TCVN10398:2015

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10398:2015 về Công trình thủy lợi - Đập xà lan - Yêu cầu thiết kế TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10398 : 2015 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - ĐẬP XÀ LAN - YÊU CẦU THIẾT KẾ Hydraulic Structures -Floating Dam - Technical requirement for Design Lời nói đầu TCVN 10398 : 2015 do Viện Thủy công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - ĐẬP XÀ LAN - YÊU CẦU THIẾT KẾ Hydraulic structures - Floating Dam - Technical requirements for design 1. Phạm vi áp dụng 1.1. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu để thiết kế công trình thủy lợi (đập ngăn nước, đập kiểm soát triều, đập ngăn mặn giữ ngọt) theo công nghệ đập xà lan trên nền không phải là đá. 1.2. Đối với các hạng mục cầu giao thông, cầu quản lý vận hành, âu thuyền (nếu có), cửa van, thiết bị đóng mở, thiết bị điều khiển, thiết bị điện, thiết bị quan trắc. Tiêu chuẩn này chỉ quy định về yêu cầu lựa chọn, bố trí chung. Việc thiết kế chi tiết cần áp dụng theo các tiêu chuẩn quốc gia tương ứng hiện hành. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi, bổ sung (nếu có). TCVN 4116 : 1985 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 4118 : 2012 Hệ thống tưới - Yêu cầu thiết kế; TCVN 4253 : 2012 Nền các công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 5664 : 2009 Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa; TCVN 8215 : 2009 Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế bố trí thiết bị quan trắc cụm công trình đầu mối; TCVN 8218 : 2009 Bê tông thủy công - Yêu cầu kỹ thuật; TCVN 8304 : 2009 Công tác thủy văn trong hệ thống thủy lợi; TCVN 8421 : 2010 Công trình thủy lợi - Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu; TCVN 8477 : 2010 Công trình thủy lợi - Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế; TCVN 8478 : 2010 Công trình thủy lợi - Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế; TCVN 9386 : 2012 Thiết kế công trình chịu động đất; TCVN 10304 : 2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế. 3. Thuật ngữ và định nghĩa 3.1. Đập xà lan (Floating dam) Đập xà lan là công trình thủy lợi điều tiết nước giữa dòng có tiết diện lớn, ít thu hẹp dòng chảy và ít gây xói lòng dẫn, gồm hai loại: đập xà lan hộp có kết cấu bản đáy và trụ pin dạng hộp bằng bê tông cốt thép. Đập xà lan bản dầm có kết cấu bản đáy và trụ pin gọi dạng bản dầm bằng bê tông cốt thép. Đập được chế tạo sẵn trong hố móng thi công rồi lai dắt đến và hạ chìm ở vị trí xây dựng đập. 3.2. Trụ pin (Pillar) Trụ pin là kết cấu tạo thành khoang đập nơi lắp cửa van, nhận tải trọng tác dụng vào công trình và truyền vào bản đáy đập. 3.3. Bản đáy (Bottom Slab) Bản đáy là kết cấu tựa ở dưới cửa van và nhận toàn bộ lực tác dụng từ trụ pin truyền vào nền đảm bảo ổn định đập. 3.4. Mang đập (Riverbank connection) Mang đập là bộ phận ngăn nước nối tiếp giữa trụ biên với bờ sông. Mang đập là kết cấu nối tiếp giữa phần thân đập (trụ biên) với bờ sông để tạo thành công trình điều tiết nước hoàn chỉnh. 4. Các tài liệu cần thiết phục vụ cho công tác thiết kế đập xà lan 4.1. Mục tiêu, nhiệm vụ của công trình Tài liệu về mục tiêu, nhiệm vụ và các yêu cầu thiết kế của công trình được cấp có thẩm quyền phê duyệt. 4.2. Các tài liệu quy hoạch Bản đồ, các tài liệu về quy hoạch thuỷ lợi, giao thông thủy, giao thông bộ và các quy hoạch khác trong vùng; 4.3. Tài liệu địa hình, địa mạo Tài liệu địa hình, địa mạo phục vụ thiết kế đập xà lan tuân theo TCVN 8478 : 2010 và các bình đồ nhiều năm trên đoạn sông để phân tích diễn biến luồng lạch và quá trình bồi xói lòng sông trong đoạn sông dự kiến xây dựng công trình. 4.4. Tài liệu địa chất 4.4.1. Thành phần và khối lượng khảo sát địa chất phục vụ thiết kế tuân theo TCVN 8477 : 2010, áp dụng đối với “cống đồng bằng” tương ứng với từng giai đoạn thiết kế; 4.4.2. Đối với móng trụ cầu được gia cố bằng hệ cọc nên các yêu cầu đối với khảo sát địa chất theo TCVN 8477 : 2010 và TCVN 10304 : 2014; 4.4.3. Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật hoặc thiết kế bản vẽ thi công, tại mỗi vị trí trụ pin cần bố trí ít nhất một hố khoan; trường hợp chiều dài bệ trụ lớn và điều kiện địa chất phức tạp thì có thể bố trí 2 hố khoan hay nhiều hơn nhưng cần phải có luận chứng cụ thể và được chủ đầu tư chấp thuận. 4.5. Các tài liệu khí tượng thuỷ văn trong khu vực dự án Các tài liệu về mưa, gió, nhiệt độ, độ ẩm, thuỷ triều, các biên mực nước, lũ ngày giờ tháng theo tài liệu quan trắc nhiều năm theo TCVN 8304 : 2009. 5. Những yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế 5.1. Lựa chọn vị trí tuyến xây dựng công trình Đập xà lan được xây dựng ngay trên lòng sông, vị trí tuyến xây dựng công trình cần đảm bảo các yêu cầu sau: a) Đoạn sông thẳng, địa hình lòng sông và hai bờ ổn định. b) Tuyến công trình phải vuông góc với dòng chảy. c) Thuận lợi cho việc kết nối giao thông bộ và nối tiếp công trình với bờ. d) Phù hợp với quy hoạch các công trình giao thông bộ, bến cảng, khu neo đậu tránh bão trong khu vực. 5.2. Quy mô và các thông số kỹ thuật cơ bản 5.2.1. Xác định khẩu độ thoát nước 5.2.1.1. Khẩu độ thoát nước của đập xà lan đảm bảo mục tiêu, nhiệm vụ của công trình như: điều kiện lấy nước và tiêu thoát nước theo tần suất thiết kế trong nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản; điều kiện về tiêu thoát lũ, môi trường nước hoặc đảm bảo an toàn cho giao thông thủy. Trong thiết kế cần phân tích, so sánh một số phương án khẩu độ thoát nước của đập cả về điều kiện kỹ thuật và kinh tế. 5.2.1.2. Khẩu độ thoát nước của đập xà lan được mở rộng để giảm vận tốc dòng chảy qua đập nhằm tạo thuận lợi cho việc gia cố chống xói trong thân đập bằng kết cấu mềm thi công dưới nước như rọ đá, thảm đá, thảm bê tông và đảm bảo chế độ thủy lực nối tiếp thượng hạ lưu hợp lý, không gây diễn biến xói lở về sau. 5.2.1.3. Không nên chọn khẩu độ đập quá lớn làm cho lưu lượng đơn vị qua đập quá nhỏ vừa gây bồi lắng cho công trình vừa làm tăng khối lượng công trình gây lãng phí. Khẩu độ thoát nước nên lựa chọn bằng 60% đến 80% bề rộng thoát nước của sông hiện trạng. 5.2.2. Xác định cao trình ngưỡng đập 5.2.2.1. Cao trình ngưỡng đập bằng hoặc cao hơn đáy sông và phải đảm bảo điều kiện tiêu thoát nước theo tính toán thủy văn thủy lực. Tùy theo loại cửa van được lựa chọn và chế độ làm việc của cửa để chọn cao trình ngưỡng đập cho phù hợp. 5.2.2.2. Trong trường hợp có giao thông thủy qua đập, cao trình ngưỡng đập phải đảm bảo chiều sâu, được xác định theo công thức sau: Z ng = Z MNT-TK - [h] (1) Trong đó: Z ng : Cao trình ngưỡng đập, m; Z MNT-TK : Mực nước thấp thiết kế, m; [h]: Độ sâu ngưỡng cho phép theo TCVN 5664 : 2009, m. Trong thiết kế cần so sánh một số phương án bố trí cao trình ngưỡng đập theo điều kiện kỹ thuật và kinh tế trên cơ sở xem xét các yếu tố về địa hình, địa chất, thủy lực dòng chảy. 5.2.3. Lựa chọn chiều rộng khoang đập Chiều rộng khoang đập được lựa chọn cần đảm bảo các yêu cầu sau, trên cơ sở xét tới kinh tế kỹ thuật: a) Khi có yêu cầu về giao thông thủy, Chiều rộng khoang đập đảm bảo theo TCVN 5664 : 2009 tương ứng với cấp đường thủy nội địa tại vị trí của sông, kênh, rạch. Trường hợp công trình có nhiều khoang thoát nước thì cần có ít nhất một khoang đảm bảo yêu cầu cho giao thông thủy, được ưu tiên bố trí tại vị trí luồng chạy tầu hiện hữu. b) Phù hợp với khả năng chế tạo, lắp ráp cửa van và các thiết bị cơ khí. c) Thuận lợi cho quá trình vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa cửa van. d) Quy phân tích kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án tối ưu về chiều rộng khoang đập. CHÚ THÍCH: - Chiều rộng khoang đập nên chọn phù hợp với chiều dài nhịp dầm cầu định hình phía trên (trường hợp có giao thông bộ); - Khi thiết kế khoang rộng, giá thành cửa van và thiết bị cơ khí tăng lên nhưng giá thành phần thủy công giảm xuống - Tính toán lựa chọn số khoang, bề rộng cửa tối ưu sao cho giá thành là nhỏ nhất. 5.2.4. Xác định cao trình đáy dầm cầu công tác hoặc cầu giao thông trên đập 5.2.4.1. Cao trình đáy dầm cầu công tác hoặc cầu giao thông trên đập, phải cao hơn mực nước lũ thiết kế. 5.2.4.2. Trường hợp có yêu cầu về giao thông thủy, cao trình đáy dầm cầu giao thông (cầu công tác) trên đập được xác định theo điều kiện về tĩnh không cho giao thông thủy theo TCVN 5664 : 2009. Cao trình đáy dầm cầu tối thiểu được xác định theo công thức sau: Z đáydc = Z MNC-TK + [H] (2) Trong đó: Z đáydc : Cao trình đáy dầm cầu giao thông (cầu công tác), m; Z MNC-TK : Mực nước cao thiết kế, m; [H]: Chiều cao tĩnh không đối với cầu theo TCVN 5664 : 2009, m. 5.2.5. Xác định cao trình đỉnh cửa van, đỉnh trụ pin 5.2.5.1. Cao trình đỉnh cửa van được chọn là giá trị lớn nhất theo hai điều kiện sau: a) Theo điều kiện ngăn nước (ngăn triều hoặc ngăn mặn) Z cv1 = Z trP% + D h + h nbd + a 0 (3) Trong đó: Z trP% : Mực nước ứng với tần suất thiết kế P%, theo kết quả tính toán thủy văn, thủy lực phụ thuộc vào cấp của công trình, m ; D h: Chênh lệch giữa mực nước tĩnh và trung tâm sóng, m; h nbd : Chiều cao dự phòng nước biển dâng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, m; a 0 : Độ vượt cao an toàn, m. b) Theo yêu cầu về cao trình giữ nước (giữ nước môi trường, cấp nước) Z cv2 = Z gnP% + D h’ + a 0 (4) Trong đó: Z gnP% : Mực nước yêu cầu giữ ứng với tần suất thiết kế P%, m; h’: Chênh lệch giữa mực nước tĩnh và trung tâm sóng, m; a 0 : Độ vượt cao an toàn, m. Độ vượt cao an toàn (a 0 ) được xác định theo bảng 1. Bảng 1 - Độ vượt cao an toàn (a 0 ) Cấp công trình Đặc biệt I II III IV Mực nước thiết kế (m) 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 Mực nước kiểm tra (m) 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 Cao trình đỉnh cửa van được chọn là giá trị lớn nhất trong hai giá trị được tính toán theo các trường hợp trên. 5.2.5.2. Cao trình đỉnh trụ pin Cao trình đỉnh trụ pin được chọn lớn hơn cao trình đỉnh cửa van từ 0 m đến 0,50 m tùy thuộc vào loại cửa van và yêu cầu bố trí các hạng mục kết cấu và thiết bị trên đỉnh trụ. 5.2.6. Cao trình đỉnh mang đập Thông thường cao trình đỉnh mang đập được lấy bằng cao trình đỉnh trụ pin. Tuy nhiên trong một số trường hợp để hạ thấp chiều cao đắp đất mang đập có thể chọn cao trình đỉnh mang thấp hơn cào trình trụ pin đập và kết hợp làm tường chắn sóng. 5.2.7. Kết cấu công trình 5.2.7.1. Yêu cầu lựa chọn kết cấu Việc lựa chọn kết cấu và kích thước các bộ phận công trình đập xà lan phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế, kỹ thuật các phương án. Kết cấu công trình chọn phải thoả mãn các yêu cầu sau: Đáp ứng tốt nhất các nhiệm vụ đề ra a) Có kết cấu gọn nhẹ để vừa có thể nổi khi bơm nước ra và chìm khi bơm nước vào đập và vừa có đủ không gian bố trí, lắp đặt thiết bị cửa van, thiết bị vận hành; b) Giảm thiểu đền bù, giải phóng mặt bằng; c) Thích hợp cho vùng gặp khó khăn về vật liệu tại chỗ; d) Sử dụng khối lượng các vật liệu bê tông, cốt thép ở mức tối ưu nhất; e) Biện pháp thi công phù hợp với năng lực thiết bị thi công thực tế hiện có ở Việt Nam; f) Kết cấu từng bộ phận phải đủ chiều dày để chống thấm, bảo vệ cốt thép và đảm bảo tuổi thọ công trình; g) Thuận tiện trong quản lý vận hành và dễ duy tu bảo dưỡng; h) Có tính thẩm mỹ, hài hòa với không gian văn hóa- kiến trúc chung chung của khu vực. 5.2.7.2. Lựa chọn kết cấu Kết cấu đập xà lan có hai loại: Đập xà lan hộp và đập xà lan bản dầm a) Kết cấu đập xà lan hộp Đập xà lan hộp gồm bản đáy và trụ pin đều là dạng hộp bằng bê tông cốt thép, bên trong hộp được gia cường bằng hệ thống bản sườn: a.1) Bản đáy: kết cấu hộp bằng bê tông cốt thép được gia cường bằng hệ thống vách dọc và ngang liên kết với mặt sàn, khoảng cách giữa các vách và kích thước đảm bảo ổn định và chịu lực. Tại vị trí cửa van và phai có dầm ngang cao để đỡ và tăng cường khả năng chịu lực cho bản đáy đập xà lan. a.2) Trụ pin: kết cấu hộp bằng bê tông cốt thép được gia cường bằng hệ thống vách đứng và ngang ở phía ngoài, khoảng cách và kích thước vách cần đảm bảo chịu lực. Hai vách ở hai đầu đập xà lan có chiều dày lớn hơn để bố trí khe phai chắn nước khi di chuyển. Tại vị trí cửa van và phai tường sườn đảm bảo đủ để bố trí khe van và khe phai đồng thời tăng cường khả năng chịu lực cho trụ pin đập xà lan. Kết cấu đập xà lan hộp xem A.1 phụ lục A. b) Kết cấu đập xà lan bản dầm Đập xà lan bản dầm gồm bản đáy và trụ pin bằng bê tông cốt thép, được gia cường bằng hệ thống dầm, làm nổi bằng đóng phai thượng lưu ở hai đầu đập xà lan, tạo thành hộp rỗng có cấu tạo như sau: b1) Bản đáy: kết cấu bản bê tông cốt thép được gia cường bằng hệ thống dầm liên kết với nhau, khoảng cách giữa các dầm và kích thước dầm đảm bảo ổn định và chịu lực. Tại vị trí cửa van và phai có dầm ngang cao để đỡ và tăng cường khả năng chịu lực cho bản đáy đập xà lan. b2) Trụ pin: kết cấu bản bê tông cốt thép được gia cường bằng hệ thống dầm đứng và ngang ở phía ngoài, khoảng cách giữa các dầm, kích thước dầm cần đảm bảo chịu lực. Hai dầm đứng ở hai đầu đập xà lan có chiều dày lớn hơn để bố trí khóa và roăng kín nước cho phai thượng hạ lưu khi di chuyển. Tại vị trí cửa van và phai kích thước tường phải đảm bảo đủ để bố trí khe van và khe phai đồng thời tăng cường khả năng chịu lực cho trụ pin đập xà lan. b3) Phai thượng hạ lưu: Trong đập xà lan bản dầm cần làm bố trí kết cấu phai dạng bản dầm có roăng cao su để khi cần di dời đập xà lan thì đóng phai thượng hạ lưu để tạo hộp kín phục vụ lai dắt và hạ chìm. Sau khi công trình hạ chìm, phai hạ xuống thành kết cấu tiêu năng. b4) Cầu giao thông: có thể kết hợp cầu giao thông, nhằm đáp ứng yêu cầu đi lại, đồng thời có tác dụng như một kết cấu giằng ngang liên kết hai trụ pin, tăng cường khả năng chịu lực cho trụ pin đập xà lan. Nếu cầu lớn thì phải bố trí mố trụ cầu ngoài phạm vi trụ pin đập. Kết cấu đập xà lan bản dầm xem A.2 phụ lục A. 5.3. Tính toán thủy lực và bố trí tiêu năng 5.3.1. Mục đích tính toán Tính toán tiêu xăng xác định nối tiếp sau đập xà lan để lựa chọn loại và kết cấu đảm bảo công trình ổn định về xói. 5.3.2. Trường hợp tính toán Tính toán tiêu năng với các trường hợp đóng mở cửa van theo mục tiêu nhiệm vụ của đập xà lan và theo tần suất thiết kế và kiểm tra của công trình. Khi có yêu cầu lấy nước ngược thì cần tính toán tiêu năng phía thượng lưu. 5.3.3. Nội dung tính toán Tính toán thủy lực sau đập xà lan nhằm xác định chế độ chảy. Cần xem xét tăng khẩu độ trong trường hợp nối tiếp dòng chảy sau công trình không phải là chảy ngập. Kiểm tra lưu tốc sau đập xà lan theo công thức: V max <> kx (5) Trong đó: V max là lưu tốc lớn nhất sau đập xà lan, m/s; V kx là vận tốc không xói cho phép, m/s, xác định theo TCVN 4118 : 2012. Hình thức chống xói thượng hoặc hạ lưu bằng các loại vật liệu có thể thi công trong nước như: rọ đá, thảm đá, đá hộc thả rối, bê tông thả rối, thảm bê tông. 5.4. Tính toán thấm 5.4.1. Tính toán thấm dưới móng đập 5.4.1.1. Mục đích tính toán Tính toán thấm để lựa chọn loại và kết cấu đảm bảo công trình ổn định về thấm. 5.4.1.2. Trường hợp tính toán Với công trình chịu lực hai chiều cần tính toán, kiểm tra độ bền thấm của nền cho cả hai trường hợp làm việc là trường hợp giữ nước và trường hợp ngăn nước. Với công trình chịu lực một chiều thì chỉ cần tính toán kiểm tra độ bền thấm của nền cho một trong hai trường hợp giữ nước hoặc trường hợp ngăn nước tùy theo nhiệm vụ của công trình cụ thể. Với trường hợp giữ nước cần tính toán với tổ hợp mực nước thượng lưu giữ lớn nhất và mực nước hạ lưu nhỏ nhất. Với trường hợp ngăn nước cần tính toán với tổ hợp cơ bản và kiểm tra với tổ hợp kiểm tra (với mỗi tổ hợp đều chọn cặp mực nước thượng lưu nhỏ nhất và mực nước hạ lưu lớn nhất). 5.4.1.3. Nội dung tính toán Tính toán áp lực thấm của nền móng đập có thể dùng phương pháp hệ số sức kháng hoặc phương pháp lưới dòng chảy. Tại nền móng phức tạp nên phương pháp số như phần tử hữu hạn hay sai phân hữu hạn. Phương pháp hệ số sức kháng xem bảng B.1, phụ lục B. Nếu hệ số thấm của khối đất phía sau 2 tường bên lớn hơn hệ số thấm của nền móng đập thì tính theo dòng chảy viền hướng bên. 5.4.1.4. Điều kiện ổn định thấm Nền công trình đảm bảo ổn định thấm: (6) Trong đó: n c là hệ số tổ hợp tải trọng; K n là hệ số bảo đảm được xét theo quy mô, nhiệm vụ của công trình; m là hệ số điều kiện làm việc J ra là gradien thấm trong nền hoặc điểm ra của dòng thấm; [J] là gradien thấm cho phép của nền, phụ thuộc vào cấp công trình và loại đất nền theo TCVN 4253 : 2012. 5.4.2. Tính toán thấm mang đập 5.4.2.1. Kết cấu chống thấm mang đập có nhiệm vụ giảm gradient thấm, đề phòng biến dạng thấm của đất nền mang cống. 5.4.2.2. Kết cấu và chiều dài chống thấm mang đập phải đảm bảo ổn định thấm theo 5.4.1.4 và hợp lý về kinh tế - kỹ thuật. 5.4.2.3. Chiều dài đường viền thấm mang đập được xác định dựa vào cột nước thấm và loại đất đắp mang đập. Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để để kiểm tra lại chiều dài đường viền thấm. 5.5. Tính toán ổn định đập xà lan 5.5.1. Tải trọng, tác động và tổ hợp các tải trọng lên công trình 5.5.1.1. Căn cứ mục tiêu, nhiệm vụ của công trình, đập xà lan có thể được thiết kế để chịu lực một chiều (ngăn nước hoặc giữ nước) hay chịu lực cả hai chiều (ngăn nước và giữ nước): Trường hợp giữ nước (giữ ngọt, giữ nước môi trường, cấp nước); Trường hợp ngăn nước (ngăn mặn, ngăn triều, ngăn lũ). 5.5.1.2. Các tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời và tải trọng đặc biệt: a) Tải trọng thường xuyên Tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu công trình và thiết bị phụ phi kết cấu (DC), tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng (DW); Tải trọng đất (EH) bao gồm áp lực đất ngang chủ động, áp lực đất ngang bị động và áp lực đất thẳng đứng; Tải trọng nước và áp lực dòng chảy (WA) bao gồm áp lực nước và áp lực thấm, áp lực đẩy nổi tác dụng trực tiếp lên bề mặt công trình Tải trọng gây ra do kết cấu chịu ứng suất trước. b) Tải trọng tạm thời bao gồm tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn Áp lực nước do sóng, nước dềnh (WA) ; Tải trọng gió (gió trên hoạt tải WL, gió trên kết cấu WS). Hoạt tải (LL); Tải trọng người đi (PL); Lực hãm xe (BR); Lực ly tâm do xe (CE); Lực ma sát (FR); Lực động của xe (IM); c) Tải trọng đặc biệt Lực va tầu (CV) trong trường hợp mở cửa van; Lực va xe (CT) trên cầu trong trường hợp có cầu giao thông; Tải trọng động đất (EQ); Áp lực nước tương ứng mực nước kiểm tra; Tải trọng sóng do động đất, nổ hoặc sóng thần. 5.5.1.3. Trong mỗi trường hợp làm việc của đập, khi thiết kế phải tính toán theo tổ hợp tải trọng cơ bản và kiểm tra theo tổ hợp tải trọng đặc biệt. 5.5.1.4. Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm các tải trọng và tác động: tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn mà công trình có thể phải tiếp nhận cùng một lúc. 5.5.1.5. Tổ hợp tải trọng đặc biệt bao gồm các tải trọng và tác động đã xét trong tổ hợp tải trọng cơ bản nhưng một trong chúng được thay thế bằng tải trọng (hoặc tác động) tạm thời đặc biệt. Trường hợp tải trọng cơ bản có xét thêm tải trọng do động đất, sóng thần hoặc nổ cũng được xếp vào tổ hợp đặc biệt. 5.5.1.6. Chỉ dẫn về áp dụng các loại tải trọng Tùy từng công trình cụ thể (có hoặc không có cầu giao thông), các tải trọng tác dụng lên công trình khác nhau. Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu xác định theo TCVN 8421 : 2010. Trường hợp có cầu giao thông trên đập thì hoạt tải xe, gió, va tàu, va xe tác dụng lên đập xà lan xác định theo tiêu chuẩn thiết kế cầu giao thông. Đối với công trình đập xà lan từ cấp I trở lên, cần tính toán kiểm tra ảnh hưởng của động đất tới kết cấu và nền công trình theo TCVN 9386 : 2012, trong đó có kết cấu cọc, hóa lỏng và biến dạng lún của đất nền. 5.5.2. Tính toán ổn định 5.5.2.1. Yêu cầu tính toán Các chỉ tiêu thí nghiệm tính chất vật lý, cơ học của đất nền. Đối với thí nghiệm chuyên môn của đất nền nên căn cứ vào tình hình cụ thể công trình để xác định. Tính toán ổn định đập trên nền đất cần thỏa mãn các yêu cầu trong tất cả các trường hợp tính toán yêu cầu áp lực đáy móng trung bình không được lớn hơn sức chịu tải cho phép của đất nền và không sinh ra áp lực kéo. 5.5.2.2. Tính toán ổn định chung của công trình và nền Công thức kiểm tra ổn định chung: (7) Trong đó: N tt là tải trọng tính toán tổng quát (lực, mô men, ứng suất), biến dạng hoặc thông số khác mà nó là căn cứ để đánh giá trạng thái giới hạn; R là sức chịu tải tính toán tổng quát, biến dạng hoặc thông số khác được xác lập theo các tài liệu tiêu chuẩn thiết kế. m là hệ số điều kiện làm việc. Hệ số m xét tới loại hình công trình, kết cấu hoặc nền, dạng vật liệu, tính gần đúng của sơ đồ tính, nhóm trạng thái giới hạn và các yếu tố khác được quy định trong các tài liệu tiêu chuẩn thiết kế hiện hành cho mỗi loại công trình, kết cấu và nền khác nhau; n c là hệ số tổ hợp tải trọng; K n là hệ số bảo đảm được xét theo quy mô, nhiệm vụ của công trình; K là hệ số an toàn chung của công trình. 5.5.2.3. Tính toán áp suất đáy móng Áp suất đáy móng chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như hình dạng, kích thước và độ cứng của móng, độ sâu chôn móng, giá trị và quy luật phân bố của tải trọng tác dụng lên móng, tính chất đất nền. Áp suất đáy móng lớn nhất và nhỏ nhất được xác định theo công thức nén lệch tâm: (8) Trong đó: V: tổng lực thẳng đứng tác dụng lên công trình; S M x , S M y là tổng giá trị mômen của các lực theo phương x và y đối với tâm; F là diện tích đáy móng tính toán; W x , W y : Môdun chống uốn của mặt cắt đáy móng tính toán theo phương x, phương y. Khi thiết kế công trình không cho phép để áp suất đáy móng âm bởi vì vừa gây bất lợi cho công trình mà nền làm việc không hết khả năng. Vì thế cần điều chỉnh tổng tải trọng công trình về hướng tâm móng để áp suất đáy móng phân bố càng đều càng tốt. Nền công trình đặt trên đất yếu cần khống chế . 5.5.2.4. Tính toán ổn định công trình khi chịu tải trọng đứng Đối với nền đất sét yếu, sức chịu tải nền tính toán R bằng 5,14*Su. Trong đó S u : lực dính không thoát nước, xác định từ thí nghiệm cắt ba trục mô hình cắt nhanh không cố kết không thoát nước hoặc từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường. Kiểm tra ổn định công trình theo công thức (7). 5.5.2.5. Tính toán ổn định công trình khi chịu tải trọng đồng thời đứng, ngang và mô men a) Kiểm tra ổn định theo tải trọng ngang Tải trọng tính toán: Trong đó: H là tải trọng ngang ứng với tổ hợp tính toán. V 0 : Tải trọng đứng giới hạn, lấy bằng 5,14*S u . Sức chịu tải tính toán R bằng giá trị tra theo hình (c.1) hoặc hình (c.2) phụ lục C ứng với giá trị và . b) Kiểm tra ổn định theo mô men Tải trọng tính toán: Sức chịu tải tính toán R bằng giá trị tra theo hình (c.1) hoặc hình (c.2) phụ lục C ứng với giá trị và . Kiểm tra ổn định công trình theo công thức (7). 5.5.3. Tính toán lún Lún nền móng đập dùng phương pháp pháp cộng lún từng lớp trong phạm vi chịu nén cho nền không phải là đá theo TCVN 4253 : 2012. Chênh lệch lún thượng hạ lưu nhỏ hơn giá trị cho phép ứng với từng loại cửa van. Giá trị chênh lệch lún cho phép là giá trị để cho cửa van làm việc bình thường không gây kẹt cửa và công trình không bị lún quá gây mất mỹ quan do thiết kế qui định. Giá trị lún cho phép của công trình cũng không được vượt quá độ lún cho phép. S < [s] =""> S cl <> cl ] Trong đó: S: là độ lún tại tâm móng đập; S cl : là chênh lệch lún điểm thượng hạ lưu công trình; [S cl ]: là chênh lệch lún cho phép để công trình làm việc bình thường; [S]: Là độ lún cho phép của công trình. 5.5.3.1. Độ lún cuối cùng của nền móng nên chọn điểm tính toán có tính đại biểu để tiến hành tính toán nên xét ảnh hưởng của độ cứng kết cấu để tiến hành điều chỉnh. 5.5.3.2. Độ lún lớn nhất cho phép và chênh lệch độ lún của nền móng nên lấy nguyên tắc bảo đảm an toàn cho đập xà lan vận hành bình thường. Độ lún cho phép đối với đập xà lan đặt trực tiếp trên nền sét yếu, dẻo mềm, dẻo chảy bằng 10 cm. 5.6. Biện pháp tăng cường ổn định chịu tải công trình 5.6.1. Nên tận dụng nền tự nhiên để làm nền đập. Đối với nền móng là đất sét yếu dẻo mềm dẻo chảy cần kiểm tra ổn định, độ lún trong thời đoạn tạm thời sau khi hoàn công chưa vận hành, và thời kỳ làm việc ổn định lâu dài. Cần xét đến các yếu tố sự làm việc bất lợi của kết cấu dẫn tới bất lợi cho nền, như lún lệch do làm việc của cửa van tự động, Nếu không đảm bảo cần xử lý thích đáng và có luận chứng đầy đủ. 5.6.2. Phương án xử lý nền móng nên xem xét một cách tổng hợp tình hình nền móng, đặc điểm kết cấu, điều kiện thi công và yêu cầu vận hành, để so sánh kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án tối ưu. 5.6.3. Khi xây dựng đập trên nền móng nửa là đất một nửa là đá, hoặc một nửa là cuội sỏi, một nửa là sét mềm yếu thì phải có biện pháp xử lý nền thích hợp để đảm bảo ổn định về nền, thấm và lún. Khi đập xà lan không đảm bảo ổn định về sức chịu tải, trượt và lún, dựa trên tình hình cụ thể công trình, có thể dùng một trong các biện pháp sau đây: 5.6.3.1. Trong trường hợp đập xà lan mất ổn định do lực đứng V > Vo, hoặc lún quá lớn thì có thể xử lý nền bằng giải pháp cọc tràm hoặc cọc xi măng đất. 5.6.3.2. Trong trường hợp V 5.6.3.3. Trường hợp nền không đảm bảo ổn định trượt, có thể sử dụng bản cản trượt để tăng khả năng chịu lực ngang của đập xà lan. 5.6.4. Xử lý tiếp xúc nền đập xà lan bằng tầng đệm hỗn hợp a) Tăng cường khả năng ma sát giữa đập xà lan và nền bằng cách rải lớp đá dăm loại 1*2 dày 2 đến 3 cm lên bề mặt nền. Với công trình quan trọng cấp I, II cần có thí nghiệm kiểm tra chiều dày và sự thâm nhập của đất bùn vào các kẽ rỗng của đá dăm và kiểm tra hệ số thấm của của lớp tiếp xúc. Từ đó đánh giá ổn định thấm của công trình. b) Kiểm tra ổn định đập xà lan có xử lý tiếp xúc Hệ số điều kiện làm việc: m = 0,9 với đập xà lan có xử lý tiếp xúc bằng tầng đệm, m = 0,5 đến 0,6 với đập xà lan không xử lý tiếp xúc. c) Tầng đệm hỗn hợp phải đảm bảo đủ chiều dày để phát huy toàn bộ ma sát đất nền với bản đáy đập xà lan. Tuy nhiên yêu cầu của lớp này là không được quá dày, vì nếu đất bùn không xâm nhập đủ vào kẻ rỗng đá dăm thì nước có thể thấm qua các khe rỗng. Khi lớp đá dăm < 3="" cm="" và=""> u <15 kpa="" thì="" không="" cần="" phải="" tổ="" chức="" thí="" nghiệm="" kiểm="" tra="" sự="" xâm=""> 5.6.5. Xử lý cho nền đập xà lan bằng cọc tràm và tầng đệm hỗn hợp 5.6.5.1. Điều kiện đối với đất nền 1. Các loại đất yếu dùng thích hợp cho giải pháp gia cố bằng cọc tràm có thể bao gồm các loại đất ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy và chảy, các loại đất bùn, đất than bùn. 2. Tùy theo trị số và tính chất tác dụng của tải trọng công trình cũng như tùy theo sơ đồ địa chất cụ thể ở khu vực xây dựng mà lựa chọn đường kính, chiều dài và mật độ cọc thích hợp. 5.6.5.2. Điều kiện về tải trọng công trình 1. Giải pháp xử lý nền đất yếu cho công trình đập xà lan bằng phương pháp dùng cọc tràm được sử dụng cho đập xà lan có chênh lệch mực nước lớn hơn 2 m hoặc có kết hợp cầu giao thông lớn hoặc có ứng suất tác dụng lên nền móng từ 40 kPa đến 150 kPa. 2. Trong trường hợp nền đảm bảo yêu cầu chịu lực đồng thời lực đứng V, lực ngang H và moment M, nhưng độ lún của công trình vượt quá cho phép thì có thể sử dụng biện pháp gia cố cọc tràm để đưa tải trọng xuống sâu, giảm lún cho công trình. Tính toán số lượng cọc tràm và ổn định đập xà lan trên nền gia cố cọc tràm xem phụ lục C. 5.6.6. Xử lý cho nền đập xà lan bằng cọc xi măng đất Khi tính toán gia cố nền bằng cọc xi măng đất cần theo qui trình: Kiểm tra điều kiện chịu lực phức hợp của nền tự nhiên: Nếu điều kiện chịu lực đồng thời lực đứng V, lực ngang H và moment M không đảm bảo thì mới tính toán thiết kế gia cố nền bằng cọc xi măng đất theo trình tự: Giả thiết mật độ, đường kính và chiều dài cọc sau đó kiểm tra lại điều kiện ổn định chịu lực phức hợp của nền để có kết luận và đưa ra quy cách cho cọc xi măng đất gia cố sử dụng. Nếu chưa đạt thì cần thiết tăng các thông số về mật độ, chiều dài và đường kính cọc cho phù hợp. Trường hợp đất nền đảm bảo điều kiện chịu lực đồng thời lực đứng V, lực ngang H và moment M nhưng không đảm bảo điều kiện về lún và biến dạng thì cũng cần phải xử lý nền bằng cọc xi măng đất. 5.7. Tính toán kết cấu đập xà lan 5.7.1. Mô hình tính toán Đập xà lan là một kết cấu không gian nên để tính toán kết cấu đập xà lan cần sử dụng mô hình không gian gồm bản, dầm liên kết với nhau. Phân tích ứng suất biến dạng ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn. Các bước tính toán như sau: a) Rời rạc hóa kết cấu đập xà lan bằng các phần tử bản, dầm. b) Gắn các điều kiện liên kết, khi đập xà lan nằm trên nền đất coi liên kết giữa đập xà lan và đất nền là liên kết đàn hồi, đặc trưng bởi hệ số phản lực nền. c) Đặt các lực tác dụng d) Tính nội lực kết cấu e) Bố trí cốt thép cho dầm, bản, sườn. CHÚ THÍCH: Việc chia lưới càng nhỏ thì kết quả tính toán càng chính xác, tuy nhiên khối lượng tính toán càng nhiều và phức tạp. Do đó việc chia lưới cần xem xét phù hợp mà vẫn đảm bảo chính xác. 5.7.2. Trường hợp tính toán Khi tính toán kết cấu đập xà lan phải tính cho các trường hợp sau: a) Trường hợp kết cấu bất lợi nhất là khi bơm hết nước trong khoang đập xà lan, nhưng do lực dính giữa đập xà lan và đất nền nên đập xà lan chưa nổi, lúc đó chênh lệch cột nước trong và ngoài đập xà lan là lớn nhất. b) Trường hợp giữ ngọt chịu chênh lệch áp lực nước thượng hạ lưu lớn nhất c) Trường hợp ngăn mặn chênh lệch áp lực nước hạ lưu - thượng lưu lớn nhất d) Trường hợp lai dắt đập xà lan nổi trên mặt nước. 5.7.3. Phương pháp tính toán Tính toán đập xà lan trên nền mềm sử dụng mô hình kết cấu trên nền đàn hồi. Tại các nút của phần tử bản gán các điều kiện biên như sau: Hình 1 - Sơ đồ chia lưới phần tử để tính toán kết cấu đập xà lan trên nền đàn hồi Modun phản lực nền được nhập vào các nút của phần tử dưới đáy đập xà lan là các giá trị K i xác định như sau: K i = K S . F (kN/m) (10) Trong đó: K S : Mô đun phản lực khối của nền, kN/m 3 (theo phụ lục D); F: Diện tích phần tử, m 2 . Điểm góc a, c, g, i: Điểm biên b, d, h, f: Điểm bên trong e: Tính toán kết cấu bố trí thép đập xà lan theo TCVN 4116 : 1985. 5.8. Tính toán kết cấu mang đập 5.8.1. Nối tiếp mang đập với bờ nói chung nên áp dụng hình thức đắp đất. Đất được đắp bằng biện pháp đắp trong nước nên phải đắp từ từ và chờ cố kết nên áp dụng hình thức đắp đất có cốt vải địa kỹ thuật. 5.8.2. Nối tiếp mang đập với bờ có thể áp dụng hình thức khác, nhưng đều phải đảm bảo khả năng ổn định chống lật, trượt, lún và thấm. 5.8.3. Bố trí nối tiếp mang đập với bờ không được đọng rác gây ô nhiễm môi trường. 5.8.4. Trong trường hợp có yêu cầu giao thông thủy khi đóng đập cần thiết kế cầu kéo thuyền trên mang đập. 5.9. Tính toán biện pháp thi công hạ chìm 5.9.1. Điều kiện ổn định khi hạ chìm 5.9.1.1. Điều kiện đảm bảo cho đập xà lan nổi trong nước: đập xà lan thiết kế phải tính toán đảm bảo khả năng nổi trên nước . 5.9.1.2. Điều kiện ổn định nổi của đập xà lan trong nước: Để đảm bảo đập xà lan không bị lật khi nổi phải đảm bảo ổn định ở trạng thái tĩnh. Điều kiện đảm bảo cho đập xà lan khi nổi ổn định trên mặt nước là tâm nổi của phần chìm và trọng tâm của đập xà lan nằm trên cùng đường thẳng vuông góc mặt thoáng. Khi thiết kế đập xà lan phải tiến hành xác định trọng lượng đối trọng thêm vào để đập xà lan nổi ổn định trên nước. 5.9.2. Thiết kế đập xà lan bản dầm ổn định khi hạ chìm Đập xà lan bản dầm không những dễ chế tạo và bền vững vì chiều dày bê tông cốt thép của dầm, bản tới 0,2 m đến 0,4 m mà còn dễ hạ chìm nhờ điểm đặt trọng tâm nằm thấp. Khi thiết kế đập xà lan bản dầm để đảm bảo tính ổn định khi hạ chìm cần bắt buộc phải thỏa mãn các điều kiện về hình học theo phụ lục E. 5.9.3. Thiết kế đập xà lan hộp ổn định khi hạ chìm 5.9.3.1. Điều kiện để đập xà lan hộp nổi ổn định trên mặt nước là trọng tâm đập xà lan khi nổi thấp hơn tâm nổi khi độ chìm chưa vượt quá chiều cao hộp đáy. 5.9.3.2. Để đảm bảo đập xà lan ổn định khi hạ chìm thì khi thiết kế đập xà lan hộp, tỷ lệ giữa tổng diện tích trụ pin S tp và tổng diện tích bản đáy S bd cần đảm bảo công thức sau: (11) 5.9.3.3. Khi thiết kế đập xà lan hộp, cần phải chia hộp đáy ra nhiều ô nhỏ bằng các vách dọc và vách ngang để cắt giảm sự dịch chuyển của nước trong hộp đáy, sự dịch chuyển của khối nước này là nguyên nhân gây mất ổn định nghiêng hoặc chúi. Trường hợp càng đặt nhiều vách dọc (vách song song với trụ pin) thì càng giảm góc nghiêng q , tương tự trường hợp càng đặt nhiều vách dọc (vách vuông góc với trụ pin) thì càng giảm góc chúi y , tuy nhiên khi đó trọng lượng đập càng tăng nên cần kiểm tra độ nổi của công trình. 5.10. Yêu cầu vật liệu xây dựng đập xà lan 5.10.1. Bê tông Khi thiết kế bê tông nên sử dụng bê tông tự dầm cho đập xà lan hộp. Chiều dày bảo vệ cốt thép tối thiểu 2 cm cho đập xà lan hộp, 3 cm cho đập xà lan bản dầm. Bê tông phải có phụ gia chống thấm và phụ gia siêu dẻo giảm nước chậm ninh kết. Bê tông đập xà lan nên thiết kế mác tối thiểu là M35 và mác chống thấm W10 theo TCVN 8218 : 2009. 5.10.2. Chống thấm bề mặt Đập xà lan có kết cấu mỏng nên sau khi thi công xong phải chống thấm bề mặt theo chỉ dẫn của hồ sơ thiết kế (tham khảo phụ lục F). 5.11. Yêu cầu thiết kế bố trí thiết bị quan trắc 5.11.1. Khi thiết kế đập xà lan cần phải dự kiến bố trí các thiết bị kiểm tra đo lường để tiến hành các quan trắc, nghiên cứu hiện trạng công trình và nền của chúng cả trong quá trình thi công cũng như trong thời kỳ khai thác nhằm mục đích đánh giá độ tin cậy của tổ hợp công trình nền, tình hình biến dạng để phát hiện kịp thời các hư hỏng, phòng ngừa sự cố và cải thiện tình hình khai thác. 5.11.2. Đập xà lan là công trình bê tông cốt thép trên nền đất nên yêu cầu bố trí thiết bị quan trắc cần tuân theo TCVN 8215 : 2009. Việc quan trắc chuyển vị của các trụ pin, trụ biên, áp lực thấm ở nền, đường bão hòa ở hai mang đập xà lan là rất quan trọng cần phải bố trí thiết bị quan trắc. Những nội dung cần quan trắc phụ thuộc vào cấp công trình được trình bày trong Bảng 2. Bảng 2 - Nội dung các quan trắc TT Nội dung quan trắc Cấp công trình Đặc biệt I II III IV 1 Quan trắc chuyển vị + + + + + 2 Quan trắc thấm + + + + + 3 Quan trắc áp lực nước, mạch động + + - - - 5.11.3. Quan trắc ổn định lòng dẫn và gia cố mái sông thượng hạ lưu 5.11.4. Quan trắc các yếu tố khí tượng thuỷ văn: thu thập, cập nhật và lưu trữ tài liệu mưa, gió theo tiêu chuẩn hiện hành liên quan 5.11.5. Những công trình có tàu thuyền qua lại thường xuyên phải có thiết bị đo gió để hướng dẫn tàu thuyền neo đậu và qua lại thuận tiện, an toàn 5.11.6. Những công trình có bố trí đường cá đi phải có thiết bị quan trắc cá tại vị trí tim công trình 5.11.7. Những công trình có kết hợp cầu giao thông việc bố trí các thiết bị quan trắc đối với cầu, đường nối tiếp đầu cầu theo tiêu chuẩn hiện hành liên quan 5.11.8. Thiết kế bố trí thiết bị quan trắc chuyển vị 5.11.8.1. Nội dung quan trắc chuyển vị bao gồm: - Quan trắc lún. - Quan trắc chuyển vị ngang, nghiêng, lệch; - Quan trắc tình hình ổn định các kết cấu gia cố mái sông, lòng dẫn. 5.11.8.2. Bố trí các thiết bị đo để quan trắc chuyển vị được quy định như sau: Để quan trắc có thể sử dụng theo phương pháp trắc đạc hoặc phương pháp tự động. Đối với công trình từ cấp IV trở xuống nên ưu tiên áp dụng phương pháp trắc đạc dùng hệ thống mốc. Hệ thống mốc mặt bố trí trên đỉnh ở thượng lưu và hạ lưu của tất cả các trụ pin, trụ biên, trên đỉnh mang đập và trên hai bờ. 5.11.8.3. Một tháng đo 1 lần trong năm đầu và 6 tháng 1 lần cho các năm tiếp theo tại các vị trí có mốc quan trắc. 5.11.8.4. Nếu kết quả quan trắc lớn hơn các giá trị cho phép của cơ quan tư vấn cấp thì phải báo cáo lên cơ quan cấp trên để có kế hoạch xử lý. 5.11.9. Thiết kế bố trí thiết bị quan trắc mực nước, thấm 5.11.9.1. Nội dung quan trắc thấm bao gồm: - Quan trắc độ cao mực nước trước và sau cửa van; - Quan trắc hiện tượng rò rỉ do thấm qua nền, qua mang đập và cửa van. 5.11.9.2. Quan trắc mực nước phục vụ cho công tác vận hành công trình, việc quan trắc có thể sử dụng theo phương pháp trắc đạc hoặc phương pháp tự động hoặc cả hai tùy thuộc vào yêu cầu vận hành công trình. Với những công trình không có yêu cầu vận hành tự động hóa thì chỉ sử dụng phương pháp trắc đạc bằng các cột thủy chí được gắn trên mặt bên ở thượng và hạ lưu của các trụ pin. 5.11.9.3. Bố trí thiết bị quan trắc thấm tuân theo TCVN 8215 : 2009. 5.11.10. Thiết kế bố trí thiết bị quan trắc áp lực nước, mạch động Thiết bị đo mạch động của dòng chảy thường dùng là cảm biến kiểu tự cảm. Các thiết bị này có thể được lắp đặt ngay khi bắt đầu đổ bê tông hoặc khi hoàn thành đổ bê tông và phải có bộ phận đặt sẵn trong khối bê tông để đảm bảo liên kết chắc chắn giữa thiết bị đo với mặt bê tông. Các thiết bị đo áp lực nước có thể đặt trên mặt phẳng nằm ngang hoặc thẳng đứng của công trình. Sơ đồ bố trí, vị trí đặt thiết bị đo phải căn cứ vào kết quả tính toán thủy lực. Đối với công trình cấp I và cấp đặc biệt, việc bố trí thiết bị đo mạch động phải thông qua kết quả thí nghiệm mô hình. Phụ lục A (Tham khảo) Kết cấu đập xà lan A.1. Kết cấu đập xà lan hộp Đập xà lan hộp gồm có các bộ phận sau (như hình A.1 đến A.3). Hình A.1 - Cắt dọc đập xà lan hộp bê tông cốt thép Hình A.2 - Cắt ngang đập xà lan bê tông cốt thép 1. Cửa van 5. Vách gia cường 9. Hệ thống bơm 2. Hộp đáy 6. Trụ pin 10. Đường ống 3. Vách dọc giữa 7. Lan can 11. Cầu thang 4. Vách ngang 8. Nắp hầm Hình A.3 - Mặt bằng kết cấu đập xà lan hộp bằng bê tông cốt thép A.2. Kết cấu đập xà lan bản dầm Đập xà lan bản dầm gồm có các bộ phận sau (như hình A.4 đến A.7). Hình A.4 - Mặt bằng bố trí tổng thể đập xà lan bản dầm Hình A.5 - Cắt dọc đập xà lan bản dầm Hình A.6 - Cắt ngang đập xà lan bản dầm 1. Dầm van 2. Khe van 3. Dầm ngang đáy 4. Dầm dọc đáy 5. Trụ biên 6. Phai sự cố 7. Khe phai 8. Dầm đứng 9. Dầm dọc tường 10. Cầu giao thông Hình A.7 - Mặt bằng bản đáy đập xà lan bản dầm Phụ lục B (Tham khảo) Tính toán thấm Dùng phương pháp hệ số sức cản để vẽ biểu đồ áp lực thấm dưới đáy công trình Hình B.1 - Sơ đồ tính thấm B.1. Chiều dày giới hạn của tầng thấm Chiều dày giới hạn của tầng thấm T tt phụ thuộc vào các trị số hình chiếu ngang L 0 và hình chiếu đứng S 0 của đường viền thấm (Hình B.1), được lấy theo Bảng B.1. Bảng B.1 - Bảng tra chiều dày giới hạn của tầng thấm L 0 /S 0 > 5 5 đến 3,4 3,4 đến 1 1 đến 0 T tt 0,5L 0 2,5S 0 0,8S 0 + 0,5L 0 S 0 + 0,3L 0 Nếu chiều dày tầng thấm thực tế T 0 ≤ T tt thì tính toán các hệ số sức kháng theo T 0 ; còn nếu T 0 > T tt thì tính theo trị số T tt . B.2. Tính toán hệ số sức cản theo phân đoạn a) Bộ phận cửa vào, cửa ra Khi không đóng cừ, nhưng có bậc (a ¹ 0), ta có: (B.1) Trong trường hợp chung, hệ số sức kháng của bộ phận cửa vào, cửa ra xác định như sau: x v,r = 0,44 + x b (B.2) Trong đó: x b - hệ số sức kháng của bậc b) Bộ phận nằm ngang: Khi chiều dài đoạn đường viền nằm ngang L giữa 2 hàng cừ S 1 , S 2 thoả mãn điều kiện: thì: (B.3) Trong đó: T độ sâu tầng thấm trong đoạn tính toán. Nếu L <> 1 + S 2 ) thì x n = 0. B.3. Tính toán trị số tổn thất thủy lực h i : tổn thất cột nước ở đoạn thứ i. q: Lưu lượng thấm đơn vị H 1 , H 2 : Cột nước ở thượng và hạ lưu công trình. Xác định hệ số sức cản x v , x r , x ng : hệ số tổn thất đoạn vào đoạn ra và đoạn nằm ngang Hiệu chỉnh trị số tổn thất cột nước và biểu đồ áp lực thấm của đoạn cửa vào, cửa ra. h’ 0 = b’.h 0 . Trong đó: h 0 : trị số tổn thất thủy lực tính toán theo (B.4) h’: trị số tổn thất thủy lực hiệu chỉnh. b': hệ số hiệu chỉnh lực cản, tính theo (B.5) Trong đó: S’: Tổng độ sâu cừ và bản đáy trong đất T’: Độ sâu tầng thấm nước của móng ở phía khác của cừ Nếu b’>1 lấy b’=1.0. Trị số giảm nhỏ của tổn thất cột nước sau hiệu chỉnh tính theo công thức sau: D h=(1 - b’).h 0 . D h: trị số giảm nhỏ của tổng thất cột nước sau khi đã hiệu chỉnh, m. B.4. Tính toán ổn định chống thấm Trị số gradien thấm lớn nhất tại cửa ra có thể xác định theo công thức: Trong đó: S x i : Tổng hệ số sức cản, xác định với T tt ; a : hệ số xác định theo công thức sau: Trong đó: T 1 : Độ sâu tầng thấm, lấy phía tầng thấm dày; T 2 : Độ sâu tầng thấm, lấy phía tầng thấm mỏng: T 2 ≤ T 1 ; S: chiều dài cừ tại cửa ra; Kiểm tra độ bền thấm của công trình theo công thức: J r ≤ J cp (B.8) Phụ lục C (Tham khảo) Tính toán ổn định đập xà lan C.1. Lựa chọn chống cắt không thoát nước S u Cường độ chống cắt không thoát nước của đất sét yếu dùng trong tính toán được chỉnh lý thống kê từ số liệu khảo sát trong phòng hoặc thí nghiệm cắt cánh hiện trường. Trong tính toán, cường độ chống cắt không thoát nước lấy trung bình đến độ sâu B/3 (B là chiều rộng móng đập xà lan) và không lớn hơn chiều sâu lớp đất yếu ngay dưới đáy móng. C.2. Biểu đồ xác định hệ số không thứ nguyên tính toán ổn định đập xà lan chịu tác dụng đồng thời tải trọng đứng, ngang và mô men. + Tra giá trị ứng với cặp giá trị và theo hình C.1 khi < 0,5,="" theo="" hình="" c.2="" khi=""> ≥ 0,5 + Tra giá trị ứng với cặp giá trị và theo hình C.1 khi < 0,5,="" theo="" hình="" c.2="" khi=""> ≥ 0,5 Hình C1 - Biểu đồ bao mặt phá hoại khi <> Hình C.2 - Biểu đồ bao mặt phá hoại khi ≥ 0,5 C.3. Gia cố nền đập xà lan bằng cọc tràm và tầng đệm hỗn hợp. C3.1. Xác định mật độ cọc tràm gia cố 1. Xác định theo công thức: Trong đó: + n: Số lượng cọc tràm trên 1m 2 . + d: Đường kính cọc tràm. + e 0 : Độ rỗng tự nhiên đất nền. + e yc : Độ rỗng đất nền yêu cầu sau khi gia cố. 2. Theo độ sệt của nền đất: + Đất yếu vừa có độ sệt bằng 0,55 đến 0,60, cường độ chịu tải thiên nhiên R0 = 70 đến 90 kPa đóng 16 cọc cho 1 m 2 . + Đất yếu có độ sệt 0,7 đến 0,8, cường độ chịu tải thiên nhiên R 0 = 50 đến 70 kPa đóng 25 cọc cho 1 m 2 . + Đất yếu quá có độ sệt lớn hơn 0,80, cường độ chịu tải thiên nhiên R 0 < 50="" kpa="" đóng="" 36="" cọc="" cho="" 1=""> 2 . Thông thường, đối với các loại cát nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời và bão hòa nước có thể sử dụng mật độ từ 16 cọc/m2 đến 25 cọc/m 2 , đối với các loại cát pha sét và sét pha cát ở trạng thái dẻo mềm, chảy dẻo hoặc chảy có thể sử dụng từ 25 cọc/m 2 đến 36 cọc/m 2 , còn đối với các loại sét ở trạng thái chảy và các loại bùn sét, đất than bùn và than bùn có thể sử dụng mật độ lớn hơn. C3.2. Khi V > V 0 , cần gia cố giảm lún và tăng sức chịu tải Nếu V > V0 thì khi gia cố cọc tràm hoặc cọc tre, V 0 tăng lên, gọi là V OG . Khi đó , , giảm xuống. Khi gia cố, tiệm cận đến giá trị 0,5 thì khả năng ổn định tổng thể tăng lên và hiệu quả giải pháp gia cố là tốt nhất. Công thức kiểm tra ổn định: (C.2) Trong đó: N tt là tải trọng tính toán; R là sức chịu tải tính toán. m 1 là hệ số điều kiện làm việc đồng thời cọc tràm hoặc cọc tre và đất nền, m 1 = 0,45 đến 0,55. n c là hệ số tổ hợp tải trọng; K n là hệ số bảo đảm được xét theo quy mô, nhiệm vụ của công trình; a) Kiểm tra ổn định theo tải trọng ngang Tải trọng tính toán: Sức chịu tải tính toán R bằng giá trị tra theo hình (c.1) hoặc hình (c.2) ứng với giá trị và . b) Kiểm tra ổn định theo mô men Tải trọng tính toán: Sức chịu tải tính toán R bằng giá trị tra theo hình (c.1) hoặc hình (c.2) ứng với giá trị và . Kiểm tra trượt qua mặt tiếp xúc: Trong đó: m là hệ số điều kiện làm việc, m =0,9. tg ( d ) là hệ số ma sát trượt, đối với lớp bê tông đặc biệt tg ( d ) = 0,577 đến 0,75; Lấy tg ( d ) = 0,26 đến 0,36 đối với lớp tiếp xúc bằng bao tải đất. C3.3. Khi 0,5V 0 < v="">< v0,="" công="" trình="" đảm="" bảo="" ổn="" định="" chịu="" lực="" phức="" tạp="" nhưng="" lún="" nhiều="" cần="" gia="" cố="" giảm=""> Tính toán ổn định tổng thể theo 5.5.2.5. Nhưng nếu S> [S o ], cần gia cố để giảm lún. Sau khi gia cố cọc tràm, tính toán biến dạng của nền móng như bình thường. Kiểm tra trượt qua mặt tiếp xúc theo công thức (C.3). C3.4. Khi 0,3.V 0 < v=""><> 0 , nếu công trình đã đảm bảo điều kiện chịu lực phức tạp theo 5.5.2.5, nhưng công trình vẫn lún, Khuyến cáo áp dụng biện pháp dự phòng lún khi làm nền đập xà lan là biện pháp chủ đạo, trừ trường hợp có yêu cầu bắt buộc. Lúc đó nếu công trình lún vượt quá độ lún cho phép, áp dụng biện pháp khi chuẩn bị nền đập xà lan, dự phòng cao trình lún 10 cm, để khắc phục hiện tượng lún tức thời sau khi hạ chìm. C4. Gia cố nền đập xà lan bằng cọc xi măng đất và tầng đệm hỗn hợp C4.1. Các trường hợp xử lý cọc xi măng đất Khi xử lý cọc xi măng đất, V0 sẽ tăng lên thành V 0G , Khi đó , , giảm xuống theo tỷ lệ tăng của V 0 . C4.1.1. Khi V > V 0 , cần gia cố cọc xi măng đất để giảm lún và tăng sức chịu tải Nếu V > V0 hay trong khoảng 1 đến 1,5 thì khi gia cố cọc xi măng đất, V 0 tăng lên gọi là V OG nên đến 0,75 đồng thời , cũng giảm xuống. Nếu đến 0,75, trên hình C.1 và C.2 đó là phạm vi hiệu quả nhất đối với đập xà lan chịu lực ngang. Kiểm tra ổn định theo công thức (C.2), với m 1 : Hệ số điều kiện làm việc đồng thời cọc xi măng đất và đất nền, m 1 = 0,65 đến 0,75 Kiểm tra trượt qua mặt tiếp xúc theo công thức (C.3). C4.1.2. Khi 0,5.V 0 < v=""><> 0 , công trình đảm bảo ổn định chịu lực phức tạp nhưng lún nhiều cần gia cố giảm lún. Tính toán ổn định tổng thể theo 5.5.2.5. Nhưng nếu độ lún tính toán S > [S o ], cần gia cố để giảm lún. Sau khi gia cố cọc tràm, tính toán biến dạng của nền móng như bình thường. Kiểm tra trượt qua mặt tiếp xúc theo công thức (C.3). C4.1.3. Khi 0,3.V 0 < v=""><> 0 , Nếu công trình đã đảm bảo điều kiện chịu lực phức tạp theo công thức (c.2), nhưng công trình vẫn lún, khuyến cáo áp dụng biện pháp dự phòng lún khi làm nền đập xà lan là biện pháp chủ đạo, trừ trường hợp có yêu cầu bắt buộc. Lúc đó nếu công trình lún vượt quá độ lún cho phép, áp dụng biện pháp khi chuẩn bị nền đập xà lan, dự phòng cao trình lún 10 cm, để khắc phục hiện tượng lún tức thời sau khi hạ chìm. Phụ lục D (Tham khảo) Tính toán kết cấu đập xà lan D.1. Mô đun phản lực nền Bảng D.1 - Giá trị mô đun phản lực nền K s của một số loại đất TT Loại đất Ks, KN/m 3 1 Đất chảy Đất mới đắp Đất sét ướt và mềm nhão 1000 đến 5000 2 Đất sét ẩm 5000 đến 10000 3 Đất sét cứng 10000 đến 20000 Mô đun phản lực nền K S =1000 kN/m 3 ở ngang mặt đất lòng sông Đồng bằng sông Cửu Long với sét hữu cơ, trạng thái dẻo chảy có j =3 o c=0.5 kG/cm 2 . D.2. Tính toán kết cấu đập xà lan Tính toán kết cấu đập xà lan, tính toán cốt thép và tính nứt theo TCVN 4116 : 1985. Phụ lục E (Tham khảo) Ổn định hạ chìm đập xà lan E.1. Những lưu ý quá trình thiết kế đập xà lan bản dầm Khi thiết kế đập xà lan bản dầm để đảm bảo tính ổn định khi hạ chìm cần bắt buộc phải thỏa mãn các điều kiện về hình học như sau: Trong đó: b , x : Hệ số hình dạng dùng để kiểm tra theo công thức (E.1) a , a ’: hệ số xác định theo công thức ; L, B: kích thước chiều dài, chiều rộng biên ngoài đập xà lan bản dầm; B tr : kích thước chiều dài, chiều rộng biên trong đập xà lan bản dầm Để đảm bảo đập xà lan bản dầm không nghiêng, không chúi khi hạ chìm phải thỏa mãn thêm điều kiện: Trong đó: Là các điểm phân chia trạng thái ổn định của đập xà lan n khoang. Với n=1, đập xà lan bản dầm một khoang xác định theo hình (E.1) Hình E.1 - Xác định các điểm phân chia trạng thái ổn định + T 0 : Độ ngập của đập xà lan khi nổi; + Z Coo : Cao độ tâm nổi ban đầu bằng T o /2; + C oo : tâm nổi ban đầu + Cao độ tâm nghiêng, chúi: + Các điểm phân chia giới hạn khác: Trong đó: - Nên lựa chọn thời điểm giao thoa giữa pha triều xuống và triều lên (nước dừng) để hạ chìm đập xà lan được an toàn thuận lợi. - Để đảm bảo điều kiện trọng tâm, tức hạ thấp trọng tâm Z Goo có mấy giải pháp sau: Giảm chiều cao trụ pin tức giảm H p (khi đã hạ chìm xong thì thi công nốt phần trụ pin còn lại); hoặc tăng chiều dày bản đáy, tức tăng t d ; hoặc tăng kích thước các dầm đáy, tức tăng h dj và b dj việc này sẽ làm tăng khả năng chịu lực của công trình. Khi Z G00 không thỏa mãn công thức (E.1) cần xem xét các trạng thái mất ổn định của đập xà lan bản dầm. Trọng tâm ban đầu ZG00nằm trong giới hạn sau: Đập xà lan không nghiêng không chúi khi hạ chìm. Đập xà lan bị nghiêng không chúi khi hạ chìm. Đập xà lan bị nghiêng và chúi đồng thời khi hạ chìm. D, Nếu Z Mo ≤ Z Goo <> oL , Đập xà lan bị nghiêng khi vừa nổi lên, trước khi hạ chìm. (E.6) E, Nếu, Z Goo > Z MoL Đập xà lan bị nghiêng và chúi khi vừa nổi lên, trước khi hạ chìm. (E.7) Trong thiết kế đập xà lan cần thiết phải lựa chọn các thông số B, B tr , L, L tr , Z Goo , Z Mo để đập không bị nghiêng, chúi theo công thức (E.3). Trong các trường hợp khác bắt buộc chuyển về theo (E.4) bằng cách thay đổi các thông số thiết kế. E.2. Một số ví dụ về quy trình hạ chìm của đập xà lan hộp Trong phần này trình bày một số ví dụ về quy trình hạ chìm của ba đập xà lan hộp đã thực hiện ở Tiểu dự án Ô Môn Xà No (tỉnh Hậu giang, tỉnh Kiên Giang và thành phố Cần Thơ) năm 2007. E.2.1 - Quy trình hạ chìm đập xà lan 9500 Hình E.2 - Sơ đồ hạ chìm đập xà lan 9500 Chú thích hình E.2: X: ký hiệu đường xả nước 0B: ký hiệu ô xà lan phia không có bơm nước H: ký hiệu đường hút nước TK: ký hiệu đường thông khí phi 21 : Ký hiệu đường thông nước ở cao trình +1,7 kể từ đáy xà lan Nguyên lý hạ chìm - Bơm nước vào đầy các ô trung tâm rồi mới đến các ô xung quanh - Bơm nước đầy các ô độc lập để không có dao động trong từng ô - Kiểm soát nước ô nào ở nguyên ô ấy cho đến khi xà lan chìm hẳn - Khi xà lan ổn định theo thế nghiêng thì chấp nhận thế nghiêng đó và tiếp tục bơm nước theo qui trình đã chọn cho đến khi góc thấp của xà lan cách mặt đất 20 đến 30 cm. - Điều chỉnh thế nghiêng bằng cách bơm nước vào các ô đối diện, đồng thời vẫn tiếp tục cho nước vào cả bên thấp hơn để cả xà lan chìm xuống. Quy trình hạ chìm - Bơm nước vào ô 4 và ô 40B lần lượt cân bằng (mỗi ô 1.5 min) cho đến khi đầy hộp đáy 2 ô này và cao hơn sàn 2 là 0,3 m. - Bơm nước vào 3 và 30B mỗi ô 1,0 min hoặc 1,5 min (mục đích tạo nghiêng phía hạ lưu) - Bơm nước luân phiên vào 4 ô theo thứ tự 3, 50B, 5, 30B mỗi ô 1.5 min cho đến khi đầy hộp đáy và cao hơn sàn 2 là 0,3 m. - Bơm nước vào 4 ô theo thứ tự 2, 60B, 20B và 6, mỗi ô 1,5 min cho đến khi đầy hộp đáy. - Cho nước vào 1 và 7 cho đến khi đầy phần hộp đáy. - Bơm nước đầy các trụ pin bằng cách bơm vào 2,3,4,5,6 và 20B, 30b, 40b, 50B,60B theo thứ tự từng cặp đối xứng từ ô giữa ra ô ngoài mỗi ô 1.5 min cho đến khi đầy trụ pin. Chú ý: - Một điều quan trọng nhất mà phải chú ý là luôn cho xà lan ổn định theo thế nghiêng về phía thượng hoặc hạ lưu cho đến khi dải 7 hoặc dải 1 cách đáy 0,30 m thì mới bắt đấu bơm nước vào bên đối diện để giảm độ nghiêng nhưng chú ý luôn để lượng nước bên thấp nhiều hơn bên cao để xà lan không thể lật lại . - Trong quá trình hạ xà lan dù có chỉnh lại độ nghiêng thì vẫn luôn giữ độ nghiêng thượng và hạ lưu lớn hơn 1,0 m, cho đến khi 1 góc xà lan cách đáy 0,3 m. Kiểm tra độ chìm Ô40B: 14,7 m 3 Ô4: 14,7 m 3 1 m Ô2: 14,7 m 3 1 m Ô 6: 14,7 m 3 Ô30B: 20,2 m 3 Ô3: 20,2 m 3 1 m Ô20B: 14,7 m 3 1 m Ô 60B: 14,7 m 3 Ô50B: 20,2 m 3 Ô5: 20,2 m 3 Cộng: 168,8 m 3 Khối lượng nước cần chìm hộp đáy: 0,1*15*14 = 21 m 3 Khối lượng nước cần chìm trụ pin: 10*2*3,5*2 = 140 m 3 Cộng lượng nước để xà lan chìm hẳn: = 161 m 3 E.2.2 - Quy trình hạ chìm đập xà lan KH8C Hình E.3 - Sơ đồ hạ chìm đập xà lan KH8C Chú thích hình E.3: X: ký hiệu đường xả nước 0B: ký hiệu ô xà lan phia không có bơm nước H: ký hiệu đường hút nước TK: ký hiệu đường thông khí phi 21 : Ký hiệu đường thông nước ở cao trình +1,7 kể từ đáy xà lan Nguyên lý hạ chìm - Bơm nước vào đầy các ô trung tâm rồi mới đến các ô xung quanh - Bơm nước đầy các ô độc lập để không có dao động trong từng ô - Kiểm soát nước ô nào ở nguyên ô ấy cho đến khi xà lan chìm hẳn - Khi bơm nước theo 2 nguyên lý trên, mặc dù không lệch tải nhưng xà lan sẽ tạo một thế nghiêng ổn định mới, đó là xu thế tất yếu không cưỡng lại được. Góc nghiêng đó phụ thuộc vào kết của xà lan và lượng nước bơm vào. Vì vậy nên chủ động tạo thế nghiêng đó theo chiều thượng lưu và hạ lưu, hoặc chiều nào dài hơn. Quy trình hạ chìm - Đầu tiên bơm vào 5CD 2 m 3 nước, mục đích tạo thế nghiêng về phía đồng trước khi đánh đắm. - Bơm nước vào ô 4CD và 3CD, lần lượt với lượng nước bằng nhau tương đương 1,5 min bơm cho đến khi cho đến khi đầy 2 ô này. - Bơm nước vào ô 5CD và 2CD luân phiên bằng nhau mỗi ô 1,5p cho đến khi đầy. - Bơm nước vào ô 3B, 4F và 4B và 3F luân phiên nhau mỗi bên 1,125 m 3 , tương đương 1,5 min bơm của máy bơm diezen cho đến khi đầy. - Chú ý trong quá trinh bơm 4 ô này nếu muốn giữ nguyên thế nghiêng thì bơm vào 5EF và 5Ab mỗi ô 1 m 3 . - Căn cứ vào độ ngập của xà lan(ngập cả góc thấp và cao), khi cao độ góc thấp của xà lan cách đáy 0,50 m đến 0,90 m, thì bắt đầu bơm hiệu chỉnh giảm độ nghiêng. Với nguyên lý là vừa giảm độ nghiêng vừa cho chìm xuống với mục đích làm cho xà lan không bị lật lại cho đến khi góc thấp cách mặt đất 0,30 m thì chênh lệch độ nghiêng chỉ còn lại là 0,50 m. Cân chỉnh vị trí của xà lan, rồi tiếp tục bơm nước đều các ô cho bên bên thấp xuống đất, sau đó hạ tiếp bên cao của xà lan tiếp đất. - Bơm nước luân phiên vào 4 ô 2AB, 5EF và 2EF, 5AB mỗi ô 1,5 min cho đến khi đầy nước . - Tiếp tục bơm nước vào hai trụ pin cho đến khi đầy ( van V34A, van V34F) mỗi bên 15 min. Chú ý. - Trong quá trình hạ xà lan dù có chỉnh lại độ nghiêng thì vẫn luôn giữ độ nghiêng thượng và hạ lưu lớn hơn 1,0 m cho đến khi góc thấp cách đáy 0,5 đến 0,9 m Đánh giá chìm Ô4CD: 14,7 m 3 Ô3B: 8,2 m 3 Ô2CD: 17,6 m 3 Ô 3E: 8,2 m 3 Ô3CD: 14,7 m 3 Ô4B: 8,2 m 3 Ô5CD: 17,6 m 3 Ô 4E: 8,2 m 3 Cộng: 103,4 m 3 Khối lượng nước cần chìm hộp đáy: 0.15*15*14,2 = 32 m 3 Khối lượng nước cần chìm trụ pin: 5*2*3,7= 48 m 3 Cộng Lượng nước để xà lan chìm hẳn: 80 m 3 E.2.3 - Quy trình hạ chìm đập xà lan Bà Bét Chú thích hình E.4. X: ký hiệu đường xả nước 0B: ký hiệu ô xà lan phía không có bơm nước H: ký hiệu đường hút nước TK: ký hiệu đường thông khí phi 21 : Ký hiệu đường thông nước ở cao trình +17 kể từ đáy xà lan Nguyên lý hạ chìm - Bơm nước vào đầy các ô trung tâm rồi mới đến các ô xung quanh - Kiểm soát nước ô nào ở nguyên ô ấy cho đến khi xà lan chìm hẳn - Khi bơm nước theo 2 nguyên lý trên, mặc dù không lệch tải nhưng đập xà lan sẽ tạo một thế nghiêng ổn định mới, đó là xu thế tất yếu không cưỡng lại được. Góc nghiêng đó phụ thuộc vào kết của xà lan và lượng nước bơm vào. Vì vậy nên chủ động tạo thế nghiêng đó theo chiều thượng lưu và hạ lưu, hoặc chiều nào dài hơn. Quy trình hạ chìm - Đầu tiên bơm vào 2 và 20B mỗi ô 1,0 đến 1,5 m 3 nước, mục đích tạo thế nghiêng về phía đồng trước khi đánh đắm. - Bơm nước vào ô 3G và 40B, 30B và 4G lần lượt với lượng nước bằng nhau tương đương 1,5 min bơm cho đến khi cho đến khi đầy 2 ô này. - Bơm nước luân phiên bằng nhau vào các ô 2 và 50B, 20B và 5 mỗi ô 1 m 3 cho tới khi đầy - Bơm nước vào ô 3B, 4F và 4B vàd 3F luân phiên nhau mỗi bên 1,125 m 3 , tương đương 1,5 min bơm của máy bơm diezen cho đến khi đầy. - Căn cứ vào độ ngập của xà lan (ngập cả góc thấp và cao), khi cao độ góc thấp của xà lan cách đáy 0,50 m đến 0,90 m, thì bắt đầu bơm hiệu chỉnh giảm độ nghiêng. Với nguyên lý là vừa giảm độ nghiêng vừa cho chìm xuống với mục đích làm cho xà lan không bị lật lại cho đến khi góc thấp cách mặt đất 30 cm thì chênh lệch độ nghiêng chỉ còn lại là 50 cm. Cân chỉnh vị trí của xà lan, rồi tiếp tục bơm nước đều các ô cho bên bên thấp xuống đất, sau đó hạ tiếp bên cao của xà lan tiếp đất. - Bơm nước luân phiên bằng nhau vào 4 ô 2 và 50B, 20B và 5 mỗi ô 1 m3 thì nước sẽ tự tràn qua ô 1 và ô 6 ở cao trình +1,7. - Tiếp tục bơm nước vào hai trụ pin cho đến khi đầy (van X3, X4, van X3T0B, X4T0B) Hình E.4 - Sơ đồ hạ chìm đập xà lan Bà Bét Chú ý. - Trong quá trình hạ xà lan dù có chỉnh lại độ nghiêng thì vẫn luôn giữ độ nghiêng thượng và hạ lưu lớn hơn 1,0 m cho đến khi góc thấp cách đáy 0,5 m đến 0,9 m Đánh giá chìm Ô30B: 9 m 3 Ô4G: 9 m 3 Ô50B: 11,5 m 3 Ô 5: 11,5 m 3 Ô40B: 9 m 3 Ô3G: 9 m 3 Ô20B: 11,5 m 3 Ô 4T: 11,5 m 3 Ô3T0B: 3,7 m 3 Ô4T0B: 3,7 m 3 Ô3T: 3,7 m 3 Ô 4T: 3,7 m 3 Tổng cộng: 96,8 m 3 Khối lượng nước cần chìm hộp đáy: 0.15*15*7 = 16 m 3 Khối lượng nước cần chìm trụ pin: 10*2*3,5 = 45,5 m 3 Cộng Lượng nước để xà lan chìm hẳn: 61,5 m 3 Phụ lục F (Tham khảo) Chống thấm bề mặt đập xà lan Bảng F.1 Một số loại hóa chất chống thấm và phương pháp thi công TT N o Mục tiêu Phương pháp thi công 1 Thẩm thấu kết tinh Mục tiêu tăng cường khả năng chống thấm cho bê tông. Phạm vi quét cả mặt trong và mặt ngoài đập xà lan. Trình tự thi công chống thấm bề mặt bê tông như sau: 1. Bề mặt bê tông được làm sạch, đặc chắc bằng chổi quét hoặc nước áp lực. 2. Dưỡng ẩm bão hòa nước bề mặt bê tông (không đọng nước). 3. Trộn 20kg phụ gia với 6 đến 7 lít nước sạch để đạt được hỗn hợp dẻo (sử dụng máy khuấy). 4. Phun hoặc quét phụ gia, lớp 1 có mật độ 0,5 đến 1 kg/m 2 . Sau khi lớp 1 đã ninh kết (3 đến 4 h) thì thi công lớp 2 dày có mật độ 0,5 đến 1 kg/m 2 . 5. Bảo dưỡng bằng phun sương trong vòng 72 h. 2 Xi măng polime Mục tiêu tăng cường khả năng chống thấm cho bê tông. Phạm vi quét cả mặt trong và mặt ngoài đập xà lan. Trình tự thi công chống thấm bề mặt bê tông bằng phụ gia như sau: 1. Bề mặt bê tông được làm sạch bằng chổi quét hoặc nước áp lực. 2. Tạo ẩm bề mặt bê tông (không đọng nước). 3. Trộn 20kg phụ gia với 4 đến 5 lít nước sạch để đạt được hỗn hợp dẻo (sử dụng máy khuấy). 4. Phun hoặc quét phụ gia với chiều dày 1 mm có định mức 1,5 đến 2 kg/m2, thi công 1 đến 1,5 mm cho mỗi lớp. Trong trường hợp yêu cầu lớp sơn dày thì thi công làm nhiều lớp, lớp sau vuông góc lớp trước.. 5. Bảo dưỡng bằng phun ẩm sau 12 h trong vòng 2 đến ngày. 3 Latex (hai thành phần) Mục tiêu tăng cường khả năng chống thấm cho bê tông. Phạm vi quét cả mặt trong và mặt ngoài đập xà lan. Trình tự thi công như sau: Chuẩn bị bề mặt: 1. Bề mặt bê tông phải được làm sạch, đặc chắc, không dính dầu mỡ, bụi xi măng và các tạp chất bám dính khác. Bề mặt hút nước phải được bão hòa toàn bộ nhưng không để nước đọng lại - Tỉ lệ trộn: 1 lít phụ gia + 1 lít nước + 4 kg xi măng = hồ dầu kết nối. Phần hồ dầu kết nối trên có thể phủ khoảng 4 m 2 - Thi công: Cho xi măng vào trong hỗn hợp Latex - nước đã trộn sẵn và trộn cho đến khi đạt được độ sệt đều như kem. Thi công lớp hồ dầu kết nối Latex với chiều dày 1 đến 2 mm lên trên bề mặt đã được làm ướt trước và đổ bê tông mới hoặc trát lớp vữa ngay lập tức (thi công ngay khi lớp kết nối vẫn còn ướt). Có thể thi công hai hay nhiều lớp để đảm bảo chống thấm. Lưu ý về thi công/ giới hạn: - Không bao giờ dùng hỗn hợp Latex với nước làm chất kết nối mà không thêm xi măng. - Nếu thời tiết ấm hoặc gió cần phải tiến hành các biện pháp bảo dưỡng thông thường để tránh vữa bị khô quá sớm. - Luôn luôn bão hòa bề mặt hút nước nhưng không để đọng nước - Nếu thi công nhiều lớp thì phải thi công lớp trước nó còn ướt - Trong trường hợp sử dụng cho kết cấu luôn luôn ướt phải để lớp vữa Latex khô 1 tuần trước khi đưa kết cấu vào sử dụng hoặc cho kết cấu ngập trong nước vĩnh viễn. Vệ sinh: Làm sạch tất cả dụng cụ, thiết bị bằng nước sạch ngay sau khi thi công. Thông tin về sức khỏe và an toàn: Sinh thái học: Không đổ bỏ vào nguồn nước hoặc đất Vận chuyển: Không nguy hiểm. Đổ bỏ chất thải: Theo quy định địa phương. Bảo dưỡng bằng phun ẩm sau 12 h trong vòng 2 đến 3 ngày Định mức: 0,25 lít/m 2 (Hồ dầu kết nối). Ngoài ra có thể sử dụng một số hóa chất khác có tính năng tương đương. MỤC LỤC 1. Phạm vi áp dụng 2. Tài liệu viện dẫn 3. Thuật ngữ và định nghĩa 3.1. Đập xà lan (Floating dam) 3.2. Trụ pin (Pillar) 3.3. Bản đáy (Bottom Slab) 3.4. Mang đập (Riverbank connection) 4. Các tài liệu cần thiết phục vụ cho công tác thiết kế đập xà lan 4.1. Mục tiêu, nhiệm vụ của công trình 4.2. Các tài liệu quy hoạch 4.3. Tài liệu địa hình, địa mạo 4.4. Tài liệu địa chất 4.5. Các tài liệu khí tượng thuỷ văn trong khu vực dự án 5. Những yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế 5.1. Lựa chọn vị trí tuyến xây dựng công trình 5.2. Quy mô và các thông số kỹ thuật cơ bản 5.3. Tính toán thủy lực và bố trí tiêu năng 5.4. Tính toán thấm 5.5. Tính toán ổn định đập xà lan 5.6. Biện pháp tăng cường ổn định chịu tải công trình 5.7. Tính toán kết cấu đập xà lan 5.8. Tính toán kết cấu mang đập 5.9. Tính toán biện pháp thi công hạ chìm 5.10. Yêu cầu vật liệu xây dựng đập xà lan 5.11. Yêu cầu thiết kế bố trí thiết bị quan trắc Phụ lục A (Tham khảo) Kết cấu đập xà lan Phụ lục B (Tham khảo) Tính toán thấm Phụ lục C (Tham khảo) Tính toán ổn định đập xà lan Phụ lục D (Tham khảo) Tính toán kết cấu đập xà lan Phụ lục E (Tham khảo) Ổn định đập xà lan khi hạ chìm Phụ lục F (Tham khảo) Chống thấm bề mặt đập xà lan