download

VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN ĐỒ ÁN BẢO VỆ BỜ

BỘ MÔN CƠ SỞ KĨ THUẬT CÔNG TRÌNH VEN BIỂN

NHÓM 25 – LỚP 53CB1 Page 1

CHƯƠNG 1

XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU VÀ CẤP CÔNG TRÌNH I. TỔNG QUAN

1. Vị trí địa lý Cửa sót, sông cửa sót là một trong 4 cửa sông của tỉnh hà tĩnh nằm trên địa bản huyện LỘC HÀ. Huyện Lộc Hà có nghề đánh bắt và nuôi trồng hải sản phát triển khá mạnh của tỉnh Hà Tĩnh, kết hợp với việc phát triển du lịch và công nghiệp vì vậy việc đầu tư để phát triển huyện thành một trọng điểm về kinh tế là điều hết sức cần thiết. Cửa sót thuộc địa phận hành chính huyện Lộc Hà, tỉnh Hà Tĩnh và có vị trí như sau: Vĩ độ Bắc : từ 18027’10” đến 18026’58” Kinh độ Đông : từ 105055’09” đến 105054’43” Cửa sót cách quốc lộ 1A khoảng 12km và cách thị xã Hà Tĩnh khoảng 16km, giao thông khá thuận lợi cho phát triển kinh tế xã hội.

2. Mục tiêu xây dựng công trình. Trước tình hình biển xâm thực ngày càng mạnh, uy hiếp các công trình hạ tầng và đời sống của nhân dân ven biển. Chính vì thế công trình được xây dựng với các mục tiêu chính sau:

Ø Giữ ổn định đường bờ trước tác dụng của các yếu tố môi trường biển như: sóng, gió, dòng chảy…

Ø Ngăn nước mặn tràn vào khu vực cần bảo vệ. Ø Lẫn biển , tạo cảnh quan khu vực xây dựng công trình. Ø Ngăn cát và giảm sóng.

II. CẤP CÔNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN AN TOÀN. 1. Cấp công trình.

Việc xác định cấp công trình phụ thuộc vào mục tiêu bảo vệ (diện tích vùng được bảo vệ, số dân sóng trong vùng được bảo vệ, mức độ thiệt hại nếu công trình bị phá hỏng). Tuy nhiên trọng phạm vi đồ án này công trình xây dựng được lấy là cấp 2. Và dựa vào tiêu chuẩn an toàn được xác định trên cở sở tính toán bài toán tối ưu xét tới mức độ rùi ro về kinh tế, khả năng tổn thất về con người của vùng được bảo vệ và khả năng đầu tư xây dựng. Với công trình cấp 2 chu kì lặp là 100 năm

2. Tiêu chuẩn an toàn: Với công trình cấp 2 thì vùng bảo vệ là vùng nông thôn có cong, nông nghiệp phát triển. Diện tích bảo vệ từ 50.000 đến 100.000 ha Dân số từ 100.000 đến 200.000 người Chu kì lặp lại là 100 năm. Một số tiêu chuẩn an toàn cần dùng trong tính toán công trình:




Bảng 1: Hệ số an toàn chống trượt mái của công trình Cấp công trình Tổ hợp tải trọng

I II III IV V

Cơ bản 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1

Đặc biệt 1,2 1,15 1,1 1,05 1,05

Bảng 2: Hệ số an toàn chống trượt phẳng của công trình trên nền đất. Cấp công trình Tổ hợp tải trọng

I II III IV V

Cơ bản 1,35 1,3 1,25 1,2 1,15

Đặc biệt 1,2 1,15 1,1 1,05 1,05

Bảng 3: Hệ số an toàn chống trượt phẳng của công trình trên nền đá. Cấp công trình Tổ hợp tải trọng

I II III IV V

Cơ bản 1,15 1,1 1,1 1,05 1,05

Đặc biệt 1,1 1,05 1,05 1,00 1,00

Bảng 4: Hệ số an toàn chống lật. Cấp công trình Tổ hợp tải trọng

I II III IV V

Cơ bản 1,6 1,5 1,5 1,3 1,3

Đặc biệt 1,4 1,3 1,3 1,2 1,2




CHƯƠNG II

SỐ LIỆU TỰ NHIÊN

Các số liệu môi trường cần thiết để phục vụ thiết kế đê kè bảo vệ bờ đó là số liệu về địa hình ,địa chất ,khí tượng hải văn.

I. SỐ LIỆU VỀ ĐỊA CHẤT ĐỊA HÌNH .

+ Bình đồ địa hình khu vực xây dưng công trình.(BẢN VẼ)

N

+ Số liệu về địa chất tại khu vực xây dựng công trình.

Theo Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình do Công ty cổ phần tư vấn việt Delta lập tháng 4-2007, điều kiện địa chất khu vực xây dựng công trình tương tối tốt, các lỗ khoan có các lớp đất phân bố tương đối đồng nhất. Đơn vị khảo sát địa chất công trình đã tiến hành khoan tại 9 vị trí, kết quả mặt cắt địa chất công trình bao gồm các lớp đất như sau:




v Lớp 1:

Bề dày lớp biến đổi từ 2.5m đến 3.4m , trung bình 3.0m. Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 nhỏ nhất là

5, giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 lớn nhất là 12, trung bình là 9. Lớp đất này có khả năng chịu tải

trung bình, biến dạng trung bình.

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 1:

STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB

Thành phần hạt (mm): P %

Từ: 10 - 5 0.7

Từ: 5.0 - 2.0 0.6

Từ: 2.0 - 1.0 1.5

Từ: 1.0 - 0.5 5.1

Từ: 0.5 - 0.25 1.7

Từ: 0.25 - 0.1 50.6

1

Từ: 0.1 - 0.05 39.8

2 Độ ẩm tự nhiên W % 18.8

3 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2.61

4 Góc nghỉ khô αk độ 24°18'

5 Góc nghỉ ướt αư độ 18°52'

6 Hệ số rỗng lớn nhất emax độ 1.088

7 Hệ số rỗng nhỏ nhất emin độ 0.719

8 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 1.10

9 Modun tổng biến dạng E0 kG/cm2 85

v Lớp 2: Thành phần là cát hạt nhỏ, có chỗ hạt trung xám trắng, xám vàng, có kẹp cát pha, lẫn

vỏ sò, ốc, mảnh vỡ san hô, kết cấu chặt vừa, có chỗ chặt. Bề dày lớp đã khoan được biến đổi từ

15m đến 19.0m, trung bình 16.5m. Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 nhỏ nhất là 10, giá trị xuyên

tiêu chuẩn N30 lớn nhất là 19, trung bình là 16. Lớp đất này có khả năng chịu tải tốt, biến dạng

nhỏ.

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 2:




STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB

Thành phần hạt (mm): P %

> 10 0.2

Từ: 10 - 5 0.2

Từ: 5.0 - 2.0 1.5

Từ: 2.0 - 1.0 2.4

Từ: 1.0 - 0.5 6.3

Từ: 0.5 - 0.25 35.1

Từ: 0.25 - 0.1 42.0

1

Từ: 0.1 - 0.05 22.3

2 Độ ẩm tự nhiên W % 15.2

3 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2.6

4 Góc nghỉ khô αk độ 25°11'

5 Góc nghỉ ướt αư độ 19°6'

6 Hệ số rỗng lớn nhất emax độ 1.12

7 Hệ số rỗng nhỏ nhất emin độ 0.77

8 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 1.50

9 Modun tổng biến dạng E0 kG/cm2 130

Lớp 3 - Sét pha màu nâu hồng, nâu gụ, nâu vàng, loang lổ, lẫn kết vón, trạng thái nửa cứng.

Lớp này phân bố cục bộ chỉ gặp ở LK1 có bề dầy lớp 3.80m Kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho giá trị: N30tb = 18 búa Chỉ tiêu cơ lý của lớp 5: + Độ ẩm tự nhiên (W): 21,08 %

+ Khối lượng thể tích (γ): 2,09 g/cm3

+ Khối lượng thể tích khô (γK): 1,73 g/cm3

+ Khối lượng riêng (γtn): 2,73 g/cm3 + Hệ số rỗng (eo): 0,582 + Độ rỗng: 63,20 % + Độ bão hòa: 99,00 %




+ Chỉ số dẻo (Ip): 13,54 + Độ sệt (Is): 0,20 + Lực dính (C); 0,226 KG/cm2 + Góc ma sát trong (φ): 16o09’ + Áp lực tính toán qui ước (Rqư): 1,71 KG/cm2

Lớp 4- Sét pha màu nâu xám, xám đen, nhiễm hữu cơ, trạng thái dẻo chảy. Lớp này phân bố cục bộ chỉ gặp ở LK2 có bề dày lớp 1.80m. Cao độ nóc lớp -14.90m Kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho giá trị: N30max = 30 búa Chỉ tiêu cơ lý của lớp 6: + Độ ẩm tự nhiên (W): 32,80 %

+ Khối lượng thể tích (γ): 1,81 g/cm3

+ Khối lượng thể tích khô (γK): 1,36 g/cm3

+ Khối lượng riêng (γtn): 2,67 g/cm3 + Hệ số rỗng (eo): 0,959 + Độ rỗng: 51.00 % + Độ bão hòa: 91.30 % + Chỉ số dẻo (Ip): 13,09 + Độ sệt (Is): 0,85 + Lực dính (C); 0,087 KG/cm2 + Góc ma sát trong (φ): 5o04’ + Áp lực tính toán qui ước (Rqư): 0,57 KG/cm2

II. SỐ LIỆU VỀ KHÍ TƯỢNG HẢI VĂN:

1. Vận tốc gió tính toán: vận tốc gió tính toán các yếu tố sóng là vận tốc trung bình lấy trong 10’ và theo suất đảm bảo của các cơn bảo. Bảng 5: Bảng phân cấp gió bão theo thang Beaufort

Cấp gió Vận tốc gió

6 39-49

7 50-61

8 62-74




9 75-88

10 89-102

11 103-117

12 118-133

13 134-149 Trong đồ án chấp nhận gần đúng: công trình cấp II có thể tính toán với cấp gió bảo cấp 11 (117 km/h = 32,5 m/s ).

2. Hướng gió tính toán :

Hướng gió bão được coi như hướng thẳng góc với đường bờ , hướng gió mùa theo số điều tra.

3. Đà gió tính toán: Trong vùng biển thoáng đà gió được xác định theo công thức :

L = 5 x 1011 x Vν

= 5x1011 x 10-5 /32,5 = 153,846 x 103 m = 153,846km.

Trong đó : ν - hệ số nhớt động học của không khí ν = 10-5 (m/s). V :tốc độ gió tính toán (m/s). Đà gió tính toán không được vượt quá đà gió lớn nhất theo bảng 6. Bảng 6: Giá trị đà gió lớn nhất.

Vận tốc gió tt (m/s) 20 25 30 40 50

Đà gió (km) 1600 1200 600 200 100

4. Mực nước : Trong tính toán thiết kế các công trình bảo vệ bờ ta thường quan tâm đến các mực nước:

a. Mực nước trung bình năm Theo tài liệu đo đạc được của trạm thuỷ văn Hà Tĩnh và các trạm cửa sông trong tỉnh

Hà Tĩnh. Từ bảng III-8, cho thấy trong mùa cạn (từ tháng 1 đến tháng 8), mực nước thường có xu

thế giảm dần từ tháng 1 đến tháng 4; đến tháng 5, 6, do ảnh hưởng mưa, thường xuất hiện lũ tiểu mãn nên mực nước được dâng cao hơn, sau đó giảm dần cho đến kết thúc mùa cạn, mực nước trung bình tháng giảm dần từ 23cm xuống –18cm.




Mực nước trung bình ứng với các tần suất thiết kế được tính toán tại các trạm như sau

b. Mực nước cao nhất năm Đặc trưng mực nước cao nhất các tháng trong năm tại các trạm được trình bày ở bảng III-

9. Mực nước cao nhất năm thường xuất hiện vào tháng 10 hoặc tháng 11. Tuy nhiên, có một số năm xuất hiện đỉnh lũ năm vào nửa cuối tháng 9 hoặc nửa đầu tháng 12; đặc biệt có năm xuất hiện lũ lớn vào nửa cuối tháng 8, như cuối tháng 8/1990. Điều này thể hiện sự biến động rất lớn theo thời gian của đặc trưng mực nước cao nhất năm. Qua tính toán chuỗi số liệu mực nước cao nhất quan trắc (1966 – 2004), cho thấy hệ số biến đổi khá lớn: Cv = 0,222.

Bảng 7: Đặc trưng mực nước tại cựa sót.

Đặc trưng Tháng

Htb (mm) Hmintb (mm) Hmaxtb (mm)

1 -6 -106 95

2 -10 -105 80

3 -13 -105 74

4 -15 -107 84

5 -16 -108 88

6 -18 -113 83

7 -18 -115 80

8 -11 -110 94

9 6 -99 114

10 23 -87 134

11 15 -93 123

12 3 -103 112

Năm -5 -118 148

c. Mực nước cao nhất năm ứng với các tần suất thiết kế. Mực nước cao nhất thiết kế được tính toán tại trạm cựa sót như sau:




Bảng 8: Mực nước cao nhất năm ứng với tần suất bảo đảm.

P(%) 0,1 0,5 1 2 3 5 10 20 30 40 50

Hmax (cm) 348 290 266 243 229 212 189 167 154 145 138

Bảng 9: Mực nước cao nhất các năm.(1987 – 2000) TT Năm Hệ Hải đồ (cm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

199.0

211.0

184.0

201.0

191.0

204.0

224.0

207.0

234.0

225.0

214.0

199.0

197.0

223.0

Bảng 10: Mực nước thấp nhất năm ứng với tần suất đảm bảo.

P(%) 0,1 0,5 1 2 3 5 10 20 30 40 50

Hmin (cm) -151 -145 -142 -139 -138 -135 -131 -127 -123 -121 -118




CHƯƠNG III TÍNH TOÁN SỐ LIỆU MÔI TRƯỜNG VÀ XÁC ĐỊNH TUYẾN ĐÊ

I. GIÓ TÍNH TOÁN.

1. Vận tốc gió tính toán. Vận tốc gió tính toán các yếu tố sóng là vận tốc gió trung bình lấy trong 10’ và theo suất đảm bảo của các cơn bão. Với công trình cấp 2 ta lấy vận tốc gió tính toán với cấp gió bão 11 dựa vào bảng 5. V = 117km/h = 32,5 m/s

2. Hướng gió tính toán. Hướng gió bão được coi như hướng thẳng góc với đường bờ.

3. Đà gió tính toán. Trong vùng biển thoáng, đà gió được xác định theo công thức.

5

11 11 105.10 5.10 . 153,84632,5w

L kmVν −

= = =

Trong đó: ν- hệ số nhớt động học của không khí ν=10-5(m2/s)

V- Tốc độ gió tính toán (m/s) 4. Mực nước tính toán. a. Mực nước tính toán

Tính theo Phương pháp phân tích tần suất dạng cực trị.(14TCn-130-2002)

• Trị số trung bình mực nước.

1

1 n

ii

Z Zn =

= ∑ n= 1,2…….,n.

• Sai số quân phương mực nước Zi trong n năm.

2 2

1

1 n

ii

S Z Zn =

= −∑

• Trị số tương ứng với mực nước cao 2% là.

p phZ Z Sλ= +

phλ là hệ số liên quan đến tần suất và số năm, tra bảng phλ = 3,36

Bảng 11: Kết quả tính toán mực nước cao.

TT NĂM Zi Z Zi2 2

1

1 n

ii

Zn =∑

S λph Zp




1 1987 199 39601

2 1988 211 44521

3 1989 184 33856

4 1990 201 40401

5 1991 191 36481

6 1992 204 41616

7 1993 224 50176

8 1994 207 42849

9 1995 234 54756

10 1996 225 50625

11 1997 214 45796

12 1998 199 39601

13 1999 197 38809

14 2000 223

208,1

49729

43486,9

13,9

3,36

255

Vậy MNTC = 255 cm b. Tính toán nước dâng do bão.

Trị số nước dâng trong bão bao gồm 2 thành phần: do gió và do chênh lệch khí áp. Công trinh được xây dựng tại Lộc Hà – Hà Tĩnh có vĩ độ 18027’10’ đến 18026’58” và công trình xây dựng là công trình cấp II, do đó chiều cao nước dâng được lấy theo tần suất đảm bảo 20% , lấy theo bảng C3 -14 TCn-130-2002. Hnd = 1,2 m Vậy mực nước cao thiets kế là: MNCTK = 255 + 120 = 375 cm = 3,75 m.

II. TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN SÓNG

Trong phần này chỉ giới hạn ở việc tính toán các thông số sóng hình thành do tác dụng của gió ở vùng nước sâu. Sóng tại chân công trình là kết quả của quá trình lan truyền sóng từ vùng nước sâu vào bờ do trọng lực - quán tính.

Việc xác định các thông số sóng trong quá trình lan truyền sóng có thể được thực hiện theo nhiều cách như sử dụng các chương trình phần mềm tính toán lan truyền sóng 3D hoặc tính toán theo bài toán phẳng dựa theo các lý thuyết sóng.




1. Các thông số sóng nước sâu. a. Chiều cao sóng trung bình (Htb), chu kỳ sóng trung bình (Ttb) a. Tính theo công thức tiêu chuẩn CHIP – 2001:

Chiều cao sóng trung bình:

2

32

10,16 11 6.10

tbVHg gL

V−

= −

+

Chu kì sóng trung bình:

0,625

219,5 tbtb

gHVTg V

=

Bảng 12: Kết quả tính Htb và Ttb:

L (m)

Vw (m/s)

gL/Vw2 Htb

(m) Ttb (s)

153846 32,5 1429 5,8 10,39

b. Tính theo tra bảng tiêu chuẩn 22TCN-222-95 Khi đường bờ phức tạp và đà gió không hạn chế, chiều cao sóng và chu kì sóng trung bình xác định bằng cáh tra đồ thị (trang 94, 22TCN222-95). Căn cứ vào giá trị gL/Vw

2 và đường cong bao trên cùng xác định được các giá trị gHtb/Vw

2 và gTtb/Vw .




Hình 1: Đồ thị xác định chiều cao sóng, chu kì sóng trung bình.

Bảng 13: Kết quả tính Htb và Ttb :

L (m)

Vw (m/s)

gL/Vw2 gHtb/Vw

2 gTtb/Vw Htb

(m) Ttb

(s) λtb

(m)

153846 32,5 1429 0,054 3,2 5,814 10,6 175,5

b. Chiều dài sóng trung bình: Công thức tính:

2

( )2

tbdtb

gT mλπ

=

Bảng 14: Kết quả tính chiều dài sóng trung bình:

Theo 22TCN222-95 Theo CHIP-2001

λtb (m) 175,5 168,6

c. Kết luận




Chiều cao sóng trung bình: Htb = 5,8 (m) Chu kì sóng trung bình: Ttb = 10,39 (s) Chiều dài sóng trung bình: λtb = 168,6 (m)

2. Các thông số sóng lan truyền ở vùng nước nông. a. Tính chiều cao sóng với suất đảm bảo i% (hi%)

Căn cứ vào bình đồ địa hình đáy biển có độ dốc đáy biển: i= 0.022 Công thức tính hi% = ksklkiHtb

Trong đó: Ks= kt.kr Kt- hệ số biến hình Kr –hệ số khúc xạ Ki – hệ số xác định theo đồ thị Kl- hệ số tổng hợp các tổn thất xác định theo tra bảng. Htb – chiều cao sóng trung bình xác định ở vùng nước sâu.

Hệ số biến hình và khúc xạ tra bảng qua hệ số ks = ktkr phụ thuộc vào độ sâu nước, chiều dài sóng và góc giữa hướng sóng và pháp tuyến đường bờ. α = 0 (độ). Bảng 15: Hệ số tổng hợp các tổn thất kl

d/λdtb 0.01 0.03 0.06 0.08 0.1 0.2 0.3 0.4 >=0.5

m>=0.03 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

m = 0.025 0.82 0.87 0.90 0.92 0.93 0.96 0.98 0.99 1.00

m = 0.02-0.002 0.66 0.76 0.81 0.84 0.86 0.92 0.95 0.98 1.00 Bảng 16: Hệ số biến hình và khúc xạ ks

Hệ số ks đối với góc giữa hướng sóng và pháp tuyến đường bờ α (độ) d/λdtb

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0.02 1.26 1.24 1.21 1.17 1.10 1.02 0.94 0.75 0.53

0.04 1.06 1.05 1.04 1.00 0.96 0.88 0.79 0.64 0.47

0.06 1.00 0.99 0.98 0.95 0.91 0.85 0.76 0.63 0.46

0.08 0.96 0.96 0.94 0.92 0.88 0.84 0.75 0.63 0.46

0.10 0.93 0.93 0.92 0.90 0.87 0.82 0.74 0.64 0.46

0.15 0.92 0.91 0.91 0.89 0.87 0.84 0.78 0.69 0.50

0.20 0.92 0.92 0.91 0.91 0.89 0.86 0.81 0.72 0.55

0.25 0.93 0.93 0.93 0.92 0.91 0.86 0.86 0.79 0.62




0.30 0.95 0.95 0.95 0.94 0.94 0.92 0.90 0.85 0.70

0.40 0.98 0.98 0.98 0.98 0.97 0.97 0.96 0.94 0.86

0.50 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.98 0.95

0.60 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99

Hình 2: Đồ thị xác định hệ số ki

Bảng 17: Kết quả tính toán sóng vùng nước nông:

d d/λtb gd/V2 ks kl k1% k5% H1% H5%

20 0.118 0.186 0.926 1 2.21 1.82 11.87 9.78

19 0.113 0.176 0.927 1 2.2 1.82 11.83 9.79

18 0.107 0.167 0.929 1 2.19 1.82 11.80 9.80

17 0.101 0.158 0.930 1 2.19 1.81 11.81 9.76

16 0.095 0.149 0.938 1 2.18 1.81 11.86 9.85

15 0.089 0.139 0.947 1 2.17 1.8 11.92 9.88

14 0.083 0.130 0.956 1 2.17 1.79 12.03 9.92

13 0.077 0.121 0.966 1 2.16 1.78 12.10 9.97

12 0.071 0.111 0.978 1 2.14 1.78 12.14 10.10

11 0.065 0.102 0.990 1 2.13 1.77 12.23 10.16




10 0.059 0.093 1.002 1 2.1 1.75 12.21 10.17

8 0.047 0.074 1.038 1 2.09 1.74 12.58 10.47

6 0.036 0.056 1.105 1 2.07 1.73 13.26 11.08

5 0.030 0.046 1.164 1 2.07 1.73 13.97 11.68

4 0.024 0.037 1.223 1 2.06 1.72 14.61 12.20

3 0.018 0.028 1.260 1 2.06 1.72 15.05 12.57

3. Các thông số sóng vùng sóng đổ. a. Độ sâu sóng đổ lần đầu dcr

Độ sâu sóng đổ lần đầu được xác định theo độ dốc đáy i cho trước ứng với các đường cong trên đồ thị bằng phương pháp gần đúng. Căn cứ vào dãy các giá trị của độ sâu d cho trước tính toán chiều cao sóng theo chiều cao sóng ở vùng nước nông sẽ xác định được các giá trị Hi/gT2, rồi theo các đồ thị tính được các trị số dcr/λtb từ đó tính được dcr và chọn trong các giá trị đó để lấy dcr gần với 1 giá trị d cho trước.

Hình 3: Đồ thị xác định hệ số kt




Bảng 18: Bảng kết quả tính toán độ sâu sóng vỡ lần đầu.

d d/λtb gd/V2 H1% H5% H1%/gT2 H5%/gT2 Ðộ dốc i dcr/λd dcr kiểm tra

20 0.118 0.186 11.87 9.78 0.01121 0.00923 0.022 0.098 16.542 không thỏa

19 0.113 0.176 11.83 9.79 0.01118 0.00925 0.022 0.098 16.542 không thỏa

18 0.107 0.167 11.80 9.80 0.01114 0.00926 0.022 0.097 16.374 không thỏa

17 0.101 0.158 11.81 9.76 0.01115 0.00922 0.022 0.097 16.374 không thỏa

16 0.095 0.149 11.86 9.85 0.01120 0.00930 0.022 0.097 16.374 thỏa mãn

15 0.089 0.139 11.92 9.88 0.01125 0.00933 0.022 0.097 16.374 không thỏa

14 0.083 0.130 12.03 9.92 0.01136 0.00937 0.022 0.099 16.711 không thỏa

13 0.077 0.121 12.10 9.97 0.01143 0.00942 0.022 0.096 16.205 không thỏa

12 0.071 0.111 12.14 10.10 0.01146 0.00953 0.022 0.097 16.374 không thỏa

11 0.065 0.102 12.23 10.16 0.01155 0.00959 0.022 0.097 16.374 không thỏa

10 0.059 0.093 12.21 10.17 0.01153 0.00961 0.022 0.098 16.542 không thỏa

8 0.047 0.074 12.58 10.47 0.01188 0.00989 0.022 0.1 16.880 không thỏa

6 0.036 0.056 13.26 11.08 0.01252 0.01047 0.022 0.109 18.399 không thỏa

5 0.030 0.046 13.97 11.68 0.01319 0.01103 0.022 0.118 19.918 không thỏa

4 0.024 0.037 14.61 12.20 0.01380 0.01152 0.022 0.12 20.256 không thỏa

3 0.018 0.028 15.05 12.57 0.01422 0.01187 0.022 0.12 20.256 không thỏa

Vậy độ sâu lâm giới tại vị trí sóng đổ lần đầu : dcr = 16 (m).

b. Độ sâu sóng đổ lần cuối dcru.

Độ sâu sóng vỡ lần cuối dcru (m) khi độ dốc đáy biển không đổi xác định theo:

Trong đó: ku- Hệ số phụ thuộc vào độ dốc đáy m và được lấy theo bảng 6.

n- số lần sóng đổ (n>=2) và thoả mãn điều kiện:

crn

ucru dkd 1−=




Bảng 19: Bảng tính độ sâu sóng đổ lần cuối n ðộ dốc i ku ku

n-1 kun-2 kiểm tra dcru

2 0.022 0.536 0.536 1.000 không thỏa

3 0.022 0.536 0.287 0.536 thỏa mãn

4 0.022 0.536 0.154 0.287 không thỏa

5 0.022 0.536 0.083 0.154 không thỏa

6 0.022 0.536 0.044 0.083 không thỏa

4.60

Vậy độ sâu lâm giới ứng vị trí sóng đổ lần cuối : dcru = 0,287.16 = 4,6 (m).

c. Chiều cao sóng, chiều dài sóng, độ cao đỉnh sóng trên mực nước tính toán ở vùng sóng đổ. hsur,1% chiều cao sóng ở vùng sóng đổ (m)

surλ chiều dài sóng ở vùng sóng đổ (m)

,c surη Độ cao đỉnh sóng trên mực nước tính toán (m)

Bảng 20: Bảng tính các thông số sóng vùng sóng đổ:

dcr dcr/λdtb ðộ dốc i Hsur1%/gT2 Hsur1% λsur/λdtb λsur ηsur/Hsur1% ηsur

16 0.0948 0.022 0.011 11.649 0.84 141.79

15 0.0889 0.022 0.0106 11.226 0.78 131.66

13 0.0770 0.022 0.0095 10.061 0.74 124.91

11 0.0652 0.022 0.0084 8.896 0.7 118.16

9 0.0533 0.022 0.007 7.413 0.64 108.03

7 0.0415 0.022 0.0054 5.719 0.57 96.22

5 0.0296 0.022 0.004 4.236 0.48 81.02

<−

≥−

43.0143.02

nuk

nuk




4.6 0.0273 0.022 0.0035 3.707 0.46 77.65

III. THIẾT KẾ TUYẾN ĐÊ. 1. Yêu cầu chung.

Tuyến đê biển được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án sau khi đã xem xét: - Sự phù hợp quy hoạch tổng thể phát triển toàn vùng. - Điều kiện địa hình, địa chất. - Diễn biến bờ biển, bãi biển và cửa sông. - Vị trí công trình hiện có và công trình sẽ xây dựng theo quy hoạch. - An toàn, thuận lợi trong xây dựng, quản lý, khai thác đê và tạo diều kiện thuận lợi cho việc duy trì, phát triển cây chắn sóng trước đê. - Bảo vệ các di tích văn hoá, lịch sử và địa giới hành chính. - Phù hợp với chiến lược phát triển giao thông ven biển. - Phù hợp với các giải pháp thích ứng với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu

2. Vị trí tuyến đê. - Tuyến đê đi qua vùng có địa thế cao, địa chất nền tương đối tốt.

- Nối tiếp với các vị trí ổn định, tận dụng các công trình đã có

- Đi qua vùng thuận lợi cho bố trí các công trình phụ trợ.

- Không ảnh hưởng đến công trình thoát lũ.

- So sánh hiệu quả kinh tế – kĩ thuật của 2-3 vị trí tuyến đê để chọn vị trí đạt hiệu quả tổng hợp tốt nhất.

- Ảnh hưởng của tuyến đê đến hoạt động giao thông bến cảng và vùng đất phía sau đến bãi tắm, vùng du lịch, di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể chấp nhận.

Từ các yêu cầu trên kết hợp với điều kiện địa chất, địa hình, thủy văn và hướng phát triển kinh tế tại khu vực xây dựng công trình Cửa Sót – Lộc Hà – Hà Tĩnh. Ta tiến hành chọn vị trí đặt tuyến đê có tim đê trùng với vị trí đường đồng mức 2m.

CHƯƠNG IV

THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ CẤU KIỆN ĐÊ BIỂN

I. CỞ SỞ LỰA CHỌN MẶT CẮT ĐÊ. 1. Cơ sở khoa học.




Để lựa chọn mặt cắt đê cần căn cứ vào các điều kiện sau:

Dựa trên mục đích xây dựng công trình: Công trình xây dựng phải có giải pháp kết cấu làm sao phù hợp với mục đích yêu cầu đề ra. Căn cứ vào tính chất, công năng của công trình dự kiến xây dựng, mức độ và tầm quan trọng của công trình.

Yêu cầu đối với cấp công trình: Cấp công trình có vai trò quyết định một phần lớn giải pháp ết cấu của công trình, kết cấu vĩnh cửu hay tạm thời, kết cấu nặng hay nhẹ, nói cách khác nó quyết định quy mô của công trình.

Dựa trên điều kiện tự nhiên của khu vực: Công trình xây dựng phải đảm bảo phù hợp với điều kiện địa chất, địa hình, khí tượng thủy văn của khu vực.

Căn cứ thiết kế: Bao gồm các tài liệu quy trình quy phạm tiêu chuẩn nghành có liên quan, các kinh nghiệm, két quả nghiên cứu khoa học đã được xác nhận của cơ quan khoa học chuyên nghành và được cấp quản lý cho phép áp dụng.

Điều kiện thi công: Công trình xây dựng phải có tính khả thi, dễ dàng, phù hợp với điều kiện máy móc hiện có cũng như khả năng thi công của loại máy móc đó. Một vấn đề có tầm quan trọng không kém đó là nhân lực, cần tận dụng nguồn nhân lực của địa phương.

Cơ sở lụa chọn phương án không thể bỏ qua tính hiệu dụng và khả nẳng tận dụng vật liệu địa phương và các công trình sắn có.

Ngoài các yếu tố trên thì công trình phải đảm bảo về mặt kinh tế sao cho công trình xây dựng giá thành là hạ nhất, mà hiệu quả sử dụng vẫn cao, đạt được yêu cầu đề ra. Khi xây dựng công trình xong thì vẫn đề duy tu bảo dưỡng là ít và đảm bảo dễ dàng cho việc duy tu bảo dưỡng đó.

2. Các phương án mặt cát đê.

Yêu cầu chung của công trình bảo vệ bờ biển là phải thích hợp với các biến dạng của đường bờ. Dạng mặt cát đê được xác định theo mục đích công trình, mức độ gia cố bờ, tính chất tải trọng tác dụng và nền đất của đường bờ, khả năng cung cấp nguyên vật liệu và điều kiện thi công. Theo điều kiện làm việc mặt cắt đê được chia thành các bộ phận sau.

Phần đỉnh đê : Là phần trên mặt nước chịu tác động của sóng và hoạt động của con người.

Phần mái đê : Là phần nằm trong phạm vi dao động của mực nước và chịu tác động lớn nhất và thường xuyên của sóng và dòng chảy. Kết cấu mái đê có chức năng bảo vệ bờ, tiêu hao năng lượng sóng khi tác dụng vào đê, đồng thời góp phần ổn định tường chắn sóng nếu có và thân đê.




Phần chân đê: Là phần công trình nằm dưới nước có tác dụng bảo vệ chân công trình giữ ổn định cho lớp gia cố bảo vệ mái đê, đề phòng hiện tượng trượt theo mái dốc.

Các phần nêu trên của đê tùy thuộc điều kiện cụ thể, mặt cắt đê có thể một dạng thống nhất, hoặc phối hợp các dạng với nhau. Vật liệu xây dựng mái đê có thể là: Đá đổ, đá xây, bê tông cốt thép, bê tông đá dăm, các khối phức hình…tùy thuộc vào điều kiện cụ thể tại vị trí xây dựng đê.

Mặt cắt đê chia làm các dạng sau đây.

- Dạng tường đứng.

- Dạng mái nghiêng.

- Dạng hỗn hợp.

Dạng tường đứng

Là loại mặt cắt có tường về phía biển thẳng đứng hoặc hơi nghiêng.

Ưu điểm

Không gấy sóng vỡ mà chỉ gây ra sóng phản xạ tạo thành sóng dừng nếu độ sâu nước trước đê lớn hơn độ sâu nước giới hạn. Đê này chống xói lở ít và tốn ít diện tích xây dựng, có thể neo cập tàu khi cần thiết.

Nhược điểm

Chịu tác dụng lớn của sóng biển, xây dựng tốn kém, nền phải có địa chất tốt.

Dạng mái nghiêng

Loại này được xây dựng bằng đá, khối bê tông hoặc bằng đất có lớp bảo vệ.

Ưu điểm

- Loại đê mái nghiêng có ưu điểm là tận dụng được nguồn vật liệu đian phương( chỉ cần khai thác không cần chế tạo)

- Tiêu hao năng lượng tốt, ít có sóng phản xạ, nhất là khi đê có độ nhám cao.

- Thế ổn định tổng thể khá vững chắc, vì là vật liệu rời. Nếu xẩy ra mất ổn định cục bộ ít ảnh hưởng đến toàn tuyến đê. Do đó mái nghiêng thích hợp với toàn bộ nền đất.

- Cao trình đỉnh đê mái nghiêng thấp hơn so với cao trình đỉnh đê tường đứng và các loại đê chắn sóng khác.

- Công tác điều tra cơ bản ít tốn kém hơn (khoan, thăm dò lỗ khoan thưa và nông hơn)




- So với kết cấu đê tường đứng trọng lực đòi hỏi mức độ hiện đại thấp hơn. Kết hợp được cả công nghệ hiện đại, thủ công và bán thủ công.

- Phương án thi công cong trình đơn giản nên không đòi hỏi máy móc hiện đại và công nhân có trình độ cao.

- Phương án này có một điểm nổi bật là khả năng tiêu tán năng lượng tốt nếu sử dụng nơi sóng to và đạt hiệu quả cao tại nhưng nơi nước nông.

Nhược điểm

- Chiếm nhiều diện tích xây dựng cũng như diện tích gia cố, khối lượng san lấp nhiều. - Tiêu tồn vật liệu nhiều hơn đê tường đứng xây dựng trong điều kiện cùng một độ sâu.

- Không tận dung được các mép đê neo tàu thuyền.

- Kho khăn khi muốn tận dụng mặt đê mái nghiêng làm đường giao thông.

- Phương án này nói chung ổn định cục bộ kém, dễ bị xói lở do dòng chảy nên cần phải có biện pháp chống xỏi lở ở chân.

- Loại đê này rất hay bị lún ở giai đoạn đầu sau khi xây dựng. Vì vậy cần làm đệm ở dưới bằng cát hay đá dăm.

- Với tải trọng sóng tác dụng lên kết cấu lớn gây sóng vỡ, sóng leo. Phương pháp thi công đơn gian nhưng tốc độ thi công chậm hơn so với đê tường đứng có cùng chiều dài và độ sâu.

Dạng hỗn hợp

Đây là loại hình mang tính chất của 2 dạng mái nghiêng và tường đứng, phần trên là tường chắn sóng dạng trọng lực, phần dưới là dạng mái nghiêng. Dạng mặt cắt này vừa giảm được năng lượng sóng do phần mái nghiêng vùa giảm được cao trình đình đê do tường chắn sóng giảm được chiều cao sóng leo, đồng thời thi công không phức tạp lắm. Dạng mặt cắt này thường được xây dựng tại độ sâu nước lớn, vượt xa độ sâu giới hạn. Vì tại nhưng nơi này nếu xây dạng tường đứng thì tải trọng tác dụng lên à rất lớn, còn nếu xây dựng dạng mái nghiêng thì sẽ tốn diện tích lớn, diện tích gia cố nhiều. Cả 2 dạng mặt cắt này dòi hỏi kinh phí lớn. Kết luận: Căn cứ vào các phân tích trên ta chon mái đê có dạng mái nghiêng.

3. Kết cấu gia cố mái đê.

Kết cấu mái đê thông thường gồm 2 dạng sau.

Dạng kết cấu nguyên khối.




Thường được dùng là bê tông cốt thép hoặc bê tông cốt thép đổ tại chỗ hoặc lắp ghép. Có thể chân khay và mái gia cỗ đổ liền khối hoặc là 2 phần riêng biệt.

Ưu điểm

Tăng thêm độ cứng chung cho toàn bộ công trình, tăng độ ổn định cho từng bộ phận, tăng tính thẩm mỹ cho công trình.

Nhược điểm

Thời gian thi công lâu và phụ thuộc nhiều vào thời tiết. Mái gia cố thường thì chiều cao sóng leo lớn. Khi nền đất lún không đều hoặc bị xói ngầm trong thân đê thì rất dễ bị phá hỏng mái gia cố.

Dạng kết cấu rời

Thường được sử dụng là các khối rời như: Khooid bê tông thường, khối phức hình hoặc đá đổ rối, đá lát khan…

Ưu điểm

Thi công không phức tạp, thời gian thi công nhanh, giảm được chiều cao sóng leo, phá sóng tốt.

Nhược điểm

Làm cho công trình giảm tính thẩm mỹ, mỹ quan. Dễ bi xói mòn thân đê do các khối đổ rời tạo các khe hở. Khối lượng vật liệu dùng để gia cố bờ lớn.

II. THIẾT KẾ MẶT CẮT ĐÊ BIỂN.

1. Tính toán chiều cao sóng leo lên công trình.

Chiều cao sóng leo được xác định theo phụ lục D – 14TCN 130 - 2002

21

w pp s s

K K KR H L

m∆=

+

Trong đó:

KΔ Hệ số nhám và tính thấm của mái nghiêng, tra bảng D - 1 Kw Hệ số kinh nghiệm, tra bảng D - 2 Kp Hệ số tính đổi tần suất tích lũy của chiều cao sóng leo, tra bảng D - 3 m Hệ số mái dốc

sH Chiều cao trung bình của sóng trước đê (m) Ls Chiều dài sóng trước đê (m)




Rp Chiều cao sóng leo (m) Công trình thuộc công trình chắn sóng có mái dốc gia cố bằng tấm bê tông, cấp công trình là cấp II. Do đó trong tính toán lấy chiều cao sóng với suất đảm bảo 1%. Mái đê được gia cố bằng các khối bê tông.

Thông số đầu vào

Gia tốc trọng trường g 9,81 m/s2

Chu kỳ trung bình của sóng T 10,39 s

Độ dốc mái m 3,5

Tần số tích lũy của chiều cao sóng leo p 2 %

Độ sâu vùng nước trước đê d 3 m

Vận tốc gió bão w 41,39 m/s

Chiều cao sóng 1% H1% 3,7 m

Cấp công trình II

Với sH = H50% = H1%/2,3 = 3,7/2,3 = 1,6 m Ls = 53,1m, tra theo bảng B-6, 14TCN130-2002, trang 77.

Bảng kết quả tính

sH Ls m K∆ Kw Kp Kβ Rp

1,6 53,1 3,5 0,5 1,3 1,76 1 2,9

2. Tính toán cao trình đỉnh đê. Cao trình đỉnh đê được xác định:

Zdp = MNCTK + Rp + ∆Z

Trong đó:

Rp chiều cao sóng leo thiết kế

∆Z trị số gia tăng chiều cao an toàn, với công trình cấp II thì ∆Z =0,4 (m)

MNCTK mực nước cao thiết kế

Zp coa trình đỉnh đê

Vậy cao trình đỉnh đê là:

Zdp = 3,75 + 2,9 + 0,4 = 7,05 (m)




Chọn Zdp = 7 (m)

3. Chiều rộng và kết cấu đỉnh đê.

a. Chiều rộng đỉnh đê.

Theo tiêu chuẩn 14TCN130-2002, dựa vào cấp công trình thì chiều rộng đỉnh đê được quy định. Đối với công trình cấp II thì chiều rộng đỉnh đê được chọn là . B=5 m.

b. Kết cấu đỉnh đê.

Kết cấu đỉnh đê phải đảm bảo với yêu cầu sử dụng, đảm bảo điều kiện kinh tế kĩ thuật. Mặt đỉnh đê được thiết kế dốc về phía trong đồng với độ dốc i=2%. Đồng thời bố trí hệ thống thoát nước trên mái phía trong nhằm tập trung thoát nước mưa và bọt sóng bắn lên. Mặt đỉnh đê được đổ bằng bê tông nhằm chóng xói mòn và nước mưa bắn lên và tạo tính thẩm mĩ.

Đỉnh đê có bố trí tường đỉnh dạng vòm hắt sóng, cao 1m. Tường đỉnh được bố trí ở vai ngoài , mép đê phía biển.

4. Mái đê.

a. Độ dốc mái đê.

Hệ số mái dốc của đê được chọn như sau: + m= 2 cho mái đê phía đồng.

+ m= 3,5 cho mái đê phía biển.

b. Lớp gia cố mái đê.

Mái đê được gia cố bằng các khối bê tông đúc sẵn, có gờ để tăng độ nhám, nhằm phát huy khả năng cản sóng tốt nhất.

5. Thân đê và nền đê.

Nền đê: Theo báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình do công ty cổ phần tư vẫn việt Delta lập tháng 4-2007, thì điều kiện địa chất khu vực xây dựng công trình tương đối tốt , các lỗ khoan có các lớp đất phân bố tương đối đồng nhất. Đơn vị khảo sát địa chất công trình đã tiến hành khoan tại 9 vị trí, kết quả mặt cát địa chất công trình bao gồm các lớp đát như sau.

Lớp 1: Bề dày lớp biến đổi từ 2,5 – 3m, trung bình 3,0m. Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 nhỏ nhất là 5, giá trị xuyên tiêu chuẩn lớn nhất là 12, trung bình là 9. Lớp đất này có khả năng chịu tải trung bình, biến dạng trung bình.




Lớp 2: Thành phần là cát hạt nhỏ, có chỗ hạt trung xám trắng, xám vàng, có kẹp cát pha, lẫn vỏ sờ, ốc, mảnh vỡ san hô, kết cấu chặt vừa, có chỗ chặt. Bề dày lớp khoan biển đổi từ 15m-19m, trung bình 16,5m. Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 nhỏ nhất là 10, giá trị xuyên tiêu chuẩn lớn nhất là 19, trung bình là 16. Lớp đất này có khả năng chịu tải tốt, biến dạng nhỏ.

Qua đó ta thấy nền đất tại vị trí đặt công trình tương đối tốt, có thể dắp đê không cần phải xử lí nền đất.

Thân đê: Vật liệu sử dụng đắp được chọn đất á sét có hàm lượng hạt sét từ 15%-30%, chỉ số dẻo đạt 10 – 20, không chứa tạp chất. Chênh lệch cho phép giữa hàm lượng nước của đất đắp và hàm lượng nước tối ưu không vượt quá +-3%

Độ nén chặt của đất đắp thân đê chọn. Rs >0,92.

Vậy ta chọn đất đắp đê là đất A sét có các chỉ tiêu cơ lí như sau: γ = 1,82 T/m3,

c =0,13kg/cm2, ϕ = 14o

III. THIẾT KẾ CHI TIẾT ĐÊ BIỂN.

1. Xác định các loại tải trọng tác dụng lên mái đê.

- Tải trọng tác dụng lên công trình bảo vệ bờ gồm có : sóng, dòng chảy và thủy triều. Trong các tác động trên thì tác động của sóng lên công trình là nguy hiểm và đáng kể nhất. Do đó khi tính toán sẽ chỉ xác định tải trọng sóng.

- Các thông số ảnh hưởng đến tải trọng sóng.

+ Các thông số sóng và tính chất sóng

+ Hình dạng và kết cấu gia cố mái đê.

+ Mực nước tính toán và độ sâu nước tại chân công trình.

- Đối với mái nghiêng ta phải tính toán tải trọng sóng thông qua biểu đồ áp lực sóng và tính kiểm tra bền cho mái gia cố. Trình tự thực hiện như sau:

a. Áp lực sóng tính toán cực đại.

Sơ đồ áp lực sóng tác dụng lên mái dốc công trình.




cao tr×nh ®Ønh

MNTK

Z2

L2L1

L3

L4

0,1Pd

21

63

4

5

z3

ϕ

0,4Pd

Pd

0,4Pd 0,1Pd

Được tính theo công thức 26 -22 TCN 222-95.

Pd = Ks.Kt.Prel.ρ.g.Hs (KPa)

Trong đó :

Ks : Hệ số được xác định theo 27 – 22TCN 222-95

0,85 4,8. 0,028 1,15s ss

s s

H HK ctgL L

ϕ

= + + −

Kt : Hệ số phụ thuộc vào độ thoải của sóng, lấy theo bảng 10, 22 – TCN 222 – 95.

Prel : Trị số lớn nhất của áp lực sóng tương đối trên mái đê dốc tại điểm 2 như hình.

ρ : Khối lượng riêng của nước biển.

g : Gia tốc trọng trường g= 9,81 m/s2

Hs Ls m=ctgϕ ks Kt Prel ρ(T/m3) g(m/s2) Pd(T/m2) 3,7 77,65 3,5 0,98 1,3 3,2 1,025 9,81 15,24

Tung độ Z2 (điểm đặt của áp lực sóng lớn nhất Pmax) xác định theo công thức:

( ) ( )22 2

1 . 1 2cot 1 .cot

Z A g A Bg

ϕϕ

= + − + +

Trong đó : 2

2

1 cot0,47 0,023. .cot

ss

s

L gA HH g

ϕϕ

+= +




( )0,95 0,84cot 0.25 . ss

s

HB H gL

ϕ

= − −

Tung độ Z3 ứng với chiều cao sóng leo lên mái dốc.

Z3 = Rp = 2,9 m.

Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau.

Hs Ls m=cotgϕ A B Z2(m) Z3(m)

3.7 77.65 3.5 1.89 3.0 0.26 2.90

Trị số áp lực sóng lớn nhất phải lấy các tung độ Pz của biểu đồ áp lực sóng ở các khoảng cách.

L1 =0,0125xLϕ

L2 = 0,0325xLϕ

L3 = 0,0265xLϕ

L4 = 0,0675xLϕ

Trong đó : ( )24

.cot

cot 1sL gL

gϕ

ϕ

ϕ=

−

Kết quả tính toán tọa độ áp lực.

Lϕ Ls m L1 L2 L3 L4

148.40 77.65 3.5 1.85 4.82 3.93 10.0

b. Áp lực đẩy nổi. Đối với các mái dốc có lớp áo gia cố bằng các tấm, bản bê tông thì lớp áo này còn chịu một áp lực đẩy nổi có xu hướng đẩy bung ra ngoài (ngược lại với áp lực sóng). Áp lực đẩy nổi lên lơp gia cố được xác định theo công thức: Pdn = ks.kt.pdn.γ.Hs Trog đó:

Ks : Hệ số được xác định theo 27 – 22TCN 222-95

0,85 4,8. 0,028 1,15s ss

s s

H HK ctgL L

ϕ

= + + −

Kt : Hệ số phụ thuộc vào độ thoải của sóng, lấy theo bảng 10, 22 – TCN 222 – 95.




Hs : Chiều cao sóng tính toán. pdn : Trị số áp lực đẩy nổi tương đối, lấy theo sơ đồ 3.12 bài giảng CTBVB. Kết quả tính toán áp lực đẩy nổi.

Hs Ls m=ctgϕ ks Kt pdn γ(Τ/µ3) g(m/s2) Pdn(T/m2)

3.7 77.65 3.5 0.98 1.3 0.14 1.025 9.81 0.68

2. Tính toán sơ bộ lớp gia cố mái nghiêng. a. Trọng lượng tối thiểu khối gia cố.

Trọng lượng khối phủ đực xác định theo công thức của huson:

3

3

.

. .cot

B sd

BD

HGK g

γ

γ γ αγ

= −

Trong đó: G – Trọng lượng riêng tối thiểu của khối phủ mái nghiêng (T). γB – Trọng lượn riêng trong không khí của vật liệu khôi phủ (T/m3). γ - Trọng lượng riêng của nước biển , γ = 1,025 T/m3. α - Góc nghiêng của mái đê so với mặt phẳng nằm ngang Hsd – Chiều cao sóng thiết kế, lấy Hsd = H13%. KD – Hệ số ổn định tùy theo hình dạng khối phủ, tra bảng. Kết quả tính toán :

Khối phủ γΒ(T/m3) HSD(m) KD γ(Τ/m2) m G(T) G chọn(T)

Bê tông 2.5 2.41 3.5 1.025 3.5 1 1

b. Xác định chiều dày tấm bê tông gia cố.

Hình dạng kích thước tấm gia cố phụ thuộc vào cường độ sóng và độ lún thân đê. Do tấm gia cố là tấm bản có kích thước nhỏ, nên chiều dày tấm gia cố được xác định theo công thức:

( )

( )( )

1/22

1/2

0,11. . 1.

.B

b b

h mt

l mη

γ γ

+=

−

Trong đó : η - Là hệ số an toàn , η = 1,25 – 1,52, chon η = 1,3. lb – Là chiều dài bản đo thẳng góc với mép nước. γb – Là trọng lượng riêng của vật liệu bản. h,λ - Chiều cao sóng và chiều dài sóng tính toán.




Kết quả tính.

γΒ(T/m3) η h(m) m lb(m) γ(Τ/m3) tb(m) Tb chọn(m)

2.5 1.3 3.7 3.5 1 1.025 0.373 0.4

c. Tính bền cho khối bê tông lát.

Tấm lát được làm bằng mác bê tông 200, có cường độ chịu nén là 90kg/cm2 = 9.103 KN/m2 Như vậy khả năng chịu nén của tấm bê tông là. P = 0,6.0,4.9.103 = 2160 KN = 216 (T) Ta thấy khả năng chịu nén của bê tông P > Pd , với Pd là áp lực sóng lớn nhất tác dụng lên mái. Vậy mái đê đủ sức chịu tải.

200

100

400

200400 200 100200100

50 501000

100

100

100

200

100

400

200400 200 100200100

50 501000

100

100

100

d. Lỗ thoát nước và khe biến dạng.

Tấm lát bê tông có kích thước tương đối lớn, do đó mặt trên các tấm bê tông được cấu tạo các lỗ thoát nước có đường kính d = 50mm, và được cấu tạo như hình vẽ.

3. Thiết kế tầng đệm và tầng lọc ngược. - Tầng đệm có nhiệm vụ đảm bảo sự gia cố giữa các lớp gia cố mái đê và nền thân đê, đồng thời

có chức năng như tầng lọc ngược để tránh xói ngầm.




- Lớp đệm được cấu tạo theo nguyên tắc của tầng lọc ngược : Đường kính của các hạt tăng dần theo phương dòng thấm ( từ trong thân đê ra ngoài), để hạt lớp dưới không lọt lên lớp trên.

- Khe hở giữa các tấm bê tông là 1,5cm để giữ trứ bê tông giãn nở do đó đường kính của hạt gia cố mà tỉ lệ trọng lượng của số hạt có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 50% là: d50 = 1,5.1,5 =2,25 cm

- Do đó chọn giải pháp lớp đệm như sau: + Lớp trên cùng là đá dăm có d = 2,25cm, chọn loại đá có cấp phối hạt 2x3cm, độ dày lớp đệm là

20cm. + Lớp thứ 2 là đá dăm 1x2cm, dày 10cm. + Lớp thứ 3 là vải địa kĩ thuật. + Lớp cuối cùng là cát thô chặt vừa dày 10cm. 4. Thiết kế chân khay.

Chân khay được bố trị tại vị trí nối tiếp chân đê và bãi biển. Chân khay có nhiệm vụ chống đỡ để khối chân đế không bị trượt xuống theo mái dốc đồng thời bảo vệ chân đế không bị xói mòn do ảnh hưởng của dòng chảy.

- Việc chọn loại hình chân khay căn cứ vào tình hình xói lở bờ biển, chiều cao sóng và chiều dày lớp gia cố mái đê. Với kết cấu gia cố là những tấm bê tông có kích thước tương đối lớn (1mx1m), độ dốc khá lớn. Chọn giải pháp chân khay dạng sâu. Chiều cao của ống bê tông phải lớn hơn độ sâu xói cục bộ, có thể lấy gần đúng Hck = Hs = 1,6m, chiều rộng chân khay được chọn Bck = 3.Hs =3.1,6 =4,8m chọn Bck = 5m. Bên trong các ống bê tông được đổ đá có các đường kính khác nhau để gia cố thêm. Đá chân khay phải đảm bảo ổn định dưới tác dụng của dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê. Và được xác định như sau:

max 4. . .sinh

shVd

g

ππ π λλ

=×

Trong đó: Vmax – Vận tốc cực đại của dòng chảy do sóng. (m/s) h,λ - Chiều cao sóng và chiều dài sóng tính toán (m) d – Độ sâu nước trước đê (m). kết quả tính toán.

π hs d λ g Vmax

3.14 3.7 3 77.65 9.81 3.28

Vậy trọng lượng ổn định của viên đá chân khay kè mái đê biển là: Gd = 80 kG Chọn loại đá hộc 80 – 100kG đổ chân khay.

5. Thiết kế tường đỉnh.




Khu vực xây dựng công trình có chiều cao sóng lớn, do đó chiều cao công trình cũng tăng theo. Để làm giảm chiều cao công trình ta thiết kế đỉnh đê có bố trí tường đỉnh. Và được bố trí ở mép đê giáp phía biển. Tường đỉnh được cấu tạo bằng bê tông đúc sẵn. Tường đỉnh có chiều cao là 1m, khoảng cách giữa 2 khe của tường đỉnh là 3m. móng tường đỉnh được thiết kế độc lập với kè mái đê. Tường đỉnh được thiết kế có mũi hắt sóng và thềm giảm sóng về phía trước. Kết cấu tường đỉnh như hình vẽ.

500

1000

R500

IV. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ MẶT CẮT ĐÊ 1. Ổn định tổng thể mặt cắt đê.

Sử dụng phương pháp phân tích trượt cung tròn để tính toán ổn định đất nền của công trình. Việc tính toán ổn định của công trình dựa trên giả thiết công trình dược gia cố xem như một lớp hay nhiều lớp đất nền không đồng nhất. Để đơn giản ta sử dụng phương pháp tổng ứng lực: Giả thiết khối đất trượt là vật rắn biến dạng và không xét đến tác dụng tương hỗ của 2 bên dải đất.

+ Hệ số an toàn chống trượt là. Kct = Mr/Mt = Kcp Đối với công trình cấp II thì Kcp = 1,2

+ Mô men chống trượt Mr và mô men gây trượt Mt được xác định theo công thức.

∑ ∑+= RtgWlcM iiiiir )..cos..( ϕα

∑= RWM iit ).sin.( α

Trong đó:




+ li – Chiều dài cung tròn thứ i

+ wi – Trọng lượng dải đất thứ i (kN/m)

+ αI – Góc giữa tiếp tuyến tại cung trượt thứ i với đường nằm ngang.

+ Ci – lực dính lớp đất thứ i.

+ ϕI – góc ma sát trong lớp đất thứ i.

Để tính toán và kiểm tra ổn định mái dốc thì công việc đầu tiên là phải xác định tâm trượt

tức là khối đất trượt quanh một tâm nào đó. Việc xác định tâm trượt cũng có nhiều

phương pháp. Tuy nhiên trong phạm vi đồ án này để tính toán nhanh chóng và có độ

chính xác cao ta sử dụng phần mềm Geoslope để tính ổn định cho mái nghiêng đê biển.

Kết quả tính toán bằng phần mềm Geoslope cho mái đê phía biển ta được kết quả sau.

Hệ số ổn định nhỏ nhất tính được là: K = 1,879 > Kcp =1,2

Kết luận: mái đê phía biển đảm bảo điều kiện ổn định trượt mái dốc.




Ø Kiểm tra ổn định cho mái đê phái đồng.

Kết quả tính toán bằng phần mềm Geoslope cho mái đê phía đồng như sau.

Hệ số ổn định nhỏ nhất tính được là: K = 1,447 > Kcp =1,2

Kết luận: mái đê phía đồng đảm bảo điều kiện ổn định trượt mái dốc.

2. Ổn định nội bộ lớp gia cố.

Với kết cấu gia cỗ đã lựa chọn thì các tấm gia cố hoàn toàn chịu được áp lực đẩy

nổi.

3. Ổn định khối tường đỉnh.

Sử dụng phần mềm Géoslope để tính toán ổn định cho tường đỉnh.

Mô hình hóa tính toán tường đỉnh như sau:




Kết quả tính toán chạy bằng phần mềm Geoslope.

Kết luân: hệ số ổn định K = 2,96 > Kcp vậy tường đỉnh thỏa mãn điều kiện ổn định.

V. TÍNH TOÁN LÚN NỀN THÂN ĐÊ.

Mục đích tính toán lượng lún nền đê là để khống chế giá trị lún không vượt

quá phạm vi cho phép, đồng thời cũng dựa vào đó để ước tính khối lượng đất đá

tăng lên do lun gây ra hoặc trị số vượt cao dự phòng của khối đất đắp.

Lún nền đê gồm 2 thành phần: Lượng lún ban đầu và lún cố kết. Lún ban đầu là

phần lún gây ra ngay lập tức sau khi gia tải đất nền. Đối với đất nền bão hòa thì




đó là di sự trương nở khối đất; đối với đất nền phi bão hòa, ngoài sự trương nở

hông ra, còn do sự nén ép hoặc bị thoát ra của chất khí trong khe giữa các hạt.

Trong trường hợp chiều rộng đáy đê biển lớn hơn chiều dày của lớp đất nền bị

nén , có thể không tính lượng lún ban đầu. Trong trường hợp đồ án này thì ta có

thể bỏ qua lượng lún ban đầu và chỉ tính cho phần lún cỗ kết.

Giá trị lún của nền đê được tính theo công thức sau:

1 2

2

.1

j jc j j

j

e eS S h

e−

= =+∑ ∑

Trong đó:

e1j – Độ rỗng của lớp đất khi nén đã ổn định dưới tác dụng của trọng lực lớp

đất thứ j.

e2j – Độ rống của lớp đất khi nén đã ổn định dưới cộng tác dụng của ứng lực tỷ

lệ của lớp đất thứ I và ứng lực phụ gia.

hj – Chiều dày lớp đất thứ j, (m).

Sj – Lượng nén ép của lớp đất thứ j.

Tuy nhiên nền đất là nền cát có độ dày tương đối lớn, nền đất có các chỉ tiêu cơ

lí tương đối tốt. Vì thế, việc tính lún công trình được tính theo phương pháp

cộng lún từng lớp, coi nền đất được gia tải có dạng hình thang đều chịu tải

trọng là trọng lượng bản thân đất đắp đê, và tính lún tại tim đê. Công thức sử

dụng tính lún là công thức sau.

1 1

n nii

i i gli i oi

S S hEβ

σ= =

= =∑ ∑

Trong đó:

Si – độ lún của lớp thứ i.

βi – hệ số phụ thuộc vào hệ số nở hông của đất.

E0i – mô đuyn biến dạng của lớp đất thứ i.

hi – chiều dày lớp đất thứ i.




công thức tính ứng suất gây lún(tính theo CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN

VÀ HẢI ĐẢO – tác giả LƯƠNG PHƯƠNG HẬU):

σgl = Kq.Pgl

Trong đó :

Pgl – Tải trọng cực đại của hình thang lực (KN/m2)

Kq – Hệ số ứng lực phụ gia, tra hình 5-22 (CÔNG TRÌNH BVB BIỂN VÀ HẢI

ĐẢO – LƯƠNG PHƯƠNG HẬU).

σglσz

Pgl

6000 12000

hi




Kết quả tính toán lún công trình được cho trong bảng sau:

γ Z hi σgl tb E0

STT Líp ®Êt (T/m3) (m) (m) a/z b/z Kq σgl (T/m2) σbt (T/m2) (T/m2) (T/m2) Si (cm)

0 0.8 0 1 7.28 0 850 0

1 0.8 1 1 12.000 3.000 0.5 3.64 0.8 5.46 850 0.2891

2 0.8 2 1 6.000 1.500 0.49 3.5672 1.6 3.6036 850 0.1908

3

1

0.8 3 1 4.000 1.000 0.48 3.4944 2.4 3.5308 850 0.1869

4 0.8 4 1 3.000 0.750 0.46 3.3488 3.2 3.4216 1300 0.1184

5 0.8 5 1 2.400 0.600 0.45 3.276 4 3.3124 1300 0.1147

6 0.8 6 1 2.000 0.500 0.43 3.1304 4.8 3.2032 1300 0.1109

7 0.8 7 1 1.714 0.429 0.415 3.0212 5.6 3.0758 1300 0.1065

8 0.8 8 1 1.500 0.375 0.4 2.912 6.4 2.9666 1300 0.1027

9 0.8 9 1 1.333 0.333 0.36 2.6208 7.2 2.7664 1300 0.0958

10 0.8 10 1 1.200 0.300 0.355 2.5844 8 2.6026 1300 0.0901

11 0.8 11 1 1.091 0.273 0.34 2.4752 8.8 2.5298 1300 0.0876

12 0.8 12 1 1.000 0.250 0.33 2.4024 9.6 2.4388 1300 0.0844

13 0.8 13 1 0.923 0.231 0.32 2.3296 10.4 2.366 1300 0.0819

14 0.8 14 1 0.857 0.214 0.3 2.184 11.2 2.2568 1300 0.0781

15 0.8 15 1 0.800 0.200 0.29 2.1112 12 2.1476 1300 0.0743

16 0.8 16 1 0.750 0.188 0.275 2.002 12.8 2.0566 1300 0.0712

17

2

0.8 17 1 0.706 0.176 0.27 1.9656 13.6 1.9838 1300 0.0687

tông 1.952

Vậy tổng độ lún của công trình là: 2cm.




CHƯƠNG V

BIỆN PHÁP TỔ CHỨC THI CÔNG CÔNG TRÌNH

I. Yêu cầu kĩ thuật đắp đê.

1. Lên ga đảm bảo mặt cắt đê: Sử dụng cọc và dây lên “ga” ở hiện trường mặt cắt đê

theo bản vẽ thiết kế, cách nhau không quá 50m.

2. Đo đạc: khối lượng đắp đê xác định trên cơ sở đo đạc mặt cắt ngang trước và sau

khi đắp đê (toàn bộ hoặc một phần). Cần đo đạc, đảm bảo độ chính xác theo yêu

cầu các kích thước và vị trí công trình theo yêu cầu thiết kế.

3. Chuẩn bị nền đê: San bằng các chỗ hổng, chỗ trũng v. v…trên thân đê cũ và tiến

hành đầm kĩ theo tiêu chuẩn. Làm ẩm nền đê, đầm kĩ để bề mặt nền đê mới nỗi

tiếp với lớp đất dắp của đê mới.

4. Đắp đất: Phải loại bỏ tất cả rễ cây, bụi cây, cỏ hay tất cả các vật liệu dễ bị phân

hủy khác khỏi thân đê. Đắp đê theo từng lớp liên tục, trước hết đắp theo chiều

ngang, sau đó dắp cao lên dần theo chiều cao của đê. Nơi lấy đất phải cách chân

đê ít nhất 20m. (nằm ngoài phạm vi bảo vệ).

5. Công tác đầm nện: tùy theo loại đất đắp mà chọn phương pháp đầm thích hợp.

- Đất pha cát hoặc cát: : Sử dụng đầm hoặc tưới nước.

- Đất sét ướt: Áp dụng theo phương pháp sau:

+ Xén, cắt tạo thành các khối đất sét có kích thước đều nhau.

+ Vận chuyển không làm phá vớ kết cấu của khối đất sét.

+ Xếp những khối đất sét theo chiều ngang thành từng lớp đều nhau, giảm tối

đa các lỗ hổng giữa các khối đất sét.

+ Lấp lỗ hổng bằng lớp đất sét và làm nhẵn mặt tiếp xúc.

+ Nên chia mỗi nhóm thi công một khối lượng thích hợp chỉ xếp các khối đất

sét vào đúng vị trí.

6. Làm đê thử nghiệm.

- Đối với đất ít dính kết: Để xác định được số lượng đầm cần để đạt được dung

trọng khô thiết kế của đất thì làm đê thử nghiệm như sau:




+ Kích thước đê: 6x2x60 m.

+ Chuẩn bị nền đê thích hợp và dọn sạch cỏ, rác.

+ Khi đắp đê phải tiến hành đầm từng lớp chiều dày 15 cm.

Sử dụng đất có độ ngậm nước tự nhiên , chia làm 3 phần:

+ Phần 1: diện tích 400 cm2, đầm 6 lần.

+ Phần 2: diện tích 400 cm2. Đầm 8 lần.

+ Phần 3: diện tích 400 cm2, đầm 12 lần.

+ Ngay sau khi đầm nện xong lấy mẫu kiểm tra trọng lượng riêng khô tại chỗ

của đất.

+ Tiến hành phân tích cấp phối hạt, xác định giới hạn chảy và giới hạn dẻo

của cùng một vật liệu đất được dùng.

+ Lấy kết quả tốt nhất để dụng cho việc kiểm tra chất lượng sau này.

+ Chọn các mẫu đất có dung trọng khô tối đa xác định được bằng phương

pháp làm đê thử nghiệm để tiến hành phân tích độ thấm.

+ Dung trọng khô vật liệu đắp phải đạt ít nhất bằng 95% của dung trọng khô

tiêu chuẩn, sau khi tiến hành làm đê thử nghiệm.

+ Đối với mỗi loại đất đều tiến hành làm đê thử nghiệm và kết quả tương ứng

sẽ dùng làm tiêu chuẩn kĩ thuật dùng thiết kế và chọn loại đất thích hợp để

thi công.

II. Các quy định về kiểm tra chất lượng. 1. Kiểm tra mặt cắt đê: Khi thi công xong, cứ 100m phải kiểm tra kích thước hình học

mặt cắt đê theo tiêu chuẩn hiện hành. 2. Kiểm tra chất lượng đầm:

- Về độ ngậm nước và dung trọng khô cần lấy mẫu thí nghiệm ở khoảng cách đều nhau với các thiết bị chuyên dụng tiến hành phân tích tại công trường và trong phòng thí nghiệm.

III. Biện pháp thi công. Trình tự các bước thực hiện thi công công trình như sau. Bước 1: Công tác bãi vật liệu. - Bóc bỏ lớp đất không đảm bảo chất lượng. - Làm rãnh tiêu nước cho bãi vật liệu,




- Làm đường sã để khai thác và vận chuyển đất. - Phân định vùng khai thác.

Bước 2 : Thi công đổ đất thân đê theo mặt cắt thiết kế.

- Lên ga định dạng mặt cắt ngang đê. - Đo đạc kích thước các chiều. - Thi công nền đê, xử lí nền. - Rải san đầm các lớp trên mặt thi công. - Kiểm tra độ chặt khối đất đắp. - Bạt mái, đầm bề mặt.

Bước 3: Thi công đào đất chân khay và lắp đặt ống buy.

- Xác định vị trí, cao trình đâò đất. - Tập kết thiết bị và nhân lực. - Đào đất bằng máy đào. - Lắp đặt ống buy bằng máy, căn chỉnh bằng thủ công. - Xếp đá chân khay và ống buy.

Bước 4: Thi công lát tấm bê tông bảo vệ cho mái đê phía biển và lát đá khan mái đê phía đồng.

- Thi công rải vải địa kĩ thuật. - Thi công tầng lọc ngược. - Thi công rải đá dăm. - Thi công lát tấm bê tông và lát đá khan đối với mái đê phía đồng.

Bước 5: Thi công đổ bê tông tường chắn sóng.

- Kiểm tra kích thước hình học ván khuôn. - Tập kết nhân lực và vật liệu. - Vận chuyển bê tông từ vị trí máy trộn đến vị trí thi công. - Đổ và đầm bê tông - Hoàn thiện và dưỡng hộ.

Bước 6: Thi công mái đê và thềm giảm sóng.

- Định vị tim đường, đóng cọc định vị, kiểm tra kích thước và cao độ. - Lắp dựng cốp pha. - Tập kết vật tư. - Trộn vữa bê tôn bằng máy, vận chuyển và đổ bằng thủ công. - Đầm bê tông bằng đầm dùi và đầm bàn. - Phủ bao tải và dưỡng hộ bê tông.




Biện pháp và quá trình thi công được thể hiện trong bản vẽ.

download

Documents