Luận văn thạc sỹ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT KẾT CẤU CỐNG LẮP GHÉP ỨNG DỤNG CHO VÙNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU THẤP NAM CÀ MAU.

Vùng ảnh hưởng triều thấp (triều biển Tây) Nam Cà Mau là vùng sinh thái đa dạng và giàu tiềm năng phát triển thuỷ sản, bao gồm các huyện Năm Căn, Phú Tân, Cái Nước, Đầm Dơi, Trần Văn Thời, Ngọc Hiển thuộc tỉnh Cà Mau. Với đặc thù là vùng sông nước, có hệ thống sông ngòi, kênh, rạch với mật độ dày đặc, giao cắt nhau và thông ra biển, các sông, kênh, rạch thường uốn khúc.Điều kiện địa chất ở vùng này rất bất lợi đối với việc xây dựng các công trình trọng lực, chiều sâu của lớp đất yếu thường lớn hơn chiều dài lớn nhất của cây cừ BTCT dự ứng lực sản xuất với công nghệ và kỹ thuật hiện nay (21m). Bên cạnh đó, đây là vùng sản xuất theo mô hình chuyên tôm và tôm lúa nên yêu cầu điều tiết nước rất linh hoạt. Các kết cấu cống ngăn mặn cải tiến với cửa van Clape nói trên không thích hợp với điều kiện tự nhiên cũng như yêu cầu sản xuất ở nơi đâyVì những lý do trên, cần phải nghiên cứu trên cơ sở khoa học để đưa ra kết cấu công trình hợp lý vừa đáp ứng được yêu cầu của mô hình sản xuất mới vừa thích ứng với mọi điều kiện địa chất công trình và phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội của địa phương.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KẾT CẤU CỐNG 2

I TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CỐNG ĐÃ XÂY DỰNG Ở ĐBSCL 2

1 Cống truyền thống 3

1.1 Cống lộ thiên bê tông cốt thép toàn khối 3

1.2 Cống ngầm 10

1.2.1 Cống tròn 10

1.2.2 Cống hộp chữ nhật 10

2 Các loại cống ứng dụng công nghệ mới 11

2.1 Kết cấu cống kiểu đập trụ đỡ 11

2.2 Kết cấu cống đập xà lan 14

2.3 Kết cấu cống ngăn mặn lắp ghép bằng cừ BTCT dự ứng lực 16

II MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHO VIỆC ỨNG DỤNG KẾT CẤU CỐNG MỚI VÙNG NGHIÊN CỨU 22

I CƠ SỞ THỰC TIỄN E RROR ! B OOKMARK NOT DEFINED 1 Thực trạng thủy lợi và nhu cầu xây dựng cống vùng nghiên cứu 22

2 Điều kiện tự nhiên 23

2.1 Thủy văn sông ngòi 23

2.2.Địa chất công trình 24

3 Kế thừa những kết quả đã đạt được trong ứng dụng cống lắp ghép bằng cừ bê tông dự ứng lực 25

3.1 Cừ BTCT dự ứng lực 25

3.2 Dựa trên kết quả đo đạc tiêu năng cống cải tiến đã ứng dụng 31

4 Đề xuất nguyên lý ổn định công trình 33

4.1 Kết cấu thân cống: 33

4.2 Nguyên lý chịu lực: 33

4.3 Nguyên lý chống thấm: 33

4.4.Nguyên lý chống xói: 33

4.5 Hình thức tiêu năng: ……… 34

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ KẾT CẤU VÀ QUI TRÌNH THIẾT KẾ CỐNG MỚI 35

I ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI TIẾN KẾT CẤU CỐNG LẮP GHÉP BẰNG CỪ BTCT DỰ ỨNG LỰC 35

1 Lựa chọn kết cấu cống mới cho Nam Cà Mau 35

1 Chọn tuyến và vị trí xây dựng cống 40

2 Tính toán thuỷ lực cống 42

3 Tính toán ổn định công trình 44

4 Tính toán kết cấu công trình 48

5 Tính toán kết cấu cửa van 48

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ỨNG DỤNG 56

I TÍNH TOÁN CHI TIẾT CỐNG THAM TRƠI E RROR ! B OOKMARK NOT DEFINED 1 Các tài liêu cơ bản 56

1.1 Vị trí xây dựng công trình 56

1 2 Địa hình 56

1.3 Khí hậu 56

1.4.Thủy văn sông ngòi 58

1.5 Địa chất công trình 58

1.6 Hiện trạng thủy lợi 59

2 Các thông số kỹ thuật chủ yếu 60

3 Tính toán ổn định công trình 61

3.1 Tính toán ổn định công trình theo trạng thái giới hạn thứ nhất 61

3.2 Tính toán ổn định công trình theo trạng thái giới hạn thứ hai - trạng thái ứng suất biến dạng 62

3.2.1 Tính sức chịu tải của đất nền dưới chân trụ pin 62

3.2.2 Xác định ứng suất dưới chân trụ pin 63

3.2.3 Xác định độ lún của trụ pin 63

3.3 Tính toán chống thấm 64

3.4 Hình thức tiêu năng 67

3.4.1 Trường hợp tính toán: 67

3.4.2 Lưu lượng tính toán tiêu năng: 68

3.4.3 Tính toán tiêu năng cho kết cấu cống cải tiến Tham Trơi 68

4 Biện pháp thi công 72

.4.1 Thi công phần đất 72

4.2.Thi công phần kết cấu thân cống 72

4.3 Tiến độ thi công 80

CHƯƠNG V 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

I KẾT LUẬN 82

II KIẾN NGHỊ 83

MỞ ĐẦU

Vùng ảnh hưởng triều thấp (triều biển Tây) Nam Cà Mau là vùng sinh thái đadạng và giàu tiềm năng phát triển thuỷ sản, bao gồm các huyện Năm Căn, Phú Tân, CáiNước, Đầm Dơi, Trần Văn Thời, Ngọc Hiển thuộc tỉnh Cà Mau Với đặc thù là vùngsông nước, có hệ thống sông ngòi, kênh, rạch với mật độ dày đặc, giao cắt nhau vàthông ra biển, các sông, kênh, rạch thường uốn khúc

Để thực hiện chủ trương chuyển đổi cơ cấu sản xuất, cần phải đầu tư xây dựng

hệ thống công trình thủy lợi, trong đó có hàng trăm cống điều tiết, với chi phí đầu tưlên đến hàng nghìn tỷ đồng Tuy nhiên, nếu các công trình nói trên được xây dựng theocông nghệ và kết cấu truyền thống thì các dự án khó mang tính khả thi do kinh phí đầu

tư lớn vượt quá khả năng của ngân sách địa phương

Để giải quyết vấn đề trên, một số kết cấu cống mới đã được nghiên cứu và ứngdụng như: Cống ngăn mặn bằng cừ BTCT dự ứng lực; Đập xà lan di động với cửa vanClape Các kết cấu cống này bước đầu đã phát huy tác dụng tại những nơi có điều kiệnđịa chất phù hợp với nhiệm vụ chủ yếu là ngăn mặn, giữ ngọt phục vụ sản xuất nôngnghiệp

Điều kiện địa chất ở vùng này rất bất lợi đối với việc xây dựng các công trìnhtrọng lực, chiều sâu của lớp đất yếu thường lớn hơn chiều dài lớn nhất của cây cừBTCT dự ứng lực sản xuất với công nghệ và kỹ thuật hiện nay (21m) Bên cạnh đó,đây là vùng sản xuất theo mô hình chuyên tôm và tôm lúa nên yêu cầu điều tiết nướcrất linh hoạt Các kết cấu cống ngăn mặn cải tiến với cửa van Clape nói trên khôngthích hợp với điều kiện tự nhiên cũng như yêu cầu sản xuất ở nơi đây

Vì những lý do trên, cần phải nghiên cứu trên cơ sở khoa học để đưa ra kết cấucông trình hợp lý vừa đáp ứng được yêu cầu của mô hình sản xuất mới vừa thích ứngvới mọi điều kiện địa chất công trình và phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của địaphương

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KẾT CẤU CỐNG

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CỐNG ĐÃ XÂY DỰNG Ở ĐBSCL

Cống là một trong những hạng mục công trình chính trong hệ thống thủy lợi của

cả nước nói chung và vùng, có vai trò hết sức hết sức quan trọng trong việc kiểm soátđiều tiết nguồn nước đáp ứng các yêu cầu cấp nước, phân lũ, tiêu úng, ngăn triều, giữngọt , ngăn mặn, phòng chống thiên tai bảo vệ sản xuất và đời sống sinh hoạt cho nhândân

Theo đặc điểm cấu tạo có thể phân 2 loại cống như sau: Cống lộ thiên và cốngngầm

* Cống lộ thiên thường là những cống có cột nước thấp, được dùng rộng rãi ởvùng đồng bằng, vì vậy còn gọi là "cống đồng bằng" hay cống hở

* Về cống ngầm: Cống ngầm là loại công trình đặt dưới đê, đập, qua đườngdùng vào việc lấy nước, tháo và dẫn nước

Ngoài ra, tuỳ theo yêu cầu sử dụng, kết cấu mà người ta có thể phân theo cáccách khác nhau như:

- Theo yêu cầu sử dụng: cống lấy nước, cống điều tiết, cống ngăn triều, cống

1.1.1 Cống truyền thống

1.1.1.1 Cống lộ thiên bê tông cốt thép toàn khối

a Kết cấu công trình: Hầu hết, các cống đã được xây dựng ở Việt Nam đều có

dạng kết cấu cống truyền thống, bao gồm các bộ phận chủ yếu như: cửa vào, thân cống

và cửa ra

- Phần thân cống bao gồm: bản đáy bằng bê tông cốt thép dày khoảng 0,6 đến1,0m, trên bản đáy là các trụ pin và cửa van, trên trụ pin là giàn kéo van và cầu giaothông

- Phần cửa vào: bao gồm tường cánh hướng nước, sân trước chống thấm, lớp phủmặt để bảo vệ sân và chống xói, hàng cừ chống thấm;

- Phần cửa ra: bao gồm tường cánh hướng dòng, sân tiêu năng (tại đây có bố trí cácthiết bị tiêu năng như: bể, ngưỡng…), sân thứ hai bằng các vật liệu có độ nhám lớn dễthoát nước (như rọ đá, thảm đá và có lớp đệm dưới) để tiếp tục tiêu hao hết năng lượngdòng chảy ra sau cống, tránh gây xói lòng kênh Kết cấu cống truyền thống điển hìnhvới các loại cửa van khác nhau được thể hiện tại hình vẽ 1.1  1.4

b Nguyên lý ổn định: Cống truyền thống được ổn định chống trượt bằng ma sát

ở nền do trọng lượng cống tạo ra gọi tắt là nguyên lý trọng lực Trong trường hợp đấtyếu, cống được ổn định bằng hệ cọc xuyên vào nền, trên cọc là bản đáy khá dày, mọitải trọng đều truyền vào bản đáy Bản đáy thân cống cũng chính là một trong những kết

cấu chống thấm cho công trình Biện pháp chống xói lòng kênh và bờ bằng kết cấu tiêu

năng kiên cố bao gồm ngưỡng, bể, sân tiêu năng, sân sau và hố xói

c Biện pháp thi công: Việc thi công xây dựng cống đòi hỏi mặt bằng công

trường khá lớn Thi công trong điều kiện làm khô móng nên phải đắp đê bao ngănnước, đê quai ngăn dòng, đào kênh dẫn dòng, làm đường thi công, đào hố móng, bơmcạn nước, xử lý nền, thi công móng công trình và xây dựng công trình lên đó

Hình 1-1 : Cắt ngang cống truyền thống với cửa van cung

-6.00 -4.30

Hình 1-2: Cắt dọc cống truyền thống với cửa van cung

Hình 1 -3: Cắt ngang cống truyền thống với cửa van phẳng tự động đóng mở

Hình 1 -4: Cắt dọc cống truyền thống với cửa van phẳng tự động đóng mở

Hình 1-5: Cống truyền thống điển hình

Theo số liệu thống kê, các công trình cống ngăn mặn do Nhà nước đầu tư xâydựng ở các tỉnh ven biển ĐBSCL từ năm 1990 đến năm 2003 được phân bố như sau:

Bảng 1 - 1: Các cống ngăn mặn ở các tỉnh ven biển ĐBSCL từ năm 1990-2003

TT Tên cống xây dựng Địa điểm Số cửa, chiều rộng thông nước (m) Cao trình ngưỡng xây dựng Thời gian Vốn đầu tư (triệu đ)

I Tỉnh Bến Tre

1 Vàm Đồn Bến Tre 1x5+4x2,5m 15,0 -3.5 1983-1986 175

53 Cống Láng Trâm Giá Rai 1x7,5m 7,5 -3.0 1997-1998 7.900

54 Cống Cây Gừa Giá Rai 1x4,0m 4,0 -3.0 1997-1998 4.780

55 Cống Khúc Tréo Giá Rai 1x3m 3,0 -2.5 1997-1998 3.800

VI Công trình vùng lũ (Kiên Giang)

Suất đầu tư 1m ngang cửa cống (triệu VNĐ) 790

Qua số liệu trên kết hợp điều tra khảo sát các công trình cống đã xây dựng cónhận xét như sau:

- Toàn bộ các cống ngăn mặn vùng ven biển ĐBSCL theo năm thống kê 2003) là kết cấu cống BTCT trọng lực truyền thống, trong đó kết cấu cống kiểu lộ thiên

- Suất đầu tư trung bình 1m ngang cửa cống : 790 triệu đồng

d Nhận xét, đánh giá: kết cấu cống truyền thống có nhưng ưu điểm và hạn chế

như sau

Ưu điểm:

- Kết cấu bền vững, khả năng chịu lực lớn, độ ổn định cao

- Tuổi thọ công trình cao

- Quản lý vận hành và duy tu sửa chữa công trình thuận lợi

- Phạm vi ứng dụng rộng rãi đặc biệt là vùng dao động mực nước lớn, vùng venbiển

Nhược điểm:

- Giá thành cao, kinh phí xử lý nền và tiêu năng tốn kém

- Thời gian thi công dài do biện pháp thi công làm khô hố móng

- Công trình thu hẹp dòng chảy nhiều nên một số cống vùng triều xây dựngtrước đây đã gây ra diễn biến xói lòng dẫn rất phức tạp

- Thiết kế thường đưa loại cống truyền thống áp dụng cho mọi vùng và mọimiền đất nước, điều đó dẫn đến sự lãng phí rất lớn

- Kết cấu bản đáy dày từ 0,61,0 m, cộng với các trụ pin làm ứng suất tác dụnglên nền lớn hơn khả năng chịu tải của nền, do đó phải đóng cọc bê tông cốt thép khásâu Mặt khác, thường thu hẹp dòng chảy quá mức nên gây ra hiện tượng tập trungdòng chảy, phải làm bộ phận tiêu năng kiên cố, kéo dài và gia cố sân sau với quy môlớn và tốn kém nhưng công trình vẫn bị xói

- Thu hẹp dòng chảy quá nhiều nên khó khả năng lấy nước đủ phục vụ nuôitrồng thuỷ sản trong một đợt triều

- Diện tích mặt bằng thi công xây dựng cống lớn dẫn đến công tác đền bù giảiphóng mặt bằng, tái định cư phức tạp, khó khăn và tốn kém ảnh hưởng không nhỏ đến tiến

độ xây dựng, đôi khi làm mất tính khả thi của dự án

1.1.1.2 Cống ngầm

Theo thống kê về lĩnh vực xây dựng các công trình thuỷ lợi ở Việt Nam, cáccống quy mô lớn chủ yếu bằng BTCT toàn khối chiếm đa số trong các công trình đã

xây dựng Các cống lắp ghép và bán lắp ghép thường xây dựng ở các cơng trình quy

mơ nhỏ, bán kiên cố, phổ biến là các loại cống sau:

a Cống trịn.

Cống trịn là cống lắp ghép bởi các ống cĩ mặt cắt ngang hình trịn bằng BTCTđường kính phổ biến  = 3002000mm, chiều dài mỗi ống L = 115m, phía hai đầucửa cống là kết cấu mang cống, tường cánh, tấm đáy, nắp cống… sau khi lắp ghép tạonên một kết cấu cống hồn chỉnh

PHÍA ĐỒNG PHÍA SÔNG

Hình 1-6 : Kết cấu cống trịn

Ưu điểm:

Kỹ thuật thi cơng đơn giản, phổ thơng nên người dân cĩ thể thi cơng, vật liệu xâydựng cống cĩ ở mọi nơi, giá thành rẻ Để thuận tiện trong thiết kế, thi cơng, các đơn vị

tư vấn đã thiết kế định hình một số loại kết cấu cống cĩ kích thước phổ biến (đường

kính =3001000mm) tuỳ điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn - thuỷ lực và yêu cầu

sử dụng nước để lựa chọn quy mơ kết cấu cống phù hợp

b Cống hộp chữ nhật

Tương tự như cống trịn, đối với những cống ngầm cĩ yêu cầu thốt nước vớilưu lượng lớn, cĩ thể sử dụng kết cấu cống hộp lắp ghép hình dạng vuơng hoặc chữnhật, kích thước phổ biến (bxh) = 1x1m ; 1,5x1,5m ; 2,0x2,0m Cống cĩ một hoặc

nhiều khoang, chiều dài một ống đúc sẵn là 11,5m (tuỳ thuộc khả năng chịu lực của

cấu kiện khi vận chuyển và năng lực của thiết bị thi cơng)

Hình 1 - 7: Cống hộp hình chữ nhật

1.1.2 Các loại cống ứng dụng công nghệ mới

Hiện nay, việc xây dựng các công trình cống theo công nghệ và kết cấu truyềnthống đang gặp nhiều khó khăn, phức tạp, tốn kém trong công tác đền bù giải phóngmặt bằng, tái định cư; đòi hỏi nguồn kinh phí đầu tư rất lớn Trong khi đó, các mô hìnhchuyển đổi sản xuất ở những vùng ven biển vẫn chưa mang tính ổn định cao, làm chocông tác quy hoạch, bố trí hệ thống công trình thủy lợi phục vụ sản xuất gặp khó khăn,nhất là những công trình kiên cố, lâu dài

Vì vậy, để khắc phục những hạn chế của kết cấu cống truyền thống và đáp ứngđược yêu cầu thực tiễn sản xuất Thời gian gần đây một số nơi đã ứng dụng các tiến bộ

về công nghệ và vật liệu xây dựng những công trình cống có kết cấu cải tiến, đơn giảnphù hợp với yêu cầu sản xuất và khả năng ngân sách của Địa phương Dưới đây là một

số kết cấu cống cải tiến đã được ứng dụng có hiệu quả ở Việt Nam

1.1.2.1 Kết cấu cống kiểu đập trụ đỡ

Công nghệ đập trụ đỡ là giải pháp quan trọng để triển khai xây dựng những cốngđập lớn và đã được thực hiện khá thành công tại Việt Nam từ những năm 1995.Nguyên lý của đập trụ đỡ là đưa toàn bộ lực tác dụng vào công trình về các trụ riêngbiệt, sau đó truyền xuống nền thông qua đài cọc và hệ cọc đóng sâu vào nền

- Kết cấu công trình: Thân cống và trụ pin bằng BTCT, kết cấu chịu lực chính

của cống là trụ đỡ, kết cấu trụ đỡ bao gồm chùm cọc bằng BTCT cắm sâu vào đất nền,trên chùm cọc là bệ đỡ, trên bệ đỡ là trụ pin cống

- Kết cấu chống thấm: Qua nền công trình bằng hàng cừ thép, bêtông hoặc cừ

nhựa Cừ chống thấm được tựa lên dầm đỡ cừ và được ép chặt vào dầm van Cửa van,dầm đỡ van và cừ chống thấm tạo thành một tấm ngăn cách hai phần thượng và hạ lưucống từ mặt nước đến nền công trình, không cho phép nước mặn xâm nhập qua côngtrình và không sinh xói ngầm

- Kết cấu tiêu năng phòng xói: Được thiết kế có chiều rộng thoát nước gần

bằng lòng sông, tiết diện lòng cống so với tiết diện lòng sông chỉ giảm 1520%, tỷ lưudòng chảy qua cống nhỏ hơn 10m3/s/m do vậy kết cấu tiêu năng phòng xói đơn giảnhơn nhiều so với kết cấu truyền thống

- Biện pháp thi công: Công nghệ thi công cống kiểu trụ đỡ không phải làm khô

toàn bộ hố móng như cống kiểu truyền thống, chỉ cần thi công trụ đỡ và trụ pin trong

khung vây cọc ván thép, các hạng mục còn lại (kết cấu cừ chống thấm và kết cấu tiêu

năng phòng xói) được thi công lắp ghép trong nước

- Các công trình đã xây dựng theo kiểu đập trụ đỡ:

+ Cống Phó Sinh ở Bạc Liêu: Gồm 3 khoang cửa van tự động, mỗi cửa rộng

7,5m Chênh lệch mực nước 3m Cầu giao thông h13-X60 Công trình này chỉ thử nghiệmnguyên lý kết cấu đập trụ đỡ, còn biện pháp thi công vẫn như cống cổ truyền.

+ Cống Sông Cui, gồm 2 cửa mỗi cửa 7,5m Chênh lệch mực nước 3m

+ Cống Hiền Lương huyện Tư Nghĩa tỉnh Quảng Ngãi, có khẩu độ 64m, gồm

12 cửa tự động 4m, chênh lệch mực nước 2m, cầu 4m, H13-X60

+ Cống Thảo Long ở Huế có qui mô lớn nhất nước ta hiện nay Bxh=485x4m,gồm 15 khoang cửa mỗi khoang rộng 31,5m, cửa van Clape trục dưới, nhịp cầu 33m,mặt cầu 10m, H30-XB80 Chênh lệch mực nước 1,2m (hình 1.9)

Hình1-9: Cống Thảo Long (Thừa Thiên -Huế) được xây dựng theo công nghệ đập trụ đỡ

Ưu điểm:

- Đã khắc phục đáng kể các tồn tại hạn chế của kết cấu Cống kiểu truyền thốngnhư: mở rộng khẩu độ cống để giảm kết cấu tiêu năng phòng xói; tăng khả năng thoát

lũ giảm ảnh hưởng đến thay đổi dòng chảy sông tự nhiên; thi công giữa lòng sông

(không phải dẫn dòng thi công) giảm diện tích mất đất và chi phí đền bù giải phóng

mặt bằng…

Nhược điểm:

- Công nghệ thi công trụ đỡ, trụ pin phải làm khô hố móng trong khung vây cọcván thép giữa lòng sông, kỹ thuật thi công rất phức tạp phụ thuộc rất lớn đến thời tiếtkhí hậu và thủy văn dòng chảy trên sông

- Thi công lắp ghép các hạng mục công trình dưới nước hạn chế độ chính xác,giám sát chất lượng công trình rất khó khăn

1.1.2.2 Kết cấu cống đập xà lan.

Từ những năm 1950 ở nước ngoài đã có ý tưởng xây dựng công trình bằng đập

xà lan Có thể dẫn ra đây một số công trình:

- Công trình ứng dụng dạng phao như đập Lauwerszee- Hà Lan xây dựng năm

1969, hoặc công trình Brouwersdam gồm nhiều khối xà lan ghép lại với nhau

- Cống Oosterschelde là một công trình vĩ đại của Hà lan là công trình kiểm soát

lũ dài gần 3 km, xuyên qua 3 con sông của vùng Eastern Schelde, cửa van cung mỗicửa rộng 40m, tổng 2480m Công trình khởi công vào năm 1976 và kết thúc năm 1986

- Cống Harvingvliet gồm 17 khoang, 18 trụ Các trụ pin là các hộp rỗng đượcđúc ở trên bờ, trong đê quai, cho nổi lên rồi lai dắt đến vị trị đánh chìm Lắp cửa van vàhoàn thiện công trình trong nước

- Dự án xây dựng các công trình giảm nhẹ lụt lội do triều cường cho thành phốVenice-Italia, các chuyên gia của Italia đã đề xuất phương án ngăn 3 cửa nhận nước từvịnh Vinece vào phá Vinece là cửa LiDo, Malamocco, Chioggia bằng hệ thống gồm 78cửa van bằng thép trên hệ thống xà lan (caisson), mỗi cửa cao 18-28m, rộng 20m, dày5m là tâm điểm của nhiều hội thảo khoa học ở Italia tổ chức từ năm 1994 đến nay; hiệnnay, dự án đã được quyết định đầu tư xây dựng từ 2006 – 2014

Viện Khoa học Thủy lợi chủ trì thực hiện và đã được ứng dụng thử nghiệm

thành công các cống Phước Long (năm 2004); cống Thông lưu (năm 2005) đều ở tạiBạc Liêu Loại cống này đã được áp dụng cho dự án Phát triển Đồng bằng sông CửuLong, tiểu dự án Ô Môn – Xà No tại các tỉnh Cần Thơ, Hậu Giang và Kiên Giang, đó

là: cống Bà Đầm C (Cần Thơ), cống Bà Bét (Hậu Giang), cống KH8C (Kiên Giang)…

Ưu điểm nổi bật của loại đập này là có thể di chuyển đến vị trí khác khi có yêucầu chuyển đổi cơ cấu sản xuất và các ưu điểm khác như: kết cấu bền vững, vận hànhđơn giản, thi công nhanh, giảm khối lượng và chi phí trong việc giải phóng mặt bằng,giá thành rẻ và bảo vệ tốt môi trường sinh thái tự nhiên Vật liệu chế tạo xà lan là vậtliệu xây dựng thông dụng như bê tông cốt thép, thép, composite Đáy và trụ pin dạnghộp với kết cấu bản sườn và khung chịu lực tối ưu Hộp đáy xà lan được chia làmnhiều khoang hầm Mỗi công trình có thể bao gồm một xà lan với khẩu độ cửa van từ

4 đến 30m hay nhiều xà lan liên kết với nhau bằng kết cấu kín nước tùy theo chiềurộng của sông Cửa van sử dụng trong công trình có thể là cửa Clape, cửa van cung,cửa van cao su, cửa tự động, cửa phẳng

Việc chế tạo được thực hiện trong hố đúc sẵn tại một vị trí thuận lợi để khôngcần giải phóng mặt bằng, lắp đặt của van và thiết bị vận hành cho công trình, cho nướcvào hố đúc và làm nổi đập để di chuyển đến vị trí lắp đặt công trình Khi thi công lắpdựng, hố móng công trình được đào bằng tàu hút bùn và làm phẳng bằng máy chuyêndụng, dùng tàu kéo lai dắt đập xà lan từ nơi chế tạo đến vị trí công trình, di chuyểnđập xà lan vào vị trí đã xác định Sau đó, bơm nước vào các khoang hầm để đánh chìmđập và cuối cùng đắp đất mang cống, lát bảo vệ mái thượng hạ lưu công trình

Ưu điểm:

- Công nghệ đập xà lan được có kết cấu nhẹ thích hợp với nền đất yếu;

- Đập xà lan dễ thi công, thi công được trong điều kiện đông dân cư chật hẹp,không phải dẫn dòng thi công;

- Đập xà lan nếu dùng cửa van Clape trục dưới thì rẻ hơn cửa tự động 25%

Nhược điểm:

- Chỉ thích hợp cho những vùng có lưu tốc nhỏ; chênh lệch mực nước thấp; điềukiện địa chất thuận lợi (tại những vùng, mà đất có chỉ tiêu về lực dính thích hợp);

- Thân cống: là hàng tường cừ BTCT dự ứng lực có joint chống thấm đóng liên tục từ

bờ trái sang bờ phải Khoang cửa cống giữa lòng kênh tường cừ được đóng thụt sâu

xuống nền, phía bên trên đầu tường cừ đặt dầm van BTCT cĩ mặt cắt ngang hình chữ

U úp ngược, trên dầm van là cửa van Clape trục dưới

Hình 1-11: Cống ngăn mặn kết hợp cầu giao thơng, Ninh Quới, Bạc Liêu

- Trụ pin và cầu giao thơng: trụ pin cống gồm các cọc cừ BTCT dự ứng lực ghép úp

vào nhau, đầu cọc liên kết với nhau bằng đài cọc được đổ liền khối với dầm giằng đầu

cừ bằng BTCT Dầm giằng đầu cừ liên kết các cây cừ lại với nhau kết hợp làm mặt cầu

giao thơng cho phương tiện xe cộ qua lại

- Về biện pháp thi cơng: đây là bước đột phá về cơng nghệ thi cơng đối với cơng trình

thủy lợi ở Việt Nam Các hạng mục cơng trình trong thời gian ngắn được lắp ghép cáccấu kiện đúc sẵn trong điều kiện ngập nước bởi các thiết bị và phương tiện thi cơngchuyên dụng

- Các cơng trình đã xây dựng theo kiểu đập trụ đỡ:

+ Cống Ninh Quới ở Bạc liêu cĩ chiều rộng Bc= 8m, cửa van Clape trục dưới,

bố trí cầu giao thơng trên cống tải trọng H3

+ Cống Bà Đầm Đ ở Cần Thơ cĩ chiều rộng Bc= 12m, cửa van Clape trục dưới,

bố trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H13

+ Cống 4000 Đ ở Cần Thơ cĩ chiều rộng Bc= 10m, cửa van Clape trục dưới, bố

trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H13.

+ Cống Ba Voi ở Hậu Giang cĩ chiều rộng Bc= 15m, cửa van Clape trục dưới,

bố trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H8

+ Cống sáu Kim ở Hậu Giang cĩ chiều rộng Bc= 8m, cửa van Clape trục dưới,

bố trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H8

+ Cống Ơng Đèo ở Hậu Giang cĩ chiều rộng Bc= 15m, cửa van Clape trục dưới,

bố trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H8

- Kết hợp giao thơng thuỷ và giao thơng bộ thuận tiện, do việc sử dụng cửa vanClape trục dưới khẩu độ cống được mở rộng lên gần bằng chiều rộng lịng kênh nên tạođiều kiện giao thơng thủy rất thuận tiện, cho phép thơng thủy những phương tiện vừa

- Cửa van Clape trục dưới sử trong các kêt cấu cống nĩi trên thích hợp đối vớicơng trình cĩ nhiệm vụ thường ngăn mặn giữ ngọt đối với vùng ngọt hĩa Tuy nhiên,đối với vùng chuyển đổi cơ cấu sản xuất cĩ nhu cầu lấy nước mặn nuơi trồng thủy sản

hoặc những nơi có chế độ bán nhật triều đòi hỏi thường xuyên tiêu úng gạn triều, việc

sử dụng cửa van Clape khó đáp ứng được những yêu cầu của sản xuất

1.2 MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ở các tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), nhiều vùng rộng lớnđược ngọt hoá để sản xuất lúa Nhưng nay, quá nửa diện tích đó đã được đưa nước mặnvào để nuôi trồng thuỷ sản, có vùng chuyên tôm, vùng chuyên lúa và có vùng vừa nuôitôm vừa trồng lúa Sự chuyển đổi cơ cấu kinh tế này thường biến động theo nhu cầu thịtrường nên quy hoạch vùng sản xuất không có tính ổn định lâu dài mà phải quy hoạch

mở Để giải quyết mâu thuẫn đó, hàng năm, các tỉnh phải đắp hàng trăm đập tạm bằngđất ngăn mặn trong mùa khô để bảo vệ khu vực trồng lúa, để mùa lũ lại phải phá bỏ.Hình thức đập tạm này có những nhược điểm cơ bản là: Đắp đi đắp lại gây lãng phí.Nguồn đất đắp nhiều nơi khan hiếm Nước lưu cữu gây ô nhiễm kênh rạch trong 6tháng mùa khô do đập tạm không điều tiết Khi đắp và phá dỡ đập lại gây rác bẩn chomôi trường khu vực Trong khi đó, các công trình được xây dựng theo công nghệ vàkết cấu truyền thống thì các dự án khó mang tính khả thi do kinh phí đầu tư lớn vượtquá khả năng của ngân sách địa phương, vấn đề đền bù giải tỏa rất khó khăn và thờigian thi công dài khó đáp ứng được nhu cầu cấp thiết của sản xuất

Để giải quyết vấn đề trên, một số kết cấu cống ứng dụng công nghệ mới ở trên

đã được nghiên cứu và ứng dụng cho ĐBSCL (Cống ngăn mặn bằng cừ BTCT dự ứng

lực; Đập xà lan di động) Các kết cấu cống cải tiến này đã phần nào giải quyết đượcnhững hạn chế của kết cấu truyền thống, đặc biệt là giá thành xây dựng công trình đãgiảm đi rất nhiều, phù hợp với vùng chuyển đổi sản xuất chưa ổn định Bên cạnh đó,các kết cấu cống này cũng còn tồn tại một số vấn đề như: phạm vi ứng dụng còn hạnchế, đối với những vùng có các điều kiện tự nhiên không thuận lợi (dao động mựcnước lớn, chiều dày lớp đất yếu quá lớn) chưa được nghiên cứu ứng dụng; khó đáp ứngđược yêu cầu sản xuất tại những nơi đòi hỏi việc chủ động điều tiết nguồn nước

Vùng Nam Cà Mau có điều kiện địa chất rất bất lợi đối với việc xây dựng cáccông trình trọng lực, chiều sâu của lớp đất yếu thường lớn hơn chiều dài lớn nhất củacây cừ BTCT dự ứng lực sản xuất với công nghệ và kỹ thuật hiện nay (21m) Bên cạnh

đó, đây là vùng sản xuất theo mô hình chuyên tôm và tôm lúa nên yêu cầu điều tiết

nước rất linh hoạt Các kết cấu cống ngăn mặn cải tiến với cửa van Clape nói trênkhông thích hợp với điều kiện tự nhiên cũng như yêu cầu sản xuất ở nơi đây

Vì những lý do trên, cần phải nghiên cứu trên cơ sở khoa học để đưa ra kết cấucông trình tối ưu vừa đáp ứng được yêu cầu của mô hình sản xuất mới vừa thích ứngvới mọi điều kiện địa chất công trình và phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của địaphương

Xuất phát từ những yêu cần thực tiễn, đề tài: “Nghiên đề xuất kết cấu cống lắp

ghép ứng dụng cho vùng ảnh hưởng triều thấp Nam Cà Mau” đưa ra nhằm giải

quyết những vấn đề nói trên với các nội dung:

* Mục tiêu: đề xuất được kết cấu cống lắp ghép cải tiến đáp ứng các tiêu chí sau:

- Kết cấu công trình bền vững có thể thích ứng với điều kiện tự nhiên và địa chấttại địa phương;

- Chủ động điều tiết nguồn nước ngăn mặn và tiêu thoát nước theo yêu cầu sảnxuất;

- Thời gian thi công nhanh, hạn chế chi phí đền bù giải toả;

- Kết hợp giao thông thủy bộ thuận tiện;

- Quản lý vận hành đơn giản;

- Kinh phí đầu tư thấp hơn so với kết cấu công trình truyền thống

* Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

- Thu thập, hệ thống hoá tài liệu về tình hình nghiên cứu và xây dựng các loạicống ở ĐBSCL

- Phân tích đánh giá những ưu điểm và hạn chế của các kết cấu đã xây dựng

- Nghiên cứu lý thuyết cơ bản

- Ứng dụng các mô hình toán như Geo-Slope, Plaxis … trong tính toán kết cấu,

ổn định công trình

* Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng cho vùng ảnh hưởng thuỷ triều biển tây Nam

Cà Mau

CHƯƠNG II

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHO VIỆC ỨNG DỤNG KẾT CẤU

CỐNG MỚI VÙNG NGHIÊN CỨU

2.1 Thực trạng thủy lợi và nhu cầu xây dựng cống vùng nghiên cứu

Vùng ảnh hưởng triều thấp (triều biển Tây) Nam Cà Mau là vùng sinh thái đadạng và giàu tiềm năng phát triển thuỷ sản, bao gồm các huyện Phú Tân, Cái Nước,Trần Văn Thời, thuộc tỉnh Cà Mau Với đặc thù là vùng sông nước, có hệ thống sôngngòi, kênh, rạch với mật độ dày đặc, giao cắt nhau và thông ra biển, các sông, kênh,rạch thường uốn khúc, kết cấu đất yếu dễ bị xói mòn sạt lở, bồi lắng nhanh bởi phù sa

và các tác nhân khác nên khả năng cấp thoát nước kém Hệ thống các công trình thủylợi không đồng bộ, thiếu nhiều công trình đầu mối Trước năm 2000, hệ thống thủy lợichủ yếu dựa vào hệ thống sông ngòi, kênh, rạch tự nhiên phục vụ sản xuất nông nghiệpvới nhiệm vụ tiêu úng, xổ phèn, ngăn mặn, giữ ngọt là chính Sau khi có chủ trươngđiều chỉnh quy hoạch sản xuất thì từ hệ thống thủy lợi phục vụ cho trồng lúa là chủ yếuchuyển sang sản xuất luân canh lúa-tôm với thời gian quá nhanh, diện tích quá lớn vàyêu cầu đầu tư quá cao làm cho hệ thống thủy lợi hiện tại không còn phù hợp với thực

tế, không đáp ứng được yêu cầu cấp thoát nước cho sản xuất ở cả hệ sinh thái mặn,ngọt và mặn - ngọt đan xen, từ đó công tác quy hoạch, đầu tư thủy lợi trở thành nhiệm

vụ quan trọng và bức xúc

Để phát triển bền vững lĩnh vực nuôi thuỷ sản vùng này, biện pháp thuỷ lợi phảiđược đặt lên hàng đầu; ngoài việc nạo vét kênh, rạch thì đầu tư xây dựng cống đangđược các địa phương hết sức quan tâm Mặc dù đã có sự cố gắng rất lớn từ các cấp, cácngành và nhân dân trong vùng, song thực trạng hệ thống thủy lợi hiện nay còn nhiềubất cập, không đồng bộ, chưa khép kín nên chưa chủ động vận hành, xử lý, kiểm soátnguồn nước và môi trường nước để phục vụ theo yêu cầu của quá trình sản xuất, việccấp thoát nước hiện nay chủ yếu là dựa vào nguồn nước tự nhiên Nhu cầu vốn đầu tưcho hệ thống thủy lợi là rất lớn và vượt xa khả năng của địa phương Cho nên, nếu cáccông trình cống được xây dựng theo công nghệ và kết cấu truyền thống thì các dự ánkhó mang tính khả thi do kinh phí đầu tư xây dựng quá lớn Các kết cấu cống cải tiếnứng dụng công nghệ mới nêu trên, bước đầu đã phát huy những ưu thế nhất định (tạinhững vùng có điều kiện địa chất thuận lợi) trước những hạn chế của kết cấu cống

truyền thống Tuy vậy, việc ứng dụng các kết cấu cống cải tiến (cống lắp ghép bằng cừBTCT dự ứng lực…) cũng còn nhiều vấn đề cần phải giải quyết bởi đây là nơi có điềukiện địa chất rất bất lợi đối với việc xây dựng các công trình trọng lực, chiều sâu củalớp đất yếu thường lớn hơn chiều dài lớn nhất của cây cừ BTCT dự ứng lực sản xuấtvới công nghệ và kỹ thuật hiện nay (21m) Ngoài ra, có nhiều nơi trong vùng đang diễn

ra những chuyển đổi qua lại khá phức tạp trong sản xuất (giữa trồng lúa và nuôi tôm)dẫn đến yêu cầu dùng nước rất đa dạng trong từng khu vực, đòi hỏi cửa van cống phảivận hành linh hoạt Vì vậy, việc đưa ra mô hình cống cải tiến có kết cấu công trình đápứng được yêu cầu của mô hình sản xuất mới, thích ứng với mọi điều kiện địa chất côngtrình và phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của địa phương là điều bức thiết đối vớicông tác thủy lợi vùng nghiên cứu

2.2 Điều kiện tự nhiên

2.2.1 Thủy văn sông ngòi

Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ triều biển Tây Thủy triềubiển Tây phần lớn có tính chất nhật triều thuần nhất Biên độ thủy triều thuộc loại nhỏ:đạt 0.80 m tại cửa Ông Đốc, 1.30 m tại Rạch Giá, mực nước đỉnh triều lớn nhấtthường xuất hiện vào tháng X, mực nước chân triều thấp nhất thường xuất hiện vàotháng V, VI Sự thay đổi mực nước theo mùa không lớn từ 3050 cm Do đặc điểmthủy triều có biên độ dao động nhỏ, nên ảnh hưởng không sâu vào các kênh rạch trongnội đồng; khả năng trao đổi nước bị hạn chế, tốc độ dòng chảy nhỏ, kênh rạch thường

có nhiều vật cản gây cản trở dòng chảy Vì vậy, đối với các công trình cống ở vùngnày, sự chênh lệch mực nước trước và sau công không lớn, năng lượng của dòng chảynhỏ dẫn đến việc xử lý tiêu năng, phòng xói đơn giản và ít tốn kém hơn vùng dao độngmực nước lớn (chẳng hạn như vùng ảnh hưởng triều biển Đông)

2.2.2.Địa chất công trình

Trong các khu vực ven biển thì khu vực phía Tây Nam thị xã Cà Mau, U Minh

là mềm yếu nhất Cũng qua các tài liệu địa chất khoan sâu để phục vụ công tác xây

dựng cầu, cống cho thấy khá mềm yếu, khi xây dựng công trình cần phải xử lý gia cốnền móng Thông thường ở lớp đất mặt có chiều dày 5-7 m ở trạng thái dẻo chảy, chịulực kém, khoảng từ 7 m trở xuống là các lớp có kết cấu chặt hơn

Phức hệ địa tầng nguồn gốc biển Pleistoxen muộn (mQIII): Phát triển ở khu vựcbán đảo Cà Mau nằm ở độ sâu từ 10 m đến 40 m Thành phần gồm sét pha, sét màuxám xanh, xám vàng phớt hồng, đỏ đôi chỗ bị laterit hóa nhẹ Bề dày từ 30 m đến lớnhơn 50 m

Phức hệ địa tầng nguồn gốc biển đầm lầy hiện đại (mbQIV3): Phát triển ở khuvực ven biển kéo dài từ Mũi Cà Mau - Gành Hào Thành phần chủ yếu là bùn sét pha,bùn sét màu xám nâu, xám tối, loang vàng chứa nhiều xác sinh vật biển, vụn thực vật,

+ Lớp 1: Lớp bùn sét xám xanh, xám đen, chiều dày lớp này là từ 18,3-28 m.

Từ 0.3m đến 5,0m cuối lớp 1có xen kẹp cát và lẫn ít sạn sỏi, vỏ sò đang phân huỷ

+ Lớp 2: Sét màu nâu vàng loang lổ xám xanh, trạng thái từ dẻo cứng đến nửa

cứng, nằm ở độ sâu dưới lớp 1 đến độ sâu 30,0 m, chiều dày của lớp này là 8.3-9,0m

+ Lớp 3: Á sét màu vàng nâu, trạng thái dẻo mềm hoặc trạng thái nửa cứng.

Lớp này nằm ở dưới lớp 2 từ độ sâu 27.5 m trở xuống Khoan hết độ sâu các hố khoanchưa phát hiện đáy lớp

2.3 Kế thừa những kết quả đã đạt được trong ứng dụng cống lắp ghép bằng cừ bê tông dự ứng lực

2.3.1 Cừ BTCT dự ứng lực.

Sản phẩm cừ bản BTCT dự ứng lực do tập đoàn P.S.Mishubishi (Nhật Bản) chế

tạo bao gồm nhiều loại kết cấu khác nhau như cừ bản phẳng tiết diện chữ nhật, cừ bảntiết diện chữ U, cừ bản tiết diện chữ H, cọc cừ ống tròn,… nhưng sản phẩm cừ tiêubiểu là các loại cừ bản BTCT dự ứng lực tiết diện chữ C Trong khuôn khổ đề tài tậptrung giới thiệu loại sản phẩm này

+ Kết cấu cừ bản: Để tăng khả năng chịu lực, kết cấu cừ bản BTCT dự ứng lực

được thiết kế theo mặt cắt ngang dạng chữ C có góc nghiêng () ; chiều dày (t) ; chiềucao (h) ; chiều dài L = 325m tuỳ theo từng loại cừ Riêng kích thước chiều rộng cừbản không thay đổi B = 996mm và B = 1246mm

Cừ bản BTCT dự ứng lực của tập đoàn P.S.Mitsubishi (Nhật Bản) chế tạo có hai

loại chủ yếu: cừ bản BTCT dự ứng lực loại thường và cừ bản BTCT dự ứng lực loạiđặc biệt

B=996mm

Hình 2-1 : Mặt cắt ngang cừ bản BTCT dự ứng lực do hãng P.S.Mitsubishi sản xuất

- Các loại cừ bản BTCT dự ứng lực loại đặc biệt được thiết kế chiều dày lớpbêtông bảo vệ cốt thép a = 5cm để chống ăn mòn, xâm thực của môi trường và tăngtuổi thọ công trình

7 ỉ12,a=50

(a) - Mặt cắt ngang cừ BTCT dự ứng loại đặc biệt (a) - Mặt cắt ngang cừ BTCT dự ứng lực loại th ờng

Hỡnh 2-2 : Mặt cắt ngang cừ bản BTCT dự ứng lực do hóng P.S.Mitsubishi sản xuất

Bảng 2 -1: Bảng chỉ tiờu kỹ thuật cừ bản BTCT dự ứng lực của Nhật Bản

+ Thành phần cấu tạo cừ bản BTCT dự ứng lực:

Cấu tạo của cừ bản BTCT dự ứng lực bao gồm thành phần chủ yếu là cốt thộp

và bờtụng Theo tiờu chuẩn JIS.A.5354 (1993) của Ủy ban Tiờu chuẩn chất lượng Nhậtbản yờu cầu chất lượng của vật liệu chế tạo cừ bản BTCT dự ứng lực như bảng sau:

thước lớn nhất của hạt 20mm.

tiờu chuẩn của phụ gia loại G.

Cừ bản BTCT dự ứng lực do P.S.Mitsubishi (Nhật Bản) sản xuất được liên kết

với nhau qua 2 hình thức chủ yếu sau: Liên kết khớp âm - dương (hình 2-3a) và liên kết ngàm (hình 2-3b), để đảm bảo kín nước, giữa khớp nối có cấu tạo vật liệu kín nước bằng nhựa tổng hợp độ bền cao (Elastic Vinyl Choloride).

(b) - Liªn kÕt khíp ngµm (a) - Liªn kÕt khíp nèi ©m - d ¬ng

Hình 2-3 : Liên kết cừ bản BTCT dự ứng lực do hãng P.S.Mitsubishi sản xuất

+ Tiêu chuẩn kỹ thuật:

Thông số kỹ thuật cơ bản nhất của cừ bản BTCT dự ứng lực là cường độ bêtông(Rb) và mômen chống uốn cho phép của cừ [Mc], tiêu chuẩn JIS.A.5354 (1993) [1] quyđịnh:

- Cường độ bêtông [Rb]  725 kg/cm2

- Mômen chống uốn [Mc] tuỳ thuộc vào kết cấu từng loại cừ và được thống kêtrong bảng sau:

Bảng 2-3: Momen chống thấm của một số loại cừ BTCT dự úng lực thông thường

SW365A- C50

SW390A- C50

SW490A- C50

SW640- C50

SW840- C50

Hình 2-4 : Ứng dụng cừ bản BTCT dự ứng lực trong công trình giao thôn

Hình 2-5 : Ứng dụng cừ bản BTCT dự ứng lực trong công trình cầu cảng

Hình 2-6 : Ứng dụng cừ bản BTCT dự ứng lực trong công trình lấn biển

Ở Việt Nam, công nghệ cừ bản BTCT đã được ứng dụng ở một số công trìnhtường chắn đất các công trình giao thông, thuỷ lợi và xây dựng như kè chống sạt lở bờsông, tường cừ chống thấm qua nền cống, đê, đập

Riêng công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực được ứng dụng lần đầu tiên ở công

trình kênh dẫn nước vào nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ (Bà Rịa - Vũng Tầu) theo công nghệ thi công và vật liệu của tập đoàn P.S.Mitsubishi (Nhật Bản) năm 2000 Chiều dài

tuyến kênh dẫn nước 2000m, sử dụng loại cừ bản BTCT dự ứng lực : W450A-1000,chiều sâu đóng cừ 1420m

Hình 2-7: BTCT dự ứng lực ở công trình kênh dẫn nước, nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ

2.3.2 Dựa trên kết quả đo đạc tiêu năng cống cải tiến đã ứng dụng.

Viện Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam đã đo đạc khảo sát bình đồ lòng dẫn thượng

hạ lưu cống Ninh Quới với 3 năm liên tiếp (2004,2005,2006 – Hình 2-8) Theo đó, kếtquả cho thấy lòng sông không bị xói lở hay bồi lắng so với thực tế thi công theo bản vẽthiết kế được duyệt Điều đó cho ta kiểm chứng rằng việc tính toán tiêu năng của đề tàinày giữa lý thuyết và với thực tế, từ đó cho ta thấy rằng việc mở chiều rộng thông nướcgần bằng chiều rộng kênh tự nhiên thì xử lý tiêu năng rất đơn giản, gọn nhẹ

Hình 2-8: 3 bản vẽ bình đồ diễn biến lòng sông

Đ ờng đá cũ h ớng đi Cầu Sập

Đ ờng đá cũ h ớng đi Cầu Sập

m= m=

2.4 Đề xuất nguyên lý ổn định công trình

2.4.1 Kết cấu thân cống: Được lắp ghép bởi các cấu kiện BTCT chế tạo sẵn

(cừ BTCT, dầm van, trụ pin,…) và liên kết chịu lực tại hiện trường.

2.4.2 Nguyên lý chịu lực: Là các trụ BTCT (trụ đài cao) đóng sâu vào đất nền

theo nguyên lý “ngàm trong đất” (Cống truyền thống: Chống trượt bằng ma sát đất,

Chống lật bằng trọng lượng công trình)

2.4.3 Nguyên lý chống thấm: là tường cừ chống thấm (đường viền đứng) kết

hợp chịu lực (Cống truyền thống: Bằng đường viền bản đáy)

2.4.4.Nguyên lý chống xói: Mở rộng khẩu độ cống để giảm nhỏ và phân tán đều

lưu tốc dòng chảy qua cống do đó cho phép giảm thiểu kết cấu tiêu năng phòng xói saucống (Cống truyền thống: Bằng kết cấu tiêu năng kiên cố, bể tiêu năng, sân tiêu năng,sân sau, hố phòng xói)

2.4.5 Hình thức tiêu năng: Với kết cấu cống lắp ghép bằng cừ BTCT dự ứng

lực được xây dựng trong vùng dao động mực nước thấp (z  0,500,70m), khẩu độcửa cống lớn, mức độ thu hẹp dòng chảy nhỏ nên trong trường hợp vận hành cốngdòng chảy qua công trình có lưu tốc không thay đổi nhiều nên hạn chế tối đa hiệntượng xói lở bờ và đáy kênh phía thượng hạ lưu công trình Kết cấu công trình tiêunăng được chọn cũng là dạng thi công lắp ghép ở trong nước, vật liệu phổ biến là rọ và

thảm đá bọc PVC

Như vậy, trên cơ sở khoa học và thực tiễn từ điều kiện tự nhiên, đặc thù sản xuất ở vùng ven biển ảnh hưởng triều thấp và kế thừa những kết quả đạt được trong ứng dụng cống lắp ghép bằng cừ bê tông cốt thép dự ứng lực Bước đầu hình thành

ý tưởng thiết kế kết cấu cống mới trên cơ sở cải tiến cống các cống đã ứng dụng trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long, từ đó đề xuất nguyên lý ổn định công trình theo các nguyên lý chịu lực, nguyên lý chống thấm và hình thức xử lý tiêu năng Đáp ứng được hiệu quả kinh tế, xã hội và phạm vi áp dụng

CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ KẾT CẤU VÀ QUI TRÌNH THIẾT

KẾ CỐNG MỚI

3.1 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI TIẾN KẾT CẤU CỐNG LẮP GHÉP BẰNG CỪ BTCT DỰ ỨNG LỰC

3.1.1 Lựa chọn kết cấu cống mới cho Nam Cà Mau

Như chương I, đã nêu ra hai loại kết cấu cống ngăn mặn kiểu mới đã được ápdụng ở ĐBSCL là: (1) Kết cấu cống ngăn mặn lắp ghép bằng cừ BTCT dự ứng lực; (2)Kết cấu cống ngăn mặn di động bằng BTCT (đập xà lan); mục trên cũng đã phân tích

ưu, nhược và khả năng áp dụng của từng loại cống Nếu áp dụng các loại cống ngănmặn kiểu mới cho vùng này thì vẫn chưa đáp ứng hết nhiệm vụ đề ra vì các lý do sau :(1) Cửa van Clape trục dưới không phù đối với vùng chuyển đổi cơ cấu sản xuất cónhu cầu lấy nước mặn nuôi trồng thủy sản hoặc những nơi đòi hỏi thường xuyên tiêuúng gạn triều ; (2) Theo tài liệu địa chất thì phải xử lý nền thân cống lớn hơn 21 m,trong lúc đó nếu sử dụng đơn thuần kết cấu cống ngăn mặn lắp ghép bằng cừ BTCT dựứng lực thì không đảm bảo vì hiện nay trong nước chỉ sản xuất cừ dự ứng lực tối đa là

21 m

Nội dung luận văn «Nghiên cứu đề xuất kết cấu cống lắp ghép ứng dụng cho

vùng ảnh hưởng triều thấp Nam Cà Mau » với mục tiêu Nghiên cứu thiết kế kết cấu

cống lắp ghép bằng các cấu kiện BTCT đúc sẵn thay cho kết cấu BTCT toàn khốitruyền thống và cải tiến các cống kiểu mới đã xây dựng ở Đồng bằng sông Cửu Long,dựa trên cơ sở kết cấu cống lắp ghép bằng cừ BTCT dự ứng lực và thừa kế những kếtquả đã đạt được cũng như hạn chế các nhược điểm còn tồn tại Cụ thể, xử lý thànhcông nền địa chất mềm yếu bằng cừ BTCT dự ứng lực kết hợp với cừ BTCT ; thay đổicửa Clape bằng cửa van tự động hai chiều để phục vụ cho việc chuyển dịch cơ cấu sảnxuất theo mục tiêu nhằm chủ động trong việc điều tiết nguồn nước nuôi trồng thủy sản,

kiểm soát mặn, tiêu úng, xổ phèn, hạn chế phù sa và các nguồn nước có dịch bệnh hoặckhông thích hợp cho việc nuôi tôm vào vùng sản xuất đã khép kín, giữ ngọt trên kênh

để tưới lúa; giải quyết tốt giao thông thuỷ bộ cho bà con ở vùng sâu, vùng xa

3.1.2 Kết cấu cống không có cầu giao thông

+ Thân cống: được xây dựng bằng hàng cừ BTCT dự ứng lực loại W400 có

joint chống thấm, chiều dài 8 ÷ 20 m được đóng sâu vào đất nền và liên tục từ bờ phảisang bờ trái Khoang cửa cống giữa lòng kênh, tường cừ gồm 7 cây (3 cây cừ W400dài 20m và 4 cây W400 dài 10m) được đóng thụt sâu xuống nền, phía bên trên đầutường cừ đặt dầm van BTCT có mặt cắt ngang hình chữ U Trên hàng tường cừ hai bênmang cống (phần nối tiếp với bờ có chiều dài mỗi bên 11m) là dầm BTCT, cao độ mặtdầm +2.20, có mặt cắt ngang hình chữ T liên kết các cừ BTCT dự ứng lực với nhau kếthợp làm mặt đường, chiều rộng mặt dầm B = 2,2m

+ Dầm van: bằng BTCT M300 có mặt cắt ngang hình chữ U rộng 7m với 2

tường biên cao 5m và dài 1m được chụp lên hàng cừ chống thấm gồm 7 cọc ván BTCT

dự ứng lực Các cây cừ này vừa làm nhiệm vụ chịu tải trọng của dầm van, cửa van vừa

có tác dụng chống thấm cho công trình

+ Trụ pin: có kết cấu trụ đài cao, mỗi bên gồm 8 cọc BTCT 35x35 được đóng

thành nhóm cọc với 4 cọc đóng thẳng đứng và 4 cọc đóng xiên (với góc xiên1:7), các

đầu cọc liên kết với dầm van bằng đài cọc rộng 240cm cao 100cm dài 600cm

Hình 3-1: Mặt bên trụ pin