Theo kết quả nghiờn cứu đề xuất tuyến đờ biển xuất phỏt từ phớa Gũ Cụng (Tiền Giang) đến gần Vũng Tàu (cỏch Vũng Tàu 5km), nằm phớa ngoài cỏc cửa sụng chớnh như: Cửa Soài Rạp, Lũng Tàu, cửa sụng Thị Vải, cỏch bói biển Cần Giờ khoảng 10km.
Hỡnh 2.1. Vị trớ dự kiến vựng tuyến đờ biển Vũng Tàu – Gũ Cụng [5]
Với phương ỏn tuyến đờ biển như vậy, õu thuyền Vũng Tàu – Gũ Cụng được đề xuất bố trớ tại 2 vịtrớ đú là bốtrớ trờn đờ chớnh và bốtrớ trờn đờ phụ.
2.1.1.1. Âu thuyền bố trớ trờn đờ chớnh
Theo phương ỏn bố trớ này, õu thuyền được bố trớ trờn tuyến đờ chớnh tại cửa ra của luồng Soài Rạp.
- Ưu điểm: Hạn chế đỏng kể sự biến đổi luồng trờn vịnh Gềnh Rỏi, rỳt ngắn khoảng cỏch đi vào luồng Soài Rạp, bố trớ cống và õu thuyền gần nhau nờn việc quản lý vận hành thuận tiện hơn.
- Nhược điểm: Âu thuyền chịu tỏc động trực tiếp của súng, giú từ ngoài khơi nờn cần phải làm hệ thống đờ chắn súng, phải làm cầu giao thụng cú tĩnh khụng lớn nờn kinh phớ đầu
tư cao. Hỡnh 2.2. Bố trớ õu thuyền trờn đờ chớnh
[5]
2.1.1.2. Âu thuyền bố trớ trờn đờ phụ
Hỡnh 2.3. Cỏc phương ỏn bố trớ õu trờn đờ phụ [5]
Trong phương ỏn bố trớ này, õu thuyền được bố trớ trờn tuyến đờ phụ từVũng Tàu đến Cần Giờ.
Ưu điểm: Âu thuyền trỏnh được tỏc động của súng, giú trực diện từ biển, Khụng phải làm cầu giao thụng qua õu thuyền nờn giảm được chi phớ.
Nhược điểm: Quóng đường đi vào luồng Soài Rạp dài, bố trớ luồng ra, vào õu thuyền phức tạp, ảnh hưởng đến giao thụng thủy qua khu vực vịnh Gềnh Rỏi.
Trong khuụn khổ nghiờn cứu của luận văn, tỏc giảđề xuất lựa chọn bố trớ õu thuyền trờn tuyến đờ chớnh để nghiờn cứu cỏc nội dung tiếp theo.
2.1.2. Quy mụ cụng trỡnh
Theo nghiờn cứu tớnh toỏn của Hội cảng đường thủy và thềm lục địa Việt Nam (VAPO), căn cứ vào theo Quyết định số 2190/QĐ-TTg ngày 24 thỏng 12 năm 2009 của Thủ Tướng Chớnh Phủ về việc phờ duyệt Quy hoạch phỏt triển hệ thống cảng biển Việt Nam đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 và Theo Quyết định 1475 của Bộ GTVT khi phờ duyệt Quy hoạch chi tiết cảng biển nhúm 5 cho giai đoạn 2020, tầm nhỡn 2030 thỡ õu thuyền được nghiờn cứu thiết kếđể đảm bảo cho tàu cú trọng tải 50.000 DWT cú thể ra vào thuận lợi.
Quy mụ õu thuyền được tớnh toỏn lựa chọn là loại õu đa tuyến, 4 buồng õu đảm bảo cho tàu cú trọng tải 50.000 DWT cú thể qua lại thuận lợi, đảm bảo lưu lượng và khối lượng hàng húa theo quy hoạch được phờ duyệt.
2.2. Mục tiờu và nhiệm vụ của cụng trỡnh
Âu thuyền cựng với hệ thống đờ biển và cống kiểm soỏt triều cú nhiệm vụ: + Chống lũ lụt, ngập ỳng và xõm nhập mặn cho toàn vựng TP.HCM, trước mắt và lõu dài (khi mực nước biển dõng thờm 75ữ100cm); Tăng cường khả năng thoỏt lũ, giảm chiều sõu và thời gian ngập lụt, chống xõm nhập mặn cho vựng ĐTM trong điều kiện biến đổi khớ hậu và nước biển dõng;
+ Chống xõm nhập mặn cho khu vực Gũ Cụng, Long An; phũng chống thiờn tai và cỏc tỏc động từ biển cho toàn bộ khu vực TP. HồChớ Minh và vựng ĐTM với diện tớch hơn 1 triệu ha.
+ Về lõu dài khi, sau khi xử lý tốt mụi trường ở khu vực sẽ chuyển thành hồ chứa nước ngọt cho vựng Đồng Thỏp Mười, chuẩn bị cho mọi sự biến động bất lợi về dũng chảy do tỏc động của cỏc hồ thủy điện và cỏc nước ở phớa thượng nguồn.
+ Dự ỏn tạo điều kiện rỳt ngắn khoảng cỏch giao thụng giữa cỏc tỉnh miền Tõy với cỏc tỉnh ở Nam Trung bộ. Đặc biệt, dự ỏn cú tỏc động tớch cực và đem lại hiệu ớch tổng hợp, tạo sự liờn kết cho phỏt triển kinh tế - xó hội, tạo động lực cho phỏt
triển ngành cụng nghiệp, dịch vụ, mở rộng và hỡnh thành chuỗi đụ thị mới của cả TP.HCM và cỏc tỉnh, thành phố lõn cận (Vũng Tàu, Đồng Nai, Long An, Tiền Giang và cỏc tỉnh Tõy Nam Bộ,…). Là nơi xõy dựng hệ thống cảng biển trong tương lai, khai thỏc năng lượng giú và năng lượng triều.
+ Sử dụng một phần đất và mặt nước hồ khu vực lấn biển lấy kinh phớ xõy dựng đờ biển, giảm kinh phớ đầu tư của nhà nước.
+ Đảm bảo giao thụng thủy cho cỏc tàu cú trọng tải đến 50.000 DWT qua lại.
2.3. Điều kiện tự nhiờn của vựng dự ỏn[2], [5]
2.3.1. Đặc điểm về thủy văn thủy lực
Dựỏn đờ biển Vũng Tàu - Gũ Cụng liờn quan trực tiếp đến vựng hạdu lưu vực hệ thống sụng Đồng Nai, và một phần khu vực Đồng Thỏp Mười bao gồm cỏc tỉnh Bỡnh Dương, Đồng Nai, TP.HCM, Tõy Ninh, Long An, Đồng Thỏp và Tiền Giang, với tổng diện tớch 1.080.520 ha.
Hệ thống sụng trong vựng dự ỏn là phần hạlưu của sụng Mờ Kụng và hệ thống sụng Vàm Cỏ, sụng Đồng Nai, sụng Sài Gũn, sụng Nhà Bố, sụng Soài Rạp, sụng Lũng Tàu, sụng Cỏi Mộp - Thị Vải... cựng với hệ thống sụng kờnh sụng trong Đồng Thỏp Mười và vựng thành phố Hồ Chớ Minh. Ngoài ra, dự ỏn cũn chịu tỏc động trực tiếp từ cỏc chế độ thủy triều, thủy văn, thủy lực và cỏc điều kiện hải văn khỏc của biển Đụng.
2.3.1.1. Mực nước trước khi cú cụng trỡnh đờ biển
Mực nước quan trắc tại trạm hải văn Vũng Tàu như sau:
Bảng 2.1. Tần suất mực nước giờ tại trạm hải văn Vũng Tàu (khi chưa cú đờ biển Vũng Tàu – Gũ Cụng)[2] P% 1 3 5 10 20 50 70 95 97 99 H,giờ 111 96 88 74 53 0 -56 -182 -202 -234 H,đỉnh 132 123 118 114 99 79 64 40 36 27 H,chõn -56 -77 -89 -110 -132 -173 -201 -256 -267 -286 H,tb 23 15 13 6 -6 -22 -33 -50 -53 -59
Mực nước cực trị (Hmax và Hmin) tại trạm hải văn Vũng Tàu từ 1987 đến 2006 được trớch trờn bảng 2.2 từ Nghiờn cứu của Viện Hải Dương học Nha Trang
Bảng 2.2. Mực nước cực trị tại Vũng Tàu (khi chưa cú đờ biển Vũng Tàu – Gũ Cụng)[2] Mực nước Chu kỳ lặp (năm) 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hmax 139.1 144.4 149.5 152.4 154.5 156.1 157.4 158.5 159.4 160.3 161 Hmin -314 -318 -320 -322 -322.5 -323.2 -323.7 -324 -324 -325 -324.9
2.3.1.2. Mực nước sau khi cú cụng trỡnh đờ biển
Theo kết quả nghiờn cứu của GS. Nguyễn Quang Kim, mực nước dọc cỏc sụng sau khi cú cụng trỡnh đờ biển Vũng Tàu – Gũ Cụng và Lũng Tàu được trỡnh bày trờn hỡnh 2.4
Đường mực nước lớn nhất dọc sụng Sài Gũn từ Thủ Dầu Một đến đờ biển VT-GC dự kiến theo cỏc kịch bản phương ỏn 2 ỏn, hồ chứa xả với tần suất lũ 0.5%
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 110.00 Khoảng cỏch (km) Mực n ướ c ( m ) HT Bvt = 300m, Blt = 200m Bvt =500m, Blt = 200m Bvt =800m, Blt = 200m Thủ Dầu Một Cửa Rạch Tra Cửa Vàm Thuật Cửa K Thị Nghố Phỳ An Nhà Bố Cửa s Vàm Cỏ Đờ VT - GC Cửa sụng Sài Gũn Cửa Soài rạp Cửa kệnh Lộ
Hỡnh 2.4. Đường mực nước lớn nhất theo một số kịch bản
Theo kết quả nghiờn cứu của ĐTĐL.2011-G/61, mực nước đồng thời tại õu thuyền trờn đờ chớnh như sau :
Bảng 2.3. Mực nước đồng thời tại õu thuyền trờn đờ chớnh [2]
Thứ tự Mực nước Phớa Sụng Phớa Biển
1 Max, m 1.190 1.676
2.3.2. Đặc điểm về khớ tượng
2.3.2.1. Chế độ giú
Hiện khụng cú nhiều số liệu quan trắc về súng, giú tại khu vực nghiờn cứu. Từ năm 1986 đến nay việc quan trắc súng được thực hiện 4 lần một ngày tại trạm Bạch Hổ cỏch vựng dự ỏn khoảng 120km.
a) Biểu đồ hướng giú tại mỏ Bạch Hổ b) Biểu đồ hướng giú tại Vũng Tàu
Hỡnh 2.5. Biểu đồ hướng giú
Qua phõn tớch số liệu 20 năm (1987-2006) cho thấy:
Tốc độ giú cực đại khụng lớn, chỉ đạt khoảng 20-22 m/s, thổi theo hướng SW, W, WNW và NW.
Giú theo hướng E và SE nhỡn chung cú tốc độ khoảng 10-14 m/s
Từ thỏng 1 đến thỏng 3, Vũng Tàu chịu giú Đụng Bắc. Thỏng 4 -5 là thời kỳ chuyển hướng giú. Từ thỏng 6 – 9 là giú Tõy Nam. Từ thỏng 10 -12 giú chuyến dần vềĐụng bắc.
6 thỏng đầu năm, giú từ cấp 3 đến cấp 5 là chủ yếu, chiểm trờn 80% thời gian. 6 thỏng cuối năm, giú cấp 3-4 là chủ yếu, chiếm tỷ lệ60 % đến 75%.
2.3.2.2. Nhiệt độ và mưa
Bảng 2.4. Nhiệt độ trung bỡnh, thấp nhất, cao nhất thỏng và năm tại Vũng Tàu [2]
Thỏng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XI Năm
T.bỡnh 29,1 29,4 30,5 31,8 32,1 31,5 30,8 30,8 30,6 30,3 30,1 29,5 30,5
Th.nhất 16,8 18,4 16,8 21,0 18,7 17,9 20,0 18,2 18,6 19,0 17,1 15,0 15,0
Bảng 2.5. Số ngày mưa trung bỡnh thỏng và năm [2]
Thỏng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XI Năm
T.bỡnh 0,9 0,2 0,8 3,7 13,9 18,6 20,0 18,5 18,8 17,0 7,3 3,1 122,8
2.3.3. Đặc điểm về bóo
Mựa bóo tại Việt Nam thụng thường từ thỏng 5 đến thỏng 01 năm sau, trong đú tập trung nhiều nhất từ thỏng 6 đến thỏng 10 trong mựa mưa và phõn bố khụng đều theo vựng địa lý, tần suất xuất hiện bóo giảm dần từ Bắc vào Nam với tỉ lệ: Miền Bắc 58,4%; Miền Trung 36,85% và Miền Nam 4,8%. Ngoài ra, cường độ của bóo tại khu vực Miền Nam cũng nhỏhơn so với Miền Bắc và Miền Trung.
Bóo tỏc động vào bờ biển Việt Nam thường nhỏvà sõu cú nghĩa là vựng ảnh hưởng của bóo thỡ nhỏ (40-100km) nhưng gradient ỏp suất khụng khớ giữa tõm bóo và viền ngoài lại lớn, vận tốc giú cú thểđạt tới 56 m/s.
Vựng dự ỏn thuộc vựng Đụng Nam Bộ là khu vực ớt xuất hiện bóo. Tuy nhiờn, trong khoảng 15ữ20 năm gần đõy số lượng cơn bóo đổ bộ vào Vũng Tàu - Tp Hồ Chớ Minh cú xu hướng tăng lờn. Trong 60 năm gần đõy đó cú 12 cơn bóo đổ bộ vào vựng dựỏn, đõy là vấn đề cần tớnh tới khi thiết kếđờ biển Vũng Tàu - Gũ Cụng.
Bảng 2.6. Tốc độ giú gần khu vực Vũng Tàu tương ứng với chu kỳ lặp lại (Lyon Associates inc. Consulting Engineers, 1974)
Chu kỳ lặp lại (năm) 10 25 50 100
Tốc độ giú thường xuyờn (m/s) 25 28 33 37
Tốc độ giú tức thời (cơn) (m/s) 43 48 56 62
2.3.4. Đặc điểm về thủy triều
Đặc điểm thủy triều tại khu vực dự ỏn là chếđộ bỏn nhật triều khụng đều, một ngày lờn xuống 2 lần với biờn độ lớn (4ữ4,5m). .
Hỡnh 2.6. Đường mực nước thực đo thỏng 6 năm 2012 [2]
Trờn hỡnh 2.6 cú thể thấy, mực nước thủy triều Vũng Tàu theo chếđộ bỏn nhật triều, đỉnh triều cao đạt +1,50 m nhưng chõn triều thỡ xuống gần – 2,80 m.
Bảng 2.7. Mực nước đỉnh triều tại cỏc trạm thủy văn ứng với tần suất xuất hiện [2] Đơn vị: (cm) Trạm Thủy văn Tần suất (P %) 0.01 0.10 0.20 0.3 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 5.0 10.0 Nhà Bố 179.6 170.1 167.2 165.0 163.1 159.9 157.9 156.5 154.5 151.8 147.9 Phỳ An 180.8 170.2 166.8 164.4 162.3 158.7 156.5 154.9 152.6 149.5 145.1 ThủDầu Một 144.7 138.5 136.5 135.0 133.8 131.7 130.4 129.4 128.0 126.2 123.5 Vũng Tàu 167.3 160.7 158.5 156.9 155.5 152.9 151.4 150.2 148.5 146.2 142.7 2.3.5. Đặc điểm về địa hỡnh
Địa hỡnh trờn tuyến đờ biển theo tài liệu thu thập được đó cú sự thay đổi khỏ nhiều từ cao trỡnh đỏy đến vị trớ cỏc bói bồi trờn tuyến. Dựa vào cao độ của cỏc hố khoan địa chất cú thể sơ bộ xỏc định cao độ địa hỡnh dọc tuyến đờ dự kiến. Cao trỡnh đỏy biển tại vị trớ tuyến trung bỡnh khoảng -8.0, cú chỗ sõu tới -11,0m đến - 12,0m; Tại cỏc vị trớ cửa Lũng Tàu cao trỡnh sõu nhất khoảng -20,0m đến -22,0m.
Hỡnh 2.7. Cắt dọc địa hỡnh tại vị trớ tuyến đờ chớnh [5]
Tại vị trớ xõy dựng õu thuyền, cao độđỏy biển từ -9.00m đến -12.00m.
2.3.6. Đặc điểm về địa chất
Tuyến đờ Vũng Tàu - Gũ Cụng nằm trờn khu vực mà nơi đõy cú địa chất nền rất phức tạp, đặc biệt là lớp đất mặt trờn cựng. Đõy là lớp đất sột yếu cú tớnh chất cơ lý kộm, hầu như ớt cú khảnăng chịu tải trọng.
Hỡnh 3.1. Bỡnh đồ vị trớ hố khoan trờn tuyến đờ biển Vũng Tàu - Gũ Cụng[5]
Tại vị trớ õu thuyền tiến hành khoan 01 lỗ khoan với độ sõu 70m, thớ nghiệm SPT 23 lần, lấy 23 mẫu đất, gửi phõn tớch 16 mẫu đất đại diện cho 3 lớp đất. Cỏc thụng số thớ nghiệm trung bỡnh của cỏc lớp đất thể hiện ở trong bảng sau:
Bảng 2.8. Bảng chỉ tiờu cơ lý của cỏc lớp đất Thụng số thớ nghiệm Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 - Thành phần hạt + Hàm lượng % hạt sỏi 1,1 + Hàm lượng % hạt cỏt 30,7 44,8 73,1 + Hàm lượng % hạt bụi 34,9 31,7 14,9 + Hàm lượng % hạt sột 34,4 23,5 10,9 - Độẩm tự nhiờn (W%) 65,78 22,02 21,46 - Dung trọng tự nhiờn (γw kg/cm3 ) 1,51 1,97 1,945 - Dung trọng khụ ( γc kg/cm3) 0,91 1,61 1,607 - Dung trọng đẩy nổi (γđn ) 0,56 1,01 1,01 - Tỷ trọng (∆) 2,61 2,7 2,674 - Độ bóo hũa (G) 92 88 85 - Độ rỗng (n) 65 40 40 - Hệ số rỗng (e0) 1,865 0,677 0,673 - Giới hạn chảy (Wch) 62,4 36 - Giới hạn lăn (Wd) 35,7 19,4 - Chỉ số dẻo (Id) 26,7 16,6 - Độ sệt (B) 1,13 0,16 - Gúc ma sỏt trong (φo ) 03028' 15013' 22054' - Lực dớnh (C kG/cm2 ) 0,053 0,297 0,079
Lớp 1: Đõy là lớp cỏt bựn, bựn cỏt, chiều dày lớp 7m. Thành phần là sột hữu cơ, bựn cỏt màu xỏm đen,xỏm nõu, đụi chỗ xen lớp mỏng cỏt hạt mịn. Trạng thỏi dẻo chảy. Giỏ trị SPT từ0 đến 1.
Lớp 2: Nằm ngay dưới lớp 1, chiều dày 5m. Thành phần là sột, sột pha cỏt hạt mịn màu nõu vàng, xỏm trắng. Trạng thỏi dẻo cứng. Giỏ trị SPT là 14.
Lớp 3: Cỏt, cỏt pha màu nõu vàng, xỏm trắng. Kớch thước hạt mịn - trung - thụ. Trạng thỏi chặt vừa - chặt. Đụi chỗ gặp sạn sỏi thạch anh, lỗ khoan sõu 70m chưa khoan hết lớp này. Giỏ trị SPT từ11 đến 50..
2.3.7. Một số đặc điểm chớnh của õu thuyền Vũng Tàu – Gũ Cụng
Âu thuyền núi chung và õu thuyền Vũng Tàu – Gũ Cụng núi riờng là cụng trỡnh nhằm mục đớch phục vụ giao thụng vận tải thủy, đưa tàu thuyền từnơi cú mực cao đến nơi cú mực nước thấp và ngược lại. Âu thuyền trờn thế giới đó được nghiờn
cứu và xõy dựng từ rất lõu, tuy nhiờn tại õu thuyền tại Việt Nam phần lớn là cỏc õu thuyền nhỏ, đơn giản. Âu thuyền Vũng Tàu – Gũ Cụng là cụng trỡnh cú quy mụ rất lớn, chưa từng cú tại Việt Nam, cụng trỡnh được xõy dựng mới trờn nền đất yếu. Với những đặc điểm cơ bản đú sẽ dẫn tới một số vấn đề về mặt kỹ thuật cần phải hết sức quan tõm khi nghiờn cứu đề xuất, tớnh toỏn kết cấu cụng trỡnh. Đú là:
- Quy mụ cụng trỡnh rất lớn
- Nền múng xõy dựng cụng trỡnh yếu và mới.
- Cụng trỡnh chịu sự tỏc động của súng, giú từ cả hai phớa (ngoài biển vào và trong bờ ra) với tải trọng lớn hơn và phức tạp hơn rất nhiều so với cỏc cụng trỡnh õu thuyền trong sụng.
- Điều kiện thi cụng, vật liệu thi cụng cụng trỡnh gặp nhiều khú khăn.
2.4. Một sốgiải phỏp kết cấu õu cú thể ỏp dụng cho xõy dựngõu thuyền Vũng Tàu - Gũ Cụng.