ĐỊNH HƯỚNG CHUNG Cấp công trình : công trình cấp 2. Hiện nay, các loại kết cấu kè được sử dụng phổ biến là mái nghiêng và tường đứng, hoặc kết hợp cả hai loại này (hỗn hợp). Mỗi loại kết cấu đều có những ưu và nhược điểm, điều kiện ứng dụng riêng. Để có thể lựa chọn được loại hình kết cấu kè hợp lý (về mặt kỹ thuật và kinh tế) cần phải xem xét, phân tích đồng thời nhiều yếu tố, quan trọng nhất là: Điều kiện địa hình, địa chất, chế độ sóng tại vị trí xây dựng...
CHƯƠNG IX NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH CHỈNH TRỊ VÙNG CỬA THUẬN AN 9.1 ĐỊNH HƯỚNG CHUNG Cấp cơng trình : cơng trình cấp Hiện nay, loại kết cấu kè sử dụng phổ biến mái nghiêng tường đứng, kết hợp hai loại (hỗn hợp) Mỗi loại kết cấu có ưu nhược điểm, điều kiện ứng dụng riêng Để lựa chọn loại hình kết cấu kè hợp lý (về mặt kỹ thuật kinh tế) cần phải xem xét, phân tích đồng thời nhiều yếu tố, quan trọng là: Điều kiện địa hình, địa chất, chế độ sóng vị trí xây dựng kè; Phương tiện, biện pháp thi công, khả kinh nghiệm thi công, tiến độ thi cơng; Vật liệu xây dựng sẵn có; Yêu cầu khai thác tu; Khả thích nghi cơng trình với biến động điều kiện tự nhiên v.v Điều kiện địa chất khu vực điều kiện thi công cho phép xây dựng loại hình chủ yếu: Tường đứng (dạng khối xếp đúc sẵn) dạng mái nghiêng (dạng khối đổ) Như vậy, kè kè A1 A2 cửa Thuận An, đưa hai phương án kết cấu: mái nghiêng tường đứng, tiến hành so sánh chọn phương án kết cấu hợp lý 9.2 BỐ TRÍ CƠNG TRÌNH DẠNG TƯỜNG ĐỨNG BẰNG KHỐI XẾP 9.2.1 Mặt cơng trình a Chiều dài kè chắn sóng kết hợp ngăn cát A1 Chiều dài kè phụ thuộc vào phương án mặt quy hoạch Trên sở mặt quy hoạch nêu, chiều dài tuyến theo hai phương án nêu L1=1113.12m, L2=943.12m Tại vị trí đầu kè gia cố khối Tetrapod 10tấn - Đối với phương án bố trí mặt PAI đoạn 300m từ gốc kè trở dùng kết cấu mái nghiêng, khối phủ 5tấn (xem vẽ mặt mặt đứng kết cấu) - Đối với phương án bố trí mặt PAII đoạn 100m từ gốc kè trở dùng kết cấu kè mái nghiêng, khối phủ b Cao trình đỉnh kè Cao trình đỉnh kè (CTĐĐ) xác định theo công thức chung sau: Zđ = MNCTK + Hd +a Trong đó: MNCTK =h5%=+2.71m( với cơng trình cấp II) H d =1.80m - Mực nước dâng bão, (m); a=1m - Độ cao gia tăng (m); Hơn tính chất làm việc chủ yếu cơng trình hướng dịng, khơng xét đến yếu tố sóng leo kè tường đứng sóng phản xạ, nên gộp vào hệ số a Chọn cao trình đỉnh Zđ = +5,5m tồn chiều dài kè Cao trình đáy kè vị trí đầu kè (sâu nhất) -2.4m, vị trí gốc kè (nông nhất) +2.5m c Chiều rộng đỉnh kè Chiều rộng mặt kè phải xác định đủ rộng để bảo đảm độ ổn định kè, sóng tiêu phần Chiều rộng mặt kè phụ thuộc vào việc có nhu cầu bố trí cơng trình mặt kè hay khơng cịn phụ thuộc vào biện pháp thi công kè Chọn chiều rộng đỉnh kè B = m 5.2.2 Mặt cắt điển hình 300 500 +5.5 5000 200 2500 400 2500 2000 +1.0 2000 2000 5000 6000 5000 2000 20000 Hình 5-1 Mặt cát điển hình kè tường đứng thùng chìm Kết cấu kè tường đứng sử dụng thùng chìm bê tơng cốt thép đệm đá, cao trình đỉnh = +5,5m; cao trình đáy thùng chìm = +2,0m, đặt lớp đệm đá dầy h = (12)m Các chi tiết xem vẽ 5.2.3 Kết cấu thùng chìm a Cấu tạo thùng chìm Sơ chọn kích thước thùng chìm : L = 3*3+0.15*2 = 9.3m; B = 5m, H = 3m; với khoang, kích thước khoang 2,5*3 m (tính từ tim thành) (xem vẽ) Trọng lượng thùng chìm:P 140 tấn, đó: + Bản đáy : 54tấn; + Tường : 51 tấn; + Tường : 28 tấn; + Cốt thép : Với trọng lượng 140t, thùng chìm vận chuyển đến địa điểm thi công xà lan Dùng cần trục cẩu lắp thùng vào vị trí thiết kế Thùng chìm đặt đệm đá dầy (12)m, hai phía đặt khối bê tơng 7,5t kích thước (2,5*2,5*0,5)m Đá lớp gia cố mái có trọng lượng 100kg, d = 50cm Tại cao trình đáy tự nhiên có cao độ >+1,0m nạo vét tới +1,0 b Nội lực thùng chìm Tải trọng tác dụng lên thùng chìm xuất giai đoạn chế tạo vận chuyển sử dụng Trong giai đoạn sử dụng bao gồm: - Tải trọng sóng; - Áp lực đất; - Tải trọng thân; Tải trọng giai đoạn thi công: - Áp lực đất; - Tải trọng thân; Trong giai đoạn sử dụng, tải trọng có xu hướng triệt tiêu lẫn Tải trọng gây nội lực nguy hiểm tải trọng thi cơng Nội lực đáy: Tải trọng tác dụng lên đáy thi công đổ đầy đất khoang đệm đá chưa ổn định gây nội lực lớn +Thiên an tồn, khơng xét đến lực ma sát thành thùng chìm đất, trọng lượng đất tác dụng lên đáy qa = 2,3*1,8 = 4,14 t/m2 + Trọng lượng thân đáy qbt = 0,4*2,4 = 0,96 t/m2 Trọng lượng theo phương đứng qZ = qa +qbt = 5,1 t/m2 Để có nội lực đáy, sử dụng chương trình StaadIII Kết tính tốn xem phụ lục Cốt thép đáy: xem vẽ Nội lực tường đứng: Gồm có tường ngồi vách ngăn Nói chung lực tác dụng lên tường đứng nhỏ nhiều so với đáy Cốt thép tường đứng đặt theo cấu tạo (xem vẽ) 5.2.4 Cường độ đất tính ổn định tổng thể Do đối xứng, nên nói chung kết cấu cơng trình tường đứng đảm bảo điều kiện ổn định trượt sâu Ở xét khả ổn định cơng trình trượt phẳng lật Nếu ổn định trượt đảm bảo nói chung điều kiện ổn định lật thoả mãn Trường hợp nguy hiểm MNTT = + 6,41m (kể nước dâng) a Trọng lượng thân Trọng lượng (đẩy nổi) m dài kè MNTT = +6.41m : P = 382/9,3 - 3*1 = 38t/m Trọng lượng m dài kè MNTT = +0,6m : P = 41 t/m b.Tải trọng sóng Đỉnh kè thấp chiều cao sóng, áp lực sóng lên tường đứng pb: pb = 1,5.g.HS1/3 pb = 1,5.1,05.3,24 = 5,1 t/m2 c Ứng suất Tính trường hợp MNTT = MNTTK = +0,6 Ứng suất đệm đá: (CTĐĐ = +1,0) s1 =(P-Pw)/B = (41 - 0)/6 = 6,8 t/m2 Ứng suất : s2 = s1 B/(B+2d) = 5,1 t/m2 Áp lực cho phép đất [s] = 15 t/m2 Kết luận : Với kết cấu chọn, ứng suất thoả mãn điều kiện s < [s] (cho dù có kể đến tải trọng sóng) d Hệ số ổn định trượt kè lớp đệm đá K = Pz/ Px Trong đó: Px - Tổng tải trọng ngang tác dụng lên 1m tường; Pz - Lực mat sát tường; PZ = P.f; P - Phản lực nền; f - Hệ số ma sát, f = 0,6; K = 38*0.6/5,1.3 = 1,49 K > [K] = 1,3 e Hệ số chống lật KL = 38*2,5/5,1*3*1,5 = 4,14 Kết luận: Kết cấu thùng chìm coi ổn định 5.3 CƠNG TRÌNH DẠNG MÁI NGHIÊNG 5.3.1 Kích thước cơng trình a Chiều dài tuyến kè Chiều dài kè phụ thuộc vào phương án mặt quy hoạch tuyến kè Trên sở mặt quy hoạch nêu, chiều dài tuyến kè theo hai phương án nêu L1=1113.12m, L2=943.12m Tại vị trí đầu kè gia cố khối Tetrapod 10tấn - Đối với phương án bố trí mặt PAI đoạn 300m từ gốc kè trở dùng kết cấu mái nghiêng, khối phủ 5tấn (xem vẽ mặt mặt đứng kết cấu) - Đối với phương án bố trí mặt PAII đoạn 100m từ gốc kè trở dùng kết cấu kè mái nghiêng, khối phủ b Cao trình đỉnh kè Cũng kè tường đứng, chọn cao trình đỉnh Z đ = +5,5m toàn chiều dài kè Cao trình đáy vị trí đầu kè (sâu nhất) -2.4m, vị trí gốc kè (nơng nhất) +2.5m c Chiều rộng đỉnh kè Chiều rộng mặt kè phải xác định đủ rộng để bảo đảm độ ổn định kè, sóng tiêu phần Chiều rộng mặt kè cịn phụ thuộc vào cấp cơng trình, việc có nhu cầu bố trí cơng trình mặt kè hay khơng cịn phụ thuộc vào biện pháp thi công kè Chọn chiều rộng đỉnh kè B = m 5.2.2 Mặt cắt điển hình + 6.2 m = 2 + 1.0 50 70 32 00 + 2.0 16 00 m = m = 50 + 6.2 c t® ®= + 5.5 mn c t k= + 61 16 00 24 00 16 00 32 00 m = 2 10 00 + 2.0 m = m = 10 00 Hình 5-2 Mặt cát điển hình kè mái nghiêng Kết cấu kè mái nghiêng gồm lớp : + Lớp gia cố lớp khối tetrapod; + Lớp lót đá hộc; + Lớp lõi, dùng đá không phân loại; + Đáy gia cố lớp đá có kích thước thích hợp chống xói Kích thước vật liệu lớp tính tốn cụ thể phần tiếp sau 5.3.2 Trọng lượng khối phủ a Trọng lượng khối phủ mái Dùng khối Tetrapod phủ mái kè Đối với lớp ngồi cùng, trọng lượng khối phủ tính theo công thức Hudson cho bảng : + 1.0 Bảng 5- Trọng lượng khối phủ Tetrapod d gb gn Hsd Kd m W 3 (m) (t/m ) (t/m ) (m) (tấn) 6,41 2,4 1,05 3,8 5,4 4,41 2,4 1,05 2,6 1,7 Trên sở trọng lượng khối phủ tối thiểu tính được, chọn khối phủ 10 cho 643,12m đầu kè, 300m cịn lại phía gốc kè dùng khối phủ 5t b Trọng lượng đá lớp lót Lớp đá lót lớp phủ mái cần đảm bảo kích thước để sóng không moi qua khe khối phủ gây sụt lún cho lớp phủ Đồng thời, bảo đảm cho khơng bị sóng thời gian thi cơng khơng có khối phủ che chắn Chọn đá trọng lượng G = 500kg c Đá lõi kè Lõi kè phải lấy phụ thuộc vào chế độ dòng chảy ảnh hưởng dòng chảy triều thời gian thi công Sử dụng đá không phân loại cho lõi kè d Đá lớp gia cố mái Trọng lượng viên đá lớp gia cố đáy phụ thuộc vào vận tốc dịng chảy sóng tạo chân mái kè Lưu tốc cực đại dòng chảy sóng tạo chân mái kè tính bảng - với sóng H1% = 5m (đầu kè) Bảng - Vận tốc cực đại dịng chảy sóng d (m) 5.41 hS (m) 4.22 (m) 42.2 Vmax (m) 2.3 Với Vmax = 2,9m, Wđmin = 80 kg Chọn Wđ = 100kg 5.3.3 Kết cấu mặt cắt ngang a Khối bê tông tường đỉnh Kích thước khối bê tơng tường đỉnh theo mặt căt ngang: rộng 6m, dầy 50cm, bê tông M200 Đúc sẵn lắp ghép b Khối phủ mái 643,12m từ đầu kè trở vào : Khối Tetrapod 10tấn, xếp lớp, t = 3,2m 300m từ gốc kè trở : Khối Tetrapod 05tấn, xếp lớp, t = 2,6m Kích thước khối Tetrapod 5tấn 10 cho tong bảng 5-3 Bảng 5-3 Kích thước khối Tetrapod Trọng lượng (tấn) 10 A B C D E F G H I J K L (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 0,60 0,30 0,93 0,93 0,47 1,28 0,43 1,98 1,20 0,60 2,16 2,38 0,75 0,38 1,18 1,17 0,59 1,61 0,54 2,49 1,51 0,76 2,72 3,00 c Lớp lót Đá 500kg, lớp, chiều dày lớp 1,6m d Lõi kè Đá khơng phân loại, kích thước lõi kè phụ thuộc vào vị trí mặt cắt, nói chung có dạng hình thang e Đá lớp gia cố mái Đá 100kg, chiều dày phụ thuộc vào vị trí mặt cắt Đoạn đầu kè, lớp gia cố dài 10m, phía thân kè, đoạn gia cố dài 5m 5.3.4 Tính tốn ổn định Kết tính tốn ổn định kè mái nghiêng kiểm tra ổn định trượt sâu, nhiều cung trượt tìm kết cung trượt nguy hiểm thể biểu sau ... A1 A2 cửa Thuận An, đưa hai phương án kết cấu: mái nghiêng tường đứng, tiến hành so sánh chọn phương án kết cấu hợp lý 9.2 BỐ TRÍ CƠNG TRÌNH DẠNG TƯỜNG ĐỨNG BẰNG KHỐI XẾP 9.2.1 Mặt cơng trình. .. cấu mái nghiêng, khối phủ 5tấn (xem vẽ mặt mặt đứng kết cấu) - Đối với phương án bố trí mặt PAII đoạn 100m từ gốc kè trở dùng kết cấu kè mái nghiêng, khối phủ b Cao trình đỉnh kè Cao trình đỉnh... nghi cơng trình với biến động điều kiện tự nhiên v.v Điều kiện địa chất khu vực điều kiện thi công cho phép xây dựng loại hình chủ yếu: Tường đứng (dạng khối xếp đúc sẵn) dạng mái nghiêng (dạng