Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn bằng gầu xúc trên phao nổi

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm luận văn, với nổ lực thân với giúp đỡ tận tình thầy giáo bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn gầu xúc phao ” hoàn thành Tác giả xin bày tỏ biết ơn sâu sắc ban giám hiệu, quý thầy cô giáo Phòng đào tạo Đại học sau đại học, Khoa cơng trình trường Đại học Thủy lợi giảng dạy, giúp đỡ tận tình suốt trình học tập thực luận văn Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo GS.TS Vũ Trọng Hồng Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới đồng nghiệp, bạn bè gia đình động viên, tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả trình học tập thực luận văn Tuy nhiên, thời gian trình độ có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót, mong góp ý bảo từ quý thầy cô, chuyên gia bạn bè đồng nghiệp Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2014 Tác giả Nguyễn Văn Hịa LỜI CAM ĐOAN Tơi Nguyễn Văn Hòa, Học viên cao học lớp 19C21 – Trường Đại học Thủy lợi, tác giả luận văn, xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các nội dung kết nghiên cứu luận văn trung thực, chưa công bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Văn Hòa i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM 1.2 HIỆU QUẢ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN TRONG CÁC VÙNG ĐẦM LẦY VEN BIỂN 14 1.3 PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT 15 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 17 CHƯƠNG 18 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG BẰNG GẦU XÚC KẾT HỢP VỚI Ô TÔ TRÊN PHAO NỔI 18 2.1 LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ BIỆN PHÁP DI CHUYỂN KHI LÀM VIỆC 18 2.1.1 Lựa chọn kết cấu phao 18 2.1.2 Biện pháp di chuyển làm việc 19 2.2 TỔ CHỨC DÂY CHUYỀN MÁY ĐÀO VÀ XE VẬN CHUYỂN 20 2.3 BỐ TRÍ THI CƠNG TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH 20 2.3.1 Điều kiện tổng quát khu nạo vét 21 2.3.2 Các phướng án thi công đắp bờ bao nạo vét bùn tạo hồ chứa hay đầm thủy sản 23 2.3.3 Bố trí dây chuyền thi cơng nạo vét khu đầm lầy ven biển 25 2.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỂ LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG HỢP LÝ 27 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 28 CHƯƠNG 29 KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TỐN KIỂM TRA LỰC NỔI VÀ ỔN ĐỊNH KHI LÀM VIỆC 29 3.1 NGUN LÝ TÍNH TỐN 29 3.1.1 Điều kiện 29 3.1.2 Lực tác dụng lên phương phao điều kiện cân phương phao nước tĩnh 31 ii 3.2 NỘI DUNG TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA PHAO KHI LÀM VIỆC 35 3.2.1 Phương tiện không nghiêng không chúi (Hình 3.2) 36 3.2.2 Phương tiện bị nghiêng ngang khơng bị chúi (Hình 3.3) 37 3.2.3 Phương tiện bị chúi, không bị nghiêng ngang (Hình 3.4) 37 3.2.4 Phương tiện vừa bị nghiêng,vừa bị chúi (Hình 3.5) 39 3.2.5 Xác định thể tích chiếm nước tọa độ tâm phương tiện 40 3.2.6 Bài toán yếu tố với thay đổi trọng tâm tâm làm việc 41 3.3 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH BỀN CỦA PHAO KHI CÁC THIẾT BỊ LÀM VIỆC 43 3.3.1 Các vấn đề chung 43 3.3.2 Mô men phục hồi, cánh tay đòn ổn định tĩnh điều kiện ổn định 46 3.3.3 Công thức ổn định ban đầu Xác định bán kính nghiêng 48 3.3.4 Bài tốn dịch chuyển phương tiện theo chiều ngang thân phao 49 3.3.5 Bài toán dịch chuyển theo phương ngang theo chiều dọc thân phao 50 3.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 51 3.5 BÀI TOÁN CỤ THỂ ÁP DỤNG CHO THIẾT BỊ BÈ NỔI 52 3.5.1 Tính áp lực đáy móng 52 3.5.2 Tính sức chịu tải 53 3.5.3 Tính suất thiết bị phao tơn chống lầy 54 ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH “NÂNG CẤP HỒ CHỨA NƯỚC CÀNH CHẼ” 56 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH 56 4.1.1 Tình hình dân sinh kinh tế vùng 56 4.1.2 Tên, vị trí, phạm vi nhiệm vụ dự án 56 4.1.3 Vị trí địa lý - Diện tích lưu vực – Khối lượng nạo vét 57 4.1.4 Điều kiện địa hình khu vực dự án 57 iii 4.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA VỊ TRÍ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 57 4.2.1 Địa hình địa chất thổ nhưỡng lưu vực 57 4.2.2 Thực vật 59 4.2.3 Đặc điểm khí hậu 59 4.3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀO LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI 61 4.3.1 Nạo vét mở rộng lòng hồ 61 4.3.2 Nâng cấp đập đất 62 4.3.3 Tính tốn chọn kết cấu phao phục vụ thi công nạo vét hợp lý 63 4.4 LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN KHI BỐ TRÍ ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN 65 4.4.1 Chia dải để nạo vét trình tự 65 4.4.2 Vận chuyển bùn 65 4.5 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 65 4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 66 CHƯƠNG 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 5.1 KẾT LUẬN: 67 5.2 KIẾN NGHỊ: 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Gầu sấp làm việc Xà Lan Hình 1.2 Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy đơn) 10 Hình 1.3 Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy giàn) 10 Hình 1.4 Sơ đồ súng phun nước YII ∋ M-360 11 Hình 1.5 Đất khô trộn với bùn xúc lên ô tô 12 Hình 1.6 Tàu nạo vét tự hành đại Uilenspiegel Bỉ 13 Hình 3.1 Các lực tác dụng lên phương tiện mặt nước 33 Hình 3.2 Mơ phương tiện khơng nghiêng khơng chúi 36 Hình 3.3 Mơ phương tiện bị nghiêng ngang không bị chúi 37 Hình 3.4 Phương tiện bị chúi, khơng bị nghiêng ngang 38 Hình 3.5 Mơ phương tiện vừa bị nghiêng,vừa bị chúi 39 Hình 3.6 Thể tích chiếm nước tọa độ tâm 40 Hình 3.7 Mặt cắt ngang đường sườn 41 Hình 3.8 Mơ men gây nghiêng phương tiện 43 Hình 3.9 Nghiêng dọc 46 Hình 3.10 Nghiêng ngang 46 Hình 3.11 Mơ men phục hồi nghiêng ngang có giá trị dương 47 Hình 3.12 Mơ men phục hồi nghiêng ngang có giá trị âm 47 Hình 3.13 Dịch chuyển phương tiện theo chiều ngang phao 50 Hình 3.14 Dịch chuyển phương tiện theo chiều dọc phao 51 Hình 3.15 Các lực tác dụng lên đất tôn chống lầy 53 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Tỷ số thể tích đất thể chặt thể tích nước Bảng 2-1 Những đặc trưng kỹ thuật phao KC-Y KC-3 18 Bảng 2-2 Mô men uốn lực cắt cho phép hệ phao lắp phao KC-3 19 Bảng 3.1: Nhóm tải trọng tác dụng lên phao 35 Bảng 3.2: Các điều kiện ổn định phương tiện 48 Bảng 3.3: Các trạng thái ổn định phương tiện 49 Bảng 4.1: Lượng bốc tháng trạm Hòn Gai 61 Bảng 4.2 : Tính với trường hợp chiều rộng phao CR =12m 64 MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tỉnh Quảng Ninh địa phận có bờ biển trải dài theo diện tích đất liền lớn, nằm giáp ranh với biển khu vực đầm lầy, bãi sú, vẹt, lăn tạo nên khu vực đất hoang Biện pháp kinh tế hiệu sử dụng công nghệ nạo vét bùn đắp đập biến đầm lầy thành Hồ chứa nước đựng nước mưa hay nước thừa Hồ chứa nước xây dựng theo kênh dẫn nước để ni trồng thủy sản Ngồi việc nạo vét bùn tạo thành đầm chứa nước biển nhờ thủy triều lên xuống qua cống ngăn triều phục vụ cho việc nuôi trồng thủy hải sản tạo cảnh quan môi trường, du lịch, sinh thái Về cơng nghệ nạo vét bùn có 03 phương pháp phổ biến : - Dùng xà lan gầu ngoạm xúc bùn đưa lên xà lan chuyển đổ bãi thải - Dùng bơm bùn chuyển qua ống dẫn bùn đưa đến bãi thải - Dùng đất trộn với bùn dùng gầu xúc lên ô tơ chuyển bãi thải Vì đề tài: “ Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn gầu xúc phao ” có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn lao chiến lược phát triển người nói chung tài nguyên nước nói riêng II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Mục đích đào tạo: Để học viên tổng hợp kiến thức học chương trình cao học chuyên ngành thủy lợi với ứng dụng công việc thi công nước, đồng thời nắm phương pháp luận nghiên cứu giải vấn đề thực tế sở khoa học tiếp cận với giải pháp cơng nghệ phù hợp Mục đích nghiên cứu: - Nghiên cứu đưa biện pháp thi công nạo vét bùn cách hợp lý loại bùn cụ thể, tính tốn sử dụng chống lầy bè nổi, nhằm tiết kiệm mặt kinh tế nâng cao chất lượng mặt kỹ thuật đảm bảo thi cơng cơng trình nước - Đề xuất giải pháp nạo vét bùn cho cơng trình “ Nâng cấp hồ chứa nước Cành Chẽ ” xã Hoàng Tân – thị xã Quảng Yên – tỉnh Quảng Ninh III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Do điều kiện thời gian không cho phép điều kiện nghiên cứu cần thiết khác lĩnh vực thi công nạo vét bùn học viên tập trung vào nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp thật để nạo vét lòng hồ Phương pháp nghiên cứu cụ thể là: - Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đúc rút kinh nghiệm thực tế, dựa dẫn tính tốn quy trình quy phạm, sử dụng mơ hình toán - Phương pháp chuyên gia, hội thảo Sự góp ý chuyên gia, bạn bè đồng nghiệp để phát triển ý tưởng hạn chế nhược điểm đề tài trình thực - Phương pháp phân tích tổng hợp Đánh giá tổng quát kết nghiên cứu, ưu nhược điểm phương hướng giải CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM Để thi công nạo vét bùn phải chọn thiết bị dây chuyền hợp lý sở đặc trưng lý loại bùn, điều kiện thủy lực, khối lượng yêu cầu nạo vét Đó là: hút bùn, bơm bùn kết hợp ống dẫn phao, máy đào gầu ngoạm kết hợp xà lan vận chuyển, máy đào gầu sấp kết hợp xà lan vận chuyển ô tô chạy phao Đôi dùng súng phun nước để đào đất.v.v… Người ta thường sử dụng phương pháp thi công nạo vét bùn số cơng trình Việt Nam - Phương pháp 1: Dùng xà lan gầu sấp (có tay cần dài) xúc bùn đưa lên xà lan chuyển đổ bãi thải, phương pháp ứng dụng với cơng trình “nạo vét luồng sơng Tiền (khu vực cồn Thới Sơn Bến tre) xã Phú Túc – An Khánh – Tân Thạch – Huyện Châu Thành – Tỉnh Bến Tre” Dự án nạo vét cơng trình với tổng diện tích 873.680 m2 , chiều dài 7,7km đường sơng, khối lượng nạo vét 2.500.000m3, : + Khối lượng bùn-sét: 220.514 m3, chiếm tỷ lệ 8,51% + Khối lượng cát: 1.193.059 m3, chiếm tỷ lệ 46,08% + Khối lượng lớp phủ: 1.175.715 m3, chiếm tỷ lệ 45,41% - Thông số thiết bị thi công : tàu ngoạm (xà lan-gầu ngoạm) - Chiều dài tàu 60,0m - Chiều rộng tàu 20m - Mớn nước 2,5m - Độ sâu hạ cần gầu 8,0m - Công suất máy 1.950 CV - Bán kính quay cần 10 m 54 + Góc ma sát ϕ = 40 + Hệ số rỗng ε = 1, 671 + Lực dính đơn vị C = 4,2 KN/m2 + Trọng lượng riêng ướt γ ω = 16 KN/m3 (2, − 1).10 = 6,36 KN/m3 + 1, 671 + γ= γ dn + γ n =6,36 + 10 = 16,36 KN/m bh + γ dn = - Sử dụng công thức Tezaghi : Pgh = Nc.c + Nq γ ω hm + Nγ B' γ dn Nc; Nq; Nγ tra bảng (7.3) trang 259 học đất nhờ ϕ = 40 Nc = 6,17; Nq = 1,43; Nγ = 0,05 B’ = B – 2e = 6,0 -2 x1,02 = 3,96 m Vậy Pgh = 6,17x4,2 + 1,43x16x0 + 0,05x Lấy hệ số an toàn F = 2,5 Nên [ P ] = Pgh 2,5 = 3,96 x6,36 = 26,54 KN/m2 26,54 = 10, KN/m 2,5 - Kết luận: Nhận thấy sức chịu tải > tải trọng truyền xuống móng bè, máy làm việc an tồn tơn chống lầy - Nhận xét: Phương án dùng tôn chống lầy thực thời tiết khơ ráo, địa hình thi cơng phẳng hiệu cao, cần lượng đất khô trộn lẫn với bùn trường hợp bùn có độ sệt B < 0,5 Tôn chống lầy sử dùng vận chuyển nhờ máy xúc nên dễ dàng Chủ yếu nhập từ nước ngồi, vận chuyền tơ đưa đến chân cơng trình nhanh chóng, tiện lợi 3.5.3 Tính suất thiết bị phao tôn chống lầy Năng suất thực tế máy đào thời gian ca tính theo cơng thức: 60Wm Π∋ = K B (m /h) T Trong đó: W dung tích đơn vị thành phần vận chuyển, (m3) m- số đơn vị thành phần KB – hệ số sử dụng thời gian , ca T- thời gian đổ vào thành phần, phút, xác định theo công thức: T= 60Wm Wm + t1 + mt2 + t3 ΠT K M aω t1 – thời gian gián đoạn chờ đưa thành phần vận chuyển vào vị trí 55 lấy đất, phút; t2- thời gian chờ đưa đơn vị thành phần vận chuyển vào vị trí cạnh máy xúc, phút; t3 – thời gian lần vận chuyển máy đào, phút; a- đoạn đường dịch chuyển lần máy đào, phút; ω - diện tích mặt cắt ngang khoang đào, m KM – hệ số xét đến tay nghề thợ lái máy ( 0,86 ÷ 0,98 ) Khi đó: 60 K B Π ∋= t t t 60 + + + Π T Wm W aω - Từ công thức tiến hành dùng phao khác với tơn chống lầy thời gian t1 di chuyển phao chậm tôn chống lầy, dịch chuyển tôn chống lầy sang tuyến khác nhanh phao nổi, lấy đất diện tích khơ nhanh chóng ngập nước Vì suất làm việc sử dung tơn chống lầy có phần hiệu phao trường hợp địa hình phẳng khô 56 CHƯƠNG ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH “NÂNG CẤP HỒ CHỨA NƯỚC CÀNH CHẼ” 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH “Nâng cấp hồ chứa nước Cành Chẽ” xã Hoàng Tân – huyện Yên Hưng – Tỉnh Quảng Ninh Do sở NN&PTNT tỉnh Quảng Ninh làm chủ đầu tư, với tổng diện tích nạo vét 120.886m2, khối lượng nạo vét 362.65m3 4.1.1 Tình hình dân sinh kinh tế vùng Hồng Tân trước xã đảo với diện tích tự nhiên 4.011ha diện tích đất canh tác nơng nghiệp (chỉ có 121 ha) Dân số: 990 hộ dân với 3.510 người Là khu khai hoang hình thành 40 năm, cấu kinh tế nông nghiệp chủ yếu Nguồn nước cung cấp cho sản xuất nông nghiệp sinh hoạt chủ yếu phụ thuộc vào thiên nhiên Do không chủ động nguồn nước nên sản xuất nông nghiệp người dân bấp bênh, mùa thường xuyên, đời sống nhân dân gặp nhiều khó khăn Người dân trồng lúa biển 4.1.2 Tên, vị trí, phạm vi nhiệm vụ dự án - Tên cơng trình : Nâng cấp hồ chứa nước Cành Chẽ - Vị trí : xã Hồng Tân, huyện n Hưng, tỉnh Quảng Ninh - Nhiệm vụ cơng trình : Việc đầu tư xây dựng cơng trình “Nâng cấp hồ chứa nước Cành Chẽ” để khai thác triệt để phát huy hết hiệu cơng trình đảm bảo khả dự trữ nước để cấp đủ nước tưới cho 121ha đất sản xuất nông nghiệp tạo nguồn nước thô sinh hoạt cho 900 hộ dân với 3.150 nhân xả đảo Hồng Tân, huyện n Hưng Nhằm góp phần phát triển kinh tế xã hội nâng cao chất lượng sống nhân dân khu vực 57 4.1.3 Vị trí địa lý - Diện tích lưu vực – Khối lượng nạo vét Hồ chứa nước Cành Chẽ thuộc xã Hồng Tân, huyện n Hưng có toạ độ từ 21000’ đến 21o10’ vĩ độ bắc từ 106o40’ đến 106o52’ kinh độ đông, hồ chứa nước xây dựng lưu vực nhỏ, có diện tích lưu vực F = 0,2Km2, khối lượng nạo vét 362.65m3 4.1.4 Điều kiện địa hình khu vực dự án Hồn Tân xã đảo huyện Yên Hưng, cấu kinh tế nơng nghiệp chủ yếu Địa hình thấp,khơng phẳng,trong khu vực có số vùng địa hình trũng, nhân dân lợi dụng địa hình đắp bờ bao tạo thành hồ chứa nước để phục vụ sản xuất sinh hoạt Các lạch sông ngắn chịu ảnh hưởng thủy triều Mỗi trận mưa lớn cống tiêu khơng đóng mở kịp thời bị ngập úng Khi nước mặn tràn vào việc rửa mặn vơ phức tạp nguồn nước phải dẫn từ hồ Yên Lập tận dụng nhờ kênh N17 qua xã Tân An 4.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA VỊ TRÍ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 4.2.1 Địa hình địa chất thổ nhưỡng lưu vực - Đập đất lòng hồ Trong q trình khảo sát thăm dị kết hợp cơng tác trắc hội thu thập tài liệu cho thấy địa tầng phân bố từ xuống xung quanh bờ hồ cụ thể sau: - Đập đất phía nam hồ chứa (phía quốc lộ đường liên xã): + Lớp bùn sét màu xám đen, lẫn hữu cơ, đất trạng thái dẻo mềm đến chảy nhão + Lớp sét màu xám xanh, xám đen, dẻo mềm, chặt + Lớp đất sét đốm nâu, phớt trắng, vàng, dẻo mềm đến nửa cứng, chặt - Đập đất phía tây hồ chứa: + Lớp bùn sét xám đen lẫn hữu cơ, chiều dầy lớp từ 1,2m đến 2,0m mét, đất có trạng thái dẻo mềm đến chảy nhão phủ khắp khu vực cơng trình (thể mặt cắt địa chất) 58 + Lớp sét màu xám đen, xám xanh, đất lẫn hữu cơ, vỏ sò loại thực vật bị phân huỷ Chiều dầy lớp bình quân từ 2.2m đến 3.5m, đất mềm yếu, trạng thái dẻo mềm đến chảy nhão, chặt + Lớp đất sét, màu vàng nâu, phớt trắng, đốm đỏ, đất lẫn dăm sạn, đất trạng thái dẻo mềm đến nửa cứng kết cấu chặt, xuống sâu đất có kết cấu chặt - Đập đất phía bắc hồ chứa: Là dẫy núi đá vơi, đá nứt nẻ, có hang Kaxtơ, phủ chân núi đất sét, màu xám đen, đất lẫn hữu cơ, thực vật phân huỷ lẫn đá lăn, đá tảng cuối lớp đất sét màu đốm nâu, phớt trắng dẻo mềm, kết cấu chặt - Đập cũ phía Đơng hồ chứa: + Lớp đất nhân công (đất đắp thủ công) đất sét, màu xám xanh, xám đen, lẫn hữu cơ, chặt + Lớp đất sét (đất mềm yếu) màu xám đen, xám xanh, phớt vàng, lẫn hữu loài thực vật bị phân huỷ, dẻo mềm, chặt Hiện tượng thấm rò rỉ lớp đất dễ xây + Lớp đất sét, màu đốm nâu, phớt trắng, vàng, đất trạng thái dẻo mềm đến nửa cứng, kết cấu chặt - Lòng hồ: + Lớp bùn sét xám đen lẫn hữu cơ, chảy nhão, chiều dầy từ 1,0m đến 1,7m + Lớp đất sét, cát màu xám xanh, xám đen lẫn hữu cơ, chặt (đất mềm yếu) chiều dầy lớp từ 2,20m đến 3,60m + Lớp đất sét màu đốm nâu phớt vàng, phớt trắng, dẻo mềm đến nửa cứng, kết cấu chặt vừa 59 4.2.2 Thực vật - Rừng nguyên sinh bị khai thác cạn kiệt, lại loại tái sinh loại nhỏ thấp Trên bề mặt thảm phủ thưa, có mưa lũ thường gây lũ lớn, mùa kiệt gần khơng có dịng chảy - Khu vực lịng hồ có lớp phủ thực vật dày, với loại sú, vẹt, lăn, sậy dày đặc 4.2.3 Đặc điểm khí hậu - Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm 22,2oC, nhiệt độ thấp 10÷12oC, nhiệt độ cao 34÷36oC Biến trình nhiệt độ có dạng đỉnh: Lớn vào tháng VII nhỏ vào tháng II, biên độ nhiệt 13,2oC Nhiệt độ biên độ nhiệt có xu hướng giảm dần từ ngồi khơi vào đất liền - Bức xạ nắng: Hàng năm có từ 1600 đến 1800 nắng, biến trình nắng có dạng hai đỉnh : Đỉnh lớn vào tháng VII tháng chiếm 224 nắng, đỉnh lớn thứ hai vào tháng IX tháng chiếm 205 Điểm cực tiểu thứ vào tháng II chiếm 50 giờ, điểm cực tiểu thứ vào tháng VIII chiếm 180 - Chế độ ẩm: Độ ẩm lưu vực nghiên cứu đạt từ 82% đến 84%, tháng có độ ẩm lớn vào tháng XII, tháng có độ ẩm lớn thứ vào tháng VI, tháng có độ ẩm nhỏ vào tháng IX tháng có độ ẩm nhỏ thứ vào tháng VII, biến trình độ ẩm có dạng hai đỉnh - Chế độ gió: Trên lưu vực nghiên cứu chịu chi phối hai chế độ gió: Gió mùa mùa hạ gió mùa mùa đơng Chế độ gió mùa mùa đơng: Gió thịnh hành bắc đơng bắc, hàng tháng có từ đến đợt gió mùa đơng bắc, đợt kéo dài từ đến ngày có kéo dài tuần Đầu thời kỳ mùa đông gió có hướng bắc đơng bắc đến cuối thời kỳ mùa đơng gió có hướng đơng đơng bắc Trong ngày gió đơng đơng bắc xuất có trận gió đạt cấp VI cấp VII Vào thời kỳ 60 mùa đông xuất mưa thường mưa phùn, lượng mưa nhỏ cá biệt có trận mưa vừa Chế độ gió mùa hè: Mùa hè chịu chi phối gió mùa tây nam, vào vịnh Bắc gió có tính chất thay đổi: lúc gió có hướng nam tây nam Đặc biệt thời kỳ xuất bão áp thấp nhiệt đới, bão đổ vào lưu vực nghiên cứu vào tháng V đến tháng X Khi có bão thường xuất mưa lớn kéo dài nhiều ngày - Chế độ mưa: Lượng mưa hàng năm lưu vực khơng lớn lắm, tổng lượng mưa trung bình năm 2016mm Lượng mưa chủ yếu rơi vào tháng mùa mưa (từ tháng V đến tháng X) đạt gần 80% lượng mưa năm Mùa khô dài ngày lượng mưa lại nhỏ đạt xấp sỉ 20% lượng mưa năm Điều bất lợi với công tác canh tác nơng nghiệp, cần sử dụng nước lượng dịng chảy tự nhiên lại khơng đáp ứng nổi, khơng cần sử dụng nước lượng dòng chảy lại lớn Do vấn đề xây dựng hồ chứa quan trọng khu vực vốn đảo Hoàng Tân Với lượng mưa tập trung phân hoá theo mùa, với tác nhân khác chi phối mạnh sản xuất nông nghiệp xã ảnh hưởng rõ rệt đến môi trường đời sống người dân - Chế độ thuỷ văn: Mùa mưa (từ tháng đến tháng 10) nước lũ từ thượng nguồn sơng Thái Bình đổ sông Đá Bạc kết hợp với mưa lũ từ lưu vực đổ về; từ hai nguồn nước gây bất lợi cho việc tiêu nước Mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 4) lượng nước thượng nguồn sơng Thái Bình giảm xuống nhiều, thuỷ triều xâm nhập sâu vào khu vực làm cho đất nhiễm mặn - Bốc hơi: Là vùng miền núi gần giáp biển nên lượng bốc hàng năm lớn, hàng năm đạt 1000mm, biến trình bóc có dạng hai đỉnh: Lớn vào tháng X nhỏ vào tháng IV, đỉnh lớn thứ hai vào tháng VII 61 nhỏ thứ hai vào tháng VIII.Sau mơ hình bốc tháng trạm Hịn Gai (Bảng 4.1) Tháng Bảng 4.1: Lượng bốc tháng trạm Hòn Gai I II III IV V VI Z(mm) 78,7 53,6 48,3 56,2 87,3 84,0 Tháng VII VIII IX X XI XII Z(mm) 101,4 91,5 116,9 151,3 140,0 123,0 4.2.4 Mạng lưới nghiên cứu khí tượng thuỷ văn - Trên lưu vực đảo khơng có trạm đo đạc thuỷ văn nào, lân cận lưu vực nghiên cứu có số trạm khí tượng thuỷ văn sau: + Phía Đơng: trạm thuỷ văn Dương Huy, trạm khí tượng Cẩm Phả, trạm khí tượng Cửa Ơng + Phía Nam: trạm khí tượng Bãi Cháy , trạm khí tượng Hồnh Bồ + Phía Tây: trạm thuỷ văn Bằng Cả, trạm khí tượng ng Bí Để tính tốn thuỷ văn cho lưu vực nghiên cứu chúng tơi sử dụng tài liệu dịng chảy trạm Dương Huy tài liệu khí tượng trạm Hịn Gai 4.3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀO LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI 4.3.1 Nạo vét mở rộng lòng hồ Đáy hồ nạo vét đến cao trình +0,00 m, hệ số mái đào nạo vét m = 2,5; với diện tích nạo vét 120.886m2; khối lượng nạo vét 362.65m3 Mé hồ giáp đường bê tông liên xã phạm vi nạo vét cách đường bê tông 50,0m Khối lượng đất nạo vét phần đổ lấp vào khu giáp đường bê tông với dải rộng 50,0m đạt cao trình +4,5m tạo mặt quỹ đất xây dựng 62 xã Hồng Tân, khối lượng cịn lại đổ ngồi lịng hồ khu vực đầm Rùa san lấp tạo mặt bằng, cự ly vận chuyển trung bình km 4.3.2 Nâng cấp đập đất - Đập đất + Tôn cao áp trúc đập đất đạt cao trình đỉnh đập +4,5m, chiều dài đập L = 1.122,00m; + Tại vị trí đập : đào bỏ lớp đất yếu dày trung bình 3m, sau trải 01 lớp vải địa kỹ thuật đắp đất đầm nện đạt dung trọng khơ γk =1,60 T/m3 hồn trả lại - Mặt đập + Đoạn đường vào từ K0 ÷ C3; dài L1 = 90,0m; mặt đập rộng Bđ = 5,0m + Đoạn dài từ C3 ÷ C41; dài L2 = 1.032,0m; mặt đập rộng Bđ = 3m Gia cố chống xói mặt đập đổ lớp bê tông M250 đá 2x4 dày 20cm, rộng 2,4m ( riêng đoạn đường vào rộng 4,4m), lót bạt dứa; độ dốc mặt đập i = 1% phía hồ, 5m bố trí 01 khớp nối 02 lớp giấy dầu + 02 lớp nhựa đường Hai bên khố đỉnh đập bê tơng M150 kích thước (30 x 30)cm Mái thượng lưu m = 2,5 Gia cố bảo vệ mái bê tông cốt thép M200 dày 12cm kích thước (2,2 x 2,2 x 0,12)m đổ chỗ, bê tơng lót M100 đá (1x2) dày 5cm, vải địa kỹ thuật rộng 50cm khe nối Chân khay đổ liền lát mái bê tông cốt thép M200 đá (2x4), cao 50 cm, dày (20 ÷40)cm, cao trình đỉnh cao trình nạo vét 0,00m Mái hạ lưu m = 2,0; (Riêng phạm vi đất dự kiến qui hoạch từ cọc C28 đến cọc C40 dài 385,0m, mái m = 1,0) 63 Từ cọc C10+6m đến cọc C17 ( phía Bắc hồ giáp núi đá) dài L = 235,9m, kết hợp mái bờ kênh thoát nước lát đá khan bảo vệ gồm 03 lớp: Vải lọc, đá dăm lót (4x6) dày 10cm, đá hộc lát khan dày 30cm Phần lại trồng cỏ bảo vệ - Đất đắp đập đầm nện đạt dung trọng khơ γk =1,60 T/m3 4.3.3 Tính tốn chọn kết cấu phao phục vụ thi công nạo vét hợp lý - Với điều kiện địa hình, địa chất cơng trình “Nâng cấp hồ Cành Chẽ” nêu em thiết kế lựa chọn phao sau: - Trọng lượng tác dụng gồm: + Trọng lượng ô tô :19,5 tấn; dài 8,4m; rộng 3,2m + Vật liệu bùn = 1,3 *10 =13 1,3 trọng lượng riêng bùn ướt (t/m3), thể tích thùng xe 10m3 + Trọng lượng máy xúc phân thành tải trọng: Cần xúc (Tay gầu): 4,5 tấn; dài 12m; cao 2,8m Gầu xúc + vật liệu gầu = 5,3tấn Bệ máy xúc = 40tấn; rộng 2,6m, cao 1,2m + Trọng lượng phao : Ở em thiết kế phao hàn kín mặt thép dày 7mm Chiều cao phao khống chế 1,8m; chiều rộng xe (máy xúc ô tô) khống chế 12m theo tương ứng bảng tính 4-1; cịn chiều dài phao tính tốn thử dần theo điều kiện phao lên (D >W) + Lực nổi: D = 1*chiều dài (CD)*chiều rộng (CR) *chiều cao phao + Thể tích : V = D - W + Gọi h1 ; h2 mớn nước tương ứng phía mũi phía phao nổi, thể hình vẽ (4.1) Theo ta biểu diễn được: h2 = h1 + CD*tg α 64 Mặt khác : V = S*CR S = (h1 + h2)*CD/2 - Cũng từ ta xác định tâm trọng lực: Xê dịch ngang trọng tâm : YG = ∑ Mx ∑W i Chiều dọc trọng tâm : XG = ∑ My ∑W i Chiều cao trọng tâm : ZG = ∑ Mz ∑W i Mặc dù trọng lực không gây mơ men trục z, thu tọa độ z G cách tưởng tượng hệ tọa độ mà chất điểm khảo sát đặt quay 900 trục x (hoặc y) Lấy tổng mô men trục x (hoặc trục y) Kết tính tốn bảng sau Bảng 4.2 : Tính với trường hợp chiều rộng phao CR =12m TL Tên gọi Diễn toán Wi Tay địn(m) Mơ men(T.m) xi yi zi Mx My Mz Ơ tô + bùn (19,5 +1,3*10)=32,5 32.5 1.8 3.4 4.4 58.5 110.5 143 (cd*12+cd*1,8+12*1,8)*2 Phao *7.85*0.007 20.57 0 0.9 0 18.52 Máy xúc Tổng cộng Cần xúc (4,5) 4.5 12 11 4.6 54 49.5 20.7 Gầu xúc+Vật liệu(5,3) 5.3 18 17 5.6 95.4 90.1 29.68 Bệ máy(40) 40 7.3 3.7 102.87 292 148 120 500 398.1 331.9 Lực nổi: D = 259,2T; Thể tích phần chìm V = 156,3T Suy chiều cao mạn khô lớn 38,5cm ứng với CD =12m Trường hợp kích thước phao (12 x12 x1.8m) mặt nước 65 -Tọa độ G: XG = 4,86m; YG = 3,86m; ZG = 3,22m Từ tài liệu tham khảo mơ hình thực nghiệm số loại thực tế kích thước phao ổn định chịu tác động tải trọng làm việc Trong số trường hợp ta nối, lắp ghép phao để phục vụ thi công nạo vét bùn với diện rộng 4.4 LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN KHI BỐ TRÍ ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN - Với địa hình, địa chất khu vực đầm lầy phức tạp đa dạng vùng ven biển tỉnh Quảng Ninh, khoảng cách bãi đổ vật liệu xa lắm, đất bùn bạo vét lên tận dụng để san lấp quanh hồ 4.4.1 Chia dải để nạo vét trình tự - Vị trí dải nạo vét theo khu sau: + Phía bắc hồ chứa: điểm góc số 1, 2, + Phía tây hồ chứa: điểm góc số 4, + Phía nam hồ chứa: điểm góc số Các điểm góc tuyến nạo vét vạch rõ mặt thi cơng - Trình tự nạo vét: nạo vét chiếu từ điểm góc vạch phía bờ hồ chứa theo tuyến thi công Lấn dần bên tuyến nạo vét hồn thành Cơng tác xây dựng gần khơng có, tiến hành cắm neo tuyến thi cơng ranh giới khu vực nạo vét 4.4.2 Vận chuyển bùn Vận chuyển chủ yếu dùng ô tô di chuyển phao đưa vật liệu đến bãi thải cách nhịp nhàng, xe trước tiến xe sau lùi vào Trong số trường hợp lớp bùn lỗng ta kết hợp bơm hút thủy lực chuyển qua ống dẫn bùn bãi thải để đạt hiệu cao thi công Và kết hợp mang lại kinh tế hiệu nạo vét 4.5 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 66 Khu nạo vét thực môi trường nước tĩnh nên sử dụng phao hợp lý, mớn nước phao không yêu cầu lớn Việc chế tạo vận chuyển thiết bị phao đến vị trí thi công nạo vét thực dễ dàng, giá thành rẽ Tuy nhiên phao làm việc môi trường nước lợ, nhiễm mặn phải có biện pháp chống ăn mòn thép chế tạo phao, sau hết ca phải có biện pháp xịt rửa nước phần mặt phao thiết bị khác Phao làm việc chủ yếu chịu tải trọng động nên phải ln đảm bảo tính chống chìm phao Phương án dùng máy xúc kết hợp ô tô phao thi cơng nạo vét loại vật liệu gốc to, đá, sỏi hay lau sậy, sú vẹt… cách dễ dàng Trong trường hợp trời mưa việc thi cơng khó khăn, phức tạp Phải kết hợp biện pháp thi công máy thủy lực, dạng máy nạo vét bùn miệng kiểu vành đem lại hiệu cao 4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG Áp dụng phương pháp thi công nạo vét bùn gầu xúc kết hợp phao vùng đầm lầy, đặc biệt vùng đầm lầy ven biển thích hợp Tạo nên hồ chứa nước hay nước mặn qua cống ngăn triều thúc đẩy kinh tế phát triển cho hộ dân quanh vùng Chi phí thi cơng khơng lớn lắm, thực mùa khô Kết cấu phao dễ chế tạo, giá thành rẻ 67 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN: - Vận dụng công nghệ thi công nạo vét bùn gầu xúc phao bè đem lại hiệu mặt kinh tế kỹ thuật với vùng đầm lầy vùng ven biển Quảng Ninh - Luận văn xem xét sở lý thuyết tính tốn thiết kế hệ máy xúc làm việc kết hợp ô tô phao bè hoạt động vùng đầm lầy ven biển vận dụng tính tốn thiết kế hệ phao phục vụ thi công nạo vét bùn cho cơng trình “Nâng cấp hồ chứa nước Cành Chẽ” - Với hệ phao gồm: - Hiệu nạo vét phụ thuộc vào loại bùn vị trí bãi thải - Để đảm bảo tiến độ thi công nạo vét nên chọn mùa khơ để thi cơng 5.2 KIẾN NGHỊ: - Hiện tồn nhiều khu vực đầm lầy ven biển dọc chiều dài đất nước Việc nghiên cứu thi công nạo vét bùn khu vực đầm lầy mang lại hiệu cao, phục vụ cho chương trình phát triển kinh tế biển cách dài lâu - Cần nghiên cứu sâu dây chuyền công nghệ nạo vét điều kiện địa hình phức tạp - Bên cạnh phát triển phương pháp tính tốn thiết kế phao chịu tác động tải trọng động sóng thủy triều gây 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc Ẩn, Nền móng cơng trình, Nhà xuất xây dựng , Hà Nội, 2008 Nguyễn Cảnh Cầm nnk, giáo trình thủy lực, Nhà xuất nơng nghiệp, (2006) Cao Văn Chí, Giáo trình học đất, trường Đại học Thuỷ lợi, Nhà xuất xây dựng , Hà Nội, 2003 Giáo trình thi cơng - Tập I, trường Đại học Thủy lợi, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2004 Nguyễn Quốc Hòa, Bài giảng cơng trình biển mềm, Đại học Giao thơng vận tải Hà Nội, (2008) Phạm Ngọc Khánh, Giáo trình sức bền vật liệu, Nhà xuất xây dựng , Hà Nội, 2006 Kỹ thuật thi công nước, Nhà xuất giao thông vận tải Hà Nội 2007 Hồ Ngọc Luyện nnk, Kỹ thuật thi cơng cơng trình cảng – đường thủy, nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2003 Lê Thanh Tùng nnk, Lý thuyết tàu thủy, Nhà xuất Bách khoa ,Hà Nội, 2009 ... luận văn em nghiên cứu phương pháp thi công nạo vét bùn gầu xúc phao nhằm cải tạo khu đầm lầy thể chương sau 18 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG BẰNG GẦU XÚC KẾT HỢP VỚI Ô TÔ TRÊN PHAO NỔI 2.1 LỰA... kết nghiên cứu, ưu nhược điểm phương hướng giải 3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM Để thi công nạo vét bùn phải... CỦA ĐỀ TÀI III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM