Nghiên cứu giải pháp kết cấu cầu cảng nổi tạm phục vụ tàu khách du lịch tại Đảo Khỉ, Cát Bà

Nghiên cứu đã tập trung vào đề xuất các giải pháp có tính khả thi nhất dành cho cầu cảng nổi mang tính chất công trình tạm tại đảo Khỉ. Trên cơ sở đánh giá các giải pháp, so sánh về ưu, nhược điểm và cả yếu tố bảo vệ môi trường của đảo đã được phân tích.

TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU CẢNG NỔI TẠM PHỤC VỤ TÀU KHÁCH DU LỊCH TẠI ĐẢO KHỈ, CÁT BÀ RESEARCH TEMPORARY FLOATING WHARF STRUCTURE SOLUTION TO SERVICE TOURIST SHIP ON MONKEY ISLAND, CAT BA NGUYỄN PHAN ANH Khoa Cơng trình, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: phananh.ctt@vimaru.edu.vn Tóm tắt Trong năm gần đây, thành phố Hải Phòng coi phát triển du lịch ngành kinh tế mũi nhọn, có phát triển du lịch Cát Bà Số lượng khách du lịch đến tham quan đảo Khỉ lớn đóng góp nguồn thu khơng nhỏ cho ngân sách huyện đảo Nhưng tàu chở khách du lịch phải đậu đỗ phía ngồi khơng cập vào để đưa đón khách gây nhiều bất tiện tiềm ẩn nguy hiểm sóng thủy triều thấp Để đáp ứng yêu cầu bảo vệ cảnh quan thiên nhiên tự nhiên đảo, việc nghiên cứu giải pháp xây dựng kết cấu cầu cảng tạm cần thiết Năm phương án kết cấu cầu cảng mang tính chất tạm đáp ứng vấn đề kể đề xuất phân tích báo Ngoài ra, phần mềm ANSYS R18.1 sử dụng mơ tính tốn cho phương án cụ thể để xác định chuyển vị trọng tâm bến Từ khóa: Đảo Khỉ, cầu cảng nổi, kết cấu tạm Abstract In recent years, Hai Phong city has considered tourism development as a spearhead economic sector, including tourism development of Cat Ba The number of tourists visiting Monkey Island is very large and contributes a significant source of revenue to the island district's budget But now tourist ships have to park outside and not come in to pick up passengers, causing a lot of inconvenience and potential dangers due to waves and low tide To meet the requirements of protecting the natural landscape of the island, it is necessary to research solutions to build temporary floating wharf structures Five options of temporary floating wharf structure that satisfy the above problems will be proposed and analyzed in this paper In addition, ANSYS R18.1 software is also used to simulate the calculation for a specific 58 option to determine the displacement at the center of gravity of the floating berth Keywords: Monkey island, floating wharf, temporary structure Đặt vấn đề Đảo Khỉ có chu vi khoảng 3km Đây hịn đảo cấu tạo dạng núi có bãi cát tạo thành qua hàng triệu năm sóng gió đưa cát, đá, san hô, loại vỏ sinh vật biển vỏ ốc, vỏ sị, tơm, cua vào chân núi tạo thành bãi cát trải dài hàng km Đặc điểm địa hình đảo chủ yếu địa hình Karst Về đặc điểm khí hậu thủy văn đảo Khỉ chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió mùa, gió mùa Tây Nam mùa hạ gió mùa Đơng Bắc mùa đơng Nhiệt độ trung bình đảo năm khoảng từ 230C-240C [1] Trung bình ngày đảo Khỉ thuộc quần đảo Cát Bà đón 2.500 khách du lịch đến tham quan, số thu phí đảo ước đạt gần 10 tỷ (số liệu năm 2019) [2] đóng góp nguồn thu lớn cho ngân sách huyện Đảo Do đảo Khỉ chưa có hạ tầng kỹ thuật để cập tàu đón, trả khách du lịch, nên tàu khách du lịch phải đậu đỗ phía ngồi, sử dụng tender, đị gỗ chuyển tải khách vào khu vực điểm tham quan, thủy triều thấp việc đưa khách vào đảo gặp nhiều khó khăn, đặc biệt ngày có sóng tiềm ẩn nguy an toàn cao du khách phương tiện Hình Hình ảnh chụp khảo sát khu vực phía ngồi đảo Khỉ Tồn quần đảo Cát Bà, có đảo Khỉ khu dự trữ sinh giới (đã UNESCO công nhận), giải vấn đề khó khăn đảm bảo phải bảo tồn SỐ 68 (11-2021) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY nét tự nhiên đảo vấn đề không đơn giản KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ 2.2 Cầu dẫn liên kết khớp khớp với hai mặt bên pông tông phương án (PA2) Trên sở đề xuất huyện đảo Cát Bà, UBND thành phố Hải Phòng đồng ý mặt chủ trương xây dựng cầu tạm phục vụ tàu cập đưa đón, trả khách vào tham quan đảo Khỉ [3] Với tinh thần đó, tác giả báo chủ động nghiên cứu khảo sát thực tế địa hình, thủy hải văn đảo Khỉ đề xuất số dạng kết cấu cầu cảng tạm phục vụ cho việc đón, trả khách du lịch tham quan đảo để đóng góp thêm giải pháp để huyện đảo nói riêng thành phố nói chung tham khảo cân nhắc Một số giải pháp kết cấu bến đề xuất Do xác định mục tiêu nghiên cứu giải pháp cầu cảng tạm, kết cấu gồm phần: Bến + cầu dẫn kết nối lên bờ, báo bến pông tông thép với kích thước 23,0m x 9,0m x 1,0m (kích thước sẵn có để giảm chi phí gia cơng chế tạo), giải pháp để xuất khác thay đổi cấu tạo thành phần neo giữ bến Với bến với kích thước tàu tham quan du lịch thực tế khai thác đảo Khỉ, bến ln đảm bảo cho tàu cập bến lúc Hình Cấu tạo cầu dẫn liên kết khớp với hai mặt bên pông tông 2.3 Rùa bê tông kết hợp với xích neo giữ ổn định cho bến (PA3) 2.1 Cầu dẫn liên kết khớp trượt mặt pơng tơng phương án (PA1) Hình Mô cấu tạo bến neo rùa bê tơng thơng qua dây xích 2.4 Neo giữ bến 04 góc 04 cọc khoan trực tiếp vào bãi (PA4) Hình Cấu tạo cầu dẫn liên kết khớp mềm phổi cảnh toàn cầu cảng Hình Mơ cấu tạo bến neo giữ 04 cọc SỐ 68 (11-2021) 59 TẠP CHÍ KHOA HỌC - CƠNG NGHỆ 2.5 Neo giữ bến 04 góc 04 cọc liên hợp khoan trực tiếp vào bãi phương án (PA5) ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY mố bờ cấu tạo mố cầu dẫn phải đủ lớn đảm bảo yếu tố kỹ thuật Cầu dẫn có mô men xoắn dẫn tới cấu tạo cần phải tăng cường; - Dao động pơng tơng lớn gây khó khăn cho tàu du khách cập bờ; - Không giải triệt để yếu tố bảo vệ môi trường tự nhiên mố cầu phải đặt bờ PA2 Đặc điểm kỹ thuật: - Sử dụng cầu dẫn, cầu có đầu liên kết khớp với mặt bên bến Liên kết phía bờ khớp cố định; - Đảm bảo khách du lịch lên xuống bền thuận lợi có lối lên xuống bến Yếu tố bảo vệ môi trường tự nhiên đảo: - Giống PA1 Ưu điểm: Hình Mô cấu tạo bến neo giữ 04 cọc liên hợp 2.6 Đánh giá, so sánh giải pháp đề xuất PA1 Đặc điểm kỹ thuật: - Sử dụng từ cầu dẫn trở lên đầu liên kết khớp trượt trực tiếp mặt bến Liên kết phía bờ khớp cố định; - Số lượng cầu dẫn nhiều độ ổn định pơng tơng tăng, kích thước khớp nối hai đầu giảm; - Đảm bảo khách du lịch lên xuống bền thuận lợi có 3-4 lối lên xuống bến Yếu tố bảo vệ môi trường tự nhiên đảo: - Toàn phần bến cầu dẫn cơng trình tạm nên đảm bảo tự nhiên môi trường mặt nước; - Mỗi cầu dẫn phải có mố bờ, mố mố neo mố bê tông cốt thép nên không đảm bảo mặt môi trường Ưu điểm: - Toàn kết cấu bến kết cấu thép nên thuận tiện cho việc thi công đất liền kéo lắp đặt, nên không gây ảnh hưởng nhiều với hoạt động môi trường đảo; - Thi cơng nhanh; - Chi phí xây dựng cao Nhược điểm: - Sóng thủy triều gây dao động trực tiếp lên pông tông thông qua cầu dẫn truyền trực tiếp 60 - Giống PA1 Nhược điểm: - Giống PA1; - Ngoài ra, cấu tạo khớp nối cầu dẫn với pông tông phức tạp - Dao động pông tông lớn, cầu dẫn chịu xoắn lớn nên kết cấu cầu dẫn phức tạp PA3 Đặc điểm kỹ thuật: Sử dụng rùa bê tơng kết hợp với dây xích neo góc pông tông; Yếu tố bảo vệ môi trường tự nhiên đảo: Đảm bảo PA1 PA2 kích thước mố cầu nhỏ; Ưu điểm: - Cấu tạo cầu dẫn mố neo đơn giản PA1 PA2 tính ổn định pơng tơng cao PA1 PA2 - Thi cơng đơn giản, chi phí thấp PA khác, đặc biệt phần cầu dẫn; Nhược điểm: - Lựa chọn vị trí mặt vị trí thả rùa; - Thả phao cảnh báo vị trí rùa dây xích neo tránh tàu cập bến va phải; - Tăng chiều dài cầu dẫn PA4 Đặc điểm kỹ thuật: - Sử dụng cọc bê tông cọc ống thép khoan trực tiếp vào đề neo giữ pông tông; - Cấu tạo cầu dẫn PA1 SỐ 68 (11-2021) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ Yếu tố bảo vệ môi trường tự nhiên đảo: Không đảm bảo môi trường nước bờ thêm cọc bê tông khoan trực tiếp xuống đáy biển trước bãi tắm Ưu điểm: - Cấu tạo toàn bến đơn giản; - Tính ổn định pơng tơng cao PA dao động pông tông chuyển vị theo phương thẳng đứng tùy thuộc vào thủy triều Nhược điểm: Không đáp ứng yêu cầu cơng trình tạm cọc bê tơng cố định lúc lên mặt nước PA5 Đặc điểm kỹ thuật: Tương tự PA4, khác phần phần khoan cọc chìm xuống mặt nước, phần cọc dầm thép I liên kết bulông thông qua mã phần đầu cọc Hình Mơ chia phần tử pông tông Bảng Khai báo tải trọng sóng Yếu tố bảo vệ mơi trường tự nhiên đảo: Giảm yếu tố ảnh hưởng môi trường nước so với PA4 Ưu điểm: Tương tự PA4 Nhược điểm: - Có cọc thép lên mặt nước coi cơng trình tạm cọc thép liên kết bulông với phần khoan cọc cố định đáy biển Qua phân tích, đánh giá ưu nhược điểm năm phương án kể trên, tác giả đề xuất lựa chọn “Rùa bê tơng kết hợp với xích neo giữ ổn định cho bến (PA3)” phương án thiết kế cho cầu cảng tạm đảo Khỉ nói riêng đảo khác thuộc quẩn đảo Cát Bà nói chung Phân tích tính tốn giải pháp đề xuất (a) (b) Để nghiên cứu sâu thêm, báo sử dụng phần mềm chuyên dụng ANSYS R18.1 [4] để mô dao động pông tông giải pháp đề xuất PA3 với biên độ sóng 1,75m tương ứng với chiều cao sóng lớn đảo Khỉ 3,5m (theo kinh nghiệm thực tế ngư dân quần đảo Cát Bà) Với kết hình trên, dao động theo phương pông tông xác định sở ta hồn tồn tiến hành tính toán hệ thống cầu dẫn cho cầu cảng SỐ 68 (11-2021) Hình Một số hình ảnh dao động pơng tơng tác dụng tải trọng sóng (a, b) 61 TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Hình Kết dao động trọng tâm pông tông (trục X- phương cạnh dài; trục Y- phương canh ngắn; trục Z- phương chiều cao pông tông.) Kết luận Lời cảm ơn Nghiên cứu tập trung vào đề xuất giải pháp có tính khả thi dành cho cầu cảng mang tính chất cơng trình tạm đảo Khỉ Trên sở đánh giá giải pháp, so sánh ưu, nhược điểm yếu tố bảo vệ mơi trường đảo phân tích Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.70 Do hạn chế thông số điều kiện địa chất, thủy hải văn khu vực đảo Khỉ, nên báo dừng mức đề xuất giải pháp kết cấu cầu cảng tạ tạm, tính tốn mơ cụ thể phương án đề xuất lựa chọn phần mềm ANSYS R18.1 với chiều cao sóng lớn khu vực đảo Khỉ theo ghi nhận 3,5m Nghiên cứu tiếp theo, tác giả tập trung tính tốn chi tiết kết cấu hệ thống cầu dẫn Đây tốn thiết kế thi cơng phức tạp, đặc biệt phận khớp nối cầu dẫn - pông tông cầu dẫn - mố đặt đảo 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Số liệu thống kê đảo Cát Bà, 2019 [2] Đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội đảo Cát Bà, 2013 [3] Công văn số 5052/VP-GT ngày 11 tháng năm 2020 [4] Student ANSYS Workbench 18.1 Ngày nhận bài: Ngày nhận sửa: Ngày duyệt đăng: 07/6/2021 15/6/2021 23/6/2021 SỐ 68 (11-2021) ... kết cấu cầu cảng tạm phục vụ cho việc đón, trả khách du lịch tham quan đảo để đóng góp thêm giải pháp để huyện đảo nói riêng thành phố nói chung tham khảo cân nhắc Một số giải pháp kết cấu bến... dựng cầu tạm phục vụ tàu cập đưa đón, trả khách vào tham quan đảo Khỉ [3] Với tinh thần đó, tác giả báo chủ động nghiên cứu khảo sát thực tế địa hình, thủy hải văn đảo Khỉ đề xuất số dạng kết cấu. .. bến (PA3)” phương án thiết kế cho cầu cảng tạm đảo Khỉ nói riêng đảo khác thuộc quẩn đảo Cát Bà nói chung Phân tích tính tốn giải pháp đề xuất (a) (b) Để nghiên cứu sâu thêm, báo sử dụng phần mềm