Bài giảng Công trình đường thủy

1.1 Vai trò của giao thông thủy trong nền kinh tế quốc dân 1.1 Vai trò của giao thông thủy trong nền kinh tế quốc dân • Giao thông vận tải GTVT không tạo ra giá trị vật chất song nó thú

Trang 1

1.2 Phân loại và phân cấp đường thủy nội địa

1.3 Tổng quan về các dạng công trình đường thủy ở Việt

Nam và thế giới

Trang 2

1.1 Vai trò của giao thông thủy trong

nền kinh tế quốc dân

• Giao thông vận tải (GTVT) không tạo ra giá trị vật chất

song nó thúc đẩy quá trình sản xuất, đưa nguyên vật

liệu, sản phẩm đến người tiêu thụ

• Giao thông vận tải thuỷ cũng như các ngành giao thông

khác, chiếm một vị trí quan trọng

• Ngành vận tải thuỷ bao gồm vận tải ven biển, trên đại

dương và vận tải thuỷ nội địa

Trang 3

• GTVT thuỷ nội địa được tiến hành trên các sông suối

thiên nhiên, trên các hồ thiên tạo và nhân tạo, trên các

sông đã được kênh hóa hoặc kênh nhân tạo, nhưng trong

đó chủ yếu là trên sông thiên nhiên

• GTVT thủy so với GTVT khác có giá thành rẻ nhất Việt

Nam là một nước có mạng lưới giao thông thuỷ phát

triển Do đó giao thông thuỷ ở Việt Nam đóng một vai trò

quan trọng

Các tuyến vận tải đường thủy nội địa

(Nguồn: Cục đường thủy nội địa

-http://viwa.gov.vn)

Trang 4

• Hiệu quả của vận tải thuỷ nội địa phụ thuộc vào các yếu

• Giá thành vận chuyển: đối với vận tải thuỷ nội địa đơn

thuần, giá thành vận chuyển bao gồm: giá khấu hao, giá

đầu tư, chi phí quản lý duy tu, trả lương và nghĩa vụ với

xã hội, chi phí nhiên liệu, chi phí bảo hiểm và những chi

phí khác

• Tốc độ vận tải: so với đường sắt, tốc độ vận tải trong

đường thuỷ tương đối chậm Thông thường, chiều dài

đường thuỷ thực tế dài gấp 1.5÷2.0 lần khoảng cách vị

trí đầu và vị trí cuối, do đặc điểm uốn khúc của sông

thiên nhiên Trong đường sắt, hệ số này là 1.2÷1.5

Trang 5

Trang 6

• Năng lực thông qua: đối với những sông lớn, nếu không

bị khống chế bởi tĩnh không và chiều rộng, năng lực

thông qua trong đường thuỷ gần như không hạn chế, vì

không bắt buộc phải tránh nhau, vượt nhau tại nơi quy

định Trên các sông đã kênh hoá, năng lực thông qua bị

hạn chế do phải qua âu và các công trình nâng tầu

• Tính chất hàng hoá: các phương tiện vận tải thuỷ có thể

vân chuyển các loại hàng hoá có khối lượng lớn, kích

thước cồng kềnh như: quặng, than, VLXD, máy móc lớn

v.v Một sà lan 800÷1000 tấn tương đương với một

đoàn tàu hoả

Trang 7

• Tính quy luật và tính liên tục: trong sông thiên nhiên, do

chế độ dòng chảy thay đổi lớn giữa các mùa, nên vận tải

thủy không giữ được tính quy luật lâu dài như các

phương thức vận tải khác Sự gián đoạn chạy tàu có thể

xảy ra khi mực nước thấp, ở một số nơi không đủ độ sâu,

hoặc nước chảy xiết, hoặc là sóng quá lớn, tàu chạy

không an toàn Nhưng sự gián đoạn thường không xảy ra

trên toàn tuyến và không phải đối với tất cả các loại

phương tiện

• Mức bảo đảm: vận tải thuỷ có mức độ an toàn khá lớn, ít

xảy ra sự cố, so với các phương thức vận tải khác, có thể

coi là không đáng kể, do vậy giá bảo hiểm đường thuỷ

nội địa thường thấp

Trang 8

1.2 Phân loại và phân cấp đường thủy

nội địa

• Nguyên tắc xác định cấp kỹ thuật cảng nội địa

• Khi xây dựng, thẩm định, công bố quy hoạch cảng

hoặc phê duyệt các dự án xây dựng, cải tạo, nâng cấp

cảng phải dựa trên tiêu chuẩn phân cấp cảng thuỷ nội

địa để công bố cấp kỹ thuật của các cảng thuỷ nội địa

• Việc áp cấp các cảng vừa xây dựng, cải tạo, nâng cấp

xong phải căn cứ vào hồ sơ hoàn công và đối chiếu với

tiêu chuẩn cấp kỹ thuật cảng thủy nội địa để công bố

cấp cảng

nội địa

• Nguyên tắc xác định cấp kỹ thuật cảng nội địa

• Việc áp cấp các cảng đang khai thác phải căn cứ vào

khả năng thực tế của các cảng và đối chiếu với tiêu

chuẩn cấp kỹ thuật để công bố cấp cảng

• Cảng thủy nội địa phải đạt đồng thời các tiêu chuẩn

quy định của bảng phân cấp mới được áp vào cấp

tương ứng

Trang 9

nội địa

• Tiêu chí phân cấp cảng hàng hóa

• Cấp kỹ thuật tuyến đường thủy nội địa tại nơi xây

• Năng lực xếp dỡ hàng hóa thông qua cảng/năm; mức

độ cơ giới hóa xếp dỡ và khả năng xếp dỡ kiện hàng

trọng lượng tối đa

nội địa

Trang 10

Trang 11

nội địa

Cảng Thượng Hải (Nguồn: Export Portal)

nội địa

Cảng Hamburg (Nguồn: Mercator Media 2017)

Trang 12

nội địa

• Tiêu chí phân cấp cảng hành khách

• Cấp kỹ thuật tuyến đường thủy nội địa nơi xây dựng

cảng;

• Quy mô công trình, trang thiết bị, cơ sở dịch vụ phục

vụ hành khách và khả năng kết nối với các phương

thức vận tải khác;

• Lượng hành khách thông qua cảng trong năm;

• Khả năng cho phép loại phương tiện lớn nhất cập cầu

Trang 13

nội địa

Cảng Cầu Đá - Nha Trang

nội địa

Cảng Miami

Trang 14

nội địa

• Tiêu chuẩn bến hàng hóa

• Không nằm trong phạm vi luồng và khu vực cấm xây

dựng theo các quy định;

• Vị trí đặt bến có địa hình ổn định, không bị xói lở,

thuận lợi về thuỷ văn;

• Có đủ bích neo đảm bảo cho tầu neo buộc khi xếp dỡ

hàng, có hệ thống báo hiệu theo quy định hiện hành,

có cầu dẫn cho người lên xuống an toàn Nếu hoạt

động ban đêm phải có đủ hệ thống đèn chiếu sáng

• Vị trí đặt bến có địa hình ổn định, không bị xói lở,

thuận lợi về thuỷ văn, đảm bảo chắc chắn, an toàn

cho người và phương tiện;

Trang 15

nội địa

• Tiêu chuẩn bến hành khách (tiếp)

• Có đủ hệ thống bích neo, đệm chống va đảm bảo cho

tầu neo buộc chắc chắn, có hệ thống báo hiệu theo

quy định hiện hành, có cầu dẫn cho hành khách lên

xuống đảm bảo an toàn, thuận tiện

• Nếu hoạt động ban đêm phải có đủ hệ thống đèn

chiếu sáng khu vực hành khách lên xuống tàu

• Có nhà chờ, điểm bán vé, khu vệ sinh và lối ra vào

thuận tiện

1.3 Tổng quan về các dạng công trình

đường thủy ở Việt Nam và thế giới

• Công trình đường thuỷ nội địa

• Công trình sửa chữa, đóng mới phương tiện thủy nội

địa (bến, ụ, triền, đà )

• Cảng, bến thủy nội địa: Cảng, bến hàng hóa; Cảng,

bến hành khách

• Âu tầu

• Đường thủy có bề rộng (B) và độ sâu (H) nước chạy

tàu (bao gồm cả phao tiêu báo hiệu, công trình chỉnh

trị): Trên sông, hồ, vịnh và đường ra đảo; Trên kênh

đào

Trang 16

• Công trình sửa chữa, đóng mới phương tiện thủy

Ụ tàu

Triền tàu

Trang 17

Trang 18

• Nhà máy đóng mới - sửa chữa tàu biển, ụ tàu biển, âu

tàu biển và các công trình nâng hạ tàu biển khác

(triền, đà, sàn nâng )

• Luồng hàng hải:

• Luồng tàu ở cửa biển, cửa vịnh hở, trên biển

• Luồng trong sông, trong vịnh kín, đầm phá, kênh

đào cho tàu biển

Trang 19

• Công trình chỉnh trị cửa biển, ven biển

• Công trình chỉnh trị trong sông

• Các công trình hàng hải khác: Bến phà, cảng ngoài

đảo, bến cảng chuyên dụng, công trình trên biển (bến

phao, đê thủy khí, bến cảng nổi đa năng,.)

Trang 23

2.1 Phạm vi áp dụng và nguyên lý làm

việc của kết cấu mỏ hàn

• Mỏ hàn (groyne hoặc spur-dyke) là loại công trình được

sử dụng rộng rãi trong chỉnh trị sông Mỏ hàn có tính

năng thu hẹp lòng sông, điều chỉnh dòng chảy, bảo vệ

bờ

• Mỏ hàn thông thường bao gồm 3 bộ phận: mũi, thân và

gốc Gốc mỏ hàn nối với bờ, mũi nhô ra trong lòng sông

• Trên mặt bằng, mỏ hàn giống chữ "đinh" trong tiếng

Trung Quốc, nên người Trung Quốc gọi là “đập chữ

Đinh” Nó trông cũng giống như chiếc mỏ hàn của thợ

hàn, vì vậy tên đầy đủ là "công trình chỉnh trị sông dạng

mỏ hàn", các nhà thủy lợi Việt Nam quen gọi đơn giản là

"mỏ hàn"

Trang 25

Hệ thống mỏ hàn trên sông Oder ở Đức

Trang 26

• Theo góc lệch so với phương dòng chảy

• Theo vật liệu xây dựng

• Phân loại mỏ hàn (tiếp)

• Theo quan hệ giữa cao trình đỉnh mỏ hàn và mực

nước

• Mỏ hàn ngập

• Mỏ hàn không ngập

Trang 27

• Theo mức độ ảnh hưởng của mỏ hàn đối với dòng

chảy

• Mỏ hàn cho phép nước xuyên qua

• Mỏ hàn không cho phép nước xuyên qua

• Theo mức độ ảnh hưởng của mỏ hàn đối với dòng

Trang 28

• Theo hình dạng bên ngoài, có thể chia mỏ hàn ra các

loại đường thẳng, hình móc câu (chữ r) và hình chữ T

Trang 29

• Theo góc tạo thành giữa đường trục mỏ hàn và

phương dòng chảy: trường hợp  = 110° ÷ 120° gọi

là mỏ hàn chéo ngược,  = 70° ÷ 60° gọi là mỏ hàn

chéo xuôi, = 90° gọi là mỏ hàn trực giao

• Theo vật liệu xây dựng, mỏ hàn chia thành 4 loại chủ

yếu:

• Mỏ hàn kết cấu khối đổ, khối xếp như khối bê tông,

rọ đá, đá hộc và hỗn hợp

• Mỏ hàn kết cấu khung giá liên kết thanh, cành cây

bao gồm cọc, giá 3 chân, tấm xuyên nước, bè chìm,

thảm đá và lồng sọt

• Mỏ hàn kết cấu bao tải cát vải địa kỹ thuật

• Mỏ hàn kết cấu hỗn hợp

Trang 30

Mỏ hàn khối đổ a) Mặt cắt ngang; b) Mặt bằng; c) Mỏ hàn đá hộc có khối xây đỉnh

Trang 31

Mỏ hàn ruột bao tải cát

Trang 32

• Các loại mỏ hàn khác nhau có điều kiện sử dụng khác

nhau Lựa chọn loại nào phải xem xét nguồn vật liệu

xây dựng tại chỗ và điều kiện dòng chảy

• Để giảm nhỏ độ sâu hố xói cục bộ, có thể chia đoạn

kết cấu Phần gốc và thân có kết cấu khối đặc, phần

mũi có kết cấu chảy xuyên

từ mặt nước luồn xuống đáy; 3- Dòng xoáy đáy

hố xói; 4- Bùn cát trượt trở lại hố xói

Trang 33

bố trí ngược dòng: gây bồi trong bờ; c) Mỏ hàn ngập bố trí xuôi

dòng: gây xói trong bờ

2.2 Xác định chiều dài mỏ hàn

• Dựa vào sơ đồ vạch tuyến chỉnh trị, bố trí các công trình

chỉnh trị, dựa vào vị trí của mỏ hàn, góc hợp giả định, đo

chiều dài mỏ hàn trên bình đồ

• Chiều dài này có thể dùng để so sánh khối lượng của các

phương án khi thiết kế sơ bộ, xác định góc tối ưu

• Trong thiết kế kỹ thuật, chiều dài mỏ hàn sẽ được xác

định lại khi đã có góc tối ưu

Trang 34

2.3 Xác định cao trình đỉnh mỏ hàn

• Vì mỏ hàn là loại công trình tác động vào dòng chảy bằng

cách thu hẹp lòng sông, tăng vận tốc của phần diện tích

tự do nên cao trình đỉnh mỏ hàn được xác định ứng với

mực nước tính toán của lưu lượng tạo lòng kiệt

• Xác định vận tốc tính toán:

• Cao trình đỉnh mỏ hàn được xác định sao cho vận tốc

của phần diện tích tự do đạt VTT- vận tốc trung bình

của mặt cắt đảm bảo xói

Trang 35

• Theo Goncharov vận tốc không xói xác định như sau:

• d50: đường kính hạt (m) ứng với giá trị 50% trên

• Sau khi xác định được VTTcần xác định hệ số KTD, là tỷ

số giữa lưu lượng đảm bảo xói và lưu lượng tự nhiên

của phần diện tích tự do: KTD= QTD/QTDTN

• Trong đó: QTD= VTT.ωTD

• QTDTN – lưu lượng đi qua phần mặt cắt tự do trước

khi có mỏ hàn và được xác định bằng cách vẽ

đường lũy tích lưu lượng của mặt cắt có mỏ hàn;

• ωTD - diện tích tự do còn lại của lòng sông tính từ vị

trí mỏ hàn

Trang 36

• Sơ đồ xác định QTDTN

• Từ mực nước thiết kế đến mực nước chỉnh trị ta giả định

3 cao trình mỏ hàn khác nhau, ứng với mỗi cao trình mỏ

hàn ta cần tính các đại lượng sau:

• ωL- diện tích nước chảy trên mặt mỏ hàn;

• ωK - diện tích của mỏ hàn;

• ωG - diện tích mặt cắt lòng sông tính đến cao trình

đỉnh mỏ hàn;

Trang 37

• Đường quan hệ KL = f3(m), đường này được xây dựng

bằng cách từ 3 giá trị ZK ta xác định được ba cặp giá

trị m và KL, cả ba đường được xây dựng trên cùng một

hệ đồ thị

Trang 39

• Đồ thị bên trái được áp dụng cho mỏ hàn thứ nhất, đồ thị

bên phải đối với mỏ hàn thứ hai trở đi (tính theo chiều

dòng chảy), đường nét liền dành cho các mỏ hàn có

khoảng cách 3LK, nét đứt cho các mỏ hàn có khoảng cách

1,5LK

• Giao điểm của hai đồ thị f3và f4 là nghiệm của m, KLđảm

bảo cho vận tốc dòng chảy trong phần diện tích tự do

ωTD đạt VTT Gióng lên đường f1, trục ZK ta xác định được

cao trình đỉnh mỏ hàn

• Phương pháp trên dùng để xác định cao trình đỉnh mỏ

hàn khi mỏ hàn hợp với trục dòng chảy góc 90

• Xác định lưu lượng trên mặt mỏ hàn ứng với lưu lượng

tạo lòng trong sông:

QL = QTL-QTD

• Tính tỷ số: QL/QTL

Trang 41

• Trường hợp góc lệch khỏi trục 90° mà lớn hơn từ 10÷15°

(tiếp)

• Hoặc xác định A bằng cách giải phương trình bậc 2

biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng chảy tràn và

diện tích nước trên mặt mỏ hàn

Trang 42

2.4 Góc tối ưu của mỏ hàn so với

dòng chảy

• Góc tối ưu của mỏ hàn được xác định dựa vào đồ thị thực

nghiệm Nó phụ thuộc vào hai tỷ số LK/B và hK/T

• hK - chiều cao trung bình của mỏ hàn;

• T - chiều sâu trung bình của măt cắt có mỏ hàn

• Có hK/T gióng lên đường LK/B, gióng lên trục  ta sẽ tìm

được góc tối ưu

• Sau khi đã tìm được góc  tối ưu hiệu chỉnh lại chiều dài

mỏ hàn còn cao trình của mỏ hàn thì không cần hiệu

Trang 43

2.4 Góc tối ưu của mỏ hàn so với

dòng chảy

• Khi tính toán cho một nhóm mỏ hàn, cao trình của các

mỏ hàn sẽ khác nhau

• Nếu các cao trình sai khác với cao trình trung bình của

nhóm ít hơn 10% thì cả nhóm lấy cao trình bằng nhau và

bằng cao trình trung bình Nếu lớn hơn 10%, các cao

trình giữ nguyên như cũ

2.5 Độ dốc dọc thân mỏ hàn

• Trong tính toán, cao trình đỉnh mỏ hàn không đổi dọc

theo chiều dài mỏ hàn Tuy nhiên, để cho mỏ hàn không

gây tác động bất thường đến lòng dẫn thì mỏ hàn sẽ có

một độ dốc dọc nào đó, thường từ 1:100 đến 1:300

• Độ dốc dọc phải đảm bảo sao cho cao trình đầu mỏ hàn

không thấp hơn mực nước thiết kế, diện tích của mỏ hàn

trong thực tế không nhỏ hơn diện tích của mỏ hàn theo lý

thuyết

• Vị trí của cao trình mặt mỏ hàn là điểm giao của mặt mỏ

hàn thực tế và mặt mỏ hàn lý thuyết Để đơn giản, thông

thường lấy điểm giữa của mỏ hàn

Trang 44

• Sơ đồ xác định độ dốc mỏ hàn

• Trong trường hợp mỏ hàn quá dài, để tránh cao trình đầu

mỏ hàn quá thấp và cao trình gốc mỏ hàn quá cao, thân

hàn có thể chia thành nhiều đoạn có độ dốc dọc khác

nhau

• Phần gần gốc mỏ hàn lấy độ dốc nhỏ (có thể bằng 0) vì

nó ít ảnh hưởng đến dòng chảy

Trang 45

2.6 Xác định khoảng cách hợp lý giữa

các mỏ hàn

• Mỏ hàn thường không bố trí đơn độc, nhiều mỏ hàn đặt

gần nhau để tạo thành tuyến chỉnh trị sẽ hỗ trợ cho nhau

phát huy tác dụng, đồng thời bảo vệ cho nhau Đó cũng

là quan điểm xuất phát để xác định khoảng cách hợp lý

giữa các mỏ hàn

• Các ký hiệu sử dụng:

• LMH - chiều dài theo trục mỏ hàn;

• L - khoảng cách giữa hai mỏ hàn;

• Khoảng cách giữa các mỏ hàn có quan hệ rất lớn đến

hiệu quả bồi lắng ở vùng lòng dẫn giữa chúng, đồng thời

với khoảng cách thích hợp có thể chia sẻ một cách hợp lý

tác động của dòng chảy, bảo đảm an toàn của công

trình Trước mắt, vấn đề này còn dừng lại ở mức độ xác

định bằng kinh nghiệm hoặc thí nghiệm mô hình

Tiêu đề	Giới thiệu chung về công trình đường thủy
Trường học	Thuy Loi University
Năm xuất bản	2022

Định dạng
Số trang	242
Dung lượng	31,43 MB