đồ án tốt nghiệp bảo vệ cảng nghi sơn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực 1.1.1 Vị trí địa lý Tĩnh Gia huyện miền biển thuộc tỉnh Thanh Hóa Diện tích tự nhiên: 450 km2 Dân số: 220.000 người - Tốc độ tăng trưởng kinh tế: 11% năm (năm 2002) Ðịa hình bán sơn địa, bao gồm hang động hoang sơ, vùng đồng đất bãi ven biển, đường bờ biển dài với dải cát mịn, quần thể đảo nhỏ, cửa lạch, cảng biển lớn Tĩnh gia huyện cực Nam tỉnh Thanh Hóa: + Phía Nam : giáp với tỉnh Nghệ An + Phía Đông: giáp với Biển + Phía Bắc : giáp huyện Quảng Xương + Phía Tây : giáp với huyện Nông Cống huyện Như Thanh 1.1.2 Đặc điểm địa hình đị mạo khu vực dự án Khu Kinh tế Nghi Sơn nằm phía Nam tỉnh Thanh Hóa, trục giao lưu Bắc- Nam đât nước, cách thủ đô hà nội 200km phía Bắc, cầu nối vùng Bắc Bộ với Trung Bộ, cách thành phố Hồ Chí Minh 1.500km phía Nam, phía Đông giáp với Biển Đông, phái Tây giáp với Như Thanh Địa hình đa dạng bao gồm : Vùng núi, Vùng đông vùng ven biển Trong đất đồng chiếm 60% tổng diện tích khu kinh tế Có bờ biển dài 30km, có nhiều đảo lớn đảo Mê Nghi Sơn vùng bán sơn địa nên có núi đồng có mạng lưới giao quan trọng quốc lộ 1A chạy qua Có đường sắt Bắc – Nam, có hệ thống đường sông phân bố suốt chiều dài huyện 1.2 Điều kiện dân sinh kinh tế , xã hội 1.2.1.Điều kiện dân sinh Tổng dân số toàn tỉnh Thanh Hóa 3.7 triệu người với dân tộc Kinh, Mường, Thái, H’mông Dao, Thổ, Khơ Mú Trong có khoảng 586200 người sống thành thị, 2.2 triệu người độ tuổi lao động Dân số khu vực kinh tế Nghi Sơn 80.590 người, dân số độ tuổi lao động khoảng 43.598 người ( chiếm 54.1% dân số khu vực) + Tổng dân số trạng năm 2006 : 80.590 người + Đến năm 2015 : có khoảng 160.000 người + Đến năm 2025 : có khoảng 230.000 người Đặc điểm lực lượng lao động tỉnh Hóa phần lớn lao động trê, có trình độ văn hóa phổ cập giáo dục tốt nghiệp Trung học sở trung học Phổ Thông,c ó khả tiếp thu khoa học kỹ thuật đào tạo thành lao động có tay nghề cao, Hiện hàng chục ngàn sinh viên Thanh Hóa theo học trường đại học nước quốc tế, trường dạy nghề khắp nước, nguồn lao động tiềm năng, sẵn sàng Nghi Sơn lao động xây dựng quê hương 1.2.2 Điều kiện kinh tế -xã hội Khu kinh tế nghi sơn đóng vai trò ý nghĩa đặc biệt quan trọng phát triển kinh tế xã hội tỉnh Thanh Hóa nước Chính phủ xác định mục tiêu xây dựng phát triển khu kinh tế Nghi Sơn thành khu kinh tế tổng hợp đa ngành, đa lĩnh vực với trọng tâm công nghiệp nặng công nghiệp như: Công nghiệp hóa dầu, công nghiêp luyện cán thép cao cấp, khí chế tạo , sửa chữa đóng tàu thuyền, công nghiệp xuất khẩu….gắn cới việc khai thác có hiệu Cảng biển Nghi Sơn, hình thành sản phẩm mũi nhọn vận hành chế ưu đãi đăc biệt, động lực phát triển kinh tế - xã hổ tỉnh Thanh Hóa Khu vực Bắc Miền Trung, Có chất lượng khả cạnh tranh cao, loại hình dịch vụ cao cấp đẩy mạnh xuất mở rộng thị trường nước giới Nghi Sơn những điạ điểm phía Bắc Việt Nam có điều kiện để xây dựng cảng nước sâu Là điều kiện để thu hút dự án có quy mô lớn, dự án công nghiệp nặng gắn với cảng lọc hóa dầu, luyện cán thép… Và cửa ngõ để giao lưu Quốc tế Chính phủ có chủ chương xây dựng san bay Nghi Sơn để đáp ứng nhu cầu phát triển khu kinh tế, tỉnh phối hợp với Bộ giao thông vận tải tiến hành khảo sát nghiên cứu địa điểm đê thực đánh giá tiềm Nghi sơn, đoàn chuyên gia thuộc viện phát triển kinh tế Nhât Bản(JICA) khảo sát năm 1996 nhận định: “ … Nằm cuối phía Nam bờ biển Thanh Hóa, Nghi Sơn có tiềm xây dựng cảng biển nước sâu có độ sâu từ 15-18m, Sau xây dựng nhà máy Xi Măng lớn, cảng chuyên dùng tuyến kỹ thuật hạ tầng vào khu công nghiệp, đồng thờ với đầu tư tổng hợp cho phép vùng Nghi Sơn trở thành trung tâm công nghiệp đại vùng Bắc Trung Bộ nước, cửa ngõ tam giác kinh tế phía Bắc….” 1.3 Đặc điểm khí hậu- khí tượng thủy hải văn 1.3.1 Đặc điểm khí hậu –khí tượng Thành phố Thanh Hóa nằm khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, có nhiệt độ cao, mùa đông không lạnh, mùa Hè tương đối mát, có số ngày gió Tây khô nóng ( hàng năm có khoảng 20-30 ngày) Độ ẩm cao vừa phải, gió tương đối mạnh, có trận mưa lơn, báo lớn mùa nóng Cụ thể khu kinh tế Nghi Sơn có nhiệt độ trung bình năm 23.4 độ C , độ ẩm không khí trung bình năm 85-89% lượng mưa trung bình năm 1.833mm Mưa: Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.730-1.980 mm, nhiên có năm lượng mưa cao đạt 2.560mm có lượng mưa thấp có: 870mm Hàng năm, mưa chia làm mùa: mưa nhiều từ tháng đến tháng 10 với lượng mưa chiếm tới 85% tổng lượng mưa năm, lại tháng 12 đến tháng năm sau, lượng mưa chiếm 15% Trung bình hàng năm có 140 ngày mưa Tính biến động liên tục mưa dẫn tới nhiều khó khăn cho việc sử dụng nguồn nước việc tỏ chức sản xuất, sinh hoạt gây trở ngại cho việc cấp thoát nước thành phố Nhiệt độ không khí: Tổng tích ôn trung bình năm khoảng 8.600˚C, nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23.3˚C đến 23.6℃, có ngày cao tuyệt đối lên đến 40 ℃, có ngày nhiệt độ xuống thấp tuyệt đối vào mùa lạnh tới 5℃ Độ ẩm không khí: Độ ẩm trung bình năm cao khoảng 80-85%, độ ẩm xuống thấp cực điểm có gió mùa Đông Bắc, hanh heo ( 50%) ngày có gió Tây khô nóng 45% đồng thời có lúc độ ẩm lên cao tới 90% vào cuối mùa Đông Nắng: Hàng năm có khoảng 1.700 nắng, tháng nắng nhiều tháng , tháng nắng tháng Năm nắng nhiều lên tới 2.100 giờ, năm có 1.300 Bão: Hàng năm thường chịu ảnh hưởng trực tiếp từ – bão áp thấp nhiệt đới 1.3.2 Chế độ thủy văn Hàng năm sông Mã đổ biển khối lượng nước lớn khoảng 17 tỷ , nguồn nước chủ yếu mưa mà có Đây vùng hạ lưu nên chịu ảnh hưởng lũ nguồn triều dâng, Mùa kiệt mực nước đạt tới +1 đến +1.5m Triều cường đạt tới 2m, vong triều theo sóng triều truyền vào sông, nước mặn từ biển vào, khiến nước sông vùng cửa sông ven bờ bị nhiễm mặn Sự gặp dòng chảy từ thượng nguồn vùng sông tạo lên nét đặ trưng phức tạp cho chế độ thủy văn vùng cửa sông Thủy triều: Dao động nước biển Nghi Sơn thuộc chế độ nhật triều không đều, tháng có tới nửa số ngày có hai lần nước lớn tương tự Vùng Hòn Ngư Mực Nước: Mực nước khu vực Hòn Ngư mang tính chất nhật triều không thông thường ngày xuất đỉnh chân tháng có từ đến 12 ngày xuất đỉnh, chân Các đặc trưng mực nước khu vực dự án dựa theo đường tần suất lũy tích mực nước Hòn Ngư sau ( theo hệ cao độ lục địa VN-2000) + Mực nước triều thiên văn lớn HHW: +1.36 m + Mực nước thiên văn thấp LLW : -1.57 m + Mực nước cao trung bình MHW : +0.68 m + Mực nước thấp trung bình MLW : -0.89 m Dựa vào nước thu thập nhiều năm ( 1961-2009) trạm Hòn Ngư tính tần suất cao độ sóng khí hậu cho kết sau: Sóng: Sóng khu vực ven biển Nghi Sơn có hướng thịnh hành hợp với mùa khác Trong mùa gió Đông Bắc xuát từ tháng đến tháng năm sau, sóng chủ yếu hướng Đông Bắc, độ cao trung bình khoảng từ 1-2 m Vận chuyển bùn cát: Khu vực phía Nam đảo Biện Sơn, sa bồi hàng năm không lớn Theo tài liệu chập địa hình năm 1981 đến 1997, khu vực có độ sâu lớn -3.0 m chiều dày bồi lắng nhỏ khoảng 43mm/năm, từ độ sâu -3.0m trở vào 80mm/ năm ( Nguồn: Báo cáo khí tượng thủy văn tỉnh Thanh Hóa 1964 đến 2011- trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Tha.nh Hóa) Nước dâng bão: Là tượng gây ảnh hưởng trực tiếp tới đường bờ biển, để lại hậu kinh tế nặng nề, Trong lịch sử, Trạm Vạn Thắng ( Cửa Bạng) ghi lại nước dâng cao m 1.4 Đăc điểm địa chất điều kiện vật liệu địa phương Nghi Sơn vùng có địa hình đa dạng có địa hình cao nằm cạch mỏ đá vôi lớn, mỏ cung cấp làm nguyên vật liệu cho ngành sản xuất công nghiệp vật liệu xây dựng, như: nhà máy sản xuất Xi Măng 1.5.Mạng lưới giao thông vận tải 1.5.1 Hệ thống giao thông vận tải Đường bộ: Nằm trục giao thông Bắc – Nam Việt Nam, khu kinh tế Nghi Sơn có đường quốc lộ 1A chạy qua, có tuyến đường cao tốc Bắc-Nam qua Hệ thống giao thông đường liên hoàn vùng miền tỉnh khu vực lân cận Các trục đường giao thông nối từ khu đô thi trung tâm đến khu công nghiệp cảng Nghi Sơn, trục Đông Tây nối từ cảng Nghi Sơn với đường cao tốc Bắc Nam Đường sắt: Khu kinh tế nghi sơn có tuyến đường sắt quốc gia chạy qua, có Ga Khoa Trường dự kiến nâng cấp mở rộng thành Ga trung tâm: + từ Ga Hà Nội đến Ga Khoa Trường : khoảng 200km + từ Ga TP Hồ Chí Minh đến Ga Khoa Trường : khoảng 1.500km Cảng biển: Ngày nay, cảng Nghi Sơn xây dựng đưa vào khai khác bến số bến số có khả đón tàu có tải trọng từ 10.000 DWT đến 30.000DWT với tổng chiều dài hai bến 290 m, lực xếp dỡ hàng hóa 1.4 triệu tấn/năm, hệ thống thiết bị, kho bãi trang bị đồng đảng bảo việc bốc xếp hàng hóa Từ vị trí cảng nước sâu Nghi Sơn: + Đến cảng Hải Phòng : 119 hải lý + Đến cảng TP Hồ Chí Minh : 700 hải lý + Đến cảng Hồng Kông : 650 hải lý + Đến cảng Singapore : 1280 hải lý + Đến cảng TOKYO : 1900 hải lý Cảng Nghi Sơn khu vực phía Nam đảo Biện Sơn giao thông vận tải phê duyệt quy hoạch chi tiết ( QĐ 2249/QĐ-BGTVT ngày 31/7/2008) gồm 30 bến, có bến cảng tổng hợp & container cho tài có tải trọng 50.000 tấn; hệ thống cảng chuyên dụng khu vực vịnh bắc đảo Biện Sơn lập quy hoạch chi tiết Hàng Không: Sân bay dân dụng Thanh Hóa quy hoạch xã Hải Ninh, huyện Tĩnh Gia với tổng diện tích khoảng 200ha, cách TP Thanh Hóa 30km phía Nam, cách Khu kinh tế Nghi Sơn 20km phía Bắc với quy mô dự kiến đến năm 2030 đón 500.000 hành khách/ năm Từ sân bay Thanh Hóa có đường bay tới Hà Nội, Đà Nẵng, Cát Bi Hải Phòng, Tân Sơn Nhất, Ban Mê Thuột, Đà Lạt Hệ Thống Điện: Đang sử dụng mạng lưới Quốc Gia bao gồm: đường dây 500KV Bắc Nam đường 220KV Thanh Hóa- Nghệ An có trạm biến áp 220/110/22 KV250 MVA Tập đoàn điện lực Việt Nam hoàn thiện dự án xây dựng nhà máy Nhiệt điện Nghi Sơn I, công suất 600 MW; dự án nhiệt điện Nghi Sơn II với công suất 1.200 MW đầu theo hình thức BOT ( đấu thầu quốc tế) 1.5.2 Vận tải qua tuyến luồng Ngày 14-8-2012, Cục hàng hải Việt Nam có Quyết định số 654/QĐ-CHHVN việc công bố đưa luồng hàng hải Nghi Sơn vào sử dụng Theo đó, chiều dài tuyến luồng L=3,9km, chiều rộng đáy luồng B=120m, cao độ đáy thiết kế H=-11m (hệ Hải Đồ), mái dốc nạo vét m=7, bán kính cung nhỏ R=885m; vũng quay trở tàu (tại Bến số 2): đường kính vũng quay D=300m, độ cao đáy H=-11m (hệ Hải đồ) Cục hàng hải Việt Nam giao cho Cảng vụ hàng hải Thanh Hóa có trách nhiệm quản lý Nhà nước chuyên ngành hàng hải khu vực luồng hàng hải Nghi Sơn Ban Quản lý Khu Kinh tế Nghi Sơn có trách nhiệm hồ sơ thiết kế cấp có thẩm quyền phê duyệt, tổng hợp điều kiện khai thác luồng (tàu thuyền, giới hạn vận tốc chạy tàu, điều kiện khí tượng thủy văn, dự trữ độ sâu đáy tàu ) gửi đến Cảng vụ Hàng hải Thanh Hóa (theo http://dongson.gov.vn/459/Cong-bo-luong-hang-hai-cho-tau-30-000-DWT-vao- cang-Nghi-Son.html) 1.6 Sự cần thiết đê chắn cát/chắn sóng Trong trình thực dự án trước khu vực Nghi Sơn, tiến hành nhiều nghiên cứu vấn đề vận chuyển bùn cát sa bồi Kết nghiên cứu cho thấy: Khu vực phía Nam đảo Biển Sơn, sa bồi hàng năm không lớn lắm.Theo tài liệu chập điạ hình năm 1981 1997, khu vực có độ sâu lớn -3,0m chiều dày bồi lắng nhỏ khoảng 43mm/năm, từ độ sâu -3,0 trở vào 80÷100mm/năm Dòng bùn cát di chuyển từ phía Bắc xuống có trị số lớn, gặp đảo Biển Sơn bồi lắng lại vũng phía Bắc đảo.Hệ thống đê biển xuống cấp trầm trọng Theo số thống kê gần đê biển bảo vệ Thanh hóa xuống cấp trầm trọng nguyên nhân chủ yếu nhiều tuyến đê xây dựng lâu đời, chủ yếu nhân dân tự đắp để đối phó với lũ tình trạng nước biển dâng biến đổi khí hậu nên xuống cấp nghiêm trọng Trước nhà nước đầu tư kinh phí đưa nhiều giải pháp công trình khó khăn kinh phí nên quy mô công trình nhỏ , chưa đồng chưa đảm bảo tính ổn định lâu dài mà lại chịu tác động thường xuyên bão lũ gây hư hỏng , không đủ sức chống chọi với bão lớn Vì xây dựng đê chắn sóng phần làm giảm tác động sóng đê, tương lai khu vực có cảng biển nên việc làm đập chắn sóng vừa làm giảm tác động sóng vào đê, ngăn chặn lượng bùn cát bồi lắng mà làm cho tàu thuyền di chuyển thuận lợi vào cảng việc phát triển thuận lợi cho mục tiêu phát triển khu du lịch sinh thái 1.7 Kết luận kiến nghị mở đầu Đánh giá tiềm Nghi Sơn, đoàn chuyên gia thuộc Viện phát triển kinh tế Nhật Bản (JICA) khảo sát năm 1996 nhận định: " Nằm cuối phía nam bờ biển Thanh Hoá, Nghi Sơn có tiềm xây dựng cảng biển nước sâu có độ sâu từ 15-18m Sau xây dựng nhà máy xi măng lớn, cảng chuyên dùng tuyến kỹ thuật hạ tầng vào KCN, đồng thời với đầu tư tổng hợp cho phép vùng Nghi Sơn trở thành trung tâm công nghiệp đại vùng bắc Trung Bộ nước, cửa ngõ tam giác kinh tế phía Bắc " Từ trạng trên, khu vực cần đầu tư công trình nhằm đáp ứng mục tiêu sau: Làm giảm tác động sóng đê ngăn chặn lượng bùn cát bồi lắng vào cảng làm cho tàu thuyền di chuyển thuận lợi vào cảng nơi neo trú cho tàu thuyền có bão CHƯƠNG II HIỆN TRẠNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Hiện trạng khu vực nghiên cứu Hình 2.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 2.1.1 Tình trạng xói lở Trong thời gian 55 năm qua ( 1954-2008) có 240 bão áp thấp nhiệt đới đổ vào miền Trung Việt Nam trung bình năm có 4,4 cơn, xuất từ tháng 3, thường từ tháng tới tháng 12 tập trung chủ yếu vào tháng (29 %) tháng 10 (26,1 %) (N Đ Hậu, N T Tùng, 2009) Bão thường kèm theo mưa lớn (lượng mưa đạt 26-50 mm) lớn (trên 50 mm) dài ngày diện rộng Cu thể, bão áp thấp nhiệt đới đổ vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa, thành phố Thanh Hóa, suất mưa lớn đạt 18 %, mưa lớn đạt 54 %, tương tự 17 % 50 % Tĩnh Gia Khi bão áp thấp nhiệt đới đổ vào vùng bờ biển tỉnh Nghệ An-Hà Tĩnh, mưa lớn lớn Thanh Hóa có suất cao, 20% 57 %; bão áp thấp nhiệt đới đổ vào vùng bờ biển tỉnh Quảng Bình-Thừa Thiên Huế, mưa lớn lớn Thanh Hóa có tần suất 25 % 13 %; bão áp thấp nhiệt đới đổ vào vùng bờ biển ccs tỉnh, thành phố Nam Đèo Ngang, mưa lớn lớn Thanh Hóa có tần suất 10 % Mưa lớn dài ngày diện rộng sinh lũ ngập lụt đồng ven biển tỉnh Thanh Hóa quy mô khác xảy hàng năm, gây hậu nặng nề người sản nghiệp Trận mưa kéo dài ngày (9-11/9/2011) Thanh Hóa với lượng mưa đo 632 mm Tĩnh Gia, 350 mm thành phố Thanh Hóa, 300 mm Nông Cống hay 250 mm Như Xuân 10 Trọng lượng tetrapod là: W= ρ Dn503 = * Bề dày lớp 2.4 ×1.83 = 14 (t) t = n.Kt Dn50 Trong - n: số lớp cấu kiện - Kt: tra bảng ta Kt= 1.04 Thay giá trị vào công thức ta được: t= 1,04 1,8 = 3.74 m * Số cấu kiện cần thiết 100m2 là: N= n.K t (1 − nv ) 2.1, 04.(1 − 0,5) 100 = 100 Dn 50 1,82 = 33 viên/100m2 * Bề rộng đỉnh đê - Được xác định sau: Bề rộng đỉnh đê phải thỏa mãn Bđ > Kt.Dn50 Bđ > 1,04.1,8 = 5.62 m - Chọn bề rộng đỉnh đê Bđ = m (thuận tiện cho phương tiện lại thi công đê ) *Kích thước lớp bên đỉnh đê * Lớp giữa: sử dụng đá có khối lượng là: W2 = W 10 = 14 = 1.4 10 t - So sánh với cấp phối đá tiêu chuẩn ta kích thước đá lớp nằm khoảng từ 1-3 t - Bề dày lớp xác định theo công thức:  W 3 t = n.K t  ÷  ρa  Trong đó: + t : chiều dày lớp + n: số lớp đá ( n = 2) + Kt: số lớp cấu kiện, phụ thuộc CK phương pháp thi công (tra bảng hệ số K t theo CEM đá mỏ trơn, đổ tự nhiên) ta hệ số Kt= 1.02 + W: khối lượng đá lớp 68 + ρa: khối lượng riêng đá ( ρa = 2,65 t/m3 ) Thay giá trị vào công thức ta được: t = 1,67 m * Lớp lõi: đá sử dụng có khối lượng nằm khoảng ( - Chọn W3 = W 200 = 14 = 70 200 W 200 - W 4000 ) kg - So sánh với cấp phối đá tiêu chuẩn ta kích thước đá lớp nằm khoảng từ 100 – 200 kg * Lớp đệm đáy - Để đảm bảo điều kiện ổn định chống xói mòn vật liệu khối lượng viên đá lõi 15 ÷ 20 lần khối lượng viên đá lớp đáy + Chọn Wđáy = Wlõi /15 => Wđáy = 70/15 = 4.67 kg - Chiều dày lớp đệm đáy + Để đảm bảo điều kiện ổn định chống lại áp lực sóng, chiều dày lớp đệm đáy phải thỏa mãn chiều dày ÷ đường kính viên đá lớn Do khối lượng đá lớp đáy nhỏ ta lấy chiều dày lớp đệm đáy : tđáy = (0,5÷ 1,5)m Đá khối lượng 10÷ 60 kg có đường kính Dn = 0,16÷ 0,3 m => Chọn Dn = 0,3 m => tđáy = 3xDn = 3×0,3= 0,9 (m)  Vậy chiều dày lớp đệm đáy tđáy = 0,9 (m) *Chân đê Với h = 5.05 m ; 1,5.Hs = 1,5.5.54 = 8.31  h < 1.5 Hs khu vực nước nông - Hệ số mái chân m= - Chọn tỉ lệ: ht h = 0,8  ht = 4.04 m - Tính toán cho kích thước lớp đá bảo vệ chân ta sử dụng công thức   HS h =  0.24 t + 1.6 ÷N od0.15 ∆.Dn  Dn  69 Trong : Nod số cấu kiện bị dịch chuyển dải bề rộng tính toán Chọn Nod = Giá trị chấp nhận hư hỏng ⇒ Dn = 1.57 t  W2 = ρđá Dn3 = 2,65 1,573 = 10.26 t Bề rộng chân Bt = 3x Dn = 3*1.57=4.71 m Vậy chọn chiều rộng chân m * tường đỉnh -Chiều cao tường đỉnh: Ht = 3.74 m (chọn Ac = Rc ) -Độ dày tường đỉnh: lấy m -Bề rộng đỉnh bê tông, để thuận tiện cho lại thi công kiểm tra lấy m, chiều dày lấy 2(m) Chiều rộng đỉnh đê phải thỏa mãn điều kiện thi công, điều kiện khai thác điều kiện ổn định khối phủ - Theo điều kiện thi công để phương tiện lại mặt đê cần thỏa mãn điều kiện tối thiểu Trong trường hợp dùng phương tiện chiều rộng - đê không cần xét đến điều kiện thi công Theo điều kiện khai thác: Bề rộng đê đủ rộng cho giao thông, vận chuyện hàng - hóa, phục vụ trình tu bảo dưỡng, Theo điều kiện ổn định sóng tràn bề rộng tối thiểu lần khối phủ: Bmin ≥ 3.Kt.Dn - Đối với đê có tường đỉnh, bề rộng đỉnh đê xác định sau: Bđ = Gc + Btđ + Bc Trong Gc-Bề rộng thềm phía trước tường đỉnh,có tính thấm,cho phép sóng tràn qua,chọn Gc =3.Kt.Dn=3*1.04*1.89=5.9 m Btđ (m) - Bề rộng khối tường đỉnh Bc - Bề rộng phần vai đập phía cảng,chọn Bc = Dn=1.89 m -Bề rộng đỉnh đê: Bd=Gc+Btd+Dn= 5.9+5+1,89= 12.79(m) * Xác định cao trình đỉnh đê Chọn lưu lượng thiết kế [q] = 200 l/s/m 70 Chọn Gc = Dn Lưu lượng tràn qua đê q = [q] = 200 l/s/m Công thức lưu lượng tràn qua đê mái nghiêng đá đổ Van der Meer (1998): q g H mo + γr  R = 0.2 exp  −2.3 c  H mo γ r γ β   ÷ ÷  (4.4) : hệ số triết giảm sóng leo/ tràn độ nhám mái kè (với cấu kiện tetrapod = 0.38) γβ + : hệ số triết giảm góc sóng tới γ β = − 0.0033 | β | < γβ = 0.736 80 < |β | |β | ≤ 800 ≤ 1100 (chọn góc tới có hướng nguy hiểm hướng vuông góc với công trình, γβ β =0 => = 1) Với Hmo = 5.54 m thay vào công thức (4.4) ta tính Rc = 3.4 m Xác định cao trình đỉnh đê: sử dụng công thức (4.3): =>Vậy cao trình đỉnh đê là: Zđp = Ztkp + Rc + a = 3.924 + 3.4 + 0,5 = 7.82 m c Đầu đê Do đầu đê nơi: + Liên kết so với thân đê + Lưu tốc cục lớn + Khối phủ dễ ổn định nằm mái dốc thuận Để tăng ổn định đầu đê ta xây dựng cách: + Giảm độ dốc mái đê m = + Mở rộng đầu đê R= 3Hs = 18.78 chọn R = 19 m 71 Hình 4-13: Sơ mở rộng đầu đê *Kích thước khối phủ Cũng giống thiết kế cho phần gốc đê thiết kế thân đê để thiên thiết kế an toàn ta tính toán kích thước lớp phủ theo công thức Hudson Sử dụng công thức (4.1) - H = H1/10 = 1,27 HS= 1,27 6.26 = 7.94 m - KD: Hệ số ổn định cho lớp phủ (tra bảng SPM 1984 cho phần thân đê, sóng không vỡ ta KD = 8) ∆= - Δ: Tỷ trọng riêng tương đối ρbt −1 ρn + ρbt: khối lượng riêng bê tông (ρbt= 2,4 t/m3) + ρn: khối lượng riêng nước (ρn= t/m3) - Đối với lớp phủ tetrapod hệ số mái là: 1:1.5 - Với giá trị HS= 6.26 Thay vào công thức ta được: H ∆.Dn 50 = (KD cotα) Trọng lượng tetrapod là: W= ρ D * Bề dày lớp n50 1/3 = ⇒ Dn 50 = 2.58 m 2.4 × 2.583 = 41.22 t = n.Kt Dn50 Trong - n: số lớp cấu kiện - Kt: tra bảng ta Kt= 1.04 Thay giá trị vào công thức ta được: t= 1,04 2.58 = 5.37 m * Số cấu kiện cần thiết 100m2 là: 72 t N= n.K t (1 − nv ) 2.1, 04.(1 − 0,5) 100 = 100 Dn 50 2.582 = 16 viên/100m2 * Bề rộng đỉnh đê - Được xác định sau: Bề rộng đỉnh đê phải thỏa mãn Bđ > Kt.Dn50 Bđ > 1,04.2.58 = 8.04 m - Chọn bề rộng đỉnh đê Bđ = 8.5 m thuận tiện cho phương tiện lại thi công đê *Kích thước lớp bên đỉnh đê * Lớp giữa: sử dụng đá có khối lượng là: W2 = W 10 = 41.22 = 4.12 10 t - So sánh với cấp phối đá tiêu chuẩn ta kích thước đá lớp nằm khoảng từ 3-6 t - Bề dày lớp xác định theo công thức:  W 3 t = n.K t  ÷  ρa  Trong đó: + t : chiều dày lớp + n: số lớp đá ( n = 2) + Kt: số lớp cấu kiện, phụ thuộc CK phương pháp thi công (tra bảng hệ số K t theo CEM đá mỏ trơn, đổ tự nhiên) ta hệ số Kt= 1.02 + W: khối lượng đá lớp + ρa: khối lượng riêng đá ( ρa = 2,65 t/m3 ) Thay giá trị vào công thức ta được: t = 2.36 m * Lớp lõi: đá sử dụng có khối lượng nằm khoảng ( - Chọn W3 = W 500 = 41.22 = 82.44 500 kg 73 W 200 - W 4000 ) - So sánh với cấp phối đá tiêu chuẩn ta kích thước đá lớp nằm khoảng từ 100 – 200 kg * Lớp đệm đáy - Để đảm bảo điều kiện ổn định chống xói mòn vật liệu khối lượng viên đá lõi 15 ÷ 20 lần khối lượng viên đá lớp đáy + Chọn Wđáy = Wlõi /15 => Wđáy = 82.44/15 = 5.5 kg - Chiều dày lớp đệm đáy + Để đảm bảo điều kiện ổn định chống lại áp lực sóng, chiều dày lớp đệm đáy phải thỏa mãn chiều dày ÷ đường kính viên đá lớn Do khối lượng đá lớp đáy nhỏ ta lấy chiều dày lớp đệm đáy : tđáy = (0,5÷ 1,5)m Đá khối lượng 10÷ 60 kg có đường kính Dn = 0,16÷ 0,3 m => Chọn Dn = 0,3 m => tđáy = 3xDn = 3×0,3= 0,9 (m)  Vậy chiều dày lớp đệm đáy tđáy = 0,9 (m) *Chân đê Với h = 7.01 m ; 1,5.Hs = 1,5.6.26 = 9.39  h < 1.5 Hs khu vực nước nông - Hệ số mái chân m= - Chọn tỉ lệ: ht h = 0,8  ht = 5.61 m - Tính toán cho kích thước lớp đá bảo vệ chân ta sử dụng công thức   HS h =  0.24 t + 1.6 ÷N od0.15 ∆.Dn  Dn  Trong : Nod số cấu kiện bị dịch chuyển dải bề rộng tính toán Chọn Nod = Giá trị chấp nhận hư hỏng ⇒ Dn = 1.62 t  W2 = ρđá Dn3 = 2,65 1,623 = 11.27 t Bề rộng chân Bt = 3x Dn = 3*1.62=4.86 m 74 * tường đỉnh -Chiều cao tường đỉnh: Ht = 5.37 m (chọn Ac = Rc ) -Độ dày tường đỉnh: lấy m -Bề rộng đỉnh bê tông, để thuận tiện cho lại thi công kiểm tra lấy m, chiều dày lấy 2(m) Chiều rộng đỉnh đê phải thỏa mãn điều kiện thi công, điều kiện khai thác điều kiện ổn định khối phủ - Theo điều kiện thi công để phương tiện lại mặt đê cần thỏa mãn điều kiện tối thiểu Trong trường hợp dùng phương tiện chiều rộng - đê không cần xét đến điều kiện thi công Theo điều kiện khai thác: Bề rộng đê đủ rộng cho giao thông, vận chuyện hàng - hóa, phục vụ trình tu bảo dưỡng, Theo điều kiện ổn định sóng tràn bề rộng tối thiểu lần khối phủ: Bmin ≥ 3.Kt.Dn - Đối với đê có tường đỉnh, bề rộng đỉnh đê xác định sau: Bđ = Gc + Btđ + Bc Trong Gc-Bề rộng thềm phía trước tường đỉnh,có tính thấm,cho phép sóng tràn qua,chọn Gc =3.Kt.Dn=3*1.04*2.58=8.05 m Btđ (m) - Bề rộng khối tường đỉnh Bc - Bề rộng phần vai đập phía cảng,chọn Bc = Dn=2.58 m -Bề rộng đỉnh đê: Bd=Gc+Btd+Dn= 8.05+5+2.58= 15.63(m) * Xác định cao trình đỉnh đê Chọn lưu lượng thiết kế [q] = 200 l/s/m Chọn Gc = Dn Lưu lượng tràn qua đê q = [q] = 200 l/s/m Công thức lưu lượng tràn qua đê mái nghiêng đá đổ Van der Meer (1998): q g H mo  R = 0.2 exp  −2.3 c  H mo γ r γ β  75  ÷ ÷  (4.4) + γr : hệ số triết giảm sóng leo/ tràn độ nhám mái kè (với cấu kiện tetrapod = 0.38) γβ + : hệ số triết giảm góc sóng tới γ β = − 0.0033 | β | < γβ 800 < = 0.736 |β | |β | ≤ 800 ≤ 1100 (chọn góc tới có hướng nguy hiểm hướng vuông góc với công trình, γβ β =0 => = 1) Với Hmo = 5.54 m thay vào công thức (4.4) ta tính Rc = 4.0 m Xác định cao trình đỉnh đê: sử dụng công thức (4.3): =>Vậy cao trình đỉnh đê là: Zđp = Ztkp + Rc + a = 3.924 + 4.0 + 0,5 = 8.45 m 4.6 Kích thước khối tetrapod phủ mái Sơ đồ cấu tạo khối tetrapod hình (4-14): Hình 4-14: Kích thước khổi phủ tetrapod * Tính H - Ta tích khối Tetrapods tiêu chuẩn là: V = 0,28 H3 76 - Mà thể tích khối Tetrapods: V = Dn3 H= Dn 0, 28 => - Vậy kích thước khối Tetrapods là: + Với Dn = 1,55 => H = 2,37 m + Với Dn = 1,80 => H = 2,75 m + Với Dn = 2,58 => = 3,94 m H = 2.37 m kích thước lớp áo phủ tetrapod là: Kích thước A = 0,302 H B = 0,151 H C = 0,477 H D = 0,47 H E =0,235 H Giá trị (m) 0,72 0,36 1,13 1,11 0,56 Kích thước F = 0,644 H G = 0,215 H I = 0,606 H J = 0,303 H K = 1,091 H Giá trị (m) 1,53 0,51 1,44 0,72 2,59 H = 2,75 m kích thước lớp áo phủ tetrapod là: Kích thước A = 0,302 H B = 0,151 H C = 0,477 H D = 0,47 H E =0,235 H Giá trị (m) 0,83 0,42 1,13 1,29 0,65 Kích thước F = 0,644 H G = 0,215 H I = 0,606 H J = 0,303 H K = 1,091 H Giá trị (m) 1,77 0,59 1,67 0,83 3,0 H = 3,94 m kích thước lớp áo phủ tetrapod là: Kích thước A = 0,302 H B = 0,151 H C = 0,477 H D = 0,47 H E =0,235 H Giá trị (m) 1.19 0,59 1,88 1,85 0,93 Kích thước F = 0,644 H G = 0,215 H I = 0,606 H J = 0,303 H K = 1,091 H 77 Giá trị (m) 5.44 0,84 2.39 1.19 4.3 4.7 Tính sóng truyền qua thân đê Đê chắn sóng bảo vệ tuyến luồng cảng Nghi Sơn phục vụ mục đích giao thông tàu thuyền vào cảng việc cập cảng để bốc xếp hàng hóa Do chiều cao sóng truyền cần đủ nhỏ để đảm bảo điều kiện cho phép, xem Bảng 4.10 Loại / cỡ tàu thiết kế (DWT) Chiều cao sóng Hs khu đậu tàu (m) Tàu thuyền du lịch 0,15 Thuyền đánh cá 0,40 Tàu bách hóa < 30.000 DWT 0,70 Tàu hàng rời < 30.000 DWT 0,80 Tàu hàng rời 30.000 – 100.000 DWT 0,80 – 1,50 Tàu chở dầu < 30.000 DWT 1,00 Tàu chở dầu 30.000 – 150.000 DWT 1,00 – 1,70 Tàu khách 0,70 Bảng 4.10 Chiều cao sóng khu đậu ứng với loại tàu Chiều cao sóng bể cảng sau có tượng sóng truyền xác định sau: Ht = Hs.Kt (4.7.1) Trong đó: Ht - chiều cao sóng truyền (m) Hs - chiều cao phía trước đê chắn sóng (m), Hs =5.88m đầu đê Kt - hệ số truyền sóng 4.7.1 Hệ số sóng truyền (Kt) - Hệ số sóng truyền có ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu mái điều kiện lặng - sóng bể cảng Hệ số sóng truyền phụ thuộc vào cao trình đỉnh đê độ rỗng/thấm đê Hệ số sóng truyền xác định công thức De Jong & d’Angremond (1996) đê chắn sóng dạng đỉnh nhô: K t = a − 0.4 Rc Hs - a) Xác định hệ số a Hệ số a xác định qua công thức sau: 78 (4.7.2) −0.31  B  a= ÷  Hs  ( 1− e −0.5ξ0 p )A str (4.7.3) - Trong đó: B Hs ξ0 p Astr chiều rộng đỉnh đê chiều cao sóng phía trước đê chắn sóng số tương tự sóng vỡ hệ số phu thuộc vào hình dạng kết cấu khối phủ 4.7.2 Xác định số tương tự sóng vỡ (Số Irribaren) ξ 0m = tan α tan α = s0 m Hs L0 m (4.7.4) - Trong 1.5 - tanα - độ dốc mái ( tanα = = 0.67) L0m- chiều dài sóng (m) (L0m = 1.56Tm2) s0m- độ dốc sóng ứng với chiều dài sóng L0m = - ξ0 p tan α 0.67 = = = 2.55 s0 m 0.069 (s0m Hs = 6.26 = 0.069 L0 m 90.58 ) - Hệ số Astr xác định dựa vào dạng công trình, xem Bảng 4.11 Công trình đê chắn sóng Nghi Sơn công trình có kết cấu đá cấu kiện - bêtông nên Astr = 0.64 Thay thông số vừa xác định công thức (4.7.3) ta có: −0.31  12.79  a = ÷  6.26  (1− e −0.5×2.55 ) × 0.64 = 0.37 Loại công trình Astr Bằng đá cấu kiện bê tông đúc sẵn 0,64 79 Đập nhẵn không thấm 0,80 Kè bảo vệ khối phủ nhẵn, không thấm 0,80 Lớp đệm dạng khối 0,75 Lớp đệm dạng rọ đá 0,70 - Bảng 4.11 Hệ số Astr ứng với loại công trình b) Xác định độ cao lưu không đê MNTK Độ cao lưu không đê MNTK 3.86 (m) Thay vào công thức (4.7.2) ta có: K t = 0.37 − 0.4 × 3.86 = 0.12 6.26 Thay giá trị Kt vừa tính toán vào công thức (4.7.1) ta xác định chiều cao sóng sau truyền qua đê chắp’n sóng là: Ht = 6.26 x 0.12 = 0.75 (m) Kết luận: Với Ht = 0,75 m, vào giá trị chiều cao sóng cho phép đượccho Bảng 4.10 điều kiện kiểm tra sóng truyền qua đê đảm bảo 80 81 82 ... phát triển khu kinh tế Nghi Sơn thành khu kinh tế tổng hợp đa ngành, đa lĩnh vực với trọng tâm công nghi p nặng công nghi p như: Công nghi p hóa dầu, công nghi p luyện cán thép cao cấp, khí chế... nối từ khu đô thi trung tâm đến khu công nghi p cảng Nghi Sơn, trục Đông Tây nối từ cảng Nghi Sơn với đường cao tốc Bắc Nam Đường sắt: Khu kinh tế nghi sơn có tuyến đường sắt quốc gia chạy qua,... giới Nghi Sơn những điạ điểm phía Bắc Việt Nam có điều kiện để xây dựng cảng nước sâu Là điều kiện để thu hút dự án có quy mô lớn, dự án công nghi p nặng gắn với cảng lọc hóa dầu, luyện cán thép…