nghiên cứu kết cấu và giải pháp thi công đê biển tuyến vũng tàu - gò công bằng hệ cọc ly tâm và cọc xiên

LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong suốt thời gian tác giả học tập và nghiên cứu tại trường. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Đình Hòa đã vạch ra những định hướng khoa học và tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Cảm ơn các anh chị em trong Trung tâm công trình đồng bằng ven biển và đê điều – Viện Thủy Công - Viện khoa học thuỷ lợi Việt Nam là những người đã sát cánh cùng tác giả trong quá trình nghiên cứu. Đặc biệt là các đồng nghiệp thuộc Bộ môn phát triển công nghệ mới, nhóm thực hiện đề tài đê biển Vũng Tàu – Gò Công đã đóng góp cho tác giả nhiều ý kiến hay và cung cấp nhiều thông tin bổ ích. Xin cảm ơn ban chủ nhiệm của các đề tài trong cụm 6 đề tài thuộc chương trình:” Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng tuyến đê biển đa mục tiêu Vũng Tàu – Gò Công” đã cung cấp cho tác giả những số liệu đầu vào cần thiết dùng trong quá trình làm luận văn. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình đã động viên tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận vă n này. Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2012 Tác giả Ngô Thế Hưng BẢN CAM KẾT Họ và tên học viên: Ngô Thế Hưng Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu kết cấu và giải pháp thi công đê biển tuyến Vũng Tàu - Gò Công bằng hệ cọc li tâm và cọc xiên”. Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu, tính toán là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu bất kỳ hình thức kỷ luậ t nào của Khoa và Nhà trường. Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2012 Học viên cao học Ngô Thế Hưng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1  I. Tính cấp thiết của đề tài: 1 II. Mục đích của đề tài: 5 III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 5 IV. Kết quả đạt được của luận văn: 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7 1.1. Giới thiệu chung vùng nghiên cứu 7 1.2. Tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới 10 1.3. Tổng quan các dạng công trình đê biển trong nước 21 1.4. Kết luận chương 1. 24 1.5. Những vấn đề nghiên cứu của luận văn: 25 CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÊ BIỂN TRÊN TUYẾN VŨNG TÀU – GÒ CÔNG 26  2.1. Vị trí và quy mô dự án: 26 2.1.1. Vị trí công trình dự kiến: 26 2.1.2. Quy mô của dự án 26 2.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của dự án 27 2.3. Điều kiện tự nhiên của vùng dự án: 28 2.3.1. Đặc điểm về thủy văn thủy lực: 28 2.3.2. Đặc điểm về sóng gió: 28 2.3.3. Đặc điểm về bão: 29 2.3.4. Đặc điểm về thủy triều: 30 2.3.5. Đặc điểm về địa hình: 31 2.3.6. Đặc điểm về địa chất: 31 2.3.7. Một số đặc điểm chính của tuyến công trình: 32 2.4. Một số giải pháp kết cấu đê biển có thể áp dụng cho xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công 33  2.4.1. Giải pháp đê có lõi bằng vật liệu tại chỗ kết hợp gia cố nền và mái: 33 2.4.2. Giải pháp đê bằng hệ thống các xà lan bê tông cốt thép nối tiếp nhau 35 2.4.3. Giải pháp đê biển bằng hệ cọc ly tâm kết hợp với cọc xiên: 36 2.4.4. Giải pháp đê biển có cấu tạo bằng hệ thống tường ô vây: 38 2.4.5. Giải pháp đê biển có cấu tạo mái nghiêng kết hợp với tường cừ: 40 2.4.6. Giải pháp đê biển có cấu tạo bằng hệ thống xà lan tạo chân 41 2.5. Kết luận chương 2: 42 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ĐÊ BIỂN BẰNG HỆ CỌC LY TÂM VÀ CỌC XIÊN 44  3.1. Bố trí chung giải pháp kết cấu: 44 3.1.1. Thân đê: 44 3.1.2. Đỉnh đê: 45 3.1.3. Gia cố chân đê: 46 3.2. Các thông số thiết kế: 46 3.3. Tính toán xác định các thông số cơ bản của đê 47 3.3.1. Cao trình đỉnh đê: 47 3.3.2. Cao trình mặt dầm cầu công tác 49 3.3.3. Bề rộng mặt đê: 49 3.4. Tính toán kiểm tra ổn định tổng thể của đê: 50 3.4.1. Tính toán ổn định kết cấu đê biển: 50 3.4.2. Tính toán kiểm tra ổn định thấm: 62 3.4.3. Tính toán kết cấu dầm cầu công tác: 69 3.5. Kết luận chương 3 72 CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH 73 4.1. Biện pháp thi công cọc trong nước: 73 4.1.1. Thi công cọc trong nước bằng hệ sàn đào: 73 4.1.2. Thi công cọc trong nước bằng tàu đóng cọc trên hệ nổi: 78 4.2. Biện pháp thi công một số cấu kiện khác: 83 4.2.1. Thi công cọc chèn và kín nước giữa các cọc 83 4.2.2. Thi công dầm cầu công tác: 84 4.2.3. Thi công gia cố chân đê: 85 4.3. Kết luận chương 4 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 HÌNH MINH HỌA Hình 1.1. Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam 1  Hình 1.2. Quy hoạch chống ngập úng khu vực TP. Hồ Chí Minh 2 Hình 1.3. Vị trí tuyến đê biển đề xuất nhìn từ Google Earth 3 Hình 1.4. Giải pháp quy hoạch vùng Tp.HCM và Đồng Tháp Mười 7 Hình 1.5. Phạm vi vùng ảnh hưởng của tuyến đê biển 9 Hình 1.6. Bản đồ đê biển ở Hà Lan 10 Hình 1.7. Mặt cắt ngang đê qua các thời kỳ 11 Hình 1.8. Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan 12 Hình 1.9. Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk 13 Hình 1.10. Vị trí tuyến đê biển Saemangeum 14 Hình 1.11. Mặt cắt ngang đê Saemangeum 15 Hình 1.12. Vị trí tuyến đê biển St. Peterburg - Nga 16 Hình 1.13. Mặt cắt ngang đê St.Peterburg 17 Hình 1.14. Một số hạng mục công trình đê biển St. Peterburg 18 Hình 1.15. Vị trí của dự án New Orleans Surge Barrier 18 Hình 1.16. Mặt cắt ngang New Orleans 19 Hình 1.17. Đê NamPho – Bắc Triều Tiên 20 Hình 1.18. Các hạng mục chính của đê biển Nam Pho 21 Hình 1.19. Kết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam 22 Hình 1.20. Một số công trình đê biển ở Việt Nam 23 Hình 2.1. Vị trí dự kiến vùng tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công 26 Hình 2.2.  Mực nước quan trắc tại Vũng Tàu tháng 01/2005 30 Hình 2.3. Cắt dọc địa hình tại vị trí tuyến đê chính 31 Hình 2.4. Cắt ngang kết cấu đê biển dạng 1 33 Hình 2.5. Cấu tạo đê biển dạng 2 35 Hình 2.6. Kết cấu mặt cắt đê biển dạng 3 38 Hình 2.7. Kết cấu đê biển dạng tường ô vây 39 Hình 2.8. Mặt cắt ngang đê biển dạng 5 40 Hình 2.9. Mặt cắt ngang đê phương án 6 41 Hình 3.1. Bình đồ vị trí hố khoan trên tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công 31 Hình 3.2. Mặt cắt ngang thân đê 44  Hình 3.3. Cấu tạo hàng cọc chịu lực thân đê 45 Hình 3.4. Cấu tạo dầm đỉnh đê 46 Hình 3.5. Cắt dọc tường cọc 54 Hình 3.6. Sơ đồ ngoại lực tác dụng lên công trình 55 Hình 3.7. Mô hình bài toán trong Plaxis 56 Hình 3.8. Biến dạng tổng thể tường cọc, đất nền 57 Hình 3.9. Chuyển vị nền theo phương ngang 57 Hình 3.10. Chuyển vị nền theo phương đứng 58 Hình 3.11. Ứng suất hiệu quả trong nền 58 Hình 3.12. Chuyển vị trong cọc chính 59 Hình 3.13. Nội lực trong cọc chính 59 Hình 3.14. Chuyển vị trong cọc chống 60 Hình 3.15. Nội lực trong cọc chống 61 Hình 3.16. Mô hình tính toán - THTT. 67 Hình 3.17. Mô hình tính toán - THKT 67 Hình 3.18. Dòng thấm qua công trình - THTT 67 Hình 3.19. Dòng thấm qua công trình - THKT 68 Hình 3.20. GradientXY dưới chân cọc, cửa ra - THTT 68 Hình 3.21. GradientXY dưới chân cọc, cửa ra - THKT 68 Hình 3.22. Gradien cửa ra - THTT 69 Hình 3.23. Gradien cửa ra - THKT 69 Hình 3.24. Mô hình kết cấu trên phần mềm Sap2000 70 Hình 3.25. Nội lực sinh ra trong cấu kiện 71 Hình 4.1. Mặt bằng hệ sàn đạo và xà lan định vị đóng cọc 74 Hình 4.2.  Cắt ngang biện pháp thi công cọc bằng sàn đạo 74 Hình 4.3. Sàn đạo thi công cọc xiên 75 Hình 4.4. Thi công cọc công trình New Orleans 76 Hình 4.5. Bố trí sàn đạo dạng đường ray 77 Hình 4.6. Thi công cọc tại Cảng Quốc tế Sp-PSA 78 Hình 4.7. Tàu đóng cọc Biển Đông CT16 79 Hình 4.8. Màn hình dữ liệu trên tàu 80 Hình 4.9. Thi công cọc tại cảng Nghi Sơn - Thanh Hóa 81 Hình 4.10. Tàu đóng cọc TDC 09 82 Hình 4.11. Thi công cọc tại cảng Dung Quất 82 Hình 4.12. Thi công cọc nhà máy nhiệt điện Ômôn – Cần Thơ 83 Hình 4.13. Thi công kín nước giữa các cọc 83 Hình 4.14. Thi công lắp ghép dầm mũ đầu cọc 85 Hình 4.15. Cấu kiện chống sóng chân đê 86 Hình 4.16. Cần cẩu lắp đặt kết hợp với thợ lặn hỗ trợ dưới nước 86 Hình 4.17. Thi công thả rọ đá bằng phao chuyên dụng 87 BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Chiều cao sóng và chu kỳ sóng theo tần suất lặp lại 29  Bảng 2.2: Mực nước đỉnh triều tại các trạm thủy văn ứng với tần suất xuất hiện 30 Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật của các cấu kiện 55 Bảng 3.2: Thông số kết cấu được mô phỏng trong phần mềm Plaxis 55 Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý của đất nền (KH5) 56 Bảng 3.4: Tổ hợp mực nước tính toán và kiểm tra thấm 62 Bảng 3.5: Kết quả tính toán thấm 69 Bảng 3.6: Kết quả tính toán kết cầu dầm cầu công tác 71 1 MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài: Vấn đề biến đổi khí hậu và nước biển dâng đã gây ra tình trạng xâm nhập mặn, thiếu nước ngọt, vấn đề úng ngập, thoát lũ của vùng Đồng Tháp Mười (ĐTM) và Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) với xu hướng ngày càng gia tăng. Mưa cực đoan trên lưu vực sông Đồng Nai - Sài Gòn và tại khu vực TP.HCM, kết hợp triều cường – nước biển dâng s ẽ càng gây sức ép đến hệ thống tiêu thoát nước, làm gia tăng tình trạng ngập lụt cho Thành phố trong thời gian tới. (a) Ngập lụt do triều cường (b) Lúa chết do nhiễm mặn (c) Thiếu nguồn nước ngọt (d) Diện tích đất liền bị thu hẹp Hình 1.1. Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam Để giải quyết tình trạng ngập úng do triều cường và lũ ở TP.HCM, Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực TP.HCM theo quyết định số 1547/QĐ-TTg ngày 28/10/2008. Quy hoạch này bao gồm việc xây dựng một hệ thống đê bao dài 187 km, 12 cống l ớn, 22 cống có khẩu độ từ 7,5m 2 đến 60m và 70 cống có khẩu độ từ 2m đến 5m. Giai đoạn I bảo vệ vùng I (bờ hữu sông Sài Gòn, Nhà Bè, Vàm Cỏ, Vàm Cỏ Đông) diện tích khoảng 140.000ha, đến nay việc triển khai dự án đã bước sang năm thứ năm. Tuy nhiên, vấn đề về giải phóng mặt bằng và nguồn vốn trong quá trình xây dựng đang vấp phải những khó khăn nhất định, đây chính là nguyên nhân gây kéo dài thời gian xây dựng của dự án. Hình 1.2. Quy hoạch chống ngập úng khu vực TP. Hồ Chí Minh Song song với việc thực hiện dự án chống ngập thì cũng có nhiều đề tài, chương trình hay dự án khác đã và đang được triển khai nhưng nhìn chung vẫn chưa cải thiện được tình hình khu vực. Đặc biệt là Thành phố Hồ Chí Minh vẫn bị ngập [...]... nghiên cứu của luận văn: Trên cơ sở phân tích về tính cấp thi t của giải pháp kết cấu và công nghệ thi công đê biển tuyến Vũng Tàu - Gò Công, các vấn đề về tổng quan và phương pháp tiếp cận Trong phạm vi luận văn này, tác giả tập trung đi sâu vào nghiên cứu một số nội dung sau đây: - Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp kết cấu đê biển có thể ứng dụng để xây dựng cho tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công - Nghiên. .. Việc nghiên cứu một cách kỹ lưỡng giải pháp kết cấu và biện pháp thi công xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công cùng với các hạng mục công trình khác trên tuyến đê nhằm đảm bảo hài hòa giữa lợi ích và tác động đến môi trường sinh thái, phù hợp với điều kiện của Việt Nam là hết sức cần thi t 5 Đề tài luận văn: Nghiên cứu kết cấu và giải pháp thi công đê biển tuyến Vũng Tàu - Gò Công bằng hệ cọc. .. Nghiên cứu phương pháp tính toán kết cấu đê biển - Nghiên cứu và đề xuất biện pháp thi công công trình 26 CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÊ BIỂN TRÊN TUYẾN VŨNG TÀU – GÒ CÔNG 2.1 Vị trí và quy mô dự án: 2.1.1 Vị trí công trình dự kiến: Theo kết quả nghiên cứu đề xuất bước đầu, sơ bộ chọn vị trí tuyến đê biển như sau: Vị trí tuyến đê biển xuất phát từ phía Gò Công (Tiền Giang) đến gần Vũng Tàu (cách... li tâm và cọc xiên sẽ tập trung nghiên cứu giải pháp kết cấu và thi công cho hạng mục đê biển theo phương án sử dụng tổ hợp hệ cọc li tâm và cọc xiên tạo ổn định cho đê Trên cơ sở nghiên cứu kế thừa các công nghệ xây dựng đã và đang phát triển trên thế giới cũng như trong nước để đề xuất giải pháp về kết cấu và phương pháp thi công II Mục đích của đề tài: Nghiên cứu, phân tích lựa chọn phương án và. .. và hội thảo + Phương pháp phân tích, tổng hợp IV Kết quả đạt được của luận văn: Tổng quan về các hình loại công trình đê biển; Đề xuất một số giải pháp kết cấu công trình đê biển có thể ứng dụng để xây dựng trên tuyến Vũng Tàu - Gò Công Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu cho phương án chọn 6 Phương pháp tính toán kết cấu cho hạng mục đê biển Đề xuất giải pháp thi công đê biển theo phương án lựa... và tính toán kết cấu, đề xuất giải pháp thi công bằng hệ cọc li tâm và cọc xiên cho hạng mục đê biển tuyến Vũng Tàu - Gò Công III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: - Cách tiếp cận: Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu về đê biển trên thế giới cũng như trong nước đã có kết hợp tìm... một tuyến đê biển có vị trí cách xa bờ, tính chất phức tạp và đáp ứng đa mục tiêu như Vũng Tàu - Gò Công là dạng công trình lần đầu tiên được nghiên cứu tại Việt Nam Sự phân tích, đánh giá và tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới có ý nghĩa quan trọng và là tiền đề cho việc nghiên cứu, đề xuất các giải pháp kết cấu chính trong xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công 1.5 Những vấn đề nghiên. .. trọng bằng các bước đi cụ thể Bước đi đầu tiên là thực hiện đề án “ Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng tuyến đê biển đa mục tiêu Vùng Tàu - Gò Công , bao gồm 6 đề tài với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể Đề tài:” Nghiên cứu kết cấu và các giải pháp xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu Gò Công mang mã số ĐTĐL.2011-G/40 là một trong những đề tài thuộc đề án Mặc dù hệ thống đê biển. .. vật liệu tự nhiên, thi t bị và biện pháp thi công khá đơn giản, đã có nhiều kinh nghiệm trong thi t kế và thi công Ngoài ra, một số dạng kết cấu mới trong thi công đê biển như: Kết cấu dạng tường cừ bằng cọc ống bê tông dự ứng lực trong dự án đê biển New Orlearns - Mỹ; một số công nghệ về thùng chìm trong thi công đê chắn sóng của các cảng biển lớn 25 v.v Mỗi loại công trình phù hợp với một điều kiện... (b) Đê biển Đồ Sơn 23 (c) Đê biển Thịnh Long 2010 (d) Đê biển Nghĩa Hưng - Nam Định Hình 1.20 Một số công trình đê biển ở Việt Nam Với Đồng bằng sông Cửu Long, tổng chiều dài tuyến đê là khoảng 1.359 km, trong đó 618 km đê biển và 741 km đê cửa sông Chiều dài đê cửa sông là 30 km cho sông lớn và 10÷15 km cho các sông rạch nhỏ Hầu hết các tuyến đê biển nằm dọc và cách bờ biển 200÷500m đối với tuyến biển . Nghiên cứu kết cấu và giải pháp thi công đê biển tuyến Vũng Tàu - Gò Công bằng hệ cọc li tâm và cọc xiên . Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên. Gò Công bằng hệ cọc li tâm và cọc xiên sẽ tập trung nghiên cứu giải pháp kết cấu và thi công cho hạng mục đê biển theo phương án sử dụng tổ hợp hệ cọc li tâm và cọc xiên tạo ổn định cho đê. . Nghiên cứu, phân tích lựa chọn phương án và tính toán kết cấu, đề xuất giải pháp thi công bằng hệ cọc li tâm và cọc xiên cho hạng mục đê biển tuyến Vũng Tàu - Gò Công. III. Cách tiếp cận và phương