4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CễNG TRèNH
3.1.1.Vị trớ địa lý
Đờ biển Nam Đỡnh Vũ được đầu tư xõy dựng tại bỏn đảo Nam Đỡnh Vũ, thuộc Phường Đụng Hải 2 và Phường Tràng Cỏt quận Hải An thành phố Hải Phũng. Cỏc ranh giới của tuyến đờ như sau:
- Phớa Bắc giỏp Khu cụng nghiệp Đỡnh vũ. - Phớa Nam giỏp biển, cửa sụng Cấm.
- Phớa Đụng giỏp cửa sụng Bạch Đằng và cửa Nam Triệu. - Phớa Tõy giỏp cỏc Khu cụng nghiệp Nam Đỡnh Vũ (khu 1+2).
3.1.2.Địa hỡnh, địa mạo
Địa hỡnh khu vực Hải Phũng là sản phẩm của cỏc quỏ trỡnh kiến tạo, sự tương tỏc giữa cỏc yếu tố lục địa và biển, giữu khớ hậu và mặt đệm. Phần lục địa của Hải Phũng chia làm 2 vựng chớnh: phớa Bắc là vựng đồng bằng xen đồi nỳi độ cao 50100m, phớa Nam là vựng đồng bằng ven biển trong đú cú hơn 10.000 ha mới được hỡnh thành trong quỏ trỡnh lấn biển.
Căn cứ tài liệu khảo sỏt địa hỡnh do Liờn danh nhà thầu Viện Thủy Cụng - Cụng ty TNHH Tư vấn cụng nghệ kố bờ Minh Tỏc - Cụng ty Cổ phần tư vấn Việt Delta thực hiện thỏng 03/2012, khu vực nghiờn cứu cú địa hỡnh là khu vực bói bồi thuộc cửa Nam Triệu sụng Lạch Tray. Hiện trạng địa hỡnh là bói bồi ngập nước. Khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của nhật triều với biờn độ lớn. Cao độ nền từ -4,21m + 0,20m (Cao độ Lục địa). Nhỡn chung cú thể phõn ra cỏc loại cao độ điển hỡnh cho từng đoạn đờ. Đoạn từ A đến A6 cú cao độ điển hỡnh từng đoạn -4,0 ; -3,0 ; -2,0. Cũn đoạn Từ A6 đến D cú cao độ điển hỡnh từng đoạn khoảng -2,0 ; -1,0 ; -0,0.
3.1.3.Điều kiện địa chất cơ bản và ứng xử của nền đất yếu vựng tuyến đờ biển Nam Đỡnh Vũ Nam Đỡnh Vũ
Đờ biển Nam Đỡnh Vũ được xõy dựng tại bỏn đảo Nam Đỡnh Vũ, một đầu tuyến là cửa sụng Bạch Đằng, đầu tuyến cũn lại là cửa sụng Cấm thuộc Phường Đụng Hải
2 & phường Tràng Cỏt, Quận Hải An, thành phố Hải Phũng. Vị trớ xõy dựng là cửa sụng nờn trờn toàn tuyến đờ gần như nằm trờn nền đất bồi mềm yếu, địa chất phõn bố rất phức tạp bao gồm 22 lớp đất xen kẹp nhau. Tầng đất bựn sột yếu trờn mặt cú chiều sõu từ 15 đến 23 m, cỏc lớp đất yếu này, cú hệ số nộn lỳn lớn, hệ số rỗng tự nhiện lớn, mụđun tổng biến dạng nhỏ. Dưới tải trọng làm việc của cụng trỡnh, cỏc lớp nờu trờn cú thể bị lỳn mạnh và lỳn khụng đều, làm ảnh hưởng đến độ ổn định và tuổi thọ của cụng trỡnh.
Hiện nay đơn vị chủ đầu tư khu cụng nghiệp Nam Đỡnh Vũ đó thi cụng lấn biển một đoạn nằm trờn vị trớ tuyến đờ để san mặt bằng phục vụ cho mục đớch kinh doanh. Đờ được đắp hoàn toàn bằng đất silic với biện phỏp dựng ụ tụ đắp đất lấn dần. Tuy nhiờn khi khoan khảo sỏt tại vị trớ tim đờ đó đắp, người ta thấy những hiện tượng sau : (i) Đất đắp đó chui vào nền hơn 10 m với chiều cao đất đắp nổi trờn mặt đất tự nhiờn là 6m, (ii) Mặt đất tự nhiờn bị đẩy trồi ra phớa ngoài, (iii) Trờn mặt đờ vẫn xuất hiện nhiều vột nứt kộo dài, khả năng hỡnh thành cung trượt là rất lớn.
Hố khoan :K4 -4.00 -14.50 -23.15 -14.50 5
Sét màu nâu vàng, xám ghi
trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng g=1.83 IL=0.45 C=0.129
=8052'
Eo=54.93
3a đôi chỗ xen kẹp lớp cát mỏng, trạng thái chảy
Bùn sét màu xám, xám đen, lẫn hữu cơ phân hủy
g=1.62 IL=1.41 C=0.015 =1028' Eo=7.11 Hố khoan :K15A -14.50 -23.15 Đất lún vào nền Đường đất tự nhiên hiện tại
-23.15 + 2.20 Đất bị đẩy trồi
Đường đất tự nhiên cũ
Mặt cắt dọc địa chất nền 1 đoạn điển hỡnh vựng tuyến đờ biển Nam Đỡnh Vũ :
Hỡnh 3 - 2: Cắt dọc địa chất điển hỡnh tuyến đờ từ hố khoan M76 đến M79
Cỏc lớp đất yếu phõn bố trờn mặt bao gồm 6 lớp :
a. Cỏc lớp đất yếu phõn bố trờn mặt, rải rỏc trờn toàn tuyến và xen kẹp nhau,
chiều sõu từ15 đến 23m :
(1) Lớp 1c: Bựn đỏy sụng, biển: Bựn sột pha mầu nõu hồng, nõu xỏm, lẫn cỏt hạt mịn xỏm đen, vỏ sũ xỏm trắng. Đõy là lớp đất bựn sột pha phõn bố chủ yếu ở cuối tuyến (cửa Sụng Cấm), ngoài ra nú cũn phõn bố dải rỏc trờn toàn tuyến, lớp đất cú thành phần khụng đồng nhất, bề dày mỏng nhưng lại biến đổi khỏ lớn từ 0.20m
(2) Lớp 2: Bựn sột - bựn sột pha màu xỏm nõu, xỏm đen, xỏm ghi, xen kẹp cỏt hạt mịn, lẫn hữu cơ vỏ sũ xỏm trắng. Đõy là lớp đất yếu, cú phạm vi phõn bố rộng khắp trờn toàn bộ tuyến kố, đồng thời gặp ở hầu hết cỏc hố khoan. Lớp cú bề dày lớn và biến đổi rất mạnh từ 2.40m đến 13.50m.
(3) Lớp 3a: Cỏt hạt mịn màu xỏm nõu, xỏm ghi, kết cấu kộm chặt, xen kẹp bựn sột pha cú bề dày 0.1-0.3m, lẫn hữu cơ vỏ sũ xỏm trắng. Lớp 3a cú diện phõn bố hẹp, phõn bố khụng liờn tục. Lớp cú bề dày biến đổi từ 2.00m đến 7.30m.
(4) Lớp 3b: Sột pha màu xỏm đen, xỏm nõu, trạng thỏi dẻo chảy, kẹp cỏt hạt mịn, lẫn hữu cơ vỏ sũ xỏm trắng. Lớp số 3b cú phạm vi phõn bố rải rỏc trờn toàn tuyến, khụng liờn tục, bề dày biến đổi mạnh từ 0.70m đến 10.00m.
(5) Lớp 3c: Bựn sột pha xỏm ghi, xỏm nõu, lẫn hữu cơ, kẹp cỏt hạt mịn. Đõy là lớp đất phõn bố đều trờn toàn tuyến khảo sỏt, nhưng khụng liờn tục, gặp ở hầu hết cỏc hố khoan khảo sỏt, đõy là lớp đất cú tớnh chất cơ lý biến đổi lớn, cú bề dày lớp lớn và biến đổi rất lớn từ 2.30m đến 13.70m.
(6) Lớp 4: Sột mầu xỏm ghi, xỏm xanh, trạng thỏi chảy đến dẻo chảy, kẹp cỏt hạt mịn lẫn vỏ sũ. Lớp số 4 cú phạm vi phõn bố hẹp, khụng liờn tục, bề dày lớn nhưng biến đổi mạnh từ 1.70m đến 13.00m.
(7) Lớp 5: Sột màu xỏm ghi, xỏm vàng, trạng thỏi dẻo chảy đến dẻo mềm, kẹp cỏt hạt mịn, lẫn vỏ sũ. Lớp này cú phạm vi phõn bố rải rỏc trờn toàn tuyến khảo sỏt và gặp ở hầu hết cỏc hố khoan, khụng liờn tục. Bề dày lớp biến đổi rất mạnh từ 1.70m đến 21.20m.
b. Cỏc lớp đất dưới đõy hầu hết nằm dưới cỏc lớp đất yếu đó nờu ở trờn và
phõn bốđều, và xen kẹp nhau trờn toàn tuyến đờ biển :
(8) Lớp số 6: Sột pha màu xỏm vàng, nõu vàng, ghi xỏm, trạng thỏi dẻo mềm đến dẻo cứng.
(9) Lớp 7a: Sột màu nõu hồng, xỏm vàng, ghi xanh, trạng thỏi dẻo cứng đến nửa cứng đụi chỗ lẫn kết vún.
(10)Lớp 7b: Sột màu xỏm ghi, ghi xanh, trạng thỏi dẻo mềm đến dẻo cứng. (11)Lớp 7c: Sột màu xỏm vàng, ghi xanh, nõu hồng, trạng thỏi dẻo cứng đến nửa cứng.
(12)Lớp 7d: Sột màu xỏm xanh, xỏm nõu, nõu vàng, nửa cứng, lẫn cỏt sạn. (13)Lớp 7e: Sột pha màu xỏm xanh, xỏm nõu, nõu vàng, trạng thỏi nửa cứng lẫn cỏt sạn.
(14)Lớp 7f : Sột pha - sột pha nhẹ màu xỏm vàng ghi xanh, trạng thỏi dẻo mềm, lẫn cỏt hạt nhỏ.
(15)Lớp 7g: Sột pha - sột pha nhẹ màu xỏm vàng, ghi xanh, trạng thỏi nửa cứng lẫn cỏt hạt nhỏ.
(16)Lớp 8: Cỏt pha màu xỏm vàng, ghi xanh, trạng thỏi dẻo, kẹp sột pha nhẹ. (17)Lớp 9a: Cỏt hạt nhỏ màu xỏm ghi, xỏm vàng, ghi xanh, kết cấu chặt vừa. (18)Lớp 9b: Cỏt hạt nhỏ màu xỏm ghi, xỏm vàng, ghi xanh, kết cấu chặt đến rất chặt, lẫn sạn.
(19)Lớp 10a: Cỏt hạt trung màu xỏm ghi, xỏm sỏng, kết cấu chặt vừa. (20)Lớp 10b: Cỏt hạt trung màu xỏm ghi, xỏm sỏng, kết cấu chặt, lẫn sạn.
Bảng 3 - 1: Chỉ tiờu cơ lý cỏc lớp đất từ lớp 1c đến lớp 3c STT Chỉ tiờu KH Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 3a 3b 3c 1 Khối lượng thể tớch (g/cm3) w 1.69 1.62 - 1.73 1.70 2 Khối lượng thể tớch khụ 3 c 1.15 1.07 - 1.23 1.14 3 Hệ số rỗng o 1.318 1.508 - 1.191 1.347 4 Độ bóo hoà (%) G 95.49 92.60 - 92.88 96.46 5 Độ sệt Is 1.80 1.43 - 0.94 1.37 6 Gúc ma sỏt trong (độ) 4°01' 4°08' - 7°16' 5°19' 7 Lực dớnh đơn vị (kG/cm2) C 0.047 0.044 - 0.093 0.053 8 Hệ số thấm (10-6 cm/s) K 8.79 7.93 - 7.78 7.66 9 Mụ đun biến dạng Eo 2 Eo 10.02 7.80 - 15.05 12.70 Bảng 3 - 2: Chỉ tiờu cơ lý cỏc lớp đất từ lớp 4 đến lớp 7b STT Chỉ tiờu KH Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6 Lớp 7 7a 7b 1 Khối lượng thể tớch (g/cm3) w 1.66 1.73 1.87 1.91 1.82 2 Khối lượng thể tớch khụ 3 c 1.07 1.20 1.42 1.46 1.32 3 Hệ số rỗng o 1.502 1.247 0.90 0.864 1.044 4 Độ bóo hoà (%) G 98.22 96.78 95.1 97.88 96.60 5 Độ sệt Is 0.99 0.80 0.55 0.24 0.53 6 Gúc ma sỏt trong (độ) 5°56' 8°19' 10°5 15°0 10°49' 7 Lực dớnh đơn vị (kG/cm2) C 0.085 0.119 0.16 0.237 0.173 8 Hệ số thấm (10-6 cm/s) K 5.99 5.41 5.54 1.85 3.28 9 Mụ đun biến dạng Eo 2 Eo 7.92 11.67 71.5 109.2 82.55
Bảng 3 - 3: Chỉ tiờu cơ lý cỏc lớp đất từ lớp 7c đến lớp 7g STT Chỉ tiờu KH Lớp 7c Lớp 7d Lớp 7e Lớp 7f Lớp 7g 1 Độ ẩm tự nhiờn W (%) Wtn 30,64 33,2 24,08 25,26 21,17 2 Khối lượng thể tớch 3 w 1,90 1,87 1,99 1,92 2,04 3 Khối lượng thể tớch khụ 3 c 1,46 1,41 1,61 1,54 1,68 4 Hệ số rỗng o 0,853 0,93 0,676 0,751 0,593 5 Độ sệt Is 0,30 0,11 0,12 0,67 0,17 6 Gúc ma sỏt trong (độ) 13042 1703 17059 10019 20011’ 7 Lực dớnh đơn vị 2 C 0,221 0,25 0,243 0,111 - 8 Hệ số thấm (K*10-6) K 1,93 1,48 3,41 10,98 8,09 9 Mụ đun biến dạng E 2 Eo 108,8 108, 165,6 140,3 189,58
- Cường độ khỏng cắt khụng thoỏt nước theo chiều sõu
Cường độ khỏng cắt khụng thoỏt nước Su và Su’(kN/m2)
Hỡnh 3 - 3: Biểu đồ cường độ khỏng cắt khụng thoỏt nước theo chiều sõu
Su' Đ ộ sõu (m ) Su
3.1.4.Cỏc phương ỏn kết cấu đờ biển được lựa chọn ỏp dụng 3.1.4.1. Tuyến cụng trỡnh 3.1.4.1. Tuyến cụng trỡnh A2 A3 A4 A5 A1 A6 B1 B2 B3 C4 C2 C1 C3 F E G A B c D Hỡnh 3 - 4: Sơ đồ tuyến cụng trỡnh
Với đặc điểm thủy hải văn, địa hỡnh địa mạo, điều kiện khai thỏc và quy hoạch tổng thể khu cụng nghiệp Nam Đỡnh Vũ. Qua phõn tớch và đỏnh giỏ tổng hợp nhiều yếu tố khỏc, cơ bản kết cấu đờ được lựa chọn như sau :
Tuyến đờ cú tổng chiều dài 14.897m và được chia thành 2 đoạn:
+ Đoạn đờ từ A-A6 dài 4.114m : Nằm trong cửa sụng Bạch Đằng, cú chiều cao súng nhỏ. Theo quy hoạch chung của khu cụng nghiệp Nam Đỡnh Vũ, đoạn A - A6 được quy hoạch làm cầu cảng bến tàu 20.000 Tấn. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế và thi cụng hệ thống cầu dẫn bến tàu sau này thỡ mặt cắt thiết kế đờ phải nhỏ gọn. Mặt khỏc đõy là đoạn cú chiều sõu mặt đất tự nhiờn thấp dưới -2,00 m, rất phự hợp với cỏc biện phỏp thi cụng đúng cọc, cừ. Do đú trong phạm vi kết cấu đờ dạng tường trờn hệ cọc bờ tụng là phự hợp. Do nền địa chất quỏ yếu và chiều cao đắp đờ khỏ lớn >7m nờn sử dụng kết cấu dạng cọc bờ tụng hoặc cừ đúng ken sớt sẽ khụng hiệu quả, nếu cụng trỡnh cú đảm bảo ổn định thỡ hoặc là giỏ thành rất cao
Đờ bờ tụng dài 4144 m
Đờ đất dài 10753 m
hoặc là điều kiện thi cụng và cung ứng vật liệu trong nước khụng đỏp ứng được. Nờn tỏc giả đề nghị ỏp dụng kết cấu đờ dạng tường bờ tụng trờn hệ cọc bờ tụng đúng cỏch nhau 1 khoản a m. Ngoài ra sử dụng đỏ hộc lốn chặt chõn cọc và làm khối
phản ỏp hỗ trợ chịu lực với cọc bờ tụng để đưa vào nghiờn cứu.
+ Đoạn đờ từ A6 đến D dài 10.783m : Là đoạn trực diện với biển, cú chiều cao súng lớn. Để giảm năng lượng súng khi trườn lờn mỏi cụng trỡnh, giảm chiều cao đỉnh đờ, giảm khối lượng đắp đờ đảm bảo đờ ổn định tốt trờn nền yếu thỡ cần phải cú kết cấu mỏi nghiờng thoải được tớnh toỏn thụng qua thớ nghiệm mỏng súng. Thứ hai, đõy là đoạn cú cao độ mặt đất nền tự nhiờn khỏ cao, từ -1.50 đến +0.5. Thủy triều lờn xuống trong ngày, cú những thời điểm mặt đất tự nhiờn nổi trờn mặt nước nờn khi xõy dựng cụng trỡnh khụng thể dựng cỏc biện phỏp đúng cọc. Mặt khỏc để sử dụng vật liệu tại chỗ, thi cụng nhanh chúng và giảm giỏ thành cụng trỡnh. Đề nghị ỏp dụng kết cấu đờ mỏi nghiờng. Thõn đờ được đắp bằng đất và cỏt, phớa ngoài bảo vệ bằng đỏ đổ và cỏc cấu kiện bảo vệ mỏi bờ tụng.
3.1.4.2. Hạng mục kết cấu đờ bờ tụng dài 4.114m
Từ điểm A đến điểm A6 (K0+000 đến K4+114) chiều dài khoảng 4.114m dựng phương ỏn kết cấu tường gúc trờn nền cọc bờ tụng li tõm dự ứng lực.
- Từ cao trỡnh -1.5 trở xuống :
+ Phớa ngoài là đống đỏ đổ đường kớnh D >30cm đặt trờn 1 lớp thảm đỏ mạ kẽm đường 6x4x0,3m.
+ Để bảo vệ đờ đỏ phản ỏp, bố trớ 1 lớp đỏ xếp trờn mỏi dày 50 cm, đường kớnh viờn đỏ D >35cm.
+ Phớa trong là cỏt đắp cựng với cỏt san nền khu cụng nghiệp Nam Đỡnh Vũ
- Từ cao trỡnh -1.5 trở lờn :
+ Tương tự kết cấu phần dưới tuy nhiờn, đống đỏ phản ỏp phớa biển cú nhiệm vụ lốn chặt chõn cọc bờ tụng.
+ Bảo vệ đờ đỏ phản ỏp trờn cao trỡnh -1.5 m, bố trớ 1 lớp đỏ lỏt khan dày 50 cm, đường kớnh viờn đỏ D > 35 cm
đỏ dăm 1x2 dày 30 cm, đỏ 4x6 dày 30 cm.
- Tường bờ tụng đặt trờn hệ cọc bờ tụng ly tõm dự ứng lực D800C và D600C:
+ Tường bờ tụng liờn kết với cọc bờ tụng ly tõm dự ứng lực bằng hệ thống dầm dọc và dầm ngang kớch thước 100x110 cm
+ Chiều dày tường hắt súng là 40 cm
+ Cao độ đỏy hệ thống dầm trờn đầu cọc là 0.00, cao độ đỉnh dầm là +1.00 + Cao độ đỉnh tường hắt súng là +3.90
+ Tường bờ tụng được chia thành cỏc đơn nguyờn, mỗi đơn nguyờn dài 21,6 m
- Hệ thống cọc bờ tụng ly tõm được tớnh toỏn lựa chọn với kớch thước và chiều dài phự hợp (tớnh toỏn chi tiết thể hiện ở phần dưới)
+ Chiều dài cọc L= 20 m;
+ Cọc trong loại D800C đúng thẳng; + Cọc ngoài loại D600C đúng xiờn 5:1 + Khoảng cỏch cỏc cọc là a = 1,8 m
- Chõn khay :
+ Chõn khay bố trớ 1 hàng cừ BTCT 20x95x700m
- Thõn đờ phớa trong khu cụng nghiệp được đắp hoàn toàn bằng cỏt
- Mặt đỉnh đờ được phủ 1 lớp đất sớt bảo vệ cỏt dày 40 cm, tiếp theo là vải bạt lút đổ bờ tụng và trờn cựng là tấm bờ tụng cốt thộp M300 dày 10 cm đổ tại chỗ.
Chỳ ý :
- Đường ven biển phải được bố trớ cỏch ranh giới hành lang bảo vệ đờ và phạm vi đất khu cụng nghiệp Nam Đỡnh Vũ tương lai là 10 m về phớa khu cụng nghiệp.
- Kớch thước đống đỏ và cọc bờ tụng cũng như khoảng cỏch cỏc cọc bờ tụng được tớnh toỏn để lựa chọn (thể hiện tớnh toỏn chi tiết thể hiện trong phần tiếp theo)
Cao độ tự nhiên (m) Khoảng cách lẻ (m) Mss= -8.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 -2.00 -4.00 -6.00 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 -4 .0 0 -4 .0 0 -4 .0 0 -4 .0 0