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

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ nông nghiệp và ptnt Trờng đại học thuỷ lợi Nguyễn văn toàn Nghiên cứu giảI pháp thi công công trình Cống chịu ảnh hởng vùng triều Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 60.58.40 luận văn thạc sĩ Ngời hớng dẫn khoa học: TS Đồng Kim Hạnh Hà nội - 2013 LỜI CẢM ƠN 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 Nguyễn Văn Toàn LỜI CAM ĐOAN 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 Nguyễn Văn Toàn MỤC LỤC 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 TRÌNH 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 2.2.2 Nhóm các nhân tố về điều kiện thi công công trình 35 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 MỤC LỤC BẢNG BIỂU 30TBảng 1.1: Số mũ trong công thức 1.430T 12 30TBảng 1.2: Thống kê một số công trình ngăn vùng cửa sông, ven biển30T 23 30TBảng 1.3: Bảng thống kê xói lở hạ lưu một số cống lộ thiên30T 26 30TBảng 2.1: Kích thước thiết bị neo30T 41 30TBảng 2.2: Thông số xích neo30T 42 30TBảng 2.3: Thông số mắt xích cuối30T 42 30TBảng 2.4: Thông số mắt xích quay30T 43 30TBảng 2.5 : Thông số vòng liên kết30T 43 30TBảng 2.6: Thông số vòng nối30T 44 30TBảng 2.7: Thông số cáp30T 44 30TBảng 3.1: Phân bố địa hình lưu vực30T 56 30TBảng 3.2: Các đặc trưng nhiệt độ.30T 57 30TBảng 3.3: Các đặc trưng gió.30T 57 30TBảng 3.4: Mô hình mưa trận 3 giờ ứng với các chu kỳ lặp lại (năm)30T 59 30TBảng 3.5 :Thời gian duy trì độ mặn 4 g/l ở một số vị trí trong điều kiện tự nhiên30T 60 30TBảng 3.6: Mực nước cực trị tại trạm Phú An30T 60 30TBảng 3.7: Mực nước triều lớn nhất tính theo số liệu tại trạm Phú An H(cm)30T 61 30TBảng 3.8: Điều kiện thủy văn thủy lực30T 63 30TBảng 3.9: Đặc trưng kỹ thuật của cọc cừ ván thép Larsen SP IV30T 64 30TBảng 3.10: Cường độ chịu lực cho phép của cọc cừ ván thép30T 64 30TBảng 3.11: Đặc tính kỹ thuật của cáp PC3630T 65 30TBảng 3.12: Thông số đất nền và đất đắp30T 67 30TBảng 3.13: Thông số vật liệu mô hình30T 67 30TBảng 3.14: Thông số ô tô30T 74 30TBảng 3.15: Thông số yêu cầu của vữa bentonite30T 76 30TBảng 3.16: Thông số điều chỉnh độ nhớt của vữa bentonite30T 79 30TBảng 3.17: Sai lệch cho phép của cọc khoan nhồi30T 87 DANH MỤC HÌNH VẼ 30THình 1.1 : Biểu đồ quan hệ giữa30T 9 30THình 1.2: Phân bố chiều dày và hàm lượng bùn cát với lưu tốc dòng triều30T 10 30THình 1.3: Cống lower - Rhine30T 22 30THình 1.4: Cắt dọc, mặt đứng phía thượng lưu, hạ lưu cống đại diện30T 24 30THình 1.5: Mặt bằng, cắt dọc biện pháp thi công hố móng cống đại diện30T 25 30THình 1.6: Cấu tạo đập xà lan30T 29 30THình 1.7: Công trình ngăn mặn giữ ngọt Phó Sinh (Bạc Liêu -1998)30T 30 30THình 1.8: Công trình ngăn mặn giữ ngọt Sông Cui (Long An -2001)30T 31 30THình 1.9: Công trình cống Hiền Lương (Quảng Ngãi)30T 32 30THình 2.1: Tìm trọng tâm hợp lực30T 37 30THình 2.2: Tính độ chìm30T 38 30THình 2.3: Tính bán kính ổn định30T 39 30THình 2.4: Tính bán kính ổn định30T 39 30THình 2.5: Tính độ nghiêng30T 40 30THình 2.6: Thiết bị neo30T 41 30THình 2.7: Xích neo30T 41 30THình 2.8: Vòng xích30T 42 30THình 2.9: Mắt xích cuối30T 42 30THình2.10: Mắt xích quay30T 43 30THình 2.11 : Vòng liên kết30T 43 30THình 2.12: Vòng nối30T 44 30THình 2.13: Neo30T 45 30THình 2.14: Lực tác dụng vào neo30T 47 30THình 2.15: Lực xung kích tác dụng lên cáp neo30T 47 30THình 2.16: Chiều dài cáp neo30T 47 30THình 2.17: Một số hình ảnh thi công bằng hệ nổi30T 48 30THình 2.18: Một số hình ảnh thi công bằng phương pháp đắp đảo30T 50 30THình 3.1: Khu vực dự án30T 53 30THình 3.2: Mặt bằng công trình30T 55 30THình 3.3: Mặt bằng và mặt cắt khung vây đắp cát30T 65 30THình 3.4: Mô hình, tải tác dụng và nội lực trong cừ, phản lực gối tựa30T 66 30THình 3.5: Mô hình tính toán giai đoạn thi công30T 68 30THình 3.6: Biến dạng tổng thể và biểu đồ mô men cừ - TH130T 68 30THình 3.7: Biến dạng tổng thể và biểu đồ mô men cừ - TH230T 69 30THình 3.8: Ổn định tổng thể của khung vây – TH230T 69 30THình 3.9: Máy khoan SOILMEC RT3 – ST30T 75 30THình 3.10: Cấu tạo phiễu thử nhớt30T 77 30THình 3.11: Sơ đồ tạo lỗ khoan30T 79 30THình 3.12: Công tác gia công cốt thép30T 81 30THình 3.13: Công tác hạ cốt thép30T 82 30THình 3.14: Quy trình thi công cọc khoan nhồi30T 85 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài 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 2 - 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 nh ồi 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. 2. Mục đích của đề tài - 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. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - 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. 4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết và áp dụng cho bài toán cụ thể. [...]...3 - Nghiên cứu tài liệu trong nước và ngồi nước liên quan đến cơng nghệ thi cơng cơng trình chịu ảnh hưởng triều - Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới phương án thi cơng và phân tích lựa chọn phương án thi cơng hợp lý 5 Kết quả đạt được - Đặc trưng cơ bản trong thi cơng các cơng trình cống chịu ảnh hưởng triều - Đề xuất các giải pháp thi cơng cơng trình cống vùng triều - Đề xuất giải pháp thi cơng... thích hợp cơng trình cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè 4  CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH THI CƠNG CÁC CƠNG TRÌNH CỐNG CHỊU ẢNH HƯỞNG VÙNG TRIỀU 1.1 Tổng quan về đặc điểm, điều kiện tự nhiên cơng trình cống vùng triều Thủy 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... 1.2 Các biện pháp thi cơng cơng trình vùng triều Cơng nghệ thi cơng cơng 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 cơng trình ngăn các cửa sơng đồ sộ cả về quy mơ và khẩu độ từng khoang cống Các cơng trình ngăn sơng này đều có nhiệm vụ ngăn triều gây ngập úng cho vùng đất thấp hơn mực nước biển hoặc chống triều cường... Đoạn sơng từ cửa sơng đến giới hạn thủy triều gọi là đoạn sơng chịu ảnh hưởng thủy triều Vị trí giới hạn ln thay đổi theo mùa lũ hay mùa kiệt của dòng chảy sơng 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 sơng chịu ảnh hưởng triều Sự thay đổi mực nước ở cửa sơng chịu ảnh hưởng khơng những quan hệ của lưu lượng... 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 thi n khá phức tạp, nhất là lân cận ở các cửa sơng Độ lớn triều khoảng 3,0 – 4.0m trong thời kỳ nước cường Vùng ven... 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 7 1.1.8 Đặc tính thủy văn vùng cửa sơng có thủy triều 1.1.8.1 Hiện tượng thủy triều ở cửa sơng Q trình truyền sóng triều vào cửa sơng được mơ tả như sau: - Trong thời gian triều bắt... biển cũng chảy vào sơng Trong q trình triều truyền vào sơng, do ảnh hưởng của đáy sơng cao dần và nước trong sơng 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 sơng, ngồi cửa sơng 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 sơng bị yếu... nghệ thi cơng cơng trình vùng triều tại Việt Nam Trong những năm qua, cơng trình ngăn sơng vùng ven biển với mục đích ngăn mặn, giữ ngọt và tiêu lũ để tạo nguồn nước cho dân sinh, nơng nghiệp ở nước ta cũng được đầu tư nghiên cứu và xây dựng rất nhiều Có thể kể tên một số cơng trình cống ngăn sơng lớn đã và đang xây dựng tại nước ta như ở bảng 1-2: 23 Bảng 1.2: Thống kê một số cơng trình ngăn vùng. .. lở hạ lưu một số cống lộ thi n TT Tên cống Tỉnh B (chiều H (cột rộng m) nước m) 4,5 Chiều sâu Chiều dài hố xói hố xói (m) (m) 6,8 75 1 Cống Lân I Thái Bình 30 2 Cống Cầu Xe Hải Dương 56 9 70 3 Cống Vân Đồn Bến Tre 15 7,4 105 4 Cống Rồng Nam Hà 22 3,9 3,3 100 5 Cống Ngơ Xá Nam Hà 11 3,0 5,0 50 2 1,5 5,0 50 10 3 4,2 80 6 7 Cống Hải Hưng Hải Dương Cống Ngơ Đồng Nam Hà  Một số cơng trình cống lớn được xây... dọc biện pháp thi cơng hố móng cống đại diện  Ưu nhược điểm của cơng nghệ ngăn sơng truyền thống Ưu điểm: Cơng trình kiên cố, thi cơng trong hố móng khơ nên chất lượng thi cơng tốt, đã có nhiều kinh nghiệm thi t kế và thi cơng Nhược điểm: Một số cơng trình xây dựng theo cơng nghệ truyền thống này còn những tồn tại sau: - Thi t kế: giá thành cao, kinh phí xử lý nền và tiêu năng tốn kém 26 - Thi cơng: . quá trình thi công công trình. 2. Mục đích của đề tài - 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. án thi công hợp lý. 5. Kết quả đạt được - 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. ở vùng triều. - Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công thích hợp cống Nhiêu Lộc - Thị Nghè. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các công trình cống xây dựng ở vùng triều.