LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm luận văn, với sự nổ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu phương p[.]
LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm luận văn, với nổ lực thân với giúp đỡ tận tình thầy giáo bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn gầu xúc phao ” hoàn thành Tác giả xin bày tỏ biết ơn sâu sắc ban giám hiệu, quý thầy cô giáo Phòng đào tạo Đại học sau đại học, Khoa cơng trình trường Đại học Thủy lợi giảng dạy, giúp đỡ tận tình suốt trình học tập thực luận văn Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo GS.TS Vũ Trọng Hồng Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới đồng nghiệp, bạn bè gia đình động viên, tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả trình học tập thực luận văn Tuy nhiên, thời gian trình độ có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót, mong góp ý bảo từ quý thầy cô, chuyên gia bạn bè đồng nghiệp Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2014 Tác giả Nguyễn Văn Hịa LỜI CAM ĐOAN Tơi Nguyễn Văn Hòa, Học viên cao học lớp 19C21 – Trường Đại học Thủy lợi, tác giả luận văn, xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các nội dung kết nghiên cứu luận văn trung thực, chưa công bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Văn Hòa i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM 1.2 HIỆU QUẢ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN TRONG CÁC VÙNG ĐẦM LẦY VEN BIỂN 14 1.3 PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT 15 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 17 CHƯƠNG 18 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG BẰNG GẦU XÚC KẾT HỢP VỚI Ô TÔ TRÊN PHAO NỔI 18 2.1 LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ BIỆN PHÁP DI CHUYỂN KHI LÀM VIỆC 18 2.1.1 Lựa chọn kết cấu phao 18 2.1.2 Biện pháp di chuyển làm việc 19 2.2 TỔ CHỨC DÂY CHUYỀN MÁY ĐÀO VÀ XE VẬN CHUYỂN 20 2.3 BỐ TRÍ THI CƠNG TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH 20 2.3.1 Điều kiện tổng quát khu nạo vét 21 2.3.2 Các phướng án thi công đắp bờ bao nạo vét bùn tạo hồ chứa hay đầm thủy sản 23 2.3.3 Bố trí dây chuyền thi cơng nạo vét khu đầm lầy ven biển 25 2.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỂ LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG HỢP LÝ 27 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 28 CHƯƠNG 29 KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TỐN KIỂM TRA LỰC NỔI VÀ ỔN ĐỊNH KHI LÀM VIỆC 29 3.1 NGUN LÝ TÍNH TỐN 29 3.1.1 Điều kiện 29 3.1.2 Lực tác dụng lên phương phao điều kiện cân phương phao nước tĩnh 31 ii 3.2 NỘI DUNG TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA PHAO KHI LÀM VIỆC 35 3.2.1 Phương tiện không nghiêng không chúi (Hình 3.2) 36 3.2.2 Phương tiện bị nghiêng ngang khơng bị chúi (Hình 3.3) 37 3.2.3 Phương tiện bị chúi, không bị nghiêng ngang (Hình 3.4) 37 3.2.4 Phương tiện vừa bị nghiêng,vừa bị chúi (Hình 3.5) 39 3.2.5 Xác định thể tích chiếm nước tọa độ tâm phương tiện 40 3.2.6 Bài toán yếu tố với thay đổi trọng tâm tâm làm việc 41 3.3 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH BỀN CỦA PHAO KHI CÁC THIẾT BỊ LÀM VIỆC 43 3.3.1 Các vấn đề chung 43 3.3.2 Mô men phục hồi, cánh tay đòn ổn định tĩnh điều kiện ổn định 46 3.3.3 Công thức ổn định ban đầu Xác định bán kính nghiêng 48 3.3.4 Bài tốn dịch chuyển phương tiện theo chiều ngang thân phao 49 3.3.5 Bài toán dịch chuyển theo phương ngang theo chiều dọc thân phao 50 3.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 51 3.5 BÀI TOÁN CỤ THỂ ÁP DỤNG CHO THIẾT BỊ BÈ NỔI 52 3.5.1 Tính áp lực đáy móng 52 3.5.2 Tính sức chịu tải 53 3.5.3 Tính suất thiết bị phao tơn chống lầy 54 ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH “NÂNG CẤP HỒ CHỨA NƯỚC CÀNH CHẼ” 56 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH 56 4.1.1 Tình hình dân sinh kinh tế vùng 56 4.1.2 Tên, vị trí, phạm vi nhiệm vụ dự án 56 4.1.3 Vị trí địa lý - Diện tích lưu vực – Khối lượng nạo vét 57 4.1.4 Điều kiện địa hình khu vực dự án 57 iii 4.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA VỊ TRÍ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 57 4.2.1 Địa hình địa chất thổ nhưỡng lưu vực 57 4.2.2 Thực vật 59 4.2.3 Đặc điểm khí hậu 59 4.3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀO LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI 61 4.3.1 Nạo vét mở rộng lòng hồ 61 4.3.2 Nâng cấp đập đất 62 4.3.3 Tính tốn chọn kết cấu phao phục vụ thi công nạo vét hợp lý 63 4.4 LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN KHI BỐ TRÍ ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN 65 4.4.1 Chia dải để nạo vét trình tự 65 4.4.2 Vận chuyển bùn 65 4.5 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 65 4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 66 CHƯƠNG 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 5.1 KẾT LUẬN: 67 5.2 KIẾN NGHỊ: 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Gầu sấp làm việc Xà Lan Hình 1.2 Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy đơn) 10 Hình 1.3 Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy giàn) 10 Hình 1.4 Sơ đồ súng phun nước YII ∋ M-360 11 Hình 1.5 Đất khô trộn với bùn xúc lên ô tô 12 Hình 1.6 Tàu nạo vét tự hành đại Uilenspiegel Bỉ 13 Hình 3.1 Các lực tác dụng lên phương tiện mặt nước 33 Hình 3.2 Mơ phương tiện khơng nghiêng khơng chúi 36 Hình 3.3 Mơ phương tiện bị nghiêng ngang không bị chúi 37 Hình 3.4 Phương tiện bị chúi, khơng bị nghiêng ngang 38 Hình 3.5 Mơ phương tiện vừa bị nghiêng,vừa bị chúi 39 Hình 3.6 Thể tích chiếm nước tọa độ tâm 40 Hình 3.7 Mặt cắt ngang đường sườn 41 Hình 3.8 Mơ men gây nghiêng phương tiện 43 Hình 3.9 Nghiêng dọc 46 Hình 3.10 Nghiêng ngang 46 Hình 3.11 Mơ men phục hồi nghiêng ngang có giá trị dương 47 Hình 3.12 Mơ men phục hồi nghiêng ngang có giá trị âm 47 Hình 3.13 Dịch chuyển phương tiện theo chiều ngang phao 50 Hình 3.14 Dịch chuyển phương tiện theo chiều dọc phao 51 Hình 3.15 Các lực tác dụng lên đất tôn chống lầy 53 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Tỷ số thể tích đất thể chặt thể tích nước Bảng 2-1 Những đặc trưng kỹ thuật phao KC-Y KC-3 18 Bảng 2-2 Mô men uốn lực cắt cho phép hệ phao lắp phao KC-3 19 Bảng 3.1: Nhóm tải trọng tác dụng lên phao 35 Bảng 3.2: Các điều kiện ổn định phương tiện 48 Bảng 3.3: Các trạng thái ổn định phương tiện 49 Bảng 4.1: Lượng bốc tháng trạm Hòn Gai 61 Bảng 4.2 : Tính với trường hợp chiều rộng phao CR =12m 64 MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tỉnh Quảng Ninh địa phận có bờ biển trải dài theo diện tích đất liền lớn, nằm giáp ranh với biển khu vực đầm lầy, bãi sú, vẹt, lăn tạo nên khu vực đất hoang Biện pháp kinh tế hiệu sử dụng công nghệ nạo vét bùn đắp đập biến đầm lầy thành Hồ chứa nước đựng nước mưa hay nước thừa Hồ chứa nước xây dựng theo kênh dẫn nước để ni trồng thủy sản Ngồi việc nạo vét bùn tạo thành đầm chứa nước biển nhờ thủy triều lên xuống qua cống ngăn triều phục vụ cho việc nuôi trồng thủy hải sản tạo cảnh quan môi trường, du lịch, sinh thái Về cơng nghệ nạo vét bùn có 03 phương pháp phổ biến : - Dùng xà lan gầu ngoạm xúc bùn đưa lên xà lan chuyển đổ bãi thải - Dùng bơm bùn chuyển qua ống dẫn bùn đưa đến bãi thải - Dùng đất trộn với bùn dùng gầu xúc lên ô tơ chuyển bãi thải Vì đề tài: “ Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn gầu xúc phao ” có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn lao chiến lược phát triển người nói chung tài nguyên nước nói riêng II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Mục đích đào tạo: Để học viên tổng hợp kiến thức học chương trình cao học chuyên ngành thủy lợi với ứng dụng công việc thi công nước, đồng thời nắm phương pháp luận nghiên cứu giải vấn đề thực tế sở khoa học tiếp cận với giải pháp cơng nghệ phù hợp Mục đích nghiên cứu: - Nghiên cứu đưa biện pháp thi công nạo vét bùn cách hợp lý loại bùn cụ thể, tính tốn sử dụng chống lầy bè nổi, nhằm tiết kiệm mặt kinh tế nâng cao chất lượng mặt kỹ thuật đảm bảo thi cơng cơng trình nước - Đề xuất giải pháp nạo vét bùn cho cơng trình “ Nâng cấp hồ chứa nước Cành Chẽ ” xã Hoàng Tân – thị xã Quảng Yên – tỉnh Quảng Ninh III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Do điều kiện thời gian không cho phép điều kiện nghiên cứu cần thiết khác lĩnh vực thi công nạo vét bùn học viên tập trung vào nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp thật để nạo vét lòng hồ Phương pháp nghiên cứu cụ thể là: - Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đúc rút kinh nghiệm thực tế, dựa dẫn tính tốn quy trình quy phạm, sử dụng mơ hình toán - Phương pháp chuyên gia, hội thảo Sự góp ý chuyên gia, bạn bè đồng nghiệp để phát triển ý tưởng hạn chế nhược điểm đề tài trình thực - Phương pháp phân tích tổng hợp Đánh giá tổng quát kết nghiên cứu, ưu nhược điểm phương hướng giải CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM Để thi công nạo vét bùn phải chọn thiết bị dây chuyền hợp lý sở đặc trưng lý loại bùn, điều kiện thủy lực, khối lượng yêu cầu nạo vét Đó là: hút bùn, bơm bùn kết hợp ống dẫn phao, máy đào gầu ngoạm kết hợp xà lan vận chuyển, máy đào gầu sấp kết hợp xà lan vận chuyển ô tô chạy phao Đôi dùng súng phun nước để đào đất.v.v… Người ta thường sử dụng phương pháp thi công nạo vét bùn số cơng trình Việt Nam - Phương pháp 1: Dùng xà lan gầu sấp (có tay cần dài) xúc bùn đưa lên xà lan chuyển đổ bãi thải, phương pháp ứng dụng với cơng trình “nạo vét luồng sơng Tiền (khu vực cồn Thới Sơn Bến tre) xã Phú Túc – An Khánh – Tân Thạch – Huyện Châu Thành – Tỉnh Bến Tre” Dự án nạo vét cơng trình với tổng diện tích 873.680 m2 , chiều dài 7,7km đường sơng, khối lượng nạo vét 2.500.000m3, : + Khối lượng bùn-sét: 220.514 m3, chiếm tỷ lệ 8,51% + Khối lượng cát: 1.193.059 m3, chiếm tỷ lệ 46,08% + Khối lượng lớp phủ: 1.175.715 m3, chiếm tỷ lệ 45,41% - Thông số thiết bị thi công : tàu ngoạm (xà lan-gầu ngoạm) - Chiều dài tàu 60,0m - Chiều rộng tàu 20m - Mớn nước 2,5m - Độ sâu hạ cần gầu 8,0m - Công suất máy 1.950 CV - Bán kính quay cần 10 m