CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ NGẦM GIẢM SÓNG, TẠO BÃI BẢO VỆ BỜ BIỂN MŨI RẢNH TỈNH KIÊN GIANG
4.5 Tính toán qui mô kết cấu công trình
- TCXDVN 285:2002 Công trình thuỷ lợi-các quy định chủ yếu về thiết kế;
- 22 TCN 222-1994. Tải trọng và tác động (do sóng và do tầu) lên công trình thuỷ - Tiêu chuẩn thiết kế;
- TCXD 205-1998. Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế;
- TCVN 4253-1986. Nền các công trình thuỷ công - Tiêu chuẩn thiết kế;
- 14TCN 130 – 2002. Tiêu chuẩn ngành - Hướng dẫn thiết kế đê biển;
- Các tiêu chuẩn quy định, quy phạm hiện hành.
4.5.2 Các thông số thiết kế
- Theo Phụ lục 1 về phân cấp phân loại công trình của Nghị định 209/2004/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý chất lượng công trình xây dựng, công trình kè chống sạt lở Mũi Rảnh thuộc công trình cấp IV.
- Tần suất đảm bảo mực nước triều tính toán thiết kế max: P= 5%
- Tần suất đảm bảo mực nước triều tính toán thiết kế min: P = 95%
- Mực nước đỉnh triều lớn nhất ứng với tần suất 5% : HmaxP5% = +1,06m - Mực nước chân triều nhỏ nhất ứng với tần suất 95% : HminP95% = -0,51m 4.5.3 Tính toán qui mô kết cấu công trình
Áp dụng Tiêu chuẩn 14TCN 130 – 2002 Hướng dẫn thiết kế đê biển để tính toán.
4.5.3.1 Chiều dài tuyến công trình
Chiều dài tuyến kè bắt đầu từ cửa sông Cái Lớn kéo dài đến hết đoạn kè rọ đá hiện hữu dài 3 km.
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang
4.5.3.2 Khoảng cách từ đường bờ đến đầu kè
Theo Hướng dẫn thiết kế đê biển 14 TCN 130-2002: Vị trí đặt đê ngầm nên cách bờ khoảng (1,0 ÷ 1,5) Ls chiều dài sóng nước sâu.
Các thông số được tính toán như sau:
- Đà gió D = 49 km: Vùng Mũi Rảnh là vùng nước hẹp, đà gió D xác định theo công thức:
∑
=∑
i i
i ri i
D α
α cos
cos2
Theo đó, căn cứ địa hình thực tế, chọn hướng gió chính là hướng gió Tây.
Trong phạm vi ±45o của hai phía tia xạ chính, cứ 7,5o vẽ một tia xạ, góc của chúng αi=7,5i. Khoảng cách đến trên gió là ri. Đà gió tương đương là trị số trung bình hình chiếu của các trị số rilên tia xạ chính..
- Ứng suất gió: UA= 0,71 U1,23 = 0,71. 24,21,23= 35,76m/s
Trong đó: U=24,2m/s ứng với bão cấp 9 theo thang gió Beaufort.
- Từ các thông số D=49km, UA=35,76m/s tra biểu đồ B-3 trang 85 được các thông số tính sóng có ý nghĩa ở vùng nước sâu: Ts=9s, Hs=4m.
- Chiều sâu nước trung bình ứng với mực nước tầng suất 5%: H=5m - Từ các thông số Ts=9s, H=5m tra bảng B-6 trang 77 được thông số chiều dài sóng nước sâu Ls = 60m.
Do đó, vị trí đặt đê ngầm nên cách bờ khoảng (60 ÷ 90)m.
Chọn vị trí đặt đê ngầm cách bờ một khoảng là 90m.
4.5.3.3 Chiều dài đầu kè và khoảng cách giữa các đoạn Theo Hướng dẫn thiết kế đê biển 14 TCN 130-2002:
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang
- Chiều dài một đoạn đê ngầm có thể tính bằng (1,5 ÷ 3,0) khoảng cách đê và bờ: 135m÷270m. Chọn 180 m.
- Khoảng cách giữa hai đoạn đê đứt khúc (cửa đê) lấy bằng (1/3 ÷1/5) chiều dài một đoạn đê: 36m÷60m. Chọn 50m.
4.5.3.4 Cao trình đỉnh đê ngầm
Cao trình đỉnh đê ngầm được xác định như sau:
Zđ = Ztp -1/2 HS ở vị trí đê + Độ lún Trong đó:
- Zđ : Cao trình đỉnh đê thiết kế.
- Ztp: Mực nước biển tính toán = mực nước tính toán tần suất đảm bảo tại vị trí công trình. Đối với công trình cấp IV, ta có Ztp= Z5%=1,06m.
- HS ở vị trí đê : Chiều cao sóng ở vị trí đê ngầm.
- Độ lún S: 0,5m (tạm tính)
Theo tiêu chuẩn 14 TCN 130-2002, chiều cao sóng thiết kế cho vùng nước nông được xác định theo các biều đồ B4 đến B13: Từ các thông số D=49km, UA=35,76m/s tra được Hs=1,08m.
Thay vào công thức trên, ta có cao trình đỉnh đê thiết kế là:
Zđ = Ztp -1/2 HS ở vị trí đê + Độ lún = 1,06-1/2*1,08+0,5 = 1,02m Vậy chọn cao trình đỉnh kè là +1,00m.
4.5.3.5 Lựa chọn loại ống geotube làm kè
- Cao trình đỉnh kè: +1,00m.
- Cao độ MĐTN trung bình tại vị trí đặt kè : -1,00m.
- Chiều cao kè (cả phần bù lún 0,5m): 2,50m.
- Khoảng cách giữa kè và bờ: 90m.
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang
Vậy, chọn loại ống geotube do hãng TenCate cung cấp với các thông số cơ bản như sau:
- Loại túi GT 1000.
- Hãng sản xuất: Royal TenCate (Hà Lan).
Bảng 4-17: Các thông số cơ bản của túi GT1000 của hãng Tencaten STT Các thông số túi Geotube Đơn vị H = 2,5 m
1 Chu vi túi: C m 15,68
2 Chiều dài một túi m 60
3 Chiều rộng tiếp xúc với đáy m 5,158
4 Chiều rộng đỉnh m 6,594
5 Diện tích mặt cắt ngang m2 12,9
6 Lực căng lớn nhất kN/m 160
- Vải địa kỹ thuật làm túi neo và tấm chống xói: Sử dụng vải địa kỹ thuật loại dệt chất liệu Polypropylen (PP), cường độ cao 160 kN/m.
- Màn bảo vệ ống sử dụng vải nhựa HDPE dày 1mm bọc ẵống phớa trờn. Hình 4-9: Mặt cắt ngang túi Geotube GT1000 của hãng Tencate
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang
4.5.4 Tính toán hiệu quả tiêu sóng của đê ngầm
Hiệu quả giảm sóng của đê ngầm được đánh giá dựa trên hệ số tiêu sóng Km = Hsi/Hs
Thông qua việc chọn hình thức đê ngầm là túi vải địa kỹ thuật, việc tính toán hiệu quả giảm sóng được áp dụng theo trường hợp đê đứng mặt cắt hình chữ nhật theo công thức (6-2) trong tiêu chuẩn 14 TCN 130-2002.
Công thức tính hiệu quả giảm sóng chỉ thích hợp cho trường hợp tính toán khi 0,46 ≤ d/h ≤ 1,0.
- Với việc chọn loại ống geotube có H=2,5m ta có:
d = H - bù lún = 2,5-0,5 = 2m, - Chiều cao mực nước tại vị trí đê ngầm:
h = HmaxP5% -∇MĐTN = +1,06 - (-1,00)= 2,06m
Vậy 0,46 ≤ d/h=0,97 ≤ 1,0 thỏa mãn điều kiện của công thức tính toán sau:
5 2
s 5 3
s 12
1
s s 3 s
m si
L B L
h L
H h 1 a 2 1 1 H
K H
−
−
=
=
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang
Trong đó:
a- Độ sâu nước đỉnh đê; a=2,06-2=0,06m B- chiều rộng đỉnh đê; B= 6,594m
Hs/Ls - độ dốc sóng đến, Hs/Ls=1,08/4,95=0,22 h- độ sâu mực nước trước đê; h=2,06m
d- Chiều cao đê giảm sóng; d=2m Hsi - Chiều cao sóng sau đê;
Thay vào công thức trên: Km = 0,73 ⇒ Hsi = 0,73 x 1,08 = 0,79m.
Vậy chiều cao sóng trước đê ngầm là 1,08m và sau đê ngầm là 0,79m, giảm 27%.
Hình 4-10: Hiệu quả giảm sóng của đê mặt cắt chữ nhật