THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUY HOẠCH CẢNG

Công trình Cảng Cát Lái có khả năng tiếp nhận tàu có tải trọng 30.000 DWT.. - Có 2 hướng theo song vào Cảng Cát Lái o Đi theo sông Soài Rạp o Đi theo sông Lòng Tàu - Có thể nhìn thấy Hướ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

BỘ MÔN CẢNG – CÔNG TRÌNH BIỂN

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC

QUY HOẠCH CẢNG

Tháng 1 năm 2021

GVHD: ThS LÊ NHƯ THẠCH NHÓM THỰC HIỆN : 01

THÀNH VIÊN:

Hố Tấn Thương 1814283 Bùi Hữu Nghĩa 1813217

Cao Thị Ngọc Bích 1810836

MỤC LỤC

2 Địa chất và thủy địa hình 3

5 Vũng bốc xếp hàng và chạy tàu 15

6 Mực nước và độ sâu khu nước tính toán 16

1 Diện tích và số lượng cẩu RTG kho bãi container 19

- Hệ số qua kho (Lượng hàng thông qua kho từ bến): 90%

- Phương tiện trong cảng: Xe nâng, xe chở container (Đầu kéo và rơ-móc)

- Giờ làm việc: 720 giờ/tháng

- Dựa vào thông tư 07/2019/TT-BXD sửa đổi Thông tư 03/2016/TT-BXD về phân cấp công trình xây dựng Công trình Cảng Cát Lái có khả năng tiếp nhận tàu có tải trọng 30.000 DWT Như vậy Cảng phân loại cấp I (lớn)

B ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1 Vị trí địa lý

- Cảng Cát Lái tọa lạt tại quận 2 thành phố Hồ Chí Minh Nằm trên bờ phía bồi của sông Đồng Nai Đường tàu chạy là theo sông Lòng Tàu

- Có 2 hướng theo song vào Cảng Cát Lái

o Đi theo sông Soài Rạp

o Đi theo sông Lòng Tàu

- Có thể nhìn thấy Hướng đi theo sông Soài Rạp khá thẳng và sông có chiều rộng lớn hơn nhiều so với sông Lòng Tàu Nhưng do sộ sâu lòng sông của sông Lòng Tàu lớn hơn sông Soài Rạp, cộng thêm trên sông Soài Rạp lượng tàu lưu thông nhiều, 2 bên bờ sông có nhiều bến Phà hoạt động, có nhiều bến cảng lớn nhỏ hoạt động Ưu tiên sông Lòng Tàu làm luồng tàu chính

2 Địa chất và thủy địa hình

a, Địa chất

- Bến cảng Cát Lái nằm ở phía Đông Nam ở quận 2 thuộc Thành Phố Hồ Chí Minh Quận 2

có lịch sử là vùng đất ruộng có bề mặt bùn lầy rất không phù hợp cho các công trình lớn

4

Hình 1: sơ đồ địa chất

- Với lớp k: là lớp đất đã được san lấp để xây dựng công trình

- Lớp 1: bùn sét trạng thái chảy Đây là trạng thái đất rất yếu nên khi xây dựng công trình lớp

sẽ tốn chi phí nhiều

- Cho đến tận độ sâu 30m thì đất vẫn ở trạng thái dẻo mềm và thuộc loại đất sét Ta nhận thấy rằng khu vực này đất rất yếu nên cần đưa ra các phương pháp và biện pháp thi công xử lý nền đất

b, Thủy địa hình

- Về mặt thủy địa hình nơi đặt cảng có một vị trí rất tốt khi con sông Đồng Nai có đồ sâu -13

m so với mực nước biển trung bình, rất thích hợp cho loại tàu vừa vào cập cảng, trên thực tế cảng đã từng tiếp nhận tàu 45.000 DWT

- Bên cạnh đó luồng tàu vào cảng chính là luồng sông Lòng Tàu Lý do con sông này là luồng tàu vào các Cảng bân trong là con sông này có độ bồi lấp không lớn, tương đối ổn định nên không tốn chi phí nạo vét, và điều này được chứng minh qua sự tiếp nhận con tàu 45.000 DWT cập vào cảng Cát Lái

Hình 2: luồng tàu vào cảng

6

Hình 3: vị trí đặt cảng

Cả hai hình 2 và hình 3 đều có phương hướng xác định nằm ở góc phải trên cùng

Hình 4: mặt cắt ngang sông Đồng Nai

- Nhận xét: độ sâu lớn nhất theo biểu đồ là -12.5 m, cao độ bề mặt nước của con sông theo biểu đồ là +1 m, cả hai con số trên đều so với mực nước biển trung bình

GỐC MỰC NƯỚC BIỂN TRUNG BÌNH: là gốc tại hòn dấu

3 Khí tượng thủy văn

a Khí hậu

- Cảng Cát Lái thuộc TPHCM, khí hậu nhiệt đới gió mùa mang tính chất cận xích đạo Lượng bức xạ tương đối lớn (Liên quan đến vấn đề thiết kế kho bảo quản hàng đông lạnh)

- Có 2 biến thể của mùa hè: Mùa Mưa – Mùa Khô

o Mùa Khô : khí hậu khô nóng, nhiệt độ cao 36-40 °C Mưa ít từ 4-50 mm

o Hướng Tây – Tây Nam (Gió Ấn Độ Dương)

o Hướng Đông – Đông nam (Gió Mậu Dịch)

- Nhận Xét:

o Vào mùa khô tốc độ gió trung bình 2.4 m/s

o Vào mùa mưa tốc độ gió trung bình 3.6 m/s

- Nhìn chung, khí hậu của thành phố tương đối ôn hòa, không có những ngày đông tháng giá lạnh cũng như không có những tháng nóng gắt KHÔNG BÃO LŨ LỤT Đây là điều kiện thuận lợi đối với việc phát triển các ngành kinh tế cũng như đối với đời sống của dân

8

C SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

1 Nhập hàng từ tàu đồng thời đưa hàng lên tàu

- Tàu (Vessel) cập vào bến cảng → Cẩu bờ STS sẽ bốc dở container trên tàu xuống chất lên

xe đầu kéo (Truck) Sau đó có 2 hướng:

o Chở đến kho bãi chứa container (Yard) chất vào bãi chờ (Yard crane) Rồi sau đó mới chở đi đến nơi nhận hàng

10

2.2 Xe đầu kéo + Rơ móc

Xe đầu kéo Hyundai HD1000

2.4 Cẩu khung RTG đặc trên kho bãi

Cẩu khung Kalmar RTG: 6 + 1

- Tải trọng tối đa: 30 tấn/trục

- Khoảng cách giữa các trục bánh xe theo phương dọc: 6,4m

- Khoảng cách giữa các bánh xe: 2,5m

- Tổng số bánh xe: 8 bánh (2 bánh/chân cần trục)

- Hệ thống neo cần trục: điều khiển bằng tay

- Khả năng xoay container: 90º bằng hệ thống thủy lực

- Chu kì làm việc: TCk = 80-90s/chu kì (40-45chu kì/h)

D KHU NƯỚC

1 Số lượng tàu

- Số lượng tàu qua bến trong một năm

Với khả năng tiếp nhận tàu lên đến 30.000 DWT của Cảng Cát Lái

Lượng hàng hóa thông qua Cảng dự đoán vào Năm 2020 là 5.5 triệu TEU/ năm tương đương 82.5 triệu Tấn/ năm ( 1 container = 15 tấn bao gồm cả hàng hóa và container)

- Số lượng tàu qua Cảng trong năm 2020 được xác định như sau :

n = Qn

GtK =

93.500.00040.000 × 0.8 ≈ 2922

tàunămVới:

K : hệ số sử dụng trọng tải tàu ( Thường thì K < 1 ) Do lấy tải trọng tàu là 30.000 DWT là cao nhất để thiết kế nhưng không phải lúc nào tàu cũng sẽ khai thác hết 100% khả năng chở hàng của tàu, cộng thêm không phải tất cả các tàu ra vào Cảng Cát Lái đều có tải trọng 30.000 DWT nên chọn hệ số K = 0.8

- Từ đó, số tàu đồng thời đổ vào trong Cảng Cát Lái được xác định như sau :

m = n × td

Nn × α1× α2 =

2922 × 0.3( 365 − 12 ) × 0.8 × 0.9 = 3.45 tàu CHỌN 4 tàu

Trong đó :

td ∶ Thời gian đổ tại cảng của một tàu ( ngày − đêm )

- Ở đây theo như tìm hiểu và so sánh với công suất cẩu bờ K.E & KOCK thì rút ra CHỌN thời gian đổ tại Cảng của một tàu là khoảng 8 tiếng ( bao gồm thời gian bốc xếp hàng hóa làm thủ tục ra vào cảng ) tương đương 0.3 Ngày đêm

α1 & α2 ∶ Hệ số ra vào không đồng đều của tàu trong tháng và ngày đêm

- Ở đây hệ số không đồng đều có nghĩa là số lượng tàu ra vào Cảng trong ngày này có thể khác

so với ngày kia, tức sẽ có ngày nhiều ngày ít nên chọn ngày nhiều nhất làm mốc 100% thì các ngày khác sẽ < 100 % => hệ số α2 = 0.9

Còn sự không đồng đều trong tháng α1 = 0.8

12

2 Vũng quay tàu

- Vũng quay tàu phải phải có kích thước và hình dáng trong mặt bằng sao cho có thể cho phép thực hiện mọi thao tác ma nơ cần thiết để đưa tàu vào cảng hoặc ra khỏi cảng, đặc biệt đảm bảo :

o Khả năng tiêu năng của tàu vào cảng

o Khả năng tự quay trở theo một góc yêu cầu trên vòng tròn

o Khả năng thả neo và neo đậu tạm thời khi có sự cố

Do cảng Cát Lái có thể tiếp nhận tàu lên đến 30.000 DWT tương đương với 2.500 TEU

- Hiện tại trên thế giới có 6 thế hệ tàu CONTAINER xếp hạng theo tải trọng

- Kích thước vũng quay trở tàu:

o Tự quay: DVũng quay tàu = ( 3 ÷ 4 )LOA = 645 ÷ 860 m

o Tàu lớn, nhờ tàu lai dắt: DVũng quay tàu = 1.25LOA + 150 = 419 m

Dựa trên số liệu tổng hợp từ GOOGLE EARTH

3 Vũng tác nghiệp

- Kích thước vũng tác nghiệp được xác định từ diều kiện đảm bảo an toàn và thuận tiện trong quá trình cập bến, neo đậu và làm cho hàng cho tàu tính toán có xét đến khả năng phát triển để đón nhận tàu lớn trong tương lai

- Lấy lằng 1.5LOA=323 m

4 Vũng đợi tàu

SDT = n′t ⍵DT

- n′t: Số tàu đồng thời chờ đợi trên vũng

- ⍵2: diện tích của một bến vũng chờ đợi tàu

n′t = (Qn Kkd.td

Tn.Gt ) x 2

o Qn: lưu lượng hàng bốc xếp trong năm ( T )

o Kkd: hệ số không đồng đều của lượng hàng

o td: thời gian đỗ của 1 tàu trên vũng (ngày/đêm)

o Tn: số ngày khai thác của cảng trong 1 năm (ngày/đêm)

o Gt: tải trọng của tàu đỗ trên vũng (tấn)

o 2: con số biểu thị mỗi tàu đến cần đỗ trên một vũng chờ đợi 2 lần (1 lần vào + 1 lần ra)

- Neo bằng trụ neo

⍵2 = (lt+ 40m) (Bt+ 2∆B)

→ Ta có bảng kết quả

Qn (tấn) Kkd td Tn Gt (tấn) lt (𝑚) Bt ∆B (m) n′t84.150.000 1.1 0.5 353 40.000 237 32.2 128.8 5 Chú thích:

o Bn, Bl: bề rộng tàu nạp nhiên liệu, bề rộng tàu lai dắt

o ΔB = 1.5Bt : độ dự trữ an toàn giữa các tàu

6 Mực nước và độ sâu của khu nước tính toán

TCVN 11419:2016: yêu cầu thiết kế luồng tàu biển

- Độ sâu trước bến: 12m

- Mực nước cao thiết kế +3.6m với suất đảm bảo 5% mực nước giờ

- Mực nước thấp thiết kế +0.8m với suất đảm bảo 98% mực nước giờ

- Mớn nước tàu 40000 DWT chở container đầy hàng T=11,7m với chiều dài tàu 237m

- TCCS 04-2010/CHHVN: Tiêu chuẩn thiết kế cng nghệ cảng biển

18

Z1 = 0.04T = 0.04 x 12 = 0.48 m

- Chiều dài tàu : 237m ; giả sử Hs = 0.7 m

- Với chiều dài tàu 237m : Z2 = 1.488cm = 0.015 m

- Khi tàu neo đậu có vận tốc nhỏ không quá 3 hải lý trên giờ nên Z3 = 15cm = 0.015m

- Z4 : độ sâu dự trữ do phù sa giữa 2 lần nạo vét: do luồng sông ở trước cảng ổn định nên

20

E KHU ĐẤT

1 Diện tích kho và số lượng cẩu RTG kho bãi container

1.1 Tính toán diện tích kho chứ

- Tính toán sức chưa của kho Ek và diện tích kho Fk theo thời gian tồn kho :

- Qnb ∶ Lượng hàng của bến trong năm của Cảng

- Kq ∶ Hệ số không đồng đều của lượng hàng trong năm

- Ke : Tỉ số của lượng hàng qua kho và lượng hàng qua bến trong năm

Ke =Lượng hàng qua kho Lượng hàng qua bến

- Tk: Thời gian tồn kho trung bình của hàng

- Tn : Thời gian khai thác của cảng trong năm

Diện tích kho bãi:

Fk = Ek

q × KfTrong đó

- Ek : Sức chứa của kho (T)

- q : tải trọng của kho là lượng hàng chất lên trên 1 m2 diện tích kho ( T/m2 )

- Kf : Hệ số sử dụng diện tích hữu ích của kho, xét đến các diện tích phụ khác như tường cột khoảng cách,…

Ta giả định một số thông số :

- 1 TEU 20 feet tương đương khối lượng là 17 tấn ( bao gồm khối lượng vỏ container + khối lượng hàng hóa có trong cont )

Qnb = 93.500.000 Tấn

- Hệ số không đồng đều lượng hàng trong năm Kq = 2

- Lượng hàng qua kho trong năm = 90% lượng hàng qua bến

= 0.9 × Qnb =84.150.000 Tấn

- Thời gian khai thác trong năm : Tn =365 – 12 = 353 ngày

- Thời gian tồn kho trung bình Tk = 7 ngày

- Hệ số sử dụng diện tích hữu ích của kho Kf = 80%

- Tải trọng q của kho:

Tầng 1: 4T/m2Tầng 2-6: 2T/m2Suy ra: q= 6 Tầng 14T/m2

Kết quả tính

(ngày đêm)

Tk(ngày đêm) Kf EK (tấn) Fk (m2)

Kết luận : Diện dích kho bãi cần xây dựng là : Fk = 300.000 m2

1.2 Số lượng cẩu khung RTG của kho

- Năng suất máy làm việc trong một chu kỳ

816 =

5500000353

- Diện tích CẦN của một bãi

- Do một kho bãi CONTAINER có cẩu RTG Karmal 6+1 tức là chứa 6 hàng CONTAINER +

1 hàng cho xe Đầu kéo chạy vào nhận hàng

22

 Bề rộng một bãi = 2.35 × 6 + 0.5 × 5 + 4 = 21 m Trong đó

o 2.35 (m) là chiều rộng tiêu chuẩn của 1 container

o 0.5 (m) khoảng cách thông thủy giữa các hàng container

o 4 (m) chiều rộng làn đường trong kho bãi để xe container di chuyển thuận tiện

 Chiều dài một kho bãi

2500

21 = 119 m ≈ 120 m Như vậy diện tích một bãi container thực tế sẽ là 21x120 = 2520 m2

2 Đường giao thông

Bảng 8.4 Chiều rộng đường và lề đường

Dựa vào Bảng 8.4 TCSS 04-2010 Do Cảng Lát Lái thuộc công trình loại I , chọn

- Chiều rộng đường : 10 m

- Chọn chiều rộng oto là 4 m, do ngoài xe đầu kéo chở container thì còn có những phương

thiện khác có thể vào trong Cảng trong quá trình sử dụng (xe nâng,…) hoặc quá trình sửa

chữa (Xe lu, xe chở đất đá, …)

- Chiều rộng lề đường : 1.5m

- Năng suất máy làm việc trong một chu kỳ

Ph = 40 container hour⁄ = 600 T h⁄ Trung bình 28 container hour⁄ = 420 T h⁄

Pca = 8 × k × Ph = 8 × 0.85 × 40 = 272 (190.4) container

Pca = 8 x k x Ph = 8 x 0,85 x 40 (28) = 272 (190,4) container ca⁄ = 4080 (2856) T ca⁄ Cảng cát lái chỉ tiếp nhận container có khối lượng 25 tấn và tối đa có thể là 27 tấn Nên chọn 1 container = 15 tấn (Cả container + hàng hóa)

Pngày = Nca x Pca = 3 x 4080 (2856) = 12240 (8568) T Ngày⁄

Các cần trục làm việc 24/24 nên ta có 3 ca 1 ngày 24 tiếng, Nca = 3

Sản lượng 1 năm của 1 KOCK : Pnăm = Pngày x Tn x 2

Tn = Kt x (365 – α)

Kt = hệ số khí tượng do ảnh hưởng thời tiết trong năm (0,7 – 1) chọn Kt = 0.9

α: số ngày nghỉ trong năm lấy α = 12 ngày

Năm 2020 ước tính sẽ đón nhận 5.5 triệu TEU do đó

ta có năng suất của 1 cẩu K.E và 1 cẩu KOCK là

Pnăm = 12240 x 0.9 x (365 – 12)x2 = 7.777.296 Tấn Năm⁄ (Tối đa)

Hoặc Pnăm = 8568 x 0.9 x (365 – 12)x2 = 5.444.107 Tấn Năm⁄ (Trung bình)

Vậy với số lượng thiết bị tối thiểu phải bố trí là:

- Ứng với công suất lớn nhất của thiết bị

Nttmin =Qmax

- Ứng với công suất trung bình của thiết bị

Nttmin =Qmax

o Qth: lượng hàng hóa tính toán trong tháng căng nhất ( T )

o Khả năng thông qua của bến trong tháng ( T )

Qth =Qn× Kth

mn (2)

 Qn là lượng hàng trong năm của cảng ( T )

 kth là hệ số không đều của nguồn hàng tính theo tháng

 mn là số tháng của thời kỳ khai tháng trong năm – 12 tháng

Pth = 30 × KttKb (3)

o Png là khả năng thông qua trong một ngày đêm của bến-lượng hàng ( T/Ngày đêm )

Png = ∑ As× (Tbx+ Td)

24 × Dtt

n=m

n=1

Hoặc lấy theo công suất của của cẩu bờ STS : 137.088 Tấn/Ngày

o kb là hệ số bận bến: trong tinh toán sơ bộ có thể lấy kb =0,7-0,85 đối với tàu đi theo tuyến và kb =0,65-0,8 đối với tàu đi không theo tuyến

o kt là hệ số sử dụng thời gian làm việc của bến do khí tượng

kt =720 − t1

720trong đó, tt là thời gian khí tượng gây ra trong tháng làm gián đoạn công tác bốc xếp hàng

Lên phương án thiết kế:

Đặc bãi container có chiều dài dọc theo đường bờ (5 bãi mỗi bãi 120x21 m)