TIÊU CHUẨN CƠ SỞ ĐÊ CHẮN SÓNG – YÊU CẦU THIẾT KẾ Breakwater - Design Requirement Xem nội dung đầy đủ tại: https://123doc.net/document/6520325-8-tccs-02-2017-thiet-ke-de-chan-song-final-29-03-2017.htm

Đê chắn sóng mái nghiêng rubble mound breakwater Là đê chắn sóng có mặt cắt ngang dạng hình thang có kết cấu gồm một hoặc nhiều lớp, bằng đá hộc khối lớn hoặc các khối phủ bê tông dị hì

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM

TCCS 02 : 2017/CHHVN

Xuất bản lần 1

TIÊU CHUẨN CƠ SỞ

ĐÊ CHẮN SÓNG – YÊU CẦU THIẾT KẾ

Breakwater - Design Requirement

HÀ NỘI - 2017

BAN BIÊN SOẠN

TS Nguyễn Viết Thanh Chủ trì biên soạn ThS Trần Đức Vinh Thành viên

KS Nguyễn Thế Hùng Thành viên

TS Nguyễn Thành Trung Thành viên

TS Thái Thị Kim Chi Thành viên ThS Nguyễn Anh Dân Thành viên ThS Nguyễn Đức Hậu Thành viên

KS Ngô Trí Hiếu Thành viên

MỤC LỤC

1 Phạm vi áp dụng 5

2 Tài liệu viện dẫn 5

3 Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu 5

4 Phân cấp kỹ thuật công trình đê chắn sóng 8

5 Tiêu chuẩn an toàn của công trình đê chắn sóng 8

6 Yêu cầu tài liệu cơ bản để thiết kế công trình đê chắn sóng 9

7 Yêu cầu về quy hoạch 10

7.1 Yêu cầu về quy hoạch đê chắn sóng bảo vệ cảng 10

7.2 Yêu cầu về quy hoạch đê chắn hướng dòng cửa sông 12

8 Quy định chung về thiết kế đê chắn sóng 13

9 Thiết kế đê chắn sóng mái nghiêng 14

9.1 Cấu tạo đê mái nghiêng 14

9.2 Xác định các thông số cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng 16

9.3 Tương tác giữa sóng và đê chắn sóng mái nghiêng 19

9.4 Thiết kế của khối phủ chính 19

9.5 Thiết kế lớp đệm và lõi đê chắn sóng mái nghiêng 24

9.6 Thiết kế đầu đê chắn sóng mái nghiêng 25

9.7 Tính toán ổn định đê chắn sóng mái nghiêng 26

10 Thiết kế đê chắn sóng tường đứng 28

10.1 Mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng tường đứng 28

10.2 Xác định các thông số cơ bản của đê chắn sóng tường đứng 28

10.3 Tải trọng tác dụng lên đê chắn sóng tường đứng 29

10.5 Tính toán thiết kế thùng chìm 30

10.6 Thiết kế lớp bảo vệ chân đê tường đứng 30

11 Đê hỗn hợp 32

11.1 Mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng hỗn hợp 32

11.2 Xác định các kích thước cơ bản của đê chắn sóng hỗn hợp 32

11.3 Tính toán kết cấu phần mái nghiêng của đê hỗn hợp 33

11.4 Tính toán kết cấu tường đứng của đê hỗn hợp 33

12 Các loại đê chắn sóng khác 34

12.1 Đê chắn sóng dạng cọc 34

12.2 Đê chắn sóng dạng bán nguyệt 35

12.3 Đê chắn sóng dạng cọc ván (cọc cừ) 37

12.4 Đê chắn sóng đỉnh thấp 38

Phụ lục A: Tính toán các yếu tố sóng do gió 40

Phụ lục B: Tính toán ổn định đê chắn sóng 50

Phụ lục C: Tính toán thiết kế thùng chìm 56

Phụ lục D: Các khối phủ điển hình 72

Phụ lục E: Phương pháp tính toán áp lực sóng lên đê bán nguyệt 73

Tài liệu tham khảo 76

Lời nói đầu

Tiêu chuẩn cơ sở "Đê chắn sóng – Yêu cầu thiết kế", ký hiệu TCCS

02:2017/CHHVN do Cục Hàng hải Việt Nam biên soạn và công bố

TIÊU CHUẨN CƠ SỞ TCCS 02:2017/CHHVN

Đê chắn sóng – Yêu cầu thiết kế

Breakwater - Design Requirement

1 Phạm vi áp dụng

1.1 Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về thiết kế công trình đê chắn sóng bảo vệ cảng, công trình

chỉnh trị cửa sông, công trình ổn định luồng tàu

1.2 Tiêu chuẩn này có thể tham khảo áp dụng cho công tác thiết kế các công trình bảo vệ bờ biển bao

gồm: tường giảm sóng xa bờ và đê mỏ hàn biển

1.3 Ngoài yêu cầu phải tuân thủ các quy định trong tiêu chuẩn này, khi thiết kế hạng mục công trình đê

chắn sóng có liên quan đến nội dung kỹ thuật của các chuyên ngành xây dựng khác còn phải tuân thủ các quy định trong các tiêu chuẩn kỹ thuật của chuyên ngành đó

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì

áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):

TCVN 9901:2014, Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển;

TCVN 8421:2010, Công trình thủy lợi – Tải trọng yêu cầu thiết kế đê biển;

TCVN 4116-85, Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy công;

TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển

TCVN 9398:2012, Công tác trắc địa trong xây dựng công trình - Yêu cầu chung

TCVN 9437:2012, Khoan thăm dò địa chất công trình

TCCS02:2015/CHHVN, Khảo sát đo sâu dưới nước bằng thiết bị hồi âm

TCVN 11820-1:2017: Công trình cảng biển – Yêu cầu thiết kế, Phần 1 – Nguyên tắc chung

TCVN 11820-2:2017: Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế, Phần 2 - Tải trọng và tác động

EurOtop, 2016 – Manual on wave overtoping of sea defences and related structures/Sổ tay hướng dẫn tính toán sóng leo lên đê bển và các công trình liên quan

3 Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

3.1 Thuật ngữ và định nghĩa

3.1.1 Đê chắn sóng (Breakwater)

Là công trình được xây dựng để bảo vệ cảng, bể cảng, khu neo đậu, bảo vệ bờ khỏi tác dụng của sóng

3.1.2 Đê hướng dòng (jetty)

Là đê được xây dựng ở một phía hoặc hai phía của cửa sông nhằm mục đích điều chỉnh dòng chảy vùng cửa sông, giảm sa bồi và ổn định luồng tàu qua cửa sông

3.1.3 Đê chắn sóng mái nghiêng (rubble mound breakwater)

Là đê chắn sóng có mặt cắt ngang dạng hình thang có kết cấu gồm một hoặc nhiều lớp, bằng đá hộc khối lớn hoặc các khối phủ bê tông dị hình để tạo ra một lớp phủ bảo vệ lõi đá hỗn hợp có đường kính nhỏ hơn khỏi tác động của sóng

3.1.4 Đê chắn sóng tường đứng (upright wall/vertical breakwater)

Là đê chắn sóng có dạng tường thẳng đứng cấu tạo bằng thùng chìm hoặc khối xếp

3.1.5 Đê chắn sóng hỗn hợp (composite breakwater)

Là đê chắn sóng có kết cấu đê kết hợp giữa đê tường đứng và đê mái nghiêng

3.1.6 Đê chắn sóng dạng cọc (pile supported breakwater)

Là đê chắn sóng có kết cấu giảm sóng đặt trên nền là các cọc bằng bê tông cốt thép, cọc thép,

3.1.7 Đê chắn sóng dạng cọc ván (cừ) (sheet pile breakwater)

Là đê chắn sóng có kết cấu dạng cọc ván (cừ) bằng bê tông cốt thép hoặc cọc ván thép được xây dựng theo dạng tường vây hoặc vây ô

3.1.8 Đê chắn sóng dạng bán nguyệt (semi-circle breakwater)

Là đê chắn sóng có kết cấu giảm sóng dạng bán nguyệt bằng bê tông cốt thép

3.1.9 Chu kỳ trở lại (Return period)

Là khoảng thời gian trở lại của một điều kiện cục trị cụ thể theo năm

3.2 Ký hiệu và từ viết tắt

a0 Chiều dài của bản (m)

B Chiều rộng phía trước khối tường đỉnh của đê mái nghiêng (m)

B0 Chiều rộng hữu hiệu (m)

BC Chiều rộng của thân đê chắn sóng (m), trong các kết cấu có bệ móng thì không tính bệ móng

BM Chiều rộng lớp bảo vệ chân đê phía cảng (m)

b0 Chiều rộng của bản (m)

D Kích cỡ danh định của khối phủ (m)

De Đà gió tương đương (km)

Dn50 Đường kính viên đá lập phương tiêu chuẩn (m);

Dn Đường kính khối phủ (m);

D15u Đường kính viên đá lọt sàng 15% của lớp đệm

D15c Đường kính viên đá lọt sàng 15% của lõi đê

D85c Đường kính viên đá lọt sàng 85% của lõi đê

d0 Độ rộng của thảm chống xói (m)

d1 Độ sâu nước trước chân phần đê mái nghiêng (m)

f Hệ số ma sát theo mặt tính toán

G Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt tính toán, kN hoặc kN/m;

HC Chiều cao của thùng chìm (m)

Hs Chiều cao sóng tính toán (m)

H1/10 Chiều cao sóng 1/10 (m)

[Hs] Chiều cao sóng cho phép trong bể cảng (m)

h t Độ sâu nước tính từ đỉnh chân đê tới mực nước thiết kế (m)

h s Độ sâu nước trước chân đê ứng với mực nước thiết kế (m)

h Chiều sâu nước trước đê / chiều dày bản đáy (m)

h’ Chiều sâu nước tại đỉnh của chân đê (m)

Mg Mô men ổn định chống lật đối với mép trước của mặt tính toán, kN.m

Ml Mô men gây lật đối với mép trước của mặt tính toán, kN.m

MNCT Mực nước chạy tàu

M50 Khối lượng viên đá 50% (kg)

m Mái dốc bãi tại chân đê

LT Chiều dài tàu thiết kế (m)

P Độ thấm của kết cấu / độ lỗ rỗng của khối phủ (%)

P Hợp lực theo phương ngang tác dụng lên mặt tính toán, kN hoặc kN/m

PM Áp lực sóng lớn nhất (kN/m2)

r Chiều dày khối lớp phủ chính (m)

r1 Tỷ lệ giữa đường kính phần thân và chiều cao khối Dolos

S Diện tích xâm thực tương đối (m2)

Som Độ dốc sóng

TU Chiều dày của kết cấu bên trên (m), trong các kết cấu có lan can thì không tính lan can

t Chiều dày cần thiết của khối hình hộp bảo vệ chân đê (m)

r Tỷ trọng của lớp phủ (kg/m3)

 Tỷ trọng nước biển (kg/m3)

s Hệ số Irribaren

 Góc nghiêng của mái dốc

4 Phân cấp kỹ thuật công trình đê chắn sóng

4.1 Cấp kỹ thuật công trình đê chắn sóng là căn cứ để xác định các yêu cầu kỹ thuật bắt buộc phải

tuân thủ theo các mức khác nhau phù hợp với quy mô và tầm quan trọng của công trình đê chắn sóng,

là cơ sở pháp lý để thiết kế đê chắn sóng

4.2 Công trình đê chắn sóng được phân cấp kỹ thuật theo 3 cấp dựa vào chiều cao lớn nhất của công

trình đê chắn sóng được xây dựng như quy định tại Bảng 1

Bảng 1: Phân cấp kỹ thuật công trình công trình đê chắn sóng theo chiều cao

Ghi chú:

1 Chiều cao đê tính bằng chiều cao tổng thể từ chân công trình đến đỉnh công trình

2 Các công trình có thể nâng lên một cấp so với quy định trên trong trường hợp có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

về an ninh quốc phòng

5 Tiêu chuẩn an toàn của công trình đê chắn sóng

5.1 Tiêu chuẩn an toàn của công trình đê chắn sóng được xác định bằng mức bảo đảm thiết kế (ký

hiệu là M), hệ số an toàn và chu kỳ trở lại (ký hiệu là T) của trường hợp tính toán thiết kế Quan hệ giữa M và T xác định theo công thức (1):

M = (100 –

T

100

5.2 Chu kỳ trở lại là khoảng thời gian trở lại của một điều kiện cực trị và mức đảm bảo thiết kế công

trình đê chắn sóng phụ thuộc vào cấp công trình đê chắn sóng không được nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 2

Bảng 2 Tần suất thiết kế, chu kỳ lặp lại thiết kế và mức đảm bảo thiết kế đê chắn sóng

5.4 Hệ số an toàn ổn định chống trượt phẳng Ktp trên mặt tiếp xúc với nền đá và trên nền không phải

là đá của các công trình đê chắn sóng bằng bê tông hoặc đá hộc không được nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 4

Bảng 4 Hệ số an toàn ổn định chống trượt phẳng K tp của các công trình đê chắn sóng

Các giá trị hệ số an toàn thực tế tính được không nên vượt quá 20 % khi làm việc với tổ hợp tải trọng cơ bản và vượt quá 10

% khi làm việc với tổ hợp tải trọng đặc biệt

6 Yêu cầu tài liệu cơ bản để thiết kế công trình đê chắn sóng

6.1 Tài liệu địa hình

6.1.1 Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa hình phục vụ cho thiết kế công trình đê

chắn sóng phụ thuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế, và yêu cầu về nghiên cứu các số liệu đầu vào Công tác khảo sát đo sâu thực hiện theo quy định của TCCS01:2015/CHHVN, Công tác khảo sát đo sâu dưới nước bằng thiết bị hồi âm

6.1.2 Đối với mục đích nghiên cứu sóng khúc xạ, chế độ thủy động lực và bùn cát khu vực xây dựng

đê chắn sóng, cần thu thập số liệu địa hình đến khu vực có độ sâu nước bằng 0,5 lần chiều dài sóng

6.2 Tài liệu địa chất

Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa chất phục vụ thiết kế công trình đê chắn sóng phụ thuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế, thực hiện theo yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 9398 :

2012 và TCVN 9437 : 2012

6.3 Tài liệu khí tượng, thủy hải văn

Tuỳ thuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế, cần thu thập các tài liệu sau đây:

a) Tài liệu về các trận bão cũng như các thiên tai khác ở khu vực dự án và ảnh hưởng của chúng; b) Các tài liệu về tốc độ gió, hướng gió và hướng gió thịnh hành;

c) Các tài liệu về tình hình thiên tai khu vực xây dựng công trình và vùng lân cận;

d) Thu thập và khi cần thiết thì khảo sát đo đạc các số liệu sóng khu vực xây dựng công trình;

e) Thu thập và khi cần thiết thì khảo sát đo đạc các số liệu dòng chảy thuỷ triều, dòng chảy ven do sóng, dòng hải lưu khu vực xây dựng và dòng chảy sông đối với các công trình nằm ở khu vực cửa sông

f) Thu thập số liệu mực nước thuỷ triều, nước dâng do bão, mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu Khi cần thiết thì khảo sát số liệu mực nước thủy triều

g) Thu thập hoặc đo đạc các số liệu về nồng độ bùn cát lơ lửng, bùn cát đáy, các hải đồ, bình đồ cũ, các ảnh hàng không hay vệ tinh và các kết quả nghiên cứu liên quan trước đây để phân tích nghiên cứu quá trình vận chuyển bùn cát của khu vực dự án

7 Yêu cầu về quy hoạch

7.1 Yêu cầu về quy hoạch đê chắn sóng bảo vệ cảng

7.1.1 Quy hoạch bố trí mặt bằng tổng thể đê chắn sóng đối với bể cảng cần xem xét các tiêu chí sau:

a Khả năng che chắn là tốt nhất trên một phạm vi lớn nhất để cảng hoạt động được 97,5% thời gian trong một năm;

b Tạo khu vực an toàn cho tàu neo đậu dưới mọi tác động của sóng thiết kế;

c Hướng cửa cảng phù hợp để tàu ra vào hợp lý, an toàn;

d Ngăn chặn hoặc giảm thiểu tối đa mức độ bồi lắng của bể cảng;

e Ít gây ra tác động tiêu cực đối với môi trường khu vực;

f Có khả năng phát triển, mở rộng trong tương lai;

g Kinh phí đầu tư hợp lý nhất

7.1.2 Bố trí cửa vào bể cảng có vai trò quan trọng trong quy hoạch bố trí đê chắn sóng và bể cảng bởi

đây là vấn đề rất cốt lõi, ảnh hưởng trực tiếp 6 tiêu chí nêu trên và năng lực khai thác của cảng Do đó, chúng ta cần xem xét các vấn đề sau: số lượng cửa cảng; hướng tàu vào; chiều rộng cửa cảng; vị trí đặt cửa

(1) Số lượng cửa cảng biển tùy thuộc vào điều kiện địa hình, thủy hải văn, bùn cát, loại tàu, mật độ tàu, diện tích khu nước của cảng-bể cảng và khả năng khai thác của cảng để lựa chọn số lượng cửa cảng (2) Thông thường chỉ bố trí một cửa cảng là đáp ứng yêu cầu Có thể bố trí 02 hoặc hơn 02 cửa cảng trong các trường hợp sau (Hình 1):

- Cảng quân sự thường được bố trí 2 cửa để tháo lui khi gặp nguy cấp (Hình 1a)

- Các cảng có đê đảo, khi đó mỗi cửa nằm ở một đầu của tuyến đê đó (Hình 1b)

- Cảng được mở rộng tạo thành hai tầng cửa trong và ngoài (Hình 1c) Một số trường hợp có ba tầng cửa Các tuyến đê cũ ở bể trong được cải tạo thành các bến nhô cho tàu đậu làm hàng

7.1.3 Hướng tàu vào bể cảng trước hết không được bố trí song song với bờ vì tạo ra diện tích hứng

gió và sóng lớn, dễ làm tàu chệch hướng khó lái Góc tạo bởi giữa hướng sóng chính và hướng tàu vào (tim luồng) bể cảng nên lấy từ 300  350 (Hình 2)

Cöa c¶ng

Hình 2 Sơ đồ hướng tàu vào cửa cảng 7.1.4 Chiều rộng cửa cảng (Bg) được lựa chọn căn cứ vào tính toán sóng nhiễu xạ để lựa chọn chiều rộng tối ưu Căn cứ vào chiều rộng luồng, dạng kết cấu và độ ổn định của đê chắn sóng và khả năng ra vào của tàu bè Để có thể lựa chọn chiều rộng cửa cảng phù hợp thường sử dụng mô hình mô phỏng chạy tàu hoặc mô hình vật lý

Trong thiết kế sơ bộ, có thể tham khảo sơ đồ tính toán chiều rộng cửa cảng như trên Hình 3 và tính toán theo công thức sau:

Trong đó:

B0 - Chiều rộng hữu hiệu (m), với B0 = (1  1,5)LT với LT là chiều dài tàu thiết kế (m)

d0 - Độ rộng của thảm chống xói và khoảng cách dự trữ giữa chân đê chắn sóng và mái dốc luồng tàu

ở cửa cảng (m) Giá trị d0 được lấy dựa vào hồ sơ thiết kế

7.1.5 Vị trí cửa cảng được chọn dựa vào điều kiện tự nhiên, bình đồ bố trí tổng thể của cảng Đối với

đáy biển là cát hạt thô và cát hạt trung, vị trí cửa nên tránh những nơi có chiều cao sóng lớn Đối với đáy biển là bùn, hoặc cát mịn không nên bố trí cửa cảng ở những nơi có nồng độ bùn cát cao dễ bị bồi lắng cửa cảng

7.2.1 Bố trí quy hoạch tuyến đê cửa sông cần căn cứ vào diễn biến lịch sử, loại cửa sông (châu thổ,

hình phễu, doi cát), các yếu tố thủy động lực chính có ảnh hưởng lớn đến diễn biến cửa sông

7.2.2 Bố trí tuyến đê hướng dòng cửa sông châu thổ nhằm đảo bảo ổn định luồng tàu cần tuân thủ các

c Bảo đảm sự ổn định của cửa sông, để ổn định bờ và không cho luồng lạch dao động trên mặt bằng

7.2.3 Bố trí tuyến đê hướng dòng cửa sông hình phễu cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

a Đối với loại hình cửa sông mà luồng tàu bị bồi lấp chủ yếu do bùn cát dòng ven mang tới, có thể bố trí đê ngăn cát ở một phía hoặc cả hai phía

e Khi bố trí đê ngăn cát, phải xét đến ảnh hưởng của mặt bằng địa hình đến chuyển động bùn cát dọc bờ

f Khoảng cách từ đê tới luồng cần xét đến ảnh hưởng của khu nước vật sau đê đến ổn định của luồng tàu

7.2.4 Bố trí tuyến đê hướng dòng cửa sông có doi cát cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

a Chiều dài của công trình ngăn cát giảm sóng phải vươn ra ngoài đới sóng vỡ hoặc ra ngoài vùng có

độ sâu lớn hơn hoặc bằng độ sâu luồng tàu Trong một số trường hợp, chiều dài cần kéo dài thêm hoặc đổi hướng để ngăn cản bùn cát vận chuyển vào luồng tàu gây sa bồi

b Khoảng cách giữa hai đê ngăn cát giảm sóng cần xem xét để đảm bảo sự thay đổi mực nước khi thủy triều lên xuống là ít nhất bảo đảm an toàn cho chạy tàu

c Có thể chia công trình thành nhiều giai đoạn để thuận lợi trong việc bố trí đầu tư xây dựng Chiều dài mỗi đoạn cần xem xét dựa trên cơ sở đo đạc diễn biến khu vực cửa sông hàng năm

d Giải pháp bố trí thêm mỏ hàn biển cũng có thể được áp dụng để ngăn chặn dòng bùn cát ven bờ

e Đối với cửa sông có doi cát với chế độ sóng phức tạp, cần xem xét bố trí thêm đê chắn sóng trước cửa sông phía ngoài khơi

8 Quy định chung về thiết kế đê chắn sóng

8.1 Nguyên tắc chung trong thiết kế đê chắn sóng

8.1.1 Để thiết kế công trình đê chắn sóng cần thiết lập được những tác động và các yêu cầu về độ bền

vật liệu một cách phù hợp để làm các điều kiện thiết kế tuân theo yêu cầu làm việc của công trình và hiện trạng nơi đặt công trình

8.1.2 Quy trình thiết kế công trình đê chắn sóng như sau:

a Xác định cấp kỹ thuật đê chắn sóng, tiêu chuẩn an toàn của kết cấu

b Tính toán các yếu tố thủy-hải văn thiết kế

c Phân tích, lựa chọn kết cấu hợp lý và khả thi

d Tính toán độ bền và độ ổn định của các bộ phận kết cấu

e Xem xét kiểm chứng công trình đã thiết kế bằng mô hình vật lý (nếu cần)

8.2 Quy định về độ tĩnh lặng của bể cảng

8.2.1 Đê chắn sóng được xây dựng để duy trì độ tĩnh lặng trong bể cảng và để việc bốc xếp hàng trở

nên dễ dàng, đảm bảo sự an toàn cho tàu đi lại hoặc thả neo và các thiết bị xếp dỡ của cảng

8.2.2 Quy định về chiều cao sóng có ý nghĩa lớn nhất cho phép khi cập cảng và bốc xếp hàng như

dưới đây:

a) Chiều cao sóng nhiễu xạ trong bể cảng tính toán tham khảo Phụ lục A, TCVN8421:2010 hoặc theo điều 4.5.3, Chương 4, Phần II của OCDI (2002), hoặc Điều 29.2, Phần 1-Tiêu chuẩn chung-BS6349:2000

b) Chiều cao sóng có ý nghĩa cho phép cập tàu trong bể cảng có thể tham khảo tại Bảng 6 (d’Angremond và van Roode, 2004)

Bảng 6 Chiều cao sóng có ý nghĩa lớn nhất cho phép các tàu cập vào bến cảng

[H s] ở cảng (m), (sóng vuông góc với thân tàu)

5 Tàu hàng khô, container (< 30.000 DWT) 1,00 – 1,25

Bảng 7 Chiều cao sóng có ý nghĩa lớn nhất cho phép các tàu bốc xếp hàng hóa

(m)

0 (độ) Sóng mũi hoặc lái

45 – 90 (độ) (Sóng mạn)

8.3 Căn cứ vào điều kiện địa chất, độ sâu nước, chế độ sóng để chia đê chắn sóng thành nhiều đoạn

khác nhau Các phân đoạn có thể bố trí các dạng kết cấu hoặc các dạng mặt cắt ngang khác nhau

8.4 Lựa chọn dạng kết cấu đê chắn sóng nên căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình, chế độ thủy hải

văn khu vực xây dựng, tầm quan trọng của đê, điều kiện thi công, tính khả thi và kinh tế, khả năng duy

tu bảo dưỡng kết cấu

9 Thiết kế đê chắn sóng mái nghiêng

9.1 Cấu tạo đê mái nghiêng

9.1.1 Kết cấu đê mái nghiêng có cấu tạo gồm nhiều lớp, vật liệu lõi đê là đá hộc hỗn hợp, các lớp đệm

phía dưới lớp phủ bằng đá hộc tuyển chọn, ngoài cùng là lớp phủ có chức năng phá sóng Lớp phủ có thể là các khối phá sóng như: Khối hộp chữ nhật, Haro, Accropod, Tetrapode, Dolos, X-blox, Core-loc, Các bộ phận chính và chức năng của các bộ phận như thể hiện trên Hình 4 và Bảng 8

Bảng 8: Các bộ phận của đê chắn sóng

1 Lớp phủ chính (mái ngoài) Làm giảm năng lượng sóng tác dụng lên đê

2 Lớp đệm Bao lõi và tạo lớp đệm đỡ lớp phủ chính và bảo vệ lõi đê

3 Lõi đê Tạo thân của kết cấu đê, tăng ổn định tổng thể và giảm sóng

truyền qua đê

4 Lăng thể bảo vệ chân đê Giữ ổn định cho lớp đệm và lớp phủ

5 Thảm chống xói chân đê Chống xói đáy bảo vệ chân đê

6 Đỉnh đê Tạo đường đi, và bảo vệ sóng tràn

7 Lớp phủ mái trong Bảo vệ mái đê phía trong, chống xói do sóng tràn qua đỉnh đê

8 Gia cố nền (nếu có) Cải thiện cường độ chịu lực của nền đất

Hình 4: Cấu tạo đê chắn sóng mái nghiêng 9.1.2 Các dạng mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng mái nghiêng

- Mặt cắt ngang đê chắn sóng mái nghiêng được lựa chọn dựa vào tính chất và độ dốc của lớp phủ phía biển, chiều cao và bề rộng của đỉnh đê chắn sóng, Mặt cắt ngang được lựa chọn phải phù hợp với các điều kiện địa chất, độ sâu không quá 20m, và tính khả thi về vật liệu Một số dạng mặt cắt ngang đê chắn sóng điển hình như Hình 5 và 6

- Tùy thuộc vào điều kiện địa chất và chế độ sóng khu vực, mái dốc của đê chắn sóng nên được xác định một cách hợp lý dựa trên các tính toán về ổn định

Hình 6 Mặt cắt ngang đê 2 lớp đơn giản

(3 – lõi đê; 5 – lớp đệm; 6- lớp phủ mái trong; 7 – lớp phủ chính)

- Mặt cắt ngang lựa chọn phải được tính toán kiểm tra thỏa mãn các điều kiện về độ bền và độ ổn định Ngoài ra, cần kiểm tra kết quả thiết kế bằng thí nghiệm trên mô hình vật lý máng sóng đối với các công trình có tầm quan trọng cao, các công trình khi có chủ đầu tư yêu cầu

9.2 Xác định các thông số cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng

9.2.1 Cao độ đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng được xác định căn cứ vào yêu cầu sử dụng, kết hợp với

quy hoạch bố trí tổng thể, tuân thủ theo các quy định dưới đây:

a Cao độ đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng khi cho phép sóng tràn được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 0,6 lần chiều cao sóng thiết kế

b Cao độ đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng khi không cho phép sóng tràn được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 1,0 lần chiều cao sóng thiết kế

c Cao độ đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng khi có kết cấu tường đỉnh được đặt trên mực nước cao thiết

kế một đoạn không nhỏ hơn 1,0 lần chiều cao sóng thiết kế

d Khi có yêu cầu bảo vệ cảng nghiêm ngặt, cao trình đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng cần dựa vào chiều cao sóng leo và mức độ cho phép của sóng tràn để xác định

e Đối với đê chắn sóng mái nghiêng bằng đá hộc tuyển chọn, khối lập phương 4 chân, khối chữ nhật

có khe rỗng, cao trình đỉnh đê đặt trên mực nước cao thiết kế không nhỏ hơn 0,7 lần chiều cao sóng thiết kế

f Đối với đê hướng dòng cửa sông, lựa chọn cao trình đỉnh đê cần được nghiên cứu kỹ lưỡng bảo đảm công trình phát huy tốt tác dụng nhưng không làm ảnh hưởng tới việc thoát lũ từ sông

9.2.2 Chiều rộng đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng được lựa chọn đảm bảo các quy định dưới đây:

a Chiều rộng đỉnh đê chắn sóng được lựa chọn bảo đảm sự ổn định của đê Trong trường hợp đỉnh đê

có kết hợp đường giao thông thì chiều rộng đỉnh đê phải bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật của kết cấu đường bộ

b Khi đê chắn sóng mái nghiêng cho phép một lưu lượng sóng tràn lớn, chiều rộng đỉnh đê phải đủ lớn

để bảo đảm sự ổn định của đê và các khối bảo vệ trên đỉnh của đê Trong thiết kế sơ bộ có thể lấy chiều rộng đỉnh đê từ 1,10 đến 1,25Hs

c Khi đỉnh đê có bố trí khối tường đỉnh, chiều rộng phía trước tường đỉnh tối thiểu phải đủ để bố trí ít nhất 02 khối phủ được sắp xếp theo quy cách; hoặc 03 khối phủ sắp xếp ngẫu nhiên và chiều rộng này

3 / 1

Trong đó: n = 3 – tương ứng với 3 khối phủ;

k - hệ số lớp phủ, lấy theo Bảng 9

a – trọng lượng riêng của khối phủ (t/m3);

W – trọng lượng của khối phủ chính (tấn)

Bảng 9: Hệ số lớp phủ k với một số khối phủ điển hình Loại khối phủ Hệ số lớp

phủ k

Loại khối phủ Hệ số lớp

phủ k

Đá hộc nhám xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,00 Tribar xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,02

Đá hộc trơn xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,02 Tribar xếp theo quy cách 1 lớp 1,13 Tetrapod xếp ngẫu nhiên 2 lớp 1,04 Dolos xếp ngẫu nhiên 2 lớp 0,94

d Để xác định chiều rộng tối ưu đê chắn sóng, khuyến nghị thực hiện các nghiên cứu bằng mô hình vật lý

9.2.3 Kết cấu tường đỉnh của đê chắn sóng mái nghiêng có chức năng đảm bảo đường đi lại để kiểm

tra và duy tu, hoặc các kết cấu khối có tường hắt sóng để ngăn chặn, hoặc giảm sóng tràn và kết nối với các thiết bị trên đất liền theo yêu cầu khai thác và các hoạt động thương mại khác Các kết cấu đỉnh điển hình được trình bày trong Hình 7

Hình 7 Kết cấu tường đỉnh điển hình của đê chắn sóng mái nghiêng

9.2.4 Mái dốc đê chắn sóng mái nghiêng được chọn dựa vào các quy định sau:

a Trong thiết kế sơ bộ mái dốc của đê chắn sóng mái nghiêng, có thể chọn như sau:

- Đê chắn sóng đá đổ m1 = 1:2 cho mái phía biển và m2 = 1:1,5 cho mái phía cảng;

- Đê chắn sóng có khối phủ phá sóng, mái dốc 2 phía m = 1:1,3 đến 1:1,5;

- Khi trên cùng một phía của đê chắn sóng có 2 mái dốc và khối lượng của các khối phủ cũng khác nhau thì giao điểm của 2 mái dốc cần nằm phải sâu hơn 1,5H1/3 dưới mực nước thấp thiết kế

b Đối với các loại khối phủ đặc chủng, việc lựa chọn mái dốc đê chắn sóng căn cứ vào các khuyến cáo của đơn vị cung cấp

9.2.5 Lăng thể bảo vệ chân đê chắn sóng phía biển (chân khay) được lựa chọn dựa theo các quy định

50

4.5

t s s

h h

Trong đó: r và  - tỷ trọng của đá và nước biển (kg/m3);

m - mái dốc bãi tại chân đê;

h t - độ sâu nước tính từ đỉnh chân đê tới mực nước thiết kế (m);

h s - độ sâu nước trước chân đê ứng với mực nước thiết kế (m);

s - hệ số Irribaren, s =tan/(H s /L 0 ) 0.5;

M50 - Khối lượng viên đá 50% (kg),

- trọng lượng tương đối, = r/-1)

9.2.6 Vị trí và chiều rộng của cơ đê chắn sóng được lấy theo các quy định dưới đây:

a Cơ đê được bố trí theo yêu cầu của thi công, chiều rộng cơ đê không nhỏ hơn 2,0m;

b Đối với đê chắn sóng có độ sâu nước lớn cần bố trí thêm cơ đê, cao trình đỉnh cơ đê thường bố trí thấp hơn cao trình mực nước thấp thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 0,5 lần chiều cao sóng thiết kế Chiều rộng của cơ đê nhỏ nhất bảo đảm đủ để bố trí 4 khối phủ (xem Hình 8)

c Để giảm nhỏ chiều cao sóng leo, cao trình đỉnh cơ đê thường được bố trí trong phạm vi trên dưới mực nước cao thiết kế một đoạn bằng 0,5 chiều cao sóng thiết kế Chiều rộng cơ đê lấy 0,5 – 2,0 chiều cao sóng thiết kế

Hình 8 Cấu tạo chân đê mái nghiêng (> 4 khối phủ)

9.3 Tương tác giữa sóng và đê chắn sóng mái nghiêng

9.3.1 Các thông số sóng áp dụng trong thiết kế đê tham khảo TCVN 11820-2:2017 Tiêu chuẩn thiết kế

công trình cảng biển-Phần 2 tải trọng và tác động

9.3.2 Áp lực sóng tác dụng lên đê mái nghiêng tính toán tham khảo "Điều 3.4 - Tải trọng và tác động

của sóng lên công trình có mặt ngoài nghiêng" TCVN 8421:2010, Công trình thủy lợi – Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu

9.3.3 Đối với tính toán sóng leo, sóng tràn tham khảo phụ lục C - Tính toán sóng leo thiết kế và Phụ lục

D - Tính toán sóng tràn thiết kế của TCVN 9901:2014 – Công trình thủy lợi – Yêu cần thiết kế đê biển

9.3.4 Tính toán lan truyền sóng từ vùng nước sâu và vùng nước nông tham khảo Phụ lục A, TCVN

8421:2010, Công trình thủy lợi – Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu

9.4 Thiết kế của khối phủ chính

9.4.1 Vật liệu chế tạo khối phủ chỉnh của đê chắn sóng mái nghiêng phải đảm bảo độ bền tốt, có khả

năng chống xâm thực của muối tốt Ngoài khối lượng đảm bảo ổn định chống các lực sóng, chiều dày phải đủ bảo đảm ngăn ngừa sự trôi ra ngoài của vật liệu bên trong đê

9.4.2 Khối phủ chính thường dùng các loại khối phá sóng bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép, một số khối

phủ điển hình thể hiện trọng Phụ lục D

9.4.3 Chiều dày và phạm vi của lớp phủ chính quy định như sau:

a Chiều dày của một lớp phủ chính bằng đá hộc xếp ngẫu nhiên thường được thiết kế gồm hai lớp đá,

có thể lấy là 2D, trong đó D là kích cỡ danh định (khối lập phương tương đương) Đối với một lớp phủ

đá, chiều dày lớp tương ứng vào khoảng 1,15D

b Lớp phủ chính nên kéo dài xuống dưới mực nước thấp thiết kế đến độ sâu bằng 1,5 đến 2 lần Hs

c Chiều dày khối lớp phủ chính bằng khối bê tông và cả lớp đệm được xác định theo công thức:

3 / 1

Trong đó: n = 1,2 tương ứng với số lớp khối phủ, các thông số khác như đã giải thích ở công thức (3)

d Mật độ xếp khối phủ hay là số khối phủ trên một đơn vị diện tích tính theo công thức:

3 / 2100

A

Trong đó: P – độ rỗng khối phủ (%); W – trọng lượng khối phủ (kg); n – số lớp khối phủ

9.4.4 Tính toán trọng lượng khối phủ chính theo các chỉ dẫn sau:

9.4.4.1 Công thức Hudson (1974) cho đá hộc phủ hai lớp, các khối phủ bê tông chịu tác động của

sóng không có quy luật và đê không cho phép sóng tràn:

H M

Trong đó: HD - Chiều cao sóng tính toán (m) lấy như sau:

- Lấy HD = H1/10 = 1,27Hs đối với sóng không vỡ;

- Lấy HD = max (Hsb và Hs) đối với sóng vỡ, với Hsd là chiều cao sóng vỡ

Dn50 - Đường kính viên đá lập phương tiêu chuẩn (m);

M50 - Khối lượng viên đá 50%, M50  SDn350;

= s/-1 với s và  - Tương ứng là tỷ khối của đá và của nước (tấn/m3);

 - Góc nghiêng của mái dốc;

KD - Hệ số ổn định của khối phủ, lấy theo các Bảng 9, 10 và 11

Bảng 9 Hệ số ổn định K D ứng với H D = H S (H sb ) và góc nghiêng của mái dốc 1,5  cot  3,0

Ghi chú: (1) Sắp xếp đặc biệt với trục dài của viên đá được xếp vuông góc với mặt mái nghiêng;

(2) D - Phần trăm thể tích của khối phủ bị dịch chuyển trong vùng bị ảnh hưởng của sóng

Ghi chú: (1) Sắp xếp đặc biệt với trục dài của viên đá được xếp vuông góc với mặt mái nghiêng;

(2) D - Phần trăm thể tích của khối phủ bị dịch chuyển trong vùng bị ảnh hưởng của sóng

Bảng 11 Hệ số ổn định của các loại khối phủ K D

Loại khối Số lớp,

cot Sóng vỡ Không vỡ Sóng vỡ Không vỡ

6,0 5,5 4,0

1,5 2,0 3,0

8,3 7,8 6,0

9,0 8,5 6,5

1,5 2,0 3,0

7,0

16,0 14,0

2,0 3,0

Antifer cube 2 Xếp theo quy cách 6,5 7,5

Stone block 1 Xếp theo quy cách 101) 141) 10,62) 14,92)

Ghi chú: 1) Áp dụng cho các khối có trọng lượng từ 0,8 đến 8 tấn

2) Áp dụng cho các khối có trọng lượng từ 8 đến 40 tấn

Phạm vi ứng dụng công thức Hudson (1974) như sau:

- Đê có cao độ đủ lớn, đảm bảo không có hoặc ít sóng tràn qua

- Chỉ đúng khi các khối phủ có kích thước giống nhau Với đá, trọng lượng đá chỉ được phép dao động trong phạm vi 0,75M50 đến 1,25M50

- Mái dốc đều, m trong khoảng 1,5 đến 3

- Chu kỳ sóng và thời gian duy trì bão;

- Độ dốc của bãi biển;

- Mức độ hư hại của kết cấu

9.4.4.2 Công thức Van der Meer (1988) cho đá hộc phủ hai lớp, các khối phủ bê tông chịu tác động

của sóng không có quy luật, đê không cho phép sóng tràn Công thức này đã xét đến ảnh hưởng của chu kỳ sóng, thời gian tác động, mức độ hư hại của kết cấu và độ thấm của kết cấu như sau:

5 , 0 1 , 0 18 , 0 2 , 0 50

.2,

m < mc (8)

P m z

n

S

N P S D

50

)(cot0

HS - Chiều cao sóng có ý nghĩa tại chân công trình (m);

Dn50- Đường kính viên đá tiêu chuẩn 50% (m);

S - Diện tích xâm thực tương đối (m2);

P - Độ thấm của kết cấu đê (%), xác định theo Hình 10;

Nz - Số con sóng;

Sm - Độ dốc sóng Sm = HS/Lom;

Lom - Chiều dài sóng nước sâu tương ứng với chu kỳ trung bình (m)

Miền ứng dụng các công thức Van der Meer như sau:

- Áp dụng cho sóng nước sâu với sóng nước nông cần thay HS bởi H2%/1,4;

- Khi cot  4,0 chỉ có phương trình thứ nhất được sử dụng;

- Với NZ  7500; 0,1  P  0,6; 0,005  Sm  0,06; 2,0 T/m3  S  3,10 T/m3

Hình 10 Sơ đồ xác định độ thẩm thấu của đê chắn sóng mái nghiêng 9.4.4.3 Đối với khối lập phương cải biên hai lớp, đê không cho phép sóng tràn sử dụng công thức Van

der Meer (1988b) như sau:

N D

H

Điều kiện áp dụng công thức (10):

- Sóng nước sâu, không có quy luật;

- Hai lớp khối phủ với mái nghiêng 1:1,5;

H N

3,9  5,3 8,1  12

2,9  4,0 6,1  8,8

9.4.4.4 Công thức Van der Meer cho Tetrapods hai lớp phủ, sóng không tràn, đê đặt ở vùng nước sâu

và nước nông tương ứng như sau:

Nước sâu

0,5

0,1 0,25

Nước nông

0,5

0,2 2%

0,251,4 3,75 od 0,85

9.4.4.5 Công thức Burcharth và Liu cho khối Dolos ở vùng sóng vỡ và không vỡ, sóng không có quy

luật, khối đổ tự do, hai lớp phủ, mái dốc 1:1,50 và sóng không tràn

Dn - Đường kính khối lập phương tương đương thể tích (m);

r1 - Tỷ lệ giữa đường kính phần thân và chiều cao khối Dolos, lấy r1 = 0,32 với các khối thông thường; Lấy r1 = 0,34 với khối Dolos 20 tấn và r1 = 0,36 với khối 30 tấn

Đối với khối lớn hơn 20 tấn, giá trị của r được xác định theo công thức:

r1 = 0,34 (W/W20)1/6 với W20 = 20 tấn

 - Mật độ xếp khối;

D - Số khối tương đối bị dịch chuyển một khoảng bằng chiều cao khối (với 2% thì D = 0,02);

Nod - Số khối bị dịch chuyển khối lớp gia cố với dải bề rộng bằng Dn;

Nz - Số sóng khi NZ  3000, lấy NZ = 3000

Miền áp dụng: 0,32 < r1 < 0,42; 0,61 <  < 1,00; 2,49 < 0 < 11,70; 1,0% < D < 15,0%

9.4.4.6 Công thức Van der Meer cho khối lượng Accropode:

7,3

Miền áp dụng: Sóng không có quy luật, không vỡ; Phủ một lớp, mái dốc 1:1,33, các khối được xếp đặt theo quy cách của Sogreah

9.5 Thiết kế lớp đệm và lõi đê chắn sóng mái nghiêng

9.5.1 Trọng lượng viên đá các lớp đệm và lõi được lựa chọn từ 1/10 đến 1/20 trọng lượng khối phủ

chính nhưng cần thỏa mãn tiêu chí về cấp phối để lớp đệm và lõi như là một lớp lọc theo điều kiện sau:

15 85

15 15

c

D D

Bảng 13: Trọng lượng đá lớp dưới cho một vài khối phủ bê tông

Ghi chú: H = Chiều cao sóng; W = Trọng lượng danh định của 1 khối; r = Chiều dày trung bình của lớp

9.5.3 Đối với các khối phủ chính, trọng lượng đá trong lớp lót đầu tiên lấy theo quy định ở Bảng 14

Bảng 14: Trọng lượng đá lớp dưới cho một vài khối phủ bê tông

Dolos Stabit

Tetrapod

Accropode

W/5 đến W/10 W/5 đến W/10 W/10 đến W/20 W/7,5 đến W/15

Hình 11 Khối lượng khối phủ, các lớp lót và lõi của đê chắn sóng ba lớp

9.6 Thiết kế đầu đê chắn sóng mái nghiêng

9.6.1 Đầu đê chịu tải trọng sóng lớn do đó khi thiết kế cần mở rộng chiều rộng đoạn đầu đê, tăng mật

độ khối xếp, giảm mái dốc đầu đê Mặt bằng đoạn đầu đê chắn sóng mái nghiêng có thể bố trí như Hình 12

9.6.2 Khi thiết kế trọng lượng khối phủ đầu đê chắn sóng mái nghiêng, hệ số ổn định KD được lấy theo Bảng 10 Đối với trọng lượng khối lượng khối phủ tính toán cần tăng lên 50% cho các khối ở đầu đê

Hình 12 Mặt bằng mở rộng đầu đê chắn sóng 9.7 Tính toán ổn định đê chắn sóng mái nghiêng

9.7.1 Ổn định của kết cấu đê chắn sóng mái nghiêng cần tính toán kiểm tra ổn định của tường

đỉnh và của thân đê

9.7.1.1 Tính toán ổn định của tường đỉnh bao gồm:

a Ổn định chống trượt phẳng trên lớp đệm đỉnh đê;

Ktp =

P

f G.

Trong đó:

Ktp là hệ số ổn định chống trượt, không nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 4;

G là tổng trọng lượng của đê tác dụng lên mặt tính toán, kN (Hình 13);

P là tổng lực sóng, dòng chảy tác dụng theo phương ngang, kN;

f là hệ số ma sát theo mặt tính toán, lấy theo Bảng 15

b Ổn định chống lật quanh điểm mép bên trong cảng của đê (Hình 13)

Kcl là hệ số an toàn ổn định chống lật, không nhỏ hơn các trị số quy định trong Bảng 5;

Mg là mô men ổn định chống lật do trọng lượng bản thân tường đỉnh G, và áp lực đứng do khối phủ fav (kN.m);

Ml là mô men gây lật do áp lực sóng Fw, Áp lực ngang do khối phủ Fah và áp lực nước lỗ rỗng Fb

đối với điểm lật tại r (kN.m) (Hình 13)

Bảng 15: Hệ số ma sát, f

9.7.1.2 Tính toán ổn định của thân đê chắn sóng mái nghiêng tuân thủ các quy định sau:

a Tính toán ổn định chống trượt phẳng giữa đáy đê và nền đất tuân theo Khoản a, Điều 9.7.1.1

b) Tính toán ổn định trượt cung tròn của đê mái nghiêng theo phương pháp Bishop hoặc Fellenius cải tiến sử dụng các phần mềm chuyên dụng đã được kiểm định như GEOSLOPE/W Hệ số an toàn chống trượt cung tròn không nhỏ hơn các giá trị trong Bảng 3

Hình 13 Sơ đồ tính toán ổn định tường đỉnh 9.7.2 Tính toán lún nền đê chắn sóng

9.7.2.1 Ảnh hưởng của lún đất nền được đánh giá bằng phương pháp phù hợp dựa trên các điều kiện

của đất nền có xem xét đến kết cấu của công trình, tải trọng tác động

9.7.2.2 Tính lún của nền đê cần được tính toán bao gồm: lún tức thời, lún cố kết, lún không đều, Ảnh

hưởng của lún đến nền đất được đánh giá dựa vào các điều kiện nền bằng các phương pháp phù hợp

và xem xét cẩn thận về kết cấu công trình có liên quan

9.7.3 Ổn định của các khối phủ, viên đá gia cố chân đê, gia cố đáy,… thực hiện theo Điều 9.4

G

Áp lực lỗ rỗng

Áp lực sóng

Áp lực do khối phủ

10 Thiết kế đê chắn sóng tường đứng

10.1 Mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng tường đứng

10.1.1 Đê chắn sóng tường đứng bằng kết cấu thùng chìm bê tông cốt thép 2 ngăn như trên Hình 14 10.1.2 Đê chắn sóng tường đứng kết cấu khối xếp bằng các khối bê tông, bê tông cốt thép như trên

Hình 15

Hình 14 Đê chắn sóng tường đứng dạng

thùng chìm 2 ngăn

Hình 15 Đê chắn sóng tường đứng dạng khối xếp

10.1.3 Đê chắn sóng tường đứng bằng kết cấu tiêu sóng thẳng đứng Hình 16

10.1.4 Đê chắn sóng tường đứng cừ vây ô như trên Hình 17

Hình 16 Đê chắn sóng tường đứng khối rỗng Hình 17 Đê chắn sóng dạng cừ vây ô 10.2 Xác định các thông số cơ bản của đê chắn sóng tường đứng

10.2.1 Cao độ đỉnh đê chắn sóng tường đứng được xác định căn cứ vào yêu cầu sử dụng, kết hợp với

quy hoạch bố trí tổng thể, tuân thủ theo các quy định dưới đây:

a Cao độ đỉnh đê chắn sóng tường đứng khi cho phép sóng tràn được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 0,6 lần chiều cao sóng thiết kế Khi đỉnh đê chắn sóng tường đứng có bố trí tường đỉnh dạng mái nghiêng thì cao độ đỉnh đê đặt cao hơn mực nước cao thiết kế ít nhất một đoạn là 0,7 lần chiều cao sóng thiết kế

b Cao độ đỉnh đê chắn sóng tường đứng khi không cho phép sóng tràn được đặt trên mực nước cao thiết kế một đoạn không nhỏ hơn 1,0 lần chiều cao sóng thiết kế Khi đỉnh đê chắn sóng tường đứng có

bố trí tường đỉnh dạng mái nghiêng thì cao độ đỉnh đê đặt cao hơn mực nước cao thiết kế ít nhất một đoạn là 1,25 lần chiều cao sóng thiết kế

10.2.2 Chiều rộng lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng được lựa chọn đảm bảo các quy định

dưới đây:

a Chiều rộng lớp bảo vệ chân phía ngoài biển được lấy không nhỏ hơn 0,6 lần chiều rộng của thân đê

b Chiều rộng lớp bảo vệ chân phía trong cảng được lấy không nhỏ hơn 0,4 lần chiều rộng của thân đê

c Tại các khu vực có sóng lớn, chiều rộng lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng thường lấy bằng 5m hoặc rộng hơn về phía biển và về phía cảng lấy bằng 2/3 chiều rộng lớp bảo vệ chân

đê phía biển

d Chiều rộng lớp bảo vệ chân đê phía cảng được xác định theo công thức của Yoshioka và các cộng sự như sau:

BM = 1,0 + 0,2Hs + 0,3(HC + TU ) + 0,2BC (20) Trong đó:

Hs: chiều cao sóng có ý nghĩa (m);

HC: chiều cao của thùng chìm (m);

TU: chiều dày của kết cấu bên trên (m), trong các kết cấu có lan can thì không tính lan can;

BC: chiều rộng của thân đê chắn sóng (m), trong các kết cấu có bệ móng thì không tính bệ móng

10.2.3 Mái dốc lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng được xác định dựa trên tính toán ổn định

Trong thiết kế sơ bộ có thể lựa chọn như sau:

a Mái dốc phía biển của lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng chọn từ 1:2 đến 1:3

b Mái dốc phía cảng của lớp bảo vệ chân đê chắn sóng tường đứng chọn từ 1:1,5 đến 1:2

10.2.4 Đối với kết cấu thùng chìm chiều dày tường ngoài chọn trong khoảng 30 đến 60 cm, khoảng

cách giữa các tường ngăn nhỏ hơn 5,0m), chiều dày bản đáy thùng chọn từ 40 đến 80cm, chiều dày tường ngăn từ 20 đến 30cm

10.3 Tải trọng tác dụng lên đê chắn sóng tường đứng

10.3.1 Các thông số sóng áp dụng trong thiết kế đê tham khảo Phụ lục A hoặc tham khảo TCVN

11820-1:2017 Tiêu chuẩn thiết kế công trình cảng biển-Phần 2 tải trọng và tác động

10.3.2 Khi tính toán độ bền, tính toán ổn định đê chắn sóng tường đứng cần được xem xét các tải

trọng bao gồm: áp lực sóng, áp lực thuỷ tĩnh, lực đẩy nổi và trọng lượng bản thân của đê chắn sóng Phương pháp tính toán áp lực sóng lên đê chắn sóng tường đứng tuân theo các chỉ dẫn của Điều 3.1 Tải trọng do sóng đứng lên công trình có mặt ngoài thẳng đứng, TCVN 8421:2010

10.3.3 Khi cần thiết, ngoài các tải trọng trên cần phải xét thêm các ngoại lực như: áp lực gió, lực

động đất, lực va của các vật trôi nổi, và áp lực đất

10.3.4 Khi có yêu cầu đặt nhà đèn ở đầu đê chắn sóng tường đứng, cần xem xét đến tải trọng gió

và tải trọng động đất tác dụng lên nhà đèn

10.4 Tính toán ổn định kết cấu đê tường đứng

10.4.1 Ổn định của kết cấu đê chắn sóng tường đứng cần tính toán kiểm tra gồm:

a Kiểm tra khả năng chịu tải của lớp đệm và khả năng chịu tải của nền;

b Kiểm tra ổn định trượt phẳng của thân công trình trên lớp đệm đá;

c Kiểm tra thân công trình trượt cùng với lớp đệm đá;

d Kiểm tra ổn định lật của đê

e Kiểm tra ổn định trượt tổng thể của công trình;

f Kiểm tra lún của công trình

g Ổn định của các khối phủ, viên đá gia cố chân đê, gia cố đáy,…

10.4.2 Tính toán ổn định kết cấu đê tường đứng thể hiện trong Phụ lục B

10.5 Tính toán thiết kế thùng chìm

10.5.1 Tính toán thiết kế thùng chìm bê tông cốt thép tuân thủ theo các chỉ dẫn của "TCVN 4116-85,

thiết kế kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy công" và "TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển"

10.5.2 Trình tự tính toán thiết kế kết cấu thùng chìm bê tông cốt thép tham khảo Phụ lục C

10.6 Thiết kế lớp bảo vệ chân đê tường đứng

10.6.1 Khối bê tông hình hộp như trên Hình 18 Chiều dày cần thiết của khối hình hộp bê tông bảo vệ

chân đê tính theo công thức:

0,787

'

f s

Bảng 16: Chiều dày yêu cầu và kích thước của khối bảo vệ chân

Chiều dầy yêu cầu của khối

10.6.2 Bản bê tông cốt thép có khe rỗng

Bản bê tông cốt thép có khe rỗng như trên Hình 19 bố trí cạnh ngắn theo chiều dọc của đê thì chiều dài và chiều rộng được tính toán như sau:

0 1

0 2

0 3

15 16

15 16

15 8

a h a

a h a

a h a

15 80,10,1

Khi độ dốc mái lớp đệm của đê từ m = 1,5 - 2,5, chiều dày của bản bê tông cốt thép có khe rỗng (h) được tính toán theo công thức:

Trong đó,  - trọng lượng riêng của nước (kN/m3); Hs - chiều cao sóng thiết kế (m);

Khi chiều cao sóng lớn hơn 4m không nên sử dụng loại bản này

10.6.3 Khi lớp bảo vệ chân đê tường đứng bằng đá hộc thì khối lượng viên tính toán đá phải thỏa mãn yêu cầu Điều 9.2.5

11 Đê hỗn hợp

11.1 Mặt cắt ngang điển hình của đê chắn sóng hỗn hợp

11.1.1 Đê hỗn hợp đứng có dạng như Hình 20 thường ứng dụng trong vùng có độ sâu nước lớn 11.1.2 Đê hỗn hợp ngang có dạng như Hình 21 thường ứng dụng trong vùng có độ sâu nước trung

bình dưới 18m, có thể tận dụng phía trong làm bến neo đậu tàu

Hình 20 Đê hỗn hợp đứng Hình 21 Đê hỗn hợp ngang

11.2 Xác định các kích thước cơ bản của đê chắn sóng hỗn hợp

11.2.1 Đối với đê hỗn hợp trên đứng dưới nghiêng, cao trình đỉnh đê lấy như cao trình đê tường đứng 11.2.2 Chiều cao đê tường đứng và đê mái nghiêng được lựa chọn cần thoải mãn các điều kiện sau:

Trong đó, d và d1 lần lượt là độ sâu nước trước chân phần đê tường đứng và độ sâu nước trước chân phần đê mái nghiêng (m)

Khi d1 lớn hơn rất nhiều so với 1,8H1/10 thì cho phép lấy d < 0,75 d1

11.2.3 Cao trình đỉnh phần đê mái nghiêng được lựa chọn căn cứ vào các yếu tố trong thiết kế, thi

công và chi phí đầu tư xây dựng

11.2.4 Cao trình đỉnh đê hỗn hợp ngoài nghiêng trong đứng có kết hợp làm bến neo đậu tàu được xác

định tuân theo chỉ dẫn về xác định cao trình đỉnh bến cảng biển Chiều rộng của phần mái nghiêng lấy không nhỏ hơn 5m và đảm bảo đủ để chứa tối thiểu 05 khối phủ chính

11.2.5 Để có một mặt cắt ngang đê hợp lý, khuyến nghị thực hiện các thí nghiệm trên mô hình vật lý

máng sóng hoặc bể sóng

11.3 Tính toán kết cấu phần mái nghiêng của đê hỗn hợp

11.3.1 Công thức Hanzawa cho khối Tetrapods trong đê hỗn hợp ngang như sau

33 , 1 32

, 2

2 , 0 5 ,

n

S S

N

N D

11.4.2 Đối với đê hỗn hợp có kết cấu thùng chìm kết hợp bến neo đậu tàu, ngoài tuân theo quy định ở

Điều 10 còn tuân thủ các quy định về thiết kế kết cấu công trình bến cảng thùng chìm

12 Các loại đê chắn sóng khác

12.1 Đê chắn sóng dạng cọc

12.1.1 Các dạng đê chắn sóng dạng bản nghiêng trên nền cọc như Hình 23

Hình 23 Đê chắn sóng dạng bản nghiêng trên nền cọc

12.1.2 Xác định mặt cắt ngang cơ bản đê chắn sóng dạng cọc

a Dạng kết cấu của đê chắn sóng dạng cọc được xác định dựa vào chế độ sóng trong khu vực, hệ số phản xạ mục tiêu, hệ số truyền sóng mục tiêu và khả năng xây dựng

b Các thông số gồm: cao trình đỉnh đê, độ sâu mép dưới của tường ngăn và kích cỡ của các rãnh trên tường ngăn, khoảng cách giữa các tường ngăn nên xác định mặt cắt ngang dựa trên các thí nghiệm

c Độ sâu của mép dưới của tường ngăn có thể xác định được từ Hình 24 khi hệ số truyền sóng được xác định, và cao độ đỉnh của tường ngăn có thể được xác định từ Hình 25 Tuy nhiên, cao độ đỉnh của tường ngăn ở Hình 24 cần được hiệu chỉnh sao cho R/H = 1,25 tại d/h = 1,0 Với d là độ sâu của mép dưới của tường ngăn, h là độ sâu nước, L là chiều dài của sóng, R là cao độ đỉnh của tường ngăn, và

H là chiều cao của sóng

Hình 24 Mối quan hệ giữa d/h và hệ số

truyền sóng của tường ngăn đơn

Hình 25 Đường cong được tính toán của cao độ đỉnh tường ngăn đơn

e Đê bản nghiêng trên nền cọc

d Mối quan hệ với hệ số phản xạ sóng của các sóng lên tường ngăn đơn được thể hiện trên Hình 26

e Đê chắn sóng dạng cọc ống thép thì mối quan hệ giữa tỷ lệ khoảng cách của cọc/đường kính của cọc b/D và hệ số truyền sóng T như trong Hình 27 Mô men do lực sóng giảm đi khi khoảng cách giữa các cọc được tăng lên, nhưng tác động của việc này đạt tới giới hạn ở khoảng b/D =0,1

Hình 26 Mối quan hệ giữa d/h và hệ số

phản xạ sóng của tường ngăn đơn Hình 27 Mối quan hệ giữa tỷ lệ khoảng cách của cọc/đường kính của cọc và hệ số truyền sóng

12.2 Đê chắn sóng dạng bán nguyệt

12.2.1 Các dạng đê chắn sóng dạng bán nguyệt bao gồm:

a Đê bán nguyệt dạng vòm kín nối với bản đáy bằng bê tông cốt thép Hình 28a Để tăng chiều cao đê đỉnh vòm kín có bố trí thêm tường đỉnh (Hình 28b) hoặc kéo dài phần chân dạng thùng chìm (Hình 28c)

a) Kết cấu đê bán nguyệt vòm kín

b) Kết cấu đê bán nguyệt kết hợp với tường đỉnh c) Kết cấu đê bán nguyệt vòm kín dạng thùng chìm

Hình 28 Các dạng kết cấu đê bán nguyệt vòm kín

b) Đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng phía biển, bề mặt của vòm bán nguyệt chỉ bố trí các lỗ tiêu sóng ở

h/L=0,235 h/L=0,097

phía biển để hướng trực tiếp sóng tác động lên kết cấu đê Các lỗ tiêu sóng nhằm giảm áp lực sóng tác

dụng lên đê (Hình 29 và 30)

Hình 29 Kết cấu đê bán nguyệt với lỗ tiêu sóng hình tròn

Hình 30 Kết cấu đê bán nguyệt với lỗ tiêu sóng khe chữ nhật

c) Đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng trên toàn vòm cong, trên bề mặt của vòm bán nguyệt bố trí các lỗ tiêu sóng giảm áp lực sóng tác dụng lên đê (Hình 31)

d) Đê bán nguyệt kết cấu dạng có lỗ tiêu sóng trên toàn vòm cong và lỗ giảm áp lực đẩy nổi, trên bề mặt của vòm bán nguyệt bố trí các lỗ tiêu sóng giảm áp lực sóng tác dụng lên đê (Hình 32 và 33)

Hình 31 Các dạng kết cấu đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng trên toàn vòm cong

Hình 32 Các dạng kết cấu đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng trên toàn vòm cong

và lỗ giảm áp lực đẩy nổi ở đáy

Hình 33 Các dạng kết cấu đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng phía biển và lỗ giảm áp lực đẩy nổi

e) Đê bán nguyệt kết cấu dạng thùng chìm: thùng dạng bán nguyệt kín có bố trí lỗ hở để cho vật liệu rời như cát thô, đá dăm hoặc sỏi sạn vào trong lòng để tăng cường sức chịu tải dưới tác dụng của sóng (Hình 34)

Hình 34 Kết cấu đê bán nguyệt dạng thùng chìm trọng lực

12.2.2 Tính toán áp lực sóng tác dụng lên đê bán nguyệt tham khảo trong Phụ lục E

12.2.3 Tính toán ổn định đê chắn sóng bán nguyệt tương tự đê tường đứng, tham khảo Phụ lục B 12.2.4 Mô hình tính toán kết cấu đê bán nguyệt là kết cấu cứng nằm trên nền đệm đá chịu tác dụng của tải

trọng sóng và tải trọng bản thân Ngoài ra, cần kiểm tra các điều kiện thi công như cẩu lắp, vận chuyển,

12.3 Đê chắn sóng dạng cọc ván (cọc cừ)

12.3.1 Đê chắn sóng dạng cọc ván có thể được cấu tạo thành dạng vòng vây (cừ ô vây) như Hình 35

c

Hình 35 Các dạng đê chắn sóng dạng vòng vây cọc ván (cừ ô vây)

Các thông số trên hình 35 như sau: B = S/L là bề rộng tương đương của tường (m); L là chiều dài có hiệu một đoạn của tường vây (m) và S là diện tích một đoạn của tường cừ vây (m2)