Từ cỏc điều kiện địa chất nền múng, vấn đề chịu tỏc động của súng, khả năng cung cấp vật liệu, cỏc dạng cụng trỡnh đĩ và đang được ứng dụng phục vụ bảo vệ bờ ở nước ta hiện nay:
3.2.2.1-Dạng tường đứng.
*Ưu điểm: Khối lượng vật liệu ớt, đũi hỏi duy tu khụng nhiều, cú thể sử dụng mặt trong của kố để neo đậu tàu thuyền.
Phần thẳng đứng thường được gia cụng trờn bờ (chủ động cụng nghệ chế tạo) nờn bảo đảm chất lượng.
Giải phỏp thi cụng và tốc độ thi cụng hiệu quả cao.
*Nhược điểm: Phản lực mặt đứng tương đối lớn, dễ bị súng moi khoột, nờn chỉ sử dụng thớch hợp với vựng biển nụng cú nền địa chất tốt.
Súng phản xạ lớn làm nhiễu động vựng nước phụ cận, dễ gõy ra hiện tượng hội tụ súng.
Cụng nghệ thi cụng hiện đại, đũi hỏi độ chớnh xỏc cao.
Cỏc hỡnh thức tường đứng tiến tiến cú thể ỏp dụng: tường cừ bản BTCT DƯL cú neo hoặc khụng neo, thựng chỡm (caisson), tường chắn giải phỏp kết cấu Tensar…
Hỡnh 3.22- Gia cố bờ dạng tường đứng BTCT DƯL cú neo
Đối với dạng tường đứng cừ BTCT DƯL tớnh ưu việt đĩ được khẳng định và dần trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho giải phỏp gia cố bờ tại cỏc khu vực cú dõn cư đụng đỳc và hạn chế giải tỏa đền bự. Việc lựa chọn cú neo hay khụng neo phụ thuộc vào tớnh chất đất nền, khả năng đỏp ứng cho việc bố trớ thiết bị đúng cọc dài và yờu cầu khai thỏc tuyến kố. Khu vực bờ sụng thị trấn Gành Hào hồn tồn cú thể phự hợp với dạng kết cấu này vỡ cú thể kết hợp khai thỏc mặt nước của sụng phục vụ thuyền bố đi lại mà dạng kố mỏi nghiờng khụng thể đỏp ứng được.
Để khai thỏc tối đa mặt nước của khu vực cảng cỏ, cảng neo đậu tàu trỏnh bĩo, đề nghị ứng dụng giải phỏp kết cấu kố tường đứng bằng cừ BTCT DƯL cú neo, kết hợp khai thỏc bến tàu và gia cố bờ sụng.
3.2.2.2-Dạng mỏi nghiờng.
*Ưu điểm: Thế ổn định tổng thể khỏ vững chắc, vỡ vật liệu rời nếu xảy ra mất ổn định cục bộ (lỳn, sụt…) ớt ảnh hưởng đến tồn bộ tuyến kố do đú thớch hợp với hầu hết cỏc loại nền. Sự lồi lừm của địa hỡnh khụng ảnh hưởng đến thi cụng; thớch ứng được với tỏc dụng moi xúi của súng.
Tiờu hao năng lượng súng triệt để nờn phản xạ súng nhỏ khụng gõy nhiễu động cho vựng phụ cận.
Tận dụng được nguồn vật liệu địa phương. Cao trỡnh đỉnh cú thể giảm thấp do hạn chế được chiều cao súng leo.
Thiết bị thi cụng đơn giản cú thể kết hợp được cả thiết bị hiện đại, thụ sơ và thủ cụng trong cựng một cụng trường.
Cụng tỏc tớnh toỏn ổn định mỏi bờ đơn giản khụng cần đũi hỏi đầu vào của tầng địa chất thăm dũ quỏ sõu.
*Nhược điểm: Lượng vật liệu và sức lao động tổn hao nhiều trong trường hợp độ sõu lớn;
Hạn chế tận dụng được cỏc mộp kố trong và ngồi để neo đậu tàu thuyền;
Tốc độ thi cụng chậm, thường phải kết hợp đờ qũy và thi cụng vào lỳc triều rỳt;
Chõn kố thường ảnh hưởng đến luồng tàu và diện tớch mất đất lớn, khú kết hợp với làm đường giao thụng phớa trong kố.
Cỏc hỡnh thức gia cố mỏi nghiờng :
(1) Gia cố mỏi kố bằng thảm đỏ Gabion bọc PVC dày 30cm; (2) Gia cố mỏi kố bằng thảm bờ tụng tự chốn P.Đ.T.A.C-M; (3) Gia cố mỏi kố bằng cấu kiện bờtụng Tsc-178;
Cỏc hỡnh thức gia cố mỏi nờu trờn đều cú khả năng chống xúi cao, cú thể nhận thấy:
Gia cố mỏi kố bằng thảm đỏ (1): Là hỡnh thức gia cố mềm, chỉ đạt thẩm mỹ trung bỡnh, tuy nhiờn rất dễ thi cụng trong khu vực nước sõu, cú khả năng uốn theo bề mặt địa hỡnh và khả năng chống xúi cũng rất tốt. Giữa cỏc tấm thảm đỏ cú sự liờn kết với nhau rất tốt, ứng dụng cụng nghệ thả thảm trong nước.
Gia cố mỏi kố bằng thảm bờ tụng tự chốn (2): Được sử dụng nhiều trong gia cố mỏi kố. Đõy là hỡnh thức gia cố cú tớnh thẩm mỹ cao, cú khả năng chống xúi tốt. Tuy nhiờn điều kiện thi cụng là tương đối khú khăn đối với khu vực nước sõu. Khả năng chống lỳn sụt cục bộ khụng cao.
Gia cố mỏi kố bằng cấu kiện bờtụng Tsc-178(3): Hỡnh thức gia cố đẹp, đảm bảo khả năng chống xúi lở mỏi tuy nhiờn do nền địa chất yếu nờn thường bị lỳn sụt cục bộ. Rất khú khăn trong việc thi cụng tại vị trớ nước sõu.
+2.75 1.00% +2.40 m=3.0 m=3.0 -0.30 +2.60 +2.35 -0.10 1.00% +1.30 +3.85 +1.55 m= 1.5 m=1.5 +0.95
Hỡnh 3.23- Gia cố bờ dạng mỏi nghiờng kết hợp thảm BT tự chốn và thảm đỏ
3.2.1.3-Dạng hỗn hợp. +2.60 ∅ 1.00% m=1.5 m=1.5 +1.55 1.00%
Hỡnh 3.24- Gia cố bờ dạng hỗn hợp đoạn trong sụng kết hợp chỉnh trang đụ thị
Phỏt huy ưu điểm và hạn chế nhược điểm của hai dạng trờn. Đối với kết cấu kố của khu vực cửa sụng, ven biển Gành Hào tỏc giả đề nghị ứng dụng giải phỏp kết cấu này cho cụng trỡnh gia cố bờ.
Hỡnh 3.25- Gia cố bờ dạng hỗn hợp đoạn bảo vệ bờ biển
Cú thể dựa vào tiờu chớ ban đầu về độ sõu nước và và chiều cao súng tới để lựa chọn dạng kết cấu bảo vệ bờ bờn cạnh việc phõn tớch điều kiện đất nền ( kiểm tra ổn định và ứng suất của nền), điều kiện dũng chảy bựn cỏt, luồng tàu đảm bảo giao thụng thủy... (hỡnh 3.26)
Hỡnh 3.26-Tiờu chớ cho lựa chọn ban đầu cụng trỡnh bảo vệ[9]
3.2.3-Ứng dụng cụng nghệ cừ BTCT dự ứng lực.
3.2.3.1-Giới thiệu cụng nghệ cừ BTCT dự ứng lực.
Trờn thế giới, từ những năm 60 của thế kỷ XX, cụng nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực đĩ được nghiờn cứu chế tạo và ứng dụng ở cỏc nước như Mỹ, Hà Lan, Nga, Đức, Nhật Bản,...
Từ trước đến nay cỏc cụng trỡnh xõy dựng ở Việt Nam phần lớn gia cố xử lý nền và bảo vệ bờ bằng cỏc loại cọc cừ gỗ, cừ thộp và cừ BTCT theo cụng nghệ truyền thống cú độ bền và chiều dài cừ giới hạn do vậy hiệu quả xử lý nền múng khụng cao,
ẹoọ sãu nửụực(m) H(m) Soựng tụựi Hs( m) 15 10 5 0 0 10 20 30 Hs phú thuoọc vaứo soựng vỡ
Hsmax ( trẽn maựi doỏc Cóc cửứ TệễỉNG ẹệÙNG
Thuứng chỡm
khõng coự phaỷn xá soựng)
coự phaỷn xá hoaứn toaứn cuỷa soựng)Hsmax ( tái keỏt caỏu ủửựng
ẹaự laựt
Lụựp baỷo veọ baống bẽ tõng ẹaự tửù nhiẽn
Keỏt caỏu maỷng mềmBẽ tõng ủuực saỹn Theo chiều ngang: Khoaỷng aựp dúng cuỷa keỏt caỏu
thaỳng ủửựng ( phú thuoọc vaứo ủoọ sãu nửụực)
coự maựi doỏc ( phú thuoọc vaứo chiều cao soựng) Theo chiều dóc: khoaỷng aựp dúng cuỷa keỏt caỏu Soựng vỡ
nhiều cụng trỡnh bị lỳn sụt, nghiờng thậm chớ gõy đổ,... đều cú nguyờn nhõn từ biện phỏp và chất lượng xử lý nền múng cỏc cụng trỡnh, đặc biệt là cỏc cụng trỡnh xõy dựng trờn nền đất yếu.
Hỡnh 3.27- Cụng trỡnh lấn biển thị xĩ Hà Tiờn - Kiờn Giang
Ngày nay, cụng nghệ này đĩ được phổ biến ứng dụng ở nhiều nước trờn thế giới, hàng năm cỏc hĩng sản xuất đĩ cung cấp hàng triệu m2 cho cỏc yờu cầu xõy dựng thuộc cỏc lĩnh vực như: cụng trỡnh bến cảng và cầu tầu, cụng trỡnh kố chống xúi lở bờ sụng và bờ biển, cụng trỡnh cầu, đường giao thụng và cỏc cụng trỡnh lấn biển.
Cụng nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực là tiến bộ kỹ thuật mới được ứng dụng rộng rĩi ở nhiều nước trờn thế giới. Sử dụng cụng nghệ này cú thể thi cụng trong điều kiện ngập nước khụng xử lý nền múng rỳt ngắn thời gian thi cụng ở hiện trường, yờu cầu bố trớ mặt bằng cụng trường nhỏ nờn hạn chế đền bự giải toả; Cụng nghệ thi cụng bằng ộp rung kết hợp bơm nước thuỷ lực xúi nền làm giảm ảnh hưởng chấn động phỏ hoại cỏc cụng trỡnh lõn cận. Ngồi ra cỏc ứng dụng cừ bản BTCT dự ứng lực cho phộp giảm tiết diện cừ thiết kế, tiết kiệm vật liệu (bờtụng + sắt thộp) do vậy giảm chi phớ đầu tư so với cỏc cụng nghệ cừ BTCT truyền thống.
Cỏc tỉnh ven biển Việt Nam núi chung và ĐBSCL núi riờng cú hệ thống sụng rạch chằng chịt nối thụng với biển, điều kiện địa chất đất nền mềm yếu, chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước lũ, thủy triều giao động với biờn độ lớn và súng biển,... là những tỏc nhõn chủ yếu gõy nờn xúi lở bờ sụng - bờ biển ảnh hưởng đến ổn định sản xuất và đời sống của nhõn dõn nhiều địa phương. Theo thống kờ hiện nay cả nước cú trờn 500 khu vực trọng điểm cú nguy cơ sạt lở (trong đú ĐBSCL cú gần 300 điểm sạt lở ở hầu hết cỏc tỉnh). Nhiều năm qua Nhà nước và cỏc Tỉnh địa phương đĩ đầu tư hàng nghỡn tỷ đồng xõy dựng cỏc cụng trỡnh đờ, kố phũng chống thiờn tai cho cỏc địa phương trong tồn quốc và hàng trăm tỷ đồng để bảo dưỡng duy tu sửa chữa nõng cấp cỏc cụng trỡnh, nhiều giải phỏp KHCN mới đĩ được ỏp dụng mang lại hiệu quả thiết
thực. Tuy nhiờn tỡnh hỡnh xúi lở ở cỏc địa phương vẫn xẩy ra ngày càng nghiờm trọng, vấn đề nghiờn cứu giải phỏp cụng trỡnh chống sạt lở giảm nhẹ thiờn tai ở ĐBSCL hiện nay ngày càng quan trọng và cấp thiết. Vật liệu chủ yếu sử dụng ở cỏc cụng trỡnh chống sạt lở hiện nay thường là bờtụng, sắt thộp và đỏ cỏc loại, điều này khụng phự hợp cho cỏc cụng trỡnh trờn nền đất yếu ở vựng cửa sụng, ven biển ĐBSCL, do đầu tư xử lý nền múng tốn kộm và xõm thực của nước biển làm giảm tuổi thọ cụng trỡnh.
Thực trạng trờn cho thấy ứng dụng cụng nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực để xõy dựng cỏc cụng trỡnh gia cố bờ hiện nay ở ĐBSCL là giải phỏp cụng nghệ mới gúp phần khắc phục khú khăn trờn.
3.2.3.2-Thiết kế cọc cừ.
-Tớnh toỏn chiều dài cừ bằng phương phỏp bỏn giải tớch:
(a) Bieồu ủồ aựp lửùc D L3 L5 p6 B L4 F H' H E Mửùc nửụực
Maởt náo veựt
C p L1 L L2 p2 D 1 A O' (b) Bieồu ủồ moment G P' l2 z l1 F C=0 γ C=0 ϕ1 caựt γ ϕ caựt
Hỡnh 3.28– Sơ đồ chịu lực của cọc khi làm việc
- Kiểm tra sức chịu tải ở mũi cọc. - Kiểm tra sức chịu tải ngang của cọc. - Tớnh cỏc chuyển vị.
l z δHH δHM l z δHH δHM Ho=1 Mo=1
Hỡnh 3.29- Cỏc chuyển vị ngang của đầu cọc
- Dựng phần mềm Plaxis kiểm tra chuyển vị cọc cừ và ứng suất nền trong quỏ trỡnh làm việc.
Hỡnh 3.30- Chuyển vị của cọc cừ
3.2.3.3- Cụng nghệ thi cụng cọc cừ bằng ộp rung và bơm xúi chõn ỏp lực cao.
a). Quy trỡnh cụng nghệ chế tạo bản cừ:
b). Thiết bị thi cụng : Thiết bị thi cụng chủ yếu bao gồm: - Xà lan tự hành vận chuyển vật tư và thiết bị : 400 tấn - Cần cẩu chuyờn dựng : H = 28 m ; P = 80 tấn
- Cẩu chữ A, P= 30 tấn
- Bỳa rung CM2-120 Vibro Humer - Mỏy bơm cao ỏp : SJ-300E
c). Sơ đồ quy trỡnh cụng nghệ thi cụng:
Hỡnh 3.31-Sơ đồ quy trỡnh cụng nghệ thi cụng
Do đặc điểm cấu tạo cừ bản BTCT dự ứng lực cú tiết diện mặt cắt nhỏ, dạng bản, trọng tõm khụng đối xứng. Do vậy cộng nghệ thi cụng cần cú cỏc thiết bị đặc chủng chuyờn dựng.
1. Bỳa rung
2. Ngàm kẹp đầu cừ. 3. Ống dẫn nước ỏp lực.
4. Dõy dẫn điện nối với ống bơm nước cao ỏp. 5. Đầu van bơm ỏp lực chụn sẵn trong cọc.
6. Ống nước ỏp lực cao trong cọc. 7. Đầu bộc phun nước.
8. Dầm T
9. Dầm dẫn hướng. 10. Bệ căng giữ cừ. 11. Tăng đơ xớch.
12. Cừ bản BTCT dự ứng lực. 13. Van điều chỉnh bơm ỏp lực.
- Hệ thống giỏ đỡ (đơn nguyờn dài 10m) bằng thộp chịu lực được lắp đặt trước để định vị cỏc thanh cừ bản tại vị trớ tuyến cụng trỡnh.
- Thiết bị nõng cừ bản: Là cỏc cần cẩu chuyờn dựng cú tải trọng 35ữ40tấn, chiều cao 25ữ30m làm nhiệm vụ di chuyển và neo giữ bản cừ trong quỏ trỡnh thi cụng.
- Thiết bị bỳa rung (9,7tấn): Được gắn trực tiếp ở múc cần cẩu qua hệ thống điều khiển (mỏy vi tớnh) sau đú nối với hệ thống mỏy phỏt.
- Hệ thống bơm thuỷ lực: Mỏy bơm ỏp lực cao 150kg/cm2 nối với cỏc ống dẫn trong bản cừ làm xúi trụi đõt nền trong quỏ trỡnh hạ cọc.
- Khi hồn thành tuyến cừ, thi cụng tường liờn kết đầu cọc cừ để liờn kết chịu lực hệ thống tường cừ [7].
3.2.4- Ứng dụng cụng nghệ bờ tụng mảng mềm bảo vệ mỏi bờ.
3.2.4.1-Giới thiệu cụng nghệ Mảng mềm (thảm Bờtụng tự chốn).
Mỏi kố sau khi xử lý nền cú độ dốc ổn định, trải vải lọc, lút đỏ dày lốn chặt, mặt ngồi lỏt bằng cấu kiện bờ tụng đỳc sẵn Tsc_178 mỏc cao cú tỏc dụng chống mài mũn. Cấu kiện bờ tụng cú dạng liờn kết hỡnh nờm ba chiều, tạo thành mảng mềm liờn kết trọng lượng cú khả năng tự điều chỉnh lỳn vừng bỏn kớnh lớn, lỳn đồng bộ với nền, khắc phục hư hỏng do lỳn cục bộ gõy ra và chống chịu được súng thiết kế. Kết cấu mảng mềm cũn cú ưu điểm khỏc là khe lắp ghộp nhỏ, gấp khỳc nờn che kớn nền; thoỏt nước ngầm trong mỏi đều và nhanh; liờn kết trọng lượng làm tăng khả năng chống súng thuyền và cuốn trụi của dũng chảy, giảm được chiều dày lớp bảo vệ nờn giỏ thành của cụng trỡnh giảm 30 - 40% mà thi cụng lắp ghộp lại nhanh hơn so với phương ỏn mỏi kố khối lập phương. Ưu điểm về chỉ tiờu kỹ thuật của mỏi kố lắp ghộp đĩ được chứng minh bằng kết quả thớ nghiệm trờn mỏng súng tại Viện nghiờn cứu khoa học Thủy lợi Việt Nam: với chiều dày 26cm, trọng lượng 105kg cú thể chống chịu được chiều cao súng là 3,6m và súng bĩo cấp 12 (trong khi kết cấu khối lập phương độ dày phải 83,2cm, trọng lượng 1300kg mới chống chịu được chiều cao súng là 3,25m, bĩo
cấp 12). Cụng nghệ này đĩ được ứng dụng hiệu quả ở nhiều cụng trỡnh như Kố chắn súng đờ biển Hải Phũng; Kố biển Mũi Nộ, Hàm Tiến, Bỡnh Thuận; Kố đờ biển Gũ Cụng Đụng, Tiền Giang...
Thảm P.Đ.TAC M4414 giỳp bảo vệ bờ ngập nước, bảo vệ mỏi kố bờ từ mực nước kiệt ra đến lũng sụng, đỏy sụng. Loại thảm này bao gồm cỏc viờn bờ tụng cốt thộp nặng 20-25kg, mặt trờn hỡnh lục lăng dày 4-6cm, mặt dưới cú 3 chõn tự chốn dày 5cm nằm trờn 3 cạnh khụng liền kề nhau được định vị, đan cài lờn tấm lưới tạo thành tấm thảm cú chiều dài rộng tựy ý. Thảm cú kết cấu đặc biệt, gồm ba lớp. Lớp trờn là tấm bản ghộp khớt với nhau che chắn tỏc động thủy lực xuống nền. Lớp thứ hai là lưới thộp liờn kết đan cài cỏc viờn thảm tạo thành thảm. Lớp thứ ba là hệ chõn định vị tự chốn làm nhiệm vụ che kớn cỏc khe lắp ghộp, liờn kết trọng lượng, chõn đanh chống trượt. Lớp thứ hai và ba cú tỏc dụng thay thế lớp đệm đỏ 4x6 dày 10cm làm giảm lưu tốc dưới nền, hạn chế hiện tượng xúi nền. Khả năng ổn định với dũng chảy và độ bền của thảm được chứng minh bởi cỏc chỉ số kỹ thuật: Với trọng lượng viờn thảm 25kg, chiều dày thảm 12,5cm sẽ chống chịu được lưu tốc dũng chảy 7m/s; ứng suất nộn cực đại 2.4E7 (N/m2); ứng suất kộo cực đại 9,7E6 (N/m2)...
So với cỏc giải phỏp kết cấu cụng trỡnh đĩ được ỏp dụng trong nước và trờn thế giới như thảm đỏ rọ thộp (Gabion), thảm bờ tụng liờn kết bulụng, thảm bờ tụng xõu dõy cỏp Betomat, thảm Konipocmer xi măng cỏt... thỡ thảm bờ tụng tự chốn đan lưới P.Đ.TAC - M4414 cú nhiều ưu điểm mới. Chiều dài thảm linh hoạt tựy thuộc chiều dài mỏi bờ cần bảo vệ, cú thể từ 10m đến 100m. Chiều rộng thảm tiờu chuẩn 2,5m; 3,2m;