đồ án môn học viện xây dựng công trình biển

Đặc điểm địa chất công trìnhTheo Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình do Viện xây dựng công trìnhbiển lập tháng 07/2007, điều kiện địa chất tại khu vực xây dựng tương đối tốt để

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 3

I CẤU TẠO CÔNG TRÌNH 3

II ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 5

2.1 Đặc điểm khí tượng 5

2.2 Đặc điểm thủy văn 10

2.3 Đặc điểm địa chất công trình 11

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG 14

I PHƯƠNG ÁN THI CÔNG 14

1.1 Lựa chọn phương án thi công 14

1.2 Chọn mực nước thi công 15

II CÁC BÀI TOÁN THI CÔNG 16

2.1 Bài toán chọn cẩu 16

2.2 Chọn sà lan và tính toán ổn định 25

2.3 Kiểm tra ổn định nổi của thùng chìm 29

2.4 Lựa chọn tàu kéo 32

III PHƯƠNG TIỆN PHỤC VỤ THI CÔNG CÔNG TRÌNH 33

3.1 Các loại máy cẩu 33

3.2 Các loại xe tải 33

3.3 Phương tiện nổi 33

3.4 Các loại phương tiện, máy móc khác 33

IV QUY TRÌNH THI CÔNG 34

4.1 Giai đoạn 1 34

4.2 Giai đoạn 2 40

CHƯƠNG III: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG 43

I AN TOÀN LAO ĐỘNG 43

1.1 Sự cần thiết của an toàn lao động 43

1.2 Những yêu cầu đảm bảo về an toàn lao động 43

II VỆ SINH MÔI TRƯỜNG 45 2.1 Các tác động tới môi trường 45 2.2 Các biện pháp bảo vệ môi trường 46

2 NHÓM 20

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

I CẤU TẠO CÔNG TRÌNH

 Tên công trình: Đê chắn sóng tường đứng trọng lực.

 Cấu tạo công trình: Công trình thi công bao gồm 2 tuyến đê, tuyến đê phía bắc

và tuyến đê phía nam

+ Đê Bắc: chia làm ba đoạn

 Đoạn NB1 dài 130,7m

 Đoạn NB2 dài 120m

 Đoạn NB3 dài 150m

Hình 1 Mặt đứng tuyến đê Bắc

Hình 4 Mặt bằng tuyến đê Nam

 Các khối gia cố (bê tông M250):

+ Khối bê tông đúc sẵn B1: 80×80×60 cm

+ Khối bê tông đúc sẵn B2: 100×100×60 cm

+ Khối bê tông đúc sẵn B3: 100×100×90 cm

+ Khối bê tông đúc sẵn B4: 120×120×90 cm

+ Khối bê tông đúc sẵn B5: 120×120×120 cm

10 m/s chủ yếu xuất hiện trong bão.

 Gió có hướng Bắc và Tây - Bắc thịnh hành vào các tháng 01, tháng 10, tháng 11

Gió cực hạn tại KV được xác định trên cơ sở Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN2737:1995 KV thuộc vùng 3 Tốc độ gió lớn nhất trong bão đo được tại trạm KV là42m/s với khí áp thấp nhất đo được là 978mb (Cơn bão số 14 AGNES ngày07/11/1984) Tốc độ gió tại thời điểm trên ở KV có khả năng cao hơn

Trong thời gian từ năm 1975 đến 2001, có tổng số 38 cơn bão đổ bộ vào KV với tầnsuất hàng năm khoảng 1,5 cơn bão Trong năm ngoái (2006), có ít nhất 2 cơn bão đãảnh hưởng trực tiếp đến KV, trong đó có cơn bão số 6 gây nhiều thiệt hai khi tâm bão

đi qua Các cơn bão có ảnh hưởng đến KV được thống kê trong bảng 1

Theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 4088 - 85 về số liệu khí hậu dùng trong thiết kếxây dựng trang 42/208, gió tính toán thiết kế đặc trưng tại vùng KV được thống kêtrong bảng III - 2:

Bảng 1 Vận tốc gió theo chu kỳ lặp vùng KV

Chu kỳ lặp năm (P%) 5 (P20%) 10 (P10%) 20 (P5%) 30 (P3%) 50 (P2%)

6NHÓM 20

2.1.3 Nhiệt độ không khí

Số liệu thống kê nhiều năm (20 năm) cho thấy nhiệt độ trung bình tháng tại vùng

KV không thay đổi lớn Nhiệt độ trung bình tháng lớn nhất vào tháng 06 ở mức 28,8oCcòn nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất vào tháng 01 là 21,5oC Nhiệt độ trung bìnhnăm là 25,6oC

 Nhiệt độ cao nhất quan trắc được là 40,5oC vào ngày 05/06/1983

 Nhiệt độ thấp nhất quan trắc được là 12,4oC vào ngày 30/01/1993

Các đặc trưng về nhiệt độ được thống kê trong bảng 2

Bảng 2 Đặc trưng nhiệt độ không khí trạm KV (t o C)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Số liệu tổng hợp nhiều năm (20 năm) :

 Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm: 84%

 Độ ẩm tương đối cao nhất: 100%

 Độ ẩm tuyệt đối trung bình nhiều năm: 28,0mb

Diễn biến độ ẩm theo các tháng được tập hợp trong bảng

Bảng 3 Diễn biến độ ẩm tương đối U% và độ ẩm tuyệt đối E mb

Tháng

Đặc trưng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Nă m

E min 12,

9

14, 7 12,3 18,9 18,1 23,5 25,0 23,9 21,5 15,4 15,6 13,0 12,9

Bảng 4 Đặc trưng độ ẩm tương đối (%) - Trạm KV (1985 - 1998)

0

10 0

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Thấp nhất 52 65 46 69 58 51 51 54 58 60 60 57 46 Năm 95,96 93 94 94, 96 97 97 85 45 97 98 95, 98 89 94

2.1.5 Sương mù và tầm nhìn xa

Theo số liệu tổng hợp nhiều năm (20 năm):

 Trong năm có khoảng 25 ngày có sương mù và 40 ngày mù trời thường xuấthiện vào các tháng mùa lạnh (Tháng 02, tháng 03, tháng 04)

 Trong năm có khoảng 345 ngày có tầm nhìn xa trên 10km, có khoảng 17 ngày

có tầm nhìn từ 1 - 10km và có khoảng 3 ngày tầm nhìn dưới 1km Trong cáctháng 05, 06, 07, 08 tầm nhìn trên 10km (Tham khảo bảng II-6)

Bảng 5 Thống kê số ngày có sương mù (Số liệu nhiều năm)

2.1.6 Chế độ mưa

Theo số liệu tổng hợp nhiều năm (20 năm):

 Bình quân hàng năm có 157 ngày có mưa, các tháng 10, 11 và 12 có nhiều ngày

mưa nhất trong năm, bình quân nhiều năm của các tháng này có tới 21 - 22 ngày

có mưa

 Các tháng 03 và 04 là các tháng có ít ngày mưa nhất, chỉ có 06 ngày có mưa

 Lượng mưa ngày lớn nhất đo được là 429,2mm vào ngày 19/11/1987

 Lượng mưa trung bình nhiều năm là 2.171,5mm, riêng năm 1981 có lượng mưa

năm lên tới 3.052,0mm là năm có lượng mưa lớn nhất trong 20 năm có số liệu

 Lượng mưa tháng, trung bình năm và số ngày có mưa được thống kê ở bảng 7

Bảng 1 Lượng mưa tháng và bình quân năm trạm KV (mm)

2.2 Đặc điểm thủy văn

2.2.1 Chế độ triều

Trạm thuỷ văn được đặt tại khu vực cửa sông nên quanh năm chịu ảnh hưởng củathuỷ triều, chủ yếu là chế độ nhật triều không đều, hàng tháng có non nửa số ngày cóhai lần nước lớn, hai lần nước ròng trong ngày Các ngày có hai lần nước lớn, hai lầnnước ròng thường xảy ra vào các ngày nước kém Phân phối dòng chảy trong năm chiathành hai mùa: Mùa kiệt từ tháng 12 đến tháng 8, thường ổn định hơn và chịu ảnhhưởng của triều mạnh, biên độ triều lớn Mùa lũ từ tháng 9 đến tháng 11, khi có lũ lớnquy luật triều bị phá vỡ

Dòng chảy tổng quan trên biển Đông và dọc bờ biển , dòng chủ đạo là hướng từBắc xuống Nam trừ thời kỳ gió mùa Tây Nam trong mùa hè dòng có hướng ngược lại.Tốc độ dòng chảy không lớn, tối đa chỉ khoảng 0,7m/s

2.2.2 Sóng

Số liệu sóng thu thập bằng vệ tinh đã ghi nhận tại 15 độ vĩ Bắc và 109,5 độ kinhĐông, cách của KV khoảng 60km về phía Đông Bắc

10NHÓM 20

2.3 Đặc điểm địa chất công trình

Theo Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình do Viện xây dựng công trìnhbiển lập tháng 07/2007, điều kiện địa chất tại khu vực xây dựng tương đối tốt để xâydựng công trình Trong phạm vi khảo sát sâu 30m có tối đa đến 7 lớp đất, chủ yếu làcác cát lớp sét và sét pha cát, có tính chất cơ lý ít biến đổi

Đơn vị khảo sát địa chất công trình đã tiến hành khoan tại 8 vị trí, kết quả mặt cắtđịa chất công trình bao gồm các lớp đất như sau:

a Lớp 1 – Cát hạt thô, rác sinh hoạt

b Lớp 2a – Cát hạt thô, trung màu vàng, xám vàng, ghi xám, kết cấu kém chặt.

+ Khối lượng riêng (tn): 2,65 g/cm3

+ Góc nghỉ khi khô (K): 32O27’

+ Góc nghỉ khi ướt (Ư): 23O29’

+ Áp lực tính toán qui ước (Rqư): 1,20 KG/cm2

c Lớp 2b – Cát hạt thô, trung màu vàng, xám vàng, ghi xám, kết cấu chặt vừa

+ Khối lượng riêng (tn): 2,65 g/cm3

+ Góc nghỉ khi khô (K): 32O39’

+ Góc nghỉ khi ướt (Ư): 22O34’

+ Áp lực tính toán qui ước (Rqư): 1,70 KG/cm2

d Lớp 3a – Sét pha nhẹ màu xám nâu, xám đen, xám ghi, trạng thái dẻo chảy đến chảy

+ Khối lượng thể tích (): 1,84 g/cm3

+ Khối lượng thể tích khô (K): 1,48 g/cm3

+ Khối lượng riêng (tn): 2,68 g/cm3

e Lớp 3b – Sét pha nhẹ màu xám nâu, xám đen, trạng thái dẻo mềm

+ Khối lượng thể tích (): 1,93 g/cm3

+ Khối lượng thể tích khô (K): 1,54 g/cm3

+ Khối lượng riêng (tn): 2,68 g/cm3

+ Áp lực tính toán qui ước (Rqư): 1,80 KG/cm2

f Lớp 4 – Cát hạt thô lẫn sạn, xám vàng nâu, xám kết cấu chặt vừa đến chặt

+ Khối lượng riêng (tn): 2,65 g/cm3

+ Góc nghỉ khi khô (K): 32O39’

+ Góc nghỉ khi ướt (Ư): 23O45’

+ Áp lực tính toán qui ước (Rqư): 1,80 KG/cm2

g Lớp 5 – Đá granit màu xám trắng, xám xanh, nhét cát pha

h Lớp 6 – Đá granit màu xám ghi, xám trắng cấu tạo khối, ít nứt nẻ

Hình 5 Thi công công trình đê biển

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG

I PHƯƠNG ÁN THI CÔNG

1.1 Lựa chọn phương án thi công

a Phương án thi công từ biển

 Phương án thi công từ biển phụ thuộc rất lớn vào điều kiện môi trường trong khixây dựng Đồng thời các cơ sở hạ tầng như bến bãi, cầu cảng, luồng lạch phảiphù hợp với phương tiện thi công…

 Những điều kiện để xem xét thi công từ:

+ Điều kiện, yêu cầu của công việc: thời điểm xây dựng, tiến độ, các yếu tố

môi trường trong suốt thời gian dự kiến xây dựng

+ Vị trí công trình, khu vực xây dựng có ảnh hưởng tới các công trình xây

dựng hiện có tại vị trí xây dựng và khu vực lân cận

+ Vị trí các mỏ vật liệu, khả năng tiếp cận của các phương tiện chuyên chở vật

liệu đường bộ ra bến tập kết

+ Xây dựng các bộ phận công trình ở độ sâu nước lớn: đệm đá, chân khay… + Khả năng cung cấp thiết bị: Sự phù hợp của các thiết bị với công việc, khả

năng bến bãi và luồng lạch

b Phương án thi công từ đất liền ra

 Phương án này phụ thuộc nhiều vào khả năng tiếp cận khu vực xây dựng bằngcông trình đường bộ

 Các điều kiện để có thể thi công từ đất liền:

+ Do yêu cầu công việc như tiến độ xây dựng, ảnh hưởng môi trường khu vực

xây dựng…

+ Yêu cầu giao thông đi lại của các xe chở vật liệu, thiết bị máy móc, phương

tiện thi công…

+ Mặt bằng xây dựng công trình ảnh hưởng đến cách bố trí các khu vực công

tác đổ khối BT, cẩu lắp khối BT hay thùng chìm

+ Các công trình đang xây dựng lân cận có gây ảnh hưởng tới quá trình thi

công, vận chuyển vật liệu cho công trình hay không…

+ Điều kiện trang thiết bị máy móc phục vụ cho thi công công trình như thế

nào

c Phương án thi công kết hợp

 Phương án này dùng kết hợp cả 2 phương án thi công từ đất liền ra và thi công

từ biển vào Phương án này khắc phục được nhược điểm của cả 2 phương ántrên Phương án này cho phép đẩy nhanh tiến độ thi công, lựa chọn yếu tố môi

14NHÓM 20

trường hợp lý để tiến hành thi công, lựa chọn thiết bị, phương tiện thi công đadạng hơn…

Trong đồ án chọn phương án thi công từ đất liền có kết hợp phương tiện nổi Phương án này phù hợp với khả năng thi công, địa hình thi công và ảnh hưởng yếu tố môi trường tại vị trí xây dựng.

1.2 Chọn mực nước thi công

 Vị trí thi công: Tại khu vực cửa sông

+ Mùa lũ từ tháng 9 đến tháng 11, khi có lũ lớn quy luật triều bị phá vỡ

 Dòng chảy:

+ Dòng chủ đạo là hướng từ Bắc xuống Nam trừ thời kỳ gió mùa Tây Namtrong mùa hè dòng có hướng ngược lại

+ Tốc độ dòng chảy không lớn, tối đa chỉ khoảng 0.7m/s

 Chọn mực nước thi công:

Dựa vào biểu đồ “ Đường mực nước xây dựng” tại vị trí xây dựng :

+ Ta chọn mực nước trung bình với tần suất P50%

+ Tra đồ thị ta chọn mực nước thi công Htc = 1,6m

 Điều kiện thi công:

+ Chiều cao sóng không vượt quá 0,5m

+ Tốc độ gió không vượt quá 10 m/s

+ Để thi công trên biển đạt hiệu quả , tránh những rủi ro trong quá trình thicông đòi hỏi người chỉ huy thi công phải có kinh nghiệm vê chu kì biến đổichế độ sóng gió và điều kiện khí tượng hải văn biển , sự biến đổi thời tiếttheo chu kì Phải thường xuyên quan tâm đến khí tượng hải văn để cóphương án bố trí công việc hợp lý , triển khai thi công nhanh gọn nhằm làmgiảm tối đa tác động của môi trường đến quá trình thi công , tránh hư hỏngcho các bộ phận công trình đang thi công và các phương tiện phục vụ quátrình thi công

Hình 6 Đường mực nước khu vực XD

II CÁC BÀI TOÁN THI CÔNG

2.1 Bài toán chọn cẩu

 Căn cứ chọn cẩu trục lắp ghép.

+ Hình dáng, kích thước cấu kiện

+ Kích thước của công trình cần lắp ghép

+ Trọng lượng cấu kiện và các thiế bị treo buộc Q (tấn)

+ Chiều cao đặt cấu kiện HL (m)

+ Độ với của cần trục R (m)

+ Chiều dài tay cần của cần trục L (m)

+ Sơ đồ di chuyển của cần trục khi lắp ghép kết cấu

+ Vật cản phía trước cần trục

16NHÓM 20

 Mỗi loại cần trục có một biểu đồ tính năng cho biết các thông số sau:

+ Q : sức nâng + H : chiều cao nâng móc

+ R : độ vươn tay cần + L : chiều dài của tay cần

 Sự tương quan giữa Q, H , R , L được thể hiện bằng một biểu đồ gọi là biểu đồtính năng của cẩu ( trong cabin của cẩu có sơ đồ này)

Hình 7 Biểu đồ tính năng của cẩu

 Chọn cần trục theo sức trục cần thiết:

+ Khi thi công công trình có nhiều cấu kiện lắp ghép với các trọng lượng khác nhau, nếu chọn theo Qmax thì lãng phí; nếu chọn theo Qnim thì không làm việc được

+ Vấn đề đặt ra là phải chọn cẩu đáp ứng được 2 yêu cầu ( kĩ thuật và giá thành)

 Chọn cẩu trục lắp ghép kết cấu không có vật cản phía trước

Q

h1 = 0 + 1 = 1 m+ h2 chiều cao của cấu kiện lắp ghép h2 = 4m

+ h3 chiều cao của thiết bị treo buộc tính từ điểm cao nhất của cấu kiện tới móc cẩu của cần trục.Lấy α = 600 (lấy lớn hơn 600 thì vật bị biến dạng)=>

h3 = 4,8m

18NHÓM 20

T2 T1

+ Qck : trọng lượng cấu kiện lắp ghép (tấn) Qck = 68,328 (tấn)

+ qtp trọng lượng các thiết bị và dây treo buộc (tấn) Ở đây qtb = 0

Thay số vào ta có: Q = 68,328T

 Chiều dài tay cần có thể chọn sơ bộ như sau:

Lmin = (H-hc)/sinαmax (m) Trong đó:

+ hc = 1,5÷1,7m

+ Với cần trục tự hành lấy α = 70÷75o là góc nâng lớn nhất mà tay cần có thể thực hiện

Thay số vào ta có:

1min 0

12,3 1, 6

11,08( ) sin 75



Với chiều dài tay cần như trên thì tầm với gần nhất của cần trục là:

Rmin = L.cosαmax + r Trong đó:

+ r : khoảng cách từ khớp quay của tay cần đến trục quay của cần trục, r = 1,0÷1,5m chọn bằng 1,5m

Thay số vào ta có:

Rmin = L cosmax + r = 11,08.cos750 +1,5 = 4,37 (m)

=> Từ những thông số trên ta chọn cần cẩu bánh xích HITACHI SCX1500

 Tính toán bước di chuyển của cẩu và chiều dài rút cáp

 Sơ đồ tính toán của bài toán này được mô tả dưới đây:

Hình 10 Sơ đồ tính toán các bước di chuyển của cẩu.

 Điều kiện tính toán:

Ta tính toán hành trình tiến cẩu dựa trên điều kiện ổn định lật của cẩu, tức là cầncẩu đứng yên và cẩu di chuyển theo hướng vuông góc với ống chính trên giá đỡ Tầmvới của cẩu không thay đổi trong quá trình di chuyển của cẩu

 Tính toán phối hợp hai cẩu:

Toạ độ khi cẩu di chuyển quay Panel lên góc  là:

Y = r Sin +h1 (2)Khi đó ta có góc lệch giữa dây cáp cẩu với phương thẳng đứng một góc là 

Với  được xác định như sau:

X tg

H Y

 

 (3)

 Lập bảng tính và tính lặp với các giá trị của  đảm bảo điều kiện β < 50

 Lựa chọn  = 100 cho mỗi lần xoay phần tử

 Từ  100 ta đi tính các bước tiến cẩu và chiều dài rút cáp

 Gọi Xi, Yi là toạ độ di chuyển của phần tử ứng với vị trí thứ i, thì :

B(Xi) =Xi - Xi-1 là buớc tiến của cẩu,L(Yi)=Yi - Yi-1 là chiều dài rút cáp ở vị trí thứ i

 Từ đó ta có kết quả như sau :

Lực trục tại điểm móc cẩu

- Thường dùng trong các công tác phụ, cẩu vật nhẹ, chịu được lực ≤ 25kG/cm2

- Trong thi công công trình biển thường dùng dây thừng bằng ni lông

- Số sợi càng nhiều dây càng mềm, giá thành cao, chịu tải trọng động tốt Nhượcđiểm của loại dây này là dễ bẹp và dễ đứt.

 Chọn cáp theo lực kéo trong dây

Ta chọn cáp dựng làm dây móc cẩu với hệ số an toàn k = 8

Từ bảng trên ta chọn được cáp có đường kính 120mm với lực kéo đứt 1047T

1047

8,725 8120

Kết luận: với loại cáp đã chọn ở trên thì hoàn toàn thỏa mãn điều kiện an toàn của

cáp

 Các yêu cầu khi sử dụng cáp

- Sau một thời gian sử dụng cáp có thể bị hỏng, một số sợi dây nhỏ bị đứt.Nếu > 10% số dây trên một bước cáp thì cáp hỏng

- Thay cáp, cáp mới không được nhỏ hơn cáp cũ 8%

- Kiểm tra thường xuyên trước khi sử dụng

- Không chà xát cáp vào các cạnh của kết cấu

- Không để cáp chạm vào dây điện

24NHÓM 20