Nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng của xi phông trong quá trình hạ chìm áp dụng cho dự án xi phông sông mang, quảng ninh

Xi phông Sông Chanh Qu ng Ninh .... Xi Phông qua sông Bình Thu n .... Xi Phông Long Toàn .... Ph ng pháp h chìm dùng phao .... Ph ng pháp kéo tr t ngang đáy sông ..... Các ph ng pháp tín

Trong quá trình th c hi n lu n v n tác gi đã đ c h c h i và l nh h i nhi u

ki n th c b ích cùng nhi u kinh nghi m quý báu ph c v cho công vi c Do th i gian

có h n, kh i l ng công vi c l n và trình đ còn h n ch nên không tránh kh i thi u

sót trong Lu n v n Tác gi r t mong nh n đ c s ch b o và giúp đ c a các th y giáo, cô giáo, s chia s và đóng góp ý ki n c a b n bè

Qua đây tác gi xin bày t lòng kính tr ng và bi t n sâu s c t i PGS.TS Nguy n Ng c Th ng đã tr c ti p h ng d n và chia s nh ng thông tin c n thi t đ tác

gi hoàn thành lu n v n này

Tác gi xin g i l i c m n t i các th y giáo cô giáo, Ban Giám hi u nhà tr ng, Ban Ch nhi m khoa Công trình, các th y giáo cô giáo trong các b môn đã gi ng d y truy n đ t ki n th c chuyên môn trong su t quá trình h c t p t i tr ng

L i cu i tác gi xin đ c g i l i c m n sâu s c t i gia đình, b n bè đã đ ng hành, đ ng viên, giúp đ và khích l tác gi trong su t quá trình th c hi n hoàn thành

M C L C

M U 1

1 Tính c p thi t c a đ tài 1

2 M c đích c a đ tài 2

3 i t ng ph m vi nghiên c u 2

3.1 i t ng nghiên c u 2

3.2 Ph m vi nghiên c u 2

4 Cách ti p c n và ph ng pháp th c hi n đ tài 2

4.1 Cách ti p c n 2

4.2 Ph ng pháp th c hi n 2

5 K t qu d ki n đ t đ c c a lu n v n 3

CH NG 1: T NG QUAN V XI PHÔNG 4

1.1 Các xi phông đã l p đ t, h chìm trên th gi i và Vi t Nam 4

1.1.1 Các xi phông đã l p đ t h chìm trên th gi i 4

1.1.2 Các xi phông đã l p đ t h chìm Vi t Nam 9

1.1.2.1 Xi phông L ch Tray 10

1.1.2.2 Xi phông Sông Chanh Qu ng Ninh 11

1.1.2.3 Xi phông Soài R p 14

1.1.2.4 Xi Phông qua sông Bình Thu n 14

1.1.2.5 Xi Phông Long Toàn 15

1.1.2.6 Xi phông Hòn D u 17

1.2.Các nghiên c u v h chìm xi phông 19

1.3.Các ph ng pháp h chìm xi phông 20

1.3.1 Ph ng pháp h chìm có g i đ 20

1.3.2 Ph ng pháp h chìm dùng phao 21

1.3.3 Ph ng pháp h chìm t do 22

1.3.4 Ph ng pháp h chìm dùng c n c u n i ho c các g i đ mang thi t b nâng 22

1.3.5 Ph ng pháp kéo tr t ngang đáy sông 23

1.4.M t s đ c tính c a ng HPDE PE100 24

1.5.Ph m vi nghiên c u c a lu n v n 26

CH NG 2: CÁC PH NG PHÁP TÍNH TOÁN NG SU T – BI N D NG C A

XI PHÔNG 29

2.1 Các ph ng pháp tính toán 29

2.1.1 Ph ng pháp gi i tích 29

2.1.1.1 Tính toán ng su t bi n d ng ph ng pháp h chìm có g i đ 29

2.1.1.2 Tính toán ng su t bi n d ng ph ng pháp h chìm t do 30

2.1.2 Ph ng pháp ph n t h u h n 36

2.1.2.1 N i dung c b n c a ph ng pháp ph n t h u h n 36

2.1.2.2 Thi t l p ph ng trình c b n c a bài toán 37

2.2 Gi i thi u ph n m m ng d ng tính toán Sap 2000 40

2.2.1 Tính n ng c a ph n m m s d ng SAP 2000 41

2.2.1.1 Tính n ng giao ti p 41

2.2.1.2 Kh n ng phân tích và thi t k 42

2.3 K t lu n ch ng 2 42

CH NG 3: ÁP D NG TÍNH TOÁN CHO D ÁN XI PHÔNG SÔNG MANG, QU NG NINH 44

3.1 Gi i thi u công trình 44

3.1.1 Nhi m v công trình 44

3.1.2 C p công trình và t n su t thi t k 44

3.1.3 Khí t ng th y v n 44

3.1.3.1 c đi m khí h u 44

3.3.1.2 M a n m và m a l trên l u v c 45

3.3.1.3 K t qu tính toán m c n c trên sông Mang 46

3.1.4 Tài li u đ t n n tuy n xi phông 46

3.1.5 Quy mô công trình ch y u 49

3.1.5.1 Tuy n đ ng ng sau c ng đ n xi phông sông Mang 49

3.1.5.2 Tuy n xi phông sông Mang 49

3.1.5.3 Tuy n đ ng ng c p n c t i Quan L n + Minh Châu 50

3.1.5.4 Tuy n đ ng ng c p n c sinh ho t Quan L n + Minh Châu 50

3.1.5.5 Tuy n đ ng ng c p n c t i Quan L n 50

3.1.5.6 Tuy n đ ng ng c p n c sinh ho t Quan L n 50

3.1.5.7 Tuy n đ ng ng c p n c t i Minh Châu 50

3.1.5.8 Tuy n đ ng ng c p n c sinh ho t Minh Châu 50

3.1.5.9 Tr m b m và khu x lý n c sinh ho t 51

3.1.6 Quá trình thi công h chìm xi phông sông Mang 51

3.1.6.1 Th i gian đánh chìm xi phông 51

3.1.6.2 Trình t thi công đánh chìm xi phông 51

3.2 Các thông s tính toán – S đ tính 52

3.3 Tính toán 53

3.3.1 Tr ng h p neo gi xi phông trên m t n c ch h chìm 53

3.3.2 Tr ng h p xi phông sau khi h chìm 61

K T LU N, KI N NGH 70

1 K t lu n 70

2 Ki n ngh 70

TÀI LI U THAM KH O 72

DANH M C HÌNH V

Hình 1.1: D án đ ng ng c p n c đ o Sip 6

Hình 1.2: Lai d t neo gi ng trên bi n b ng tàu 6

Hình 1.3: Neo gi chu n b h chìm 7

Hình 1.4: Thi công h chìm đ ng ng trên bi n 7

Hình 1.5: Thi công l p d ng h chìm đ ng ng Waidiaodao-Cezidao-Zhenh 8

Hình 1.6: Thi công h chìm đ ng ng Waidiaodao-Cezidao-Zhenh 8

Hình 1.7: Thi công l p d ng và h chìm đ ng ng d n khí đ t t Nauy t i Anh 9

Hình 1.8: Thi công h chìm đ ng ng xi phông v t sông đào L ch Tray 10

Hình 1.9: L p d ng xi phông trên b 11

Hình 1.10: Neo gi xi phông trên m t n c chu n b h chìm 12

Hình 1.11: Xi phông đang trong quá trình b m n c h chìm 12

Hình 1.12: Quá trình xi phông đang h chìm 13

Hình 1.13: Quá trình h chìm xi phông g n hoàn thành 13

Hình 1.14: Thi công tuy n ng qua sông Soài R p trong d án c p n c cho huy n C n Gi 14

Hình 1.15: L p đ t ng xi phông qua sông Bình Thu n 15

Hình 1.16: L p ghép m đ chu n b h chìm 15

Hình 1.17: Kéo ng trên m t n c neo gi chu n b h chìm 16

Hình 1.18: Gia c neo gi xi phông 16

Hình 1.19: Neo gi xi phông trên m t n c 17

Hình 1.20: Xi phông đang chu n b h chìm 17

Hình 1.21: Thi công đ ng ng đôi xi-phông đ n n c s ch ra đ o Hòn D u 18

Hình 1.22: Thi công đ ng ng đôi xi-phông đ n n c s ch ra đ o Hòn D u 19

Hình 1.23: c tính c a ng nh a HPDE 25

Hình 2.1: S đ quá trình h chìm đ ng ng dài 31

Hình 2.2: S đ đ ng ng h chìm t do d ng u n cong hình ch S 32

Hình 2.3: Bi u đ quan h gi a n và p/q 34

Hình 2.4: th quan h gi a n và p/q 35

Hình 2.5: th bi u di n m i quan h các tr s c a h s ψ ψa, bv i t s p/q 35

Hình 3.1: S đ tính toán cho bài toán neo gi xi phông trên m t n c 53

Hình 3.2: o n ng xi phông tình toán L=6m 54

Hình 3.3: S đ tính toán đ ng p c a ng 55

Hình 3.4: Mô men c a xi phông khi neo gi trên m t n c PA1 57

Hình 3.5: Chuy n v c a xi phông khi neo gi trên m t n c PA1 57

Hình 3.6: Mô men c a xi phông khi neo gi trên m t n c PA2 59

Hình 3.7: Chuy n v c a xi phông khi neo gi trên m t n c 59

Hình 3.8: S đ tính toán ng su t – Bi n d ng xi phông khi đã neo gi đúng tuy n thi t k 62

Hình 3.9: Momen u n c a xi phông khi h chìm đáy tuy n thi t k 63

Hình 3.10: chuy n v c a xi phông khi h chìm đáy tuy n thi t k 63

Hình 3.11: L c c t c a xi phông khi h chìm đáy tuy n thi t k 63

Hình 3.12: Chuy n v l n nh t c a xi phông 63

Hình 3.13: K t qu mô men l n nh t c a xi phông 64

DANH M C B NG BI U

B ng 2.1: B ng tra h s momen c a d m liên t c nhi u nh p 30

B ng 3.1: c tr ng trung bình tháng các y u t khí t ng 45

B ng 3.2: V n t c gió l n nh t c a d án 45

B ng 3.3: L ng m a 1 ngày l n nh t theo t n su t Pi (%) 45

B ng 3.4: M c n c đ nh tri u cao nh t, chân tri u th p nh t ng v i các t n su t (cm) 46

B ng 3.5: M c n c đ nh tri u cao nh t ng v i t n su t P=10% các tháng mùa ki t (cm) 46

B ng 3.6: M c n c chân tri u th p nh t ng v i t n su t P=10% các tháng mùa ki t (cm) 46

B ng 3.7: Các ch tiêu c lý đ t n n các h ng m c công trình dùng tính toán 48

B ng 3.8: Giá tr tính toán các ch tiêu c lý kh i đá n n 48

B ng 3.9: K t qu chuy n v c a xi phông khi neo gi trên m t n c PA1 57

B ng 3.10: K t qu mô men c a xi phông khi neo gi trên m t n c PA1 58

B ng 3.11: K t qu chuy n v c a xi phông khi neo gi trên m t n c PA2 59

B ng 3.12: K t qu mô men c a xi phông khi neo gi trên m t n c PA2 60

B ng 3.13: K t qu giá tr chuy n v c a ng xi phông 65

B ng 3.14: K t qu giá tr mô men c a ng xi phông 66

Xi phông đ c s d ng hi n nay r t đa d ng v v t li u c u thành ( ng thép,

ng gang thép, ng bê tông c t thép, HDPE ), v hình d ng kích th c, ch c n ng

nhi m v c a xi phông trong công trình, đ a hình, khu v c h chìm xi phông c ng r t

ph c t p Tùy theo t ng công trình, ch c n ng nhi m v , đ a hình đ a m o đ l a ch n

và s d ng xi phông cho phù h p v i yêu c u th c t c a công trình

Vi c tính toán tr ng thái ng su t bi n d ng k t c u đ ng ng đã đ c tính toán b ng nhi u ph ng pháp nh ph ng pháp Gi i tích, Ph ng pháp s (ph n t

h u h n)

Quá trình thi công h chìm xi phông trên th c t g p ph i r t nhi u các y u t làm thay đ i tr ng thái ng su t bi n d ng c a xi phông c n đ c nghiên c u đ quá trình h chìm th c hi n đ c đ m b o an toàn, ng su t bi n d ng c a xi phông n m trong gi i h n cho phép không gây nh h ng đ n đ ng ng

Thi công l p đ t đ ng ng h chìm xi phông là r t khó kh n Nó ph thu c r t nhi u vào các đi u ki n th c t vì nhi u y u t ph c t p không th đ p đê quây đ

ch n dòng Do v y vi c l p đ t đ ng ng ph i dùng ph ng pháp h chìm

Do đó quá trình h chìm ngoài tính toán thi t k tr c ti p c n dùng các thi t b thí nghi m đ xác đ nh tr ng thái ng su t bi n d ng tr c ti p trong quá trình h chìm

đ ng ng có b gãy, r n n t ho c ng su t bi n d ng v t quá gi i h n đàn h i không

Các tiêu chu n tính toán hi n hành ch y u v i xi phông ng thép Trong đ tài

s d ng v t li u HDPE, không nh v t li u b ng thép do v y có nhi u đ c đi m khác

v i đ ng ng b ng thép

Vi c lai d t đ ng ng trên th c t s nh th nào c n c quá trình h chìm xi phông ngoài hi n tr ng

Vi c h chìm xi phông b ng ph ng pháp b m n c vào đ ng ng và ng chìm d n T c đ chìm nhanh hay ch m ph thu c vào l u l ng n c b m vào

đ ng ng Tuy nhiên không th b m l u l ng ít m t đ c do còn ph thu c vào

m c n c tri u c ng th c t

Do v y ph i tính toán h chìm xi phông nhanh nh t nh ng đ m b o đ ng ng không b phá ho i C n ti n hành đo b ng các thi t b t i hi n tr ng đ th y đ c ng

su t, bi n d ng thay đ i nh th nào trong quá trình h chìm

Vì v y, nghiên c u tr ng thái ng su t - bi n d ng c a xi phông trong quá trình

h chìm có tính khoa h c và th c ti n, đ gi i quy t c p thi t v n đ th chìm xi phông

- C s lý thuy t và ph ng pháp thí nghi m xác đ nh tr ng thái ng su t

bi n d ng c a xi phông trong quá trình h chìm

- Ti p c n t các yêu c u k thu t: Trong quá trình h chìm xi phông ph i

đ m b o đi u ki n gi i h n ng su t bi n d ng n m trong gi i h n cho phép

- K th a các nghiên c u tr c đó đã có

- Thu th p tài li u t công trình th c t

- Phân tích di n bi n ngoài th c t ng su t bi n d ng c a xi phông trong quá trình h chìm

CH NG 1: T NG QUAN V XI PHÔNG

Trong ngành Th y l i xi phông là khái ni m quen thu c đ c s d ng trong nhi u công trình Th y l i, nh xi phông tháo l , xi phông thoát n c, xi phông d n

n c…xi phông v n đang đ c nghiên c u phát tri n nh m ph c v cho cu c s ng

c a con ng i Trên th gi i và Vi t Nam xi phông góp ph n quan tr ng vào hi u

qu c a nhi u công trình ph c v cho phát tri n công nghi p, nông nghi p, n c sinh

ho t cho các đô th và c m dân c

1.1 Các xi phông đã l p đ t, h chìm trên th gi i và Vi t Nam

Trong Ti ng Vi t “Xi phông” có ngu n g c là t m n c a ti ng Pháp:

“siphon” Trong ti ng anh Xi phông c ng là siphon nh ngh a hi n nay ph bi n nh t thì xi phông đ c hi u là m t ng tròn cong hình ch U đ d n truy n ch t l ng

1.1.1 Các xi phông đã l p đ t h chìm trên th gi i

Theo nh ng hình v thu th p đ c thì xi phông đã đ c ng i nh ng ng i Ai

C p s d ng t n m 1500 tr c Công nguyên

B ng ch ng b ng hi n v t cho th y t i Hy L p nh ng k s đã s d ng siphon

t n m 3 tr c công nguyên, v i m c đích là rót các ch t l ng d tr trong các bình

l n vào bình nh Và Alexandria đã vi t v siphon trong lu n án “Pneumatica” c a ông

c ng n m trong kho ng th i gian này

Hi n nay trên th gi i đã và đang s d ng r t nhi u đ ng ng v n chuy n các

ch t l ng, khí xuyên bi n d i d ng đ ng ng xi phông

 ng ng d n n c qua h Pontaray (M ) – 1943

 ng ng d n n c qua h ch a Kliaminxkôi (Nga) – 1954

 ng d n qua bi n n i 2 h Awctiôm và Materic – 1957

 ng d n khi qua h V wsnhevôloxki (Nga) – 1958

 ng d n khí qua sông Secpukhôv (Lêningrat) – 1958

 ng d n d u qua sông Vonga (Nga) – 1954

 ng d n d u ven h bi n Gân (Tây Phi) – 1954

 D án c p n c cho đ o Sip dài 80km khánh thành 17/10/2015:

D án c p n c là "con đ ng bi n" 160 ng v i đ ng kính 1600 mm, chi u dài là 500 mét v t bi n D án th c hi n s cung c p 75 tri u mét kh i n c t i đ o Síp T ng chi u dài đ ng ng là 80 km đ ng ng HDPE s đ c đ t d i bi n a Trung H i

D án đ c th c hi n đáp ng nhu c u n c cho m t khung th i gian 50 n m,

ph c v nhu c u n c u ng, dùng trong công nghi p và th y l i ph c v t i nông nghi p trên m t vùng đ t c a 4.824 ha, d án đóng góp ph n cho s t ng tr ng kinh

t c a khu v c

(Ngu n: http://www.hidropolitikakademi.org/en/peace-river-to-cyprus.html)

Hình 1.1: D án đ ng ng c p n c đ o Sip

Hình 1.2: Lai d t neo gi ng trên bi n b ng tàu

Hình 1.3: Neo gi chu n b h chìm

Hình 1.4: Thi công h chìm đ ng ng trên bi n

(Ngu n: http://www.hidropolitikakademi.org/en/peace-river-to-cyprus.html; http://www.gundemkibris.com/bakirci-projede-sona-yaklasilmasi-heyecanimizi-

 ng ng Waidiaodao-Cezidao-Zhenh c a Trung Qu c

Hình 1.5: Thi công l p d ng h chìm đ ng ng Waidiaodao-Cezidao-Zhenh

Hình 1.6: Thi công h chìm đ ng ng Waidiaodao-Cezidao-Zhenh

(Ngu n: Internetwww.slecc.com.cnENpic3offshore_type.htm)

 ng ng d n khí đ t thiên nhiên t Nauy t i Anh 16/10/2006

Hình 1.7: Thi công l p d ng và h chìm đ ng ng d n khí đ t t Nauy t i Anh

( Ngu n:

httpbaotintuc.vndau-an-su-kienlangeled-duong-ong-dan-khi-dot-dai-gan-1200km-20141015174909760.htm)

1.1.2 Các xi phông đã l p đ t h chìm Vi t Nam

Xi phông đang đ c ng d ng r ng rãi t i nhi u công trình th y l i, th y đi n

và các công trình ph tr khác t i Vi t Nam Ngày càng nhi u công trình có quy mô

l n và v a s d ng xi phông trong các h ng m c công trình quan tr ng c a các D án

i u đó cho th y xi phông đang góp ph n quan tr ng vào s phát tri n c a công trình xây d ng th y l i, th y đi n t i Vi t Nam

Ngoài ra trong nuôi tr ng th y s n xi phông c ng đang góp ph n nâng cao hi u

qu nuôi tr ng th y h i s n t i m t s khu v c phía nam, hi n đ i k thu t nuôi tr ng,

t ng n ng su t và hi u qu cho ng i nông dân, khi xi phông đ c s d ng d n và tháo

n c cho các h nuôi h i s n, trong đó đ c bi t là các h nuôi tôm

Xi phông đ c s d ng m i công trình có các đ c thù khác nhau, nh ng nhìn chung t i Vi t Nam ch y u s d ng xi phông v t li u ng thép và xi phông v t li u là

nh a HDPE

 Xi phông đ c h chìm t i Vi t Nam:

- Xi phông h Bàu Nhum – Qu ng Tr – n m 1960

- Xi phông C à – Thanh Hóa – n m 1979

- Xi phông L ch Tray – H i Phòng – n m 1994

- Xi phông sông Uông – H i Phòng – n m 1994

- Xi phông sông V - Qu ng Ngãi – n m 1995

- Xi phông sông Thái – Ngh An – n m 1995

- Xi phông KaLong – Qu ng Ninh – n m 1998

- Xi phông sông Chanh – Qu ng Ninh n m 2005

1.1.2.1 Xi phông L ch Tray

G m 2 đ ng ông xi-phông D900 v t sông đào L ch Tray v i chi u dài 95m/

đ ng ng, do Công ty TNHH MTV c p n c H i Phòng l p đ t thành công

Hình 1.8: Thi công h chìm đ ng ng xi phông v t sông đào L ch Tray

ây là h ng m c khó kh n và quan tr ng nh t trong D án c i t o, nâng c p và thay th đ ng ng d n n c thô t Tr m b m Quán V nh, xã An ng (An D ng)

v nhà máy n c An D ng Sau khi hoàn thành và đ a vào s d ng, 2 đ ng ng phông m i có công su t thi t k v n chuy n 120.000m3 n c/ ngày cùng v i 2 đ ng

xi-ng c có côxi-ng su t v n chuy n 100.000m3/ ngày b o đ m cung c p đ l ng n c thô ph c v cho nhà máy n c An D ng, đáp ng quá trình phát tri n đô th c a thành ph đ n n m 2025

1.1.2.2 Xi phông Sông Chanh Qu ng Ninh

Xi phông sông Chanh đ c xây d ng t n m 1978-1979 v i 2 đ ng ng thép D=1050 mm, thành ng dày 12 mm, thép CT3 chi u dài 500 m, n m 1997 đo n ng phía c a vào b th ng, t n th t n c l n Ngày 19 tháng 12 n m 2003 B NN&PTNT phê duy t quy t đ nh s 5624/Q /BNN-TL xây d ng l i xi phông sông Chanh v trí cách tuy n c v phía h l u 25 m Xi phông sông Chanh m i có đ ng ng xi phông

2 ng thép D=1200 mm, thành ng dày 12mm, lo i thép CT3, đ ng ng dài 457,20m

Xi phông Sông Chanh là m t h ng m c công trình – m t công trình chuy n ti p

c a h th ng thu nông Yên L p, có nhi m v cung c p n c t i cho 1970 ha đ t nông nghi p và cung c p n c sinh ho t cho 4,65 v n dân thu c 7 xã trên đ o Hà Nam

- Qu ng Ninh, trong t ng lai d ki n s cung c p n c cho huy n Cát H i - H i Phòng v i l u l ng 0,07 m3

/s

Hình 1.9: L p d ng xi phông trên b

Hình 1.10: Neo gi xi phông trên m t n c chu n b h chìm

Hình 1.11: Xi phông đang trong quá trình b m n c h chìm

Hình 1.12: Quá trình xi phông đang h chìm

Hình 1.13: Quá trình h chìm xi phông g n hoàn thành

1.1.2.3 Xi phông Soài R p

Công trình đ ng ng d n n c s ch dài g n 42 km tr c ti p t Nhà máy n c BOO Th c đ u n i vào h th ng C n Gi (đã đ c đ a vào khai thác) Trong đó, hai tuy n ng qua sông Soài R p và sông Chà dài h n 2,6 km đ c đ t sâu h n 30 m

d i đáy sông T ng Công ty C p n c Sài Gòn TNHH MTV (Sawaco) làm ch đ u

Hình 1.14: Thi công tuy n ng qua sông Soài R p trong d án c p n c cho huy n

C n Gi

1.1.2.4 Xi Phông qua sông Bình Thu n

D án c p n c m ng l i c p n c ng HDPE D.450 t c u Bà B đ n c u Bình Th y 2 đ ng Võ V n Ki t D án cung c p n c s ch t i khu v c vùng ven Long Hòa và Long Tuy n qu n Bình Th y TP C n Th do công ty C ph n c p n c

C n Th 2 làm ch đ u t đ a vào s d ng n m 2014

Ngu n: http://capnuoccantho2.com.vn/View.aspx?wc=47&wp=110

Hình 1.15: L p đ t ng xi phông qua sông Bình Thu n

1.1.2.5 Xi Phông Long Toàn

Xi phông v t li u HDPE D600mm v i chi u dài là 317m h chìm qua sông Long Toàn t nh Trà Vinh H chìm vào 22 tháng 12 n m 2014 Tuy n ng xi phông nhi m v cung c p n c thô ph c v cho nhà máy nhi t đi n Duyên H i Trà Vinh

Hình 1.16: L p ghép m đ chu n b h chìm

Hình 1.17: Kéo ng trên m t n c neo gi chu n b h chìm

Hình 1.18: Gia c neo gi xi phông

Hình 1.19: Neo gi xi phông trên m t n c

Hình 1.20: Xi phông đang chu n b h chìm

1.1.2.6 Xi phông Hòn D u

Xây d ng tuy n xi-phông đôi v t bi n sang Hòn D u v i t ng chi u dài

(Công ty c ph n t p đoàn Him Lam) m c hi n t i là 3.000m3/ngày và có kh n ng nâng cao công su t g p 1,3 - 1,5 l n khi c n thi t

T ng m c đ u t d án h n 11 t đ ng, do Công ty CP C p n c H i Phòng

đ u t và Ban qu n lý Công trình C p n c và V sinh thành ph thay m t ch đ u t

th c hi n qu n lý d án t khâu l p d án đ n qu n lý thi công th c hi n d án theo các quy đ nh c a nhà n c

Hi u qu tr c ti p c a d án là k p th i đáp ng vi c cung c p n c đ l u

l ng và áp l c ph c v cho nhu c u s d ng n c s ch c a D án khu vui ch i gi i trí cao c p đ o Hòn D u, hi n th c hóa ch tr ng hoàn thi n đ u m i h t ng k thu t c b n (đi n, n c), thu hút đ u t , thúc đ y ti n trình công nghi p hóa hi n đ i hóa thành ph

(Ngu n:

http://www.anhp.vn/van-de-du-luan-quan-tam/201603/do-thi-ha-tang-xay-dung-duong-ong-dan-nuoc-sach-ra-dao-hon-dau-2672768/)

Hình 1.21: Thi công đ ng ng đôi xi-phông d n n c s ch ra đ o Hòn D u

Hình 1.22: Thi công đ ng ng đôi xi-phông đ n n c s ch ra đ o Hòn D u

1.2 Các nghiên c u v h chìm xi phông

Xi phông làm vi c d a trên tr ng l c kéo c a n c trong ng ch y xu ng làm chênh l c áp su t đ nh xi phông do đó làm cho n c ch y trong ng

Mu n xi phông làm vi c đ c thì đ ng ng ph i đ m b o n đ nh Không n t gãy, không b t c đ ng ng, và các v n đ ngo i lai gây b t l i cho đ ng ng

H chìm xi phông là h ng m c thi công r t d x y ra s c trong quá trình thi công, vì v y c n đ c đ c bi t chú tr ng, ph i có bi n pháp thi công kh thi, đ c tính toán k l ng và tuân th các yêu c u k thu t

Hi n nay trong thi công h chìm xi phông chúng ta đang th c hi n theo tiêu

chu n Qu c gia TCVN8642: 2011 “Công trình Th y l i yêu c u k thu t h chìm

xi phông k t c u thép” TCVN 8642: 2011 do Trung tâm Khoa h c và Tri n khai k

thu t th y l i thu c tr ng i h c Th y l i biên so n, B Nông nghi p và Phát tri n nông thôn đ ngh , T ng c c Tiêu chu n o l ng Ch t l ng th m đ nh, B Khoa

h c và Công ngh công b t i Quy t đ nh s 362/Q -BKHCN ngày 28 tháng 02 n m

2011

Tiêu chu n này quy đ nh các yêu c u k thu t thi công h chìm ng xi phông

k t c u thép ti t di n tròn dùng trong các công trình th y l i d n n c v t qua đáy sông, h b ng ph ng pháp h chìm t do (không có phao ho c có phao đ gi n

Hi n nay Vi t Nam ch a có nhi u các nghiên c u v h chìm đ ng ng xi phông s d ng b ng v t li u HDPE

1.3 Các ph ng pháp h chìm xi phông

quá trình thi công h chìm xi phông đ c đ m b o hi u qu công trình thì nghiên c u ph ng pháp h chìm là m t v n đ r t quan tr ng c n đ c quan tâm,

ph ng pháp h chìm quy t đ nh đ n chi phí đ u t , hi u qu đ u t công trình, các

y u t đi u ki n b t l i và có l i c a đi u ki n t nhiên đ i v i ph ng pháp thi công

h chìm Qua các tài li u nghiên c u hi n nay có r t nhi u ph ng pháp đ c đ a ra,

vi c v n d ng l a ch n các ph ng pháp đòi h i c n có s nghiên c u tính toán c th chi ti t các y u t c a công trình

Các tài li u nghiên c u trên th gi i và Vi t Nam đ a ra nhi u ph ng pháp

 i u ki n th y l c th y v n, đi u ki n đ a hình, đ a ch t nh : sâu, b

r ng sông, h , vùng v nh, v n t c dòng ch y, đi u ki n thi công…

 Th i gian h chìm, đi u ki n thi công…

 Ph ng ti n, máy móc và bi n pháp k thu t thi công

M i ph ng pháp có u, nh c đi m riêng tùy thu c vào đi u ki n, kh n ng thi công c a m i n c, m i khu v c, m i đ a hình mà l a ch n ph ng pháp thi công khác nhau

Ph ng pháp h chìm có g i đ cho phép h chìm xi phông thành nhi u giai

đo n Công vi c h chìm ti n hành nh sau:

 nh v m t s g i (th ng b ng g ) d c theo chi u dài đ ng ng gi cho

ng ít b u n khi h chìm

 ng đ c b t đ u, g n các phao t i các đi m g i và kéo ng ra tuy n ch h chìm

 Sau khi ki m tra v trí c a ng, neo các đi m g i n i

 C n c u gi đ b m n c vào ng cho cân b ng v i s c đ y n i c a các phao

 Gi c n c u cho n c ti p vào m t s phao, lúc này cân b ng b phá v ,

 Có th h ng chính xác vào tuy n theo thi t k ;

 ng sau khi đ t trên g i v n có th d ch chuy n theo h ng b t k đ có th

thu n l i n i ti p các công trình hai đ u ng;

 V i các g i đ n i, khi chìm đ n đáy ng v n không b u n (tr kho ng

cách gi a hai g i) do đó có th h sâu đ sâu tùy ý;

Nh c đi m:

 òi h i ph i t m d ng giao thông khi thi công đ ng ng;

 Yêu c u nhi u dây neo, phao;

 Chi phí thi công l n

Xi phông l n nh t đ c h chìm theo ph ng pháp h chìm có g i đ là: Xi phông b ng thép qua sông Matxcova v i thông s :

 ng kính xi phông 2,5m

 T ng chi u dài 168,6m ( ph n h chìm 126,6m; ph n n i ti p 21m)

Dùng phao đ h chìm xi phông theo nhi u giai đo n khi đ sâu c a sông t ng

đ i l n Ph ng pháp này ch dùng cho nh ng n i không có ho c ít ph ng ti n đi l i

u đi m:

 Thi công l p đ t phao nhanh, d dàng v n chuy n tháo d nhanh vào b khi thi công xong

 Có th t n d ng s d ng nhi u l n khi đánh chìm đ ng ng nên ti t ki m

đ c chi phí thi công

 Dùng phao t n ít v t li u h n so v i g i đ

Nh c đi m:

 Lãng phí kh i l ng g làm g i t a t m th i do không đ c t n d ng l i

Kéo ng ra tuy n thi t k , đ nh v tuy n ng ti n hành b m n c vào 1 đ u ng,

m t đ u cho thoát khí D i tác d ng c a tr ng l ng n c b m vào ng, ng b u n trong m t ph ng th ng đ ng chìm d n đ n v trí thi t k

u đi m:

 Không c n g i đ nào đáy sông h

 S d ng ít thi t b , thi t b đ n gi n t n ít chi phí

Nh c đi m:

Trong quá trình h chìm ng có th b u n cong l n d n đ n tr ng thái phá ho i

đ ng ng, do đó trong quá trình thi công ph i tính toán sao cho trong quá trình h chìm đ ng ng bi n d ng n m trong giai đo n đàn h i u n c a ng ph thu c và tác d ng ngo i l c và tr ng l ng b n thân c a ng, hình d ng, m t c t ngang, và các

đ c tr ng c h c c a ng

M t s công trình xi phông dùng ph ng pháp h chìm t do:

- N m 1054 dùng phao h chìm đ ng ng D503mm qua sông Vôn ga, dài 1300m, v i đ sâu là 11m

 H chìm xi phông xu ng đáy tuy n thi t k có đ chính xác i u này thu n

l i cho các đ ng ng d n n c, d u,…tránh đ c s t n hao th y l c

 Quá trình h chìm có s d ng các c n c u n i làm cho ng không b u n quá

m c, do đó quá trình h chìm ng có th trong đ sâu n c b t k

Nh c đi m:

 C n tr vi c l u thông phân lu ng

 Máy móc s d ng thi công có chi phí đ u t cao

 Ch ng d ng đ c trong đi u ki n đ a hình và th y v n thu n l i

V i đ y đ các ph ng ti n máy móc khoa h c k thu t hi n đ i n c ngoài

th ng s d ng ph ng pháp kéo tr t ngang sông theo đáy sông

Các b c ti n hành th c hi n:

 D n cáp qua sông, bi n, h ,…t i n i h chìm đ ng ng và kéo tr c

 L p ráp ng có các t i d n

 B trí đ ng d n

 H chìm dây cáp n ng (qua sông…)

 Dùng máy kéo đ kéo ng

T n ít dây cáp và thi t b phao

Trong quá trình h chìm ng không ch u t i tr ng tr c ti p c a sóng và gió

Nh c đi m:

Công tr ng thi công c n ph i l n đ b trí máy móc thi t b h chìm

M t c t lòng sông ph i có đ tho i th a mãn bán kính công c a ng h chìm khi

 H chìm ng d n d u dài 4,8km ven h h bi n Gana (Tây Phi)

 H chìm ng d n qua bi n n i 2 h Actiom và Materic

1.4 M t s đ c tính c a ng HDPE PE100

ng nh a “HDPE” đ c g i theo tên lo i nguyên li u nh a dùng đ s n xu t là

High Density Polyethylene compound, ngh a là h p ch t nh a Polyethylene có t

tr ng cao, đ c vi t t t là HDPE

V t li u Polyethylen b t đ u đ c nghiên c u và đ a vào s d ng nh ng n m

50 c a th k 20 n kho ng gi a nh ng n m 90, công ngh v t li u Polyethylen đ t

đ c b c phát tri n v t b c v i s ra đ i c a v t li u Polyethylen m t đ cao

(HDPE)

T tr ng c a v t li u PE t l thu n v i đ dãn dài, tính đàn h i c ng nh tính kháng n mòn và hóa ch t c a v t li u Các lo i v t li u HDPE hi n nay có t tr ng tiêu chu n t 950-965kg/m3, trong đó ch t l ng cao nh t là là lo i PE100 Theo tiêu chu n này, các lo i ng PE có đ b n lên t i 50 n m, lo i PE ch t l ng cao (HDPE)

có đ b n kéo dài t i 100 n m

ng HDPE PE100 đ c s n xu t theo tiêu chu n Vi t Nam TCVN 7305-2 :

2008 ISO 4427:2007 và các tiêu chu n khác có liên quan

ng n c nh a HDPE đã đ c s d ng đ v n chuy n ch t l ng Kh n ng

ch u đ c các hóa ch t m nh mà không n mòn và rò r c ng nh các m i hàn b n

ch t, polyethylene (PE) đã đ c coi là v t li u lý t ng cho ngành công nghi p khí Ngoài ra, các m i hàn HDPE b n và kín không b rò r , có u đi m v t tr i v đ

an toàn và tu i th , ch a k đ n các kho n ti t ki m đáng k v chi phí l p đ t C i

ti n trong ch t li u và hi u su t c a v t li u PE áp d ng cho đ ng ng d n n c, hóa

ch t và m t s ngành công nghi p khác c n cho chuy n t i ch t l ng và d n khí

Polyethylene (PE) thu c là m t nh a nhi t d o t nhóm polyolefin Polyethylene là nh a tích n i ti ng nh t m t hình th c phân t t ng đ i cao, v i trung bình v i m t đ cao, đã kh ng đ nh v th trong ngành công nghi p h

th ng đ ng ng Vi c s d ng r ng rãi nh t c a Polyethylene là khí đ t và chôn

u đi m s d ng c a ng nh a HDPE :

 Ch u tác đ ng cao và kh n ng ch ng v n t t t

 ng HDPE có s c kháng cao v i hóa ch t, n mòn, m c nát và mài mòn

 b n c a ng HDPE cao h n và l i th d l p đ t và v n chuy n mà không

có thi t h i v t ch t

 Ch u đ c ánh sáng m t tr i tr c ti p (kháng tia c c tím trong th i gian dài )

 đàn h i c a thành ng cao ng n c n s phát tri n c a các v t n t

 Ph ki n nh h n đ k t n i do tính đàn h i cao: ng PE có th u n cong v i bán kính kho ng 20-25 l n đ ng kính ngoài c a nó đàn h i t t d n đ n d dàng

l p đ t Cu n dây có th đ c th c hi n t i đa 1000m ng kính ngoài >=1200mm

 Ít b nh h ng t bi n đ ng nh s t l đ t, đ a ch n, …

 Tùy ch n đi n tr khác nhau áp l c: ng HDPE có th đ c s n xu t v i 12

l p áp l c khác nhau t 2,5 thanh lên đ n 32 bar

 Các m i n i c a ng hoàn h o - không có v t n t - không phá v và không

bi n d ng

 L i th c a ng d ng an toàn trong các b m t b t th ng nh bi n, đ ng sông, đ a hình nhi t đ th p

 ng HDPE không tác d ng v i dung d ch axit, ki m và các h p ch t h u c :

r u béo, aceton, ête etylic, glicerin,…

Quá trình tính toán h c viên tham kh o và áp d ng m t s n i dung tính toán theo tiêu chu n Qu c gia TCVN8642: 2011 “Công trình Th y l i yêu c u k thu t

an toàn và hi u qu

H chìm xi phông có r t nhi u và đa d ng v ph ng pháp thi công, m i

ph ng pháp có u nh c đi m, ng i cán b thi t k c n nghiên c u và hi u rõ đ

ng d ng hi u qu cho công trình

H chìm xi phông t i Vi t Nam h u h t h chìm b ng ph ng pháp chìm t do cho c xi phông v t li u Thép và xi phông v t li u HDPE

Hi n nay nh ng tiêu chu n v h chìm xi phông v t li u HDPE t i Vi t Nam

ch a đ c ban hành

Trên th gi i v i các máy móc, trang thi t b k thu t hi n đ i đã thi công h chìm r t nhi u công trình quy mô l n và có tính ch t ph c t p Vi t Nam chúng ta

đ c ti p c n v i nh ng công ngh tiên ti n có th áp d ng cho các công trình có quy

mô l n trong th i gian t i

Trong quá trình h chìm xi phông có r t nhi u ph ng pháp, m i ph ng pháp

có u nh c đi m khác nhau tùy thu c và các y u t th c t ngoài công trình, do đó quá trình v n d ng c n linh ho t

Ta nh n th y r ng thi công h chìm xi phông là công vi c ph c t p, nh t là

nh ng n i có đi u ki n th y v n dòng ch y ph c t p nh c a sông, khu v c l ch sông,

th y tri u lên xu ng không n đ nh

Trong quá trình h chìm xi phông r t d x y ra nh ng sai sót nh : ng ng

n m l ch so v i tuy n thi t k ; ng ng b r n n t do b u n cong v t quá gi i h n đàn h i; M t s h h ng nh do va ch m có th làm nh h ng đ n quá trình s d ng lâu dài c a đ ng ng

Xi phông HDPE đã đ c ng d ng r ng rãi trên th gi i nh ng tiêu chu n,

h ng d n k thu t đ i v i ng xi phông b ng HDPE có áp d ng (tiêu chu n Qu c gia

TCVN8642: 2011) gi ng các v t li u k t c u thép c ng c n ph i đ c nghiên c u đ

đ m b o an toàn trong quá trình h chìm xi phông

Do Xi phông b ng HDPE hi n nay ch a có tiêu chu n h ng d n chi ti t c th

v yêu c u k thu t trong thi công h chìm nên trong quá trình tính toán thi công h chìm m t s n i dung tham kh o TCVN 8642: 2011, ng i k s tính toán thi công h chìm c n nghiên c u tính toán k và xin ý ki n, tham kh o các chuyên gia đ u ngành

v k t c u, th y v n, th y công…đ có cái nhìn chi ti t và chính xác h n trong công tác thi t k và quá trình thi công h chìm

Thi t k h chìm xi phông có r t nhi u các h ng m c nh : Tính toán t i tr ng

d n, công tác đ t, ph ng pháp thi công, thi t b thi công … m i sai l m s gây tác

h i to l n t i th i h n s d ng và đi u ki n, nhi m v c a công trình

Nhi u tác gi khuy n ngh c n c vào đ ng kính ng trong quá trình tính toán

và l a ch n ph ng pháp h chìm

Trên th c t ph ng pháp h chìm ph thu c vào nhi u y u t , d a vào kinh nghi m c a nhi u n c đ tính toán

ti n hành h chìm s l ng phao c n thi t ph thu c vào tr ng l ng đ ng

ng và s c nâng c a phao tính theo công th c:

1 1 1

WT

K q l

σ =

K: H s momen l n nh t c a d m liên t c nhi u nh p

B ng 2.1: B ng tra h s momen c a d m liên t c nhi u nh p