1- Mật độ cây:
Để tạo được hàng rào cây chắn sóng tốt, cần trồng cây theo hình "hoa mai". - Với loại cây thấp (dưới 10m), trồng với cự ly b = 1x1m, mật độ 10.000 cây/ha - Với loại cây cao trên 10 m, trồng với cự ly 2.5x2.5 m, mật độ 1600 cây/ha
2- Phạm vi trồng cây:
Chiều rộng rừng cây theo chiều truyền sóng, tối thiểu phải lớn hơn 2 lần chiều dài bước sóng. Theo kinh nghiệm, chiều rộng dải rừng có hiệu quả là Bc = 40÷80 m đối với đê cửa sông và Bc = 120 ÷ 200 m đối với đê biển.
5-6. Bố trí các loại công trình giảm sóng, giữ bãi. I- Bố trí chung:
1. Đê mỏ hàn:
Đê mỏ hàn cũng như đập mỏ hàn ở bờ sông- là một loại công trình được xây dựng như một gờ chắn nhô ra khỏi bờ để cản sóng và hạn chế dòng ven làm xói lở bờ
a) Phương của đê mỏ hàn:
Phương lý tưởng là phương vừa có tác dụng ngăn chặn bùn cát ven bờ, vừa có tác dụng che chắn sóng cho bờ. Nói chung, thường bố trí đê mỏ hàn vuông góc với đường bờ, vì những lý do sau:
- Trừ vùng bờ biển đặc biệt có hướng sóng không đổi còn thông thường sóng có
nhiều hướng nên không chọn được hướng ưu đãi.
- Để đạt được tới một độ sâu nhất định, hướng đê vuông góc với bờ là kinh tế nhất. Khi đê mỏ hàn đặt xiên với bờ, lực sóng tác dụng vào đê sẽ lớn, kết cấu đê sẽ phải kiên cố và phức tạp hơn.
b) Chiều dài đê:
Chiều dài đê mỏ hàn phụ thuộc vào mục tiêu bảo vệ, địa hình bờ, bãi, đặc trưng
sóng gió... việc tính toán chiều dài hiệu quả của đê là rất khó chính xác. Vì vậy tốt nhất
là dùng phương pháp thử dần: Bắt đầu làm đê có chiều dài nhỏ, sau đó tùy tình hình
thực tế mà kéo dài ra dần.
Theo kinh nghiệm, chiều dài phần trong nước của đê mỏ hàn lấy khoảng (40-60)%
khoảng cách từ đường bờ biển đến điểm sóng vỡ là hợp lý. Có thể tham khảo trị số
trong bảng 5-2
Bảng 5-2: Trị số tham khảo của chiều dài đê mỏ hàn
Địa chất đáy biển Hs1/3 < 3,0 m Hs1/3 ≥ 3,0 m
Cát mịn A = 0.5 Do A = 0.4 Do
Trong đó:
A- chiều dài phần trong nước của đê mỏ hàn.
Do - khoảng cách từ đường bờ biển đến điểm sóng vỡ (tức sóng đổ lần
cuối) vào thời kỳ gió to, sóng lớn.
Gốc mỏ hàn cần đặt sâu vào trong vị trí mà chiều cao sóng leo có thể đạt tới, với độ dự trữ (5÷10)m. Nếu có công trình gia cố mái đê, mái bờ thì gốc mỏ hàn phải nối tiếp với công trình đó. Khi có dự báo xâm thực đường bờ, gốc mỏ hàn phải được kéo dài tới đường bờ dự kiến.
c) Khoảng cách giữa các đê mỏ hàn (L):
Thường lấy bằng (1÷3) lần chiều dài trong nước của đê mỏ hàn.
Khi sử dụng phương án tăng dần chiều dài của đê mỏ hàn thì khoảng cách ban đầu giữa chúng có thể tính từ trị số chiều dài trung bình của đê.
d) Cao trình và chiều rộng đỉnh đê mỏ hàn:
- Đỉnh mỏ hàn tại gốc (chỗ nối tiếp với bờ đê) lấy bằng cao trình mực nước triều
thiết kế Htp. Độ dốc dọc của đê mỏ hàn lấy iđ = 0÷ ib, trong đó ib là độ dốc mặt bãi
(theo phương vuông góc với đường bờ). Chiều rộng đỉnh đê mỏ hàn lấy theo điều kiện ổn định và điều kiện thi công, cấu tạo.
2- Đê dọc đứt khúc xa bờ:
Đê dọc đứt khúc xa bờ đóng vai trò như một tiền đồn ngăn sóng, làm cho nó bị
giảm yếu trước khi chạm tới bờ.
a) Vị trí đê dọc:
Chọn vị trí đặt đê dọc phụ thuộc vào địa hình và bờ bãi, tính chất của đối tượng cần bảo vệ và tình hình khai thác sử dụng vùng biển đang nghiên cứu. Việc chọn vị trí hợp lý cần phải thông qua so sánh kinh tế- kỹ thuật các phương án.
Nói chung cần xem xét đến các yếu tố sau:
- Về mặt khai thác, sử dụng vùng biển đang xét, đê đặt càng gần bờ thì càng kinh tế (ít xâm phạm đến vùng biển đang khai thác).
- Tuy nhiên nếu đê dọc đặt quá gần bờ thì ở những chỗ đứt quãng, sóng có thể đánh trực tiếp vào bờ, hiệu quả bảo vệ của đê dọc không đạt được.
- Nếu đê dọc đặt quá xa bờ thì xâm phạm nhiều đến vùng biển đang khai thác, mặt khác khi đó đê phải cao, kinh phí làm đê sẽ lớn. Ngoài ra cũng phải xét tới khả năng sóng hồi phục ở khoảng sau đê làm giảm hiệu quả công trình.
Theo kinh nghiệm, khoảng cách giữa đê dọc và bờ lấy bằng khoảng 1/5 chiều dài
sóng nước sâu là hợp lý.
b) Chiều rộng đoạn đê dọc đứt khúc và độ rộng khoảng đứt:
Về nguyên tắc, các thông số này chọn sao cho sóng sau khi vượt qua quãng đứt thì bị giảm yếu, không còn gây hại trực tiếp đối với phần bờ được bảo vệ. Mặt khác, nếu chọn độ rộng quãng đứt quá nhỏ thì không kinh tế. Trị số hợp lý của đại lượng này có thể tham khảo như sau:
- Chiều dài một đoạn đê lấy bằng (1.5÷3) lần khoảng cách giữa đê và bờ. - Chiều rộng một quãng đứt lấy bằng (1/3÷1/5) chiều dài một đoạn đê.
- Trường hợp không cho phép nước tràn qua (kết cấu đê dễ bị phá hỏng do nước):
Cao trình đê = Htp +Hsp + a (5-13)
Trong đó:Htp- cao trình mực nước triều thiết kế (đã kể cả mực nước dâng do bão).
Hsp- chiều cao sóng ở vị trí đê.
a- chiều cao dự trữ, lấy theo cấp đê.
Trường hợp đê cho phép nước tràn qua, đỉnh đê có thể chọn thấp hơn trị số tính theo (5-13), nhưng vẫn phải cao hơn mực nước triều thiết kế.
d) Chiều rộng đỉnh đê dọc:
Xác định theo điều kiện ổn định, điều kiện thi công và cấu tạo.
II- Các loại hình thức kết cấu của đê mỏ hàn và đê dọc:
- Có thể có các đê dạng tường đứng, dạng mái nghiêng, dạng kết cấu hỗn hợp và đê có kết cấu đặc biệt (hình 5-9)
Hình 5-9: Các loại hình kết cấu đê mỏ hàn, đê dọc.
a- Dạng tường đứng trọng lực; b- Dạng tường đứng bằng cọc
c- Dạng mái nghiêng; d- Dạng hỗn hợp
1- Công trình dạng tường đứng:
Ở loại này, mặt đón sóng của thân công trình là thẳng đứng hoặc gần như thẳng
đứng, có tác dụng phản xạ năng lượng sóng.
a) Đặc điểm kết cấu: Có 2 loại:
- Loại trọng lực: Thùng chìm hoặc các khối xếp đặt trực tiếp lên đáy biển, hoặc đặt lên lớp đệm mỏng. Sự ổn định của loại công trình này được đảm bảo nhờ lực ma sát ở mặt tiếp xúc giữa công trình và nền.
- Loại cọc: Mặt bên của đê được tạo nên từ các hàng cọc, cừ. Ổn định của các loại công trình này được đảm bảo nhờ sự ngàm chặt của các cọc vào nền.
b) Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Khối lượng vật liệu ít, đòi hỏi duy tu không nhiều, có thể sử dụng mặt
trong của đê để neo cập tàu thuyền. Phần thẳng đứng thường được gia công trên bờ,
đảm bảo chất lượng và có thể chọn những ngày sóng yên biển lặng để lắp đặt.
- Nhược điểm: Phản lực mặt đứng tương đối lớn dễ bị sóng moi khoét nên chỉ thích hợp cho những vùng đáy biển tốt. Sóng phản xạ lớn làm nhiễu động vùng nước phụ cận và có thể gây ra hiện tượng hội tụ sóng.
2- Công trình dạng mái nghiêng:
Loại này dùng kết cấu mái nghiêng để khuếch tán năng lượng sóng.
a) Đặc điểm kết cấu:
- Cách hình thành lõi đê (đá đổ có hoặc không phân loại, chồng chất các khối bê tông...)
- Cách phủ mái chắn sóng; - Cách thức lớp đệm; - Xử lý đỉnh đê.
Phổ biến hiện nay là loại đê mái nghiêng có lõi là đá đổ không phân loại, xếp ngoài
bằng một lớp đá lớn. Gia cố mái phía biển bằng các khối bê tông có hình dạng đặc
biệt, đỉnh có tường và tấm lát bê tông.
b) Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Thích hợp cho nền đất yếu, sự lồi lõm của địa hình không ảnh hưởng đến thi công, thích ứng được với tác dụng moi xói của sóng, thiết bị thi công đơn giản, sóng phản xạ nhỏ, không gây nhiễu động cho vùng phụ cận.
- Nhược điểm: Khi độ sâu lớn thì khối lượng công trình tăng nhanh, tiêu tốn nhiều vật liệu và sức lao động. Toàn bộ công trình thi công trên biển chịu ảnh hưởng nhiều của thời tiết, thời gian thi công kéo dài.
3- Công trình dạng hỗn hợp:
Bao gồm phần tường đứng (tường trọng lực) được đặt trên bệ đê mái nghiêng có
chiều cao chiếm quá nửa tổng chiều cao đê. Loại này tiếp thu được ưu điểm của 2 loại hình kết cấu trên. Nó thường được sử dụng ở vùng có độ sâu lớn, địa chất nền yếu.
4- Công trình có kết cấu đặc biệt:
Đó là các loại kết cấu như cọc ván thép, cọc ống, phao hoặc xà lan đánh chìm v.v...
Khi lựa chọn hình thức kết cấu đê, cần xét đến điều kiện tự nhiên (địa chất, địa
hình, thủy văn), nhiệm vụ công trình, điều kiện thi công, khả năng cung cấp vật liệu, kinh phí đầu tư... Cần tiến hành luận chứng kinh tế kỹ thuật để lựa chọn tuyến và hình thức kết cấu đê hợp lý.
Nói chung đê tường đứng thích hợp cho điều kiện nước sâu, địa chất nền tốt; đê mái nghiêng thích hợp với độ sâu không lớn, nền yếu, nguồn đá phong phú. Với vùng nước sâu sóng lớn, địa chất mềm yếu có thể sử dụng công trình dạng hỗn hợp.
- Đối với một công trình ngăn cát, giảm sóng, có thể sử dụng một loại hình kết cấu cho toàn tuyến, cũng có thể sử dụng các loại hình kết cấu khác nhau cho các đoạn khác nhau, tùy theo điều kiện địa hình, địa chất cụ thể.
5-7. Thiết kếđê mỏ hàn, đê dọc xa bờ dạng tường đứng I- Đê tường đứng dạng trọng lực:
1- Cấu tạo:
Bao gồm bệ đê, khối xếp và tấm phủ đỉnh (hình 5-10). Khối xếp có thể gồm các loại kết cấu như sau:
- Kết cấu chuồng, cũi gỗ (hình 5-10a).
- Kết cấu chuồng bê tông cốt thép độn cát (hình 5-10b). - Kết cấu khối xếp bê tông (hình 5-10c, d).
Tấm phủ đỉnh có thể bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ hoặc lắp ghép.
Bệ đê có thể làm nổi (hình 5-10 a,b,c) hoặc chìm (hình 5-10d). Cấu tạo bệ gồm đá đổ đống và đá xếp bọc ngoài bảo vệ.
2- Yêu cầu đối với các bộ phận đê: a) Trọng lượng và kích thước khối xếp:
Trọng lượng khối bê tông tùy theo năng lực thiết bị cẩu lắp nhưng không nhỏ hơn trị số giới hạn trong bảng (5-3), để bảo đảm điều kiện ổn định khi sóng đánh.
Bảng 5-3: Trị số giới hạn của trọng lượng của khối xếp.
Chiều cao sóng thiết kế (m) 2.6÷3 .5 3.6÷4 .5 4.6÷5 .5 5.6÷6 .0 6.1÷6 .5 6.6÷7 .0 Trọng lượng khối xếp (tấn) 30 40 50 60 80 100
Nếu không thoả mãn yêu cầu trọng lượng qui định theo bảng 5-3, có thể dùng các khối có trừ lỗ để sau khi lắp đặt sẽ đổ bê tông bổ sung cho đủ trọng lượng yêu cầu.
a,b- Thân đê bằng chuồng gỗ, hoặc bê tông. c,d- Thân đê bằng khối xếp bê tông.
Hình dạng và kích thước các khối xếp nên có ít chủng loại. Trong một khối, tỷ lệ giữa kích thước cạnh dài và chiều cao không lớn hơn 3 lần, giữa kích thước cạnh ngắn và chiều cao không nhỏ hơn 1 lần.
Khối đỉnh cần phủ hết chiều rộng mặt cắt ngang, chiều dài không nhỏ hơn 1.0m, có liên kết chặt chẽ với thân đê.
b) Cách xếp khối:
- Chiều rộng khe thẳng đứng giữa các khối xếp thường qui định là 2 cm. Khe thẳng đứng giữa các khối xếp được bố trí lệch nhau, khoảng cách lệch không nhỏ hơn trị số trong bảng 5-4.
Bảng 5-4: Khoảng cách lệch cho phép giữa các khe nối
Trọng lượng khối xếp (T) Vị trí khe lệch
≤ 40 > 40
Trên mặt cắt ngang 0.8m 0.9m
Trên mặt cắt dọc, mặt bằng 0.5m 0.6m
- Trong trường hợp đặc biệt trên mặt cắt dọc hoặc trên mặt phẳng mỗi tầng khối
xếp, khoảng cách lệch giữa các khe cho phép lấy tới 0,4m, nhưng tổng số lượng khe đặc biệt đó không vượt quá 10% tổng số lượng khe nói chung.
- Dọc theo chiều dài đê cần có khe biến dạng. Khoảng cách giữa các khe biến dạng có thể lấy từ (10÷30)m tùy thuộc biên độ thay đổi nhiệt độ, điều kiện đất nền và chiều dày bệ đê. Khe biến dạng liên thông từ đỉnh dến đáy tường, có chiều rộng từ (2÷5) cm. Nên bố trí khe ở các vị trí có sự thay đổi về dạng kết cấu, chiều cao thân tường, độ dày bệ đê, tính chất đất nền.
c) Bệ đê:
- Độ dày bệ đê đá đổ được xác định qua tính toán, nhưng trên nền không phải đá, bệ đê không được mỏng hơn 1m. đá hộc đổ bệ đê có khối lượng từ (10÷100) kg. Bệ đê cần được đầm nén tốt. Khi bệ đê cao, phải xét đến tình hình đất nền, yêu cầu sử dụng và điều kiện thi công để đề ra mức độ đầm nén thích hợp.
- Dọc theo chân bệ đê cần có sân gia cố đáy bằng đá hộc. Chiều rộng sân bằng
khoảng 1/4 chiều dài sóng thiết kế. Chiều dày lớp gia cố đáy không nhỏ hơn 0.5 m.
Kích thước hòn đá dược tính toán theo vận tốc dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê tường đứng.
d) Đoạn đầu đê:
Đoạn đầu đê được qui định ở đây là phần ngoài cùng có chiều dài bằng 2 lần chiều rộng thân đê. Ở đoạn này cần tăng cường gia cố phần vai bệ đê bằng các khối bê tông hình lập phương nặng gấp (2÷3) lần khối phủ mái. Nếu là đoạn đê nổi thì ở đoạn đầu mái bệ đê cần lấy thoải hơn so với đoạn trong.
e) Đoạn gốc đê mỏ hàn:
3- Tổ hợp tải trọng trong tính toán: a) Các tổ hợp tải trọng thiết kế:
- Khi mực nước tính toán là mực nước cao thiết kế và chiều cao sóng thiết kế tương ứng.
- Khi có mực nước thấp thiết kế, chiều cao sóng thiết kế được xác định bằng
phương pháp khúc xạ từ các yếu tố sóng nước sâu ở ngoài truyền vào.
- Trường hợp có mực nước trung gian giữa mực nước thấp thiết kế và mực nước cao thiết kế, mà ứng với nó áp lực sóng lên đê có giá trị lớn nhất.
b) Các tải trọng kiểm tra:
- Khi mực nước ở mức mực nước cao kiểm tra, chiều cao sóng lấy theo chiều cao sóng thiết kế
- Khi mực nước tính toán là mực nước thấp kiểm tra, có thể không xét đến tác dụng của sóng.
4- Các nội dung tính toán: a) Ổn định chống lật:
Cần tính toán với các khả năng lật quanh trục ở đáy tường và ở các khe nằm ngang, khe răng (hình 5-11).
Hình 5-11: Sơ đồ tính toán lật qua khe răng đê khối xếp.
Công thức kiểm tra Kl = l cl M M ≥ [Kl] (5-14) Trong đó: Kl- hệ số an toàn về lật
[Kl]- hệ số an toàn cho phép về lật, có thể tham khảo ở bảng 5-5.
Mcl- Mô men chống lật, lấy với mép sau của mặt tính toán (khi đỉnh sóng
chạm tường) hoặc mép trước của mặt tính toán (khi chân sóng chạm tường).
Ml- Mô men lật tương ứng với mép sau hoặc mép trước của mặt tính toán,
Bảng 5-5: Hệ số an toàn cho phép của tường đê khối xếp
Hệ số Cấp công trình Tổ hợp thiết kế Tổ hợp kiểm tra Tổ hợp đặc biệt