Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển

Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1/ Tóm tắt thông tin đồ án

Nhóm 13: TRƯƠNG VĂN HÂN-3423.58

ĐÀM TRỌNG TÙNG DƯƠNG-2645.58

1.2/ Xác định các vấn đề

- Tính toán được các thông số vùng nước sâu cho cả gió mùa và gió bão

- Thông số vùng nước nông và vùng sóng vỡ lần đầu, lần cuối cho cả gió mùa

và gió bão

- Tính dòng chảy dọc bờ, vận chuyển bùn cát ven bờ

- Bố trí tuyến mỏ hàn, lựa chọn phương án hợp lý

- Tính toán khối phủ, chân khay

- Tính toán ổn định trượt, lật, lún

1.3/ Mục tiêu của đồ án

- Thiết kế đê bảo vệ bờ

+ Mặt bằng tuyến đê bảo vệ bờ

+ Mặt cắt ngang đê bảo vệ bờ

+ Mặt cặt dọc đê bảo vệ bờ

CHƯƠNG 2: TÓM TẮT SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

I-1 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

Công trình cần thiết kế là : Đê bảo vệ bờ ,cấp công trình : cấp I, hướng gió bão thiết kế là : 101,25o ( Hướng gió này được lấy với gốc 0 trùng với hướng bắc ,chiều dương cùng chiều kim đồng hồ )

Tiêu chuẩn áp dụng :9901-2014

I.1.1 TẦN SUẤT THIẾT KẾ

Chu kì lặp lại trường hợp tính toán thiết kế và mức đảm bảo thiết kế công trình đê biển phụ thuộc vào cấp công trình đê biển không được nhỏ hơn các trị số quy định trong bảng 1.1 sau :

Bảng 2.1: Tần suất thiết kế ( tương ứng với chu kì lặp lại thiết kế )

Và mức đảm bảo thiết kế công trình đê biển

Tần suất thiết kế, % 0,67 1,00 2,00 3,33 < 10,0Tương ứng với chu kỳ lặp lại, năm 150 100 50 30 > 10Mức đảm bảo thiết kế, % 99,33 99,00 98,00 96,67 > 90,00

I.1.2 CÁC HỆ SỐ ,GIÁ TRỊ AN TOÀN CHO PHÉP

Bảng 2.2: trị số gia tăng dộ cao an toàn cho phép

Trị số gia tăng độ cao an toàn a, m 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2

Bảng 2.3 : chiều rộng đỉnh đê theo cấp công trình

Tổ hợp tải trọng cơ bản 1,35 1,30 1,25 1,20 1,10

Tổ hợp tải trọng đặc biệt 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05

Bảng 2.5: Hệ số an toàn ổn định chông trượt K của các công trình đê biển

bằng bê tông hoặc đá xây

bằng bê tông hoặc đá xây

Bảng 2.7: Tần suât xuất hiện gió

Mực nước thủy triều :

Thuỷ triều vùng Cửa Việt thuộc chế độ bán nhật triều không đều, hầu hết các ngày trong tháng có hai lần nước lớn, hai lần nước ròng, biên độ triều nhỏ

Bảng 2.9 Thống kê tần suất mực nước tại trạm Cửa Việt

 Sóng quan trắc tại Cửa Việt:

+ Sóng ngoài cửa sông: Do điều kiện địa hình dải đường bờ và đưòng đẳng

độ sâu theo hướng Tây Bắc - Đông Nam nên sóng vào khu vực Cửa Việt chỉ quantrắc được theo các hướng Bắc, Đông Bắc và Đông Tần suất xuất hiện sóng theohướng Đông (11%) và hướng Đông Bắc (68.4%) Tại cửa luôn tồn tại các bãi cạnnằm hai bên luồng, tại khu vực bãi cạn luôn duy trì tình trạng sóng vỡ, sóng cồn

+ Trong khu nước của cảng: Chủ yếu là do sóng truyền từ cửa vào nên tậptrung ở hướng Đông Bắc Chiều cao sóng lớn nhất quan trắc được là 0.76m

+ Số liệu quan trắc sóng tại trạm Cửa Việt (1982-1983) xem bảng 1.11

Bảng 2.11 :Tần suất xuất hiện sóng theo các hướng tại trạm Cửa Việt

Hướn

g

%0.1-

0.25

0.75

0.26-1.25

0.76-2.00

1.26-3.5N

2.01-NE

E

Lặng

0.11.80.818.2

0.734.97.6

0.821.61.9

0.89.90.7

0.2

2.468.411.018.2

I.2.5 DÒNG CHẢY

Theo tài liệu báo cáo khảo sát địa hình , thủy văn luồng tàu tháng 2/2005 đã tiến hành đo một mặt cắt lưu thông trong sông tại thượng lưu bến cảng gồm 3 thủy trực Ngoài cửa sông đã lập 3 thủy trực đo tốc độ và hướng dòng chảy để phục vụnghiên

cứu Đây là công tác ngiên cứu quan trọng để đánh giá nguyên nhân sa bồi luồng tàu và khu nước của cảng , một số liệu đo đạc được thống kê dưới đây.

*Đo đạc 3 thủy trực trong sông TT1; TT2; TT3

- Đo đạc trong thời kì triều kém: Thời gian đo từ 8h ngày 8/11 đến 09h ngà

10/11/2004 đây là thời gian xuất hiện triều kém Kết quả đo vận tóc dòng chảy tại 3 thủy trực cho thấy vận tốc dòng chảy cả khi triều lên và triều xuống là không lớn nhất chỉ nhỏ hơn 0.41 m/s khi thủy triều lên, khithuyr triều xuống vận tốc lớn nhất chỉ nhỏ hơn 0.4 m/s Lưu lượng lớn nhất của dòng chảy từ ngoài cửa biển vào trongsông là 601.27 m3/s Cũng theo số liệu đo đạc trên độ đục lớn nhất trong các lần đo

là 65.67 g/m3, lưu lượng bùn cát lớn nhất chảy từ của biển vào trong sông đạt 33,11kg/s và theo hướng ngược lại từ trong sông ra ngoài của đạt 34,75 kg/s

- Đo đạc trong thời kì triều cường: Thời gian đo từ 8h ngày 12/11 đến 09h ngày 14/11/2014 đây là thời gian xuất hiện triều cường Kết quả đo vận tốc dòng chảy tại

3 thủy trục cho thấyvận tốc dòng chảy cả khi triều lên và triều xuống không lớn, vậntốc lớn nhất đo dược là 0.54m/s Lưu lượng lớn nhất của dòng chảy từ của biển vào trong sông đạt là 903,95 m3/s , lưu lượng dòng chảy theo hướng ngược lại tuừ trongsông ra cửa biển khi triều cường xuống là810,09 m3/s Cúng theo số liệu đo đạc trên độ đục lơn nhất trong các lần đo là77,56 g/m3, lưu lượng bùn cát lớn nhất chảy

từ biển vào trong sông đật 66,31kg/s,và theo hướng ngược lại trong sông đổ ra cửa đạt 61.24kg/s

Theo số liệu đo đạc thủy văn trong cả 2 kì triều kém và triều cường ,tính toán sơ

bộ lưu lượng bùn cát của sông đổ ra ngoài cửa biển hàn năm khoảng 200 m3/năm

*Đo đạc 3 thủy trực ngoài cửa sông TT4, TT5, TT6

- Vị trí của 3 thủy trực : Thủy trực TT4 nằm ngay trước cửa sông , thủy trực TT5

có vị trí nằm ở phía bắc cửa sông Hiếu và thủy trực TT5 nằm ở phía nam cửa sông

- Đo đạc trong thời kì triều kém : Thời gian đo đạc đồng thời cùng thời gian đo các thủy trực trong sông từ 8h ngày 8/11 đến 9h ngày 10/11/2004 Kết quả đo đạc trong thời kì triều kém cho thấy , hướng dòng chảy tập trung phần lớn theo hướng Tây Bắc- Đông Nam , đây chính là dòng ven bờ biển mang theo bùn cát chảy ngang qua cửa sông hiếu , nguyên nhân của sự sa bồi luồng tàu ngoài cửa sông ,vận tốc dòng chảy và hàm lượng phù xa lớn nhất quan trắc được thống kê theo bảng sau:

(m/s)

Hµm lîng phï sa lín nhÊt

(mg/l)1

2

3

TT4TT5TT6

0,310,310,24

87,2072,6075,50

-Đo đạc trong thời kì triều cường : Thời gian đo đạc đồng thời cùng thơi gian đo cácthủy trực trong sông từ 8h ngày 12/11 đến 9h ngày 14/11/2004 Kết quả đo đạc trong thời kì triều cường cho thấy cũng như thời kì triều kém hướng dòng chảy tập

trung phần lớn theo hướng Tây Bắc- Đông Nam Vận tốc dòng chảy tập trung phần lớn nhất quan trắc được thống kê trong bảng sau:

(m/s)

Hµm lîng phï sa lín nhÊt

(mg/l)1

2

3

TT4TT5TT6

0,450,380,34

84,2057,8079,10

I.3- SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT

I.3.1-Phía bắc luồng tầu

Khoan khảo sát địa chất công trình tại phía Bắc luồng tàu gồm 11 lỗ khoan khảosát từ DB1 đến DB11 Căn cứ vào tài liệu thu nhập được trong quá trình khảo sátđịa chất công trình ngoài thực địa, kết hợp với các kết quả thí nghiệm trong phòng,

có thể phân chia cấu trúc địa tầng của khu vực khảo sát theo các lớp từ trên xuốngdưới như bảng 3.1:

Ghi chú :

-Lớp 2 nằm ngay dưới lớp 1 hoặc bắt đầu ngay từ trên mặt

-Lớp 3 nằm ngay dưới lớp 2, chiều sâu lớn nhất khoan trong lớp này là 15m

-Lớp 4 nằm ngay dưới lớp 3, chiều sâu lớn nhất khoan trong lớp này là 17m (DB3)

Bảng 2.12: Địa chất phía Bắc luồng tàu

0,3m-Bùn cát pha, màu xám đen, lẫn tạp

Cát hạt nhỏ, mịn, màu vàng nhạt, xámvàng, lẫn tạp chất vỏ ốc, hến, trạng thái

13m(DB5

7m(DB1)-)

Cát hạt mịn, màu xám, đôi chỗ lẫn vỏ

sò, ốc, trạng thái chặt, đôi chỗ chặt vừa

-13m(DB5

) pha, vỏ sò, ốc, trạng thái rất chặt

I.3.2 Phía Nam luồng tầu

Khoan khảo sát địa chất công trình tại phía Nam luồng tàu gồm 14 lỗ khoan

khảo sát từ DN1 đến DN14 Căn cứ vào tài liệu thu nhập được trong quá trình khảo

sát địa chất công trình ngoài thực địa, kết hợp với các kết quả thí nghiệm trong

phòng, có thể phân chia cấu trúc địa tầng của khu vực khảo sát theo các lớp từ trên

xuống dưới như bảng 3.2 :

STT

lớp Phânbố Bề dày

Độ sâu

Đặc điểm, thành phầnMặt lớp Đáy lớp

1 DB5 0,3m Bùn cát pha, màu xám đen, lẫn tạp chất hữu cơ,trạng thái chảy

2 DN2-DN14 2,8m-5,5m 0m- 0,3m(DN5)

3m(DB2,DB3

,DN4,DN12,DN13,DN14)

-5,5m(DN6)

Cát hạt nhỏ, mịn, màu vàng nhạt, xám vàng, lẫn tạp chất vỏ

DN2)- 5,5m(DN6)

0m(DN1)- 15,2m(DN12)

3,5m(DN1)-Cát hạt mịn, màu xám, đôi chỗ lẫn vỏ sò, ốc, trạng thái chặt

3,5m(DN1)-Cát hạt mịn, màu xám, đôi chỗ lẫn sét pha, vỏ sò, ốc, trạng tháirất chặt

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN SÓNG

1-Các thông số vùng nước sâu

Đà gió tính toán không được vượt quá đà gió lớn nhất theo bảng 2.1sau :

Bảng 3.1 : Chiều dài đà gió lớn nhất

Vận tốc gió tính toán (m/

+ Xác định các thông số sóng nước sâu bằng cách tra biểu đồ hình 3.1

Hình 3.1: Đồ thị xác định chiều cao sóng, chu kì sóng trung bình.

Bảng 3.2: Kết quả tính H tb và T tb :

V(m/s) L(m) gL/V2 gHtb/V2 Htb gTtb/V Ttb(s) λtb(m)48.286 103550 435.69 0.035 8.32 2.4 11.81 217.77

Vậy : chọn chiều cao và chu kỳ sóng vùng nước sâu là : Htb = 8.32m; Ttb = 11.81 s;

3 Tính toán các thông số sóng vùng nước nông

Địa hình đáy biển có độ dốc m=0.008>0.002 nên ta tính toán như sau

kr– hệ số khúc xạ (tra theo hình 3.4)

Htb – chiều cao sóng trung bình vùng nước sâu

g T

3 0.078 0.9947 0.951 0.840 2.287 15.12 14.16 167.683 12.368 13.93715.9

3

0.07

3

0.9963

0.965

0.83

0 2.281 15.14

14.18

164.416

12.491

14.15514.9

3 0.069 0.9989 0.970 0.824 2.276 15.11 14.16 161.15 12.632 13.93713.9

3

0.06

4

0.9989

0.975

0.81

6 2.273 15.03 14.1

156.794

12.625

13.93712.9

3 0.059 0.9992 0.985 0.808 2.266 14.99 14.07 150.261 12.652 13.93711.9

3 0.055 0.9981 1.002 0.800 2.26 15.04 14.11 146.995 12.784 13.93710.9

3

0.05

0

0.9868

1.020

0.79

3 2.255 14.97

14.04

139.373

12.769

13.9379.93 0.046 0.9285 1.026 0.787 2.247 14.01 13.13 135.017 12.133 13.2848.93 0.04 0.962 1.03 0.77 2.241 14.49 13.5 121.51 12.60 13.28

d

1 9 8 8 8 6 6 47.93 0.036

5 0.808 2.266 14.70 13.79

150.26

12.4

11.93 0.055 0.9774 1.002 0.800 2.26 14.73 13.82 146.99 12.52 13.5010.93 0.050 0.9849 1.020 0.793 2.255 14.94 14.01 139.37 12.74 13.729.93 0.046 0.9928 1.026 0.787 2.247 14.98 14.04 135.02 12.97 13.948.93 0.041

di Kr Kt Kl K0.67% H0.67% H1%

16.9 0.078 0.898 0.951 0.840 2.287 13.65 12.78 167.7 11.17 12.6315.9 0.073 0.961 0.965 0.830 2.281 14.61 13.68 164.4 12.05 13.3914.9 0.069 0.957 0.970 0.824 2.276 14.48 13.56 161.1 12.11 13.2813.9 0.064 0.974 0.975 0.816 2.273 14.66 13.76 156.8 12.31 13.5012.9 0.059 0.973 0.985 0.808 2.266 14.59 13.70 150.3 12.31 13.3911.9 0.055 0.98 1.002 0.800 2.260 14.76 13.85 147 12.55 13.2810.9 0.050 0.984 1.020 0.793 2.255 14.92 14.00 139.4 12.73 13.509.93 0.046 0.984 1.026 0.787 2.247 14.86 13.92 135 12.87 13.508.93 0.041

3.Tính toán các thông số vùng sóng vỡ

Khi sóng lan truyền vào gần bờ, đến một độ sâu nước nào đó sóng sẽ bị vỡ

Sóng có thể bị vỡ một hoặc nhiều lần, vùng nước giới hạn bởi vị trí sóng vỡ lần đầu

đến vị trí sóng vỡ lần cuối gọi là vùng sóng vỡ

3.1.Thông số sóng vỡ lần đầu

Độ sâu sóng vỡ lần đầu xác định theo các bước sau:

Bước 1: Chọn một dãy các giá trị của độ sâu nước di (m) cho truớc, tính

toán chiều cao sóng tại các độ sâu nước đó với suất đảm bảo 1%theo các công

thức tính sóng trong vùng nước nông

Bước 2: Từ các giá trị h1% tính được ở bước 1, xác định được các giá trị

h1%/gT2 tương ứng Rồi theo các đường cong 2,3 và 4 trên hình hình 4 tính được

các trị số dcr/dtb từ đó tính được các giá trị dcr tương ứng

Bước 3: Độ sâu sóng vỡ lần đầu dcr (m) là độ sâu dcr tính được mà có giá

trị gần đúng nhất với một giá trị độ sâu nước di chọn trước đó

tt



3.2 Độ sâu sóng vỡ lần cuối d cru

Độ sâu sóng vỡ lần cuối được xác định theo công thức :

n u n u

k k







Với độ dốc đáy biển là 0.008: k= 0.75

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng dưới đây:

dcr dcr/λdtb gTtb2 hsur1%(m) hsur13%(m) λsurtb/λdtb λsurtb hsur1%/gT2

3.4.Biểu đồ phân bố lưu tốc

Dòng chảy dọc bờ hình thành khi sóng tác dụng theo hướng xiên góc với bờ làmột vấn đề được quan tâm một cách đáng kể vì nó có vai trò rất lớn tới quá trìnhvận chuyển bùn cát dọc bờ biển

Theo Louguet – Higgins thì hình dạng của phân bố lưu tốc dòng chảy dọc bờtrên chiều rộng của dải sóng vỡ sẽ có dạng như sau :

1

2

1 2

1

P P

- X = x/Xb : với Xb Là khoảng cách từ bờ biển tới đường sóng vỡ

- V = v/Vo : với v là đại lượng biểu thị độ lớn của dòng chảy dọc bờ tại điểmngoài khơi cách bờ biển 1 khoảng là x và vo là vận tốc dòng chảy dọc bờ tạiđiểm sóng vỡ, được xác định bằng công thức sau :

2 0

b b b

H d

1/2 1/2 2

Bảng3.5:Phân bố vận tốc dòng chảy dọc bờ theo Louguet – Higgins

Phía Nam luồng tàu.

Bảng 3.6:Phân bố vận tốc dòng chảy dọc bờ theo Louguet – Higgins

Phía BẮC luồng tàu.

Bảng 3.7: Phân bố vận tốc dòng chảy dọc bờ theo Louguet – Higgins

Phía Bắc luồng tàu.

Khi 0<X<

1

Khi1<X V(m/s) v(m/s)

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0

phân bố lưu tốc gió mùa

Bảng 3.8: Phân bố vận tốc dòng chảy dọc bờ theo Louguet – Higgins

Phía Nam luồng tàu.

Khi 0<X<

1

Khi1<X V(m/s) v(m/s)

mang tính cục bộ, khi bùn cát được sắp xếp lại trên bãi biển, tạo ra các roi cát, cồn ngầm trên bãi trước.

Vận chuyển bùn cát dọc bờ tại một số bãi biển có thể thấy rất rõ khi dòng vận chuyển bùn cát tự nhiên bị cản trở bởi các công trình xây dựng như: đập chắn sóng, đê giảm sóng, mỏ hàn Các công trình ngăn cho bùn cát không dịch chuyển theo hướng dọc bờ, gây hiện tượng bồi tụ bùn cát phía thượng lưu công trình và xói

lở bùn cát một cách tương ứng ở hạ lưu công trình Để ứng phó được những bất lợi trên cũng như chồng bồi lấp tại cửa ra vào của cảng biển hay song, ta phải dự báo được lượng bùn cát dọc bờ trong các điều kiện khác nhau của sóng và dòng chảy gần bờ…

Tính toán vận chuyển bùn cát dọc bờ : Công thức CERC (1996)

Lượng bùn cát vận chuyển dọc bờ Q Lđược biểu diễn dưới dạng thể tích bùn cát vận chuyển qua mặt cắt ngang bãi biển trong một đơn vị thờ gian và có thểm3

 Theo Korman và Inman: Lấy theo Hrms - AKI rms = 0.77

Lấy theo SPM được A = 0.39

α b : giới hạn sóng vỡ γ b=H b

d b = 0.768 (lấy ở phần trên)

ρ s : Khối lượng riêng của bùn cát ρ s=2.65 t ấ n/m3

ρ: Khối lượng riêng của nước ρ=1.025t ấ n /m3

Kết luận : Ta thấy hàm lượng vận chuyển bùn cát là rất lớn.Vì vậy nên xây dựng

đê bảo vệ bờ

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ4.1.THIẾT KẾ TUYẾN

4.1.1 CÁC YÊU CẦU KHI LỰA CHỌN TUYẾN ĐÊ

a Về vị trí tuyến đê cần đảm bảo :

- Đi qua vùng có địa thế cao, địa chất nền tương đối tốt

- Nối tiếp với các vị trí ổn định, tận dụng 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

- 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

- Vị trí tuyến đê quan trọng cần tiến hành thí nghiệm mô hình thủy lực để xác định

b Về hình dạng tuyến đê cần đảm bảo

- Bố trí tuyến đê cần đơn giản, tốt nhất là đường thẳng, tránh gẫy khúc, ít lồi lõm.Trong trường hợp phải bố trí tuyến đê lõm, cần có biện pháp giảm sóng hoặc tăngcường sức chống đỡ của đê.

- Thuận lợi trong việc giảm nhẹ tác động của sóng và dòng chảy mạnh nhất trongkhu vực

- Không tạo ra mắt xích yếu ở nơi nối tiếp với các công trình lân cận, không ảnhhưởng xấu đến vùng đất liên quan

4.1.2 PHƯƠNG ÁN MẶT BẰNG BỐ TRÍ TUYẾN ĐÊ

a Phương án 1: Bố trí tuyến đê nằm bao quanh và nằm ngay sát song song với đường bờ theo đường địa hình đường bờ

b Phương án 2: Bố trí tuyến đê nằm dọc theo đường bờ và tại vùng cửa biển thì bố trí tuyến đê ít đường lồi lóm nhất và theo góc 600

c Lựa chọn phương án

Cả 2 phương án nêu trên đều khả thi, đối với phương án thứ 2 ta khó tiếp cận trong việc thi công và đòi hỏi khối lượng đào đắp lớn Chính vì lý do như trên ta chọn phương án 1 : Đê chạy sát song song theo đường bờ biển để hận chế khối lượng đào đắp.

4.2 Thiết kế mặt cắt đê

4.2.1 Phương án kết cấu mặt cắt đê

Theo dạng hình học của mặt cắt đê biển có thể chia thành 3 loại: đê máinghiêng, đê tường đứng và đê kết hợp Dựa vào các dạng đê mẫu ta đưa ra 2phương án mặt cắt đê như sau :

a Phương án 1

Đê mái nghiêng đắp bằng đất có tường đỉnh BTCT, mái phía đồng có độ dốc

m = 2-3, mái phía biển có độ dốc m = 3 -5 và mái phủ bằng các tấm bê tông