Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn bằng gầu xúc trên phao nổi

Sau thời gian làm luận văn, với sự nổ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu phươ

Sau thời gian làm luận văn, với sự nổ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn bằng gầu xúc trên phao nổi ” đã được hoàn thành

Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đối với ban giám hiệu, quý thầy cô giáo Phòng đào tạo Đại học và sau đại học, Khoa công trình trường Đại học Thủy lợi đã giảng dạy, giúp đỡ tận tình suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này Đặc biệt tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo GS.TS Vũ Trọng Hồng

Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã động viên, tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn này

Tuy nhiên, do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý chỉ bảo hơn nữa từ quý thầy cô, các chuyên gia và bạn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Nguyễn Văn Hòa, Học viên cao học lớp 19C21 – Trường Đại học Thủy lợi, tác giả luận văn, xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Nguyễn Văn Hòa

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 1

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 1 3

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM 3

1.2 HIỆU QUẢ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN TRONG CÁC VÙNG ĐẦM LẦY VEN BIỂN 14

1.3 PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT 15

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 17

CHƯƠNG 2 18

PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG BẰNG GẦU XÚC KẾT HỢP VỚI Ô TÔ TRÊN PHAO NỔI 18

2.1 LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ BIỆN PHÁP DI CHUYỂN KHI LÀM VIỆC 18

2.1.1 Lựa chọn kết cấu phao nổi 18

2.1.2 Biện pháp di chuyển khi làm việc 19

2.2 TỔ CHỨC DÂY CHUYỀN MÁY ĐÀO VÀ XE VẬN CHUYỂN 20

2.3 BỐ TRÍ THI CÔNG TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH 20

2.3.1 Điều kiện tổng quát khu nạo vét 21

2.3.2 Các phướng án thi công đắp bờ bao nạo vét bùn tạo hồ chứa hay đầm thủy sản 23

2.3.3 Bố trí dây chuyền thi công nạo vét ở khu đầm lầy ven biển 25

2.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỂ LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG HỢP LÝ 27

2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 28

CHƯƠNG 3 29

KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN KIỂM TRA LỰC NỔI VÀ ỔN ĐỊNH KHI LÀM VIỆC 29

3.1 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN 29

3.1.1 Điều kiện nổi 29

3.1.2 Lực tác dụng lên phương phao nổi và điều kiện cân bằng của phương phao nổi trên nước tĩnh 31

3.2 NỘI DUNG TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA PHAO KHI LÀM

VIỆC 35

3.2.1 Phương tiện nổi không nghiêng và không chúi (Hình 3.2) 36

3.2.2 Phương tiện nổi bị nghiêng ngang và không bị chúi (Hình 3.3) 37

3.2.3 Phương tiện nổi bị chúi, không bị nghiêng ngang (Hình 3.4) 37

3.2.4 Phương tiện nổi vừa bị nghiêng,vừa bị chúi (Hình 3.5) 39

3.2.5 Xác định thể tích chiếm nước và tọa độ tâm nổi của phương tiện nổi. 40

3.2.6 Bài toán yếu tố nổi với sự thay đổi trọng tâm và tâm nổi khi làm việc. 41

3.3 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH BỀN CỦA PHAO KHI CÁC THIẾT BỊ LÀM VIỆC 43

3.3.1 Các vấn đề chung 43

3.3.2 Mô men phục hồi, cánh tay đòn ổn định tĩnh và điều kiện ổn định 46

3.3.3 Công thức ổn định ban đầu Xác định các bán kính nghiêng 48

3.3.4 Bài toán dịch chuyển phương tiện theo chiều ngang thân của phao nổi 49

3.3.5 Bài toán dịch chuyển theo phương ngang theo chiều dọc thân phao nổi 50

3.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 51

3.5 BÀI TOÁN CỤ THỂ ÁP DỤNG CHO THIẾT BỊ BÈ NỔI 52

3.5.1 Tính áp lực đáy móng 52

3.5.2 Tính sức chịu tải của nền 53

3.5.3 Tính năng suất của thiết bị phao nổi và tôn chống lầy 54

ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH “NÂNG CẤP HỒ CHỨA NƯỚC CÀNH CHẼ” 56

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH 56

4.1.1 Tình hình dân sinh kinh tế trong vùng 56

4.1.2 Tên, vị trí, phạm vi và nhiệm vụ của dự án 56

4.1.3 Vị trí địa lý - Diện tích lưu vực – Khối lượng nạo vét 57

4.1.4 Điều kiện địa hình khu vực dự án 57

4.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH.

57

4.2.1 Địa hình địa chất thổ nhưỡng lưu vực 57

4.2.2 Thực vật 59

4.2.3 Đặc điểm khí hậu 59

4.3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀO LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI 61

4.3.1 Nạo vét mở rộng lòng hồ 61

4.3.2 Nâng cấp đập đất 62

4.3.3 Tính toán chọn kết cấu phao nổi phục vụ thi công nạo vét hợp lý 63

4.4 LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN KHI BỐ TRÍ ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN 65

4.4.1 Chia các dải để nạo vét trình tự 65

4.4.2 Vận chuyển bùn 65

4.5 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 65

4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 66

CHƯƠNG 5 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

5.1 KẾT LUẬN: 67

5.2 KIẾN NGHỊ: 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Gầu sấp làm việc trên Xà Lan 5

Hình 1.2 Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy đơn) 10

Hình 1.3 Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy giàn) 10

Hình 1.4 Sơ đồ súng phun nước YII∋M-360 11

Hình 1.5 Đất khô trộn với bùn xúc lên ô tô 12

Hình 1.6 Tàu nạo vét tự hành hiện đại Uilenspiegel của Bỉ 13

Hình 3.1 Các lực tác dụng lên phương tiện nổi trên mặt nước 33

Hình 3.2 Mô phỏng phương tiện nổi không nghiêng và không chúi 36

Hình 3.3 Mô phỏng phương tiện nổi bị nghiêng ngang và không bị chúi 37

Hình 3.4 Phương tiện nổi bị chúi, không bị nghiêng ngang 38

Hình 3.5 Mô phỏng phương tiện nổi vừa bị nghiêng,vừa bị chúi 39

Hình 3.6 Thể tích chiếm nước và tọa độ tâm nổi 40

Hình 3.7 Mặt cắt ngang đường sườn 41

Hình 3.8 Mô men gây nghiêng phương tiện nổi 43

Hình 3.9 Nghiêng dọc 46

Hình 3.10 Nghiêng ngang 46

Hình 3.11 Mô men phục hồi nghiêng ngang có giá trị dương 47

Hình 3.12 Mô men phục hồi nghiêng ngang có giá trị âm 47

Hình 3.13 Dịch chuyển phương tiện theo chiều ngang của phao nổi 50

Hình 3.14 Dịch chuyển phương tiện theo chiều dọc của phao nổi 51

Hình 3.15 Các lực tác dụng lên đất dưới tôn chống lầy 53

DANH M ỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Tỷ số của thể tích đất ở thể chặt và thể tích nước 7

Bảng 2-1 Những đặc trưng kỹ thuật của phao KC-Y và KC-3 18

Bảng 2-2 Mô men uốn và lực cắt cho phép đối với hệ phao lắp bằng phao KC-3 19

Bảng 3.1: Nhóm tải trọng tác dụng lên phao nổi 35

Bảng 3.2: Các điều kiện ổn định của phương tiện nổi 48

Bảng 3.3: Các trạng thái ổn định của phương tiện nổi 49

Bảng 4.1: Lượng bốc hơi các tháng trạm Hòn Gai 61

Bảng 4.2 : Tính với trường hợp chiều rộng phao CR =12m 64

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Tỉnh Quảng Ninh là địa phận có bờ biển trải dài theo diện tích đất liền rất lớn, nằm giáp ranh với biển là những khu vực đầm lầy, bãi sú, vẹt, lăn đã tạo nên những khu vực đất hoang Biện pháp kinh tế hiệu quả nhất là sử dụng

công nghệ nạo vét bùn và đắp đập biến những đầm lầy ấy thành những Hồ chứa nước ngọt đựng nước mưa hay nước thừa của các Hồ chứa nước đã được xây dựng theo các kênh dẫn nước để nuôi trồng thủy sản

Ngoài ra việc nạo vét bùn tạo thành các đầm chứa nước biển nhờ thủy triều lên xuống qua các cống ngăn triều phục vụ cho việc nuôi trồng thủy hải sản và tạo cảnh quan môi trường, du lịch, sinh thái

Về công nghệ nạo vét bùn có 03 phương pháp phổ biến :

- Dùng xà lan và gầu ngoạm xúc bùn đưa lên xà lan rồi chuyển đi đổ ở bãi thải

- Dùng bơm bùn rồi chuyển qua ống dẫn bùn đưa đến bãi thải

- Dùng đất trộn với bùn rồi dùng gầu xúc lên ô tô chuyển ra bãi thải

Vì vậy đề tài: “ Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn bằng gầu xúc trên phao nổi ” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn lao trong chiến lược

phát triển con người nói chung và tài nguyên nước nói riêng

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

1 Mục đích đào tạo:

Để học viên tổng hợp được các kiến thức đã học của chương trình cao

học và chuyên ngành thủy lợi với ứng dụng công việc thi công dưới nước,

đồng thời nắm được phương pháp luận nghiên cứu và giải quyết một vấn đề thực tế trên các cơ sở khoa học và tiếp cận với các giải pháp công nghệ phù hợp

2 Mục đích nghiên cứu:

- Nghiên cứu đưa ra biện pháp thi công nạo vét bùn một cách hợp lý nhất đối với từng loại bùn cụ thể, tính toán sử dụng chống lầy bằng bè nổi, nhằm tiết kiệm về mặt kinh tế và nâng cao chất lượng về mặt kỹ thuật đảm bảo thi công công trình dưới nước

- Đề xuất giải pháp nạo vét bùn cho công trình “ Nâng cấp hồ chứa nước Cành Chẽ ” tại xã Hoàng Tân – thị xã Quảng Yên – tỉnh Quảng Ninh III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Do điều kiện thời gian không cho phép và các điều kiện nghiên cứu cần thiết khác về lĩnh vực thi công nạo vét bùn học viên chỉ tập trung vào nghiên cứu những cơ sở khoa học chính và đề xuất những giải pháp thật cơ bản để nạo vét lòng hồ Phương pháp nghiên cứu cụ thể là:

- Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đúc rút kinh nghiệm thực tế, dựa trên chỉ dẫn tính toán của các quy trình quy phạm, sử dụng mô hình toán

- Phương pháp chuyên gia, hội thảo Sự góp ý của các chuyên gia, bạn

bè đồng nghiệp để phát triển ý tưởng và hạn chế nhược điểm của đề tài trong quá trình thực hiện

- Phương pháp phân tích tổng hợp Đánh giá tổng quát kết quả nghiên cứu, về ưu nhược điểm và phương hướng giải quyết

CHƯƠNG 1

T ỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN

Ở VIỆT NAM

Để thi công nạo vét bùn phải chọn thiết bị và dây chuyền hợp lý trên cơ

sở những đặc trưng cơ lý của loại bùn, điều kiện thủy lực, khối lượng và yêu cầu nạo vét Đó là: hút bùn, bơm bùn kết hợp ống dẫn trên phao, máy đào gầu ngoạm kết hợp xà lan vận chuyển, máy đào gầu sấp kết hợp xà lan vận chuyển hoặc ô tô chạy trên phao Đôi khi dùng súng phun nước để đào đất.v.v…

Người ta thường sử dụng 3 phương pháp thi công nạo vét bùn đối với một số công trình ở Việt Nam

- Phương pháp 1: Dùng xà lan và gầu sấp (có tay cần dài) xúc bùn đưa lên

xà lan rồi chuyển đi đổ ở bãi thải, phương pháp này đã ứng dụng với công trình “nạo vét luồng sông Tiền (khu vực giữa cồn Thới Sơn và Bến tre) xã Phú Túc – An Khánh – Tân Thạch – Huyện Châu Thành – Tỉnh Bến Tre”

Dự án nạo vét công trình với tổng diện tích 873.680 m2 , chiều dài 7,7km đường sông, khối lượng nạo vét 2.500.000m3, trong đó :

+ Khối lượng bùn-sét: 220.514 m3, chiếm tỷ lệ 8,51%

+ Khối lượng cát: 1.193.059 m3, chiếm tỷ lệ 46,08%

+ Khối lượng lớp phủ: 1.175.715 m3, chiếm tỷ lệ 45,41%

- Thông số thiết bị thi công : tàu ngoạm (xà lan-gầu ngoạm)

- Chiều dài tàu 60,0m

- Dung tích gầu 1,7m3

- Năng suất xúc 300m3/ca

Khi sử dụng gầu sấp kết hợp các phương tiện vận chuyển như xà lan vận chuyển cát tự hành hoặc xà lan có tàu kéo

+ Địa hình khu nạo vét : Khu vực nạo vét nằm trên một nhánh rẽ bên phải của sông Tiền , thuộc phần trung lưu của sông Tiền-trước đây gọi là sông

Mỹ Tho Khu vực này nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Cửu Long Địa hình hai bên bờ của khu vực lập phương án nạo vét khá bằng phẳng, chủ yếu là đất cù lao-cồn nổi, được đắp đê bao, có độ cao mặt đê thay đổi từ 2 đến

3 mét Trên bề mặt địa hình bên trong bờ đê là vườn cây ăn trái, phía ngoài là bãi bồi và phần mặt nước được tận dụng để nuôi trồng thuỷ sản - bè cá nổi, bên trong đê có xen kẻ những ngôi nhà độc lập theo từng mãnh vườn

Lòng sông cần nạo vét có mực nước sâu nhất lên tới 10,5m Theo tài liệu khảo sát, lạch nước sâu ép về phía bờ Bắc-cồn Thới Sơn, với độ sâu tăng dần từ phía cầu Rạch Miễu 7,0m về phía đuôi cồn Thới Sơn 9,0m, trong khi

đó đáy sông phía bờ Nam - cồn Phụng- vừa thoải và vừa cạn hơn với độ sâu thay đổi từ 5,0m ngay cầu Rạch Miễu đến 9,5m -gần đuôi cồn Phụng Trắc diện dọc sông có dạng lượn sóng, trắc diện ngang biến đổi mạnh, có sự xen kẻ giữa các lạch sâu (phía giữa dòng gần bờ Bắc) và bãi bồi ngầm (phía giữa dòng gần bờ Nam) Quá trình bồi tụ phía bờ Nam, xâm thực phía bờ Bắc đã hình thành một số doi cát ngầm trải dài từ gần đầu cồn Thới Sơn cho đến đuôi cồn Phụng (nơi tuyến phà Rạch Miễu cũ qua lại) Sự hình thành bãi bồi này

có ảnh hưởng lớn đến việc đi lại của các phương tiện giao thông thủy, nhất là những loại có tải trọng lớn 500 tấn trở lên

Trên đoạn sông lập phương án nạo vét, chiều rộng lòng thay đổi từ 500m (đầu cồn Thới Sơn) đến 900m (ngay cầu Rạch Miễu), chiều rộng trung bình là 400m Dòng chảy theo hướng Tây Tây Nam-Đông Đông Bắc, tốc độ

dòng chảy thay đổi theo thuỷ triều và mùa nước lũ Đoạn sông này vẫn chịu ảnh hưởng của thủy triều với biên độ dao động từ 2,0÷ 3,5m

+ Mạng lưới sông rạch, thủy văn : Trong phạm vi khu vực nghiên cứu,

hệ thống sông, rạch khá chằng chịt Lưu lượng sông Tiền dòng 2 trong đoạn lập phương án nạo vét vào mùa khô (tháng kiệt nhất) vào khoảng 15m3/s Về mùa lũ, lưu lượng của dòng sông chính khá lớn, tốc độ dòng chảy mạnh, gây nhiều sóng, phần nào ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế và đời sống nhân dân

sống ven sông

Hình 1.1 Gầu sấp làm việc trên Xà Lan

- Phương pháp 2: Dùng bơm bùn rồi chuyển qua ống dẫn bùn đưa đến bãi thải, phương pháp này đã ứng dụng với công trình “nạo vét luồng tàu thuyền vào neo đậu tránh trú bảo cửa sông Bến Hải” do sở NN & PTNT tỉnh Quảng Trị làm chủ đầu tư Giúp người dân và tàu thuyền ở trong tỉnh và các tỉnh bạn có thể vào tránh trú bão nhằm bảo vệ tính mạng và tài sản cho ngư dân Khối lượng bùn, cát dự tính là 1.5 triệu m3 , Sử dụng máy hút bùn thủy lực miệng kiểu vành, lượng bùn cát được vận chuyển qua ống dẫn mềm dưới dạng vữa bùn sẽ chịu tác động của lực hút mà đi vào ống hút , đi qua bơm bùn ,đẩy qua ống áp lực chuyển tới địa điểm cần đắp Công trình còn sử dụng tàu hút bùn tự hành 500m3với các thông số sau:

- Công năng: hút bùn, nạo vét sông biển

- Chiều rộng: 8,6m

- Chiều cao: 3,5 m

- Chiều chìm trung bình: 2,5m

- Dung tích khoang chứa cát-đất: 500m3

- Lưu lượng hút nước + bùn cát: 1.500 +300 m3/h

Sử dụng tàu hút tự hành 500m3có thể hút hỗn hợp bùn-sét-cát lẫn nước (tỷ lệ 1:5) từ lòng sông lên với công suất 300 m3 cát/giờ Như vậy nếu mỗi giờ tàu hút lên khoang chứa được hỗn hợp gồm 300 m3

bùn-sét-cát+1.500 m3 nước, 300 m3 cát sẽ được giữ lại và 1.500 m3 nước sẽ thải trở lại sông, lượng bùn-cát sẽ được tàu chuyển đi đổ ở bải thải qui định của chủ đầu tư Địa chất khu vực nạo vét như sau:

+ Trầm tích sông: đây là trầm tích hình thành nên các bãi bồi và trầm tích tại các lòng sông hiện đại Trong khu vực lập phương án nạo vét và lân cận, trầm tích loại này phân bố dọc theo lòng sông và kéo dài theo từng đoạn sông Chúng tạo thành các cồn cát, doi cát ngầm dưới lòng sông, thường xuyên bị ngập nước Thành phần chủ yếu là cát, bột lẫn ít sét và mùn thực vật Chiều dày thay đổi từ 0,5÷3,0m Các thành tạo này hàng năm vẫn được bồi

Cát hạt nhỏ (kích thước 0,25÷0,1mm) chiếm tỷ lệ 15,2%

Cát hạt mịn (kích thước 0,1->0,05mm) chiếm tỷ lệ 16,78%

sử dụng tàu hút bùn cũng bị hạn chế vì khó đào được đất sét chặt và các loại

đá Trong một số trường hợp yêu cầu phải làm tơi đất trước nhờ thiết bị phay đất gắn với ống hút (xem bảng 1-1)

Bảng 1-1: Tỷ số của thể tích đất ở thể chặt và thể tích nước

Đất

Trọng lượng 1m3

Đất,kg

Thành phần bùn (tỷ số của thể tích đất ở thể chặt và thể tích nước)

Ghi chú

Cát nhỏ và cát vừa ở

Có thể đào mà không có máy làm

tơi đất

Có thể đào mà không có máy làm

tơi đất Cát sét và cát dính kết 1600 1:8 Bắt buộc phải làm

tơi đất Đất hoàng thổ, xốp 1600 1:8 Bắt buộc phải làm

tơi đất Sét cát nhẹ và vừa 1650 1:12 Bắt buộc phải làm

tơi đất

tơi đất Sỏi nhỏ không dính kết 1700 1:10 Nhất thiết phải làm

tơi đất Cát sét và sét cát nhẹ có

chứa sỏi (4-8%) hoặc đá

Máy hút bùn là thiết bị nhỏ, được sử dụng khi khối lượng công tác đất không lớn Được áp dụng trong tất cả các dạng thi công dưới nước (hạ cọc ống, đào hố móng trong vòng vây cọc ván, hạ giếng cửa công trình lấy nước) cũng như khi khắc phục các sự cố Tùy thuộc vào thiết bị tăng áp mà máy hút bùn được chia ra máy hút bùn thủy lực và máy hút bùn không khí

Máy hút bùn thủy lực có những dạng khác nhau và dùng để hút bùn lỏng, sỏi nhỏ, đất sét tơi, cát và đá nhỏ

Khác với tàu nạo vét, máy xúc, khi bơm hút đất cát, bánh xe công tác,

vỏ máy và những bộ phận khác tiếp xúc với đất, bị mài mòn nhanh, thì khi sử dụng máy hút bùn thủy lực, máy bơm cấp nước sạch, nên đất mài mòn chỉ đi qua ống xả

Máy hút bùn thủy lực cần lưu lượng nước lớn, thường người ta dùng ống thoát nước và bùn mềm, ống hút là ống mềm cao áp Do kích thước giới hạn kết cấu máy không lớn lắm, nên thợ lặn có thể trực tiếp điều phối máy hút bùn thủy lực ở những chổ chật hẹp, hoặc ở những chổ có gò đống Trong những trường hợp khác người ta treo máy hút bùn vào cần của cần cẩu

Khi tiến hành công tác nạo vét lòng sông, những máy hút bùn thủy lực

có miệng kiểu vành có thể hút được những mảnh vụn của bê tông, gạch đá v.v…miệng hút kiểu vành tạo thành bởi phần giới hạn của buồng hỗn hợp hình côn và buồng hút Trục của miệng hút giao với trục của máy hút bùn thủy lực dưới góc 160

Nguyên tắc hoạt động của máy hút bùn thủy lực là nước từ buồng tăng

áp, dưới áp lực cao hướng vào miệng hút của vành và đi vào buồng hỗn hợp đều đặn trên toàn bộ chu vi của miệng hút dưới dạng tia Do sự chuyển động của dòng nước tạo nên trạng thái chân không trong buồng hút, và vì thế đất bị đẩy ra theo ống xã

Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành có những chỉ tiêu kỹ thuật hầu như gấp 2 lần so với máy hút bùn thủy lực có miệng kiểu trục ngoài

ra máy hút bùn thủy lực có miệng kiểu vành có khả năng hút được sỏi và đá

có kích thước lớn (bằng đường kính lỗ dẫn vào ống khuếch tán)

Máy hút bùn thủy lực là thiết bị đơn giản, giá thành không đắt, có thể chế tạo ở xưởng cơ khí tại công trường

Trong một số trường hợp (độ sâu nước lớn, làm việc trong cột ống.v.v…) để lấy đất người ta dùng máy hút bùn không khí Sự hoạt động của máy hút bùn không khí dựa vào không khí nén, được cung cấp dưới dạng bọt vào trong ống, nó cùng với nước tạo thành thể bọt có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước nằm bên ngoài của ống Do sự chênh lệch tỉ trọng này tạo nên chuyển động đi lên của thể bọt (hổn hợp khí nén và nước)

và kéo theo nó là đất yếu hoặc đất ở trạng thái phân tán

Việc sử dụng máy hút bùn không khí chỉ hợp lý khi hố móng ngập nước và chiều sâu nước trong nó không bé hơn 3m Hiệu suất cao nhất của nó ứng với chiều sâu nước lớn hơn 8m

+ Tổ chức thi công bằng máy hút bùn thủy lực: Trước hết phải chia mặt cắt khối đào thành các dải đào, mỗi dải đào rộng 3 -5m, bố trí hút lấn dần theo dải đào Trong quá trình hút thì phải bố trí luân truyên cung cấp đủ nước, thường chú trọng đến việc nước hồi, đắp bờ tạo hố chứa bùn và thu hồi nước một cách luân hoàn

Súng phun nước được áp dụng rộng rãi trong thực tế đối với công tác

kỹ thuật dưới nước để xói đất bằng cách sử dụng tia nước có áp Súng phun nước có loại điều khiển bằng tay (bơm thủy lực) và loại sử dụng cơ giới hóa (máy phụt nước) Ở trường hợp thứ nhất việc xói đất do thợ lặn tiến hành và hiệu suất của súng phun nước phụ thuộc vào những lực vật lý của thợ lặn, di chuyển ống mềm có áp của súng phun nước Trong trường hợp thứ hai, thiết

bị xói sử dụng có công suất lớn hơn, được điều khiển từ trên mặt nước, nó gọn nhẹ, cho phép thợ lặn làm việc trong điều kiện chật hẹp, ở khoảng cách gần chổ xói và thực hiện hiệu quả trong điều kiện mực nước không vượt quá mặt đất

Súng phun nước vạn năng YII∋M-360, được ghép bộ với động cơ điezen, cho phép làm việc với nguồn năng lượng của bản thân máy, máy được lắp trên 4 phao Nhờ cấu tạo khớp- ống lồng, cho phép thiết bị làm việc ở độ sâu 6m mà không cần nối ống Độ chìm của hệ phao được chất tải đầy đủ là 1m Chiều dày lớn nhất của lớp cắt đối với đất cát sau một hành trình xói xấp

xỉ bằng 1,8m

Trong trường hợp cần thiết phải xói đường hào ở độ sâu lớn, thì đất được đào thành từng lớp Tính vạn năng của thiết bị đạt được nhờ những bộ phận công tác thay thế được các loại miệng phun khác nhau của súng phun nước để xói được đất các loại

Hình 1.2 : Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy đơn)

Hình 1.3: Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy giàn)

Hình 1 4 : Sơ đồ súng phun nước YII∋M-360 1- Phao; 2- Máy bơm 3B-200x2; Động cơ 3Π-12; 4- Ống có áp; 5- Tời

1T; 6- Tời 3T; 7- Vòi phu của súng phun nước

- Phương pháp 3: Dùng đất trộn với bùn rồi dùng gầu xúc lên ô tô

chuyển ra bãi thải , phương pháp này đã ứng dụng với công trình nạo vét “Hồ

chứa nước Khe Măn” tại xã Vũ Oai – huyện Hoành Bồ - tỉnh Quảng

Ninh.Công trình do ủy ban nhân dân huyện Hoành Bồ làm chủ đầu tư

Nguồn vốn: Ngân sách nhà nước Quản lý dự án: Trung tâm phát triển

quỹ đất huyện Hoành Bồ Với tổng diện tích nạo vét 82.516m2, khối lượng

nạo vét 146.446m3

Công trình nằm giáp ranh với đường tỉnh lộ 328, là địa điểm giữa hai xã Thống Nhất và xã Hòa Bình, ranh giới giữa địa phận công

trình là các khu đầm tôm Phạm vi nạo vét lòng hồ là lượng bùn đất nạo vét

chủ yếu lớp đất sét màu đốm nâu phớt vàng, phớt trắng, dẻo mềm đến nửa

cứng, kết cấu chặt vừa, chiều dầy lớp từ 1,60m đến 2,20m

Việc đầu tư xây dựng hồ Khe Măn để khai thác triệt để và phát huy hết

hiệu quả của công trình phục vụ sản xuất ngư nghiệp, tạo cảnh quan môi

trường sinh thái, nhằm góp phần phát triển kinh tế xã hội và nâng cao chất

lượng cuộc sống của nhân dân trong khu vực cách công trình khoảng 4km

chủ yếu là đồi núi cao, việc lấy đất trộn lẫn lượng bùn để phục vụ nạo vét hồ

Hình 1 5: Đất khô trộn với bùn xúc lên ô tô

- Ngoài ra với công trình “Nạo vét luồng Soài Rạp (TP.HCM - Long

An - Tiền Giang)” khởi công vào ngày 24-11-2012: Dùng tàu nạo vét tự hành hiện đại Uilenspiegel của Bỉ, đây là một trong những tàu hút bùn hiện đại nhất với chiều dài 142,8m, rộng 26,8m, có khoang chứa 13.700m3

bùn, cát và có thiết bị nạo vét ở độ sâu 50m dưới lòng sông với công suất nạo vét đến 70.000m3 bùn, cát /ngày Dự án có tổng chiều dài 54km từ khu công nghiệp Hiệp Phước ra khu công nghiệp Cần Giờ, có quy mô nạo vét khoảng 11,5 triệu m3 bùn, cát Tàu Uilenspiegel phải nạo vét ngoài cửa biển Cần Giờ dài 24km để mở luồng tàu rộng 160m và sau đó tiếp tục thi công nạo vét từ cửa biển Cần Giờ vào khu công nghiệp Hiệp Phước dài 30km để mở luồng tàu rộng 120m Dự kiến tháng 4-2014 sẽ hoàn thành việc nạo vét, khi đó luồng tàu trên sông Soài Rạp sẽ có độ sâu khoảng 9,5m cho tàu biển từ 30.000 –

50.000 tấn lưu thông vào cảng biển Thành Phố Đây là luồng tàu biển thứ hai

ở TP.HCM, sẽ rút ngắn khoảng hơn 20km so với hướng tàu đi theo sông Lòng tàu hiện hữu Dự án nạo vét luồng Soài Rạp có tổng mức đầu tư là 2.797 tỉ đồng, trong đó vốn tài trợ từ Vương quốc Bỉ là 76 triệu Euro, vốn từ ngân sách Thành phố là 624 tỉ đồng Theo lãnh đạo Bộ Giao thông vận tải, dự án này hoàn thành sẽ tạo tiền đề khai thác tiềm năng phát triển cảng và thúc đẩy

sự phát triển hơn nữa các khu đô thị, các khu công nghiệp dọc sông Soài Rạp, thu hút đầu tư vào TP.HCM, Long An, Tiền Giang và vùng phụ cận

Hình 1.6: Tàu nạo vét tự hành hiện đại Uilenspiegel của Bỉ

1.2 HIỆU QUẢ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN TRONG CÁC VÙNG ĐẦM LẦY VEN BIỂN

- Các vùng đầm lầy ven biển chiếm số lượng rất lớn, việc ứng dụng phương pháp cơ giới nạo vét bùn tạo nên những đầm chứa nước ngọt hay nước biển nhờ các cống ngăn triều phục vụ nuôi trồng thủy hải sản mang lại kinh tế lớn đối với ngành ngư nghiệp

- Tạo cảnh quan môi trường sinh thái, lượng đất bùn vận chuyển san lấp mặt bằng phục vụ nông nghiệp, các khu tái định canh, định cư

- Thành các hồ chứa nước ngọt chứa nước mưa, nước thừa theo các kênh dẫn từ các hồ chứa nước ngọt đầu nguồn phục vụ tưới tiêu cho nông nghiệp

Một số công trình nạo vét bùn đã mang lại hiệu quả cao ở vùng đầm lầy ven biển như:

+ Công trình nạo vét “ Hồ Khe Chùa” tại xã Sơn Dương – huyện Hoành

Bồ - tỉnh Quảng Ninh, với diện tích nạo vét 310.138m2, tổng khối lượng bùn nạo vét 800.556m3 Dự án do sở NN &PTNT làm chủ đầu tư, công trình đã đưa vào sử dụng với việc cấp nước ngọt sinh hoạt, tưới tiêu nông nghiệp cho nhân dân trong vùng lân cận, nuôi trồng thủy hải sản, tạo cảnh quan môi trường

+ Công trình nạo vét “Hồ chứa nước Khe Măn” tại xã Vũ Oai – huyện Hoành Bồ - tỉnh Quảng Ninh Việc đầu tư xây dựng hồ Khe Măn để khai thác triệt để và phát huy hết hiệu quả của công trình phục vụ sản xuất ngư nghiệp, tạo cảnh quan môi trường sinh thái, nhằm góp phần phát triển kinh tế xã hội

và nâng cao chất lượng cuộc sống của nhân dân trong khu vực

+ Công trình nạo vét “Hồ Yết Kiêu” tại Phường Lê Lợi – thành phố Hạ Long- tỉnh Quảng Ninh, với diện tích 280.312m2

, khối lượng bùn nạo vét 320.122m3 Dự án do Thành Phố Hạ Long làm chủ đầu tư, đây là công trình

Hồ điều hòa chủ yếu chứa nước mưa, hay nước được cấp từ nguồn nước sạch

của tỉnh Xung quanh hồ được bố trí các khu công viên, giải trí, tạo cảnh quan cho thành Phố Hạ Long nói riêng và tỉnh Quảng Ninh nói chung

+ Công trình nạo vét “Bãi Bồi Cột 5” tại phường Hồng Hải – thành phố

Hạ Long – tỉnh Quảng Ninh, với diện tích 688.508m2, khối lượng bùn nạo vét khoảng 12.556m3

Dự án do Thành Phố Hạ Long làm chủ đầu tư, công trình chủ yếu phục nuôi trồng thủy hải sản trên biển, neo đậu bến tàu, nhà bè trên biển phục vụ khách du lịch ăn uống, thăm quan, tạo cảnh quan cho vùng dân

cư ven biển lân cận

1.3 PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT

Với 3 phương pháp nạo vét bùn nêu trên ta thấy tùy thuộc vào

từng loại địa hình, địa chất, khối lượng công tác, độ sâu và điều kiện thi công v.v… cụ thể của từng loại công trình để áp dụng công nghệ thi công nạo vét một cách kinh tế và hiệu quả nhất

+ Máy nạo vét theo phương pháp hút bùn thuộc loại cơ giới thủy lực được sử dụng khi khối lượng công tác đất lớn, yêu cầu nạo vét tới độ sâu lớn (> 10m), vì nó có hiệu suất rất cao, mà giá thành thi công lại thấp hơn so với các phương tiện kỹ thuật khác Tùy theo điều kiện thi công có thể kết hợp cơ giới trên khô như máy đào nhiều gàu lấy đất từ đáy sông nhờ những gàu riêng

biệt, chiều sâu lấy đất của gàu 6÷15m Việc sử dụng máy làm đất này hợp lý với tuyến công tác rộng và khi đào đất sét nhẹ, sỏi, cuội cát hoặc sét cát Trường hợp ở những nơi chật hẹp của khu nước trước bến, khi hạ vào trong đất giếng lấy nước, móng của trụ cầu hoặc đổ đá, chiều sâu nước không lớn

có thể dùng máy đào một gầu như gầu sấp với tay cần dài để nạo vét kết hợp phương tiện vận chuyển là xà lan tự hành hoặc có máy kéo

+ Trong các loại cơ giới thủy lực ở những điều kiện địa hình chật hẹp, khối lượng không lớn có thể dùng máy hút đất là nhỏ Chúng được áp dụng trong tất cả các dạng thi công dưới nước (hạ cọc ống, đào hố móng trong vòng vây cọc ván, hạ giếng cửa công trình lấy nước) cũng như khi khắc phục các sự

cố

Khi hút đòi hỏi có lưu lượng nước lớn và có lối thoát nước hồi hoặc tiêu nước tránh ngập khu bãi thải Có khả năng hút được những nơi chập hẹp hoặc chỗ có gò đống

+ Khi tiến hành thu dọn lòng sông, những máy hút bùn thủy lực miệng kiểu vành có thể hút được những mảnh vụn như bê tông, gạch, đá v.v…

Máy hút bùn thủy lực là thiết bị đơn giản, giá thành không đắt, có thể chế tạo ở xưởng cơ khí tại công trường

Một số trường hợp (độ sâu nước lớn, làm việc trong cột ống v.v ) thì

để lấy đất người ta dùng máy hút bùn không khí

Thi công nạo vét bùn không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết ;

cơ giới hóa cao trong các khâu đào, vận chuyển và đắp đất

Giá thành vận chuyển rẻ nhất, thiết bị vận chuyển chủ yếu chỉ là đường ống (thép, nhựa, vải) hay mương máng tự chảy, độ dài vận chuyển có khi tới hàng chục km

Giá thành thi công bằng cơ giới thủy lực chỉ bằng 60÷70% giá thành thi công đất của các loại máy trên khô Tuy nhiên trong điều kiện giá năng lượng (điện, dầu điêzen) trên thị trường biến động thì phải phân tích kỹ về khả năng giá thành so với việc dùng các loại máy một gầu trên khô để thi công

Tuy nhiên khi thi công bằng cơ giới thủy lực thì loại đất dính cao (sét)

hoặc có lẫn nhiều tảng đá lớn sẽ có hiệu suất làm việc kém

Làm việc bằng máy thủy lực thì lượng nước tiêu hao khá nhiều nên hiện trường thi công phải ở gần nguồn nước

Khi trộn lẫn đất khô để xúc lên ô tô thì cần chọn loại đất lẫn cuội sỏi (dạng đất đồ) và tỷ lệ đất : bùn là khác nhau tùy thuộc vào độ sệt của bùn (B)

và lượng nước bên trên Theo kinh nghiệm trộn đất đồi với bùn rồi dùng gầu xúc để đưa lên ô tô vận chuyển ở công trường thủy điện Trị An thì tỷ lệ đó là

1 : 1 ÷ 2: 1 Với máy xúc thì đòi hỏi phải có phao nổi nếu nước lớn, nếu bùn đặc thì làm bè nổi hay tôn chống lầy

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

+ Việc đào đất ở dưới nước có thể thực hiện bằng những phương pháp khác nhau như cơ giới thủy lực (tàu hút bùn), hoặc cơ giới trên khô (máy đào một gầu, nhiều gầu) là phụ thuộc vào khối lượng công tác, chỉ tiêu cơ lý của đất, điều kiện thi công v.v…

+ Cơ giới thủy lực có thể áp dụng rộng rãi đối với việc nạo vét sông, kênh hoặc lấp các vùng đầm lầy, các bãi trũng ven sông Có nhiều nơi áp dụng rộng rãi phương pháp thi công thủy lực để khai thác và phân loại cát sỏi làm bê tông, khai thác than, quặng Tuy nhiên điều kiện để áp dụng là phải có nguồn nước lớn và giá thành nhiên liệu không lớn

+ Ngoài ra trong điều kiện khối lượng nạo vét , san lấp công trình không lớn, địa hình chật hẹp thì có thể kết hợp cơ giới trên khô như máy đào một gầu, máy đào nhiều gầu và kết hợp phương tiện vận chuyển như xà lan hoặc xe tự đổ

+ Từ những phân tích trên nhận thấy việc cải tạo các khu đầm lầy ven biển bằng các loại thiết bị trên đối với tỉnh Quảng Ninh là có tính khả thi

+ Trong phạm vi luận văn này em nghiên cứu phương pháp thi công nạo vét bùn bằng gầu xúc trên phao nổi nhằm cải tạo các khu đầm lầy đó thể hiện ở chương sau

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG BẰNG GẦU XÚC KẾT HỢP VỚI Ô TÔ

TRÊN PHAO N ỔI

2.1 LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ BIỆN PHÁP DI CHUYỂN KHI

LÀM VIỆC

2.1.1 Lựa chọn kết cấu phao nổi

Thiết bị thi công nạo vét thường được đặt trên xà lan hay trên phương

tiện nổi ghép bằng phao

Để ghép thành hệ nổi người ta dùng các phao đơn, có khung cứng bằng

kim loại, được bọc kín bằng thép tấm Mối nối liên kết các phao được thực

hiện bằng 3 loại bản nối, và 3 loại bu lông có đường kính d=27mm, chúng chỉ

khác nhau về chiều dài , số lượng bu lông được xác định bằng tính toán, phụ

thuộc vào kết cấu lắp ghép các phao và vào tải trọng tác dụng Những đặc

trưng kỹ thuật của phao nêu trong bảng 2-1 còn lực cho phép trên phao và ở

mối nối trong bảng 2-2 (tham khảo tài liệu Kỹ thuật thi công dưới nước của

nhà xuất bản giao thông vận tải năm 2007,trang 119)

Bảng 2-1 Những đặc trưng kỹ thuật của phao KC-Y và KC-3

mạn

Tại các nút của sườn ngang(cong

giang)ở điểm giao với vách dọc T/m

2

Tại nút ở khung sườn dọc ở đầu

Uốn phao trong mặt phẳng của mạn,

khi chiều cao của hệ phao là 1,8m 417 112 420 112 Uốn phao trong mặt phẳng đầu phao 140 96 140 96 Uốn phao trong mặt phẳng của boong

phao, khi chiều cao của hệ phao là

3,6m

Chú thích: Trị số của M ứng với khi Q = 0 và trị số Q ứng với khi M= 0

2.1.2 Biện pháp di chuyển khi làm việc

- Khi các phao đơn được vận chuyển đến công trường bằng các xe Rơ moc chuyên dụng, chọn vị trí thích hợp để hạ phao

- Lắp đặt và di chuyển phao:

Dùng máy xúc đã được thay gầu xúc bằng cần trục hay cẩu tự hành để

hạ phao đơn lần lượt xuống nước chỗ thích hợp , 4 phao đơn đầu tiên xuống nước kết hợp với nhân công lắp ghép thành xà lan, sau đó cho máy xúc chạy

lên xà lan rồi dùng dây cáp hay dây xích khóa chặt máy xúc với xà lan tạo thành một hệ tuyệt đối cứng Việc di chuyển máy xúc cùng xà lan là nhờ lực tay gầu xúc hay nhờ các tời đặt trên bờ để điều khiển

Trên hệ phao nổi khi kết hợp cùng ô tô thì ta phải tính toán hệ phao để đảm bảo máy xúc và ô tô có thể di chuyển dể dàng, ổn định Muốn dịch chuyển hệ phao thì cố định một đầu và dùng tời đứng ở vị trí chếch tuyến cũ

và sau đó di chuyển tời đến vị trí tuyến tiếp theo

2.2 TỔ CHỨC DÂY CHUYỀN MÁY ĐÀO VÀ XE VẬN CHUYỂN

Trong từng phương pháp đào cụ thể ta bố trí máy đào kết hợp xe vận chuyển một cách hợp lý và hiệu quả

- Đất đào được đổ vào công cụ vận chuyển (ô tô tự đổ) Tùy thuộc vào điều kiện địa hình, chất đất hay diện tích lấy đất mà ta bố trí một hay nhiều đường nhánh thi công, phương tiện vận chuyển để thi công đạt tiến độ Ở phương pháp dùng phao nổi nêu trên thì phải bố trí được ít nhất một làn xe ô

tô tự đổ để thi công đạt hiệu quả cao

- Sự phối hợp xe máy giữa ô tô và máy đào được chọn trên cơ sở nguyên tắc để cho loại xe máy chủ yếu phát huy hết tác dụng, số lần gàu xúc

đổ đầy thùng xe phụ thuộc dung tích thùng và sức chịu tải của phao Sự xác định số lượng xe vận chuyển phục vụ cho mỗi máy xúc phụ thuộc vào cự ly vận chuyển và địa hình thi công

- Máy xúc đứng trên phao nổi đã được lắp ghép đào xúc bùn lần lượt ở hai bên phao lên ô tô và lùi dần cho tới bờ Ô tô thì có thể lùi từ xa vào và cũng có thể quay đầu ở những vị trí áp mạn phao rộng hơn nếu tuyến thi công dài Khi đã xong tuyến này thì dùng tời chuyển phao sang tuyến khác và tiếp tục như trên

- Ô tô tự đổ có thể di chuyển đưa bùn về hai đầu của phao, lúc này cần

bố trí hai máy xúc lấy bùn từ giữa phao giật lùi về hai phía của hệ phao nổi 2.3 BỐ TRÍ THI CÔNG TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH

Để thi công được với địa hình bãi bồi ở Quảng Ninh, trước hết ta phân tích và đánh giá để lựa chọn biện pháp thi công đắp bờ bao, phân chia khu đầm nhằm tích nước nạo vét phục vụ nuôi trồng thủy hải sản

2.3.1 Điều kiện tổng quát khu nạo vét

- Quảng Ninh là tỉnh có đường bờ biển dài 250km, trong đó có

40.000ha bãi triều Việc cải tạo và phát huy bãi triều này thành những khu đầm chứa nước biển và nước ngọt phục vụ cho nuôi trồng thủy hải sản mang lại kinh tế cao cho người dân và tạo cảnh quan môi trường sinh thái góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành du lịch

- Địa chất khu vực bãi triều chủ yếu dạng địa hình bồi tích là chủ yếu, dạng địa hình có bề mặt tương đối phẳng,thực vật chủ yếu có các loài sú,vẹt, lau sậy rậm rạp Cấu trúc địa chất trên dạng địa hình tích tụ chủ yếu là bùn sét pha, màu xám đen và lớp tàn tích êluvi màu xám vàng đến nâu đỏ thuộc địa tứ (Qtv) Chính dạng địa hình này cấu tạo nên các bãi bồi, đồng bằng ven biển, chiều dày lớp bùn sét pha từ 1,5 đến 4,0 m

- Địa chất thủy văn: Mực nước ngầm ở đây rất nông, chủ yếu trên bề mặt, thường khoảng ở độ sâu (0,5 ÷ 1,0)m Nước ngầm nhiễm phèn nhiễm

mặn

- N hiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm 22,2oC, nhiệt độ thấp nhất 10÷12oC, nhiệt độ cao nhất 34÷36oC Biến trình nhiệt độ có dạng một đỉnh: Lớn nhất vào tháng VII nhỏ nhất vào tháng II, biên độ nhiệt 13,2oC Nhiệt độ

và biên độ nhiệt có xu hướng giảm dần từ ngoài khơi vào trong đất liền

- Bức xạ nắng: Hàng năm có từ 1600 đến 1800 giờ nắng, biến trình

nắng có dạng hai đỉnh : Đỉnh lớn nhất vào tháng VII trong tháng này chiếm

224 giờ nắng, đỉnh lớn thứ hai vào tháng IX trong tháng chiếm 205 giờ Điểm cực tiểu thứ nhất vào tháng II chiếm 50 giờ, điểm cực tiểu thứ 2 vào tháng

VIII chiếm 180 giờ

- Chế độ ẩm: Độ ẩm trên lưu vực nghiên cứu đạt từ 82% đến 84%,

tháng có độ ẩm lớn nhất vào tháng XII, tháng có độ ẩm lớn thứ 2 vào tháng

VI, tháng có độ ẩm nhỏ nhất vào tháng IX tháng có độ ẩm nhỏ thứ 2 vào

tháng VII, như vậy biến trình độ ẩm cũng có dạng hai đỉnh

- Chế độ gió: Trên lưu vực nghiên cứu chịu sự chi phối của hai chế độ

gió: Gió mùa mùa hạ và gió mùa mùa đông

- Chế độ gió mùa mùa đông: Gió thịnh hành là bắc và đông bắc, hàng tháng có từ 3 đến 6 đợt gió mùa đông bắc, mỗi đợt kéo dài từ 3 đến 5 ngày có khi kéo dài cả tuần Đầu thời kỳ mùa đông gió có hướng bắc và đông bắc đến cuối thời kỳ mùa đông gió có hướng đông đông bắc Trong những ngày gió đông đông bắc xuất hiện có những trận gió đạt cấp VI cấp VII Vào thời kỳ mùa đông cũng xuất hiện mưa nhưng thường là mưa phùn, lượng mưa nhỏ cá biệt mới có trận mưa vừa

- Chế độ gió mùa hè: Mùa hè chịu sự chi phối của gió mùa tây nam, khi vào vịnh Bắc bộ gió có tính chất thay đổi: lúc này gió có hướng nam và tây nam Đặc biệt trong thời kỳ này xuất hiện bão và áp thấp nhiệt đới, bão đổ bộ vào lưu vực nghiên cứu vào tháng V đến tháng X Khi có bão thường xuất hiện mưa lớn và kéo dài nhiều ngày

- Chế độ mưa: Lượng mưa hàng năm trên lưu vực không lớn lắm, tổng

lượng mưa trung bình năm 2016mm Lượng mưa này chủ yếu rơi vào các tháng mùa mưa (từ tháng V đến tháng X) đạt gần 80% lượng mưa cả năm Mùa khô dài ngày nhưng lượng mưa lại rất nhỏ chỉ đạt xấp sỉ 20% lượng mưa năm Điều này rất bất lợi với công tác canh tác nông nghiệp, bởi vì khi cần sử dụng nước thì lượng dòng chảy tự nhiên lại không đáp ứng nổi, khi không cần

sử dụng nước thì lượng dòng chảy lại rất lớn

- Bốc hơi: Là vùng gần giáp biển nên lượng bốc hơi hàng năm rất lớn,

hàng năm đạt trên 1000mm, biến trình bốc hơi có dạng hai đỉnh: Lớn nhất vào tháng X nhỏ nhất vào tháng IV, đỉnh lớn thứ hai vào tháng VII nhỏ thứ hai vào tháng VIII

- Thủy triều: Thủy triều ở quảng ninh tương đối ổn định, tháng 2 và tháng 8 có 3 con nước, các tháng còn lại chỉ có 2 con nước, con nước kéo dài

12 giờ kể từ lúc lên cho đến khi nước xuống

- Việc nạo vét bùn ở đây được thực hiện với khối lượng và độ sâu nạo vét không lớn lắm

- Nơi nạo vét cũng gần khu dân cư và lượng bùn nạo vét lên phải được tận dụng để san lấp mặt bằng khu tái định cư hay cải tạo thành đất hoa màu phục vụ nông nghiệp hết sức quan trọng

2.3.2 Các phướng án thi công đắp bờ bao nạo vét bùn tạo hồ chứa hay đầm thủy sản

2.3.2.1 Phương án thủ công:

- Trước đây khi chưa có máy móc hiện đại để phục vụ thi công, việc đắp bờ đầm chủ yếu là sức người, đắp bằng thủ công

- Lợi dụng lúc thủy triều xuống, người ta cắm tiêu theo tuyến cần đắp

bờ bao, tiến hành vét bùn non ở chân móng tuyến nạo vét, chặt cây đóng cọc

ở tuyến khi đã vét bùn móng Dùng mai, hay cưa xắn đất thành từng hòn phía ngoài đem đắp vào tuyến bờ bao Khi xa qua thì người ta dùng máng để vận chuyển và đắp

- Tiến hành như vậy cho tới khi đạt yêu cầu bờ bao hoàn chỉnh cao hơn mực nước thủy triều cao nhất,dùng cống ngăn triều tạo nên khu đầm phục vụ nuôi trồng thủy hải sản

- Nhận xét:

+ Phương án đắp bờ này có thể kéo dài hàng năm, và chỉ thực hiện được với những đầm nhỏ, chiều cao đắp bờ đầm không lớn lắm

+ Lượng nhân công làm việc nhiều

+ Chỉ thực hiện được khi thủy triều cạn và là không mưa

2.3.2.2 Phương án dùng máy móc thiết bị

a Dùng đất bùn để đắp

- Phương án này dùng máy xúc loại bánh xích đứng trên phao nổi để

tiến hành thi công đắp bờ bao tạo thành đầm chứa nước

- Lợi dụng lúc thủy triều xuống ta cắm tiêu định vị tuyến cần đắp bờ, khi thủy triều lên ta tiến hành lắp ghép phao và máy xúc

- Máy xúc đứng trên phao xúc bùn phía ngoài đắp vào tuyến bờ đã định vị, cho tới khi hoàn thành việc đắp bờ

- Sử dụng cống ngăn triều để phục vụ làm mái bờ bao

- Nhận xét:

+ Phương án này thực hiện được dễ dàng và nhanh chóng hơn phương

án thủ công

+ Thi công được khi thủy triều lên kể cả lúc mưa

+ Phải xong một thời gian mới tiến hành làm mái bờ đầm

+ Nhân công cần ít, chủ yếu nhân công lái máy

b Dùng đất đồi để đắp

- Thứ nhất: Đắp đất lấn bùn ra theo tuyến định vị, khi thủy triều

xuống, từ phía bờ với khoảng 50m đầu ta dùng tôn chống lầy, máy xúc lấy hết phần đất bùn non tuyến cần đắp chiều dày 0,5 đến 1,5m rồi thả tôn chống lầy

xuống vừa bóc bùn vừa tiến hành đắp đất lu lèn và làm mái xong trước khi thủy triều lên

- Khi đã đắp được khoảng 50m đầu tiên, lúc thủy triều lên ta dùng máy xúc đứng trên phao lấy bùn theo tuyến định vị ném ra phía ngoài Khi thủy triều xuống bơm nước và tiến hành đắp đất đầm chặt và hoàn thiện Cứ tiến hành như vậy cho tới lúc hoàn thành

+ Thi công bắt buộc phải xuất phát từ phía bờ tiến ra

- Thứ hai: Khi thủy triều lên tiến hành lắp ghép hệ phao + máy xúc

rồi xúc đất bùn theo tuyến định vị đưa ra đắp bờ bao phía ngoài tuyến cần

đắp Khi thủy triều xuống vì đã có hào chứa nước nên máy xúc vẫn làm việc trên phao, nếu thiếu có thể bơm nước dự trữ để đủ phục vụ thi công Đắp xong bờ bao và tạo được phần chân móng của bờ cần đắp, ta dùng cống ngăn triều, bơm nước phần móng để làm khô tuyến đắp rồi tiến hành đắp đất lấn từ phía bờ ra

- Nhận xét:

+ Phương án này đòi hỏi cũng phải xuất phát từ bờ tiến ra

+ Thi công xong phần bờ bao phía ngoài mới tiến hành đắp đất

+ Việc đắp đất thực hiện vào mùa khô

2.3.3 Bố trí dây chuyền thi công nạo vét ở khu đầm lầy ven biển

- Các khu đầm lấy có địa chất rất phức tạp, có các loài sú,vẹt, lau sậy rậm rạp, rễ cây ăn sâu vào lòng đất, do là ven các bờ biển nên đất bùn chủ yếu là sét pha cát

- Việc nạo vét bùn ở đây được thực hiện với khối lượng và độ sâu nạo vét không lớn lắm, đầm phục vụ nuôi trồng thủy hải sản nên độ sâu yêu cầu chỉ khoảng 0,8 – 1,2m

- Nơi nạo vét cũng gần khu dân cư và lượng bùn nạo vét lên phải được tận dụng để san lấp mặt bằng khu tái định cư hay cải tạo thành đất hoa màu phục

vụ nông nghiệp hết sức quan trọng

- Địa hình nạo vét hết sức phức tạp, lồi lỏm mấp mô nhưng lại nằm gần trục đường giao thông

- Để thi công nạo vét bùn phải phân tích lựa chọn phương án thích hợp và hiệu quả, bố trí máy xúc và ô vận chuyển bùn nạo vét trên phao nổi hoặc bè nổi là phương án thi công được nghiên cứu trong luận văn này : Vì ở các khu vực đầm lầy thường địa chất phức tạp, đa dạng, có chứa nhiều đá, sỏi, cây cối như (sú, vẹt, lăn…) nên nếu dùng phương án nạo vét bằng thủy lực thì rất khó tiến hành Vì vậy em đã lựa chọn phương án thi công nạo vét bùn dùng máy xúc một gầu kết hợp ô tô trên phao nổi hoặc bè nổi

2.3.3.1 Dây chuyền thi công: Máy xúc 1 gầu + ô tô tự đổ + phao + tời

+ Máy xúc 1 gầu loại gầu sấp (gầu thuận) bánh xích được chọn là Huyndai hay Sola với dung tích gầu 0,8 m3, có tay cần dài 12m; Ô tô là loại xe benz chở bùn loại 6 m3; Phao đơn được lắp ghép với nhau thành hệ phao; Máy tời được chọn là loại 5 tấn TTD 5000 động cơ xăng 4 thì, công suất 20 HP, cáp kéo Φ16

+ Khi đã tiến hành đắp bờ bao xong, lợi dụng lúc thủy triều lên ta tích nước và đóng cống ngăn triều Bố trí 2 máy tời ở 2 phía của tuyến cần nạo vét, thả phao xuống đầm rồi lắp ghép hệ phao, dùng tời kéo phao ra đúng vị trí nạo vét Khi đã lắp ghép và di chuyển hệ phao đúng vị trí thì máy xúc tiến

ra phía ngoài cùng của phao, ô tô lùi ra sao cho máy xúc đảm bảo xúc đất bùn

đổ vào thùng thuận lợi, xúc đầy thì tiến ra đổ bải thãi, tiếp tục xe khác lùi vào + Máy xúc lấy bùn giật lùi khi máy tời kéo phao lùi dần vào bờ, khi lùi thì tháo dỡ phao dần và chuyển sang lắp ghép ở tuyến khác, cứ tiến hành như vậy cho tới khi hoàn thành khu nạo vét

+ Mớn nước khống chế thi công nạo vét đạt hiệu quả cao khoảng 0,8m + Phao nổi được hàn và xử lý gờ chống trơn trượt và vạch biên để ô tô và máy xúc di chuyển trên phao được an toàn

2.3.3.2 Dây chuyền thi công: Máy xúc một gầu + ô tô + bè nổi

+ Máy xúc 1 gầu loại gầu sấp (gầu thuận) bánh xích được chọn là

Huyndai hay Sola với dung tích gầu 0,8 m3, có tay cần dài 12m; Ô tô là loại xe benz chở bùn loại 6 m3; bè nổi được chọn là tôn chống lầy có nguồn

gốc xuất xứ Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản dày 18mm với kích thước 2,0m x 6,0m

+ Khi đã đắp bờ bao xong, dùng cống ngăn triều tháo nước và phơi khô đầm một thời gian, vạch rõ các tuyến phục vụ nạo vét bùn Máy xúc lấy bùn loảng phía trên khoảng 30-50cm, cho tôn chống lầy xuồng theo tuyến nạo vét, gặp những điểm nền bùn quá yếu phải đắp thêm đất khô một lớp mỏng khoảng 30- 50cm rồi mới đặt tôn chống lầy lên phía trên đảm bảo cho việc thi công của máy xúc và ô tô đi lại trên tôn được an toàn

+ Máy xúc tiến ra ngoài cùng của tuyến nạo vét, ô tô lùi ra lấy đất và vận chuyển ra bải thãi, xe trước tiến ra thì xe sau lại lùi vào

+ Máy xúc lấy bùn giật lùi từ ngoài vào phía bờ cho tới khi hết tuyến này mới tiếp tục tuyến tiếp theo cho đến khi hoàn thành

+ Tôn chống lầy được hàn móc neo hai đầu, dùng xích hàn vào để thuận tiện cho máy xúc dùng tay gầu nhấc tấm tôn di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác một cách dễ dàng

2.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỂ LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG HỢP LÝ

+ Về dây chuyền có sử dụng bè nổi thì có ưu điểm là có thể sử dụng lượng đất đồi có sẵn để gia tải nền

+ Thi công dịch chuyển tôn chống lầy bằng gầu xúc nên dễ dàng hơn dịch chuyển phao nổi và không cần phải lắp ghép, chỉ dịch chuyển liền nhau

+ Tôn chống lầy nằm trên bùn có độ sệt B = 0,5 – 0,75; chỉ thi công khi toàn bộ diện tích của đầm khô ráo

+ Ô tô di chuyển trên tôn chống lầy được dễ dàng và nhanh chóng hơn trên phao nổi

+ Máy xúc lầy bùn đến độ sâu thiết kế tương đối đạt yêu cầu, lượng bùn sót ít

+ Phao nổi làm viêc trong nước nên dùng tời kéo để di chuyển từ tuyến nạo vét này sang tuyến nạo vét khác phức tạp

+ Bố trí tời ở hai phía của tuyến nạo vét phức tạp, có thể là dùng tời vít căng phao và cố định hai đầu, máy xúc lấy bùn ở hai bên của phao đưa lên ô

tô vận chuyển ra bải thãi Lượng bùn mà phao chiếm chổ sẻ được lấy khi dịch chuyển phao sang tuyến bên cạnh

Từ 2 phương pháp nạo vét đã phân tích ở trên thì ta lựa chọn phương pháp thi công bằng gầu xúc kết hợp ô tô trên phao nổi hoặc bè nổi dùng để nạo vét ở khu vực đầm lầy này rất phù hợp Vì khả năng lắp ráp và vận chuyển máy móc đến khu vực thuận lợi, máy móc có thể di chuyển dễ dàng vào sâu diện tích nạo vét

+ Nếu đầm liền kề với bờ thi tôn chống lầy hiệu quả hơn dùng phao nổi

+ Trường hợp đầm cách xa bờ thì nên lắp ghép hệ phao nổi

2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

- Với điều kiện địa chất, địa hình tại những khu vực đầm lầy ven biển thuộc tỉnh Quảng Ninh như hiện nay, việc nạo vét bùn để cải tạo các khu đầm lầy được chia thành nhiều ô với diện tích < 200.000m2, khoảng cách từ bờ bên này sang bờ bên kia < 300m, do vậy lựa chọn hai dây chuyền thi công nạo vét trên là thích hợp

- loại máy xúc gầu sấp có dung tích gầu 0,8 m3, tay cần dài 12 m

- Phao nổi là loại phao đơn KC-3 ghép thành

- Ô tô tự đổ là loại xe ben có dung tích 6 m3phục vụ vận chuyển bùn

- Bè nổi là loại tôn chống lầy dày 18mm, kích thước 1,8m x 6,0m, được gầu xúc dịch chuyển và lắp đặt liên tục trên tuyến bùn đã xử lý lớp hữu cơ

- Nạo vét với khối lượng không lớn lắm,chỉ thực hiện trong một mùa khô nên phương pháp dùng máy xúc kết hợp phao nổi hoặc bè nổi là hợp lý

Tuy vậy việc lựa chọn kết cấu phao nổi hoặc bè nổi để máy xúc có thể

ổn định ổn định khi làm việc trên nó là vấn đề quan trọng khi thi công nạo vét dưới đầm lầy Đây là vấn đề quan trọng được nghiên cứu ở chương tiếp theo

CHƯƠNG 3

K ẾT CẤU PHAO NỔI VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN KIỂM TRA LỰC

N ỔI VÀ ỔN ĐỊNH KHI LÀM VIỆC

3.1 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN

Ta sử dụng hệ máy đào một gầu đặt trên phao nổi, hệ này được gọi là

hệ máy xúc – phao nổi Máy xúc đặt trên hệ phao (thường là xà lan) tỳ lên mặt nước làm việc như trên cạn Lúc này ta cần tính toán kiểm tra ổn định chở nổi do máy và vật liệu di chuyển trên hệ phao nổi nhằm đảm bảo an toàn khi làm việc

Sự hoạt động của hệ thông qua máy xúc đặt trên phao Khi làm việc các

bộ nâng - hạ, bộ máy thay đổi tầm với, bộ quay máy… của tay gầu hoạt động Thợ máy sẻ điều khiển nhịp nhàng theo mọi hướng các bộ máy này để thao tác các công việc của tay gầu Để làm việc được thì ta phải xét tính nổi ổn định của hệ phao

3.1.1 Điều kiện nổi

Hệ phao nổi trên nước chịu tác động đồng thời hai lực ngược chiều nhau Trọng lực gồm trọng lượng bản thân phao, trọng lượng máy móc thiết

bị (máy xúc, ô tô), vật liệu bùn cát, nhân công lái máy…tác động cùng chiều hút của trái đất Lực nổi do nước tác động có chiều ngược lại

- Lực nổi: trong hệ tọa độ gắn liền với phao, gốc tọa độ đặt tại

trọng tâm G của phao, trục Oz hướng lên trên, ngược với chiều tác động của lực hút trái đất, mặt xOy song song với mặt nước ở trạng thái tĩnh, trọng lực

W có điểm đặt tại G, tác động hướng xuống dưới

Thân phao chìm trong nước tiếp xúc với nước qua mặt ướt vỏ phao Như đã biết trong bộ môn cơ học chất lỏng, áp lực do nước áp đặt lên mặt tiếp xúc này mang giá trị:

P = pa + γ z Trong đó: pa- Áp suất khí quyển đo tại mặt thoáng của nước

z - Khoảng cách đo từ mặt thoáng đến điểm đang được xem xét trên mặt ướt

vỏ phao

Lực thủy tĩnh tác dụng lên phần tử dS của mặt ướt vỏ cấu kiện là:

dP = (pa + γ z)dA Mặt khác dP được phân thành các thành phần:

dPx – tác động theo phương nằm ngang, bằng (pa + γ z)dSx

dPz – tác động theo phương thẳng đứng , bằng:

(pa + γ z)dSz - (pa + γ 0)dSz = γ zdSz Phân tích các thành phần lực thủy tĩnh tác dụng lên vỏ cấu kiện ta thấy, tổng các thành phần nằm ngang bằng 0 do chúng tự triệt tiêu nhau, còn lực tác dụng theo phương thẳng đứng có dạng:

dPz = γ zdSz Nếu ký hiệu dV là thể tích cột nước cao z; diện tích đáy dSz, dV= ZdSz, ta có: dPz = γ dV

Công thức cuối này được hiểu là lực nổi do nước tác động lên phần thân phao chìm trong nước D = γ V Lực nổi tính theo định luật Archimedes, bằng trọng lượng khối nước bị phao choán chỗ, tác động theo hướng từ dưới lên Lực nổi D có tâm đặt lực tại C, gọi là tâm nổi của phao Tâm nổi hay còn gọi là phù tâm ,C (xC, yC, zC): Là trọng tâm của thể tích nước bị phao nổi chiếm chỗ Lực này cố gắng đẩy phao nổi lên cao hơn vị trí nó đang chiếm Thể tích phần chìm trong nước V, viết tắt từ Volume, trọng lượng phao tại trạng thái tính toán, đúng bằng trọng lượng khối nước bị thân phao chiếm chỗ

γ V Đại lượng D = γ V được gọi là lượng chiếm nước của phao, mang giá trị đúng bằng lực nổi của phao, là trọng lượng của khối nước bị phương tiện nổi chiếm chỗ Trong nhiều trường hợp ta dùng ký hiệu ∆ thay cho D Theo cách đó chúng ta có thể viết :

∆ = γ .V