IV. Kết quả đạt được của luận văn: 5
2.4. Một số giải phỏp kết cấu đờ biển cú thể ỏp dụng cho xõy dựng tuyến đờ biển Vũng Tàu
biển Vũng Tàu - Gũ Cụng.
2.4.1. Giải phỏp đờ cú lừi bằng vật liệu tại chỗ kết hợp gia cố nền và mỏi: a. Cấu tạo:
Thõn đờ được cấu tạo bởi rọ đỏ kết hợp với đỏ hộc đổ trong nước, cỏt bơm từ lũng hồ lờn được tận dụng làm lừi đờ. Mỏi đờ được thiết kế với m=3ữ5 và cú thể bố trớ cơ đờ theo từng độ sõu thớch hợp. Phần mỏi đờ phớa biển được bảo vệ trước tỏc động của súng biển bằng cỏc kết cấu Tetrapods trọng lượng từ 8ữ10 tấn hoặc cấu kiện Accropode.
Trong một số trường hợp cú thể gia cố nền đờ bằng cọc xi măng đất, cọc cỏt hoặc thay lớp đất nền bờn trờn v.v…để tăng sức chịu tải của đất nền.
Đỉnh đờ cú chiều rộng từ 30ữ50m tựy thuộc vào mục đớch và yờu cầu kết hợp làm đường giao thụng đi lại. Trờn đỉnh đờ phớa biển cú bố trớ tường chắn súng, hệ thống lan can bảo vệ và một số hệ thống phụ trợ khỏc.
Đ−ờng mặt đất tự nhiên 1 2850 2250 i= 1% 300 300 i= 1% +5.00 m=3.00 500 +0.00 Đèn cao áp 330 -1.00 m =0.50 m=0 .50 Lớp terapot 12T m=2.00 Rọ đá PVC 2x1x1m Rọ đá PVC 2x1x1m Rọ đá PVC 2x1x1m Cát đắp đầm chặt k=0.95 m=1.00 m=1.0 0 m=2.00 m=1.0 Lớp terapot m=3.00 Hỡnh 2.4. Cắt ngang kết cấu đờ biển dạng 1
Tường chắn súng phớa biển được thiết kế cú tớnh toỏn đến ảnh hưởng của biến đổi khớ hậu nước biển dõng, chiều cao súng leo v.v…Cao trỡnh đường giao thụng phớa trong được tớnh đến cao trỡnh vượt mức nước lũ trong hồ, đảm bảo cho giao thụng bộ trờn tuyến đờ được thụng suốt.
b. Điều kiện ỏp dụng:
Với phương ỏn này cú thể ỏp dụng cho cỏc khu vực cú địa chất nền khụng cần tốt lắm, phự hợp với hầu hết cỏc loại đất nền. Tuy nhiờn, cũng chỉ nờn ỏp dụng khi độ sõu cột nước < 20m.
(a) Cấu kiện Tetrapods (b) Cấu kiện Accropode
c. Ưu nhược điểm:
Ưu điểm:
+ Tận dụng được vật liệu cú sẵn, khả năng ổn định tổng thể vững chắc, thớch hợp với hầu hết cỏc loại đất nền.
+ Tiờu hao năng lượng súng tốt, súng phản xạ ớt.
+ Cụng nghệ thi cụng đơn giản, cú thể kết hợp giữa hiện đại và thủ cụng.
Nhược điểm:
+ Khối lượng vật liệu dựng để đắp đờ là rất lớn. Trong điều kiện cột nước sõu thỡ phương ỏn này khụng phự hợp.
+ Tốc độ thi cụng chậm hơn so với cỏc phương ỏn tường đứng ở cựng độ sõu, trong quỏ trỡnh thi cụng phải tớnh toỏn đến vấn đề lỳn và cố kết theo thời gian.
2.4.2. Giải phỏp đờ bằng hệ thống cỏc xà lan bờ tụng cốt thộp nối tiếp nhau a. Cấu tạo: a. Cấu tạo:
Tuyến đờ biển được cấu tạo từ cỏc đơn nguyờn xà lan ghộp lại với nhau, cỏc đơn nguyờn này cú kớch thước bxh khoảng 25x50m được thi cụng tại cỏc bói đỳc đó bố trớ sẵn hoặc trờn cỏc ụ nổi, sau đú được di chuyển và hạ chỡm tại vị trớ cụng trỡnh trước khi được bơm đầy cỏt để giữ ổn định trượt.
Cỏc xà lan bờ tụng cốt thộp cú thể được đỳc đến cao trỡnh thiết kế hoặc chỉ đỳc đến cao trỡnh trờn mực nước thi cụng, sau khi hạ chỡm tại vị trớ cụng trỡnh sẽ được thi cụng tại chỗ đến cao trỡnh thiết kế.
Trước khi hạ chỡm cỏc xà lan, nền cụng trỡnh được xử lý đảm bảo ổn định về mặt chịu lực đồng thời phải đảm bảo tương đối bằng phẳng. Trong trường hợp cần thiết, nền đờ cú thể được gia cố bằng cọc xi măng đất, cọc cỏt hay một số giải phỏp thụng thường khỏc để tăng khả năng chịu tải của đất nền.
Để đảm bảo ổn định và làm giảm cỏc ảnh hưởng của súng biển, mỏi đờ được gia cố bằng đỏ hộc đổ trong nước và cấu kiện tetrapods trọng lượng từ 8ữ10 tấn.
Bc=30m
Hc=13m
Cỏc xà lan sau khi lần lượt hạ chỡm được liờn kết với nhau theo dạng liờn kết mềm vừa đảm bảo độ ụn định tổng thể, vừa đảo bảo điều kiện ổn định chống thấm cho cụng trỡnh.
b. Điều kiện ỏp dụng:
Giải phỏp này thường dựng cho cỏc vị trớ đờ biển cú cột nước sõu, chờnh lệch cột nước lớn và đũi hỏi cú kết hợp với giao thụng đi lại trờn mặt đờ.
Đặc biệt giải phỏp này cú thể ứng dụng hiệu quả trong xõy dựng cảng biển và hệ thống đờ chắn súng.
c. Ưu nhược điểm:
Ưu điểm:
- Kết cấu mặt cắt ngang cụng trỡnh ổn định và vững chắc.
- Thời gian thi cụng nhanh và chủ động, cú thể mở rộng mặt đờ để kết hợp với đường giao thụng.
Nhược điểm:
- Kỹ thuật thi cụng phức tạp hơn, đặc biệt là việc lai dắt, di chuyển và hạ chỡm cỏc xà lan trong điều kiện giữa biển, cú tỏc động của súng giú.
- Giỏ thành cụng trỡnh cao hơn phương ỏn truyền thống.
2.4.3. Giải phỏp đờ biển bằng hệ cọc ly tõm kết hợp với cọc xiờn: a. Cấu tạo: a. Cấu tạo:
Trong giải phỏp này, đờ biển được hỡnh thành như một bức tường thẳng đứng được cấu tạo bởi hệ thống cọc bờ tụng ly tõm dự ứng lực đường kớnh từ 100ữ120cm; chiều dài từ 30ữ50m được đúng sỏt nhau tạo thành một bức tường cú tỏc dụng ngăn chặn sự xõm nhập của thủy triều. Để đảm bảo và tăng cường sự ổn định của tường cừ cú thể sử dụng hệ thống cọc xiờn bằng cọc ống thộp hoặc cọc bờ tụng dự ứng lực đúng cỏch nhau từ 5ữ10m tựy thuộc vào việc tớnh toỏn chi tiết.
Để đảm bảo độ kớn nước, khoảng cỏch giữa cỏc cọc ống bờ tụng ly tõm dự ứng lực được đúng chốn bằng cỏc cọc vuụng bờ tụng cốt thộp kớch thước mặt cắt ngang khoảng 45x45cm và được đổ thờm một lớp vật liệu chốn tạo lờn độ kớn nước cho toàn bộ tuyến cụng trỡnh.
Mặt đờ kết hợp làm cầu cụng tỏc trong quỏ trỡnh vận hành, chiều rộng khoảng từ 3ữ5m; cú cấu tạo bằng cỏc dầm bờ tụng cốt thộp đỳc sẵn và được lắp ghộp sau khi đó thi cụng xong hệ thống cọc thõn đờ.
Cỏc cọc bờ tụng ly tõm dự ứng lực được điền đầy bằng bờ tụng mỏc thấp và đặt sẵn bộ phận chờ liờn kết trước khi thi cụng phần dầm cầu cụng tỏc.
Dưới chõn hàng cọc cừ được gia cố bằng vật liệu đỏ hộc đổ trong nước kết hợp với cấu kiện Tetrapods, vừa cú tỏc dụng ổn định cho thõn đờ, vừa cú tỏc dụng chống xúi cho toàn bộ hệ thống cụng trỡnh.
1
2
3 Cọc ly tâm bê tông dự ứng lực D=100cm
Chiều dài L=40m Đ−ờng mặt đất tự nhiên Dầm cầu công tác Hàng cọc ống thép D=90cm Chiều dài L=42m Cọc BTCT kích th−ớc 45x45x2400cm
Bù khe hở giữa hai cọc ống bê tông
Đá hộc thả rối trong n−ớc Cấu kiện Tetrapods lát mái
Lớp bảo vệ cọc ống thép +5.50 +7.00 1:4 -36.30 -37.00 -21.00 -5.00 -5.00 Đá hộc thả rối trong n−ớc Cấu kiện Tetrapods lát mái
-7.00 -7.00 m = 3.00 m = 3.00 Đá hộc gia cố chân kè Đá hộc gia cố chân kè 300 50 1000 1000
Cọc ống bê tông ly tâm dự ứng lực
Cấu kiện nêm chèn Bê tông đổ bù
Hỡnh 2.6. Kết cấu mặt cắt đờ biển dạng 3
b. Điều kiện ỏp dụng:
Thường ỏp dụng trong trường hợp tuyến đờ chỉ sử dụng cho mục đớch thủy lợi, ngăn triều, khụng kết hợp giao thụng trờn đờ.
c. Ưu nhược điểm:
+ Ưu điểm:
- Phương ỏn này thỡ thi cụng đơn giản hơn, rỳt ngắn được thời gian thi cụng và cú thể là giải phỏp hữu hiệu khi cụng trỡnh khụng cú mục đớch giao thụng.
- Giỏ thành cụng trỡnh thấp hơn so với cỏc phương ỏn khỏc.
+ Nhược điểm:
- Quỏ trỡnh thi cụng đũi hỏi thiết bị thi cụng phải chuyờn dụng và kỹ thuật thi cụng phức tạp hơn.
- Bề rộng mặt đờ và khả năng chịu lực đứng của phương ỏn này hạn chế, do đú chỉ thớch hợp khi khụng đũi hỏi kết hợp với giao thụng đi lại trờn mặt đờ.
- Một vấn đề nữa là khi chờnh lệch cột nước trong và ngoài đờ lớn thỡ phương ỏn này cũng khụng phải là sự lựa chọn phự hợp nhất
2.4.4. Giải phỏp đờ biển cú cấu tạo bằng hệ thống tường ụ võy: a. Cấu tạo: a. Cấu tạo:
Đờ biển được hỡnh thành bởi nhiều ụ võy ghộp lại với nhau tạo thành một bức tường ngăn nước. Đường kớnh của một ụ võy trong khoảng từ 20ữ30m tựy thuộc vào việc tớnh toỏn ổn định và cụng năng sử dụng của hệ thống. ễ võy cú cấu tạo bởi cỏc thanh cừ được đúng ken xớt với nhau tạo thành một vũng trũn khộp kớn, chiều
dài của cỏc thanh cừ đảm bảo cắm sõu vào lớp đất cú tớnh chất cơ lý tốt, khả năng chịu lực cao. Phần khung ụ võy từ mực nước thấp nhất trở nờn được đổ 1 lớp bờ tụng cốt thộp cú bề dày khoảng 50cm tạo thành một lớp vỏ bọc.
Trong phạm vi ụ võy, sau khi nạo bỏ lớp đất xấu bờn trờn được điền đầy bằng vật liệu thay thế, lớp trờn cựng cú thể đổ bằng đỏ hộc và làm bề mặt cấp phối để phục vụ cho giao thụng đi lại.
Ở đoạn tiếp xỳc giữa cỏc ụ võy được thi cụng khộp kớn và đổ bự bằng vật liệu chốn đảm bảo độ kớn nước cho toàn bộ cụng trỡnh.
Phớa trước và sau của tường ụ võy được gia cố bằng thảm đỏ kết hợp với cỏc cấu kiện chắn súng như Tetrapods hay Accropode v.v…
b. Điều kiện ỏp dụng:
Giải phỏp này thường được ỏp dụng để làm đờ chắn súng cho cảng biển, và phự hợp với cỏc vị trớ cú cột nước thi cụng sõu.
c. Ưu nhược điểm:
+ Ưu điểm: Kết cấu cụng trỡnh vững chắc, sử dụng ớt vật liệu đắp, thời gian thi
cụng nhanh, giảm thiểu được diện tớch mặt bằng thi cụng.
+ Nhược điểm: Kỹ thuật thi cụng phức tạp, giỏ thành cụng trỡnh cao.
2.4.5. Giải phỏp đờ biển cú cấu tạo mỏi nghiờng kết hợp với tường cừ: a. Cấu tạo: a. Cấu tạo:
Giải phỏp kết cấu cho phương ỏn này là mỏi đờ phớa biển cú cấu tạo bằng một hàng cọc cừ bờ tụng cốt thộp dự ứng lực cường độ cao đúng đến độ sõu thiết kế. Hệ thống cọc xiờn cú tỏc dụng tăng khả năng chịu lực cho thõn đờ. Mỏi đờ phớa hồ được đắp bằng cỏt bơm từ lũng hồ lờn với hệ số mỏi m = 3,0ữ5,0 sau đú thả đỏ hộc kết hợp với thảm đỏ để giữ ổn định mỏi.
Chõn mỏi đờ trước và sau cụng trỡnh được gia cố bằng đỏ hộc thả trong nước kết hợp với cỏc cấu kiện chắn súng và bảo vệ bờ.
Nền đờ tại cỏc vị trớ cú địa chất mềm yếu được gia cố bằng hệ thống cọc xi măng đất hoặc cọc cỏt D40cm, chiều dài L=10m.
Bề rộng mặt đờ từ 30ữ50m đảm bảo kết hợp giao thụng bộ thụng suốt trờn toàn tuyến cụng trỡnh. 3 4 -30.00 1 2 +5.00 i = 1% Cát đắp đầm chặt Cọc ly tâm DƯL. D = 80cm L = 30m. 5m/cọc Cọc ly tâm DƯL. D = 80cm L = 25m. i = 1% +2.00 m=2 300 2250 300 550 3800 5 :1 Đ−ờng mặt đất tự nhiên Cát đắp đầm chặt K=0.95 Đá dăm cấp phối loại I dày 40cm Đá dăm cấp phối loại II dày 60cm BT nhựa đ−ờng hạt mịn dày 7cm T−ới nhựa bám dính 1.5 kg/m2 -26.00 Đá hộc đổ trong n−ớc Cọc cát D33, L=10m 400 Đá hộc đổ trong n−ớc Tỷ lệ : 1/500 MNTK +0.90 MNTK +1.40 m=3.00 Cọc cát D33, L=10m Hỡnh 2.8. Mặt cắt ngang đờ biển dạng 5 b. Điều kiện ỏp dụng:
c. Ưu nhược điểm:
Ưu điểm: Áp dụng được cho cả những khu vực cú nền địa chất mềm yếu. Tận
dụng được lượng cỏt bơm từ lũng hồ để làm lừi đờ. Đảm bảo sự ổn định của mỏi đờ phớa biển, giảm được chiều rộng chõn đờ. Đặc biệt một số vị trớ cũn cú thể kết hợp làm cảng biển hoặc bến neo đậu tàu thuyền
Nhược điểm: Kỹ thuật thi cụng phức tạp hơn, đũi hỏi phải cú cỏc thiết bị chuyờn dụng, thời gian thi cụng và ổn định cụng trỡnh lõu hơn.
2.4.6. Giải phỏp đờ biển cú cấu tạo bằng hệ thống xà lan tạo chõn a. Cấu tạo: a. Cấu tạo:
Cỏc xà lan được đỳc sẵn và di chuyển đến vị trớ cụng trỡnh, sau khi hạ chỡm nối tiếp với nhau tiến hành bơm đầy vật liệu vào thõn xà lan tạo thành một hệ thống chõn đờ vững chắc. Tựy thuộc vào tớnh chất và yờu cầu về thi cụng mà chiều cao của cỏc xà lan tạo chõn cú thể bằng hoặc cao hơn mực nước biển tớnh toỏn khi thi cụng cụng trỡnh. Lừi đờ cú cấu tạo bằng vật liệu địa phương đổ trong nước. Mặt đờ cú chiều rộng từ 20ữ30m và cú thể kết hợp làm đường giao thụng bộ.
Tại cỏc vị trớ cú địa chất mềm yếu, nền cụng trỡnh được tớnh toỏn gia cố bằng hệ thống cọc xi măng đất hoặc cọc cỏt
b. Điều kiện ỏp dụng:
Giải phỏp này được ỏp dụng thi cụng đờ biển trong điều kiện cột nước sõu, yờu cầu về chiều rộng đỉnh đờ nhỏ, cụng trỡnh cú tớnh chất vĩnh cửu.
+5,00 470 2500 302 1400 1244 1800 400 548 Cọc xi măng đất D=80mm,L=8m 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 Cát đắp Cát đắp +2,00 Đá đắp Đá đắp +2,00 Đá đắp Đá đắp i= 1% m=2 i= 1% m=2 m=1.5 4844 m=1.5 Hỡnh 2.9. Mặt cắt ngang đờ phương ỏn 6
c. Ưu nhược điểm:
Ưu điểm: Phương ỏn này cú ưu điểm là thi cụng đơn giản, thời gian thi cụng
nhanh hơn do cú hệ thống xà lan tạo chõn, giảm thiểu được khối lượng vật liệu tạo lừi đờ và cụng trỡnh cú tớnh chất kiờn cố.
Nhược điểm: Việc thi cụng hạ chỡm cỏc xà lan chõn đờ đũi hỏi kỹ thuật thi cụng phức tạp và phải cú độ chớnh xỏc cao.
2.5. Kết luận chương 2:
Lựa chọn giải phỏp kết cấu cụng trỡnh là một cụng đoạn đặc biệt quan trọng trong thiết kế cụng trỡnh núi chung và tuyến đờ biển Vũng Tàu - Gũ Cụng núi riờng. Trong cỏc giải phỏp được trỡnh bày ở phần trờn, nhiều giải phỏp mang tớnh khả thi và đó được ỏp dụng trong thực tế, cũng cú những giải phỏp mang tớnh cụng nghệ mới, khả năng ỏp dụng trong thực tế cao.
Cỏc giải phỏp mang tớnh truyền thống đờ mỏi nghiờng đó được ứng dụng thành cụng ở nhiều nơi trờn thế giới. Giải phỏp này tận dụng được vật liệu tự nhiờn, thiết bị và biện phỏp thi cụng khỏ đơn giản, đó cú nhiều kinh nghiệm trong thiết kế và thi cụng. Tuy nhiờn, đờ biển dạng này thường cú kớch thước mặt cắt ngang lớn nờn tốn nhiều vật liệu, thời gian thi cụng dài, gõy ụ nhiễm mụi trường và dễ gặp rủi ro trong quỏ trỡnh thi cụng.
Giải phỏp dựng cỏc xà lan bờ tụng cốt thộp (hay thựng chỡm) làm lừi đờ là một giải phỏp đó được sử dụng nhiều trong việc thi cụng đờ chắn súng cho cảng biển. Tuy nhiờn, giải phỏp này cũng đũi hỏi kỹ thuật thi cụng phức tạp và giỏ thành cụng trỡnh cao.
Giải phỏp dựng tường đứng (tường cọc cừ hoặc ụ võy) là giải phỏp cú tớnh mới về mặt cụng nghệ, tương đối gọn nhẹ, phự hợp với cỏc khu vực cú địa chất nền mềm yếu. Tuy nhiờn, giải phỏp này lại khú kết hợp làm đường giao thụng phớa trờn. Nếu kết hợp thỡ kết cấu phức tạp hơn và giỏ thành rất đắt.
Tuyến đờ chớnh Vũng Tàu - Gũ Cụng dài 28km cú đặc thự là địa chất nền yếu, chiều dài tuyến lớn, độ sõu cột nước thay đổi và cú xột đến yếu tố giao thụng trờn
đờ. Với những đặc điểm này tỏc giả đề xuất lựa chọn giải phỏp đờ mỏi nghiờng hoặc đờ dạng lừi bằng xà lan bờ tụng cốt thộp để thiết kế cho tuyến đờ chớnh.