Quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng, Việt Nam potx

Các yếu tố chính là việc vận chuyển trầm tích dưới ảnh hưởng của dòng chảy và sóng, động lực tổng thể của các bãi biển trong một vùng ven biển và các tác động do con người gây ra.. 2.3 G

2

Quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên vùng ven

biển tỉnh Sóc Trăng, Việt Nam Thiết kế chi tiết của đê chắn sóng

47 trang và 14 tài liệu kèm theo

Trăng, Việt Nam, 134 Trần Hưng Đạo, Tp Sóc Trăng , Việt Nam

Zusammenarbeit (GIZ) GmbHDag Weg 1-5 65760 Eschborn, Đức

Hamburg, Đức Điện thoại: 040 / 500 993-0 Fax: 040 / 500 993-33

(Chuyên gia kỹ thuật sông và ven biển)

Hamburg, 2011/04/08

3

MỤC LỤC

1 GIỚI THIỆU 8

1.1 Bối cảnh 8

1.2 Phạm vi công việc 9

2 ĐIỀU KIỆN BIÊN 10

2.1 Sóng 10

2.2 Vận tốc dòng chảy 11

2.3 Gió 11

2.4 Đất 11

3 THIẾT KẾ SƠ BỘ 12

4 ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU CỦA TRE 14

4.1 Tài liệu tham khảo 15

4.2 Đặc tính của vật liệu 15

4.3 Đặc tính phá hủy 16

5 THIẾT KẾ TĨNH ĐỊNH 17

5.1 Tải trọng do sóng và dòng chảy gây ra 17

5.1.1 Cọc đơn 17

5.1.2 Tường cọc (hệ nhóm cọc) 17

5.2 Sóng vỡ 19

5.3 Tác động 19

5.4 Trọng lượng người 20

5.5 Tải trọng gió 20

6 THIẾT KẾ ĐỊA KỸ THUẬT VÀ BẰNG CHỨNG VỀ AN TOÀN 20

6.1 Lực dọc trục 21

6.2 Lực ngang 22

7 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 27

7.1 Bản đồ vị trí và mô tả 27

7.2 Mặt trước, mặt cắt ngang và mặt bằng 28

7.3 Thông tin chi tiết 28

8 TIẾN ĐỘ XÂY DỰNG 29

8.1 Công tác chuẩn bị và thiết bị hiện trường 29

8.2 Xây dựng 30

8.3 Trình tự thi công 32

8.4 Hệ thống thoát nước 33

9 SỐ LIỆU 34

10 GIÁM SÁT XÂY DỰNG 35

10.1 Thí nghiệm kéo kiểm tra 36

11 TRIỂN VỌNG 37

4

12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

13 PHỤ LỤC 41

5

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Mô phỏng sóng tại Vĩnh Tân trong thời gian gió mùa Tây Nam và Đông Bắc 10

Bảng 2 So sánh các kết quả thí nghiệm 15

Bảng 3 Tham số của vật liệu áp dụng trong thiết kế 15

Bảng 4 Tính toán Mmax , zM, max σ, và zσ cho các trường hợp tải trọng khác nhau 25

Bảng 5 Ước tính số luợng vật liệu cho đê phá sóng và hàng rào tre………25……… 34

6

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 Phân bố đường kính hạt bùn cát đáy tại Vĩnh Tân 12

Hình 2 Sự kết hợp đê chắn sóng tre và hàng rào tre kiến nghị 13

Hình 3 Nhìn mặt bên các hàng rào tre và đê chắn sóng tre (sơ đồ); hướng nhìn: Đông Bắc 14

Hình 4 Tính toán mặt cắt ngang của một cọc tre 16

Hình 5 Các lực do sóng không vỡ tác dụng lên tường đứng 18

Hình 6 Minh họa phương pháp phản ứng lực nền bao gồm hệ thống tĩnh, đường cong, áp lực đất ngang và mô men uốn 23

Hình 7 Phân phối mô men sinh ra cặp lực 25

Hình 8 Mối buộc (cột) được thực hiện với dây mây (DUNKELBERG, 2000) 29

Hình 9 Thanh gỗ tròn nhọn có tay cầm chuẩn bị thi công (trái), búa đầu để đóng cọc đứng 30

Hình 10 Đóng cọc đứng sử dụng máy hướng cọc hoặc gầu máy đào 31

Hình 11 Cần thép hỗ trợ đóng cọc thẳng đứng với áp lực nước 31

Hình 12 Hệ thống thoát nước trong khu vực chính 33

Hình 13 Mặt cắt ngang của mương chính và mương nhỏ 34

Hình 14 Sơ đồ thiết lập thí nghiệm kiểm tra độ bền kéo (với 2 loại trụ tùy chọn) 36

Hình 15 Dây đai căng bao gồm cả cờ lê vành đai (trái), máy đo trọng lượng dạng cần cẩu (bên phải) 37

Phụ lục 4: Kè chắn sóng/hàng rào bảo vệ bờ bằng tre, mặt cắt A-A

Phụ lục 5: Kè chắn sóng/hàng rào bảo vệ bờ bằng tre, mặtcắt B-B

Phụ lục 6: Kè chắn sóng/hàng rào bảo vệ bờ bằng tre, mặt cắt C-C và D-D Phụ lục 7: Hàng rào bảo vệ bằng tre, đê ngầm, mặt cắt E-E

Phụ lục 8: Hàng rào bảo vệ bằng tre, đê ngầm, mặt cắt F-F

Phụ lục 9: Hàng rào bảo vệ bằng tre, đê ngầm, mặt cắt G-G và H-H

Phụ lục 10: Liên kết mỏ hàn/đê ngầm tre, mặt cắt I

Phụ lục 11: Hàng rào bảo vệ mỏ hàn tre, liên kết với tấm lót mái, mặt cắt J Phụ lục 12: Hàng rào tre bảo vệ bờ, mặt cắt ngang K-K

Phụ lục 13: Kè chắn sóng/hàng rào bảo vệ bờ bằng tre, chi tiết 1 và 2 Phụ lục 14: Kè chắn sóng/hàng rào bảo vệ bờ bằng tre, chi tiết 3 và 4

 chế độ xả của đồng bằng sông Cửu Long,

 chế độ thủy triều của Biển Đông và

 Chế độ thời tiết gió mùa của khu vực Đông Nam Á

Xói mòn và bồi tụ ven biển là những quá trình phức tạp tùy thuộc vào ảnh hưởng khác nhau Các yếu tố chính là việc vận chuyển trầm tích dưới ảnh hưởng của dòng chảy và sóng, động lực tổng thể của các bãi biển trong một vùng ven biển và các tác động do con người gây ra

Do đặc tính có hướng, vận chuyển bùn cát ở bờ biển có thể được chia thành:

 Vận chuyển bùn cát trên mặt cắt ngang (vận chuyển vào-/ra biển )

 Vận chuyển bùn cát dọc bờ

Vận chuyển bùn cát trên mặt cắt ngang gây ra thay đổi hình thái ngắn hạn của trầm tích,

ví dụ như trong các cơn bão Vận chuyển bùn cát dọc bờ tạo ra sự thay đổi dài hạn của mặt cắt bờ biển

Trong một số lĩnh vực, chẳng hạn như khu vực tập trung của xã Vĩnh Tân, xói lở nghiêm trọng đe dọa đến sự an toàn của đê và do đó là đe dọa người dân và đất nông nghiệp nằm phía sau đê

Động lực học hình thái trong khu vực tập trung của Vĩnh Tân đã được điều tra và phân tích trong một nghiên cứu thực hiện bởi Đại học Công nghệ Hamburg trong năm 2009 và

2010 (LBERS & VON Lieberman, 2011)

Trong sự hợp tác với Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi miền Nam (SIWRR) dữ liệu có sẵn liên quan đến bờ biển của tỉnh Sóc Trăng đã được nghiên cứu và phân tích Mặc dù

dữ liệu về độ sâu, mực nước, lưu lượng của sông và vận chuyển bùn cát trong sông đã

có, dữ liệu cần thiết về vị trí xói lở, đặc biệt là về trường sóng lại không có Vì vậy, các đợt đo đạc được thực hiện để bù vào và xây dựng nền tảng cho các biện pháp bảo vệ bờ biển tinh vi và hiệu quả Trong ba đợt đo đạc thực tế, thông tin về dòng chảy, sóng, nồng

độ bùn cát và độ sâu đã được khảo sát Các đợt khảo sát này đã bao hàm các mùa khác nhau là mùa gió Đông Bắc và mùa gió Tây Nam

Kết quả đo sóng cho thấy một sự phụ thuộc rõ ràng của sóng vào mùa gió Dòng chảy đo đạc được cho thấy thành phần dọc bờ gây ra bởi chuyển động của sóng thủy triều dọc theo bờ biển phía Nam Việt Nam Dòng chảy này tăng lên bởi gió mùa Đông Bắc

Các cơ sở dữ liệu có sẵn và tạo ra đã được sử dụng để thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định các mô hình toán số Sự thay đổi đường bờ biển đã được tính toán xem xét dựa trên các

sẽ làm tăng tỷ lệ xói mòn, trong khi thời gian với các hoạt động làn sóng giảm thậm chí có thể dẫn đến bồi lắng Trong thời gian gió mùa Đông Bắc bùn cát cung cấp từ sông Mekong ít, dòng mạnh hơn và sóng cao hơn làm gia tăng sóng xói lở Ở những nơi mà mũi đất phát triển quá mức bị biến mất xói lở nghiêm trọng có thể gây nguy hiểm cho sự

ổn định của đê, ngay cả sau những giai đoạn bồi tạm thời

Tất cả các giải pháp công trình bảo vệ bảo vệ bờ biển, ngoại trừ giải pháp nuôi bãi đều gây ra xói lở hạ lưu công trình Các giải pháp công trình cứng chỉ nên áp dụng nếu đời sống dân cư hoặc các cơ sở hạ tầng có giá trị bị đe dọa Nói chung, biện pháp nuôi bãi

bổ sung là cần thiết để giảm tác động tiêu cực của các công trình đã xây dựng Công trình bảo vệ bờ biển phải được thiết kế cẩn thận để bảo đảm hiệu quả yêu cầu và giảm thiểu được xói lở hạ lưu công trình Những giải pháp gần gũi với thiên nhiên rất có giá trị Trong nghiên cứu các mô hình dòng chảy và xói lở khác nhau, các phương án bố trí và thiết kế công trình chống xói lở đã được nghiên cứu bằng mô hình toán và mô hình vật

lý Ngoài việc áp dụng đê chắn sóng thông thường, phương pháp tiếp cận bằng cách sử dụng vật liệu địa phương đã được khảo cứu Kết luận, kiến nghị các biện pháp chống xói

lở đã được đưa ra dựa trên kết quả mô hình, đo đạc thực địa và phân tích giá thành công trình

Việc áp dụng vật liệu địa phương như tre có nhiều thuận lợi dựa trên độ bền của tre, sự sẵn có, và giá thành của tre Với một đê chắn sóng làm bằng tre, độ truyền sóng mong muốn có thể thể đạt được Do đó, việc xây dựng đê chắn sóng tre được khuyến khích Hơn nữa, chi phí của giải pháp này là thấp, so với các phương án khác

Tất cả những công trình xây dựng được thiết kế trong báo cáo này (đê phá sóng, hàng rào dọc bờ và hàng rào vuông góc với bờ) nên được làm bằng tre

Trước khi các giải pháp đề nghị và đồng ý được xây dựng, một kế hoạch thực tế phải được đưa ra Tài liệu này cung cấp các kế hoạch chi tiết xây dựng bao gồm tất cả các vị trí, kích thước và xây dựng chi tiết theo hình thức bản đồ vị trí, mặt cắt ngang và mặt bằng Tất cả các xác minh tĩnh và địa kỹ thuật đã được thực hiện Đối với giai đoạn thi công, vài biện pháp để quản lý chất lượng, ví dụ như thí nghiệm xác định các lực bẻ gãy của cọc tre và xác định sự hợp lý của việc đóng cọc tre được đề xuất

Tài liệu này cung cấp các chi tiết kỹ thuật sản phẩm cho công trình xây dựng Khối lượng

và các tính toán chi phí trong giá thành chào hàng phải được xác minh dựa trên các giá thành ở địa phương Trong thời gian giám sát thi công xây dựng, việc kiểm tra cường độ của các cọc tre phải được thực hiện ra để định lượng các lực phá hủy (gãy) của cọc đơn

10

và của nhóm cọc Độ sâu đóng của cọc cũng như các vật liệu xây dựng phải được kiểm soát Một tài liệu chi tiết của giai đoạn thi công công trình là cần thiết

Việc xây dựng đê chắn sóng bằng tre và hàng rào tre ở Vĩnh Tân là phục vụ cho một dự

án thí điểm để chống xói lở và phục hồi rừng ngập mặn trong các điểm xói lở, nó cũng sẽ được sử dụng để thu thập kiến thức cho việc áp dụng và tối ưu hóa trong tương lai thông qua các tài liệu chi tiết và giám sát

2 ĐIỀU KIỆN BIÊN

ALBERS & VON LIEBERMAN (2011) đã có mô tả chi tiết của khu vực điều tra, chế độ thủy văn và thủy động lực của khu vực Ở đây, chỉ có một số tải trọng liên quan được tóm tắt Các giá trị được đưa ra từ dữ liệu và chuỗi số liệu theo thời gian đã có, số liệu đo đạc thực địa và từ mô hình toán số Để biết thêm chi tiết hay xem ALBERS & VON LIEBERMAN (2011)

Mô hình sóng đã được hiệu chỉnh và kiểm định bằng cách sử dụng dữ liệu gió, dữ liệu từ trạm đo đã có và dữ liệu từ các đợt đo thực địa Các kịch bản khác nhau đã được mô phỏng Trong một kịch bản, điều kiện bão trong thời gian gió mùa Tây Nam đã được mô phỏng với vận tốc gió cao nhất là 16 m / s Trong kịch bản đó sóng có nghĩa có chiều cao 0,58 m được dự báo ở Vĩnh Tân Hướng sóng trung bình tại Vĩnh Tân là từ phía Nam -Tây Nam trong điều kiện bão đó

Một mô mô phỏng sóng khác trong mùa gió Đông Bắc với vận tốc gió lớn nhất là 25 m/s Đối với bờ biển Vĩnh Tân chiều cao sóng có nghĩa là 0,63 m đã được tính toán Mặc dù vận tốc gió cao hơn trong kịch bản gió mùa Tây Nam, chiều cao sóng có nghĩa không lớn hơn, bởi vì Vĩnh Tân nằm trong bóng sóng của đồng bằng sông Cửu Long với bãi cát của

nó

Các thông số sóng cho các kịch bản khác nhau được tóm tắt trong Bảng 1

Bảng 1 Mô phỏng sóng tại Vĩnh Tân trong thời gian gió mùa Tây Nam và Đông Bắc

Mô phỏng Kịch bản Hướng gió [o] Vận tốc gió Chu kỳ đỉnh

Tp (s) Chiều cao sóng có nghĩa Hs (m)

Vận tốc dòng chảy trong khu vực điều tra chủ yếu là chịu ảnh hưởng của thủy triều Biên

độ thủy triều là 3,50 m, dẫn đến độ sâu của nước lên đến 1,50 m vào lúc thủy triều cao tại

vị trí của đê chắn sóng dự kiến Các kết quả của cả đo đạc thực địa và mô hình toán số

đã được sử dụng để xác định các thông số dòng chảy

Trong mùa gió Đông Bắc gió của tháng 1 năm 2010 một trạm đo AWAC ghi nhận vận tốc dòng chảy từ 0,10 m/s và 0,60 m/s trong lúc triều cường Các đỉnh vận tốc trong thời gian thủy triều xuống ít rõ ràng hơn, từ 0,10 m/s và 0,40 m/s

Các khảo sát bằng máy ADCP di động cho thấy dòng chảy hướng ra biển khi thủy triều lên xuống khoảng 0,40 m/s và dòng chảy dọc bờ trong thời gian thủy triều lên khoảng 1,00 m/s, trong khi giá trị lớn nhất được đo ở phía ngoài khơi

Mô hình thủy động lực học đã tính toán vận tốc dòng chảy giữa 0,20 và 0,50 m/s trong khu vực gần bờ Vì vậy, các kết quả tính toán từ mô hình và đo dòng chảy ở trong khu vực trọng điểm cho thấy một mối tương quan tốt

Đối với thiết kế đê chắn sóng, vận tốc dòng chảy 0,50 m/s được giả định

2.3 Gió

Một trường hợp tải trọng có thể cho thiết kế của đê chắn sóng bằng tre, trong khi vận tốc gió cao xảy ra khi nước thấp và tiếp xúc đầy đủ của đê chắn sóng Đối với trường hợp này một cơn gió thiết kế vận tốc 25 m/s theo kịch bản 2b (xem mục 2.1) dựa trên bộ dữ liệu có sẵn được giả định

2.4 Đất

Các mẫu vật liệu đáy được phân tích trong phòng thí nghiệm địa kỹ thuật Hình 1 cho thấy

sự phân bố kích thước hạt của hai mẫu đáy tại bờ biển Vĩnh Tân Đường kính hạt trung

12

bình là 0,0065 mm Vật liệu đáy là bùn sét Các mẫu vật liệu đáy khác trong vùng nghiên cứu trọng điểm là loại bùn và vật liệu sét có đường kính hạt trung bình (D50) từ 0,003 và 0,007 mm

Dựa vào kinh nghiệm và các mẫu trong khu vực điều tra, độ dày của lớp đất mềm khoảng 0,80 m Dưới lớp đó là lớp cát có độ cố kết cao hơn Do xói mòn hoặc bồi đắp, độ dày của lớp đất yếu có thể thay đổi trong phạm vi của dm Trước khi xây dựng cao trình đáy

và độ dày của lớp đất yếu nên được xác định tại các vị trí có liên quan

Hình 1 Phân bố đường kính hạt bùn cát đáy tại Vĩnh Tân

3 THIẾT KẾ SƠ BỘ

Mục đích của các giải pháp công trình là để giảm xói mòn và tăng sự bồi tụ Tác động tiêu cực như xói mòn ở hạ du công trình phải có thể tránh được càng nhiều càng tốt

Tại đoạn đê đang bị đe dọa ở khu vực trọng điểm một đoạn khoảng 200 m phải được bảo

vệ Dựa trên các mô phỏng khác nhau các cách bố trí khác nhau của đê chắn sóng đã được thử nghiệm (Albers & VON Lieberman, 2011)

13

Việc xây dựng các đê chắn sóng luôn luôn dẫn đến xói mòn ở hạ du công trình Hiệu ứng xói hạ du này được giảm thiểu nếu đê chắn sóng được xây dựng với chiều dài 100 m trong khoảng cách 50 m đến bờ biển lý tưởng Hệ số truyền sóng nên được khoảng 0,50 Với một đê chắn sóng làm bằng tre hệ số truyền sóng như vậy có thể đạt được Kết quả của các mô hình vật lý tương ứng có thể được tìm thấy trong A LBERS & VON LIEBERMAN (2011) Việc áp dụng vật liệu địa phương như tre có nhiều thuận lợi dựa trên độ bền của tre, sự sẵn có và giá thành của tre Do đó, việc xây dựng hàng rào tre được khuyến khích Hơn nữa, chi phí của giải pháp này là thấp, so với các giải pháp khác

Nếu khoảng trống giữa bãi bị xói lở và đoạn đê đang bị đe dọa được đóng lại, năng lượng sóng sẽ bị tiêu tán trên bãi mới phát triển và đoạn đê đó sẽ được bảo vệ Xóa bỏ khoảng trống này sẽ tạo ra một tình trạng gần với thiên nhiên, không có xói mòn đáng kể ở hạ lưu công trình Do đó, việc bố trí các ô hàng rào tre tại đê được đề nghị kết hợp với đê chắn sóng bằng tre song song với bờ biển

Hình 2 cho thấy sự bố trí phu hợp Giám sát công trình hợp lý sẽ cung cấp thông tin chi tiết về hiệu quả của cả hai biện pháp

Chiều dài của các hàng rào tre chỉ ra trong hình 2 cho biết thêm lên đến khoảng 400 m Chiều dài của đê chắn sóng tre là 100 m

Hình 3 cho thấy các sơ đồ hình chiếu cạnh của hàng rào tre và đê chắn sóng bằng tre

Hình 2 Sự kết hợp đê chắn sóng tre và hàng rào tre kiến nghị

4 ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU CỦA TRE

Người ta biết rằng các tính chất cơ học của gỗ đặc bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu và đất đai, vị trí, tuổi tác, thời gian chặt hạ, độ ẩm, vv Hơn nữa, có những khác biệt đáng kể dọc theo chiều dài của thân hoặc mặt cắt ngang của nó Độ bền của gỗ cũng phụ thuộc vào hướng của các lực tác dụng (song song hoặc vuông góc với hướng của các sợi)

Sự khác nhau về độ bền của tre với kết cấu một hình trụ rỗng với chiều dày khác nhau của vỏ thân tre và độ dày các màng nút vuông góc với thân tre (đốt) lại càng khác xa nhau Một hình ảnh chính xác của các giá trị độ bền này chỉ có thể thu được thông qua

dữ liệu thu được từ dãy tre và cây tre Trước khi thiết kế chi tiết đê chắn sóng, trong khuôn khổ của tài liệu tham khảo, một số nguồn được biên soạn và so sánh

15

4.1 Tài liệu tham khảo

Để đánh giá và so sánh các đặc điểm cơ lý của tre, tuổi, nguồn gốc của tre, tuổi, độ ẩm

và đường kính của tre có tầm quan trọng lớn So sánh kết quả của cuộc điều tra khác nhau về các tính chất của tre, một dao động nhất định của các kết quả có thể được nhận thấy, mặc dù tất cả các cuộc thử nghiệm đã được tiến hành với cùng một loài tre (guadua angustifolia)

Trong tài liệu tham khảo kết quả của nghiên cứu khác nhau có thể được tìm thấy trong:

16

Trong bản thiết kế, kích thước hiển thị trong hình 4 là giả định Đường kính tính toán là 0,075 m được xem xét từ độ lệch của đường kính 0,08 m

Hình 4 Tính toán mặt cắt ngang của một cọc tre

Diện tích phù hợp của mặt cắt ngang tính toán là:

Mô men bậc 2 tính toán được là:

4.3 Đặc tính phá hủy

Đặc tính phá hủy thông thường khác nhau đáng kể từ đặc tính gãy của tre Sự hư hỏng của các sợi tre dẫn đến sư phá hủy của mặt cắt ngang Vết nứt trên tre là không trùng hướng với các sợi và năng lượng của tác động tiêu tan Sự phát triển của các vết nứt theo chiều dọc là cản trở bởi các nút (mắt đốt) của tre, dẫn đến tăng độ dẻo dai gãy của tre Lực tác động mạnh vượt trội sức chịu đựng của tre không gây ra gãy đột ngột Điều này là rất quan trọng cho việc thiết kế và kiểm tra độ bền kéo

17

5 THIẾT KẾ TĨNH ĐỊNH

Thiết kế cọc tre chắn sóng và hàng rào tre được thực hiện dựa trên phương pháp tiếp cận thiết kế có sẵn Lực phá hoại là ước tính dựa trên tài liệu thích hợp (xem mục 4) Ngoài ra, trong giai đoạn xây dựng lực phá hủy một số cọc tre cần được xác định bằng thực nghiệm để xác nhận các giá trị giả định Việc đóng cọc xuống đất một cách hợp lý là cần thiết

5.1 Tải trọng do sóng và dòng chảy gây ra

Hàng cọc tre đầu chị tác động trực tiếp của dòng chảy và sóng Việc tính toán tải trọng gây ra bở sóng và dòng chảy được thực hiện dựa vào phương pháp cộng tác dụng cho bởi Morison, O'Brian, Johnson và Schaaf (MOJS) Lực do dòng chảy và lực gia tốc của dòng thủy triều và sóng là kết quả từ công thức sau đây (EAK năm 2002):

ftotal = Tổng hợp của lực của dòng chảy và gia tốc gây ra [kN/m]

fD = Lực tác động của dòng chảy trên cọc [kN/m]

u= Thành phần ngang của vận tốc dòng chảy / vận tốc qũy đạo [m/s]

du/dt = Thành phần ngang của dòng chảy / gia tốc quỹ đạo [m/s ²]

Tổng tải trọng trên cọc được xác định bằng cách giải tích phân của các lực đường tính toán Các bộ phận khác nhau của tải trọng sóng bị lệch pha Các pha khác nhau của sóng

18

Sóng

1 Trường hợp tải trọng: Vận tốc quỹ đạo lớn nhất

2 Trường hợp tải trọng: Gia tốc quỹ đạo lớn nhất

Trường hợp: Lực sóng không vỡ tại các tường đứng

Ghi chú: Kết quả từ Sainflou được kiến nghị sử dụng cho trường hợp này

Hình 5 Các lực do sóng không vỡ tác dụng lên tường đứng

Áp dụng phương pháp của Sainflou, kết quả tích phân lực ngang là 20 kN trên một m chiều rộng Lực lớn nhất xảy ra tại đỉnh của sóng Với khoảng cách 0,10 m giữa các cọc tre, lực ngang cho mỗi cọc tre là 2kN

ɳb= Mực nước lớn nhất của sóng vỡ bên trên mực nước tĩnh (xấp xỉ 0,7 Hs )[m]

umax = Thành phần ngang của vận tốc quỹ đạo lớn nhất [m/s]

Cấu trúc của các bó cành cây hấp thụ năng lượng từ sóng vỗ Do đó, ảnh hưởng của sóng vỗ vào bó cành cây được bỏ qua

5.3 Tác động

Lực bất thường có thể là kết quả của tác động của các vật nổi hay vật trôi ra từ ta u chi m Tiêu chuẩn quốc tế chứng nhận các tường bảo vệ lũ di động giả thiết tác động của một vật 300 kg được sự chấp thuận cho hệ thống Giá trị này cũng được coi là đủ cho việc thiết kế tĩnh định của các công trình xây dựng bằng tre có tính đến điều kiện biên như độ sâu của nước và hoàn cảnh bên ngoài

Kết quả tối đa của tác động:

Vận tốc tối đa của các vật nổi là 0,3 m/s (xem 2.2) được giả thiết Cấu trúc linh hoạt của công trình cho phép giả định thời gian sống của tác động là 2 giây

20

5.4 Trọng lượng người

Việc xem xét các hình thức phá hoại được bao gồm trong 5.3

Ngoài ra trọng lượng người đàn ông là 1 kN như là một tải thẳng đứng được giả định đối với từng cọc tre dựa trên tiêu chuẩn Đức (DIN 1055, Phần 3)

5.5 Tải trọng gió

Tại bờ biển Bắc Hải, thân cây dài và mảnh được sử dụng để đánh dấu trên kênh giao thông thủy ở Biển Wadden Các trường hợp được báo cáo, trong đó các thân cây không thành công trong điều kiện bão và nước thấp Mặc dù những thân cây này tiếp xúc với gió nhiều do chiều dài của nó trên mặt đất, trường hợp này là hình ảnh như ở đây

Các hàng cọc tre phía trước chịu tác động trực tiếp của áp lực gió động Lực trên một cọc tre đơn cho kết quả:

If the bamboo fence is regarded as a permeable wall, the rear row of bamboo piles is loaded by the dynamic pressure based on German Standards (DIN 1055, Part 4) resulting to:

Nếu các hàng rào tre được coi như một bức tường thấm, hàng cọc tre phía sau phải chịu bởi các áp lực động dựa trên tiêu chuẩn Đức (DIN 1055, Phần 4) dẫn đến:

Các giá trị c f và q được ước tính dựa trên các tiêu chuẩn của Đức Kết quả phải được

chia cho số lượng cọc cho mỗi mét để tính được lực trên một cọc trên một m chiều cao

Sự khác biệt để tính toán cho một cọc trên đây là các kết quả từ ảnh hưởng của bó cành cây Với một khoảng cách 0,10 m giữa các cọc thẳng đứng, lực trên một cọc đơn là khoảng 0,04 kN

Trong kỹ thuật xây dựng với cọc đường kính nhỏ thường được thiết kế như cọc với tải trọng hướng tâm Các cọc của đê chắn sóng tre cũng được thiết kế để hấp thụ động lượng Vì vậy, tải trọng ngang được chuyển xuống mặt đất bởi một ngàm đàn hồi của cọc Như vậy, hệ thống tĩnh là một cọc kháng uốn được hỗ trợ bởi đất xung quanh Trong thực tế phương pháp phản ứng lực nền là được chấp nhận Người ta cho rằng áp lực

21

ngang giữa cọc và đất là tỷ lệ thuận với chuyển vị ngang của cọc Hệ số tỷ lệ k (module đáy) có thể thay đổi theo chiều sâu, trong khi các ví dụ nổi tiếng của Titze mô tả khá hay

về sự phân bố của ks (x arz ET AL, 1991)

Đặc tính chịu tải theo các hướng dọc trục và hướng ngang đầu tiên được tính toán cho cọc đơn Nếu cọc được sắp xếp theo nhóm, chúng có ảnh hưởng lẫn nhau liên quan đến việc truyền tải Nếu cọc được bố trí rất gần với nhau, đất giữa chúng bị biến dạng Do thiếu phương pháp tính bền vững đối với trường hợp hiện tại, các đặc tính chịu tải của các cọc phải được xác định bằng thí nghiệm

Đối với việc thiết kế địa kỹ thuật, đặc tính của lớp cát được áp dụng Độ sâu chôn cọc đề cập đến là độ sâu trong lớp cát Các lớp bùn được giả định là một lớp đệm có thể nở ra

và co lại do hoàn cảnh bên ngoài chẳng hạn như tăng hoặc giảm năng lượng sóng đến

và điều đó không có thuộc tính chịu lực Hơn nữa, mô tả toán học của lớp bùn là rất không chắc chắn

Thiết kế địa kỹ thuật và bằng chứng về an toàn của kết cấu thực hiện chủ yếu cho các đê chắn sóng tre và hàng rào tre dọc bờ Những kết cấu làm tiêu tan năng lượng sóng và dòng chảy cũng như các tác động có thể có của các vật trôi nổi Đường kính của cọc tre

ở hàng rào vuông góc với bờ có thể lựa chọn kích thước nhỏ hơn do tải trọng giảm Do

đó, những phần dễ nhìn thấy nhất của kết cấu chống xói lở sẽ nhỏ hơn Hơn nữa, điều chỉnh đó sẽ làm giảm chi phí cho công trình

6.1 Lực dọc trục

Lực nén song song với các thớ sợi của tre do trọng lượng người gây ra là:

Vì vậy, bằng chứng về độ bền nén của một cọc tre do tải trọng người được đưa ra

Lực dọc xảy ra do trọng lượng người Ma sát của cọc tre phải đủ lớn để mang được trọng lượng của người Điều đó tùy thuộc vào độ sâu đóng cọc Trọng lượng người được giả định là gây ra trong lúc mực nước thấp, khi đó không có lực đẩy nổi theo hướng gược

ại

Độ sâu đóng cọc được tính:

cu = hệ số cho cát với đường kính hạt mịn, không thoát nước, dính

lbamboo =π d= π 0.075 = 0.23 m = Chu vi của cọc tre

độ sâu của cọc lớn hơn 0,18 m do các lực ngang

6.2 Lực ngang

Giả định rằng cọc tre tiêu chuẩn với chiều dài 4,70 m được sử dụng Đỉnh của đê chắn sóng nên ở cao độ trung bình của mực nước thủy triều cao hàng ngày Căn cứ các dữ liệu hiện có, điều đó có nghĩa là ở độ cao so với mặt đất 1,30 m Chiều sâu của lớp bùn 0,80 m được giả định Độ sâu của cọc trong lớp cát là 2,60 m Việc tính toán địa kỹ thuật

và thiết kế tĩnh được thực hiện với giả thiết độ sâu chôn cọc 3,40 m (trong bùn và cát) để tính toán mô men trong cọc và chiều sâu của cọc 3,00 m (2,60 m trong cát và một giá trị tính toán là 0,5 - 0,80 m trong bùn) để tính toán áp lực đất ngang Các module ks tùy thuộc vào chiều sâu và là khác nhau cho các loại đất khác nhau Tài liệu phù hợp cung cấp giá trị tham khảo Chúng nên được xác định bằng tải thử nghiệm trong quá trình xây dựng

Mô đun của nền phụ thuộc vào độ sâu của cọc và các loại đất khác nhau Các tài liệu tham khảo phù hợp cung cấp giá trị tham khảo

Mô đun của nền có thể được biến đổi từ biểu thức sau đây của áp lực đất nằm ngang:

σ = ks.w Hình 6 cho thấy hình minh họa phương pháp phản ứng lực nền bao gồm hệ thống tĩnh, đường cong, áp lực đất ngang và mô men uốn

23

Hình 6 Minh họa phương pháp phản ứng lực nền bao gồm hệ thống tĩnh, đường cong,

áp lực đất ngang và mô men uốn

Kết quả các lực tối đa trong cọc tre là:

trong khi vị trí của mô men lớn nhất là:

Kết quả áp lực đất ngang lớn nhất :

trong khi vị trí của áp lực đất ngang lớn nhất là:

Hệ thống tĩnh đường cong áp lực đất nằm ngang mô men uốn

24

Các hệ số và các giá trị sau đây được áp dụng:

H,q = Các lực ngang

D, d = Đường kính và chiều dài của cọc

= Mô men uốn và áp lực đất ngang lớn nhất

ZM , Zσ = Chiều sâu của Mmax và σ max

là chiều dài “tính chất” của cọc

= độ mảnh

w = chuyển vị ở đầu cọc

là mô đun nền tại đáy cọc đối với cọc mảnh

các giá trị tra bảng Các lực ngang thiết kế là kết quả từ tải trọng của dòng chảy và sóng gây ra: 2 kN Các lực ngang thiết kế là kết quả từ gió gây ra là 0,04 kN Sự kết hợp của thủy triều, gió và sóng trong thời gian mực nước trung bình không được xem xét do sự cân bằng của tải trọng dòng chảy và sóng Lực ngang thiết kế là kết quả từ dòng chảy và tải trọng sóng gây ra trên tường

Tác động của các vật nổi sẽ ảnh hưởng đến một số cọc tre tùy thuộc vào góc độ của tác động và đường kính của các vật nổi (ví dụ như thân cây, tàu) Giả định là lực tác động 45

kN sẽ trúng 3 cọc tre và sẽ được phân bổ đều trên những cọc này Các thanh tre ngang

Theo hình 7 lực nén và lực kéo trên và dưới của tre là:

Hình 7 Phân phối mô men sinh ra cặp lực

Mô men lớn nhất gây ra tại ngàm do ảnh hưởng là 7,14 kNm và áp lực đất ngang tối đa 0,01 kN/cm²

Lực nén và lực kéo trên và dưới của tre là:

27

Giá trị giới hạn của lực dính có thể ước lượng là 2,5 · 10-3 kN/cm² theo các tiêu chuẩn quốc tế Do đó minh chứng về sự phá hoại của lực cắt trong trường hợp tác động với giá trị giả thiết là chưa được đưa ra

Trong trường hợp của một tác động lớn hơn trên các cọc đơn, đê chắn sóng sẽ bị biến dạng trong khu vực gần chỗ tác động do áp lực ngang lớn nhất của đất vượt quá Nếu vật nổi tác động vào khu vực lớn hơn của đê chắn sóng, các lực tác động sẽ được phân phối trên nhiều cọc tre hơn và công trình sẽ được ổn định

Theo khía cạnh của quản lý rủi ro, người ta không khuyến khích tăng sức bền cho toàn

bộ công trình bởi vì không cần nhiều nỗ lực để sửa chữa các bộ phận bị biến dạng của

đê chắn sóng trong trường hợp của một tác động đáng kể Gia cường các kết cấu sẽ làm tăng chi phí đáng kể, trong khi nguy cơ thiệt hại do một tác động hoặc phá hoại là rất thấp

Những tính toán trên đây được giả thiết hệ cọc tre được ngàm dẻo vào trong nền đất Trong trường hợp của một tác động nghiêm trọng, độ chôn của cọc tre bị tác động sẽ bị dịch chuyển do phá hoại cắt Rất có thể các cọc không bị gãy ngay cả trong trường hợp của một tác động mạnh hơn và có thể được đưa vào vị trí ban đầu một lần nữa một cách

dễ dàng Ngay cả trong trường hợp tác động lớn đến cọc đơn và cọc này bị phá hoại, nó

có thể được thay thế nhanh chóng và dễ dàng

Đặc biệt là các ước tính liên quan đến các thông số địa kỹ thuật còn nhiều điều không chắc chắn Các tính toán trên đây dựa trên các giả định bảo thủ Trong tự nhiên, rất có thể là giá trị giới hạn của ma sát bên lớn hơn đáng kể Các giá trị chỉ có hiệu lực khi được xác định bằng kiểm tra và đo đạc tại hiện trường Vì lý do này giám sát thi công xây dựng

và kiểm tra độ bền kéo là rất quan trọng

7.1 Bản đồ vị trí và mô tả

Dựa trên thiết kế sơ bộ kế hoạch thực hiện chi tiết đã được đề cập Phụ lục 1 cho thấy các bản đồ vị trí xây dựng bao gồm cả các vị trí của đê chắn sóng và hàng rào, kích thước và khoảng cách Phụ lục 2 cho thấy bản đồ vị trí mà không có nền và đính kèm số

3 cho thấy vị trí của các điểm kiểm soát Hơn nữa, vị trí của các phần được đánh dấu trong bản đồ vị trí

Trong phần phía Đông của khu vực trọng điểm Vĩnh Tân, một đê tre chắn sóng với chiều dài 100 m sẽ được xây dựng song song với bờ biển Trục định hướng đê chắn sóng từ Tây sang Đông là 71,5° Khoảng cách từ kè lát mái bảo vệ đê là 113,08 m, tương ứng với