tro bay có thể mua từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại, hoặc có thể nhập khẩu từ nước ngoài. + Thép có thể mua từ trong hoặc ngoài nước với nhiều sản phẩm, chủng loại phong phú, đáp ứng nhu cầu số lượng và chất lượng của thi công. Điều kiện cung cấp thiết bị, nhân lực Nước ta có nhiều tổng công ty lớn như tổng công ty Sông Đà, tổng công ty lắp máy Việt Nam LILAMA, công ty tư vấn xây dựng Điện 1…, đây là những tổ chức có đủ năng lực, trình độ, máy móc, kỹ thuật hiện đại, nhân lực trình độ cao, để thực hiện công việc thiết kế cũng như thi công các hạng mục của công trình này. Thời gian thi công được phê duyệt Thời gian thi công được phê duyệt như sau: + Khởi công xây dựng công trình: 2/12/2005. + Hoàn thành công trình: năm 2012. Trong thời gian được phê duyệt có 1 số mốc khống chế sau: + Ngăn sông đà đợt 1: Tháng 12/2005 + Tích nước hồ chứa: Tháng 7/2010 + Phát điện tổ máy 1: Cuối 2010 Những khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công 1.9.1. Thuận lợi Lòng sông rộng nên thuận lợi cho việc bố trí các công trình dẫn dòng, địa hình bờ trái cụm công trình đầu mối khá rộng thuận lợi cho bố trí các hạng mục phụ trợ thi công. Nguồn vật liệu địa phương (chủ yếu là đá) khá phong phú với chất lượng tốt, trữ lượng lớn, đảm bảo cung cấp cho quá trình thi công. Yêu cầu nhân lực, vật tư, thiết bị thi công của công trình được đáp ứng thuận lợi. Dân cư thưa thớt, thuận lợi cho công tác phóng mặt bằng và di dân tái định cư. 1.9.2. Khó khăn Vùng xây dựng công trình là vùng kinh tế kém phát triển, cơ sở vật chất nghèo nàn.Do đó phải xây mới hoàn toàn các cơ sở vật chất cần thiết như điện, nước, giao thông và thông tin liên lạc. Vật liệu đá trữ lượng lớn nhưng vật liệu cát khan hiếm, không đủ đáp ứng yêu cầu về trữ lượng và chất lượng. Vì vậy, ta phải sử dụng cát nhân tạo được xay từ đá bazan với yêu cầu phải xây dựng trạm nghiền sàng liên hợp công suất lớn. Lực lượng lao động địa phương ít, trình độ thấp. Chương 2. Dẫn dòng thi công 2.1. Dẫn dòng 2.1.1. Đề xuất phương án dẫn dòng 2.1.1.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến công tác dẫn dòng Đối với công trình thuỷ lợi, công tác dẫn dòng phụ thuộc điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình (điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn), kết cấu công trình và tiến độ yêu cầu vv… a. Địa hình Tuyến công trình đầu