Nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ dạng đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật, ứng dụng bảo vệ khu vực bờ biển tỉnh bạc liêu

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học tơi thực Các kết quả, số liệu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đỗ Hữu Linh ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Thiều Quang Tuấn ngƣời hƣớng dẫn trực tiếp tác giả thực luận văn Xin cám ơn Thày dành nhiều cơng sức, trí tuệ thời gian để tác giả hoàn thành luận văn nghiên cứu thời hạn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể Thày, cô giáo khoa Kỹ thuật Biển có đóng góp quý báu giúp tác giả hoàn thiện luận văn cách hoàn chỉnh Cuối cùng, tác giả xin chân thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp gia đình động viên, khuyến khích để tác giả hoàn thành luận văn nghiên cứu Tác giả Đỗ Hữu Linh iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN BẰNG KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT 1.1 Tổng quan giải pháp bảo vệ bờ biển kết cấu dạng bao địa kỹ thuật giới 1.2 Tổng quan giải pháp bảo vệ bờ biển kết cấu dạng bao địa kỹ thuật Việt Nam CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC CHO TÍNH TỐNỔN ĐỊNH ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT 11 2.1 Các tham số ảnh hƣởng 11 2.1.1 Ảnh hƣởng chiều cao lƣu không 11 2.1.2 Ảnh hƣởng tỷ lệ cát đƣợc đóng vào bao 12 2.1.3 Ảnh hƣởng độ dốc mái 15 2.1.4 Ảnh hƣởng vật liệu vải 15 2.1.5 Ảnh hƣởng ma sát bao địa kỹ thuật 18 2.1.6 Ảnh hƣởng đặt bao địa kỹ thuật 19 2.2 Xây dựng công thức tính ổn định đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật 20 2.2.1 Sự cần thiết phải thiết lập cơng thức tính ổn định 20 2.2.2 Các công thức ổn định thủy lực tồn 20 2.3 Cơ sở xác định khả chiết giảm sóng đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật 25 2.3.1 Hệ số truyển sóng Kt 25 2.3.2 Các nghiên cứu xác định hệ số truyền sóng Kt 25 2.3.3 Mặt bố trí đặc trƣng hình thái 27 iv CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT BẢO VỆ ĐƢỜNG BỜ TỈNH BẠC LIÊU 30 3.1 Giới thiệu đƣờng bờ tỉnh Bạc Liêu 30 3.1.1 Phạm vi nghiên cứu 30 3.1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 30 3.1.2.1 Vị trí địa lý 30 3.1.2.2 Đặc điểm địa hình 31 3.1.2.3 Khí hậu 31 3.1.2.4 Điều kiện thủy văn 31 3.1.2.5 Điều kiện hải văn 32 3.1.2.6 Điều kiện địa chất 32 3.1.3 Phân tích đặc điểm hệ thống cơng trình đê, kè biển xây dựng 32 3.2 Tính tốn thiết kế đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật 33 3.2.1 Mục đích việc thiết kế 33 3.2.2 Các tài liệu thiết kế 33 3.2.2.1 Tài liệu mực nƣớc 33 3.2.2.2 Tài liệu sóng nƣớc sâu 35 3.2.2.3 Tài liệu địa hình 36 3.2.2.4 Tài liệu địa chất 36 3.2.3 Các thông số thiết kế 37 3.2.3.1 Mực nƣớc thiết kế 37 3.2.3.2 Xác định sơ độ sâu sóng vỡ 37 3.2.3.3 Lựa chọn vị trí đặt cơng trình 38 3.2.3.4 Lựa chọn chiều dài đê ngầm khoảng cách đê ngầm 38 3.2.3.5 Chiều cao sóng trƣớc chân cơng trình 39 3.2.4 Lựa chọn sơ kích thƣớc hình học đê ngầm 43 3.2.4.1 Hệ số mái đê ngầm 43 3.2.4.2 Bề rộng đỉnh đê ngầm 44 3.2.4.3 Cao trình đỉnh đê thiết kế 45 v 3.2.5 Thiết kế bao địa kỹ thuật 45 3.2.5.1 Tính tốn số ổn định Ns theo chức 45 3.2.5.2 Kiểm tra số ổn định Ns điều kiện cực trị 48 3.2.5.3 Lựa chọn kích thƣớc vỏ bao tính tốn lƣợng cát đóng vào bao 49 3.2.6 Thiết kế mặt cắt ngang điển hình 50 3.2.7 Tính toán độ lún ổn định 51 3.2.7.1 Trƣờng hợp tính tốn 51 3.2.7.2 Tài liệu phục vụ tính tốn 51 3.2.7.3 Phƣơng pháp phần mềm tính tốn 53 3.2.7.4 Mơ mặt cắt tính tốn 54 3.2.7.5 Kết tính tốn theo trạng thái giới hạn 54 3.2.7.6 Kết tính tốn theo trạng thái giới hạn 56 3.2.8 Kết luận 58 CHƢƠNG 4: KIẾN NGHỊ QUY TRÌNH THIẾT KẾ ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT 59 4.1 Đánh giá điều kiện biên áp dụng 59 4.2 Xác định chức đê ngầm 61 4.3 Bố trí tuyến xây dựng đê ngầm 62 4.4 Xác định kích thƣớc cấu tạo hình học lựa chọn kết cấu mặt cắt ngang đê ngầm 62 4.5 Phƣơng án thi công 65 4.6 Công tác tu bảo dƣỡng đê ngầm 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 vi HÌNH ẢNH Hình 1-1 Bãi biển Sheraton Hotel, Jumeirah trƣớc xử lý Hình 1-2 Bãi biển Sheraton Hotel, Jumeirah sau xử lý Hình 1-3 Thi công bao địa kỹ thuật Hình 1-4 Kè biển Stockton (2009) Hình 1-5 Cửa sơng Maroonchy (2005) Hình 1-6 Hình ảnh tác động sóng bão thi cơng lắp bao địa kỹ thuật (2012) Hình 1-7 Mặt cắt ngang đại diện kết cấu bảo vệ bãi (Pauselli 2013) Hình 1-8 Bãi trƣớc Durban trƣớc sau nâng cấp (Pauselli 2013) Hình 1-9 Bãi ngầm nhân tạo đƣợc thi công bao địa kỹ thuật (Trƣờng hợp nghiên cứu Australia,2000) Hình 1-10 Mặt cắt ngang đê ngầm đƣợc xây dựng năm 1995 Hình 1-11 Kè bao quanh bao địa kỹ thuật (Pianc,2011) Hình 1-12 Cắt dọc mỏ hàn Hình 1-13 Cắt ngang mỏ hàn Hình 1-14 Cắt ngang mỏ hàn không neo Hình 1-15 Cắt ngang mỏ hàn có neo Hình 1-16 Sơ đồ bố trí cơng trình Stabiplage Hình 2-1 Đƣờng cong ổn định thủy lực kết cấu ngầm (Dassanayake 2013) 12 Hình 2-2 Sự tính tốn thể tích theo lý thuyết ban đầu bao địa kỹ thuật 13 Hình 2-3 Vải địa kỹ thuật khơng dệt (Trái) vải địa kỹ thuật (Phải) (Ảnh: Geosintex,2012) 15 Hình 2-4 Sắp xếp bao địa kỹ thuật nghiêng 15o so với phƣơng nằm ngang(Dassanayake 2013) 19 vii Hình 2-5 Mặt bao địa kỹ thuật liên quan với hƣớng sóng (Christophe Marc Eric Baret 2013) 19 Hình 2-6: Hình minh họa chiết giảm sóng tới qua đê ngầm 25 Hình 2-7: Các định nghĩa cơng trình ngầm 28 Hình 2-8: Các đặc trƣng đƣờng bở thơng qua mơ hình tốn nhƣ hàm truyền sóng kiểm định tiếu chí đƣợc đề xuất theo Hanson & Kraus, 1990 29 Hình 3-1: Đoạn đƣờng bờ nghiên cứu 30 Hình 3-2: Hiện trạng số cơng trình đê biển tỉnh Bạc Liêu 33 Hình 3-3: Đƣờng tần suất mực nƣớc tổng hợp điểm 103 (105o29’, 9o05’) Long Điền Tây, Gia Rai, Bạc Liêu 34 Hình 3-4: Hoa sóng khí hậu nƣớc sâu trạm Vũng Tàu 35 Hình 3-5: Mặt cắt ngang bãi 36 Hình 3-6: Độ sâu sóng vỡ sóng khí hậu 37 Hình 3-7: Tham số sóng cực trị nƣớc sâu 40 Hình 3-8: Phân bố truyền sóng ngang bờ sóng cực trị 41 Hình 3-9: Phân bố chiều dài sóng với sóng cực trị 41 Hình 3-10: Tham số sóng khí hậu nƣớc sâu 42 Hình 3-11: Phân bố truyền sóng ngang bờ sóng khí hậu 42 Hình 3-12: Phân bố chiều dài sóng với khí hậu 43 Hình 3-13: Kích thƣớc bao địa kỹ thuật dài 2.50m 50 Hình 3-14: Mặt cắt ngang đê ngầm 51 Hình 3-15Mơ mặt cắt tính tốn 54 Hình 3-16 Mặt trƣợt sâu vào 55 Hình 3-17 Hệ số an tồn tổng thể SF 55 Hình 3-18: Lực kéo vải địa kỹ thuật 56 Hình 3-19 Chuyển vị đứng 56 viii Hình 3-20 Chuyển vị điểm lớp đất đƣờng thẳng qua tâm đê 57 Hình 3-21 Chuyển vị thẳng đứng điểm dƣới đáy móng 57 Hình 3-22 Áp lực nƣớc lỗ rỗng dƣ 57 ix BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Các đặc tính vật lý polypropylene polymers (PP) (PIANC, 2011) 16 Bảng 2-2: Các cƣờng độ kiểu nối khác (đƣợc tra từ PIANC, 2011) 16 Bảng 2-3: Các góc ma sát hệ số ma sát đƣợc xác định từ thí nghiệm cắt trực tiếp( Naue,2004; Reico,2007) 17 Bảng 2-4: Bảng công thức tổng quát tính ổn định đê ngầm 22 Bảng 3-1: Các thông số kinh nghiệm Dassanayake (2013) 46 Bảng 3-2 Chỉ tiêu lý lớp đất 51 Bảng 4-1: Các thông số kinh nghiệm Dassanayake (2013) 64 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trƣớc thực trạng xói lở bờ biển ngày nghiêm trọng, để khai thác hết tiềm biển hạn chế tác hại biển gây ra, Nhà nƣớc ta đầu tƣ cho nhiều dự án, công trình bảo vệ bờ biển Bên cạnh phƣơng án truyền thống đê, kè bảo vệ bờ biển kết cấu vật liệu truyền thống nhƣ bê tông, đá… nhiều nơi xây dựng thử nghiệm công nghệ mới, vải địa kỹ thuật chứa cát tạo giải pháp mềm chống xói lở bờ biển Những kết cấu kè mềm ngồi nhiệm vụ chống xói lở bờ biển có nhiều ƣu điểm nhƣ thân thiện với môi trƣờng, tạo cảnh quan mơi trƣờng, sử dụng vật liệu sẵn có địa phƣơng cát để bảo vệ bờ biển, giảm giá thành cơng trình xây dựng Xuất phát từ nhiệm vụ nguồn vốn khác nhau, dự án thử nghiệm số hệ thống kè mỏ hàn mềm sử dụng công nghệ Pháp, Hà Lan, Đài Loan… bờ biển bị xói lở nhƣ: Phú Thuận – Phú Vang- Thừa Thiên Huế, Tam Hải – Núi Thành – Quảng Nam, Đồi Dƣơng – Phan Thiết - Bình Thuận, cửa Lộc An - Đất Đỏ- Bà Rịa – Vũng Tàu Tuy nhiên, kết cấu trình sử dụng thực tế bộc lộ nhiều khuyết điểm Chính thế, việc nghiên cứu thêm giải pháp để bảo vệ đƣờng bờ cần thiết để khác phục khiếm khuyết phƣơng pháp khác Trong luận văn, tác giả sâu vào nghiên cứu ứng dụng giải pháp đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật nhƣ giải pháp bảo vệ đƣờng bờ hiệu Mục đích đề tài Trong nội dung luận văn, tác giả tập trung vào việc nghiên cứu giải pháp đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật theo khía cạnh: cách xác định điều kiện biên thiết kế cho tuyến đê ngầm, cách bố trí mặt đê ngầm, yếu tố ảnh hƣởng đến ổn định đê ngầm vv Từ mục đích cuối luận văn cần đạt đƣợc là: - Xây dựng kiến nghị cho thiết kế đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật - Áp dụng kết nghiên cứu đạt đƣợc vào điều kiện thực tế đƣờng bờ tỉnh Bạc Liêu 54 Các bƣớc tính tốn lún đê đƣợc tiến hành qua bƣớc: - Mơ tốn phần mềm Plaxis - Khai báo đặc trƣng lý lớp đất theo mơ hình Soft Soil Model - Khai báo điều kiện áp lực nƣớc lỗ rỗng ban đầu - Khai báo điều kiện ứng suất ban đầu - Trong Phase tính tốn thứ nhât: Tiến hành chất tải trọng thân đê lên theo thời gian thi cơng phƣơng pháp phân tích dẻo (Plastic Method) - Trong Phase tính tốn thứ hai: Tiến hành phân tích cố kết thấm để xác định độ lún sau thi công đƣa vào sử dụng theo phƣơng pháp phân tích cố kết (Consolidation Method) dƣới điều kiện áp lực nƣớc lỗ rỗng dƣ nhỏ kN/m2 3.2.7.4 Mơ mặt cắt tính tốn Tải trọng thân đê Lớp dày 10.5m Phần tử vải ĐKT GET 100 Lớp 2A dày 5m Lớp dày 2.5m Lớp dày 2.0m Hình 3-15Mơ mặt cắt tính tốn 55 3.2.7.5 Kết tính tốn theo trạng thái giới hạn Hình 3-16 Mặt trƣợt sâu vào Hình 3-17 Hệ số an tồn tổng thể SF 56 Hình 3-18: Lực kéo vải địa kỹ thuật 3.2.7.6 Kết tính tốn theo trạng thái giới hạn Hình 3-19 Chuyển vị đứng 57 Hình 3-20 Chuyển vị điểm lớp đất đƣờng thẳng qua tâm đê A Hình 3-21 Chuyển vị thẳng đứng điểm dƣới đáy móng Hình 3-22 Áp lực nƣớc lỗ rỗng dƣ 58 3.2.8 Kết luận Qua kết nhƣ Hình 3-16, Hình 3-17, Hình 3-18 ta thấy kết cấu đê ngầm hoàn toàn ổn định Mặt khác lực kéo vải nhỏ (32.39 kN/m) so với cƣờng độ chịu kéo thiết kế (100kN/m) vải đảm bảo cho vải làm việc bình thƣờng Qua kết chuyển vị đứng điểm dƣới tác dụng tải trọng thân đê Hình 3-19, Hình 3-20, Hình 3-21 thấy độ lún tổng 19.8 (cm) Áp lực nƣớc lỗ rỗng dƣới kN/m2nhƣ Hình 322chứng tỏ hoàn toàn cố kết Nhƣ vậy, kết tính tốn cho ta thấy độ lún đảm bảo cho cơng trình thực đƣợc chức cách bình thƣờng 59 CHƢƠNG 4: KIẾN NGHỊ QUY TRÌNH THIẾT KẾ ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT 4.1 Đánh giá điều kiện biên áp dụng Đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật đƣợc sử dụng rộng rãi giới nhằm vào nhiều mục đích khác nhƣ: chỉnh trị cửa sông, cửa biển, giúp tạo bãi ổn định đƣờng bờ vv… Nhìn chung khả áp dụng đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật cao lẽ áp dụng đƣợc cho miền rộng Chúng ta xem xét điều kiện biên nhằm áp dụng giải pháp đê ngầm vào vùng phù hợp nhằm mang lại hiệu tốt, khía cạnh đƣợc xem xét cụ thể là: trạng nguyên nhân xói lở, điều kiện sóng, mực nƣớc, dịng chảy khu vực xem xét khu vực lân cận, điều kiện hình thái bãi (chẳng hạn bãi nơng, sâu , có rừng ngập mặn hay khơng có rừng ngập mặn), vấn đề địa chất khu vực ( đất tốt hay đất yếu ), khả đáp ứng chỗ vật liệu xây dựng ( vật liệu đóng bao), điều kiện khả thi công máy móc… - Đƣờng bờ trạng bị xói lởvới tốc độ nhanh đến cỡ 50 (m/năm) nhiều nguyên nhân tác động:  Xói dịng ven bờ điều kiện thƣờng  Xói tác động sóng bão mang bùn cát chuyển dịch xa bờ kết hợp với dòng dọc bờ mang bùn cát khỏi khu vực xem xét  Xói nồng độ bùn cát sông nhỏ so với sức tải cát thực dòng chảy nhiều nguyên nhân chẳng hạn: hồ chứa thƣợng nguồn làm lắng đọng bùn cát hồ, tình trạng khai thác cát dọc lịng sơng Chính điều gây xói lở nghiêm trọng cho dải bờ biển lân cận cửa biển - Điều kiện sóng, dịng chảy khơng q mạnh Sóng truyền vào khu vực xem xét nên có độ lớn nhỏ 2.0 (m) đảm bảo cho kích thƣớc bao địa kỹ thuật thiết kế có khả sản xuất nhƣ thi cơng, ngồi sóng thiết kế vƣợt 2.0 (m) nhƣng đảm bảo nhỏ 2.5 (m) cần nghiên cứu thêm vật liệu đóng bao nhằm tăng trọng lƣợng riêng vật liệu giúp ổn định thủy lực bao địa kỹ 60 thuật dƣới tác động sóng nhƣ dịng chảy Dịng chảy khơng q mạnh để khơng gây việc xói chân đê ngầm gây trƣợt bao địa kỹ thuật - Điều kiện hình thái bãi quan trọng lẽ tác động trực tiêp đến điều kiện sóng, dịng chảy khu vực Hình thái bãi khơng nên q dốc, độ dốc bãi trung bình khoảng cỡ 0.2% đến 0.4% , độ sâu nƣớc để đặt cơng trình mức dƣới 4.0 (m) nhằm đạt đƣợc chiều cao sóng áp dụng Ở khu vực có rừng ngập mặn bảo vệ, độ che phủ rừng đảm bảo chiết giảm sóng việc xem xét hệ thống đê ngầm để giảm sóng khơng cần, nhiên mục đích xem xét tạo bãi để phục vụ mục đích chẳng hạn lấn biển hình thành khu kinh tế hệ thống đê ngầm hữu ích vai trò Mặt khác khu vực xem xét cần thiết hình thành hệ thống rừng ngập mặn việc đảm bảo cho ngập mặn sống phát triển bình thƣờng điều kiện sóng khơng q cao cần thiết phải có hệ thống đê ngầm - Vấn đề địa chất khu vực đáng để lƣu ý cân nhắc đến giải pháp cơng trình Cơng trình ổn định làm việc bình thƣờng mà đƣợc đặt đất đủ khả chịu tải Trong thiết kế cơng trình bảo vệ bờ biển thơng thƣờng, tải trọng cơng trình truyền xuống lớn lẽ vật liệu xây dựng chủ yếu đá bê tơng, điều gây ổn định cho yếu Việc thiết kế sử dụng vật liệu thay đảm bảo giảm tải trọng linh hoạt với ứng xử nên đƣợc xem xét mà dạng cơng trình đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật đƣợc xem giải pháp tốt lý nhƣ: trọng lƣợng cơng trình tƣơng đối nhỏ, khả làm việc linh hoạt có biến dạng, chế tự ổn định ma sát bao đỉnh, mái độ thấm cao ƣu điểm dạng công trình - Vấn đề vật liệu xây dựng ảnh hƣởng lớn đến tiến độ thi công nhƣ giá thành cơng trình Những phƣơng án, giải pháp đƣa có khả thi hay khơng ngồi yếu tố kỹ thuật yếu tố giá thành khơng quan trọng Một phƣơng án, giải pháp tận dụng tốt vật liệu địa phƣơng giúp cho chiếm đƣợc nhiều ủng hộ Trong giải pháp công trình dạng bao địa kỹ thuật vật liệu 61 cát quan trọng, lẽ khối lƣợng vật liệu để xây dựng cơng trình cát để đóng bao - Điều kiện khả thi cơng phù hợp với thực tế giúp cho cơng trình đƣợc triển khai mặt tiến độ Trong xây dựng cơng trình dạng đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật, vấn đề thi cơng quan trọng thi cơng điều kiện mực nƣớc thay đổi theo ngày, theo tháng Các phƣơng tiện phục vụ thi cơng điều kiện gồm có xà lan, tàu kéo, cần cẩu vv… 4.2 Xác định chức đê ngầm Đê ngầm đƣợc xây dựng có nhiều chức sử dụng Chính vậy, việc xác định chức chủ yếu quan trọng Điều góp phần định vào việc xác định quy mơ cơng trình nhƣ trình tự thiết kế sau Việc xác định đƣợc chức cơng trình hình thành tiêu chí đánh giá mức độ hiệu làm việc cơng trình đƣa cơng trình vào sử dụng Trong trƣờng hợp cụ thể mà xem xét định cho nhiệm vụ đê ngầm Chúng ta liệt kê số chức đê ngầm nhƣ sau: - Đê ngầm đƣợc xây dựng với chức ổn định đƣờng bờ, tạo bãi điều kiện thƣờng Nhƣ vậy, tập trung nghiên cứu để xác định biên thiết kế điều kiện thƣờng cụ thể mực nƣớc, sóng nƣớc sâu điều kiện thƣờng Từ đó, tính tốn bố trí cơng trình cho phù hợp với làm việc đê điều kiện thƣờng đồng thời kiểm tra ổn định đê ngầm với trƣờng hợp cực trị nhƣ bão gió mùa Việc kiểm tra ổn định điều kiện cực trị tùy thuộc vào mức độ hƣ hỏng cho phép đê ngầm nhƣ mức độ tu, bảo dƣỡng đê ngầm sau có hƣ hỏng - Đê ngầm xây dựng với chức bảo vệ bờ, giảm sóng bão điều kiện biên để thiết kế điều kiện biên cực trị Tiến hành tính tốn để cơng trình có khả chiết giảm sóng đến mức cho phép cho tác động đến khu vực bảo vệ chấp nhận đƣợc Việc tính tốn ổn đinh phụ thuộc vào mức độ hƣ hỏng cho phép đê ngầm - Đê ngầm xây dựng với chức nhƣ cơng trình tạm phục vụ với mục đích ngắn hạn nhƣ nội dung luận văn Mục đích ngắn hạn đê ngầm có 62 đa dạng chẳng hạn nhƣ giảm sóng để trồngcây ngập mặn, bảo vệ bãi cho khu nghỉ dƣỡng… 4.3 Bố trí tuyến xây dựng đê ngầm Tuyến xây dựng đê ngầm có vai trị quan trọng việc thực chức đê Những yếu tố cần xác định vạch tuyến thiết kế: - Khoảng cách ngang từ bờ đến tim tuyến thiết kế - Hƣớng tim tuyến thiết kế so với đƣờng bờ - Chiều dài đê ngầm mặt - Khoảng cách đê ngầm theo phƣơng dọc đê Để giải đƣợc yêu cần cần xem xét đến vùng sóng đổ, độ sâu nƣớc để phƣơng tiện thi cơng triển khai lắp đặt kết cấu bao Việc tính tốn chiều dài đê ngầm khoảng cách đê phụ thuộc vào chức ổn định đƣờng bờ biến đổi đƣờng bờ sau có cơng trình Sử dụng cơng thức kinh nghiệm đê ngầm đƣợc Harris & Herbich (1986), Dally & Pope (1986) nhƣ sau: 𝐿𝑠 𝑋 𝐿𝑠 𝑋 𝐺 > 1.0 − 1.5 việc hình thành tombolo = 0.5 − 1.0 việc hình thành salient 𝑋 𝐿2𝑠 > 0.5 việc hình thành salient nhiều đê ngầm Trong đó: G khoảng cách đê ngầm, Ls chiều dài đê ngầm, X khoảng cách ngang từ bờ đến tim tuyến đê ngầm Khoảng cách đê ngầm đƣợc xác định theo Harris & Herbich (1986), Dally & Pope (1986) khoảng cách hai đê ngầm 𝐿 ≤ 𝐺 ≤ 0.8𝐿𝑠 4.4 Xác định kích thƣớc cấu tạo hình học lựa chọn kết cấu mặt cắt ngang đê ngầm Việc xác định cấu tạo hình học đê dựa vào phân tích CHƢƠNG 2: Đƣợc tóm tắt nhƣ sau: - Bƣớc 1: Xác định chức chủ yếu đê ngầm để từ xác định đƣợc điều kiện biên nhƣ mực nƣớc, sóng, dòng chảy, hƣớng vận chuyển bùn cát… 63 - Bƣớc 2: Xác đinh quy mơ cơng trình để từ xác định thơng sơ tính tốn cho phù hợp - Bƣớc 3: Tiến hành tính tốn truyền sóng ngang bờ với điều kiện nhƣ bƣớc nhiều cách khác nhau: sử dụng cơng thức giải tích, sử dụng phần mềm có nhƣ : Wadibe, Swan One… - Bƣớc 4: Từ việc xác định quy mô nhƣ bƣớc mà lựa chọn đƣợc thơng số tính tốn: sóng thiết kế trƣớc chân cơng trình… - Bƣớc 5: Sơ đƣa kích thƣớc hình học đê với kiến nghị sau:  Hệ số mái đê ngầm nên lấy m = 1.0 nhằm mang lại hiệu tốt  Bề rộng đỉnh đê đƣợc tính tốn theo phƣơng pháp thử dần tƣơng ứng với hệ số truyền sóng Kt biết dựa vào công thức Calabrese cộng (2002) Calabrese cộng (2002) đề xuất công thức mang tính dự báo dựa thí nghiệm tỷ lệ lớn giống với công thức Van der Meer Deamen (1994) việc thay Dn50 B 𝐾𝑡 = 𝑎 ∗ 𝑅𝐶 +𝑏 𝐵 Trong đó: 𝑎 = 0.6957 𝐵 𝐻𝑖 0.2568 𝐻𝑖 − 0.7021 𝑒 𝑕𝑐 𝐵 𝑏 = − 0.562𝑒 −0.0507𝜉 𝑒 −0.0854 𝐻 𝑖 Vùng áp dụng công thức là: −0.4 ≤ 𝑅𝑐 ≤ 0.3 𝐵 1.06 ≤ 𝐵 ≤ 8.13 𝐻𝑖 0.31 ≤ 𝐻𝑖 ≤ 0.61 𝑕 ≤ 𝜉𝑜𝑝 ≤ 5.2 Trong đó: Rc chiều cao lƣu khơng đỉnh đê ( chiều dƣơng hƣớng lên trên, cao trình mực nƣớc tính tốn) B bề rộng đỉnh đê Hi chiều cao sóng đến 64 hc chiều sâu nƣớc trƣớc chân đê ngầm o hệ số tƣơng tự sóng vỡ 𝜉𝑜𝑝 = 𝑡𝑎𝑛𝛼 𝐻𝑖 𝐿𝑜 tanα độ dốc mái Lo chiều dài sóng nƣớc sâu𝐿𝑜 = 𝑔∗𝑇𝑝2 2𝜋 Tp chu kì đỉnh phổ sóng - Bƣớc 6: Sau xác định chiều cao lƣu không Rc bề rộng đỉnh B ta tiến hành tính tốn kích thƣớc bao địa kỹ thuật theo công thức ổn định thủy lực Dassanayake (2013) 𝑅𝐶 𝑁𝑠 = 𝐴 ∗ ∗ 𝐻 𝜉𝜊 +𝐵∗ 𝑅𝐶 ∗ +𝐶 𝐻 𝜉𝜊 Trong đó: 𝑁𝑠 = 𝐻 𝜌 𝐺𝑆𝐵 𝜌𝑤 − ∗ 𝑙𝑐 𝑠𝑖𝑛𝛼 𝑣à 𝜉𝜊 = 𝑡𝑎𝑛𝛼 𝐻 𝐿𝑜 Bảng 4-1: Các thông số kinh nghiệm Dassanayake (2013) Các thông số kinh nghiệm Các bao địa kỹ thuật đƣợc đặt nằm ngang, tỷ lệ cát 80%, vải không dệt Các bao địa kỹ thuật đƣợc đặt nằm ngang, tỷ lệ cát 100%, vải không dệt Các bao địa kỹ thuật đƣợc đặt nằm ngang, tỷ lệ cát 80%, vải dệt A B C 13.3 2.2 0.85 25.0 2.0 1.10 12.5 0.9 0.50 Tùy vào chức cụ thể đê ngầm nhƣ đƣợc trình bày 4.2 để xác định điều kiện biên tính tốn ổn định cho phù hợp - Bƣớc 7: Sau tính tốn ổn định bƣớc Nếu kết kích thƣớc bì q lớn xác định lại Rc thơng qua bƣớc 65 4.5 Phƣơng án thi công Do đặc thù thi công điều kiện mực nƣớc thay đổi nên tùy vào điều kiện mực nƣớc cụ thể để chọn thời điểm thi công nhƣ phƣơng án thi công cho phù hợp Tuy nhiên với dạng cơng trình đê ngầm đặt xa bờ việc sử dụng thiết bị thi công dƣới nƣớc nên đƣợc ý Phƣơng án thi cơng phổ biến sử dụng tổ hợp tàu kéo + xà lan + cần cẩu để thực công tác lắp đặt Tùy vào trọng lƣợng bao địa kỹ thuật, độ sâu nƣớc khu vực xây dựng đê ngầm, mớn nƣớc đầy tải xà lan để định loại xà lan, công suất tàu kéo cho phù hợp Thơng thƣờng thực tế đội hình xà lan gồm 04 xà lan 200T 01 tàu đẩy 135 CV Kích thƣớc tồn đội hình 96 x 13.6 (m) mớn nƣớc đầy tải 1.20 (m) Ngồi ra, cịn có đội hình xà lan gồm 06 xà lan 120T với chiều dài tổng cộng 120 (m) 4.6 Công tác tu bảo dƣỡng đê ngầm Sau trình đê ngầm vào sử dụng việc tu, bảo dƣỡng định kỳ cần thiết nhằm khắc phục hƣ hỏng tích lũy tác động từ sóng, dịng chảy, mơi trƣờng xung quanh Việc quy định thời gian nhƣ số lần bảo dƣỡng năm phụ thuộc vào mức độ hƣ hỏng cho phép thiết kế cơng trình nhƣ tình trạng hƣ hỏng thực tế trình sử dụng Tuy nhiên, theo điều kiện thời tiết nƣớc ta hƣ hỏng đê ngầm chủ yếu sau thời gian bão gió mùa, nên tiến hành tu bảo dƣỡng 02 lần/ năm Thời gian tu bảo dƣỡng lần 1nên khoảng từ tháng đến tháng 10 thời gian tu bảo dƣỡng lần nên từ tháng 12 đến tháng tháng năm sau 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian thực hiên, luân văn nêu bật làm rõ nội dung liên quan đến giải pháp đê ngầm kết cấu bao địa thuật: - Luận văn nêu cách tổng quan ứng dụng đê ngầm kết cấu địa kỹ thuật toàn giới - Luận văn kể đến giải pháp bảo vệ mềm dạng kết cấu ống địa kỹ thuật Việt Nam để thể xu kết cấu công trình thân thiện mềm dẻo với mơi trƣờng giai đoạn tới, nhiên kết cấu đặc tính làm việc ống địa kỹ thuật khác hẳn với đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật - Luận văn thu thập, nghiên cứu tổng hợp tài liệu có liên quan đến đặc tính bao địa kỹ thuật khía cạnh ổn định bao - Luận văn thu thập tổng hợp tài liệu liên quan công thức xác định ổn định thủy lực bao địa kỹ thuật nằm đỉnh nhƣ mái đê ngầm - Luận văn xây dựng đƣợc kiến nghị quy trình thiết kế đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật - Luận văn áp dụng nghiên cứu, tài liệu thu thập vào điều kiện cụ thể đƣờng bờ tỉnh Bạc Liêu để từ thiết kế cách sơ tuyến đê ngầm nhƣ mặt cắt điển hình đê ngầm KIẾN NGHỊ - Giải pháp bảo vệ đƣờng bờ đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật thân thiện với môi trƣờng, linh hoạt với dạng địa chất yếu, điều kiện sóng thiết kế trung bình cần sớm đƣa giải pháp ứng dụng thực tế nhằm đáp ứng yếu cầu chống xói lở nhƣ mục đích cụ thể khác - Cần tiếp tục nghiên cứu thêm tác động thay đổi hình thái đƣờng bờ để từ có cách tính toán thiết kế hợp lý tiết kiệm 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Bộ Nông Nghiệp Phát Triển nông thôn (2002)-Tiêu chuẩn ngành 130 – 2002 Hƣớng dẫn thiết kế đê biển Bộ Nông Nghiệp Phát Triển nông thôn (2012)- Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển 2012 Công ty cổ phần đầu tƣ phát triển An Giang (2009) - Báo cáo khảo sát địa chất, địa hình kè Gành Hào Nguyễn Xuân Hiển & cộng sự(2007) - Tính tốn quy đổi độ sâu hải đồ cao độ quốc gia – Nguyễn Xuân Hiển & cộng Thiều Quang Tuấn & cộng (2012)- Báo cáo tổng hợp - Đánh giá trạng đề xuất giải pháp để nâng cao hiệu cơng trình bảo vệ bờ biển Việt Nam hệ thống mỏ hàn mềm thân thiện với môi trƣờng Th.s Lê Hải - Khoa Kỹ thuật Biển – ĐH Thủy Lợi(2010) - Bài giảng “ Cảng vận tải thủy” Tài liệu tiếng Anh Breetzke et al (2008) - Defending durban’s beaches – A recipe for success Chistophe Marc Eric Baret(2013) - The effect of structure slope and packing arrangement on the stability of Geotextile sand container revetments Dassanayake, Hocine Oumeraci (2012) - Hydraulic stability of coastal structures made of geotextile sand containers (GSCS): effect of engineering properties of GSCS D.T Dassanayake and H.Oumeraci (2013) - Hydraulic stability formulae and nomograms for coastal structures made of Geotextile sand containers Dassanayake and H.Oumeraci (2012) - Important engineering properties of geotextile sand container and their effect on the hydraulic stability of GSC structures Giuseppe Roberto Tomasicchio et al (2013) - Wave energy transmission through and over low crested breakwater 68 Hocine Oumeraci (2012) - GeoBags: Experimental and Numerical Modelling of the Hydraulic Stability of Geotextile Sand Containers (GSC) for Coastal Protection Herman Jacobus Kriel (2012) - Hydraulic stability of multi – layered sand – filled geotextile tube breakwater under wave attack Handbook of geosynthetics – The geosynthetic Materials Association (GMA) 10 Jack Fowler et al (1994) - Overview of geocontainer procjects in The United States 11 Krystian W Pilarczyk , Rijkswaterstaat (2003) - Design of low – crested (submerged) structures – an overview 12 Krystian Pilarczyk (2008) - Alternatives for coastal protection 13 Plaxis BV (2011) – Reference Manual 14 PIANC 2011 – The World association of Waterborne Transport Infrastructure 15 Stuart R Seabrook et al (1998) - Wave transmission at Submerged Rubblemound Breakwaters 16 Jerry A Yamamuro et al – Geotechnical Special Publication No.128 - Soil constitutive models – evaluation, selection, and calibration 17 T Krahn et al (2007) - Large – scale interface shear testing of sandbag dyke materials 18 The World Conservation Union - Best Practice Guidelines on Restoration of Mangroves in Tsunami Affected Areas 19 V.A.N Soysa, D.M.D.T.B Dassanayake and H.Oumeraci (2012) - Hydraulic stability of submerged GSC structures ... Hình 1-11 Kè bao quanh bao địa kỹ thuật (Pianc,2011) 1.2 Tổng quan giải pháp bảo vệ bờ biển kết cấu dạng bao địa kỹ thuật Việt Nam Giải pháp bảo vệ bờ biển kết cấu dạng bao địa kỹ thuật chƣa... phƣơng pháp tính tốn ổn định cho bao địa kỹ thuật 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN BẰNG KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT 1.1 Tổng quan giải pháp bảo vệ bờ biển kết cấu dạng bao địa kỹ thuật... CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT BẢO VỆ ĐƢỜNG BỜ TỈNH BẠC LIÊU 3.1 Giới thiệu đƣờng bờ tỉnh Bạc Liêu 3.1.1 Phạm vi nghiên cứu Đoạn đƣờng bờ nghiên cứu thuộc tỉnh Bạc Liêu