Nghiên cứu kết cấu và biện pháp thi công cho tuyến kè bảo vệ đê biển của huyện quỳnh lưu tỉnh nghệ an

LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn GS.TS Vũ Thanh Te vạch định hướng khoa học tận tình hướng dẫn tác giả suốt q trình hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường đại học Thủy Lợi giúp đỡ suốt thời gian tác giả học tập nghiên cứu trường Cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Sở Nông Nghiệp phát triển nông thôn Nghệ An, tập thể Ban Quản lý dự án ngành Nông nghiệp Nghệ An nơi tác giả công tác tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành chương trình học tập luận văn thời hạn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình ln quan tâm, động viên, khuyến khích tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả Đặng Quang Hào BẢN CAM KẾT Họ tên học viên: Đặng Quang Hào Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu kết cấu biện pháp thi công cho tuyến kè bảo vệ đê biển huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, tính tốn trung thực, không chép từ nguồn thông tin khác Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật Khoa Nhà trường Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên cao học Đặng Quang Hào MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Mục đích đề tài: .2 III Đối tượng phạm vi nghiên cứu : IV Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: IV Kết đạt luận văn: .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ 1.1 Tổng quan dạng cơng trình đê biển giới .4 1.1.1 Đê biển Hà Lan 1.1.2 Dự án đê biển Saemangeum – Hàn Quốc 1.1.3 Đê biển bảo vệ thành phố St Peterburg – Nga 1.1.4 Công trình New Orleans - Mỹ 11 1.1.5 Đê biển Nam Pho - CHDCND Triều Tiên 13 1.2 Tổng quan dạng công trình đê biển Việt Nam 14 1.2.1 Đê biển Bắc Bộ 15 1.2.2 Đê biển Miền Trung 18 1.2.3 Đê biển Miền Nam 23 1.3 Kết luận chương 24 1.4 Những vấn đề nghiên cứu luận văn 26 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHÙ HỢP CHO TUYẾN ĐÊ BIỂN BÃI NGANG 27 2.1 Cơ sở lý luận xác định yếu tố động lực biển tác dụng lên đê 27 2.1.1 Lý thuyết sóng biển 27 2.1.2 Yếu tố sóng xác định 29 2.2 Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê, kè biển 32 2.2.1 Giải pháp bảo vệ mái đê, kè biển giới 32 2.2.2 Giải pháp bảo vệ mái đê kè Việt Nam 41 2.3 Những cố, hư hỏng xẩy cơng trình 49 2.4 Các vấn đề cần nghiên cứu cụ thể cho tuyến đê biển 53 2.4.1 Yêu cầu chung 53 2.4.2 Yêu cầu cụ thể 54 2.4.3 Nghiên cứu, thiết kế ổn định kè biển 54 2.4.4 Hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển 56 2.5 Lựa chọn mặt cắt ngang cho tuyến kè biển Bãi Ngang 59 2.5.1 Sự cần thiết phải lựa chọn mặt cắt ngang 59 2.5.2 Lựa chọn mặt cắt ngang đê 62 2.6 Kết luận chương 64 CHƯƠNG ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THIẾT KẾ CHO TUYẾN ĐÊ BIỂN BÃI NGANG HUYỆN QUỲNH LƯU 66 3.1 Vai trò tuyến đê biển Bãi Ngang 66 3.2 Đặc điểm tự nhiên đê biển huyện Quỳnh Lưu 66 3.2.1 Phạm vi cơng trình 66 3.2.2 Đặc điểm dòng chảy thủy triều 68 3.2.3 Đặc điểm khí tượng 69 3.2.4 Đặc điểm địa chất 71 3.3 Tính tốn kết cấu đê 75 3.3.1 Chỉ tiêu thiết kế 75 3.3.2 Xác định cao trình đỉnh đê 76 3.3.3 Mặt đê 78 3.3.4 Thiết kế bảo vệ mái đê 79 3.3.5 Thiết kế chân khay 80 3.3.6 Tính tốn ổn định tổng thể đê 81 3.3.7 Bố trí giải pháp kết cấu đê 84 3.4 Giải pháp thi công tuyến đê biển 86 3.4.1 Đường thi công 86 3.4.2 Điều kiện cung cấp vật liệu 86 3.4.3 Thi công 87 3.5 Kết luận chương 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC TÍNH TỐN 99 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ đê biển Hà Lan Hình 1.1: Mặt cắt ngang đê qua thời kỳ Hình 1.2: Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan Hình 1.3: Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk Hình 1.4: Đê biển Saemangeum Hình 1.5: Mặt cắt ngang đê biển Saemangeum Hình 1.6: Vị trí tuyến đê biển St Peterburg - Nga Hình 1.7: Mặt cắt ngang đê St.Peterburg 10 Hình 1.8: Một số hạng mục cơng trình đê biển St Peterburg 10 Hình 1.9: Vị trí dự án New Orleans Surge Barrier 11 Hình 1.10: Mặt cắt ngang New Orleans 12 Hình 1.11: Đê Nam Pho – Bắc Triều Tiên 13 Hình 1.12: Hạng mục đê biển Nam Pho 14 Hình 1.13: Kết cấu điển hình đê biển Việt Nam 14 Hình 1.14: Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ 16 Hình 1.15: Một số cơng trình đê biển Hải Phịng, Nam Định 17 Hình 1.16: Mặt cắt điển hình đê biển miền Trung 18 Hình 1.17: Tuyến kè bảo vệ bờ Phước Thể, tỉnh Bình Thuận 21 Hình 1.18: Đê biển Cà Mau 23 Hình 1.19: Một số cơng trình đê biển Trà Vinh, Kiên Giang 24 Hình 2.1: Quy đạo hạt nước sóng 27 Hình 2.2: Quy đạo hạt nước sóng với độ sâu khác 28 Hình 2.3: Hình vẽ biểu yếu tố sóng biển 30 Hình 2.4: Giải pháp gia cường mái đê Hà Lan 33 Hình 2.5: Cấu kiện bảo vệ mái bê tơng lắp ghép 33 Hình 2.6: Một dạng cấu kiện gia cố đê biển Nhật Bản 34 Hình 2.7: Kè đê biển đá xếp phủ nhựa đường Hà Lan 34 Hình 2.8: Thảm bê tơng sử dụng làm kè đê biển Hà Lan 35 Hình 2.9: Hệ thống túi địa kỹ thuật đảo Sylt-Kliffende-Đức 35 Hình 2.10: Các ứng dụng khác túi địa kỹ thuật 36 Hình 2.11: Các dạng ứng dụng ống địa kỹ thuật 36 Hình 2.12: Ống địa kỹ thuật gia cường bảo vệ bờ Hà Lan 37 Hình 2.13: Gia cường mái đê biển vải địa kỹ thuật tổng hợp 37 Hình 2.14: Giải pháp gia cố mái đê bê tông bọc vải địa Hàn Quốc38 Hình 2.15: Bảo vệ mái kè cột Basalton 39 Hình 2.16: Bảo vệ mái kè cấu kiện Haringman 39 Hình 2.17: Thảm cỏ chống xói mái đê 40 Hình 2.18: Sử dụng lưới sợi tổng hợp kết hợp trồng cỏ chống xói 40 Hình 2.19: Kè bảo vệ mái đá lát khan Hải Hậu-Nam Định 41 Hình 2.20: Kè sử dụng đá đổ rối 41 Hình 2.21: Kè đá xây liền khối Thái Bình 42 Hình 2.22: Kè lát mái bê tông đổ chỗ 43 Hình 2.23: Kè bảo vệ cấu kiện bê tông 43 Hình 2.24: Kè bảo vệ cấu kiện Tsc 45 Hình 2.25: Các dạng kết cấu chân kè biển – chân kè nông 47 Hình 2.26: Bảo vệ chân kè hàng ống buy 48 Hình 2.27: Bảo vệ mái đê phía đồng trường hợp có lũ nội đồng 49 Hình 2.28: Tấm lát mái đê biển bị lún sụt 51 Hình 2.29: Tấm lát mái đê biển bị bong tróc 51 Hình 2.30: Phá huỷ mái phía biển dẫn đến xói hỏng đê 51 Hình 2.31: Các viên gia cố khơng đủ trọng lượng 51 Hình 2.32: Mái đê biển phía đồng bị sóng tràn qua 52 Hình 2.33: Đê biển đắp đất có hàm lượng cát cao bị xói hỏng 52 Hình 2.34: Viên gia cố bị đẩy ngược 52 Hình 2.35: Đê biển Hải Phịng cứng hố bề mặt-chống sóng tràn 53 Hình 2.36: Bão số 2-2005 mái hạ lưu bị phá huỷ tồn sóng tràn 53 Hình 2.37: Mặt cắt đê biển dạng mái nghiêng 57 Hình 2.38: Mặt cắt đê biển dạng tường đứng 58 Hình 2.39: Mặt cắt ngang đê biển hỗn hợp nghiêng, đứng 58 Hình 2.40: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp đứng, nghiêng 59 Hình 2.41: Mặt cắt ngang đê biển tường bê tơng – thân đê đất 59 Hình 2.42: Mặt cắt ngang đê biển tường bê tơng – móng đá 59 Hình 2.43: Mặt cắt ngang đê biển lựa chọn 63 Hình 2.44: Tuyến đê biển thuộc huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An 64 Hình 3.1: Vị trí tuyến đê biển Bãi Ngang đồ tỉnh Nghệ An 67 Hình 3.2: Tuyến đê biển Bãi Ngang 67 Hình 3.3: Đường cong dao động mực nước triều tháng 69 Hình 3.4: Chiều dài ảnh hưởng sóng leo có tường chắn 78 Hình 3.5: Kết cấu tường chắn sóng 79 Hình 3.6: Kết cấu mặt đê 79 Hình 3.7: Phương pháp xác định K od theo cân giới hạn 81 Hình 3.8: Mơ hình tính tốn ổn định 83 Hình 3.9: Kết tính tốn ổn định tổng thể tuyến đê 84 Hình 3.10: Mặt cắt kè biển đại diện 85 Hình 3.11: Mặt đoạn kè biển đại diện 86 Hình 3.12: Biện pháp trải vải địa kỹ thuật cho mái đê 88 Hình 3.13: Biện pháp thi công chân kè 90 Hình 3.14: Biện pháp gia cố chân kè 91 Hình 3.15: Gia cố đá hộc ngồi ống buy 91 Hình 3.16: Đổ bê tông dầm mái 92 Hình 3.17: Thi cơng đất đắp thân đê 92 Hình 3.18: Thi cơng đá hộc gia cố mái kè 92 Hình 3.19: Thi cơng tường chắn sóng 93 Hình 3.20: Hình ảnh thực tế thi cơng tường chắn sóng 93 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đê biển Bắc Bộ 15 Bảng 1.2 Đê biển Miền Trung 19 Bảng 2.1 Một số dạng hư hỏng kết cấu mái đê kè 50 Bảng 2.2 Các dạng kết cấu bảo vệ mái điều kiện áp dụng 55 Bảng 3.1 Một số đặc trưng bất đẳng triều chu kỳ nửa tháng số trạm 69 Bảng 3.2 Đặc trưng gió 71 Bảng 3.3 Chỉ tiêu lý lớp 71 Bảng 3.4 Các tiêu lý đặc trưng lớp 72 Bảng 3.5 Các đặc trưng lý lớp 73 Bảng 3.6 Chỉ tiêu lý đặc trưng lớp 74 PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Việt Nam quốc gia có đường bờ biển dài khoảng 3.444 km xếp thứ 32 156 quốc gia có giáp biển, có 28 tỉnh thành phố tiếp giáp với biển với dân số vùng ven biển khoảng 40 triệu người Với đường bờ biển dài mang lại nguồn lợi lớn cho kinh tế đất nước phát triển dầu khí, điện lực, khai thác sa khống, tạo đà phát triển cho vùng ven biển, đặc biệt hệ thống cảng biển Trong trình hình thành phát triển đất nước, ven biển Việt Nam có hệ thống đê biển với quy mơ khác hình thành qua nhiều hệ Hệ thống đê biển tài sản lớn đất nước, sở vững tạo đà phát triển kinh tế, phục vụ cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, đảm bảo an ninh quốc phòng ổn định dân sinh Đê biển không chống bão, ngăn mặn mà cịn phải kết hợp đa mục tiêu giao thơng, du lịch… Các nước phát triển giới có nhiều đầu tư cơng nghệ, nhân lực vật lực, sách pháp luật để cải tạo, nâng cấp đê biển đáp ứng mục tiêu nhiệm vụ Tuy nhiên đê biển Việt Nam phần lớn đảm bảo an tồn ứng với gió bão cấp điều kiện mức triều trung bình đạt tần suất 5% Hầu hết tuyến đê biển không đủ sức chống chọi với điều kiện thay đổi biển biến đổi bất thường biến đổi khí hậu làm nước biển dâng gây xâm nhập mặn, thiếu nước ngọt, vấn đề úng ngập, thoát lũ nước ta Đặc biệt tuyến đê biển Miền Trung hàng năm phải hứng chịu nhiều bão với tần suất xuất ngày nhiều, tính chất ngày phức tạp làm ảnh hưởng tới sống người dân, phá hoại hư hỏng công trình bão qua Trong năm vừa qua, Chính phủ phê duyệt chương trình nâng cấp đê biển (chương trình nâng cấp đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam từ năm 2006; chương trình nâng cấp đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang từ năm 2009 đến năm 2020), quan trọng để tiến hành tính tốn thiết kế tuyến đê biển đảm bảo ổn định điều kiện khí hậu biến đổi ngày khốc liệt khó lường Tuy tuyến đê biển lại có hải động lực điều kiện tự nhiên khác nên trình đánh giá vị trí xây dựng cơng trình đê kè biển cần có nghiên cứu chi tiết cụ thể để đưa giải pháp xây dựng tuyến cơng trình bảo vệ phù hợp với mục tiêu nhiệm vụ bảo vệ dân cư vùng diện tích đất bị ảnh hưởng đồng thời đảm bảo ổn định cho tuyến đê vững kéo dài tuổi thọ II Mục đích đề tài: Đề xuất kết cấu hợp lý giải pháp thi công tuyến đê biển Bãi Ngang huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An III Đối tượng phạm vi nghiên cứu : - Đối tương nghiên cứu: Kết cấu giải pháp thi công đê biển huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An - Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu luận văn:  Nghiên cứu tổng quan loại hình kết cấu đê biển nước giới;  Nghiên cứu tổng quan giải pháp bảo vệ mái cho đê biển;  Phân tích điều kiện xây dựng yêu cầu kỹ thuật đê biển áp dụng nước ta;  Phân tích, đề xuất giải pháp kết cấu tuyến kè đê biển Bãi Ngang, huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An;  Đề xuất phương pháp tính tốn xác định mặt cắt đê ổn định;  Đề xuất giải pháp thi công tuyến kè đê biển Bãi Ngang IV Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: - Cách tiếp cận: + Tổng hợp, kế thừa kết nghiên cứu từ trước đến lĩnh vực thiết kế thi công đê biển + Tiếp cận lý luận, lý thuyết động lực biển + Tiếp cận chuyên gia, đặc biệt chuyên gia lĩnh vực cần nghiên cứu 90 Căn vào mực nước triều biển Bãi Ngang: chế độ nhật triều, chân triều xuống thấp cao trình thiết kế ơng buy (-0,50) nên biện pháp thi công lựa chọn thi công khơ + Xác định cao trình đào đất; + Tạp kết máy móc thiết bị; + Dùng máy đào kết hợp nhân công nạo vét chân kè theo mặt cắt thiết kế đào đất máy đào, hồn thiện thủ cơng; + Dùng máy cẩu đứng ô tô đưa kết cấu ống buy vào v trớ thit k; thi công đào đất chân khay trình tự thi công Máy đào 1- Xác định vị trí, cao trình đào đất 2- Tập kết thiết bị, nhân lực 3- Đào đất máy đào biện pháp thi công Thi công máy kết hợp với thủ công - Đào đất máy - Hoàn thiện thủ công thi công lắp đặt ống buy Cẩu phục vụ lắp đặt biện pháp thi công -Lắp đặt ống buy máy, chỉnh thủ công Hỡnh 3.13:Bin phỏp thi công chân kè + Tiến hành gia cố chân kè đất đắp phía mái, phía chân bên ống buy gia cố đá hộc bo v chõn 91 thi công đắp đất trình tự thi công biện pháp thi công Tập kết nhân lực, tb, vl Thi công thủ công kết hợp đầm cóc Xác định vị trí đắp Rải đất thành lớp qui định, đầm đạt dung trọng thiết kế Hoàn thiện mái đê, chuyển phân đoạn xếp đá chân khay+ống buy Đá hộc tập kết công nhân cv + xếp đá Hướng xếp đá công nhân vc+ xếp đá biện pháp thi công -Thi công thủ công Hình 3.14:Biện pháp gia cố chân kè Hình 3.15:Gia cố đá hộc ngồi ống buy c.Thi cơng mái kè: 92 Sau chân kè thi công xong tiến hành thi công mái kè bảo vệ + Thi công dầm mái: dầm dọc dầm ngang; + Trải lớp vải địa kỹ thuật; + Trải lớp đá dăm; + Thi cụng lp ỏ xõy trờn mt thi công đổ bê tông dầm mái máy trộn công nhân đổ bt công nhân đầm bt Ván khuôn biện pháp thi công -Trộn vữa + đầm bt máy -Vận chuyển +đổ bê tông thủ công trình tự thi công -Kiểm tra kích thước hình học, ván khuôn -Tập kết nhân lực, vật liệu, máy -Vận chuyển bê tông từ vị trí máy trộn đến vị trí thi công -Đầm bê tông -Hoàn thiện, dưỡng hộ BT Hỡnh 3.16: bờ tơng dầm mái Hồn trả mặt thi cơng: đắp đất hồn trả theo tính chất lý thân đê, đầm chặt đảm bảo hệ số chặt đất K95% (γ tk = 1,80 T/m3), sau tiến hành trải lớp vải địa kỹ thuật lên mặt, tiếp lớp dăm lót dày 10cm ; lớp đá xây dày 30cm nằm khung dầm dọc dầm ngang bê tông cốt thép ; dầm có bố trí lỗ nước Hình 3.17: Thi cơng đất đắp thân đê Hình 3.18: Thi công đá hộc gia cố mái kè 93 3.4.3.2 Thi công đỉnh kè Đỉnh kè thi công sau hoàn thiện mái chân kè Đỉnh kè bao gồm kết cấu đỉnh tường chắn sóng Các bước thi công đỉnh kè: + Tiến hành thi cơng tường chắn sóng; + Thi cơng đỉnh kè; + Thi cụng mỏi h lu thi công đổ bê tông tường chắn sóng công nhân đầm bt máy trộn công nhân đổ bt biện pháp thi công -Trộn vữa máy -Đổ bê tông thủ công trình tự thi công -Kiểm tra kích thước hình học, ván khuôn -Tập kết nhân lực, vật liệu, máy -Vận chuyển bê tông từ vị trí máy trộn đến vị trí thi công -Đổ đầm bê tông -Hoàn thiện, dưỡng hộ BT Hình 3.19:Thi cơng tường chắn sóng Hình 3.20:Hình ảnh thực tế thi cơng tường chắn sóng 94 3.5 Kết luận chương Từ kết nghiên cứu tổng quan, sở lý thuyết giải pháp kết cấu đê biển đề xuất Trong chương tác giả sâu vào bố trí hạng mục cơng trình cho phương án kết cấu kè biển dạng mái nghiêng kết hợp tường đứng dựa điều kiện địa chất, yếu tố sóng, gió, thủy triều tải trọng- yếu tố quan trọng làm đầu vào cho việc tính tốn ổn định cơng trình Thiết kế mặt cắt ngang đê cho phương án lựa chọn, không dựa lý thuyết để kiểm tra thiết kế lựa chọn mà dựa phần mềm tính tốn chun dụng để mô làm việc tổng thể kết cấu Với tuyến kè biển Bãi Ngang, tính tốn ổn định tổng thể tác giả đề xuất sử dụng phần mềm GeoSlope với modul Slope/W để mô tả kiểm tra ổn định Kết tính tốn cho thấy kết cấu mặt cắt đê lựa chọn phù hợp, công trình đảm bảo khả chịu lực làm việc ổn định Đây sơ sở để đưa giải pháp kết cấu phù hợp đảm bảo khả làm việc an toàn cho tuyến đê biển Bãi Ngang, huyện Quỳnh Lưu, Nghệ An Việc thi công tuyến đê biển gồm nhiều hạng mục cơng trình, hạng mục phải lựa chọn giải pháp thi công phù hợp, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, cơng nghệ có tính khả thi, mang lại hiệu kinh tế Xây dựng tuyến đê biển Bãi Ngang theo giải pháp kè mái nghiêng kết hợp tường chắn sóng giải pháp thi cơng cần phân tích dựa khả thi công điều kiện thi công Đối với mặt cắt ngang kè biển Bãi Ngang hạng mục thi cơng phức tạp chân kè kết cấu nằm cao trình thấp nên cần đưa giải pháp thi công phù hợp Với mực nước chân triều thấp cao trình chân kè thiết kế giải pháp thi cơng cho chân kè lựa chọn dùng máy đào cạn để đào đất theo mặt cắt thiết kế sau lắp đặt ống buy gia cố chân Với mái kè, đỉnh kè thân kè thi công theo từ lên trên, từ lớp lớp bảo vệ 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết đạt luận văn - Trong chương 1: Tác giả tập trung nghiên cứu, phân tích tính cấp thiết việc nghiên cứu xây dựng cơng trình đê biển Bãi Ngang Giới thiệu tổng quan lại loại hình cơng trình đê biển giới đặc điểm đê biển nước Để từ đưa vấn đề cần nghiên cứu luận văn - Trong chương 2: Trình bày số giải pháp bảo vệ mái chân đê biển giới nước, vấn đề cố thường hay xảy đê biển Từ rút vấn đề cần thiết nghiên cứu thiết kế…Phân tích ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng dạng mặt cắt ngang đê biển áp dụng để từ đề xuất phương án cơng trình phù hợp áp dụng để xây dựng tuyến đê biển Bãi Ngang Cũng chương này, tác giả đề xuất lựa chọn giải pháp đê biển có mặt cắt ngang dạng mái nghiêng kết hợp với tường chắn sóng đỉnh giải pháp nghiên cứu tính tốn luận văn - Trong chương 3: Căn vào đặc điểm tự nhiên địa hình, địa chất điều kiện biên khác tuyến đê biển Bãi Ngang, lựa chọn giải pháp gia cố, mặt cắt ngang đê biện pháp bảo vệ chân… Từ vào điều kiện tự nhiên để tính toán ổn định tổng thể kết cấu đê biển, ổn định kết cấu thân đê, chiều dày mái bảo vệ Ngoài tác giả đề xuất giải pháp thi công tuyến đê biển lựa chọn biện pháp thi công chân đê; biện pháp thi công lớp đá đổ, cấu kiện bảo vệ mái Hạn chế, tồn hướng khắc phục Các vấn đề nêu luận văn có nhiều vấn đề mang tính thực tế cao, nhiên có nhiều vấn đề mang tính cơng nghệ chưa kiểm nghiệm nhiều thực tế nước ta, cần nghiên cứu sâu thử nghiệm nhiều Việc tính toán kết cấu cho giải pháp lựa chọn chưa cập nhật hết điều kiện biên, vấn đề khác có ảnh hưởng trực tiếp đến cơng trình trình làm việc đặc biệt điều kiện sóng gió 96 Vấn đề giải pháp thi cơng đồng bộ, bố trí mặt cơng trường hạng mục khác điều kiện thi công tuyến đê biển cần trình bày nhiều Đây vấn đề cần nghiên cứu sâu rộng bước Kiến nghị Biến đổi khí hậu toàn cầu, nước biển dâng gây tình ngập lụt, xâm nhập mặn nhiều nơi ngày nghiêm trọng, gây ảnh hưởng nặng nề cho sản xuất nông nghiệp, giao thông thủy, nuôi trồng thủy sản, môi trường sinh thái Việc nghiên cứu giải pháp cơng trình nhằm đối phó với tình trạng vấn đề cấp bách không cho mà tương lai Luận văn đề cập đến số giải pháp cơng trình để xây dựng tuyến đê biển Bãi Ngang là:” Đê biển mái nghiêng kết hợp tường chắn sóng đỉnh” Đây giải pháp đơn giản, có tính khả thi cao Tuy nhiên, hạn chế thời gian kinh nghiệm, vấn đề kết cấu chi tiết, hệ thống quản lý vận hành, biện pháp thi cơng, điều kiện biên tính toán chưa nghiên cứu cách cụ thể Tác giả kiến nghị, để hồn thiện giải pháp cơng trình với phương án thực tế cần nghiên cứu thêm điều kiện tự nhiên vùng đặc biệt điều kiện thủy hải văn, biện pháp thi công chi tiết TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Nông nghiệp PTNT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Cơng trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu thiết kế: QCVN 04-05:2011/BNNPTNT Bộ Nông nghiệp PTNT: Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển áp dụng cho chương trình Chương trình củng cố, bảo vệ nâng cấp đê biển Bộ Nông nghiệp PTNT: Tiêu chuẩn ngành 14TCN 130-2002 Hướng dẫn thiết kế đê biển Bộ Tài nguyên Môi trường:” Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng cho Việt Nam”, Hà Nội 2012 Vũ Minh Cát (2011), Báo cáo nghiên cứu, đề xuất dạng mặt cắt ngang đê biển Trần Đình Hịa (2013), Thuyết minh đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước “ Nghiên cứu kết cấu cơng trình giải pháp xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu – Gị Cơng” Phạm Văn Huấn, “Cơ sở Hải Dương Học” Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 1991 Nguyễn Khắc Nghĩa (2010), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ:” Nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ xây dựng đê biển chống bão cấp 12 triều cường (từ Quảng Ninh đến Ninh Bình)” Phạm Ngọc Quý (2011), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ:” Nghiên cứu, đề xuất mặt cắt ngang đê biển hợp lý phù hợp với điều kiện vùng từ Quảng Ngãi đến Bà Rịa Vũng Tàu” Tiếng Anh 10 Cho Ji-hyun April 27, 2010 “Saemangeum boosts regional hub ambition.” The Korea Herald http://www.koreaherald.com 11 Delta Works, http://www.deltawerken.com/The-Works/318.html 12 New Orleans Surge Barrier, US army corps of Engineers 13 Yoshimi Goda “Random seas and Design of Maritime Structures”, 3rd Edition 14 Saemangeum Business Project Team Saemangeum, place of future, chance and promise! The City of Neo Civitas, Saemangeum Korea Rural Corporation www.iseamangeum.co.kr PHỤ LỤC TÍNH TỐN PHỤ LỤC: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG ĐÊ Căn thiết kế: Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho chương trình củng cố, bảo vệ nâng cấp đê biển (kèm theo 1613/QD-BNN-KHCN) A THƠNG SỐ ĐẦU VÀO Cao trình mặt đất tự nhiên Z MDTN = 0,00 m Cao trình sau nạo vét Z MDNV =-1,00 m Hệ số mái đê phía biển m1 = 3,00 Hệ số mái đê phía đồng m2 = 1,50 Trọng lượng riêng nước biển γ = 1,025T/m3 B THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ KẾT CẤU ĐÊ BIỂN I CẤP ĐÊ THIẾT KẾ II IV năm Chu kỳ lặp thiết kế = 30,00 Loại đê thiết kế Đê biển Diện tích bảo vệ đê S ≥ 10000 Số dân đc đê bảo vệ NK ≥ 40000 người Hệ số an toàn ổn đỉnh chống trượt k s1 = 1,15 Hệ số an toàn ổn định chống lật k f1 = 1,20 Hệ số an toàn ổn định tổng thể k s3 = 1,05 Tần suất đảm bảo mực nước triều thiết kế P tk = 3,33 % Tần suất mực nước sóng tính tốn P stk = 5,00 % CAO TRÌNH ĐỈNH ĐÊ TÍNH TỐN Z đ = Z tkP + H lk + a = 4,47 m Lựa chọn Z d = 4,50m Chiều cao an toàn a = 0,30 m Mực nước thiết kế ứng với tần suất Z tkP = MNTK ptra + ∆ ZNBD = m Trong đó: Mực nước biển thiết kế có ảnh hưởng bão - phụ lục A: MNTK ptra = 2,05 m Trị số gia tăng mực nước biển trung bình nước biển dâng 2,23 ∆ ZNBD =T CT *R NBD = 0,18 m Tốc độ dâng nước biển R NBD = 0,006 m/năm Tuổi thọ cơng trình T CT = 30,00năm Độ cao lưu khơng - Chiều cao sóng leo (Phụ lục C - Thiết kế đê biển) H lk = H sl,p = 1,94 Chiều cao cột nước trước mái dốc m h=H ct + k c '(H đ -H ct )= 3,23 m Độ sâu tới đất Hđ = 3,23 m Độ sâu tới thềm đá H ct = 3,05 m kc' = 1,00 a.Thơng số gió Tốc độ gió: W10 = k k đ k 10 W t Tốc độ gió thực đo = 26,98 m/s Wt Hệ số tính lại tốc độ gió 1≥ k = 0,675 + 4,5/W t = 28,40 m/s = 0,83 Hệ số tính đổi tốc độ gió sang mặt nước kđ = 1,00 Hệ số chuyển đổi sang độ cao 10m k 10 = 1,14 Đà gió: D e = ∑r i cos2α i = 5.1011.ν/W = 185,30 km D max = 100,00 km Hệ số nhớt động học khơng khí ν = 0,00001 m2/s Chiều cao sóng trung bình H tbs = 2,00 m Chu kỳ sóng Ts = 5,50 s b Thơng số sóng: Chiều dài sóng: 2π h g Tp Ls = 2π Ls Chiều dài sóng nước sâu: = 42,50 m L = gT2/(2π) = 47,25 m S = H /L = 0,04 Kết luận vùng nước tính: α = 31,30 độ ξ om = 2,96 Sóng nước nơng R ui% = D*Hs = 1,64 m c Tính tốn sóng leo: R slp = 1,75.γ β γ b γ f ζ H mop γ β γ f (4,3-1,6/ζ 0,5) = 1,94 m Trong đó: Chiều cao sóng leo giả thiết R gtslp Chiều cao sóng thiết kế chân cơng trình H mop = H s1/3 = 2,05 m = 1,90 m T s5% = 5,00 s ζ =tanα/s 0,5 = 1,34 Chỉ số sóng vỡ tanα = (1,5H mop + R up )/(L-B) Bề rộng đê Bc = 0,37 = 0,00 m Có tường đỉnh L= h t +(R u +d h -h t )*m +B c +(1,5H s -d h )*m = 24,55 m Chiều cao tường chắn sóng ht = 1,00 m R u2% = 3,10 m Độ dốc sóng s = 2πH mop /(g.T2 m-1,0 ) = 0,08 T m-1,0 = T p /α = 4,17 m/s Chu kỳ phổ sóng Chu kỳ đỉnh sóng Tp = 5,00 m/s Hệ số α = 1,20 Hệ chiết giảm sóng tới xiên góc γ β = 1-0,0022*[β] β Góc sóng tới = 0,96 = 20,00 Hệ số chiết giảm đê γ b =1-B c *(0,5+0,5cos(π.d h /x))/L b = 0,60 Độ ngập sâu đê Chiều dài tính toán đê dh = 0,00 m L b =(m +m )*H s +B c = 12,30 m Hệ số mái dốc đê m1 = 3,00 Hệ số mái dốc đê m2 = 3,00 x = R slp or 2.H mop Hệ số chiết giảm độ nhám mái dốc III THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG VÀ KẾT CẤU ĐÊ γf = 6,00 m = 0,70 Hình dạng mặt cắt đê: Đê tường đứng kết hợp mái nghiêng Cao trình đỉnh đê Zđ Cao trình đỉnh mặt đê = +4,50 m Z mặt đê = +3,50 m Chiều rộng kết cấu đỉnh đê a) Chiều rộng đỉnh đê B = 6,00 m + Độ dốc hai phía đoạn thẳng i = 3,00 % + Độ dốc đoạn đường cong i sc = 4,00 % + Chiều cao tường đỉnh Zđ = + 4,50 + Kết cấu tường đỉnh Bê tông cốt thép b) Kết cấu đỉnh đê c) Tường chống tràn đỉnh đê d) Mái đê + Phía biển - Độ dốc mái đê thiết kế mb = 3,00 + Phía đồng - Độ dốc mái đê thiết kế md = 1,50 e) Thân đê + Nền đê + Vật liệu đắp đê đất C3 + Độ nén chặt thiết kế RC = 0,95 Dung trọng khô thiết kế γ' s = 1,00 T/m3 Dung trọng max thí nghiệm γ' max = 1,00 T/m3 Hệ số nén chặt thiết kế es = 1,00 % Hệ số nén chặt thí nghiệm max e max = 0,02 Hệ số nén chặt thí nghiệm e = 0,04 IV TÍNH TỐN GIA CỐ MÁI ĐÊ Thiết kế chiều dày lớp phủ mái - đê Chiều dày lớp bảo vệ (Pilarczyk) ∆ ≥ H S *ξ p b/[ψ u *Φ*∆ m *cosα] = 0,28 Hệ số ổn định biểu thị cho ngưỡng chuyển động/ổn định vật liệu Φ= 6,2*P b 0,18*(S b 2/N)0,1 = 2,41 Hệ số phản ánh khả thấm/thoát nước thân kè P b = 0,10 Theo Van der Tham số hư hỏng ban đầu Số sóng tới trận bão Sb = 3,00 N= 0,7*(3600*T b /T m ) Thời đoạn bão (giờ), thường khoảng từ đến Chu kỳ sóng trung bình = 1833 Tb = Tm = 5,0 s Chỉ số sóng vỡ Iribarren ứng với chu kỳ đỉnh phổ sóng T p ζ =tanα/s 0,5≈ 1,25*Tp*tanα/H s 0,5 = 1,46 Góc nghiêng mái dốc (mái kè) (độ) α = 18,43 Chiều cao sóng thiết kế chân cơng trình (m) Hs =2,05m Hệ số mũ có liên quan đến tương tác sóng loại mái kè b = 0,50 Hệ số chất lượng ổn định mái kè - bảng 17 ψu = 1,50 Tỷ trọng tương đối vật liệu làm cấu kiện bảo vệ mái ∆m = 1,20 Thiết kế kích thước kết cấu gia cố: Kích thước đá vật liệu V max = π.Hs/{(π.L s /g)*sinh(4πh/L s )}0,5 = 1,62 m/s Chiều cao sóng thiết kế HS = 2,00 m Chiều dài sóng Ls = 42,50 m Độ sâu nước trước đê h = 3,23 m Gđ = 0,03 T Với vận tốc lớn V max = 1,62 Trọng lượng viên đá thiết kế ... Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu đê biển ứng dụng để xây dựng cho tuyến đê biển Bãi Ngang huyện Quỳnh Lưu Nghệ An + Nghiên cứu phương pháp tính tốn kết cấu đê biển + Nghiên cứu đề xuất biện. .. tương nghiên cứu: Kết cấu giải pháp thi công đê biển huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An - Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu luận văn:  Nghiên cứu tổng quan loại hình kết cấu đê biển nước giới;  Nghiên cứu. .. chọn giải pháp kết cấu cho phương án nghiên cứu  Đưa giải pháp kết cấu bảo vệ dựa thông số động lực biển tác động vào tuyến kè biển  Đề xuất biện pháp thi công kè biển 4 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH