4. Cỏch tiếp cận và phƣơng phỏp nghiờn cứu
3.2.7.5 Kết quả tớnh toỏn theo trạng thỏi giới hạn 1
Hỡnh 3-16 Mặt trƣợt sõu vào trong nền.
Hỡnh 3-18: Lực kộo trong vải địa kỹ thuật 3.2.7.6Kết quả tớnh toỏn theo trạng thỏi giới hạn 2
Hỡnh 3-20 Chuyển vị tại cỏc điểm trong lớp đất 2 trờn đƣờng thẳng qua tõm đờ
Hỡnh 3-21 Chuyển vị thẳng đứng của cỏc điểm dƣới đỏy múng
Hỡnh 3-22 Áp lực nƣớc lỗ rỗng dƣ trong nền. A
3.2.8Kết luận
Qua kết quả nhƣ trong Hỡnh 3-16, Hỡnh 3-17, Hỡnh 3-18 ta thấy rằng kết cấu đờ ngầm hoàn toàn ổn định. Mặt khỏc lực kộo trong vải là khỏ nhỏ (32.39 kN/m) so với cƣờng độ chịu kộo thiết kế (100kN/m) của vải sẽ đảm bảo cho vải làm việc bỡnh thƣờng
Qua kết quả chuyển vị đứng của cỏc điểm trong nền dƣới tỏc dụng của tải trọng thõn đờ ở cỏc Hỡnh 3-19, Hỡnh 3-20, Hỡnh 3-21 chỳng ta thấy rằng độ lỳn tổng của nền là 19.8 (cm). Áp lực nƣớc lỗ rỗng là dƣới 1 kN/m2nhƣ trong Hỡnh 3- 22chứng tỏ nền đó hoàn toàn cố kết. Nhƣ vậy, kết quả tớnh toỏn cho ta thấy rằng độ lỳn của nền đảm bảo cho cụng trỡnh thực hiện đƣợc chức năng của mỡnh một cỏch bỡnh thƣờng.
CHƢƠNG 4: KIẾN NGHỊ QUY TRèNH THIẾT KẾ Đấ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT
4.1 Đỏnh giỏ điều kiện biờn ỏp dụng
Đờ ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật đƣợc sử dụng rộng rói trờn thế giới nhằm vào nhiều mục đớch khỏc nhau nhƣ: chỉnh trị cửa sụng, cửa biển, giỳp tạo bói và ổn định đƣờng bờ vv…
Nhỡn chung khả năng ỏp dụng của đờ ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật là rất cao bởi lẽ nú ỏp dụng đƣợc cho một miền khỏ rộng. Chỳng ta sẽ xem xột cỏc điều kiện biờn nhằm ỏp dụng giải phỏp đờ ngầm vào những vựng phự hợp nhằm mang lại những hiệu quả tốt, chớnh vỡ vậy những khớa cạnh sẽ đƣợc xem xột cụ thể sẽ là: hiện trạng và nguyờn nhõn xúi lở, điều kiện súng, mực nƣớc, dũng chảy tại khu vực xem xột và khu vực lõn cận, cỏc điều kiện hỡnh thỏi của bói (chẳng hạn bói nụng, sõu , cú rừng ngập mặn hay khụng cú rừng ngập mặn), vấn đề địa chất khu vực ( nền đất tốt hay nền đất yếu..), khả năng đỏp ứng tại chỗ vật liệu xõy dựng ( vật liệu đúng bao), điều kiện và khả năng thi cụng của mỏy múc…
- Đƣờng bờ hiện trạng đang bị xúi lởvới tốc độ nhanh đến cỡ 50 (m/năm) do nhiều nguyờn nhõn tỏc động:
Xúi do dũng ven bờ trong điều kiện thƣờng.
Xúi do tỏc động của súng trong bóo mang bựn cỏt chuyển dịch ra xa bờ kết hợp với dũng dọc bờ mang bựn cỏt ra khỏi khu vực xem xột.
Xúi do nồng độ bựn cỏt trong sụng nhỏ hơn so với sức tải cỏt thực của dũng chảy do nhiều nguyờn nhõn chẳng hạn: cỏc hồ chứa trờn thƣợng nguồn làm lắng đọng bựn cỏt trong hồ, do tỡnh trạng khai thỏc cỏt dọc lũng sụng. Chớnh điều này gõy ra sự xúi lở nghiờm trọng cho dải bờ biển lõn cận cửa biển.
- Điều kiện súng, dũng chảy khụng quỏ mạnh. Súng truyền vào khu vực xem xột nờn cú độ lớn là nhỏ hơn 2.0 (m) đảm bảo cho kớch thƣớc của bao địa kỹ thuật thiết kế là cú khả năng sản xuất cũng nhƣ thi cụng, ngoài ra nếu súng thiết kế vƣợt quỏ 2.0 (m) nhƣng đảm bảo nhỏ hơn 2.5 (m) thỡ cần nghiờn cứu thờm về vật liệu đúng bao nhằm tăng trọng lƣợng riờng của vật liệu giỳp ổn định thủy lực bao địa kỹ
thuật dƣới tỏc động của súng cũng nhƣ dũng chảy. Dũng chảy khụng quỏ mạnh để khụng gõy ra việc xúi chõn đờ ngầm gõy trƣợt bao địa kỹ thuật.
- Điều kiện hỡnh thỏi của bói cũng rất quan trọng bởi lẽ nú tỏc động trực tiờp đến cỏc điều kiện súng, dũng chảy tại khu vực. Hỡnh thỏi của bói khụng nờn quỏ dốc, độ dốc bói trung bỡnh khoảng cỡ 0.2% đến 0.4% , độ sõu nƣớc để đặt cụng trỡnh ở mức dƣới 4.0 (m) nhằm đạt đƣợc chiều cao súng ỏp dụng. Ở những khu vực cú rừng cõy ngập mặn bảo vệ, nếu độ che phủ của rừng đảm bảo chiết giảm súng thỡ việc xem xột một hệ thống đờ ngầm để giảm súng là khụng cần, tuy nhiờn nếu mục đớch xem xột là tạo bói để phục vụ cỏc mục đớch chẳng hạn lấn biển hỡnh thành cỏc khu kinh tế thỡ một hệ thống đờ ngầm là hữu ớch trong vai trũ này. Mặt khỏc trong khu vực xem xột đang cần thiết hỡnh thành một hệ thống rừng ngập mặn thỡ việc đảm bảo cho cõy ngập mặn sống và phỏt triển bỡnh thƣờng trong điều kiện súng khụng quỏ cao là cần thiết phải cú một hệ thống đờ ngầm.
- Vấn đề địa chất khu vực cũng rất đỏng để chỳng ta lƣu ý khi cõn nhắc đến một giải phỏp cụng trỡnh. Cụng trỡnh chỉ cú thể ổn định và làm việc bỡnh thƣờng khi mà nú đƣợc đặt trờn một nền đất đủ khả năng chịu tải. Trong thiết kế cụng trỡnh bảo vệ bờ biển thụng thƣờng, tải trọng cụng trỡnh truyền xuống nền là khỏ lớn bởi lẽ vật liệu xõy dựng chủ yếu là đỏ và bờ tụng, chớnh điều này gõy ra cỏc mất ổn định cho nền yếu. Việc thiết kế sử dụng cỏc vật liệu thay thế đảm bảo giảm tải trọng và linh hoạt với ứng xử của nền rất nờn đƣợc xem xột mà ở đõy dạng cụng trỡnh đờ ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật đƣợc xem là một giải phỏp tốt vỡ những lý do nhƣ: trọng lƣợng cụng trỡnh tƣơng đối nhỏ, khả năng làm việc linh hoạt khi nền cú sự biến dạng, cơ chế tự ổn định do ma sỏt giữa cỏc bao trờn đỉnh, trờn mỏi cũng độ thấm cao cũng là những ƣu điểm của dạng cụng trỡnh này.
- Vấn đề vật liệu xõy dựng ảnh hƣởng rất lớn đến tiến độ thi cụng cũng nhƣ giỏ thành của cụng trỡnh. Những phƣơng ỏn, giải phỏp đƣa ra cú khả thi hay khụng ngoài yếu tố kỹ thuật thỡ yếu tố giỏ thành cũng khụng kộm sự quan trọng. Một phƣơng ỏn, giải phỏp nếu tận dụng tốt vật liệu địa phƣơng sẽ giỳp cho nú chiếm đƣợc nhiều sự ủng hộ. Trong giải phỏp cụng trỡnh dạng bao địa kỹ thuật thỡ vật liệu
cỏt rất quan trọng, bởi lẽ khối lƣợng vật liệu chớnh để xõy dựng cụng trỡnh chớnh là cỏt để đúng bao.
- Điều kiện và khả năng thi cụng phự hợp với thực tế sẽ giỳp cho cụng trỡnh đƣợc triển khai trờn mặt bằng đỳng tiến độ. Trong xõy dựng cụng trỡnh dạng đờ ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật, vấn đề thi cụng quan trọng đú chớnh là thi cụng trong điều kiện mực nƣớc thay đổi theo ngày, theo thỏng. Cỏc phƣơng tiện phục vụ thi cụng trong điều kiện này gồm cú xà lan, tàu kộo, cần cẩu vv…
4.2 Xỏc định chức năng đờ ngầm
Đờ ngầm đƣợc xõy dựng cú rất nhiều chức năng sử dụng. Chớnh vỡ vậy, việc xỏc định chức năng chủ yếu là rất quan trọng. Điều này gúp phần quyết định vào việc xỏc định quy mụ cụng trỡnh cũng nhƣ trỡnh tự thiết kế sau này. Việc xỏc định đƣợc chức năng của cụng trỡnh sẽ hỡnh thành tiờu chớ đỏnh giỏ mức độ hiệu quả làm việc của cụng trỡnh khi đƣa cụng trỡnh vào sử dụng. Trong từng trƣờng hợp cụ thể mà xem xột và ra quyết định cho nhiệm vụ của đờ ngầm. Chỳng ta cú thể liệt kờ một số chức năng chớnh của đờ ngầm nhƣ sau:
- Đờ ngầm đƣợc xõy dựng với chức năng ổn định đƣờng bờ, tạo bói trong điều kiện thƣờng. Nhƣ vậy, chỳng ta tập trung nghiờn cứu để xỏc định cỏc biờn thiết kế trong điều kiện thƣờng cụ thể là mực nƣớc, súng nƣớc sõu ở điều kiện thƣờng. Từ đú, tớnh toỏn và bố trớ cụng trỡnh sao cho phự hợp với sự làm việc của đờ trong điều kiện thƣờng đồng thời kiểm tra sự ổn định của đờ ngầm với trƣờng hợp cực trị nhƣ bóo và giú mựa. Việc kiểm tra sự ổn định trong điều kiện cực trị tựy thuộc vào mức độ hƣ hỏng cho phộp của đờ ngầm cũng nhƣ mức độ duy tu, bảo dƣỡng đờ ngầm sau khi cú sự hƣ hỏng.
- Đờ ngầm xõy dựng với chức năng bảo vệ bờ, giảm súng trong bóo thỡ cỏc điều kiện biờn để thiết kế ở đõy chớnh là những điều kiện biờn cực trị. Tiến hành tớnh toỏn để cụng trỡnh cú khả năng chiết giảm súng đến mức cho phộp sao cho tỏc động của nú đến khu vực bảo vệ là cú thể chấp nhận đƣợc. Việc tớnh toỏn sự ổn đinh cũng phụ thuộc vào mức độ hƣ hỏng cho phộp của đờ ngầm.
- Đờ ngầm xõy dựng với chức năng nhƣ cụng trỡnh tạm phục vụ với mục đớch ngắn hạn nhƣ trong nội dung của luận văn này. Mục đớch ngắn hạn của đờ ngầm cú
là khỏ đa dạng chẳng hạn nhƣ giảm súng để trồngcõy ngập mặn, bảo vệ bói cho cỏc khu nghỉ dƣỡng…
4.3 Bố trớ tuyến xõy dựng đờ ngầm
Tuyến xõy dựng đờ ngầm cú vai trũ quan trọng trong việc thực hiện chức năng của đờ. Những yếu tố cần xỏc định khi vạch tuyến thiết kế:
- Khoảng cỏch ngang từ bờ ra đến tim tuyến thiết kế. - Hƣớng của tim tuyến thiết kế so với đƣờng bờ. - Chiều dài của đờ ngầm trờn mặt bằng.
- Khoảng cỏch giữa cỏc đờ ngầm theo phƣơng dọc đờ.
Để giải quyết đƣợc những yờu cần trờn chỳng ta cần xem xột đến vựng súng đổ, độ sõu nƣớc để cỏc phƣơng tiện thi cụng cú thể triển khai lắp đặt kết cấu bao. Việc tớnh toỏn chiều dài đờ ngầm và khoảng cỏch giữa cỏc đờ là phụ thuộc vào chức năng ổn định đƣờng bờ và sự biến đổi đƣờng bờ sau khi cú cụng trỡnh. Sử dụng cụng thức kinh nghiệm đối với cỏc đờ ngầm đƣợc ra bởi Harris & Herbich (1986), Dally & Pope (1986) nhƣ sau:
𝐿𝑠
𝑋 > 1.0 − 1.5 đối với việc hỡnh thành tombolo. 𝐿𝑠
𝑋 = 0.5 − 1.0 đối với việc hỡnh thành salient.
𝐺 𝑋
𝐿𝑠2 > 0.5 đối với việc hỡnh thành salient của nhiều đờ ngầm.
Trong đú: G là khoảng cỏch giữa 2 đờ ngầm, Ls là chiều dài đờ ngầm, X là khoảng cỏch ngang từ bờ đến tim tuyến đờ ngầm.
Khoảng cỏch giữa cỏc đờ ngầm đƣợc xỏc định theo Harris & Herbich (1986), Dally & Pope (1986) thỡ khoảng cỏch giữa hai đờ ngầm 𝐿 ≤ 𝐺 ≤ 0.8𝐿𝑠.
4.4 Xỏc định kớch thƣớc cấu tạo hỡnh học và lựa chọn kết cấu mặt cắt ngang đờ ngầm ngầm
Việc xỏc định cấu tạo hỡnh học của đờ dựa vào những phõn tớch trong CHƢƠNG 2: Đƣợc túm tắt nhƣ sau:
- Bƣớc 1: Xỏc định chức năng chủ yếu của đờ ngầm để từ đú xỏc định đƣợc cỏc điều kiện biờn nhƣ mực nƣớc, súng, dũng chảy, hƣớng vận chuyển bựn cỏt…
- Bƣớc 2: Xỏc đinh quy mụ của cụng trỡnh để từ đú xỏc định cỏc thụng sụ tớnh toỏn cho phự hợp.
- Bƣớc 3: Tiến hành tớnh toỏn truyền súng ngang bờ với cỏc điều kiện nhƣ bƣớc 1 bằng nhiều cỏch khỏc nhau: sử dụng cụng thức giải tớch, sử dụng cỏc phần mềm hiện cú nhƣ : Wadibe, Swan One…
- Bƣớc 4: Từ việc xỏc định quy mụ nhƣ trong bƣớc 2 mà lựa chọn đƣợc cỏc thụng số tớnh toỏn: súng thiết kế trƣớc chõn cụng trỡnh…
- Bƣớc 5: Sơ bộ đƣa ra kớch thƣớc hỡnh học đờ với cỏc kiến nghị sau: Hệ số mỏi của đờ ngầm nờn lấy m = 1.0 nhằm mang lại hiệu quả tốt nhất. Bề rộng đỉnh đờ đƣợc tớnh toỏn theo phƣơng phỏp thử dần tƣơng ứng với hệ số truyền súng Kt đó biết dựa vào cụng thức Calabrese và cộng sự (2002). Calabrese và cộng sự (2002) đó đề xuất một cụng thức mang tớnh dự bỏo dựa trờn cỏc thớ nghiệm tỷ lệ lớn giống với cụng thức của Van der Meer và Deamen (1994) bằng việc thay thế Dn50 bằng B. 𝐾𝑡 = 𝑎 ∗𝑅𝐶 𝐵 + 𝑏 Trong đú: 𝑎 = 0.6957𝐻𝑖 𝑐 − 0.7021 𝑒 0.2568𝐵 𝐻 𝑖 𝑏 = 1 − 0.562𝑒−0.0507𝜉 𝑒−0.0854 𝐵 𝐻 𝑖 Vựng ỏp dụng của cụng thức là: −0.4 ≤ 𝑅𝑐 𝐵 ≤ 0.3 1.06 ≤ 𝐵 𝐻𝑖 ≤ 8.13 0.31 ≤ 𝐻𝑖 ≤ 0.61 3 ≤ 𝜉𝑜𝑝 ≤ 5.2 Trong đú:
Rc là chiều cao lƣu khụng của đỉnh đờ ( chiều dƣơng hƣớng lờn trờn, bằng 0 tại cao trỡnh mực nƣớc tớnh toỏn).
B là bề rộng đỉnh đờ. Hi là chiều cao súng đến.
hc là chiều sõu nƣớc trƣớc chõn đờ ngầm.
o là hệ số tƣơng tự súng vỡ 𝜉𝑜𝑝 = 𝑡𝑎𝑛𝛼
𝐻𝑖 𝐿𝑜
tanα là độ dốc mỏi.
Lo là chiều dài súng nƣớc sõu𝐿𝑜 = 𝑔∗𝑇𝑝2 2𝜋
Tp là chu kỡ đỉnh phổ súng.
- Bƣớc 6: Sau khi xỏc định chiều cao lƣu khụng Rc và bề rộng đỉnh B ta tiến hành tớnh toỏn kớch thƣớc bao địa kỹ thuật theo cụng thức ổn định thủy lực của Dassanayake (2013). 𝑁𝑠 = 𝐴 ∗ 𝑅𝐶 𝐻 ∗ 1 𝜉𝜊 2 + 𝐵 ∗ 𝑅𝐶 𝐻 ∗ 1 𝜉𝜊 + 𝐶 Trong đú: 𝑁𝑠 = 𝜌 𝐻 𝐺𝑆𝐵 𝜌𝑤 − 1 ∗ 𝑙𝑐𝑠𝑖𝑛𝛼 𝑣à 𝜉𝜊 = 𝑡𝑎𝑛𝛼 𝐻 𝐿𝑜
Bảng 4-1: Cỏc thụng số kinh nghiệm Dassanayake (2013)
Cỏc thụng số kinh nghiệm A B C
Cỏc bao địa kỹ thuật đƣợc đặt nằm ngang, tỷ lệ
cỏt 80%, vải khụng dệt 13.3 2.2 0.85
Cỏc bao địa kỹ thuật đƣợc đặt nằm ngang, tỷ lệ
cỏt 100%, vải khụng dệt 25.0 2.0 1.10
Cỏc bao địa kỹ thuật đƣợc đặt nằm ngang, tỷ lệ
cỏt 80%, vải dệt 12.5 0.9 0.50
Tựy vào chức năng cụ thể của đờ ngầm nhƣ đƣợc trỡnh bày trong 4.2 để xỏc định điều kiện biờn tớnh toỏn ổn định cho phự hợp.
- Bƣớc 7: Sau khi tớnh toỏn ổn định ở bƣớc 6. Nếu kết quả kớch thƣớc bỡ là quỏ lớn thỡ xỏc định lại Rc thụng qua bƣớc 5.
4.5 Phƣơng ỏn thi cụng
Do đặc thự thi cụng trong điều kiện mực nƣớc thay đổi nờn tựy vào điều kiện mực nƣớc cụ thể để chọn thời điểm thi cụng cũng nhƣ phƣơng ỏn thi cụng cho phự hợp. Tuy nhiờn với dạng cụng trỡnh đờ ngầm đặt khỏ xa bờ thỡ việc sử dụng cỏc thiết bị thi cụng dƣới nƣớc là nờn đƣợc chỳ ý. Phƣơng ỏn thi cụng phổ biến hiện nay đú là sử dụng tổ hợp tàu kộo + xà lan + cần cẩu để thực hiện cụng tỏc lắp đặt. Tựy vào trọng lƣợng bao địa kỹ thuật, độ sõu nƣớc tại khu vực xõy dựng đờ ngầm, mớn nƣớc khi đầy tải của xà lan để quyết định loại xà lan, cụng suất của tàu kộo cho phự hợp. Thụng thƣờng trong thực tế đội hỡnh xà lan gồm 04 xà lan 200T và 01 tàu đẩy 135 CV. Kớch thƣớc toàn bộ của đội hỡnh là 96 x 13.6 (m) và mớn nƣớc khi đầy tải là 1.20 (m). Ngoài ra, cũn cú đội hỡnh xà lan gồm 06 xà lan 120T với chiều dài tổng cộng là 120 (m).
4.6 Cụng tỏc duy tu bảo dƣỡng đờ ngầm
Sau quỏ trỡnh đờ ngầm đi vào sử dụng thỡ việc duy tu, bảo dƣỡng định kỳ là rất cần thiết nhằm khắc phục cỏc hƣ hỏng tớch lũy do cỏc tỏc động từ súng, dũng chảy, mụi trƣờng xung quanh. Việc quy định thời gian cũng nhƣ số lần bảo dƣỡng trong năm phụ thuộc vào mức độ hƣ hỏng cho phộp khi thiết kế cụng trỡnh cũng nhƣ tỡnh trạng hƣ hỏng thực tế trong quỏ trỡnh sử dụng. Tuy nhiờn, theo điều kiện thời tiết của nƣớc ta thỡ sự hƣ hỏng của đờ ngầm chủ yếu sau thời gian bóo hoặc giú mựa, chớnh vỡ thế nờn tiến hành duy tu bảo dƣỡng 02 lần/ năm. Thời gian duy tu bảo dƣỡng lần 1nờn trong khoảng từ thỏng 6 đến thỏng 10 và thời gian duy tu bảo dƣỡng lần 2 nờn từ thỏng 12 đến thỏng thỏng 3 năm sau.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN.
Sau một thời gian thực hiờn, luõn văn đó nờu bật và làm rừ những nội dung liờn quan đến giải phỏp đờ ngầm kết cấu bao địa thuật:
- Luận văn đó nờu một cỏch tổng quan cỏc ứng dụng của đờ ngầm kết cấu địa kỹ thuật trờn toàn thế giới.
- Luận văn cũng đó kể đến cỏc giải phỏp bảo vệ mềm dạng kết cấu ống địa