ĐỒ án bảo vệ bờ bộ môn cơ sở kĩ THUẬT CÔNG TRÌNH VEN BIỂN

Chính vì thế công trình được xây dựng với các mục tiêu chính sau:  Giữ ổn định đường bờ trước tác dụng của các yếu tố môi trường biển như: sóng, gió, dòng chảy…  Ngăn nước mặn tràn vào

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:

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

 Ngăn nước mặn tràn vào khu vực cần bảo vệ

 Lẫn biển , tạo cảnh quan khu vực xây dựng công trình

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

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 ,địachất ,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 lậptháng 4-2007, điều kiện địa chất khu vực xây dựng công trình tương tối tốt, các lỗ khoan có cáclớp 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:

 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:

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 2:

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:

+ Khối lượng thể tích (): 2,09 g/cm3

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

+ Khối lượng riêng (tn): 2,73 g/cm3

+ 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 -14.90mKết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho giá trị: N30max = 30 búa

Chỉ tiêu cơ lý của lớp 6:

+ Khối lượng thể tích (): 1,81 g/cm3+ Khối lượng thể tích khô (K): 1,36 g/cm3+ Khối lượng riêng (tn): 2,67 g/cm3

+ Áp lực tính toán qui ước (Rqư): 0,57 KG/cm2

II SỐ LIỆU VỀ KHÍ TƯỢNG HẢI VĂN:

12 118-133

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

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 xuthế giảm dần từ tháng 1 đến tháng 4; đến tháng 5, 6, do ảnh hưởng mưa, thường xuất hiện lũ tiểumãn nên mực nước được dâng cao hơn, sau đó giảm dần cho đến kết thúc mùa cạn, mực nướctrung 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 sốnăm 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 lớntheo thời gian của đặc trưng mực nước cao nhất năm Qua tính toán chuỗi số liệu mực nước caonhất quan trắc (1966 – 2004), cho thấy hệ số biến đổi khá lớn: Cv = 0,222.

Bảng 7: Đặc trưng mực nước tại cựa sót.

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.

Bảng 9: Mực nước cao nhất các năm.(1987 – 2000)

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.

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

2 Hướng gió tính toán.

Hướng gió bão được coi như hướng thẳng góc với đường bờ

1 n

i i

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

Bảng 11: Kết quả tính toán mực nước cao.

1

1 n i i

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 nướcsâu vào bờ do trọng lực - quán tính

Việc xác định các thông số sóng trong quá trình lan truyền sóng có thể được thực hiệntheo nhiều cách như sử dụng các chương trình phần mềm tính toán lan truyền sóng 3D hoặc tínhtoán 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

3 2

10,16 1

1 6.10

tb

V H

tb

gH V T

(m)

Ttb(s)

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 xácđịnh bằng cáh tra đồ thị (trang 94, 22TCN222-95) Căn cứ vào giá trị gL/Vw và đường cong bao trên cùng xác định được các giá trị gHtb/Vw2 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/Vw2 gTtb/Vw Htb

(m)

Ttb(s)

tb(m)

tb dtb

gT m







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

Theo 22TCN222-95 Theo CHIP-2001

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:  tb = 168,6 (m)

2 Các thông số sóng lan truyền ở vùng nước nông.

a Tính chiều cao sóng với suất đảm bảo i% (h i% )

Căn cứ vào bình đồ địa hình đáy biển có độ dốc đáy biển: i= 0.022

H tb – chiều cao sóng trung bình xác định ở vùng nước sâu.

Hệ số biến hình và khúc xạ tra bảng qua hệ số k s = k t k r phụ thuộc vào độ sâu nước, chiều dài sóng và góc giữa hướng sóng và pháp tuyến đường bờ  = 0 (độ).

d/dtb Hệ số ks đối với góc giữa hướng sóng và pháp tuyến đường bờ  (độ)

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 d cru (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:

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)

d cru=k

un−1 d cr

{k u n−2 ≥0.43 ¿}¿ {}

sur chiều dài sóng ở vùng sóng đổ (m)

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

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 saukhi 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 lợicho 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 Tatiến 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 điềukiện 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 cụthể tại vị trí xây dựng đê

Mặt cắt đê chia làm các dạng sau đây

- 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