ĐỒ án kỹ thuật biển THIẾT kế đê CHẮN SÓNG

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật Mục Lục (3.1) .76 (3.2) .76 (3.3) .76 (3.4) .77 (3.5) .77 (3.6) .77 (3.7) .77 (3.8) .77 (3.9) .77 (3.10) .78 (3.11) .78 Bảng 4.4 Các hệ số lớp .94 (4.7) .98 MỞ ĐẦU Tính cần thiết dự án xây dựng kè chắn sóng cảng Lạch Huyện Hiện hệ thống cảng biển khu vực Hải Phòng chủ yếu tập trung bờ sông Cấm với 17 cụm cảng chiều dài đường bờ sử dụng khoảng 7,8km Tổng sản lượng hàng hóa thơng qua cụm cảng năm 2004 13,2 triệu tấn, chủ yếu tập trung cảng Hải Phòng (85%-90%) Luồng tàu vào cảng Hải Phòng hiểu luồng dẫn tàu từ cầu số “0” cảng Hải Phòng đến vùng biển sâu vịnh Hải Phòng, giới hạn bán đảo Đồ Sơn, đảo Cát Bà đường đẳng sâu -10m (ngoài phao số 0) Luồng tàu qua cửa Nam Triệu chia làm ba phân đoạn chính, gồm: đoạn luồng biển từ phao số đến phao số 22 dài khoảng 18,0km, đoạn luồng sông Bạch Đằng từ phao số 22 đến đầu kênh Đình Vũ dài khoảng 12,0km Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật (riêng đoạn cửa kênh Cái Tráp đến kênh Đình Vũ dài 9km), đoạn luồng sơng Cấm tính từ đầu kênh Đình Vũ đến cầu cảng số dài khoảng 8,5 km Sau hoàn thành dự án cải tạo nâng cấp cảng Hải Phòng giai đoạn II, luồng tàu vào cảng Hải Phòng chuyển sang cửa Lạch Huyện Ngồi đoạn luồng Sơng Cấm luồng sông Bạch Đằng nay, đoạn luồng kênh Tráp dài khoảng 4,0 km đoạn luồng biển qua cửa Lạch Huyện tính từ cửa kênh Cái Tráp (phía sơng Chanh) đến phao số dài khoảng 18,0 km thay cho đoạn luồng biển qua cửa Nam Triệu Hiện với lưu lượng hàng hóa ngày tăng vào khu vực kinh tế Bắc Bộ, cảng Hải Phòng co dấu hiệu tải Điều làm ảnh hưởng đến tốc độ phát triển khu vực tương lai Hơn luồng tàu vào cảng Hải Phòng bị bồi lấp nhanh chóng vận chuyển bùn cát sông Bạch Đằng Cảng Lạch Huyện, với vị trí địa lý thuận lợi giải pháp hợp lý nhằm giảm tải cho cảng Hải Phòng giúp tăng cường phát triển cho vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ Vị trí tuyến luồng tàu sau hoàn thành cải tạo nâng cấp cảng Hải Phòng hình Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật Hình 1: Sơ đồ tuyến luồng vào cảng  Cảng Lạch Huyện hình thành nhằm đáp ứng nhu cầu bốc xếp hàng vận tải đường biển ngày tăng tỉnh thành, khu công nghiệp, khu kinh tế trọng điểm Bắc bộ, đặc biệt vùng tam giác kinh tế: Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Ngồi cảng Lạch Huyện đáp ứng nhu cầu hàng cảnh tỉnh phía Nam Trung Quốc  Cảng Lạch Huyện có vị trí thuận lợi hàng hải, với trang thiết bị đại đảm bảo suất bốc xếp cao, độ sâu khu nước lớn cho phép tầu có trọng tải lớn vào an tồn, thuận lợi với hệ thống giao thơng sau cảng đồng đường bộ, đường sắt đường thuỷ thu hút qua cảng lượng hàng lớn, góp phần thúc đẩy kinh tế khu vực phát triển mạnh mẽ thu hút nhà đầu tư vào khu vực nhiều  Riêng thành phố Hải Phòng, việc hình thành phát triển cảng Lạch Huyện tạo điều kịên thuận lợi để thành phố xây dựng phát triển thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước theo tinh thần nghị số 32/NQQ-TW ngày 5/8/2003 Bộ Chính trị Nhờ có đặc điểm điều kiện tự nhiên thuận lợi, Lạch Huyện che chắn đảo Cát Bà, Cát Hải nên ảnh hưởng sóng đến từ hướng NE, W giảm thiểu Sóng hướng S, SW gây ảnh hưởng nhiều luồng tàu bị suy giảm vượt qua vùng cửa sơng Nam Triệu Như trình bày trên, cảng cửa ngõ Lạch Huyện, Hải Phòng dự kiến phát triển khu vực cửa Lạch Huyện (cửa sơng Chanh đổ vịnh Hải Phòng) Lãnh thổ cảng dự kiến tôn tạo từ hạ lưu Bến Gót theo hướng tiến dần phía biển Khu nước luồng tàu vào cảng hình thành sở nạo vét mở rộng luồng tàu biển Lạch Huyện ( chiều rộng B = 100m, cao độ đáy chạy tàu -7.2m, thiết kế thoả mãn cho tàu 10.000DWT thơng qua) Cơng trình bảo vệ luồng quy hoạch có tuyến song song với tim luồng nhằm mục đích giảm chiều cao sóng cho khu nước, luồng tàu ngăn dòng bùn cát vịnh từ phía Tây Nam xâm nhập gây bồi lấp lại luồng tàu Phương pháp thực Thu thập tài liệu nghiên cứu chế độ động lực vận chuyển bùn cát khu vực cửa sơng Lạch Huyện, số liệu địa hình khu vực cửa sơng Lạch Huyện, tính chất địa chất trầm tích đáy, vận tốc gió, độ cao hướng sóng, mực nước Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật trạm mực nước khí tượng thủy văn Hòn Dấu, trạm đo mực nước khu vực nghiên cứu Trên sở phân tích số liệu, tài liệu để xác định điều kiện động lực, vận chuyển bùn cát, biến đổi hình thái khu vực nghiên cứu Đồ án sử dụng mô hình tốn tính tốn thủy lực Mike để mô chế độ thủy động lực, vận chuyển bùn cát khu vực cửa sông Lạch Huyện Từ kết tính tốn mơ thủy động lực, vận chuyển bùn cát khu vực nghiên cứu, đưa giải pháp thiết kế cơng trình bảo vệ khu vực cửa sơng, đảm bảo cho việc hình thành cảng Lạch Huyện tương lai Kết cấu đồ án Ngoài phần mở đầu kết luận, kiến nghị, toàn đồ án trình bày chương: Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu Chương 2: Tính tốn thủy lực Chương 3: Quy hoạch, lựa chọn cơng trình tính tốn điều kiện biên thiết kế Chương 4: Thiết kế đê chắn sóng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Đảo Cát Hải (huyện Cát Hải) nằm phía Đơng Nam thành phố Hải Phòng, cách trung tâm thành phố 20 km hướng Đông Nam, cách trung tâm thị trấn Cát Bà khoảng 15 km phía Tây - Bắc Cát Hải huyện đảo nhỏ, có diện tích gần 30km2, dân số toàn đảo gần 13.000 người, tọa độ địa lý vào khoảng 20 47’ đến 200 56’ vĩ độ Bắc,1060 54’ đến 1060 58’ kinh độ Đơng - Phía Bắc đảo giáp huyện n Hưng (tỉnh Quảng Ninh) ngăn cách kênh đào Cái Tráp - Phía Đơng cửa Lạch Huyện - Phía Tây cửa sơng Nam Triệu - Phía Nam Vịnh Bắc Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật Hình 1.1: Khu vực nghiên cứu Khu vực dự kiến xây dựng cảng cửa ngõ Lạch Huyện nằm bờ phải cửa sông Lạch Huyện thuộc huyện Cát Hải, Thành phố Hải Phòng Tổng chiều dài theo quy hoạch cảng (khu thương cảng quốc tế) khoảng 10 km chạy dọc theo tuyến luồng tàu Bờ phải cửa sông, (nơi dự kiến xây dựng tuyến kè phía Nam) doi cát lớn có chiều dài khoảng 6000m, chiều rộng khoảng 1000m, cao độ dao động từ khoảng đến +1,0m Bờ trái đảo Cát Bà Đoạn cửa sơng tuyến luồng từ Cảng Hải Phòng biển, có chiều rộng lớn, chỗ hẹp (chỗ thắt hẹp phía ngồi đường dây cao khoảng 1000m) đạt khoảng 1000m Hiện tuyến luồng nạo vét đến chiều sâu đạt -7,8m Vùng nước từ Bến Gót trở khoảng 4000m có trũng sâu, điểm sâu đạt đến -12,5m Chiều rộng trũng sâu khoảng 400~500m Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật Hình 1.2: Vị trí cửa Lạch Huyện 1.1.2 Đặc điểm khí hậu, khí tượng a) Nhiệt độ khơng khí: Theo số liệu Báo cáo thu thập tài liệu khí tượng thủy hải văn (Tedi086- Nca- TV2): Nhiệt độ khơng khí cao 21 năm quan trắc 38,6°C (ngày 3/8/1985) Nhiệt độ khơng khí thấp 6,6°C (ngày 21/2/1996) Nhiệt độ trung bình nhiều năm 23,9oC Nhiệt độ trung bình mùa đơng (từ tháng 11 đến tháng 4) 20°C Nhiệt độ trung bình mùa hạ (từ tháng đến tháng 10) 27,9°C b) Độ ẩm khơng khí Độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm 85,7%, độ ẩm khơng khí thấp 27% (tháng 10/1991) (Báo cáo thu thập tài liệu khí tượng thủy hải văn (Tedi086- Nca- TV2) c) Lượng mưa Lượng mưa Hải Phòng trung bình năm đạt từ 1600 đến 1800 mm, cao Phù Liễn (Xo = 1808 mm) thấp Bạch Long Vĩ (X o = 1035 mm) phân thành mùa: mùa mưa mùa mưa (bảng 1.1) Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật  Mùa mưa: từ tháng XI đến tháng IV năm sau, lượng mưa trung bình 218,7 mm, lượng mưa trung bình tháng 30 - 40 mm (bảng 1.1) Số ngày mưa tháng trung bình từ - ngày, có tháng 10 - 12 ngày Mưa chủ yếu mưa nhỏ mưa phùn, vào tháng II III, làm giảm tầm nhìn xa phía biển cấp V (2 - km) gây ảnh hưởng cho hoạt động giao thông biển  Mùa mưa: từ tháng V đến tháng X, lượng mưa trung bình đạt 1340 mm chiếm 80 - 85% lượng mưa năm Lượng mưa trung bình tháng dao động khoảng 180 - 220 mm (bảng 1.1) với số ngày có mưa từ 10 - 12 ngày/tháng Lượng mưa chủ yếu mưa dông bão, lượng mưa cao tháng nhiều năm đạt 783,8 mm vào tháng VIII/1979 ngày có lượng mưa cao tháng nhiều năm 434,7 mm (ngày 26/VI/1966) Bảng 1.1: Lượng mưa trung bình tháng, năm vùng Hải Phòng (mm) Trạm I II III IV V Phù Liễn 24 26 44 91 Hòn Dáu 26 19 39 Hải Phòng 27 25 An Hải 24 Bạch Long Vĩ 22 d) VI XII Năm 193 241 274 366 292 147 32 24 1808 76 152 241 214 325 265 184 33 16 1491 40 93 209 252 270 406 302 136 25 21 1796 17 43 78 201 206 230 319 285 128 28 14 1563 15 26 47 81 25 1033 119 VII VIII IX X XI 142 264 201 100 34 Gió Chế độ gió khu vực nghiên cứu mang đặc tính mùa rõ nét phù hợp với đặc điểm hoạt động hồn lưu khí  Mùa đơng (tháng XI - II): Các hướng gió B, ĐB Đ (bảng1.2) Vào thời kỳ đầu mùa đơng hướng gió chủ yếu B ĐB, sau chuyển dần sang hướng Đ vào cuối mùa Trong mùa đơng trung bình hàng tháng có tới - đợt gió mùa ĐB (đơi có tới - đợt), đợt thường kéo dài từ - ngày Ở khu vực nghiên cứu bị đảo Cát Hải Cát Bà che chắn nên gió mùa ĐB tác động tới khu vực nghiên cứu bị đổi hướng rõ nét tốc độ gió mùa ĐB giảm nhiều, khoảng 50 - 60% so với ngồi khơi vịnh Bắc Tuy nhiên, so với vùng khác nằm sâu đất liền tốc độ gió mạnh Tốc độ gió trung bình mùa đạt 4,6 - 4,8 m/s Tốc độ lớn đạt 40 - 50 m/s, đạt 50 m/s (bảng 1.3) Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật Bảng 1.2 : Tần suất xuất gió nhiều năm trạm Hòn Dáu (%) Hướng B ĐB Đ ĐN N TN T TB Đông 12,4 30,9 10,0 17,0 4,5 2,1 1,0 2,9 Hè 10,9 13,4 12,5 26,2 12,2 10,5 3,3 11,1 Mùa Bảng 1.3 : Đặc trưng tốc độ gió trạm Hòn Dáu (m/s) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TB 4,8 4,6 4,4 4,6 5,4 5,6 6,0 4,5 4,4 4,9 4,6 4,6 Lớn 24 20 34 28 40 40 40 45 45 34 24 28 Đặc trưng  Mùa hè (tháng VI - X): Là thời kỳ thống trị gió mùa TN biến tính, có hướng N, ĐN Đ với tần suất cao (bảng 1.2) Đơi có gió TN từ đất liền thổi với đặc điểm khơ nóng Tốc độ gió trung bình mùa đạt 4,5 - 6,0 m/s Đặc biệt thời kỳ có hoạt động mạnh lưỡi áp cao phó nhiệt đới Tây Thái Bình Dương, bão dải hội tụ nhiệt đới tác động mạnh tới chế độ gió Tốc độ gió cực đại đạt tới 40 - 45 m/s (bảng 1.3) Cơn bão Wendy đổ vào Hải Phòng ngày 9/IX/1968 gây sức gió mạnh có tốc độ cực đại quan trắc Hòn Dáu 40 m/s e) Bão Theo số liệu thống kê nhiều năm (1972 – 2005) cho thấy hàng năm trung bình có bão ảnh hưởng đến khu vực Hải Phòng Tốc độ gió lớn bão cấp 12 (36m/s) vào ngày 23/7/1980 27/9/2005 (bảng 1.4) Bảng 1.4: Tốc độ gió bão cực trị với chu kỳ lặp khác trạm Hòn Dấu Hướng Gió N NE E SE S SW W NW Chu kỳ lặp năm 32,1 36,7 38,2 33,6 36,3 36,6 31,2 37,6 10 năm 36,2 42,2 43,3 38,6 41,6 41,3 36,9 42,5 Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B 15 năm 40,2 47,4 48,3 42,7 46,5 45,5 42,0 46,8 25 năm 42,5 50,4 51,1 46,5 49,5 48,0 45,0 49,5 50 năm 45,4 54,2 54,7 49,6 53,3 51,5 49,3 53,4 100 năm 49,2 59,3 59,5 54,0 58,0 56,5 54,5 58,5 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật Tổng hợp 38,2 43,3 48,3 51,1 54,7 Ghi chú: Tốc độ gió [m/sec], ngoại suy theo hàm Weibull 59,5 Bảng 1.5: Số lượng bão đổ khu vực Hải Phòng lân cận ( 1960 – 1994) STT Các đặc trưng Tháng Cả năm VI VII VIII IX X XI Số bão 10 Tần suất 16,7 33,3 23,3 10,0 13,3 3,4 100 Theo số liệu thống kê nhiều năm bảng 1.5 cho thấy mùa bão thường bắt đầu vào tháng VI kết thúc vào tháng XI Tháng có nhiều bão tháng VII có 10 bão, chiếm 33,3%, tháng VIII có bão chiếm 23,3%, tháng XI có bão chiếm 3,4% Tác động ảnh hưởng bão thường kéo theo gió sóng lớn, mưa kéo dài, nước dâng,… gây lũ lụt khu vực đồng cửa sơng xói lở bờ biển Một số đặc trưng quan sát thời gian có bão tốc độ gió cực đại tmax = 40m/s quan trắc nhiều lần trạm Hòn Dấu Tuy nhiên, cá biệt tốc độ gió đo bão Wendy (9/IX/1968) trạm Phù Liễn ghi t max = 50m/s f) Sương mù tầm nhìn Sương mù năm thường tập trung vào tháng mùa đơng, bình qn năm có 21,2 ngày có sương mù; tháng tháng có nhiều sương mù nhất, trung bình tháng có 6,5 ngày có sương mù; tháng mùa hạ khơng có sương mù Do ảnh hưởng sương mù nên tầm nhìn bị hạn chế, số ngày có tầm nhìn 1km thường xuất vào mùa đơng, tháng mùa hạ hầu hết ngày tháng có tầm nhìn >10km 1.1.3 Đặc điểm thủy, hải văn a) Mực nước: Mực nước Hòn Dấu thuộc chế độ nhật triều khiết, tháng có khoảng 25 ngày có lần nước lớn, lần nước ròng Độ lớn triều thuộc loại Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang 10 Ngành: Kỹ Thuật lớn, khoảng 3÷ 4m Vào kỳ triều cường mực nước cao đo 421cm (22/10/1985), mực nước thấp -3cm (2/1/1991) Dựa vào tài liệu mực nước cao năm từ 1974 đến 2004 tính vẽ tần suất lý luận mực nước cao cho kết mực nước tương ứng với tần suất (bảng 1.6): Bảng 1.6: Mực nước ứng với tần suất lý luận Hòn Dấu (hệ tọa độ hải đồ) P% 10 20 50 70 90 95 H (cm) 443 426 417 405 392 373 364 354 350 97 99 349 346 Dựa vào mực nước giờ, đỉnh triều, chân triều, trung bình tính tần suất lũy tích cho kết mực nước ứng với tần suất (bảng 1.7): Bảng 1.7: Mực nước ứng với tần suất lũy tích Hòn Dấu P% 10 H đỉnh 383 377 362 H chân 196 180 H 355 H t.bình 230 H(cm) b) 20 50 70 90 352 338 305 277 174 156 134 91 338 325 305 275 225 225 217 210 95 97 99 235 225 211 204 72 47 40 31 22 195 149 90 71 64 43 195 189 182 174 171 167 Dòng chảy: Chế độ dòng chảy: Chế độ dòng chảy vùng cửa sơng ven biển Hải Phòng chịu ảnh hưởng trực tiếp dòng sơng (sơng Cấm , Bạch Đằng , sơng Chanh …) dòng triều Dòng chảy sơng có ảnh hưởng đặc biệt đến dòng chảy chung vùng cửa sông Vào mùa lũ, nước thượng nguồn sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam, sông Hồng qua sơng Đuống sơng Luộc chảy hồ nhập vào khối nước biển, tương tác dòng triều dòng lũ, nước bị dồn ép pha triều lên triều rút Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang 96 Ngành: Kỹ Thuật Hình 4.5 Chân khay nước nơng Tại nơi nước sâu vừa dùng viên đá có kích thước bé so với khối lớp phủ Hình 4.6 Chân khay nước nơng Tại nơi nước sâu chân khay nằm khoảng cách tương đối lớn so với đáy biển Hình 4.7 Chân khay nước sâu Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang 97 Ngành: Kỹ Thuật Đối với đáy biển có độ dốc bề mặt trơn, chân cơng trình có sóng đổ chân khay bị ổn định Để giữ cho chân khay khỏi bị trượt cần phải tạo rãnh neo để giữ cho chân khay khỏi bị trượt Trong trường hợp chân khay nằm đất bị xói độ sâu bảo vệ chân khay phải xác định có tính đến phần dự phòng khả xói Xác định cao trình kích thước lớp phủ chân: - Với mực nước thấp: Dựa vào đường tần suất lũy tích mực nước ta có MNTTK ứng với tần suất P=100% Hình 4.8: Đường tần suất mực nước tổng hợp điểm T17(106°53', 20°49') Đồng Bài, Cát Hải, TP Hải Phòng suất Dựa vào đường tần suất lũy tích mực nước ta có MNTTK ứng với tần P=100% MNTK = 1,18(m) => h= 0+ 1,18 = 1,18 (m) Phạm vi đảm bảo an tồn cho chân cơng trình: 0,4 < hb/h < 0,9 → Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B 0,4.h< hb < 0,9h → 0,4.1,18 < hb hb/hs =0.59/1,18 = 0,5 => Ns3 = 10 H 2.7 = = 0.87m ∆N s 1, 44 10  Dn 50 =  Chọn cấu kiện phủ mái đập làm vật liệu phủ chân khay Thay vào công thức(4.20) ta được: Ns3 ≈ 10  hb = 0,59 (m) thỏa mãn Vậy ta chọn hb = 0,59(m) - Với mực nước cao: Dựa vào đường tần suất lũy tích mực nước ta có MNTTK ứng với tần suất P=1% MNTK = 4,3(m) => h = + 4,3 = 4,3 (m) Phạm vi đảm bảo an toàn cho chân cơng trình: 0,4 < hb/h < 0,9 → 0,4.h< hb < 0,9h → 0,4.4,3 < hb  Dn 50 = hb 2,58 = = 0.6 => N s3 = 20 h 4,3 H 2.7 = = 0.69m ∆N s 1, 44 20 Thay vào công thức(4.20) ta được: Ns3 ≈ 20  hb = 2,58 (m) thỏa mãn Vậy ta chọn hb = 2,58(m) Chọn đá có khối lượng giống lớp phủ thứ 300kg Xác định bề rộng chân khay : Bề rộng chân khay nhận giá trị: Bt= 3.Dn 50 = 3.0, 69 = 2.07 m Chọn bề rộng đỉnh chân khay Bt = m Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B (∗) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 100 Ngành: Kỹ 4.1.6 Tính tốn lớp lọc chân đê Trong điều kiện sóng nước nơng, chân đê chắn sóng chịu tác động sóng vỡ Các vận tốc nước cao đảo chiều građien thuỷ lực gây xói đáy biển (trừ đá) lún chân cơng trình Những nhược điểm khắc phục cách tạo thềm lọc chân Theo CEM Wđáy Wlõi >15 ÷ 20 Chọn Wđáy = W lõi * 20 = 1,5 * 20 = 30 (kg) Theo CEM chiều dày tầng lọc lấy nhỏ 0,6 chiều dài từ chân khay ngồi lớn 1,5m Ta lựa chọn chiều dày tầng lọc 0,6m chiều dài từ chân khay ngồi 2m 4.1.7 Tính tốn mở rộng đầu đê Các yếu tố gây ổn định đầu đê: Nếu với tác động sóng u cầu ổn định vật liệu đầu đê cao thân đê Các nguyên nhân gây ổn định đầu đê là: + Các khối phủ hình nón đầu đê liên kết thân đê; + Vận tốc tràn phần hình nón có giá trị lớn, đơi tăng lên có sóng khúc xạ; + Các khối phủ phía sau chịu tác động chiều với phương trượt Trên hình sau cho thấy vùng nguy hiểm đầu đê: Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 101 Ngành: Kỹ Hình 4.10: Sơ đồ đầu đê Đối với chân khay đầu đê bị ảnh hưởng mạnh hơm so với thân đê sóng nước nơng chân khay bị trượt xói chân Kích thước, cấu tạo đầu đê Độ ổn định đầu đê tăng lên cách tăng hệ số mái dốc, tăng kích thước đầu đê - Cao trình đỉnh đầu đê lấy cao cao trình thân đê đê chắn cát ta lấy cao trình thân đê Bề rộng đỉnh đê rộng bề rộng thân đê chiều dài lấy theo kinh nghiệm sau: Bd=(1,5-2).Bt Ld=(2-2.5).Bd Mặt khác diện tích đầu đê phải đủ rộng để bố trí cơng trình: tín hiệu, nhà đèn, trạm kiểm sốt, trạm dịch vụ cơng trình phụ trợ khác cảng Trong trường hợp ta chọn Bđ=2Bt Lđ=2Bđ Vậy Bđ = 2* =10 (m) Lđ = *10 = 20 (m) 4.2 Tính tốn ổn định 4.2.1 Tải trọng sóng lên đê mái nghiêng Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 102 Ngành: Kỹ Tải trọng sóng lên đê mái nghiêng tính trường hợp kè ốp bờ (thiên an toàn) Ngoại lực tác dụng lên đê mái nghiêng tính ổn định chủ yếu áp lực sóng Áp lực sóng tác dụng lên đê mái nghiêng xác định theo “22TCN222 - 95” mái dốc gia cố lắp ghép đổ chỗ có mái dốc: 1,5  ctg  Biểu đồ áp lực tựa tĩnh lấy theo sơ đồ sau: Pd xác định theo công thức sau: Pd = k s ⋅ k f ⋅ Prel ⋅ ρ ⋅ g ⋅ h (4.8) Trong đó: ks xác định theo công thức sau: k s = 0,85 + 4,8 ⋅ h h  + ctgϕ ⋅  0,028 − 1,15 ⋅  λ λ  h: chiều cao sóng trước chân cơng trình λ : bước sóng nước nông Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B (4.9) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 103 Ngành: K Đ ỉnh công trì nh Pd MNTT 0,1Pd 0,4Pd 0,4Pd 0,1Pd Hình 4.11: Sơ đồ tính áp lực sóng lên mái nghiêng kf - hệ số tra theo bảng 10 trang 22/126 “22TCN222-95”, phụ thuộc vào độ thoải sóng λ / h Bảng 4.5: Xác định kf Độ thoải sóng λ / h 10 15 20 25 35 kf 1,15 1,3 1,35 1,48 Prel - giá trị áp lực sóng tương đối xác định theo bảng IV.6 Bảng 4.6: Xác định Prel Chiều cao sóng 0.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4 Prel 3,7 2,8 2,3 2,1 1,9 1,8 1,75 1,7 Kết tính tốn trình bày bảng 4.7: Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 104 Ngành: Kỹ Bảng 4.7: Bảng tính áp lực sóng lên đê mái nghiêng ctg h λ 2.7 78,2 1,5 h/ λ λ /h ks kf Prel 0,03 28,9 0.98 1,4 1,86 69 Pd 0.4 Pd 0.1Pd 27.6 6.9 Cao độ z2(m) xác định theo công thức: z2 = A + ( ) 1 − 2ctg 2ϕ + ( A + B ) ctg ϕ (4.10) A B đại lượng tính m, xác định theo công thức sau:  λ  + ctg 2ϕ A = h 0,47 + 0,023  h  ctg 2ϕ  (4-11) h  B = h 0,95 − ( 0,84ctgϕ − 0,25)  λ  (4-12) Kết trình bày bảng 4.8 Bảng 4.8: Bảng tính tung độ điểm có áp lực lớn z2 h λ 2.7 78.2 ctg 1.5 h/ λ λ /h A B z2 0,03 28,9 4,4 2,5 0,27 z3 độ cao ứng với chiều cao sóng leo lên mái dốc Z3 = 1.7m ( phần tính chiều cao sóng leo bằn Wadibi) Các khoảng li ứng với giá trị áp lực sóng 0,4P d 0,1Pd xác định theo công thức sau: l1 = 0.0125l (m) l2 = 0.0325l (m) l3 = 0.0265l (m) l4 = 0.0675l (m) lϕ = λ⋅ctgϕ ctg 2ϕ−1 Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B (4.13) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 105 Ngành: Kỹ Vậy kết tính tốn ghi bảng 4.9: Bảng 4.9: Bảng tính giá trị li h ctg λ l l1 l2 l3 l4 2,7 1,5 78,2 106 1,325 3,445 2,809 7,155 Ta gọi P1, P2, P3, P4, P5 áp lực sóng tập trung ứng với vùng biểu đồ áp lực sóng Giá trị tải trọng tập trung tính sau: (Kết giá trị P KN sau chuyển đơn vị T) P1 = ×( 0,1Pd + 0, Pd ) ×( l4 − l3 ) = 74,96T P2 = ×( 0, Pd + Pd ) ×l3 = 135, 67T P3 = ×( 0, Pd + Pd ) ×l1 = 64T P4 = ×( 0, Pd + 0,1Pd ) ×( l2 − l1 ) = 36,57T P5 =   1 ×0,1Pd ×( z3 + z2 ) × − l2  = 11, 23T sin φ   Vậy ta có: ∑P = P + P + P3 + P4 + P5 = 322, 43T 4.2.2 Kiểm tra trượt phẳng đê mái nghiêng Vì đầu đê có kích thước khối lượng lớn nên ta kiểm tra ổn định cho đầu đê Nếu thoả mãn điều kiện ổn định tồn đê ổn định Nếu không thoả mãn điều kiện ổn định ta cần có biện pháp khắc phục phải kiểm tra cho phân đoạn lại đê Điều kiện ổn định: nc n.md Rt ≤ m G f ms Kn Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B (4-14) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 106 Ngành: Kỹ Trong đó: fms - Hệ số ma sát đáy cơng trình đất nền, fms = 0,5; nc - Hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1; n - Hệ số vượt tải, n = 1,25; mđ - hệ số điều kiện làm việc bổ xung, mđ =1; m - hệ số điều kiện làm việc, m = 1,15; Kn - hệ số tin cậy, Kn = 1,25; 4.2.3 Phương pháp xử lý Theo quy hoạch bố trí tuyến đê chương đề cập - Đoạn 1: nằm từ cao trình đến cao trình -2,5m - Đoạn 2: nằm từ cao trình -2,5m đến cao trình -6m Dựa theo đặc điểm bố trí tuyến ta đưa phương pháp xử lý sau: Đoạn bóc bỏ lớp đất cho tồn tuyến đê đạt tới cao trình -2,5m.Dùng phương pháp khoan xịt để tăng tính chịu lực cho lớp đất Đoạn ta đổ cát, nèn chặt để tuyến đê đạt tới cao trình -2,5m Sau dùng phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật để xử lý Lớp vải địa kỹ thuật đặt mặt có tác dụng phân cách đê thân đê, làm cho khối đất đắp khơng bị lún chìm vào nền, áp lực đất đắp đê phân bổ tương đối đồng vào mặt tạo điều kiện cho cố kết từ từ Ta trải lớp vải địa kỹ thuật cao trình -2,5m Trước trải vải địa kỹ thuật, mặt phải san lấp đầm đến độ chặt yêu cầu Bề mặt tiếp xúc với vải phải tương đối phẳng, đảm bảo cho vải tiếp xúc tốt với Những vật cứng sắc nhọn phải dọn để không làm hỏng vải Sau lớp vải địa kỹ thuật trải, ta tiến hành đổ cát lên, nèn chặt đến cao trình -0,6m, gấp mép vải địa kỹ thuật trùng lên Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 107 Ngành: Kỹ Tại cao trình -0,6m ta tiến hành thi công lớp lọc, lớp lọc dày 0,6m (xem thiết kế lớp lọc) Như q trình xử lý kết thúc Cơng trình đặt cao trình 0m Kết Luận Và Kiến Nghị Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 108 Ngành: Kỹ Kết luận Với đường bờ biển dài 3260km khu vực kinh tế trọng điểm ven biển đóng góp phần quan trọng vào phát triển kinh tế xã hội chung đất nước Chính cơng trình bảo vệ bờ biển ngày giữ vị trí quan trọng đời sống kinh tế xã hội việc nghiên cứu, tính tốn thiết kế, đánh giá ổn định cơng trình bảo vệ bờ ngày phải quan tâm Trong nhiều năm qua, kỹ thuật công nghệ thiết bị mới, sử dụng phần mềm mơ hình tốn đưa vào triển khai áp dụng phục vụ cho công tác nghiên cứu đem lại nhiều kết khả quan, phù hợp với thực tế Trong trình nghiên cứu tiến hành thực đề tài tốt nghiệp “Thiết kế đê chắn sóng cảng Lạch Huyện- Hải Phòng, tơi sử dụng phần mềm mô cho khu vực nghiên cứu, từ đưa quy luật, diễn biến dòng chảy, vận chuyển bùn cát khu vực nghiên cứu Từ việc nghiên cứu mơ hình hóa cơng đoạn thiết kế thi công, rút số kết luận sau: - Việc ứng dụng mơ hình đại Mike 21Couple Flow FM giải pháp hiệu hợp lý để nghiên cứu dòng chảy khu vực Lạch Huyện lân cận với địa hình đáy bờ bị chia cắt đảo, bãi cạn, cửa sông, luồng tàu bị chia cắt thêm có cơng trình cảng Lạch Huyện luồng tàu kèm theo - Các sỏ liệu nhập cần thiết liên quan đến dòng chảy vùng nghiên cứu lân cận xây dựng hợp lý, bảo đảm tính đắn nghiệm số mơ hình thủy lực số Vị trí chọn đặt đoạn biên lỏng cân nhắc từ nhiều phía cho sát với biên tự nhiên, đủ xa vùng nghiên cứu phù hợp với cơng nghệ tính tốn Các sở liệu nhập thông số mơ hình kiểm định chặt chẽ trước ứng dụng để tính tốn dòng chảy trạng dự báo tác động cơng trình - Phương án thiết kế cơng trình phù hợp, giảm thiểu tác động cơng trình lên dòng chảy thể hiện: + Vị trí xây dựng cơng trình kè chắn sóng nằm vùng bồi tụ địa hình nhơ cao, giảm thiểu tác động đến dòng chảy + Phương cơng trình song song với hướng dòng chảy cửa Lạch Huyện, mức độ ngăn dòng tối thiểu Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 109 Ngành: Kỹ - Thiết kế sơ hệ thống đê chắn sóng cảng Lạch Huyện tiêu chuẩn thiết kế Kiến nghị Các kết nghiên cứu đồ án sử dụng để - Làm đầu vào công tác tư vấn thiết kế xây dựng cảng cửa ngõ Lạch Huyện; - Làm đầu vào để tính tốn bồi/xói vùng khu vực nghiên cứu điều kiện trạng sau có cơng trình Đề nghị quan chủ đầu tư cho tiếp tục quan trắc, đo đạc dòng chảy, bùn cát, diễn biến bồi xói khu vực Lạch Huyện bước nghiên cứu, thiết theo sau có cơng trình để kịp thời xử lý vấn đề xuất biến động khí hậu toàn cầu hoạt động người vùng khu vực lân cận Tài Liệu Tham Khảo Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thuật Biển Trang 110 Ngành: Kỹ TEDI (2006) Dự án đầu tư xây dựng cơng trình cảng cửa ngõ Lạch Huyện Hải Phòng Viện Địa Lý (1997) Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước: “Nguyên nhân giải pháp chống sa bồi luồng tàu vùng cảng Hải Phòng” Chủ nhiệm PGS.TS Nguyễn Văn Cư DHI (2005) User guide and Reference Manual TS Nguyễn Hữu Nhân (2006) Lựa chọn hoàn thiện mơ hình động lực vận chuyển bùn cát Lạch Huyện- Nam Đồ Sơn Đại học Thủy Lợi Giáo trình cơng trình bảo vệ bờ biển Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 222-95 Tải trọng tác động (so sóng tàu) lên cơng trình thủy Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B ... Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang 13 Ngành: Kỹ Thuật bờ đạt tốc độ nguy hiểm đoạn đê kè trước biển có van chắn cát phía ngồi che chắn làm giảm hầu hết lượng sóng trước vào sơng... 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang Ngành: Kỹ Thuật  Mùa mưa: từ tháng XI đến tháng IV năm sau, lượng mưa trung bình 218,7 mm, lượng mưa trung bình tháng 30 - 40 mm (bảng 1.1) Số ngày mưa tháng... học kỹ thuật ln quan tâm Khó khăn Sinh viên: Nguyễn Quốc Cường Lớp: 47B Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Biển Trang 28 Ngành: Kỹ Thuật - Phù Long Cát Bà nơi đầu sóng gió nên ảnh hưởng bão , nước dâng sóng