VEN BIỂN QUẢNG NGÃI
D- CÔNG TRÌNH ỔN ĐỊNH CỬA MỸ Á (SÔNG TRÀ CÂU) I- Đặc điểm chung của công trình
III- THIẾT KẾ TUYẾN Đấ NGĂN CÁT GIẢM SểNG M 3.1 - Xác định cao trình và chiều rộng đỉnh công trình
3.1.1 - Cao trình đỉnh công trình
Theo yêu cầu ngăn cát là chính và giảm 50% chiều cao sóng, cao trình đỉnh đê ngăn cát giảm sóng lấy bằng mực nước cao tính toán:
ZđM=Z5%+Hnd=+1,0+1,0=+2,0m.
Trong đó: Hnd=+1,0m (được lấy theo số liệu kết quả nghiên cứu của viện cơ học Việt Nam năm 2001).
3.1.2 - Chiều rộng đỉnh công trình
+ Thông thường chiều rộng đỉnh công trình lấy bằng 1,1/1,25 lần chiều cao sóng thiết kế hoặc lấy gần đúng bằng chiều sâu nước thiết kế ở đầu mũi. Về cấu tạo chiều rộng đỉnh tối thiểu nên bằng 3 lần chiều rộng khối phủ mái phía biển.
Do đó chọn chiều rộng đỉnh đê là 6,5m.
3.2 - Xác định kích thước và trọng lượng khối phủ 3.2.1 - Các loại khối phủ
Kết cấu tuyến đê dài 420 m từ bờ đến cao trình - 4m nên tải trọng tác động vào công trình sẽ thay đổi nhỏ dần vào bờ. Trong kết cấu đê M này ta có thể sử dụng kết hợp các loại khối phủ đã được sử dụng ở Việt Nam một cách hợp lý.
Các khối phủ được bố trí một cách cụ thể như sau:
- Khối Tetrapode sử dụng cho đoạn đê từ cao trình- 1m đến cao trình - 4m.
Đây là loại khối phủ đang sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.
- Đá hộc được sử dụng cho đoạn đê từ gốc đến cao trình - 1m.
3.2.2 - Trọng lượng và kích thước khối phủ
Mái đê được phủ bởi các khối bê tông dị hình phá sóng. Trọng lượng khối phủ được xác định bằng công thức Hudson. Tương ứng với chiều cao sóng ta có thể tính toán được trọng lượng các khối tương ứng như ghi trong bảng 6.15.
Bảng 6.15: Trọng lượng khối phủ phía biển theo công thức Hudson
Loại khối phủ Độ sâu (m) HSD KD W (T)
Tetrapod - 4 3,672 8 3,076
Tetrapod - 3 2,890 8 1,500
Tetrapod - 2 2,190 8 1,210
Đá hộc - 1 1,328 4 0,290
Đá hộc 0 0,540 4 0,020
Chiều cao sóng ở phía luồng dùng để tính toán là 0,5 chiều cao sóng dùng tính toán cho phía biển. Vì đoạn đầu đê chịu tác động của sóng mạnh nên ta vẫn giữ nguyên khối phủ phía biển làm khối phủ phía luồng.
Bảng 6.16: Trọng lượng khối phủ phía luồng theo công thức Hudson
Loại khối phủ Độ sâu (m) HSD KD W (T)
Tetrapod - 4 1,836 8 0,385
Tetrapod - 3 1,445 8 0,188
Tetrapod - 2 1,095 8 0,132
Đá hộc - 1 1,664 4 0,037
Đá hộc 0 1,270 4 0,0024
Trọng lượng khối phủ được tính toán ở các bảng (6.15, 6.16) là trọng lượng tối thiểu của các đoạn đê khi dùng ta còn phải tính toán tăng giảm trọng lượng khối phủ theo yêu cầu. Khối phủ đặt trong vùng sóng vỡ thì trọng lượng tăng lên từ 10÷25% so với trọng lượng tính toán cho thân đê trong trường hợp tính toán trong vùng không có sóng vỡ. Vùng đầu mũi đê thì trọng lượng tăng lên từ 20÷30% so với trọng lượng tính toán cho thân đê. Ngoài ra trọng lượng khối phủ có thể giảm theo các yêu cầu kỹ thuật. Tính toán trọng lượng các khối phủ sau khi tăng cụ thể như sau (các bảng 6.17, 6.18):
Bảng 6.17: Trọng lượng khối phủ ở phía biển sau khi tăng Loại khối phủ Độ sâu W (ban đầu) W (tăng) Ghi chú
Tetrapod - 4 3,076 3,70 Vùng sóng vỡ
Tetrapod - 3 1,500 1,80 Vùng sóng vỡ
Tetrapod - 2 1,210 1,452 Vùng sóng vỡ
Đá hộc - 1 0,290 0,35 Vùng sóng vỡ
Đá hộc 0 0,020 0,024 Vùng sóng vỡ
Bảng 6.18: Trọng lượng khối phủ ở phía luồng sau khi tăng Loại khối phủ Độ
sâu
W (ban đầu) W (tăng) Ghi chú
Tetrapod - 4 0,385 0,461 Vùng sóng vỡ
Tetrapod - 3 0,188 0,226 Vùng sóng vỡ
Tetrapod - 2 0,132 0,158 Vùng sóng vỡ
Đá hộc - 1 0,037 0,044 Vùng sóng vỡ
Đá hộc 0 0,0024 0,00294 Vùng sóng vỡ
3.2.3 - Thể tích các khối phủ
Sau khi tính toán được trọng lượng khối phủ ta có thể tính toán được thể tích khối phủ và kích thước khối.
+ Khối Tetrapod: thể tích khối tetrapod tính toán theo công thức sau:
V = 0,28 H3
Trong đó: V- là thể tích khối phủ;
H- là giá trị chung để xác định kích thước khối phủ.
+ Đá hộc: đường kính đá hộc được xác định theo công thức: d = 3
s
Wda
γ
Trong đó: V- là thể tích viên đá
d- là đường kính của viên đá
Thể tích khối tính từ trọng lượng của khối theo công thức: V =
b
W γ
Trong đó: γb - là trọng lượng riêng của vật liệu khối W- trọng lượng khối
Từ đó có thể tính toán cho các khối phủ như trong các bảng 6.17- 6.20:
Bảng 6.19: Kích thước khối phủ phía Biển Loại khối phủ Trọng lượng khối
(t)
Thể tích khối (m3)
Kích thước khối (m)
Tetrapod 3,70 1,48 H = 1,74
Tetrapod 1,80 0,72 H = 1,37
Tetrapod 1,452 0,58 H = 1,27
Đá hộc 0,35 0,14 d = 0,870
Đá hộc 0,024 0,01 d = 0,356
Bảng 6.20: Kích thước khối phủ phía luồng Loại khối
phủ Trọng lượng khối
(t) Thể tích khối
(m3) Kích thước khối (m)
Tetrapod 0,461 0,184 H = 0,87
Tetrapod 0,226 0,090 H = 0,69
Tetrapod 0,158 0,063 H = 0,61
Đá hộc 0,044 0,018 d = 0,436
Đá hộc 0,00294 0,001 d = 0,176
Bảng 6.21: Kích thước chi tiết các khối phủ Tetrapod phía Biển
H a b c d e f g i j k l
0,30 0,15 0,48 0,47 0,24 0,64 0,22 0,61 0,30 1,09 1,20 Tetrapod loại 1
1,74 0,53 0,26 0,83 0,82 0,41 1,12 0,37 1,05 0,53 1,90 2,09 Tetrapod loại 2
1,37 0,41 0,21 0,65 0,64 0,32 0,88 0,29 0,83 0,42 1,49 1,64 Tetrapod loại 3
1,27 0,38 0,18 0,61 0,60 0,29 0,84 0,26 0,80 0,38 1,38 1,52 Bảng 6.22: Kích thước chi tiết các khối phủ Tetrapod phía luồng
H a b c d e f g i j k l
0,30 0,15 0,48 0,47 0,24 0,64 0,22 0,61 0,30 1,09 1,20 Tetrapod loại 1
0,87 0,26 0,13 0,41 0,41 0,20 0,56 0,19 0,53 0,26 0,95 1,04 Tetrapod loại 2
0,69 0,21 0,10 0,33 0,32 0,16 0,44 0,15 0,42 0,21 0,75 0,83 Tetrapod loại 3
0,61 0,18 0,09 0,29 0,28 0,13 0,40 0,13 0,37 0,18 0,66 0,73
3.3 - Thiết kế mặt cắt ngang Các thông số mặt cắt ngang
- Cao trình đỉnh đê +2,0m - Bề rộng đỉnh đê là 6,5m
- Hệ số mái dốc dùng cho cả phía biển và phía luồng là m=2 3.4 - Tớnh toỏn lớp đỏ dưới lớp phủ mỏi, lừi đờ và lớp đệm
Theo quy định ta có thể lấy trọng lượng viên đá lót bằng 1/10÷1/20 trọng lượng khối phủ ngoài. Đỏ làm lừi đờ cũng phải lấy phụ thuộc vào dũng chảy và ảnh hưởng của dòng triều trong thời gian thi công. Từ những yêu cầu trên ta có thể chọn trọng lượng đỏ lút dưới khối phủ và trọng lượng đỏ lừi đờ như sau:
- Trọng lượng đá lót dưới khối phủ bằng 1/10 trọng lượng khối phủ.
- Trọng lượng đỏ lừi đờ bằng 1/20 trọng lượng khối phủ.
3.5 - Tính ổn định công trình
Tính toán trượt cung tròn bằng chương trình tính Geo- Slope. Hệ số ổn định k=2,445 thoả mãn điều kiện ổn định của công trình (hình 6.12).
2.445
Distance (m)
-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Level (m)
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
Hình 6.12. Sơ đồ tính toán ổn định trượt cung tròn đê M IV. Thiết kế công trình gia cố bờ
4.1 - Tham số thiết kế
- Tham số sóng thiết kế kè bảo vệ bờ lấy bằng: H1%=+2,5 m;
- Mực nước cao tính toá: MNCTT=+2,0m.
4.2 - Thiết kế mặt cắt ngang tuyến kè
4.2.1- Mái dốc kè: Mái dốc kè bờ lấy m =4.
4.2.2 - Cao trình đỉnh kè
Cao trình đỉnh kè có quan hệ trực tiếp đến an toàn của bản thân tuyến kè và bãi cần bảo vệ, khối lượng công trình và kinh phí đầu tư. Cao trình đỉnh kè có thể xác định giống như cao trình đỉnh đê biển và được xác định theo công thức sau:
Zđ = Zp5% + Hnd + Ru + ∆Z (m) Trong đó:
Zđ - cao trình đỉnh đê với tần suất thiết kế ;
Zp - mực nước biển cao thiết kế với tần suất 5%, m; Zp5%=1,0m Hnd - chiều cao nước dâng do bão; Hnd=1,0m
∆Z - trị số gia tăng chiều cao an toàn (m); (0,3÷0,6)m Ru- chiều cao sóng leo của sóng thiết kế, m;
Chiều cao sóng leo (Ru) được xác định theo điều 2.14 trong 22TCN 222- 95 khi độ sâu nước trước công trình d < 2hs1%. Chiều cao sóng leo lên mái dốc
m=4 : Ru1% = 0,7.0,5.1,5.1,05.2,5 =1,4m Vậy cao trình đỉnh kè sẽ là:
Mái dốc m=4 CTĐK=1,0+1,0+1,4+0,3=+3,7(m); chọn CTĐK=+3,7m Do vậy, cao trình đỉnh kè dùng để tính toán: CTĐK = +3,7m
4.2.3 - Lớp phủ mái kè 1- Trọng lượng khối phủ
Có rất nhiều công thức tính trọng lượng khối phủ mái như phần thiết kế đê T2 đã giới thiệu. Trong đồ án sử dụng công thức của Hudson để tính toán, như đã trình bầy ở các phần trên. Yêu cầu trọng lượng tối thiểu của khối lát mái kè:
3 3
03 , 1 4 , 2
03 , . 1 4 . 5 , 5
65 , 1 . 4 ,
G 2
= − = 0,2 tấn
2- Lớp lót khối phủ mái
Lớp lót dưới khối phủ mái dự định bố trí đá dăm các cỡ theo thứ tự như sau:
đá dăm cỡ 4x6 dày 15cm, đá dăm cỡ 2x4 dày 10cm, đá dăm 1x2 dày 10cm, cát tự nhiên. Lớp lót dưới các khối phủ mái kết hợp làm tầng lọc ngược.
4.2.4 - Chân khay
Cấu tạo đất lớp trên là cát thô do đó khi sóng tác dụng lên chân mái gia cố sẽ gây hiện tượng moi xói chân làm hẫng chân khay. Vì vậy dự tính khối gia cố chân bằng ống bê tông cốt thép đườg kính ngoài bằng 1,0m, cao 1,0m xếp 2 lớp bố trí sát nhau, kết hợp với tấm bê tông chắn ngang kích thước 2,0x1,0x0,1m để tạo thế ổn định cho cả chân khay. Chi tiết xem trên bản vẽ MA2002- 04.
- Cao trình đỉnh đặt bằng cao trình mặt bãi: +2,0m;
- Cao trình chân ống dự kiến đặt tại cao trình: - 0,2m.
4.3 - Tính toán ổn định công trình
4.3.1- Ngoại lực tác dụng lên kè bảo vệ bờ
Ngoại lực tác dụng lên công trình kè bảo vệ khi tính ổn định chủ yếu là áp lực sóng. Tải trọng và tác động lên công trình đê mái nghiêng được xác định theo tiêu chuẩn ngành 22TCN222- 95: “Tải trọng và tác động do sóng và do tàu lên công trình thuỷ”.
4.3.2 - Kết quả tính toán. Tính toán ổn định công trình bằng phương pháp trượt cung tròn. Hệ số ổn định Kmin=1,525 đảm bảo ổn định.