i. Giải pháp phi công trình
5.6. xuất phương án vận hành, duy tu, bảo dưỡng công trình
Hệ thống công trình kè biển, do xây dựng ở vùng có các điều kiện động lực phức tạp, điều kiện địa chất thường là yếu và chịu tác động trực tiếp của các cơn bão, do đó công tác kiểm tra, duy tu, bảo dưỡng tuyến công trình sau khi đưa vào hoạt động là rất quan trọng.
Tuyến kè cần được kiểm tra định kỳ, chu kỳ kiểm tra các hạng mục của tuyến đê được tham khảo như trong bảng sau:
Bảng 5.10: Thời gian kiểm tra định kỳ các hạng mục của tuyến đê
Hạng mục Chu kỳ dài nhất
Hình học mái kè 12 tháng
Vị trí các viên đá ( cấu kiện) trên mái kè 12 tháng Tính chất cơ lý của mái kè 12 tháng
Sự phát triển của hố xói 6 tháng
Ngoài ra cần phải tiến hành kiểm tra các hạng mục của tuyến đê trước và sau mỗi cơn bão để có biện pháp gia cố, xử lý và khắc phục kịp thời.
Đối với mái phía đồng do ta lựa chọn biện pháp bảo vệ là trồng cỏ nên thời gian đầu khi cỏ mới được trồng cần có công tác chăm sóc thường xuyên, tiến hành trồng bổ xung những vị trí cỏ bị chết
Đối với mái phía biển, khi các cấu kiện BTĐS (viên đá) bị ăn mòn hoặc bị di chuyển thì cần tiến hành sửa chữa bằng cách thay mới hoặc bổ xung.
Đối với chân kè do thường xuyên nằm dưới mực nước biển nên sẽ bị ăn mòn mạnh đồng thời có thể bị dòng chảy do sóng mang đi. Biện pháp khắc phục là bổ xung lớp phủ trên cùng.
CHƯƠNG 6: THI CÔNG KÈ BIỂN 6.1. Thi công phần đất
6.1.1 Đắp mái kè
Dùng biện pháp thi công cơ giới kết hợp với thủ công, công tác đất đối với đất khô phải tạo được nền mái chặt có dung trọng đất đắp γ≥1,45 T/m3.
6.1.2 Thi công cọc bê tông dự ứng lực, xếp rọ đá, trải thảm đá
Có thể thi công cọc bê tông dự ứng lực bằng phương pháp xói nước kết hợp với búa rung.
6.2. Thi công bê tông
Thi công bê tông phải đảm bảo mác thiết kế, chiều dày và chiều rộng, cấp phối đá dăm cho từng loại bê tông. Nước trộn vữa bê tông phải là nước sạch đảm bảo không có tạp chất ăn mòn và phá hủy bê tông. Bê tông mặt đê đổ tại chỗ theo từng khối và (5x5)m .
Thi công bê tông bằng thủ công + máy (máy trộn, máy đầm dùi, máy đầm bàn). Đối với mái kè phía biển, khi thi công cần có thêm phụ gia chống xâm thực (2% đến 5% khối lượng xi măng) để đảm bảo cho tính bền vững và lâu dài của dự án.
Thi công cấu kiện bê tông lát mái phải đảm bảo mác của bê tông M250 các kích thước chính xác để dễ dàng lắp ghép. Cấp phối hạt vật liệu phải theo các quy định về tiêu chuẩn thiết kế đối với bê tông ngành Thuỷ lợi. Khuôn đúc phải được kiểm tra về độ chính xác, đồng đều các kích thước của tất cả các khuôn sử dụng. Sau mỗi đợt đổ cấu kiện đều phải tiến hành kiểm tra và làm vệ sinh khuôn..
6.3. Thi công vải lọc, lớp đệm.
Vải lọc đối với đê kè biển là một khâu đặc biệt quan trọng liên quan đến an toàn công trình, chính vì vậy việc thi công vải lọc cần tuân thủ nghiêm ngặt theo các quy định thiết kế. Sau khi hoàn thành công tác đất mới thi công vải lọc, vải lọc được trải đúng theo đồ án thiết kế. Vải lọc được đặt theo tuần tự trải từ chân tấm bê tông dọc theo tấm bê tông, sau đó được trải lên mái kè. Vì thi công hố chân khay phải tranh thủ lúc nước triều thấp nên chỉ thực hiện việc đặt vải lọc theo chiều dọc tuyến kè 4 m (ứng chiều rộng khổ vải) hoặc nhiều nhất 8 m (ứng với 2 lần chiều rộng khổ vải).
Trước khi đặt vải lọc công tác đất ở mái phải được chuẩn bị, tạo mái phẳng, đều, đầm nện đạt dung trọng thiết kế là γ≥1,55 T/m3.
Mép của 2 tấm vải lọc liên tiếp nhau phải gối chồng lên nhau 0,3 m.
Vì vải lọc chỉ định làm kè biển là loại vật liệu hữu cơ nên dễ bị hư hỏng bởi tia tử ngoại mặt trời. Do đó, khi đặt vải lọc cần tránh hoặc giảm tối thiểu vải trực tiếp với ánh sáng mặt trời bằng cách rải một lớp đá dăm lên bề mặt vải. Các cuộn vải lọc đưa ra công trường phải có bạt che.
Thi công dăm đệm
Lớp đệm thi công phải đúng chiều dày và cấp phối, thi công bằng phương pháp thủ công
Thi công cấu kiện
Khuôn đúc cấu kiện phải được kiểm tra về độ chính xác của các kích thước.
6.4. Mặt bằng thi công
Bãi đúc cấu kiện: Bãi đúc cấu kiện lát mái kè phía biển gồm 01 bãi nằm đầu tuyến, cuối tuyến và giữa tuyến khoan 02 giếng nước ngọt để lấy nước phục vụ sinh hoạt cho công trường và công tác thi công. Làm án trại và nhà kho để bảo quản vật liệu: xi măng, sắt thép....
Đường thi công: Do đó đường thi công bố trí dọc theo tuyến đê, kè và tận dụng đường giao thông đã có.
6.5. Một số yêu cầu khi thi công
- Sử dụng các phương tiện thi công ít gây ô nhiễm, chọn thời gian thi công thích hợp, để tránh tác động của thủy triều, tránh gây ách tắc giao thông,tai nạn.
- Trong suốt quá trình thi công phải tưới nước đường thi công để tránh bụi, ô nhiễm cho dân trong vùng.
- Nâng cao hiểu biết của cộng đồng về bảo vệ môi trường.
- Cần tổ chức thông tin, phổ biến về quy mô và lợi ích của dự án để người dân hiểu rõ để có ý thức tham gia thực hiện và quản lý khai thác dự án.
CHƯƠNG 7: CHUYÊN ĐỀ MÔ HÌNH TÍNH TOÁN XÓI TRONG BÃO 7.1. Mở đầu
Xói, đặc biệt là xói trong điều kiện bão là một trong những cơ chế phổ biến gây hư hỏng và mất ổn định đối với công trình đê, kè biển. Mức độ xói lở trở nên nghiêm trọng hơn đối với những bờ biển cát và đụn cát dưới tác động của bão. Trong bão, quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ do tác động của sóng và nước dâng là nguyên nhân chủ yếu gây nên các hố xói trước chân công trình và hạ thấp bãi.
Việc dự báo tin cậy mức độ xói trong bão có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật quan trọng trong công tác thiết kế xây dựng công trình. Từ trước đến nay trong tính toán thiết kế đê biển, các tính toán xói chân công trình đều dựa trên các công thức kinh nghiệm được xây dựng cho trường hợp tường đứng. Qua quan sát thực tế cho thấy những công thức này thường chưa kể đến hết các yếu tố ảnh hưởng của các tham số và thường cho ra kết quả thiên lớn khi áp dụng cho đê biển, kè biển.
Vì những lý do trên, chuyên đề này xem xét, đánh giá phạm vi của hố xói trước chân công trình trong điều kiện bão sử dụng mô hình số WADIBE-TC. Kết cấu bảo vệ chân kè được mô phỏng là hệ thống cọc cừ và thảm đá.
Ưu điểm:
- Ưu điểm của mô hình là ta có thể mô phỏng được kết cấu bảo vệ chân đê bằng những dạng bảo vệ khác nhau,có thể là đê mái nghiêng hoặc đê tường đứng...
- Mô hình toán Wadibe - CT cho phép lựa chọn điều kiện biên, điều kiện thuỷ động lực học một cách mềm dẻo.
- Ngoài ra, mô hình này có thể tính toán với nhiều hình dạng bãi với các kết cấu chân công trình khác nhau
7.2. Tính theo xói theo phương pháp mô hình
7.2.1 Giới thiệu về mô hinh Wadibe – CT
Mô hình số trị Wadibe CT được phát triển bởi Khoa Kỹ thuật Biển Trường đại học Thủy lợi. Wadibe CT mô phỏng sự phát triển theo thời gian hố xói trước chân công trình dựa trên sự mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ. Các quyluật vật lý chi phối quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ của mô hình được xâydựng dựa trên cơ sở mô hình Unibest TC (DELFT, Hà Lan) với phần nghiên cứu thêm về các ảnh hưởng của công trình.
Mô hình gồm các mô đun sau :
• Mô đun sóng
• Mô đun mặt cắt phân bố lưu tốc dòng phản hồi
• Mô đun vận tốc phân tử sóng
• Mô đun vận chuyển bùn cát lơ lửng và bùn cát đáy
• Mô đun biến đổi bùn cát đáy.
Cơ sở của phương pháp
Mô hình mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ dựa trên sự phân bố lưu tốc dòng phản hồi.
Phân bố lưu tốc dòng phản hồi:
- Trên cùng một đoạn đường bờ, ứng suất tạo ra do ảnh hưởng của độ sâu theo
phương ngang bờ cân bằng với độ dềnh của sóng. Cụ thể, khi sóng tiến vào bờ, sự chênh lệch ứng suất do độ cao sóng bị hạ thấp và thay đổi động lượng trong sóng cuộn bề mặt, cùng với sự chênh lệch áp suất dẫn tới mặt nước bị dềnh lên. Chính vì vậy, dưới mặt nước xuất hiện dòng chảy vòng như sau:
- Phía trên mặt nước là khối thông lượng hướng về phía đất liền. - Phía dưới là dòng phản hồi hướng về phía biển (dòng chảy đáy).
Ở sát đáy biển xuất hiện dòng hướng về phía đất liền do sự ảnh hưởng của lớp biên sóng để cân bằng động lượng.
Hình 7.1: Phân bố lưu tốc dòng phản hồi do sóng bão
Sự phân bố lưu tốc dòng chảy được tính toán dựa trên phương trình cân bằng hướng ngang. Roelvink và Reniers (1994) đã giải phương trình này với mô hình 3 chiều. Mô hình có kể tới ảnh hưởng của ứng suất gió, lực do sóng vỡ, độ dốc mặt nước và ảnh hưởng của lớp biên sóng.
Mô hình này chia lớp nước trước chân công trình thành 3 lớp để nghiên cứu như sau:
Lớp mặt : từ vị trí chân sóng lên tới mặt nước.
Lớp giữa : từ vị trí đỉnh của chân sóng tới mực nứoc biển trung bình.
Lớp đáy: là lớp biên tại đá.
Các bước thực hiện tính toán theo mô hình WADIBE - CT
• Bước 1: Nhập các thông số đầu vào cho mô hình
− Mực nước thiết kế: MNTK = + 2,43 (m)
− Chiều cao sóng trung bình quân phương (Hs=1.41Hrms)
Lấy cách bờ 2km, từ mô hình truyền sóng WADIBE => Hrms= 4,173 m. − Chiều cao sóng trung bình quân phương tại vùng nước sâu
( Hrms.0 = 4,67 m )
− Chu kỳ sóng nước sâu Tp = 8.21 (s).
− Góc sóng tới chọn bằng 0.
− Đường kính hạt cát : d90 = 0,35 (mm) ; d50 = 0,45 (mm)
− Thời gian bão tác dụng : t = 4 ÷ 6 (giờ)
− Hệ số Ks ảnh hưởng của kích thước hạt vật liệu.
− Hệ số Rc (m) ảnh hưởng của dòng chảy.
− Hệ số Rw (m) ảnh hưởng của sóng.
− Hệ số Ks ảnh hưởng của ma sát (tự chọn).
• Bước 2 : Nhập file mặt cắt *.prl và file công trình *.str lưu file dự án.
7.2.2 Hiệu chỉnh mô hình
Mô hình được hiệu chỉnh bằng cách thay đổi lần lượt các thông số ảnh hưởng lớn đến kết quả tính toán của mô hình nhằm đưa đến kết quả ổn định nhất tại các mặt cắt đại diện được chọn.
Xét 2 mặt cắt đại diện cho khu vực nghiên cứu là: MC2 (P33) và MC3 (P49) đại diện cho 2 vị trí khác nhau, vị trí có đỉnh đụn cát thấp và cị trí đỉnh đụn cao. Với mỗi một mặt cắt tiến hành hiệu chỉnh các thông số mô hình dễ gây biến đổi nhất trong mô hình gồm thông số về số mắt lưới (∆X1), thông số khoảng cách sóng vỗ (
nl
H ), thông số làm trơn mặt địa hình..các thông số này được hiệu chỉnh như bảng sau:
Bảng 7.1: Bảng biểu diễn sự ảnh hưởng của các thông số mô hình đến kết quả
Mặt Cắt ∆X1 Hnl Thông số làm trơn Chiều sâu hố xói (hx ) Đáy Vùng cát bồi MC2 3.5 0,35 0,001 0,001 1,615 3.5 0,4 0,001 0,001 1,618 4 0,35 0,001 0,001 1,507 4 0,4 0,001 0,001 1,507 MC3 3.5 0,35 0,001 0,001 4,233 3.5 0,4 0,001 0,001 5,206 4 0,35 0,001 0,001 3,887 4 0,4 0,001 0,001 3,863
Như vậy qua quá trình thay đổi các thông số mô hình, ta chọn được các thông số làm kết quả tính toán ổn định nhất:
Tại MC2 [P33]: ∆X1 =4; Hnl = 0,4; Thông số làm trơn = 0,001.
Tại MC3 [P49]: ∆X1 =4; Hnl = 0,4; Thông số làm trơn = 0,001.
7.2.3 Kiểm tra độ nhạy mô hình
Kiểm tra độ nhạy của mô hình qua các thông số mô hình gây ảnh hưởng đến kết quả tính toán cho ta biết được sai số tính toán của mô hình ảnh hưởng đến bài toán đặt ra lớn hay nhỏ tùy vào mức độ để có các giải pháp sử lý phù hợp.
Do điều kiện có hạn chế tác giả chỉ đi đến phân tích độ nhạy của 3 thông số mô hình gây ảnh hưởng lớn nhất đến kết quả tính toán là: thông số về số mắt lưới (∆X1
), thông số khoảng cách sóng vỗ (Hnl), thông số làm trơn mặt địa hình như sau:
Thông số về số mắt lưới (∆X1):
Thông số mắt lưới ∆X1 là các mắt lưới được chia từ phía đụn cát ra đến vùng sóng vỗ. Tiến hành phân tích kết quả khi thay đổi giá trị ∆X1 từ giá trị ổn định tăng
lên và giảm xuống 0,5 đơn vị tương ứng với các giá trị chiều sâu hố xói ( hx ) được
thể hiện qua đồ thị sau:
Hình 7.2: Đồ thị phân tích độ nhạy của thông số mắt lưới tại MC2
Hình 7.3: Đồ thị phân tích độ nhạy của thông số mắt lưới tại MC3
- Qua đồ thị có thể thấy khi tăng hoặc giảm giá trị ∆X1 thì giá chiều sâu hố xói
cũng tăng lên hoặc giảm đi, nhưng không theo một quy luật rõ ràng.
- Đường thẳng trung bình tại 2 mặt cắt trên đều đi qua điểm ổn định hoặc điểm ổn định này gần nhất với đường trung bình này.
- Tuy chiều sâu hố xói không theo quy luật rõ ràng, nhưng vẫn có xu hướng giảm
Thông số khoảng cách biên sóng vỗ (Hnl):
Khoảng cách biên sóng vỗ là khoảng cách tính từ vùng sóng vỗ vào đến đụn cát. Phân tích độ nhạy bằng cách tăng lên hoặc giảm Hnl từ mốc ổn định 0,1 đơn vị, kết quả tính toán được thể hiện trên đồ thị sau:
Hình 7.4: Đồ thị phân tích độ nhạy của thông số khoảng cách biên sóng vỗtại MC2
Hình 7.5: Đồ thị phân tích độ nhạy của thông số mắt lưới tại MC3
Nhận xét:
- Chiều sâu hố xói không tăng theo một quy luật rõ ràng.
- Khi tăng lên hoặc giảm các thông số Hnl chiều sâu hố xói gần như giữ ở mức độ ổn định.
- Thông số mô hình Hnl làm ổn định mô hình nhất nằm tiệm cận với đường trung bình của các thông số thay đổi
Thông số làm trơn mặt địa hình:
Gồm các thông số làm trơn nhẵn đáy và phần cát bồi. Phân tích độ nhạy bằng cách tăng thông số lên 0,001 lần đơn vị, kết quả phân tích được thể hiện qua đồ thị sau:
Hình 7.6: Đồ thị phân tích độ nhạy của thông làm trơn tại MC2
Hình 7.7: Đồ thị phân tích độ nhạy của thông làm trơn tại MC3
Nhận xét:
- Chiều sâu hố xói không tăng theo một quy luật rõ ràng.
- Thông số làm trơn này làm ổn định mô hình nhất nằm tiệm cận với đường trung bình của các thông số thay đổi.
7.2.4 Kết quả tính toán cho các mặt cắt trước và sau khi có công trình
Sau khi đã hiệu chỉnh các thông số mô hình, kết quả tính hiệu chỉnh mô hình đã cho kết quả ổn định, tiến hành tính toán cho từng mặt cắt với các bước tính toán đã xác định như phần 7.2.1 . Kết quả tính toán cho từng mặt cắt như sau:
Mặt cắt 2 ( P33): Là mặt cắt nằm ở cọc P33, mặt cắt này đại diện cho các vị trí có đụn cát thấp, cần được gia cố đỉnh chắc chắn như thiết kế đê.
Hình 7.8: Diễn biến xói lở tại MC2 khi chưa có công trình
Hình 7.9: Diễn biến xói lở tại MC2 biến đổi qua thời gian khi chưa có công trình
Khi có công trình: Mái, đỉnh và chân kè được giá cố chắc chắn.