nghiên cứu giải pháp thi công công trình cống chịu ảnh hưởng vùng triều

Hiện tượng thủy triều ở cửa sông Quá trình truyền sóng triều vào cửa sông được mô tả như sau: - Trong thời gian triều bắt đầu lên, tốc độ nước sông tương đối mạnh hơn tốc độ dòng triều

Tác giả luận văn xin được cảm ơn sâu sắc đối với cô giáo hướng dẫn TS Đồng Kim Hạnh đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo tham gia giảng dạy khóa cao học 18 trường Đại học Thủy lợi đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho tác giả những tri thức khoa học quý giá

Tác giả cũng xin cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, Phòng đào tạo đại học và sau đại học và Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp

đã giúp đỡ, động viên, khích lệ để luận văn tốt nghiệp được hoàn thành tốt đẹp

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

TÁC GIẢ

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trích dẫn là trung thực Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào công bố trong bất kỳ công trình nào khác./

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

TÁC GIẢ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH CỐNG CHỊU ẢNH HƯỞNG VÙNG TRIỀU 4

1.1.Tổng quan về đặc điểm, điều kiện tự nhiên công trình cống vùng triều 4

1.1.1Vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Nghệ An (Cửa Hội) 4

1.1.2Vùng ven bờ từ Nghệ An (Cửa Hội) đến Quảng Binh (Cửa Tùng) 4

1.1.3 Vùng ven bờ từ Cửa Nam Quảng Bình (Cửa Tùng) đến Cửa Thuận An 5

1.1.4 Vùng ven biển Cửa Thuận An và lân cận 5

1.1.5Vùng ven bờ Nam Thừa Thiên – Huế đến Bắc Quảng Nam Đà Nẵng 5

1.1.6 Vùng ven bờ từ Quảng Nam Đà Nẵng đến Thuận Hải 5

1.1.7Vùng ven bờ từ Hàm Tân đến Mũi Cà Mau 5

1.1.8 Đặc tính thủy văn vùng cửa sông có thủy triều 7

1.1.9 Chuyển động bùn cát vùng cửa sông 8

1.1.10 Điều kiện địa hình, địa chất 15

1.2.Các biện pháp thi công công trình vùng triều 21

1.2.1 Công nghệ thi cống cống vùng triều dạng truyền thống 23

1.2.2 Công nghệ thi công kiểu đập xà lan 27

1.2.3 Công nghệ ngăn sông dạng Đập trụ đỡ 29

1.3 Kết luận chương I 32

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH THI CÔNG CÔNG TR ÌNH CHỊU ẢNH HƯỞNG vùng TRIỀU 33

2.1.Phân tích, đánh giá các điều kiện ảnh hưởng tới công trình vùng triều 33

2.1.1.Điều kiện về địa hình 33

2.1.2.Điều kiện về địa chất 33

2.1.3.Điều kiện về thủy văn, dòng chảy, thủy triều 33

2.1.4.Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy 34

2.2.Các nhân tố ảnh hưởng tới giải pháp thi công 34 2.2.1 Nhóm các nhân tố về điều kiện tự nhiên của khu vực thi công công trình 34

2.2.3 Nhóm các nhân tố về đặc điểm kết cấu công trình 35

2.3.Các giải pháp công trình cống trong điều kiện vùng triều 35

2.4 Kết luận chương II 51

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HỢP LÝ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CỐNG NHIÊU LỘC - THỊ NGHÈ 52

3.1 Tổng quan về dự án “ Thi công cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè” 52

3.2 Đặc điểm kết cấu, điều kiện tự nhiên 53

3.2.1 Đặc điểm kết cấu 53

3.2.2 Điều kiện địa hình 55

3.2.3 Điều kiện địa chất 56

3.2.4 Điều kiện thủy văn 57

3.3Giải pháp thi công Cống 61

3.3.1 Tính toán các thông số phục vụ cho thi công theo phương án chọn 63

3.3.2 Thi công xử lý nền 70

3.4Kết luận chương III 89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

MỞ ĐẦU

Là một quốc gia với chiều dài bờ biển khoảng 3260 km, và một hệ thống sông ngòi dày đặc, cùng với đó là rất nhiều các công trình thủy lợi vùng cửa sông ven biển, Việt Nam có một lợi thế rất lớn trong việc phát triển kinh tế biển và khai thác nguồn lợi từ vùng bãi ven bờ Nhưng bên cạnh đó, chúng ta cũng phải gánh chịu những thiệt hại hết sức nặng nề do thiên tai từ biển mang lại Hàng năm cứ đến thời điểm triều cường lên cao gây ngập úng trên diện rộng làm ảnh hưởng rất lớn đến đời sống sinh hoạt, sản xuất của nhân dân

Mặt khác vài thập niên gần đây thiên tai xảy ra khốc liệt hơn do biến đổi khí hậu toàn cầu Tình hình bão lũ, động đất, sóng thần, xói lở , xuất hiện nhiều hơn, cường độ lớn hơn, diễn biến khó lường, không tuân theo quy luật Đặc biệt trong tương lai biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ dẫn tới tình trạng nước biển dâng Theo cảnh báo của Liên hiệp quốc thì Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của hiện tượng nước biển dâng Nếu mực nước biển tăng thêm 1m, Việt Nam sẽ phải đối mặt với mức thiệt hại lên tới 17 tỷ USD/năm, 1/5 dân số sẽ mất nhà cửa, 12,3% diện tích đất trồng trọt sẽ biến mất và 40.000 km2 diện tích đồng bằng, 17 km2 diện tích bờ biển ở khu vực các tỉnh lưu vực sông Mêkông sẽ chịu tác động của những trận lũ ở mức độ không thể dự đoán được Chính vì thế việc đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi, đặc biệt là các công trình vùng triều là một nhu cầu bức thiết, nhằm hạn chế mức độ tàn phá của thiên nhiên

Trong các vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều thì thành phố Hồ Chí Minh là một trong những vùng đang chịu ảnh hưởng rõ rệt nhất

Các công trình xây dựng ở vùng triều của Tp Hồ Chí Minh thường xuyên chịu tác động của những điều kiện phức tạp ảnh hưởng đến điều kiện thi công cũng như khả năng vận hành an toàn, hiệu quả của công trình, các yếu tố ảnh hưởng:

- Mật độ dân số tập trung đông, mặt bằng thi công trật hẹp

- Trong quá trình thi công vẫn phải đảm bảo giao thông và dòng chảy của sông

- Các công trình kiến trúc hiện hữu và các công trình ngầm cũng là một trở ngại lớn trong quá trình thi công các công trình chịu ảnh hưởng vùng triều

Tp Hồ Chí Minh

- Hệ thống đường giao thông, cầu cống nhỏ hẹp, đang xuống cấp và số lượng vẫn còn hạn chế so với nhu cầu thực, do đó việc vận chuyển vật tư thiết bị chủ yếu bằng đường thủy, dẫn tới tăng thời gian vận chuyển và chi phí xây dựng bến bãi

- Chế độ triều của Tp Hồ chí Minh cũng là một trong các tác nhân gây khó khăn trong công tác thi công đào kênh, đắp đê quây, đập cũng như vận chuyển vật liệu, vật tư thiết bị

- Địa chất công trình cũng gây các khó khăn nhất định cho thi công như các lớp đất trên mặt nền công trình mềm yếu, lớp đất có khả năng chống cọc nằm sâu do đó phải khoan cọc nhồi xử lý nền, biện pháp thi công dựng cừ chống

Vì thế việc nghiên cứu áp dụng các biện pháp thi công mới trong xây dựng các công trình vùng triều là một nhu cầu cần thiết, nhằm hạn chế tới mức thấp nhất các tác động xấu của điều kiện tự nhiên đến quá trình thi công công trình

- Nghiên cứu đặc trưng cơ bản trong thi công các công trình cống chịu ảnh hưởng triều

- Đề xuất các giải pháp thi công cho công trình cống xây dựng ở vùng triều

- Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công thích hợp cống Nhiêu Lộc - Thị Nghè

- Đối tượng nghiên cứu: Các công trình cống xây dựng ở vùng triều

- Phạm vi nghiên cứu: Đề xuất giải pháp thi công thích hợp công trình cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè

- Nghiên cứu lý thuyết và áp dụng cho bài toán cụ thể

- Nghiên cứu tài liệu trong nước và ngoài nước liên quan đến công nghệ thi công công trình chịu ảnh hưởng triều

- Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới phương án thi công và phân tích lựa chọn phương án thi công hợp lý

- Đặc trưng cơ bản trong thi công các công trình cống chịu ảnh hưởng triều

- Đề xuất các giải pháp thi công công trình cống vùng triều

- Đề xuất giải pháp thi công thích hợp công trình cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè

 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH THI CÔNG CÁC CÔNG

Th ủy triều ở Việt Nam

Thủy triều ở vùng biển ven bờ biển Việt Nam diễn ra rất phong phú và đặc sắc, khác biệt đáng kể với nhiều vùng biển khác Thủy triều dọc ven biển Việt Nam

đã phản ảnh một cách tập trung nhiều nét đặc sắc và đa dạng của thủy triều Biển

Đông Gồm đủ 4 kiểu thủy triều chính của thế giới: nhật triều, nhật triều không đều, bán nhật triều không đều, bán nhật triều Cụ thể:

1.1.1Vùng ve n biển từ Quảng Ninh đến Nghệ An (Cửa Hội)

Là vùng nhật triều đều, điển hình là khu vực Hòn Dấu thuộc nhật triều rất

thuần nhất với hầu hết số ngày nhật triều trong tháng (trên dưới 25 ngày), mỗi ngày chỉ có mộ lần nước lớn và một lần nước ròng Độ lớn triều vùng này thuộc loại triều lớn nhất ở nước ta, trung bình khoảng 3 – 4 mét vào thời kỳ nước cường

Vùng lân cận Hải Phòng và Hồng Gai, hàng tháng chỉ có chừng 1 – 3 ngày

có 2 lần nước lớn, 2 lần nước ròng Thời gian triều dâng và thời gian triều rút chênh lệch nhau ít

Vùng Quảng Ninh, Ninh Bình và Bắc Thanh Hóa, tính chất nhật triều đã kém thuần nhất, trong tháng có 5 – 7 ngày bán nhật triều

Vùng Nam Thanh Hóa từ Lạch Bạng trở vào, hàng tháng có 8 – 12 ngày bán nhật triều Độ lớn triều cũng giảm dần từ Bắc vào Nam Trong các ngày nước cường biến thiên mực nước tại các địa điểm vùng này khá giống nhau

1.1.2 Vùng ven bờ từ Nghệ An (Cửa Hội) đến Quảng Binh (Cửa Tùng) Vùng Nghệ An, Hà Tĩnh chủ yếu thuộc chế độ nhật triều không đều với số

ngày nhật triều chiếm trên1/2 tháng Các ngày có 2 lần nước lớn, 2 lần nước ròng thường xảy ra vào kỳ nước kém Thời gian triều rút (15 – 16 giờ) lớn hơn thời gian triều dâng (10 giờ), đặc biệt là ở cửa sông

Vùng ven bờ từ Ròn đến Cửa Tùng thuộc chế độ bán nhật triều không đều,

hầu hết các ngày trong tháng đều có 2 lần nước lớn và chênh lệch độ cao của 2 lần nước ròng là khá rõ rệt Thời gian triều dâng và thời gian triều rút của 2 lần nước lớn và nước ròng cũng khác nhau

Riêng tại Cửa Tùng đã có nhiều tính chất bán nhật triều đều, chênh lệch về

thời gian triều dâng và thời gian triều rút hầu như không có, chỉ có chênh lệch độ cao của 2 lần nước ròng thể hiện tương đối rõ

1.1.3 Vùng ven bờ từ Cửa Nam Quảng Bình (Cửa Tùng) đến Cửa Thuận An

Là vùng bán nhật triều không đều Phần lớn hoặc hầu hết số ngày trong

tháng có 2 lần nước lớn và 2 lần nước ròng hàng ngày Độ lớn thủy triều trung bình

kỳ nước cường khoảng 1,1 – 0,5m, giảm từ Bắc đến Nam

1.1.4 Vùng ven biển Cửa Thuận An và lân cận

Là vùng bán nhật triều đều, không có sự khác biệt rõ rệt giữa nước cường và

nước kém trong chu kỳ nửa tháng Độ lớn thủy triều trung bình 0,4 – 0,5m

1.1.5 Vùng ven bờ Nam Thừa Thiên – Huế đến Bắc Quảng Nam Đà Nẵng

Là vùng bán nhật triều không đều Trong tháng có khoảng 20 – 25 ngày bán

nhật triều Độ lớn thủy triều trung bình kỳ nước cường khoảng 0,8 – 1,2m, tăng dần

về phía Nam

1.1.6 Vùng ven bờ từ Quảng Nam Đà Nẵng đến Thuận Hải

Là vùng nhật triều không đều Tại Quy Nhơn và từ Quảng Ngãi đến Nha

Trang hàng tháng có khoảng 18 – 22 ngày nhật triều, các nơi khác có số ngày nhật triều ít hơn Thời gian triều dâng kéo dài hơn thời gian triều rút Độ lớn triều trung bình trong thời kỳ nước cường 1,5 – 2,0m, tăng dần về phía Nam

1.1.7 Vùng ven bờ từ Hàm Tân đến Mũi Cà Mau

Vùng biển từ Bình Thuận đến Cần Giờ, triều chuyển dần sang chế độ bán nhật triều không đều Biên độ triều lớn nhất ở Vũng Tàu có thể đạt 3,5 – 4,0m,

thuộc loại cao nhất trong cả nước Một đặc trưng quan trọng của triều ở đây là chênh lệch giữa hai chân rất lớn (2,0 – 3,0m), trong khi chênh lệch giữa hai đỉnh rất nhỏ (0,2 – 0.4m) Thời gian giữa hai đỉnh vào khoảng 12 – 12,5 giờ và thời gian

một chu kỳ triều lfa 24,83 giờ Hàng tháng triều xuất hiện 2 lần triều cường và hai lần triều kém theo chu kỳ trăng

Ở vùng Cà Mau là khu vực chuyển tiếp, thủy triều phức tạp lên chút ít, số ngày nhật triều tăng hơn Tuy vùng này mang tính chất bán nhật triều là chính nhưng ảnh hưởng nhật triều cũng rất quan trọng, vì vậy có sự chênh lệch triều rõ rệt, thủy triều biến thiên khá phức tạp, nhất là lân cận ở các cửa sông Độ lớn triều khoảng 3,0 – 4.0m trong thời kỳ nước cường

Vùng ven bờ tư Mũi Cà Mau đến Hà Tiên

Vùng ven biển Nam Bộ chế độ bán nhật triều không đều hoặc nhật triều đều lại trở nên rõ rệt Hầu hết các ngày trong tháng có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống với chênh lệch rõ rệt giữa các độ cao nước ròng Độ lớn triều trong vùng khoảng 3-4m trong kỳ nước cường và 1,5 – 2m vào kỳ nước kém Tốc độ thủy triều

ở vùng này lên xuống khá nhanh, có thể đạt 0,5 – 0,6m/giờ Biên độ triều lớn nhất gặp ở Vũng Tàu và có xu hướng giảm dần về phía mũi Trà Vinh

Tại Rạch Giá là nhật triều không đều, nhưng càng rời xa khu vực này về phía

Hà Tiên cũng như về phía Mũi Cà Mau và ra khơi, tính chất thiên về nhật triều tăng lên Độ lớn triều trung bình kỳ nước cường khoảng 1 mét và rất ít khác nhau giữa các nơi

Tóm lại, dọc theo vùng biển ven bờ Việt Nam, do các nguyên nhân động lực, tính chất và độ lớn thủy triều đã được phân bố rất khác nhau giữa các miền Vùng nhật triều và nhật triều không đều chiếm 2/3 vùng ven biển Việt Nam Về độ lớn thì thủy triều giảm dần từ Bắc vào Nam, tới Huế là nhỏ nhất, sau đó lại tăng dần từ Huế trở vào Nam Bộ Phía bờ vịnh Thái Lan thì thủy triều giảm dần từ Cà Mau đến Hà Tiên

Vùng có độ lớn triều lớn nhất nước ta thuộc ven biển Quảng Ninh, độ lớn thủy triều cường đạt tới trên 4m Vùng còn lại thuộc vùng ven bờ Bắc Bộ và vùng ven bờ từ Vũng Tàu đến Cà Mau độ lớn thủy triều cũng tương đối lớn, vùng Nam

Bộ khoảng trên 3m, bờ Tây Nam Bộ khoảng nhỏ hơn 1m Vùng có độ lớn triều nhỏ nhất và đồng thời cũng là vùng bán nhật triều duy nhất của vùng biển ven bờ Việt Nam là Cửa Thuận An, độ lớn triều còn 0,5m

1.1.8 Đặc tính thủy văn vùng cửa sông có thủy triều

1.1.8 1 Hiện tượng thủy triều ở cửa sông

Quá trình truyền sóng triều vào cửa sông được mô tả như sau:

- Trong thời gian triều bắt đầu lên, tốc độ nước sông tương đối mạnh hơn tốc

độ dòng triều nên đỉnh sóng triều không thể tiến ngay vào trong sông Tuy vậy, sức mạnh của nước sông cũng không đủ để đẩy dòng triều ra ngoài xa, kết quả nước triều nằm tại nơi tiếp giáp giữa sông và biển, đồng thời nước sông bị biển cản không ngừng đọng lại phía trước, sóng triều dần phát triển

về phía thượng lưu

- Triều lên đến lúc tốc độ dòng triều lớn hơn tốc độ dòng sông, đỉnh sóng triều mới dần dần truyền vào sông, nước biển cũng chảy vào sông Trong quá trình triều truyền vào sông, do ảnh hưởng của đáy sông cao dần và nước trong sông chảy về cản trở, năng lực của dòng triều bị tiêu hao, tốc độ dần dần giảm nhỏ, biên độ triều cũng bé dần

- Khi triều tiến sâu vào sông, ngoài cửa sông bắt đầu thời kỳ triều xuống, mực nước triều hạ dần, nước triều sau sóng triều chảy trở lại biển, cho nên dòng triều đang tiến vào sông bị yếu đi đến một điểm nào đó, tốc độ dòng triều triệt tiêu với tốc độ dòng nước sông chảy xuống, nước biển sẽ ngừng chảy ngược lên trên Nơi đó gọi là giới hạn dòng triều Phía trên giới hạn này sóng triều vẫn còn tiếp tục đi một khoảng nữa (do sự tích đọng của nước sông bị ứ lại sinh ra) Nhưng cao độ và biên độ sóng triều giảm đi rất nhanh Đến lúc biên độ triều bằng 0, lúc đó sóng triều tiến đến điểm giới hạn gọi là giới hạn thủy triều

Đoạn sông từ cửa sông đến giới hạn thủy triều gọi là đoạn sông chịu ảnh hưởng thủy triều Vị trí giới hạn luôn thay đổi theo mùa lũ hay mùa kiệt của dòng chảy sông ngòi Quỹ đạo của các đỉnh sóng triều gọi là đường đỉnh triều, quỹ đạo các chân sóng gọi là đường chân triều

1.1.8.2 Sự thay đổi mực nước cửa sông chịu ảnh hưởng triều

Sự thay đổi mực nước ở cửa sông chịu ảnh hưởng không những quan hệ của lưu lượng chảy trong sông mà còn quan hệ với sự thay đổi triều, tốc độ và hướng

gió, sự thay đổi địa hình và đáy sông Gió thổi từ biển vào làm cho mực nước triều cao thêm và ngược lại, gió thổi từ đất liền làm cho mực nước triều thấp đi Mức nước tăng lên hay thấp đi do gió gọi là nước tăng hay nước giảm

1.1.9 Chuy ển động bùn cát vùng cửa sông

Bùn cát trong vùng cửa sông có nguồn gốc từ bùn cát của lưu vực do dòng chảy mặt nội địa mang đến (chủ yếu trong mùa lũ) và bùn cát hải vực do dòng triều, sóng biển đưa vào Mùa lũ, các khối bùn cát này bị đẩy ra bãi xa ngoài cửa; mùa kiệt, lại được các yếu tố động lực biển mang trở lại cửa sông, có thể lại có một phần

từ một cửa sông lân cận

Hình 1.1 : Biểu đồ quan hệ giữa

1.1.9.1 Hiện tượng chìm lắng và chuyển động di đẩy của bùn cát đáy vùng cửa

sông

Bùn cát đáy từ thượng lưu chuyển động đến đoạn sông nằm giữa giới hạn vùng triều và giới hạn dòng triều, mặc dầu ở đây không tồn tại dòng chảy ngược, nhưng lưu tốc dòng chảy xuôi cũng tăng, giảm theo ảnh hưởng của thủy triều, chuyển động theo phương thức sóng cát trở nên phức tạp hơn Vượt quá giới hạn dòng triều, do tồn tại dòng chảy trong thời kỳ triều dâng, bùn cát đáy không còn chuyển động đơn hướng về xuôi, mà chuyển động xuôi, ngược xen kẽ nhau Gặp trường hợp cửa sông có dòng dị trọng nêm mặn, dòng chảy đáy hướng về thượng lưu kéo theo bùn cát đáy cùng đi Trong tình hình chung, bùn cát đáy bất kể là từ thượng lưu về hay từ ngoài biển tới đều tích tụ lại trong đoạn giữa hai giới hạn trên

và dưới của nêm mặn (hình 1.2) Trong mùa lũ, khu vực bồi tích có thể bị đẩy ra ngoài vùng xa hơn

Vùng cửa sông thường có độ dốc bé, thủy vực rộng, lại chịu ảnh hưởng của thủy triều, tác dụng động lực của dòng chảy bị suy giảm nhiều Vì vậy, thông qua một chặng đường dài di tải, phân tuyển, bùn cát đến với cửa sông đa phần là loại đất sét, hạt bột keo có kích thước cực bé (0,02 – 0,005mm) Các loại hạt này rất khó chìm lắng trong môi trường nước ngọt, nhưng khi gặp phải loại nước có độ mặn nhất định thì chúng xảy ra hiện tượng keo tụ: hàng chục, thậm chí hàng trăm hạt kết lại thành chùm để rồi lắng xuống Tốc độ chìm lắng của cả chùm lớn gấp chục lần

so với độ thô thủy lực của từng hạt

Hình 1.2 : Phân bố chiều dày và hàm lượng bùn cát với lưu tốc dòng triều

Quan hệ giữa độ mặn của nước với tốc độ chìm lắng của hạt bùn cát chịu ảnh hưởng đáng kể của hàm lượng bùn cát Nguyên nhân là, khi hàm lượng bùn cát tăng lên, xác suất để các hạt va chạm nhau càng nhiều, tạo thuận lợi cho việc keo tụ và kết chùm, làm cho tốc độ chìm lắng tăng lên Nhưng đến một trị số hàm lượng bùn cát nhất định, bùn cát keo tụ đã tạo ra cho mình một cơ cấu kết chùm ổn định, nếu tăng lên sẽ làm cho tốc độ chìm lắng giảm xuống Ngoài ra, nhiệt độ nước tăng lên cũng làm giảm nhỏ tính nhớt của nước, tăng cường chuyển động Brown, xúc tiến hiệu quả keo tụ, dẫn đến sự tăng lên của vận tốc chìm lắng của bùn cát

Những hạt bùn cát nhỏ trong nước biển bị các sinh vật dưới nước nuốt vào

cơ thể cùng với thức ăn,sau đó lại bị thải loại ra Loại hạt này mang theo những chất kết dính ở bề mặt, dễ hình thành các chùm lớn, làm cho tốc độ chìm lắng tăng lên tới hàng trăm lần

Để nghiên cứu sự chìm lắng của loại chùm hạt này trong mô hình,Schiller (1932) vẫn sử dụng thông số độ thô thủy lực cho hạt bùn cát xác định theo định luật Stokes trong dòng chảy với RR e R< 1

(1.1)

Tuy nhiên sử dụng công thức trên sẽ không phù hợp với loại hạt kết chùm vì

có sự khác biệt rất lớn về cỡ hạt và độ nhám bề mặt Thực nghiệm của Chase (1979), Hawley (1982) và Gibbs (1985) đã chỉ ra độ thô thủy lực của loại hạt này lớn hơn so với tính theo công thức ứng dụng định luật Stokes, được chỉ ra theo công thức sau:

WR s R=KCP

m

P

(1.2) Trong đó: C – hàm lượng bùn cát lơ lửng; (mg.lP

-1

P

)

K và m – hằng số thực nghiệm, phụ thuộc loại bùn cát, độ mặn và

mức độ chảy rối của dòng chảy, m chọn bằng 1,33

Có hai công thức được ứng dụng tính độ thô thủy lực loại bùn cát hạt chùm là:

(1.3)

Sự di chuyển bùn cát là do bùn cát được khởi động dưới tác dụng của dòng

và sóng Công thức tổng quát về điều kiện khởi động bùn cát như sau:

Trạng thái chảy bao quanh hạt bùn cát

Manohar -

Eagleson

CHẢY TẦNG Tầng 0,670 0,670 -0,330 -0,670

Bagnold -

Manohar Quá độ 0,525 0,325 -0,050 -0,750

J Goddet Quá độ 0,485 0,182 0,030 -0,720Manohar -

1.1.9.2 Suất chuyển bùn cát đáy

C.B Brown (1950) đã giản ước quan hệ hàm số φ∼ψ trong công thức suất tải cát đáy của Einstein thành:

φ= 40 (1.7) Trong đó: φ - hàm số cường độ chuyển bùn cát đáy:

hạt bùn cát đạt trị số lớn hơn ứng suất tiếp khởi động, do đó công thức (1.8) được viết thành:

φR m R = 12,5 (1.10) Trong đó: ; ;

– suất chuyển bùn cát đáy trên một đơn vị chiều rộng (theo thể tích) trong một nửa chu kỳ sóng

1.1.9.3 Chuyển động bùn cát lơ lửng vùng cửa sông

Chuyển động bùn cát lơ lửng có quan hệ mật thiết với lưu tốc Lưu tốc vùng cửa sông ảnh hưởng triều lại lúc lớn lúc bé, lúc thuận lúc nghịch Mặt khác, dưới tác dụng của dòng chảy sông lúc thì gia tốc, lúc lại giảm tốc Trong một môi trường đa nguyên và không ổn định như thế, sự biến đổi của hàm lượng bùn cát tất nhiên là rất phức tạp

Tốc độ chuyển động của dòng chảy cửa sông có tính ổn định nổi bật, ngoài phân bố trên thủy trực cũng không phù hợp với quy luật logarit Để xác định phân

bố hàm lượng bùn cát lơ lửng theo thủy trực sông ở vùng triều, người ta có thể sử dụng công thức của H.Rouse, là công thức được áp dụng cho đoạn sông không ảnh hưởng triều, trong điều kiện chuyển động ổn định hai triều nhưng có điều chỉnh chỉ tiêu lơ lửng trong công thức đó

Do thủy triều lên xuống có tính chu kỳ, trong thời kỳ triều dâng, hàm lượng bùn cát sẽ tăng lên tương ứng với sự tăng lên của lưu tốc dòng triều và lại giảm dần khi dòng triều rút Những bùn cát hạt mịn cũng luôn ở trạng thái xen kẽ giữa chìm lắng và khởi động không ngừng Hiện tượng lệch pha chuyển động giữa bùn cát dòng chảy gọi là chênh lệch thời điểm chìm lắng

Vị trí và hàm lượng bùn cát phụ thuộc vào điều kiện dòng chảy và bùn cát từ sông và từ biển Vào mùa lũ, vùng có hàm lượng bùn cát cao dịch xuống hạ lưu, mùa khô thì ngược lại Chênh lệch triều lớn sẽ làm cho vị trí đó lệch về hạ lưu, chênh lệch triều nhỏ sẽ đẩy nó dịch lên thượng lưu Mùa lũ, bùn cát từng thượng lưu

về nhiều, đồng thời do tác dụng dòng dị trọng nêm mặn mạnh, bùn cát vùng đáy dễ tập trung, cho nên về mùa lũ hàm lượng bùn cát cao rõ rệt hơn mùa khô Số liệu thực đo chứng tỏ rằng, sự tồn tại vùng hàm lượng bùn cát cao, ảnh hưởng trực tiếp đến sự bồi lắng của lòng sông

1.1.9.4 Chuyển động của bùn cát lơ lửng vùng cửa sông dưới tác dụng của sóng

Đối với dòng chảy có sóng, năng lượng của sóng có chiều cao là H trên một diện tích lan truyền về phía trước trong một đơn vị thời gian:

(1.13)

, – hiệu suất bùn cáy lơ lửng và tải bùn cát đáy của dòng nước;

- góc giữa phương truyền sóng và phương dòng chảy;

– lưu tốc dòng chảy; (cmsP

-1

P

);

1.1.10 Điều kiện địa hình, địa chất

Dọc theo bờ biển Việt Nam là các thành tạo trầm tích trẻ Haloxen đệ tứ, nguồn gốc trầm tích biển và sông – biển hỗn hợp, thành phần trầm tích hạt vụn với

ưu thế là nhóm sét – cát – bụi, đất có kiến trúc sét – bụi, cát – bụi, cấu tạo phân lớp

Do ảnh hưởng của hệ bồi tích sông biển tại vùng bờ biển hình thành tầng bồi tích hạt thô tích tụ khá dày dưới dạng cồn cát, đụ cát và bãi cát mỏng ven bờ, kéo dài liên tục

Hoạt động của sóng và gió biển đã ảnh hưởng trực tiếp vào quá trình trầm tích làm thay đổi thành phần, tính chất, sự phân bố và thế nằm của các lớp đất dẫn đến tính chất, độ bền, trạng thái của các lớp đất chưa ổn định, mức độ nén chặt còn thấp, nhất là những lớp đất vùng cửa sông

Theo tài liệu thu thập được ở các tỉnh ven biển miền Bắc, thì địa chất vùng cửa sông chủ yếu là cát mịn pha đất thịt hoặc sét, thành phần hạt chủ yếu là cát dễ thoát nước nhưng dễ bị bào xói, hiện tượng cát chảy, hóa lỏng khi gặp nước dâng

Đó là các dạng lớp phù sa bồi của các cửa sông dâng lên thành bãi Đường kính hạt thay đổi khoảng (0.01÷0.02)mm, góc nội ma sát φ = (5÷25)P

0

P

, lực dính C = (0.03÷0.5)kg/cmP

Vùng ven biển miền Nam có địa hình khá phức tạp, là nơi tương tác giữa đất liền với biển, thể hiện tác động qua lại đất, nước, gió bão, thủy triều, cùng sự ảnh hưởng của hệ thống sông ngòi dày đặc, đặc biệt là sông Mê Kông và các cửa sông chính

Dải đất ven biển là một vùng bồi tích bằng phẳng với nhiều mảnh trũng có cao độ phổ biến (0.5÷1.0)m, có nhiều bãi bồi

Khu vực này là một dải hẹp gồm các bãi cát, đụn cát, cồn cát chạy liên tục từ cửa sông Sài Gòn dọc theo bờ biển Đông và bờ biển Tây kéo tới tận Hà Tiên, càng

về sát biển lớp cát càng dày, càng vào sâu trong đất liền lớp cát càng vạt nhọn Các hình trụ hố khoan có độ sâu đạt đến 40m cho biết các lớp cát hạt mịn kém chặt dễ biến thành dạng cát chảy hoặc bùn cát khi có các động lực cơ học, thường có độ dày (8÷10)m, dưới là tầng sét mùn dày khoảng (15÷160)m, dưới cùng là tầng sét dẻo cứng Tầng bồi tích trẻ ở đây có chiều sâu trên 50m Móng công trình thường nằm trên các lớp cát mịn - bùn sét kém chặt có chứa nhiều muối hoà tan, lớp này có

chiều dày thay đổi và nằm trên tầng sét bùn không ổn định Để công trình ổn định cần phải xử lý nâng cao sức chịu tải của lớp này hoặc truyền tải xuống nền đất sét cứng nằm sâu bên dưới

Kết quả nghiên cứu của Tổng cục địa chất cho rằng cấu trúc ĐBSCL có dạng bồn trũng theo hướng Đông Bắc – Tây Nam mà trung tâm bồn trũng có thể là vùng kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu, khu vực này móng đá sâu tới 900m (tài liệu hố khoan CL1 của Tổng cục Dầu Khí) Phủ trên móng đá là tập hợp các thành tạo bở rời có tuổi từ Neogen đến đệ tứ, trên cùng là tầng trầm tích trẻ (trầm tích Holoxen)

có tuổi khoảng 15.000 năm có chiều sâu lên tới 110m, đây cũng chính là tầng đất yếu trên mặt, loại đập đang nghiên cứu cũng được đặt trên tầng đất yếu này

 Bậc Holoxen dưới QR IV1-2 Rgồm cát màu vàng và xám tro, chứa sỏi nhỏ cũng kết vón sắt, phủ lên tầng đất sét loang lổ pleixtoxen, chiều dày đạt tới 12m

 Bậc Holoxen giữa QIV2 gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và xám vàng, chiều dày từ 10m đến70m

 Bậc Holoxen trên QIV3 gồm tầng trầm tích khác nhau về điều kiện tạo thành, thành phần vật chất, tuổi và điều kiện phân bố:

+ Tầng trầm tích biển, sông biển hỗn hợp và sinh vật mQR IV3 R, mabQR IV3 Rgồm cát hạt mịn, bùn sét hữu cơ

+ Trầm tích sinh vật, đầm lầy ven biển bamQR IV3 Rgồm bùn sét hữu cơ, than bùn + Tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp và sinh vật ambQR IV3 Rgồm bùn sét hữu cơ + Tầng bồi tích aQR IV3 Rgồm sét, á sét chảy, bùn á sét hoặc bùn sét hữu cơ

Tại khu vực ĐBSCL, tầng trầm tích này gồm (3 ÷ 5) tập hạt mịn xen kẹp với (3 ÷ 5) tập hạt thô, mỗi tập tương ứng với pleixtoxen trên, giữa và dưới Mỗi tập hạt mịn có chiều dày từ (1 ÷ 2) m đến (40 ÷ 50) m, các tập hạt thô được đặc trưng bằng

bề dày thay đổi từ (4 ÷ 85) m

Theo đặc trưng thành phần thạch học, tính chất địa chất công trình, địa chất thủy văn và chiều dày của tầng đất yếu có thể chia thành 5 khu vực đất yếu khác nhau Chiều dày của thành tạo trầm tích Holoxen trên biến đổi từ 9 đến 20m, trung bình 15m Toàn bộ chiều dày trầm tích Holoxen đạt tới 100m

Khu vực I: Khu vực đất sét màu xám nâu và xám vàng (ký hiệu I)

+ bmQR IV4 R: Đất sét, á sét màu xám nâu, có chỗ đất mềm yếu gối lên lớp trầm tích nén chặt QR I-II Rchiều dày không quá 5m

+ Đồng bằng tích tụ, có chỗ trũng đất lầy nội địa, cao độ từ (1 ÷ 3) m

+ Nước dưới đất gặp ở độ sâu (1 ÷ 5) m

Khu vực II: Khu vực đất bùn sét xen kẹp với các lớp á cát (ký hiệu II) Phân khu IIa

+ amQR IV R: Bùn sét, bùn á sét, phân bổ không đều hoặc xen kẹp gối trên nền sét chặt QR I-III R chiều dày không quá 20m phân bổ ở khu vực có độ cao từ (1 ÷ 1.5)m Mực nước ngầm cách mặt đất (0.5 ÷ 1) m

Phân khu IIb

+ a, amQR IV R: Bùn sét, bùn á sét, phân bổ không đều hoặc xen kẹp chiều dày không quá 80m Các đặc tính khác giống phân khu Iia

Phân khu IIc

+ Dạng đất bùn như IIa, IIb nhưng có chiều dày không quá 25m

Phân khu IId

+ Dạng đất bùn như IIa, IIb, IIIc nhưng có chiều dày không quá 30m

Khu vực III: Khu vực cát hạt mịn, á cát xen kẹp ít bùn a cát(ký hiệu III) Phân khu IIIa

m, am, abmQR IV R: Chủ yếu là á cát, cát bụi xen kẹp ít bùn sét, bùn á cát Holoxen gối lên trên trầm tích nén chặt QR I-III R chiều dày không quá 60m Diện tích tập trung ở đồng bằng tích tụ gợn sóng ven biển với cao độ (1 ÷ 2)m Nước ngầm cách mặt đất (0.5 ÷ 2)m

Phân khu IIIb

Các đặc tính giống phân khu IIIa nhưng chiều dày tầng đất Holoxen không quá 100m

Phân khu IIIc

Các đặc tính giống phân khu IIIR a R, IIIR b R nhưng chiều dày tầng đất Holoxen không quá 25m

Khu vực IV: Khu vực đất than bùn, sét, bùn á sét, cát bụi, á cát

Phân khu IVa

mbQR IV R: Đất than, bùn, sét, bùn á sét, thuộc tầng đất yếu Holoxen chiều dày không quá 25m, gối lên nền chặt QR I-III R Phân bố ở diện tích đồng bằng tích tụ biển

sinh vật với cao độ từ (1 ÷ 1.5) m Nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất

Phân khu IVb

abmQR IV R: Đất yếu gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét thuộc tầng Holoxen chiều dày không quá 50m, gối lên đất nén chặt QR II-III R và NR 2 R

Phân khu này phân bố ở các đầm trũng, cửa sông bị luồng lạch phân cách mãnh liệt Nước ngầm xuất hiện ở trên mặt đất

Khu vực V: Khu vực bùn á sét và bùn cát ngập nước (ký hiệu V)

Đất yếu gồm bùn, than bùn Holoxen dày từ (5 ÷ 10) m đến (40 ÷ 50) m, gối lên nền đất chặt QR II-III R Phân bổ ở các lung trũng, cửa vịnh, cửa sông Nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, chịu ảnh hưởng theo thủy triều

Nói chung, lớp đất này thường gặp ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy đến chảy Đất không được nén chặt, hệ số rỗng lớn, dung trọng tự nhiên nhỏ Sức chống cắt thấp, góc ma sát trong φ < 10P

Lớp này dày khoảng (3 ÷ 5)m, thường nằm chuyển tiếp giữa lớp sét hữu cơ

và lớp đất sét không hữu cơ (dọc tuyến kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp)

Cũng có nơi như Mỹ Tứ (Hậu Giang), lớp cát lại nằm giữa lớp sét Lớp này thường nằm không liên tục trên toàn vùng ĐBSCL

Một số hố khoan địa chất ở Hậu Giang và sông Sài Gòn cho thấy: lớp cát có

độ ẩm thiên nhiên w = (32 ÷ 35)%, dung trọng tự nhiên γ = (1.69 ÷ 1.75) g/cmP

Lớp này khá dày phân bổ ở những độ sâu khác nhau Một số hố khoan ở Long An cho thấy: lớp đất sét tương đối chặt nằm cách mặt đất (3 ÷ 4)m

Ở những nơi khác, lớp đất sét tương tự nằm cách mặt đất khoảng (9 ÷ 10)m (Thạch Anh, Hậu Giang), (15 ÷ 16)m (Vĩnh Qui, Tân Long, Hậu Giang), (25 ÷ 26)m (ở Mỹ Thanh, Hậu Giang), càng gần ven biển lớp đất sét càng thấp dần

Lớp đất sét không lẫn hữu cơ có màu xám vàng hoặc vàng nhạt, hoàn toàn bão hòa nước, ở trạng thái dẻo cứng đến dẻo chảy, tương đối chặt, khả năng chịu tải tốt hơn lớp sét hữu cơ, có đặc trưng chống cắt φ = 17P

Xây dựng các công trình trong vùng cửa sông ven biển thường phải giải quyết vấn đề khép kín và chặn dòng trong điều kiện có tác động của dao động thủy triều và sóng, có khi không thể dẫn dòng thi công, và hầu hết là không thể xử lý nền móng Do bản chất của các hiện tượng và quá trình vật lý phức tạp và mạnh mẽ hơn nhiều, vấn đề khép kín và và chặn dòng vùng cửa sông ven biển có những đặc thù riêng, không thể ứng dụng công nghệ, phương pháp thống kê, tính toán,… đã trở

thành quy trình, quy phạm ở các công trình trên các đoạn sông không có thủy triều

và các yếu tố biển

Trong vùng ảnh hương thủy triều, các quá trình thủy văn, hải văn, khí hậu, khí tượng thường có chu kỳ ngắn, cường độ lớn và rất khó dự báo Điều kiện thi công, lựa chọn vật liệu cũng hạn chế Nhưng đồng thời, do sự lên xuống của thủy triều tạo ra các trạng thái thủy lực khác nhau trong một thời gian ngắn, lại tạo ra một khả năng để con người có thể lợi dụng sao cho thời điểm hạp long là thuận lợi nhất Do đó con người cần phải khôn ngoan hơn, nắm vững quy luật để hành động

có hiệu quả hơn

Công ngh ệ thi công công trình vùng triều trên thế giới

Từ những năm đầu thế kỷ 20, tại các nước như Anh, Hà Lan, Italia đã nghiên cứu xây dựng những công trình ngăn các cửa sông đồ sộ cả về quy mô và khẩu độ từng khoang cống Các công trình ngăn sông này đều có nhiệm vụ ngăn triều gây ngập úng cho vùng đất thấp hơn mực nước biển hoặc chống triều cường do bão tại các cửa sông lớn

Năm 1950 trong dự án Deltaplan ở Hà Lan, đầu tiên cửa sông Brieles và Botlek được xây dựng, sau đó lần lượt các cửa sông khác như Western Schelde, Eastern Schelde, Haringvliet và Brouwershavense cũng được xây dựng để bảo vệ 150.000 ha đất Có thể kể tên các công trình tiêu biểu như sau:

+ Oosterschelde dam: gồm 62 cửa van cung mỗi cửa rộng 40m Các trụ chịu lực chính, mỗi trụ cao 38m nặng 18.000 tấn Biện pháp thi công trụ bằng công nghệ trụ rỗng, di chuyển nổi trên mặt nước từ vị trí đúc đến vị trí xây dựng sau đó đánh đắm

+ Công trình Lower – Rhine: hai cửa van cổng rộng 65m trên 3 trụ

Hình 1.3 : Cống lower - Rhine

Cùng với các công trình ngăn sông lớn ở Hà Lan, ở Anh cũng đã nghiên cứu xây dựng một số công trình ngăn sông lớn Năm 1953, nước trên sông Thames (chảy qua thủ đô London) dâng cao làm chết 300 người, phá hủy hầu như toàn bộ các trang trại lớn ở London Năm 1982, các kỹ sư người Anh đã thiết kế công trình ngăn sông Thames tại Woolwich cách thủ đô 17km để ngăn những đợt sóng thần từ

biển Bắc đổ vào sông Thames Công trình này có bề rộng thông nước tổng cộng là 433m, gồm 4 khoang 61m, 6 khoang 31,5m, cửa van cao hơn 20m (hình 1-3)

Dự án xây dựng các công trình giảm nhẹ lụt lội do triều cường cho thành phố Venice – Italia, công trình dự kiến tại 3 cửa sông LiDo, Malamocco và Chioggia thông từ vịnh Venice vào phá Vinece Mỗi công trình gồm 78 cửa van bằng thép trên hệ thống xà lan, mỗi cửa cao 18 ÷ 28m, rộng 20m, dày 5m Đây là loại hình công trình áp dụng nguyên lý phao nổi trong vận hành và lắp đặt cửa van cho công trình cố định Dự án này là tâm điểm của nhiều hội thảo khoa học ở Italia tổ chức từ năm 1994 đến nay, hiện nay dự án đã được quyết định đầu tư xây dựng từ 2006 ÷

2014

Công ngh ệ thi công công trình vùng triều tại Việt Nam

Trong những năm qua, công trình ngăn sông vùng ven biển với mục đích ngăn mặn, giữ ngọt và tiêu lũ để tạo nguồn nước cho dân sinh, nông nghiệp ở nước

ta cũng được đầu tư nghiên cứu và xây dựng rất nhiều Có thể kể tên một số công trình cống ngăn sông lớn đã và đang xây dựng tại nước ta như ở bảng 1-2:

Bảng 1.2: Thống kê một số công trình ngăn vùng cửa sông, ven biển

TT Tên công trình Địa điểm Kích thước

(m)

Thời điểm khởi công Thời điểm kết thúc

4 Cống Cầu Xe Hải Dương 56

Hầu hết các công trình ngăn sông vùng triều ở nước ta từ trước đến nay đều được xây dựng theo công nghệ truyền thống, đặc điểm của loại công trình này như sau:

năng, sân sau, hố xói dự phòng

Cấu tạo

- Bản đáy thân cống là bản bê tông cốt thép dày khoảng 1m, trên bản đáy là các trụ pin, giữa hai trụ pin là cửa van, trên cửa van là giàn kéo van và cầu giao thông

- Sân trước và sân sau: là bản bê tông cốt thép

- Bể tiêu năng, hố phòng xói

- Do kết cấu cơng trình nặng nên phải đĩng cọc bê tơng cốt thép xử lý nền, hoặc phải tìm nơi cĩ địa chất tốt để làm cống

150 200

Phù xa, bùn đáy.

Sét xám nâu pha lẫn hữu cơ Trạng thái chảy.

Sét màu xám nâu Trạng thái dẻo cứng.

Cát hạt mịn màu xám vàng Kết cấu chặt vừa

Sét màu nâu vàng Trạng thái nửa cứng

175 805

1000 950

+10.30

-6.40

+5.30 +6.30

Cọc BTCT (0.30x0.30x11.70)m

Cột chống sét

- BT lót M100 dày 10cm

- BTCT M250 dày 50cm

- Cát lót dày 10cm

- Cát lót dày 10cm

-14.70

-Cừ tràm 25cây /m² -Cừ tràm 25cây /m²

+5.30 +6.30 +10.30

-6.40 Cọc BTCT (0.30x0.30x11.70)m

- Thảm đá (2x1x0.3)m

- Đá 1x2 dày 5cm

- Vải địa kỹ thuật

2 hàng lỗ thoát nước Þ49 C.trình +0.5 ÷ +1.0

2 hàng lỗ thoát nước Þ49 C.trình +0.5 ÷ +1.0

- Viên lục giác dày 20cm

00

-2.70

+1.50 +1.50

- Vải địa kỹ thuật

- BT lót M100 dày 10cm- BTCT M250 dày 50cm

- Thảm đá (2x1x0.5)m

- Đá 1x2 dày 5cm

- Vải địa kỹ thuật

- BTCT M250 dày 80cm

- BT lót đá 4x6 M100 dày 10cm

- Vải địa kỹ thuật

- Cát lót dày 10cm

- Vải địa kỹ thuật

Sàn BTCT đá 1x2 M250 dày 25cmBê tông đá mi M250 dày 5cm

03 hàng cừ tràm chèn khít

L=4.7m, Þ ngọn >=4.5cm, đóng 18cây /mdài

03 hàng cừ tràm chèn khít L=4.7m, Þ ngọn >=4.5cm, đóng 18cây /mdài

-2.00 -2.00

PHÍA KÊNH THA LA

20x15 i=2%

(Phạm vi cống) +5.37

Hình 1.4 : Cắt dọc, mặt đứng phía thượng lưu, hạ lưu cống đại diện

 Bi ện pháp thi cơng: Cĩ 2 hình thức thường được áp dụng:

- Đào kênh dẫn dịng, đắp đê quây thượng hạ lưu ngăn dịng, bơm cạn nước, đào hố mĩng, xử lý nền, thi cơng mĩng cơng trình và xây dựng cơng trình lên đĩ

- Đào hố mĩng, xử lý nền, thi cơng mĩng cơng trình và xây dựng cơng trình trong hố mĩng khơ sau đĩ đào kênh dẫn, chỉnh tuyến dịng chảy và đắp chặn dịng sơng cũ

K0+21

K5+650 K5+600

K5+550

K0+140.5 K0+110

K0+93 K0+75 K0+56

K0+41 K0

K5+650

0000 HVT II-02

0000 HVT II-01

BÌNH ĐỒ HỐ MÓNG CỐNG

1 2 3 4 5 6

8 7

1:1.5 1:1.5 1:1.5 1:1.5 1:1.5

1:1.5 1:1.5

ĐT C1

HI CO ÂNG ÁNG

1:1.51:1.5

3

4

9 5

8

KHU VỰC BÃI LÁN TRẠI

Biên bồi hoàn tạm thời

Biên hoàn tạm thời

Biên bồi hoàn tạm thời

TỶ LỆä : 1/100

MĐTN

m =1.50

Cấp phối đá 0×4 dày 20cm

Đất đắp nền đầm chặt K>=0.9

1:2.0200

Þng>=4.5cm, đóng 12 cây/mdài Đóng 2 hàng Cừ bạch đàn chèn khít, L=4.7m Đất đắp

K>=0.9

Thép neo Þ8a100 L= 8.6m Lót phên tre Cừ bạch đàn ngang

liên kết đầu cừ

Cừ bạch đàn xiên khoảng cách 50cm

+0.50 +1.50 1:2 0

i = 10%

1:3.0

1:3.0 -2.00

-2.00

-2.70

Trang :56

200 Cừ bạch đàn ngang

liên kết đầu cừ

Cừ bạch đàn xiên

khoảng cách 50cm

+2.00 1:2 0 1:2.0

Lót phên tre Đất đắp K>=0.9 1:3.0

Máy đào đứng trên tấm chống lầy đào hố móng Bãi chứa đất

Máy đào trung chuyển

Máy đào trung chuyển

m =1.50

m =1.50

Hình 1.5: Mặt bằng, cắt dọc biện pháp thi cơng hố mĩng cống đại diện

 Ưu nhược điểm của cơng nghệ ngăn sơng truyền thống

Ưu điểm: Cơng trình kiên cố, thi cơng trong hố mĩng khơ nên chất lượng thi

cơng tốt, đã cĩ nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi cơng

Nhược điểm: Một số cơng trình xây dựng theo cơng nghệ truyền thống này

cịn những tồn tại sau:

- Thiết kế: giá thành cao, kinh phí xử lý nền và tiêu năng tốn kém

- Thi công: thường phải dẫn dòng, nên phải đền bù giải phóng mặt bằng lớn

do đó kinh phí đền bù cao, thời gian đền bù dài

- Môi trường: Thay đổi dòng chảy tự nhiên, gây diễn biến môi trường, trước đập đất chặn dòng sông cũ là một khúc sông chết

- Công trình thu hẹp dòng chảy nhiều nên một số cống vùng triều của ta xây dựng trước đây đã gây ra diễn biến xói lòng dẫn rất phức tạp cho lòng dẫn và gây ngập úng, vấn đề này được các nhà khoa học quan tâm đặc biệt trong suốt 20 năm qua, cụ thể được thống kê trong bảng 1-3

Bảng 1.3: Bảng thống kê xói lở hạ lưu một số cống lộ thiên

TT Tên cống Tỉnh B (chiều

rộng m)

H (cột nước m)

Chiều sâu

hố xói (m)

Chiều dài

hố xói (m)

 M ột số công trình cống lớn được xây dựng theo công nghệ truyền

th ống trong thời gian qua:

1 Công trình cống Nghi Quang – tỉnh Nghệ An: 12 cửa cao 4m rộng 6m, một cửa cung rộng 8m, tổng cộng 54m thông nước, hoàn thành năm 1996

2 Công trình cống Ba Lai – tỉnh Bến Tre: khẩu diện 84m gồm 10 cửa, hoàn thành năm 2002

3 Công trình cống Láng Thé – tỉnh Trà Vinh: khẩu diện 100m gồm 10 cửa, mỗi cửa rộng 10m, hoàn thành năm 2005

4 Công trình cống Cái Hóp – tỉnh Trà Vinh: khẩu diện 73,5m gồm 7 cửa, mỗi cửa rộng 10,5m, hoàn thành năm 2006

Trong những năm gần đây, để giải quyết một số khó khăn như chuyển đổi cơ cấu sản xuất từ trồng lúa sang nuôi tôm và khó khăn trong giải phóng mặt bằng thi công, Viện khoa học Thủy lợi đã nghiên cứu và ứng dụng loại hình Đập xà lan cho vùng Đồng Bằng Nam Bộ Một số đặc điểm chính của loại công trình này như sau:

- Nguyên lý

+ Ổn định chống trượt: bằng ma sát giữa xà lan và nền đất, áp lực đất trước

và sau cống, trọng lượng toàn bộ xà lan kể cả dung tích nước trong hộp xà lan, áp lực đất hai bên mang cống

+ Ổn định chống thấm: bằng đường viền bản đáy và đường viền hai bên trụ pin

+ Ổn định chống xói hạ lưu: Mở rộng khẩu độ thoát nước để giảm gia cố tiêu năng do đó chỉ gia cố nhẹ bằng thảm đá

+ Ứng suất nền: giảm thiểu khối lượng, mở rộng tiết diện bản đáy để giảm ứng suất pháp, đảm bảo đất nền không bị phá hoại ngay cả trên nền đất yếu

+ Cũng giống như các công trình ngăn sông khác, cống bằng công nghệ đập

xà lan BTCT gồm các phần chính sau: Phần ngăn sông gồm xà lan, cửa van gắn trên xà lan, mang cống nối tiếp hai bờ

+ Toàn bộ xà lan (bản đáy, trụ pin) bằng bê tông cốt thép dạng hộp rỗng, trên mặt sàn hộp đáy bố trí cửa van có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt, thoát

lũ

+

+ Hệ thống hộp phao rỗng được cấu tạo bởi hệ thống tường và vách dày từ

12 – 15cm Trên mặt sàn trụ pin bố trí bệ định vị các puly dẫn hướng cáp, tời đóng mở cửa van Ngoài ra trên mặt sàn trụ pin bố trí hệ thống bơm nước vào hộp xà lan để đánh chìm xà lan khi thi công hạ thủy

+ Do khả năng di động nên có thể chọn được vị trí đúc xà lan trong khô Tại

vị trí công trình mặt bằng chật hẹp không tạo được hố móng thì có thể thi công xà lan tại một hố móng khác thích hợp hơn, sau đó lại dắt đến vị trí công trình và đánh đắm

 Ưu nhược điểm của Công nghệ ngăn sông kiểu Đập xà lan

Do giảm được đáng kể mặt bằng xây dựng cống nên tiết kiệm được thời gian

và kinh phí giải phóng mặt bằng, điều đó sẽ ảnh hưởng tích cực đến quá trình thi công các công trình trong dự án

Do khả năng di động nên có thể chọn được vị trí đúc xà lan phù hợp

Thi công nhanh, tổ chức thi công theo dây chuyền nếu có nhiều công trình tại

1 khu vực

Công trình được xây dựng trên nền đất yếu mà không phải xử lý nền hoặc xử

lý nền nhẹ, khả năng tiêu thoát lũ tốt hơn do mở rộng khẩu độ thoát nước Cũng do

mở rộng khẩu độ thoát nước nên đã giảm được lưu lượng đơn vị nên về cơ bản không phải gia cố tiêu năng ở hạ lưu công trình hoặc chỉ gia cố nhẹ bằng rọ đá Đây

là những ưu điểm nổi bật mà những công trình ngăn sông truyền thống không có được

Việc xây dựng các công trình không đòi hỏi các thiết bị thi công đặc chủng, bên cạnh đó có thể thiết kế kích thước xà lan phù hợp với kích thước lòng sông, lòng kênh tự nhiên nên ngay cả các con sông, kênh nhỏ thì xa lan cũng có thể di chuyển vào được

+ Chưa có quy trình thiết kế và thi công xà lan

+ Các đơn vị thi công công trình thủy lợi đều chưa có kinh nghiệm

 M ột số công trình áp dụng công nghệ ngăn sông kiểu Đập xà lan:

+ Công trình Phước Long – tỉnh Bạc Liêu, bề rộng thông nước B = 12m chênh lệch cột nước ΔH = 0,7m, độ sâu 3,7m, hoàn thành năm2004 + Công trình cống Thông Lưu – huyện Vĩnh Lợi – tỉnh Bạc Liêu, bề rộng thông nước B = 10m chênh lệch cột nước ΔH = 2,2m, độ sâu 3,5m, chiều rộng kênh 25m, hoàn thành năm 2005

Hình 1.6: Cấu tạo đập xà lan

 S ự ra đời của công nghệ Đập trụ đỡ

Nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Thủy lợi mà đứng đầu là GS.TS Trương Đình Dụ đã đề xuất một số công nghệ mới thông qua đề tài khoa học cấp Nhà nước “Nghiên cứu áp dụng công nghệ tiên tiến trong cân bằng, bảo vệ và sử dụng có hiệu quả nguồn nước Quốc gia” mã số KC12-10 thuộc Chương trình khoa

học công nghệ KC 12 từ năm 1991 ÷ 1995 Đề tài đã đề xuất và nghiên cứu được

một số giải pháp công trình làm việc theo nguyên lý mới và đổi mới công nghệ thi

công nhằm tăng hiệu quả đầu tư mà Đập trụ đỡ là một loại công trình trong số đó

Đập trụ đỡ là một loại công trình ngăn sông được xây dựng giữa dòng sông

có chiều rộng thoát nước xấp xỉ lòng sông Áp lực nước tác dụng vào cửa van được truyền trực tiếp vào trụ, các trụ đặt trên hệ cọc, dầm đỡ van gối lên hai bệ trụ, chống thấm bằng cừ gắn dưới dầm đỡ van, chống xói bằng thảm đá

Bề rộng một khoang đập trụ đỡ phụ thuộc vào khả năng chế tạo và bố trí cửa van Chiều rộng toàn bộ công trình đập trụ đỡ không hạn chế vì các trụ pin được thi công độc lập như vậy có thể dùng đập trụ đỡ để ngăn những con sông lớn

Trên đập trụ đỡ bố trí các loại cửa van để điều tiết nước tùy thuộc vào nhiệm

vụ cụ thể của từng công trình như: cửa clape trục dưới, cửa clape trục trên, cửa tự động cánh cửa, cửa cung, cửa van cao su, …

Công trình đập trụ đỡ được thi công trong nước ngay trên lòng sông cũ vì vậy không phải đền bù giải phóng mặt bằng và không phụ thuộc nhiều vào chế độ dòng chảy trên sông nên thời gian thi công được rút ngắn

 Các công trình đã được xây dựng theo công nghệ Đập trụ đỡ:

1 Cống Phó Sinh, Bạc Liêu: Gồm 3 khoang cửa van tự động hai chiều, mỗi cửa rộng 7,5m Chênh lệch mực nước 3m Cầu giao thông H13-X60 Công trình này chỉ thử nghiệm nguyên lý kết cấu đập trụ đỡ, còn biện pháp thi công vẫn như cống

cổ truyền

Hình 1.7 : Công trình ngăn mặn giữ ngọt Phó Sinh (Bạc Liêu -1998)

2 Cống Sông Cui, Long An: Gồm 2 cửa van tự động hai chiều mỗi cửa rộng 8m Chênh lệch mực nước 3m Cầu giao thông rộng 4,5m tải trọng H13-X60

Hình 1.8 : Công trình ngăn mặn giữ ngọt Sông Cui (Long An -2001)

3 Cống Thảo Long Huế có quy mô lớn nhất nước ta hiện nay Bxh=472,5x4m, gồm 15 khoang cửa mỗi khoang rộng 31,5m và âu thuyền rộng 8m, cửa van Clape trục dưới, nhịp cầu L = 33m, mặt cầu Bc=10m, tải trọng đoàn xe H30-XB80 Chênh lệch mực nước lớn nhất 1,2m

4 Cống Hiền Lương huyện Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi, có khẩu độ 64m, gồm 16 cửa tự động 4m, chênh lệch mực nước 2m, cầu rộng 4m, tải trọng H13-X60

Hình 1.9 : Công trình cống Hiền Lương (Quảng Ngãi)

Vùng triều là nơi có điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, chế độ dòng chảy hết sức phức tạp, đặc biệt là điều kiện thủy văn và chế độ dòng chảy thường biến đổi trong ngày Hơn nữa đây lại thường là nơi có nhu cầu giao thông đường thủy cũng như đường bộ tương đối lớn

Việc thi công công trình ở nơi chịu ảnh hưởng của thủy triều thường gặp rất nhiều khó khăn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khách quan của từng công trình, vì thế

từ trước tới nay trên Thế giới cũng như ở Việt Nam đã có nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu đưa ra rất nhiều biện pháp thi công cho công trình có chịu ảnh hưởng của thủy triều nhằm tăng năng suất thi công, chất lượng công trình, giảm tác động bất lợi của yếu tố khách quan, giảm giá thành công trình

Đối với mỗi biện pháp thi công lại có những ưu, nhược điểm khác nhau việc lựa chọn biện pháp thi công cho công trình cụ thể cần phải được nghiện cứu phân tích đánh giá một cách đầy đủ, chính xác dựa trên các yếu tố về điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội của khu vực thi công công trình nhằm tìm ra phương án thi công tối ưu nhất

Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn học viên chỉ tập chung sâu vào nghiên cứu giải pháp thi công công trình cống vùng triều Nhiêu lộc – Thị Nghè, Cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè là cống có những đặc điểm đặc trưng cho công trình cống vùng triều của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long