Bài viế Nguyên nhân chủ yếu, trực tiếp phá hoại cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển nước ta khảo sát, tổng hợp, phân tích đặc điểm thoát áp lực nước của các loại cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển và hiện tượng hư hỏng thực tế, qui trình tính toán chiều cao sóng thiết kế, phương pháp tính toán áp lực sóng âm, từ đó xác định nguyên nhân chủ yếu, trực tiếp phá hoại mảng cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển ở nước ta.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGUYÊN NHÂN CHỦ YẾU, TRỰC TIẾP PHÁ HOẠI CẤU KIỆN BÊ TÔNG LẮP GHÉP MÁI KÈ BIỂN NƯỚC TA Phạm Lan Anh, Phạm Văn Quốc Bộ môn Thủy cơng Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi Email: lananhct@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Mái kè biển nước ta sử dụng mảng cấu kiện bê tơng có khớp liên kết, chiều dày từ 26 (5)P.Đ.TAC-M5874 (6) T249 đến 40cm, trọng lượng từ 100 đến 130kg viên bị sóng đánh bung bão mức cấp Bài báo khảo sát loại cấu kiện (8) Viên kè âm dương mái kè biển, qui trình tính tốn sóng thiết kế (7) 7775 404024cm nước ta nước tiên tiến, tính tốn áp lực sóng âm lớn đẩy ngược lên viên kè 3.2 Bốn loại cấu kiện bê tông lắp ghép mái đê biển Giao Thủy; từ xác định nguyên nhân chủ yếu, trực tiếp gây hư mái kè biển Hà Lan (bảng 2) Bảng Bốn loại cấu kiện bê tông hỏng mái kè biển kiến nghị biện pháp cần thiết lắp ghép mái kè biển Hà Lan PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khảo sát, tổng hợp, phân tích đặc điểm áp lực nước loại cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển tượng hư hỏng thực tế, qui trình tính tốn chiều cao sóng thiết kế, phương pháp tính tốn áp lực sóng âm, từ xác định nguyên nhân chủ yếu, trực tiếp phá hoại mảng cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển nước ta (1) Hillblock (2) Hydro Cubes (4) Basaltone - Cụm 18 Cụm 17 cấu kiện cấu kiện bố trí đoạn Basaltone đoạn thân chân đê thẳng đê thẳng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Tám loại mảng cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển nước ta (bảng 1) Bảng Tám loại cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển nước ta (1) P.Đ.TAC 178 (2) P.Đ.TAC CM (3)P.Đ.TACHI 0099 (4)P.Đ.TAC-CM5874 Cụm cấu kiện Cụm 18 cấu kiện Basaltone bố trí khóa cuối đoạn kè Basaltone bố trí chân đoạn thân đê cong góc cuối Có mố nhám, có lỗ thoát áp lực nước (3) Holhquader Đã áp mặt bên dụng Cát Hải, Hải Khơng có khớp liên kết Phịng Xóm Rớ, Phú Yên 42 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 3.3 So sánh đặc điểm cấu kiện bê tơng 3.3.2 Cấu kiện khơng có lỗ tiêu thoát áp lắp ghép mái kè biển Việt Nam lực nước bị áp lực sóng âm đẩy bung lên Hà Lan Cấu kiện Việt Nam có mộng khớp liên kết, có mố nhám, phù hợp với thi cơng thủ cơng, có nhược điểm khơng có lỗ áp lực sóng âm đẩy ngược Cấu kiện Hà Lan, tăng cường ma sát kẹp giữ chặt viên kè, có mố nhám chiều cao lớn, có lỗ áp lực nước đẩy ngược, độ bền cao, phù hợp với thi công lắp ghép máy loại nhỏ, Hình Biểu đồ để xác định áp suất sóng âm đẩy ngược khơng thứ ngun khẳng định an toàn ổn định, độ bên cao chịu sóng biển mạnh Hà Lan Sử dụng biểu đồ hình [3] chúng tơi 3.3 Ngun nhân chủ yếu, trực tiếp phá tính tốn áp lực sóng âm đẩy lên viên kè kiểu hoại cấu kiện bê tơng lắp ghép mái kè biển “âm dương’’, kích thước 0,4 0,4 0,28m, gờ liên kết 5cm, 112 kG/1 viên, mái kè m = 3.3.1 Chiều cao sóng thiết kế nhỏ thuộc đê biển Giao Thủy; chiều cao sóng chiều cao sóng biển thực tế tác dụng lên thiết kế chân đê H = 1,69m, chiều dài STK mái kè sóng LS = 29,49m; lớp lọc dày dF = 0,15m, lớp phủ dày dT =0,28m Đối với cấu kiện “âm dương’’ lấy Λ = 3,38 theo K.W Pilarczyk, dẫn đến HS/Λ = 0,5; tra đường cong HS/Λ = (hình 2) với z/z2% = (khi mực nước phân chia mức có 2% sóng leo vượt lên ngang mức đỉnh đầu sóng, Z = 0); Φw /HS = 0,42; tính Hình Sóng thực tế mái kè bờ biển Φ = 0,71m Diện tích chịu áp lực sóng âm = w 0,45 0,45m = 0,2025m2 Áp lực sóng âm Với sóng đánh lên kè nêu hình 1, ước tính mắt chiều cao sóng lớn 2,5m lớn đẩy lên viên kè WS = 143,8 kg Hệ Nhưng thực tế: Đê Giao Thủy - Nam Định từ số an toàn K = 112 kg/143,8 kg = 0,78 < K27+074 đến K28+800 dài 1726m thiết kế Như vậy, viên kè bị áp lực sóng âm đẩy nâng cấp năm 2009, chống bão cấp 10, bung lên chiều cao sóng thiết kế HSTK = 1,45m, chu kỳ sóng Tp = 5,21s, chiều dài sóng LS = 26,81m Đê đảo Cát Hải (Hải Phịng) cơng trình cấp IV theo TCVN 9901-2014 chống sóng biển trận bão gây có chu kỳ lặp lại 30 năm Trong thiết kế dùng Hình a) Kè Tam Hải b) Kè Cửa Đại phần mềm SWAN để tính tốn từ đảo Bạch Quảng Nam bị sóng biển đánh vỡ Long Vĩ trở vào đảo Cát Hải dài 115km, dùng giữ liệu chiều cao sóng lớn hàng Cùng điều kiện mái kè nêu trên, Hoàng năm 32 năm (từ 1970 đến 2007), chiều Việt Hùng dùng phương pháp M I cao sóng có ý nghĩa vị trí đảo Bạch Long Buriacốp A V Kunchixki tính tốn áp lực Vĩ HS1/ = 8,3m [3] Chu kỳ sóng Tp = 11,6, sóng đẩy ngược lên viên kè = 135 kG, kết chiều cao sóng thiết kế chân kè HSTK = luận viên kè bị áp lực sóng âm đẩy bung lên, 1,76m (< 2m thuộc sóng lớn cấp IV, chưa dẫn đến phải dùng kết cấu neo để néo phải sóng mạnh theo Qui phạm quan trắc viên kè xuống đất với lực neo tối thiểu = hải văn ven bờ - BTNMT) 23 kG để giữ cho viên kè ổn định [4] 43 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 3.4 Sự khác tính tốn chiều cao sóng thiết kế nước ta với nước phát triển Ở châu Âu, Mỹ, Nhật… dùng chiều cao sóng có ý nghĩa chân cơng trình HS1/ (significant wave height of incoming waves at the toe of the structure (m) để thiết kế ổn định độ bền cơng trình bảo vệ bờ biển [3] HS1/ tính tốn từ sử dụng nguồn liệu dịch vụ mơ gió bão sóng Hincat ngồi khơi (of f shore) NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration Cơ quan Quản trị Khí Đại dương Quốc gia Mỹ); từ tính tốn truyền sóng vào khu vực bờ biển có cơng trình nghiên cứu Thuật ngữ “có ý nghĩa” hiểu chiều cao sóng “có đủ độ lớn” để gây hư hỏng cơng trình Chiều cao sóng có ý nghĩa HS1/ khái niệm độc lập, phụ thuộc vào liệt sóng đo đạc quan trắc, khơng phụ thuộc vào cấp cơng trình Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển (QĐ số 1613/QĐ-BNN-KHCN ngày 09/ 7/2012 Bộ NN&PTNT) qui định: “Chiều cao sóng sử dụng tính tốn thiết kế mặt cắt ngang đê (như sóng leo, sóng tràn, ổn định kết cấu bảo vệ mái, vv…) chiều cao sóng tới có nghĩa Hs xác định vị trí chân cơng trình sóng tương ứng với tần suất thiết kế khu vực nước sâu truyền vào (gọi tắt sóng thiết kế chân cơng trình).” TCVN 9901: 2014 – Yêu cầu thiết kế đê biển, Phụ lục C quy định: “tính tốn sóng leo thiết kế Hsp chiều cao sóng ứng với tần suất thiết kế chân cơng trình”; dẫn đến chiều cao sóng thiết kế kè đê Giao Thủy kè mái đê Cát Hải thiên nhỏ, chưa phải cấp sóng mạnh (theo Qui phạm quan trắc hải văn ven bờ BTNMT) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - Hai nguyên nhân chủ yếu trực tiếp phá hoại mảng cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển nước ta là: Chiều cao sóng biển thiết kế nhỏ chiều cao sóng biển thực tế tác dụng lên mái kè Cấu kiện bê tơng khơng có lỗ để tiêu áp lực sóng âm đẩy ngược 44 - Đề nghị tăng cường quan trắc sóng biển, đặc biệt quan trắc sóng biển chân cơng trình bảo vệ bờ biển bị sóng lớn đánh hỏng để phục vụ thiết kế, sửa chữa nghiên cứu cơng trình biển - Đề nghị Tổng cục Khí tượng Thủy văn, Tổng cục Biển Hải đảo Việt Nam sử dụng nguồn liệu dịch vụ mơ gió bão sóng Hincat ngồi khơi NOAA để tính tốn truyền sóng vào khu vực bờ biển; tổ chức cung cấp dịch vụ tính tốn sóng biển cho dự án nhằm đảm bảo kết tính tốn chiều cao sóng thiết kế cơng trình khách quan, tin cậy hợp lý - Đề nghị Bộ NN&PTNT nên qui định giống nước phát triển: Sử dụng HS1/ (khơng phụ thuộc vào cấp cơng trình) để tính toán ổn định độ bền đê, kè biển - Đề nghị cấp có thẩm quyền cho phép áp dụng cấu kiện bê tơng lắp ghép có lỗ tiêu áp lực sóng âm đẩy ngược dự án để xây dựng đê kè biển hải đảo bờ biển chịu sóng mạnh chân cơng trình - Đề nghị sớm tiến hành nghiên cứu cải tiến, đưa sản phẩm cấu kiện bê tơng lắp ghép kiểu mới, có lỗ tiêu áp lực sóng âm đẩy ngược, bền vững chịu chiều cao sóng lớn bão cấp 12 bão cấp lớn gây TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn Quốc (chủ biên) nnk; Công trình bảo vệ bờ biển, Đại học Thủy lợi, 2002 [2] Nick Bel, Mark Disco markdisco, Pim Kalf, Janneke Kluwen, ChuHui Lin, Stefan van de Sande, H.J Verhagen, Thieu Quang Tuan; 10-2010; Report Design of a pilot dike on Cat Hai Island [3] Mark Klein Breteler, Gijsbert Mourik and Yvo Provoost; January 2014 Coastal Engineering Proceedings; Stability of placed block revetments in the wave run-up zone [4] Hoàng Việt Hùng; Nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định bảo vệ mái đê biển tràn nước, LATS, Thư viện Quốc gia, 2013 ... định, độ bên cao chịu sóng biển mạnh Hà Lan Sử dụng biểu đồ hình [3] 3.3 Nguyên nhân chủ yếu, trực tiếp phá tính tốn áp lực sóng âm đẩy lên viên kè kiểu hoại cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển. .. trực tiếp phá hoại mảng cấu kiện bê tông lắp ghép mái kè biển nước ta là: Chiều cao sóng biển thiết kế nhỏ chiều cao sóng biển thực tế tác dụng lên mái kè Cấu kiện bê tơng khơng có lỗ để tiêu... 978-604-82-2548-3 3.3 So sánh đặc điểm cấu kiện bê tơng 3.3.2 Cấu kiện khơng có lỗ tiêu áp lắp ghép mái kè biển Việt Nam lực nước bị áp lực sóng âm đẩy bung lên Hà Lan Cấu kiện Việt Nam có mộng khớp liên