Các nguyên nhân gây mất ổn định của nền đường Nguyễn Tấ Thành và biện pháp bảo vệ

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HUỲNH PHÚC HẬU CÁC NGUN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐƯỜNG NGUYỄN TẤT THÀNH VÀ BIỆN PHÁP BẢO VỆ Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.40 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học : GS.TS NGUYỄN THẾ HÙNG Phản biện 1: TS TRẦN ĐÌNH QUẢNG Phản biện 2: TS NGUYỄN VĂN MINH Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày tháng năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cơng trình kè chắn sóng đường Nguyễn Tất Thành thiết kế theo tiêu chuẩn cấp 4, tương ứng sức chịu đựng gió bão cấp nhằm đảm bảo ổn định đường, bảo vệ đường Nguyễn Tất Thành khu dân cư phía Trong đó, phần kè móng cọc, tường bê tơng cốt thép có tổng chiều dài 1,2km; 4,7km lại thiết kế kè trọng lực bê tơng khơng có cốt thép Cơng trình đưa vào sử dụng năm 2003, đến bị hai bão mạnh (Xangsane năm 2006 Ketsana 2009) tàn phá Người Đà Nẵng quan tâm phương án sửa chữa cho tương lai dài, đường du lịch ven biển khơng chịu thảm cảnh Do đó, tiêu chí thiết kế tuyến đường an tồn làm nhiệm vụ giao thơng mùa mưa bão, khơng đơn tiêu chí tuyến kè chịu cấp độ sóng va đập Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài: Đối tượng nghiên cứu luận văn ổn định đường ven biển Sự ổn định đường phụ thuộc vào nhiều thơng số như: loại đất, mái ta luy, lưu tốc thấm, đường bão hồ, tải trọng sóng, thơng số mưa Luận văn giới hạn nghiên cứu tính tốn yếu tố gây ổn định đường tìm giải pháp thích hợp để đảm bảo ổn định kè đường Nguyễn Tất Thành thuộc địa phận thành phố Đà Nẵng Mục tiêu nghiên cứu: Tìm ngun nhân gây ổn định đường Nguyễn Tất Thành, từ kiến nghị biện pháp bảo vệ Footer Page of 126 Header Page of 126 4 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp số liệu thực nghiệm ứng dụng quy trình quy phạm, để tính tốn ổn định chống xói lở đường Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Khi thiết kế cơng trình xây dựng đất đắp, đường ven sơng, biển, tính tốn, kiểm tra ổn định, chống xói lở đóng vai trò đặc biệt quan trọng thiết kế Để đường Nguyễn Tất Thành khơng bị hư hại sau mùa mưa bão vấn đề quan trọng phân tích, tìm thấy xác ngun nhân, vận dụng phương pháp tính tốn khoa học sóng biển, áp lực sóng, vận tốc dòng đáy, chiều sâu xói, từ có cách khắc phục đắn, hiệu Kết nghiên cứu đề tài vận dụng vào thực tế thi cơng chống xói lở đường Nguyễn Tất Thành cơng trình đường ven biển tương tự, giảm thiểu thiệt hại mưa bão gây ra, tiết kiệm chi phí sửa chữa đường, đảm bảo giao thơng an tồn, bảo vệ cho khu dân cư bên CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC LÝ THUYẾT TÍNH SĨNG VÀ ÁP LỰC SĨNG 1.1 CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN ĐỘNG LỰC HỌC SĨNG TỰ DO • Phương trình động lực học chuyển động phần tử chất lỏng (phương trình Navier-Stokers) : dV = F − gradp + ν∆V ρ dt Trong : V - vận tốc chuyển động chất lỏng ; Footer Page of 126 (1.1) Header Page of 126 F - ngoại lực tác dụng lên đơn vị khối lượng chất lỏng; ν - hệ số nhớt động học • Phương trình liên tục biểu diễn bảo tồn khối lượng chất lỏng : ( ) ∂ρ + div ρV = ∂t Với giả thiết ρ = const div V = • Phương trình khơng xốy : () rotV = (1.2) (1.3) 1.2 LÝ THUYẾT SĨNG CĨ CHIỀU CAO HỮU HẠN : 1.2.1 Lý thuyết sóng tuyến tính Airy- lý thuyết sóng có biên độ nhỏ Các biểu thức xác định thơng số sóng chủ yếu theo lý thuyết sóng Airy gồm: - Độ cao mặt sóng so với mực nước tính tốn: H η = cos(kx − ωt ) (1.6) 1.2.2 Lý thuyết sóng stokes Các thơng số sóng stokes bậc sau: + Độ cao mặt sóng so với mực nước tính tốn: η = ∑ Fn cos n(kx − ωt ) k n =1 Trong đó: Fn(n=1÷5) sau: (1.12) F1=a F2=a2.F22+a4.F24 F3=a3.F33+a5.F35 F4=a4.F44 F5=a5.F55 Với F22, F24, F33, F35, F44, F55 thơng số hình dạng sóng, phụ thuộc vào trị số kd=2πd/λ k: số sóng; a: thơng số chiều cao sóng, a xác định từ biểu thức: Footer Page of 126 Header Page of 126 kH=2[(a+a3.F33+a5.(F35+F55)] 1.2.3 Sóng Cnoidal + Độ cao mặt sóng so với mực nước tính tốn: η = η + H ⋅ c n2 (k ⋅ x − ω ⋅ t , m ) (1.20) η : Khoảng cách từ đáy sóng đến mực nước tính tốn cn: hàm cos Jacobie-Elliptic m: mơđun hàm Jacobie-Elliptic (0≤m≤1) + Trị số ηmin xác định theo biểu thức (1.23) η k (1 − m ) − E = H mK 1.2.4 Lý thuyết sóng đơn (1.23) 1.3 LÝ THUYẾT SĨNG THỰC VÀ PHỔ 1.4 DỰ BÁO SĨNG GIĨ TRÊN BIỂN 1.4.1 Tính đặc trưng sóng từ gió theo SPM 1984 1.4.1.1 Xác định đà gió hiệu chỉnh tốc độ gió F = ∑ Fi (1.30) i =1 Cơng thức SPM 1984 sử đại lượng vận tốc gió hiệu chỉnh UA để hiệu chỉnh quan hệ phi tuyến thực đo ứng suất vận tốc gió U A = 0,71 ⋅ U 1, 23 với (1.32) U= RT R LU 10 1.4.1.2 Các đại lượng phi thứ ngun ~ g F Đà sóng phi thứ ngun F = UA ~ g d Độ sâu nước phi thứ ngun: d = UA (1.35) (1.37) 1.4.1.3 Tính tốn sóng nước sâu 1.4.1.4 Tính tốn sóng điều kiện độ sâu nước bị hạn chế Footer Page of 126 Header Page of 126  0,00565 ⋅ F~1/  ~ ~ H s = 0,283 ⋅ 0,53d / ⋅  ~ 3/   0,53d  ~  0,0379 ⋅ F 1/  ~ ~ TP = 7,54 ⋅ 0,833d / ⋅  ~ 3/   0,833d  ( ( ) ( ) (1.47) ) ( ) (1.48) Hạn chế thời gian gió thổi ~ ~ tlim = 537 ⋅ TP7 / (1.49) Nếu thời gian gió thổi nhỏ tlim sóng bị hạn chế thời gian gió thổi giá trị chiều cao chu kỳ sóng cần phải tính tốn dựa vào đà gió hiệu chỉnh suy từ cơng thức (1.48) (1.49) 1.4.2 Tính tốn sóng theo phương pháp Bretshneider , 42 gH S w2  gD  0,0125  0,750    gh  w   (1.50) = 0,283 0,530  0, 750     w   gh   0,530    w  0, 25  gD  0,077  ,375   gT p  gh  u   = 2π 1,2 0,83  0, 375  w   w    gh   0,833    w  (1.51) 1.4.3 Tính tốn theo biểu đồ Hindcast 1.4.3.1 Trường hợp sóng nước sâu: (D > Lo/2) 1.4.3.2 Sóng thiết kế cho vùng nước nơng: xác định theo biểu đồ hình 1.10 1.4.3.3 Trường hợp sóng vỡ: Có thể tra Hb theo biểu đồ hình 1.11 theo tỷ số ds/(gT2) độ dốc bãi biển trước cơng trình 1.5 LÝ THUYẾT TÍNH ÁP LỰC SĨNG LÊN TƯỜNG ĐỨNG THEO CÁC CƠNG THỨC BÁN THỰC NGHIỆM 1.5.1 Theo Sainflou Minikin: Footer Page of 126 Header Page of 126 H: chiều cao sóng (m) ω trọng lượng riêng nước biển Hình 1.12 Lực sóng tường biển Phương pháp Sainflou h=H+h0 πH h0 = p1 = coth L 2πd L Phương pháp Minikin h=1,66H p1=ωH p2=ωH ωH  2πd  cosh  L h p2 = (ωd h+d    + p1 ) 1.5.2 Cơng thức Goshima Goda η ∗ = 0,75(1 + cos β )λ1 H D ( ) p1 = 0,5(1 + cos β ) α + λ 2α cos β ϖ λ1 H D p = α p1 p = α p1 =0 Footer Page of 126 (1.56) (1.57) Header Page of 126 pu = 0,5(1 + cos β )λ 3α 1α 3ϖ H D (1.58) Hình 1.14 Sự phân bố áp lực sóng 1.5.3 Cơng thức Snip 2.06.04.82* 1.5.3.1 Tải trọng sóng đứng tác động lên cơng trình 1.5.3.2 Áp lực sóng nhiễu xạ lên tường đứng 1.5.3.3 Tải trọng sóng vỡ tác động lên tường đứng 1.5.3.4 Tải trọng sóng vỗ tác động lên tường đứng z1 = −hsur ; p1 = hsur ; p = 1,5ρghsur ρghsur z = d f ; p3 = 2π ch df z2 = − (1.69) λ sur Trong : λsur hsur - độ dài trung bình chiều cao sóng vỗ Biểu đồ áp lực sóng vỗ tác dụng lên tường đứng thể hình 1.22 Footer Page of 126 10 Header Page 10 of 126 Hình 1.22 Biểu đồ áp lực sóng vỗ tác động lên tường đứng a) Trường hợp mặt đệm đá ngang với mặt đáy; b) Trường hợp đệm đá cao mặt đáy 1.5.4 Theo quy trình hướng dẫn thiết kế đê biển 14 TCN 130-02 1.5.4.1 Đối với tường chắn sóng xa bờ: - Khi cơng trình nằm độ sâu mà sóng bị đổ lần cuối λ p = pu = ξ g H SD (0,033 + 0,75) (1.72) h p ηc = − u ξ g HSD: chiều cao sóng lần đổ cuối λ: chiều dài sóng h: cột nước trước tường ξ: hệ số sóng vỡ (số Iribarren); ξ = α: góc nghiêng mái dốc Footer Page 10 of 126 tan α H SD /λ 12 Header Page 12 of 126 1.6.3 Sóng vỡ (breaking) 1.6.4 Sóng leo 1.6.5 Sóng phản xạ CHƯƠNG PHÂN TÍCH CÁC NGUN NHÂN GÂY XĨI LỞ KÈ ĐƯỜNG NGUYỄN TẤT THÀNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ 2.1 NGUN NHÂN: Cơng trình đưa vào sử dụng năm 2003, đến bị hai bão mạnh cấp 12 (Xangsane năm 2006 Ketsana 2009) tàn phá, việc thiết kế tính đến bão cấp 9, dẫn đến việc chọn cao trình đỉnh kè 3m khơng hợp lý Thực tế bão Xangsane sóng nước đánh tràn qua đỉnh kè xuống vỉa hè làm bay lớp gạch block lát Việc bố trí đoạn bờ kè có cốt thép khơng có cốt thép chưa thật phù hợp thực tế Có đoạn bờ kè bê tơng cốt thép bố trí vị trí khơng chịu sức tác động sóng biển, chẳng hạn khu vực bãi biển Thanh Bình Ngược lại, có nơi xem "họng gió", qua hai bão lớn chịu thiệt hại nặng nề đoạn qua phường Hồ Minh lại bố trí bờ kè khơng bê tơng cốt thép.Chắc chắn bờ kè có cốt thép khơng bị hư hại nặng Việc thiết kế thi cơng chưa trọng đến vấn đề xử lý chống xói ngầm sóng gây ra, chưa gia cố chân kè, chưa có biện pháp tiêu trừ lượng sóng Móng khơng thể n ổn sóng biển kéo dần lớp cát đá chơn lấp móng Quận Thanh Khê chịu nhiều áp lực gió bão tuyến bãi biển khơng trồng phòng hộ; rừng dừa rừng dương liễu cản gió trước hi sinh cho tuyến đường Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 13 2.2 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ: 2.2.1 Xây dựng tuyến đê biển chắn sóng: Dựa vào đặc điểm hình học mái đê phía biển, mặt cắt đê biển chia thành loại Đê mái nghiêng, đê tường đứng đê mặt cắt hỗn hợp (trên nghiêng đứng đứng nghiêng) * Đê chắn sóng mái nghiêng nhược điểm ứng dụng Việt Nam Qua thực tế xây dựng nước ta, đê chắn sóng mái nghiêng bộc lộ số nhược điểm lớn: - Tốn nhiều vật liệu đá, ảnh hưởng đến cảnh quan thiên nhiên sử dụng nguồn vật liệu chỗ; - Tốc độ thi cộng chậm; - Khi q trình thi cơng bị kéo dài thiếu vốn số ngun nhân chủ quan, đoạn đê chưa có khối phủ thường bị hư hại mùa mưa bão; - Chi phí đầu tư lớn 2.2.2 Cơng trình bảo vệ bãi trước đê 2.2.2.1 Trồng rừng ngập mặn 2.2.2.2 Mỏ hàn, tường giảm sóng 2.2.2.3 Ni bãi nhân tạo 2.2.2.4 Quản lý bảo vệ đụn cát tự nhiên 2.2.3 Ứng dụng cơng nghệ xây dựng bảo vệ bờ khu vực ven biển 2.2.3.1 Ứng dụng kết cấu Tensar gia cố, bảo vệ bờ Lưới địa kỹ thuật làm chất polypropylene (PP), polyester (PE) hay bọc polietylen-teretalat (PET) với phương pháp ép dãn dọc 2.2.3.2.Ứng dụng kết cấu thảm bê tơng tự chèn bảo vệ mái bờ 2.2.3.3 Ứng dụng cừ bê tơng cốt thép ứng suất trước xây dựng tường kè mái đứng Footer Page 13 of 126 14 Header Page 14 of 126 2.2.3.4 Ứng dụng khối bê tơng dị hình làm khối phủ mái đê ngầm phá sóng Có nhiều loại kết cấu khối bê tơng dị hình sử dụng làm khối phủ mái, với nhiều tên gọi khác nhau: khối Tetrapod, Tribar, Dolos, Stabit, khối chữ T, khối chữ U… Khối Tetrapod sử chủ yếu cơng trình ngăn cát, giảm sóng bể cảng cơng trình bảo vệ bờ cửa sơng, ven biển 2.2.3.5 Ứng dụng Stabiplage (Geotube) Geotube ống vải địa kỹ thuật làm từ vải PP, khả nước tốt, kích thước lỗ nhỏ, bên chứa đầy cát 2.2.3.6 xây dựng tuyến kè chắn sóng rọ đá hộc 2.3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH: 30 70 +4,7 2% 370 BTXM M.300 dà y 20cm 01 lớ p giấ y dầ u chố n g thấ m CPĐD loạ i dà y 10cm CPĐ sỏ i sạ n dà y 30cm 235 R3 +2.35 Ố ng nhự a d=5cm Khoả ng cá c h 200cm / ố ng 400 34 Chân khay Đá hộc chứa ống BTCT, d=100 cm Đá dă m 2x4 dà y 15cm Đá dă m 1x2 dà y 10cm Vải ĐKT loạ i lọc TS65 10 100 R +1,00 Lớp đệ m bệ mó ng (BT M.100 đá 4x6) 40 135 40 110 160 Hai hà ng cọ c BTCT KT(35x35)cm, chiề u dà i Lc, đóng hình hoa mai (Hà ng ng thẵ ng, hà ng ng xiên 6/1) Hình 2.20 Cắt ngang đại diện tuyến kè - Xây dựng tuyến kè dạng tường chắn đất bê tơng cốt thép M.250 đặt bệ cọc bê tơng cốt thép chia làm nhiều phân đoạn dài trung bình 14,8m Mặt trước tường giáp biển lượn cong để hắt sóng, Footer Page 14 of 126 15 Header Page 15 of 126 mặt tường giáp đất thẳng đứng Đỉnh tường rộng 70cm, dày 30cm Bố trí ống nhựa PVC d=5cm cách qng 200cm/ống để nước từ mặt đường CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐẢM BẢO CHỐNG XĨI LỞ KÈ ĐƯỜNG NGUYỄN TẤT THÀNH 3.1 CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 3.2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT 3.3 ĐIỀU KIỆN HẢI VĂN 3.4 TÍNH TỐN CHIỀU CAO SĨNG 3.4.1 Mực nước tính sóng: Ztt=Z10%+Hnd=1,37+0,8=2,17m; Cao độ mặt đất tự nhiên thấp chân cơng trình 1m; Chiều sâu nước tính sóng 1,17m 3.4.2 Vận tốc gió tính tốn: Cơng trình cấp IV tần suất gió 4%, tương ứng vận tốc gió Đà Nẵng 34,5m/s (tương ứng cấp gió 12) 3.4.3 Tính đà gió trung bình ứng với vận tốc gió Vw=34,5m/s Lm = k vis ⋅ν / V w = ⋅ 1011 ⋅ν / V w =144928m 3.4.4 Xác định thơng số sóng vùng nước sâu theo 22 tcn 22295: Bảng 3.2 Kết tính tốn thơng số sóng vùng nước sâu Vw (m/s) g.Lm/Vw2 g ⋅ hd / Vw2 g ⋅ T / Vw hd T λ 34,5 1194,5 0,05 6,07 10,55 173,78 Độ sâu nước giới hạn vùng nước sâu vùng nước nơng: λ d = = 86,89 (m) Footer Page 15 of 126 16 Header Page 16 of 126 3.4.5 Tính đặc trưng sóng từ gió theo SPM 1984 Vận tốc gió hiệu chỉnh UA để hiệu chỉnh quan hệ phi tuyến thực đo ứng suất vận tốc gió: U A = 0,71 ⋅ U 1,23 = 0,71 ⋅ 34,51,23 = 55,306 3.4.5.1 Các đại lượng phi thứ ngun g F 9,81 ⋅144928 = = 464,804 (m) U A2 55, 306 g d 9,81*1,17 Độ sâu nước phi thứ ngun: d% = = = 0,003752 (m) 55, 3062 UA Đà sóng phi thứ ngun: F% = 3.4.5.2 Tính tốn sóng điều kiện độ sâu nước bị hạn chế  0, 00565 ⋅ F% 1/ H% s = 0, 283 ⋅ 0,53d% 3/ ⋅   0,53d% 3/  2 % H ⋅U 0,002274 ⋅ 55,306 Hs = s A = = 0,7090 m 9,81 g ( TP = ~ U A ⋅ TP g = ) ( )   = 0,002274(m)   55,306 ⋅ 0,7657 = 4,3171 (s) 9,81 3.4.6 Tính tốn sóng theo phương pháp Bretshneider 0,42  gD  0, 0125   0,750   w  gh  w  H S = 0, 283 ⋅ 0, 530    0,750 g   w     gh  0, 530    w    H S = 0,56 (m) 0,25  gD  0, 077   0,375   gTp gh   u  = 2π 1,  0,83    0,375 w   w   gh     0,833    w    Tp=3,819 (s) Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 17 3.4.7 Tính tốn theo biểu đồ Hindcast trường hợp sóng vỡ ds 1,17 = = 0,006399 9,81⋅ 4,3171 gT Theo biểu đồ B-14 tương ứng với trị số ds/gT2 vừa tính ta tìm trị số Hb/ds=1,1 ứng với đường cong độ dốc m=0,05 H b = 1,1 ⋅ d s = 1,1 ⋅ 1,17 = 1,287 (m) Tra bảng phụ lục theo cơng thức: L = gT  2πd  tanh  = 14 (m) 2π  L  L: chiều dài sóng (m) 3.4.8 Chọn chiều cao sóng thiết kế: Căn kết tính sóng theo phương pháp trên, chọn chiều cao sóng thiết kế Hs=1,287m; chu kỳ TP = 4,3171 (s); L=14m 3.5 TÍNH ÁP LỰC SĨNG: 3.5.1 Theo Sainflou Minikin Sainflou: h=H+h0=1,287+0,772=2,059(m) 2π d π ⋅1,287 2π ⋅1,17 = coth = 0,772(m) L L 14 14 ωH 1,025*1,287 p1 = = = 1,156(T/m2)  2π d   2π ⋅1,17  cosh   cosh    14   L  h0 = πH2 coth p2 = h (ωd + p1 ) h+d P2 = 2,059 (1,025 * 1,17 + 1,156) =1,502(T/m ) 2,059 + 1,17 Minikin: h=1,66H=1,66*1,287=2,136(m) p1=ωH=1,025*1,287=1,319(T/m2) p2=ωH=1,025*1,287=1,319(T/m2) H=1,287m: chiều cao sóng (m) Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 18 ω trọng lượng riêng nước biển lấy 1,025 T/m3 3.5.2 Theo giáo trình thiết kế đê cơng trình bảo vệ bờ (14 tcn130-2002) 3.5.2.1 Áp lực sóng dương (tính cho 1m chiều dài): p =pu = γHSD( 0,033 LS/h +0,75) ηc = − (3.11) pu γ (3.12) ηc: Độ cao lưng sóng so với mặt nước tính tốn, m; HSD=1,287(m): Chiều cao sóng vị trí sóng đổ lần cuối, m; Ls=14(m): Là chiều dài bước sóng trước chân cơng trình; h=1,17(m): Độ sâu nước; γ, trọng lượng riêng nước biển lấy 1,025 T/m3; p =pu = 1,025*1,287*( 0,033*14/1,17+0,75)=1,51(T/m2) ; ηc = − 1,51 = −1,473 (m) 1,025 3.5.2.2 Áp lực sóng âm Cường độ áp lực prút xác định theo cơng thức: prút = γ(∆Z1+0,75HSD)=1,025*(0,322+0,75*1,287)=1,319(T/m2) Trong đó: ∆Z1- độ hạ thấp mặt nước kể từ mực nước tính tốn trước tường thẳng đứng sóng rút lấy sau: - Khi chiều rộng bãi (khoảng cách từ mép nước đến tường) < 3HSD: ∆Z1 = 0,25HSD=0,25*1,287=0,322(m) 3.5.3 Tải trọng sóng đổ tác động lên tường đứng theo 22 tcn 222-95: z1 = − hsur = −1,287 (m); p1 = ; h 1,287 z2 = − sur = − = −0,429(m); 3 p2 = 1,5ρghsur =1,5*1,025*1,287=1,979(T/m2) ; Footer Page 18 of 126 (3.14) 19 Header Page 19 of 126 z = d f = 2,17m; p = ρghsur  2π  ch df  λ   sur  = 1,025 ⋅ 1,287 = 0,872 (T/m )  2π  ch 2,17   14  Trong : λsur hsur - độ dài trung bình chiều cao sóng vỗ 3.5.4 CƠNG THỨC YOSHIMA GODA η ∗ = 0, 75 ⋅ (1 + cos β ) λ1 H D = 0, 75 ⋅ (1 + 1) ⋅1, 287 = 1,931 (m) ( ) p1 = 0,5(1 + cos β ) α + λ 2α cos β ϖ λ1 H D p1 = 0, (1 + 1)( 0,9506 + 0,110228 ) ⋅1, 025 ⋅1, 287 = 1,3994 (T/m2) p3 = α p1 =0,7707*1,3994=1,079(T/m2) p = α p1 =0 pu = 0,5(1 + cos β )λ 3α 1α 3ϖ H D pu = 0,5 (1 + 1) 0,9506 ⋅ 0,7707 ⋅1,025 ⋅1,287 = 0,9665 (T/m2) Trong : 2   4π h / LD  4π ⋅1,17 /14  α1 = 0, +   = 0, +   = 0,9506  sinh ( 4π h / LD )   sinh ( 4π ⋅1,17 /14 )   h − d b  3hb α =   HD   d  2d   ,   H D  1, 61 − 1,17  1, 287 2 ⋅1,17   = 0,110228   ,  ⋅1,61  1,17  1, 287  α =  α3 = −   h'  2,17  1 −  = 0,7707 1 −  = 1− h  cosh ( 2π h / LD )  1,17  cosh ( 2π ⋅1,17 /14 )  α4 = 1− hc η* η ∗ ≥ hc α4=0 η ∗ < hc 3.5.5 Lập bảng so sánh áp lực sóng phương pháp bảng 3.3 Footer Page 19 of 126 20 Header Page 20 of 126 Bảng 3.3 So sánh áp lực sóng 1m dài kè phương pháp Phần biểu P.pháp Sainflou Minikin đồ Tam Lực -1,54631 -1,408692 giác Tay đòn Mơmen -4,41677 -4,05985 2,856 Tam Lực -0,37541 giác Tay đòn 1,4467 Mơmen -0,54309 Chữ nhật Tam Lực 1,085 -1,2427 -1,112 Goda -0,84899 -1,35112 2,661 2,885 2,81367 -2,9593 -2,449 -3,8016 -1,4385 -0,348 1,73267 1,44667 -2,4925 -0,5037 -3,2767 -2,266 -2,34143 1,085 1,2995 1,085 -3,555 -2,9451 -2,5405 -1,4179 -1,623 -0,9374 -1,039 0,358 0,3583 0,3583 0,3583 -0,5817 -0,3359 -0,3723 -4,3888 -4,553 -4,0407 -7,096 -8,22286 -7,218 1,085 Mơmen -2,72174 -3,10552 Lực 130-2002 222-95 2,882 -2,50852 -2,86223 Tay đòn 14 TCN 22 TCN giác Tay đòn 0,358333 đáy Mơmen -0,4453 -0,50809 Lực Tổng ngang -4,43024 -4,271 Mơmen -8,12691 -7,67346 Vậy theo bảng trên, ta chọn tính áp lực sóng dương theo 22 TCN 222-95 3.6 THIẾT KẾ CAO TRÌNH ĐỈNH KÈ Cao trình đỉnh kè thơng thường xác định theo cơng thức(3.15) Zđ = Ztp + Hnd+ η max + a Trong đó: Zđ: Cao trình đỉnh kè thiết kế, m; Ztp: Mực nước biển tính tốn, m; η max : độ dềnh cao sóng, m; Footer Page 20 of 126 (3.15) 21 Header Page 21 of 126 a: Trị số gia tăng độ cao an tồn, m; Hnd: chiều cao nước dâng bão 3.6.1 Xác định mực nước biển tính tốn Ztp Bảng 3.4 Tần suất đảm bảo mực nước triều tính tốn thiết kế Cấp cơng trình đê Đặc biệt I II III IV Tần suất mực nước biển thiết kế, % Với cơng trình cấp IV, lấy tần suất p=5% Bảng 3.5 Các mực nước theo tài liệu đài khí tượng thủy văn trung trung P(%) 10 25 50 75 90 97 99 Ztp (cm) 170 156 147 137 123 112 101 95 88 84 Với tần suất p=5%, có Ztp =147cm=1,47m 3.6.2 Xác định chiều cao nước dâng bão Hnd Chiều cao nước dâng thiết kế cho cấp đê quy định bảng 3.6 Đà Nẵng vĩ tuyến 160, cơng trình cấp IV lấy Hnd=0,8m Bảng 3.6 Chiều cao nước dâng thiết kế cho cấp đê Cấp đê Đặc biệt I II,III IV Từ vĩ tuyến 16 đến vĩ tuyến 110 1,0m 0,8m 1,5m 1,0m Vị trí Từ vĩ tuyến 11 đến vĩ tuyến 3.6.3 Trị số gia tăng độ cao an tồn a: Quy định bảng 3.7 Bảng 3.7 Trị sơ gia tăng độ cao an tồn a (m) Cấp cơng trình Đặc biệt I II III IV Độ vượt cao an tồn 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 Vậy a=0,3m Vậy cao trình đỉnh kè là: Zđ = Ztp + Hnd+ηmax + a =1,47+0,8+2,136 +0,3=4,7(m) Footer Page 21 of 126 22 Header Page 22 of 126 Chiều cao thân kè lớn 3,7m; chiều cao đài cọc 1m 3.7 LỖ THỐT NƯỚC VÀ KHE BIẾN DẠNG 3.7.1 Lỗ nước 3.7.2 Khe biến dạng 3.8 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH GIA CỐ CHÂN KÈ BIỂN 3.8.1 Chân kè 3.8.1.1 Chân kè sâu 3.8.1.2 Độ sâu xói tới hạn chân kè a) Phương pháp Xie b) Phương pháp Sumer & Fredsoe c) Theo tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho chương trình củng cố, bảo vệ nâng cấp đê biển 2010: S max = 22,72d w / L0 + 0,25 H0 (3.17) Trong đó: H0=1,287m; L0=14m; S max = 22,72 ⋅ 1,17 / 14 + 0,25 = 1,4659 H0 S max=1,4659*1,287=1,8866(m) Từ chiều sâu hố xói để định chiều sâu gia cố chân kè Hgc= S max = ⋅ 1,8866 =2,5(m) Bề rộng lớp bảo vệ ngồi chân kè lấy đến lần chiều cao sóng thiết kế chân cơng trình (3*1,287=3,861(m)) 3.8.1.3 Trọng lượng vật liệu chân kè - Vận tốc cực đại dòng chảy sóng tạo chân kè xác định: Vmax = π H S π L S 4πh sinh g LS = π 1,287 π 14 Trong đó: Hs=1,287m; Ls=14m Footer Page 22 of 126 4π ⋅ 1,17 sinh g 14 = 1,705 (m/s) 23 Header Page 23 of 126 h=1,17m: Độ sâu nước trước kè (m) Bảng 3.8 Trọng lượng ổn định vật liệu chân kè theo Vmax Vmax(m/s) 2,0 3,0 4,0 5,0 Gd (kG) 40 80 140 200 Tra bảng 3.8 Gd=40(kG) 3.8.1.4 Chiều dày lớp phủ mái đá hộc lát khan: Độ dày ổn định tác dụng sóng tính theo cơng thức (3.18): δ d = 0,266 H L γ s s γd − γ m Hs (3.18) Trong đó: h=1,17m; Hs=1,287m; Ls=14m; 1,025 1,287 14 δ d = 0,266 .3 =0,11(m) 2,6 − 1,025 20 1,287 3.8.1.5 Thiết kế tầng đệm, tầng lọc Tầng lọc ngược vải địa kỹ thuật loại lọc TS-65, Cần bố trí lớp đá dăm dày 10÷15 cm vải địa kỹ thuật lớp bảo vệ 3.9 CÁC U CẦU KỸ THUẬT TRONG THI CƠNG KÈ BIỂN 3.9.1 Quy trình kỹ thuật thi cơng xếp đá 3.9.2 Quy trình kỹ thuật thi cơng đặt vải lọc kiểm tra chất lượng vải lọc geotextile Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đường Nguyễn Tất Thành có đặc thù tuyến đường ven biển suốt chiều dài, chịu tác động bất lợi sóng biển, mùa mưa bão Do vậy, để đảm bảo cho tuyến đường bền vững ổn định lâu dài cần thực giải pháp sau đây: Xây dựng tuyến kè dạng tường chắn đất bê tơng cốt thép M.250 đặt bệ cọc bêtơng cốt thép chia làm nhiều phân đoạn dài trung bình 14,8m Mặt trước tường giáp biển lượn cong để hắt sóng, mặt tường giáp đất thẳng đứng Đỉnh tường rộng 70cm, dày 30cm Bố trí ống nhựa PVC d=5cm cách qng 200cm/ống để nước từ mặt đường + Mặt trước tường dạng xiên với độ dốc 5/1, phía bố trí lưỡi hắt sóng có bán kính cong R=30cm, chiều rộng thân tường lưỡi hắt sóng nhỏ 40cm, phía mép đỉnh bệ vuốt cong bán kính R=40cm Bề rộng chân tường kè thay đổi tuỳ thuộc vào chiều cao tường ứng với độ xiên mặt trước tường kè + Mặt sau tường kè thẳng đứng Để tăng độ cứng ngang cho thân tường, phía mép đỉnh bệ vát (20x20)cm, phân đoạn bố trí sườn tăng cường dạng xiên, suờn cách 385cm, dày 35cm, chiều cao sườn 135 cm, chiều rộng đáy sườn tăng cường khoảng cách từ lưng tường đến mép bệ cọc 50cm + Bệ cọc thi cơng đổ chổ bê tơng cốt thép M.250 lớp bêtơng đệm M.100 đá 4x6 dày 10cm có tác dụng vừa tạo phẵng, chống thấm nước ximăng xuống đất chống nước ngầm trào lên hố móng - Móng cọc bê tơng cốt thép M.300 dài 12m Cọc bê tơng cốt thép đóng làm hai hàng so le nhau, hàng đóng thẳng, hàng ngồi đóng xiên 6/1 Trong hàng cọc, cọc cách 210cm Hai hàng cọc so le cách 135cm Chiều dài cọc 12m Footer Page 24 of 126 25 Header Page 25 of 126 - Bên bệ cọc bố trí lớp chắn đất (210x100x15)cm bê tơng M.250 đá 1x2, chắn có bố trí lỗ nước d=5cm, đồng thời lỗ nước sử dụng để cẩu lắp chắn vào vị trí Bản chắn đất kê lớp bê tơng M.150 đá 2x4 dày 15cm, rộng 30cm để tạo ổn định Sau lưng có trải lớp vải địa kỹ thuật TS-65 lọc cát Chú ý q trình thi cơng chắn đất, phải đánh dấu hướng lắp đặt để làm việc với sơ đồ chịu lực - Tầng lọc ngược bố trí sau lưng tường vải địa kỹ thuật loại lọc TS-65 bọc lớp đá dăm 1x2 bố trí suốt chiều dài lưng tường, rộng 50cm, cao 30cm theo dạng vát xiên lưng tường kè Nước từ đường sau qua tầng lọc ngồi ống nhựa PVC d=5cm bố trí cách 200cm hai sườn tăng cường tường kè 30 70 +4,7 370 2% 235 R3 BTXM M.300 dà y 20cm 01 lớ p giấ y dầu chố ng thấ m CPĐD loạ i dà y 10cm CPĐ sỏ i sạ n dà y 30cm +2.35 Ống nhự a d=5cm Khoả ng cá ch 200cm / ố ng 400 34 Châ n khay Đá hộ c a ố ng BTCT, d=100 cm Đá dă m 2x4 dà y 15cm Đá dă m 1x2 dà y 10cm Vả i ĐKT loạ i lọ c TS65 10 100 R +1,00 Lớ p đệ m bệ mó ng (BT M.100 đá 4x6) 40 135 40 110 160 Hai hà ng cọ c BTCT KT(35x35)cm, chiề u dà i Lc, ng hình hoa mai (Hà n g ng thẵ ng, hà ng ngoà i ng xiê n 6/1) Hình K1 Cắt ngang đại diện tuyến kè Gia cố trước kè thềm giảm sóng rộng 4m, cao trình cao trình đỉnh bệ kè Kết cấu đá hộc xếp khan lớp có trọng lượng viên đá G≥40kg Chân khay đá hộc chứa ống tròn bê tơng cốt thép d=100cm Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 26 - Bên lớp cấp phối đá đổ khối lớn lớp đệm sỏi 2x4 dày 15cm, lớp đá dăm 1x2 dày 10cm lớp vải địa kỹ thuật loại lọc TS-65 -Vật liệu đá hộc sử dụng vật liệu đá có nguồn gốc từ đá Granít, khơng dùng đá phiến cho cơng trình Bảo vệ bãi trước kè, bảo vệ đụn cát tự nhiên Việc bảo vệ bãi trước kè biển quan trọng an tồn tuyến kè, đặc biệt trường hợp bãi biển bị xâm thực, cần bảo vệ bãi trước kè giải pháp sau: - Giải pháp hữu hiệu trồng chắn cát Các loại thực vật phổ biến phi lao, keo tràm, họ kim khác Các thân mềm dứa dại, muống biển, sim, mua… Hiện nay, nghiên cứu đưa muống biển số loại cỏ phù hợp vào trồng, chống xói lở tạo cảnh quan Một phủ xanh tồn đụn cát phù hợp, đụn cát di chuyển ổn định chiều cao xem tuyến kè biển bền vững - Tồn phạm vi từ gờ vỉa vai đường Nguyễn Tất Thành đến bó vỉa đường quản lý trồng cỏ Vectiver theo luống đan chéo Cách mép đường quản lý 3m trở vào bố trí trồng dương liễu thành cụm gốc, cụm cách 5m, bố trí thành hàng so le - Xây kè biển khơng qn trồng rừng Các bãi biển rộng cao cần nghiên cứu trồng rừng phi lao phòng hộ, chắn gió, chắn cát, giữ bãi, tiêu năng, giảm sóng, bảo vệ tuyến kè biển Footer Page 26 of 126 ... tố gây ổn định đường tìm giải pháp thích hợp để đảm bảo ổn định kè đường Nguyễn Tất Thành thuộc địa phận thành phố Đà Nẵng Mục tiêu nghiên cứu: Tìm ngun nhân gây ổn định đường Nguyễn Tất Thành, ... Cơng trình kè chắn sóng đường Nguyễn Tất Thành thiết kế theo tiêu chuẩn cấp 4, tương ứng sức chịu đựng gió bão cấp nhằm đảm bảo ổn định đường, bảo vệ đường Nguyễn Tất Thành khu dân cư phía Trong... Sóng leo 1.6.5 Sóng phản xạ CHƯƠNG PHÂN TÍCH CÁC NGUN NHÂN GÂY XĨI LỞ KÈ ĐƯỜNG NGUYỄN TẤT THÀNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ 2.1 NGUN NHÂN: Cơng trình đưa vào sử dụng năm 2003, đến bị hai bão mạnh