3.3.2.1. Xỏc định chiều dày tấm bờ tụng gia cố
Hỡnh dạng kớch thước tấm gia cố phụ thuộc vào cường độ súng và độ súng và độ lỳn thõn đờ. Do tấm gia cố là tấm bản cú kớch thước nhỏ, nờn chiều dày tấm gia cốđược xỏc định theo cụng thức Pilaczyk, K.W [8]:
3 / 2 . . ξ γ γ γ ϕ δ = − B s B H (m) Trong đú:
Hs – Chiều cao súng thiết kế;
γ, γB – Trọng lượng riờng của nước biển và của bờ tụng (T/m3) γ = 1,025 (T/m3 ) γB= 2,4 (T/m3) ξ – Hệ số súng vỡ s s L H tgα ξ = Với Hs = 2,3m; Ls=40m; tgα=1/4=0,25 thay vào cụng thức 043 , 1 40 3 , 2 25 , 0 = = ξ
φ – hệ số phụ thuộc hỡnh dạng và cỏch lắp đặt cỏc cấu kiện, lấy theo bảng 3.12.
Bảng 3.12 – Hệ số φ theo cấu kiện và cỏch lắp đặt [8]
Loại cấu kiện và cỏch lắp đặt φ Tấm lỏt đặt nằm 4ữ4,5 Tấm lỏt đặt trờn lớp Geotextile và nền đất sột tốt 5 Tấm lỏt tự chốn 6 Tấm lỏt tự chốn trờn lớp đệm tốt 8 Từ bảng 3.12 →φ = 8
Thay giỏ trị vào cụng thức : δB=0,223 (m)
Nhằm tăng cường bảo vệ mỏi phớa biển cũng như thuận lợi trong quy trỡnh thiết kế thi cụng cấu kiện bảo vệ, chọn chiều dầy lớp bảo vệ mỏi δB=24cm. Kớch thước chi tiết cấu kiện bảo vệ mỏi đờ trong hỡnh 3.28.
Hỡnh 3.28 - Hỡnh vẽ khối bờ tụng õm dương
3.3.2.2. Tớnh bền cho khối bờ tụng lỏt.
Tấm lỏt được làm bằng bờ tụng M300 cú cường độ chịu nộn là 130KG/cm2 = 13.103 KN/m2
Như vậy khảnăng chịu nộn của tấm bờ tụng là: P=0,4.0,4.13. 103=2080 KN=208 T Áp lực súng lớn nhất tỏc dụng lờn mỏi đờ: Pd=0,4.0,4.56,26=9,002T Ta thấy khả năng chịu nộn của bờ tụng P>Pd là ỏp lực súng lớn nhất tỏc dụng lờn mỏi. Vậy mỏi đờ đủ sức chịu tải. 3.3.3. Thiết kế tầng đệm và tầng lọc ngược
- Tầng đệm cú nhiệm vụđảm bảo sự gia cố giữa cỏc lớp gia cốmỏi đờ và nền thõn đờ, đồng thời cú chức năng như tầng lọc ngược để trỏnh xúi ngầm.
- Lớp đệm được cấu tạo theo nguyờn tắc cuả tầng lọc ngược: Đường kớnh của cỏc hạt tăng dần theo phương dũng thấm ( từ trong thõn đờ ra ngoài), để hạt lớp dưới khụng bị lọt lờn lớp trờn.
- Khe hở giữa cỏc tấm bờ tụng là 1,5cm để dụ trự bờ tụng gión nởdo đú đường kớnh của hạt gia cố mà tỉ lệ trọng lượng của số hạt cú đường kớnh nhỏ hơn hoặc bằng 50% là d50=1,5.1,5=2,25cm. - Do đú chọn giải phỏp lớp đệm như sau: + Lớp trờn cựng là đỏ dăm cú d=2,25cm, chọn loại đỏ cú cấp phối hạt 2x4cm, dày 30cm. + Lớp thứhai: đỏ lút 4x6 và 6x10, dày 50cm. + Lớp dưới cựng là thảm đỏ hộc bảo vệ dày 1,5m. 3.3.4. Thiết kế chõn khay
Chõn khay được bố trớ tại vị trớ nối tiếp chõn đờ và bói biển. Chõn khay cú nhiệm vụ chống đỡ để khối chõn đờ khụng bị trượt xuống theo mỏi dốc, đồng thời bảo vệchõn để khụng bị xúi mũn do ảnh hưởng của dũng chảy.
Việc lựa chọn loại hỡnh chõn khay căn cứ vào tỡnh hỡnh xúi lở bờ biển, chiều cao súng và chiều dày lớp gia cố mỏi đờ. Với kết cấu gia cố là những tấm
bờ tụng cú kớch thước tương đối lớn độ dốc khỏ lớn. Chọn giải phỏp chõn khay dạng sõu. Chõn khay là hệ thống ống buy cú kết cấu bờ tụng cốt thộp M300, mặt cắt hỡnh vành khuyờn, giống mặt cắt giếng, bờn trong ống buy thả đỏ hộc cú cỏc đường kớnh khỏc nhau để gia cốthờm. Đường kớnh ngoài của ống buy D=1,6m, đường kớnh trong của ống buy D=1,2m (chiều dày thành ống là 20cm). Chiều cao của ống buy phải lớn hơn độ sõu xúi cục bộ, chọn Hck=4,0m.
Hỡnh 3.29 - Chõn khay ống buy và lăng trụ phản ỏp
3.3.5. Thiết kế lăng trụ đỏ phản ỏp
- Lăng trụ phản ỏp nằm phớa ngoài ống buy cú tỏc dụng làm tầng phản ỏp, chống đẩy trồi khi thi cụng thõn đờ, chống súng khi thi cụng giếng chõn khay (Hỡnh 3.17). Mặt cắt lăng trụ cú dạng hỡnh thang, mỏi trong và mỏi ngoài cú độ dốc m=1,5, lăng trụ đỏ ở cao trỡnh 0,0m, chiều rộng đỉnh B=3,0m. Tuyến lăng trụ phản ỏp song song với tuyến đờ quai, chiều cao của lăng trụ đỏ phản ỏp kết thỳc khi cao trỡnh mặt nền lớn hơn cao trỡnh 0,0m.
- Kớch thước đỏ hộc làm lăng trụ phản ỏp phải đủ lớn để khi thi cụng thả đỏ trong nước khụng bị trụi. Từ kết quả tớnh toỏn trường dũng chảy ven bờ biển Tiờn Lóng khi xảy ra cỏc yếu tố: bóo, thủy triều, giú mựa Đụng Bắc, giú mựa Tõy Nam…, vận tốc lớn nhất của dũng chảy ven bói bồi Tiờn Lóng Vmax=1,0 m/s. Tớnh toỏn đường kớnh viờn đỏ nhỏ nhất khụng bị trụi Dmin=0,26m.
3.3.6. Thiết kế tường đỉnh
Khu vực xõy dựng cụng trỡnh cú chiều cao súng lớn, do đú chiều cao của cụng trỡnh cũng tăng theo. Để làm giảm chiều cao cụng trỡnh ta thiết kế đỉnh đờ cú bốtrớ tường đỉnh.
Tường đỉnh được bố trớ ở mộp đờ giỏp phớa biển, cấu tạo bằng bờ tụng cốt thộp, chiều cao là 0,8m, khoảng cỏch giữa 2 khe của tường đỉnh là 3m. Kết cấu tường đỉnh như hỡnh vẽ.
Hỡnh 3.30 – Hỡnh dạng tường đỉnh
3.4. Giải phỏp thi cụng
3.4.1. Trỡnh tự thi cụng quai đờ lấn biển
- Thi cụng hàng giếng chõn khay bỏ đỏ hộc vào bờn trong giếng, hàng giếng sau này chớnh là chõn khay của lớp bảo vệ mặt ngoài đờ;
- Thi cụng đống đỏ phớa trước đến cao trỡnh +0,00m, đống đỏ cú tỏc dụng chống súng cho thi cụng cỏc hạng mục phớa trong, chống đẩy trồi khi thi cụng thõn đờ và san nền;
- Thi cụng tỳi cỏt bằng vải địa kỹ thuật, khi thi cụng cỏc tỳi xếp giật lựi để tạo mỏi thượng lưu đờ m=4,0. Thi cụng theo 3 giai đoạn: giai đoạn 1 (từ cao trỡnh đất tự nhiờn đến cao trỡnh 0,00), giai đoạn 2 (từ cao trỡnh 0,00 đến
+2,00), giai đoạn 3 (từ cao trỡnh +2,00 đến +4,50). Phõn đoạn khi thi cụng đờ tỳi cỏt lờn cao 2,5m-3,0m thực hiện phun cỏt san nền vào bờn trong.
- Trải vải địa kỹ thuật phủ bao cỏt - Đổđỏ phủthõn đờ
- Đắp đất đỉnh đờ từ cao trỡnh +4,50 đến cao trỡnh +6,55 - Thi cụng đường giao thụng mặt đờ
- Thi cụng tấm lỏt bờ tụng bảo vệ mỏi thượng lưu đờ - Thi cụng tấm lỏt bờ tụng bảo vệ mỏi hạ lưu đờ - Thi cụng tường chắn súng
- Thi cụng hệ thống kờnh tiờu nước - Hoàn thiện mặt đờ.
3.4.2. Phương phỏp thi cụng cỏc bộ phận của đờ
a) Thi cụng ống buy chõn khay:
- Hệ thống ống buy chõn khay cú tỏc dụng chống đẩy trồi trong khi thi cụng thõn đờ quai, đồng thời làm chõn khay của lớp bảo vệ mỏi đờ. Ống buy cú kết cấu bờ tụng cốt thộp M250, đỳc sẵn bằng phương phỏp thủ cụng kết hợp hệ thống giàn rung.
- Đặt ống buy vào vị trớ đúng bằng cần cẩu. Đúng ống buy xuống nền bằng mỏy đúng cọc rung (giống như mỏy đúng cọc ống).
- Thả đỏ hộc vào bờn trong ống buy chõn khay bằng thủ cụng.
b) Thi cụng đống đỏ lăng trụ:
Đỏ hộc được vận chuyển đến vị trớ thi cụng bằng phương tiện vận chuyển nổi (tàu, thuyền), thả đỏ từ tàu thuyền thi cụng lăng đỏ trụ phản ỏp bằng thi cụng cơ giới (sử dụng mỏy đào đặt trờn xà lan).
c) Thi cụng tỳi cỏt làm thõn đờ quai:
- Cắm cọc tiờu định vị tỳi cỏt bằng phương phỏp thủ cụng; - Trải tỳi vải địa kỹ thuật bằng phương phỏp thủ cụng;
- Hỳt và bơm cỏt vào tỳi vải địa kỹ thuật bằng cơ giới, dựng tàu hỳt chuyờn dựng hỳt cỏt từ bói bồi, bơm vào tỳi qua “vũi voi” đó may sẵn.
d) Thi cụng lớp đỏ hộc bảo vệ phớa ngoài tỳi vải địa kỹ thuật chứa cỏt:
Tỳi cỏt được bảo vệ mặt ngoài bằng lớp đỏ hộc dày 1,50m, đỏ hộc được vận chuyển từ nơi khai thỏc đến vị trớ thi cụng bằng phương tiện nổi (tàu, thuyền), chuyển đỏ từ tàu thuyền, thi cụng lớp đỏ bảo vệ mặt ngoài tỳi cỏt bằng phương phỏp cơ giới kết hợp thủ cụng (đỏ hộc được bốc từ tàu, thuyền lờn mỏi đờ bằng mỏy xỳc, lỏt đỏ mặt đờ bằng thủ cụng).
e) Thi cụng lớp chuyển tiếp giữa đỏ hộc bảo vệ tỳi cỏt và lớp bảo vệ mặt đờ quai bằng phương phỏp cơ giới kết hợp thủ cụng:
Chuyển tiếp giữa lớp đỏ hộc bảo vệ bờn ngoài tỳi cỏt với lớp cấu kiện bảo vệ mặt đờ quai cú 2 lớp đỏ, thứ tự từ trong ra ngoài cú thứ tự nhỏ dần, bao gồm: lớp đỏ nhỏ cú đường kớnh 4x6cm, tiếp đến lớp đỏ dăm cú đường kớnh 2x4cm. Vận chuyển đỏ nhỏ, đỏ dăm từnơi khai thỏc đến vị trớ cụng trỡnh bằng phương tiện nổi (tàu, thuyền). Bốc đỏ nhỏ, đỏ dăm từ tàu, thuyền lờn mỏi đờ bằng mỏy xỳc đặt trờn xà lan, làm phẳng đỏ dăm theo mỏi bằng thủ cụng.
f) Thi cụng lớp bảo vệ mặt đờ quai:
- Đỳc tấm cấu kiện bờ tụng M300 bảo vệ mặt bằng phương phỏp thủ cụng: vị trớ đỳc cấu kiện nằm trong mặt bằng hai cảng thi cụng ở cửa sụng Văn Úc và cửa sụng Thỏi Bỡnh. Vật tư xi măng, sắt thộp phục vụ thi cụng cỏc cấu kiện được chuyờn chở đến mặt bằng thi cụng bằng ụ tụ theo đường bộ, hoặc chuyờn chở bằng tầu thuyền theo đường thủy đến vị trớ hai cảng thi cụng. Chuẩn bị khuụn đỳc theo thiết kế, đỳc, bảo dưỡng bờ tụng đỳng quy trỡnh đểbờ tụng đạt cường độ thiết kế.
- Thi cụng hệ thống khung bờ tụng cốt thộp M250:
Hệ thống khung bờ tụng cốt thộp bao cấu kiện bảo vệ mặt đờ được thi cụng đổ tại chỗ, gia cụng cốt thộp khung, đổ bờ tụng khung bằng phương
phỏp thủ cụng, sử dụng nhõn cụng kết hợp với mỏy trộn bờ tụng loại nhỏ và mỏy đầm dựi.
- Thi cụng lớp cấu kiện bảo vệ mặt đờ bằng thủ cụng kết hợp cơ giới: Lớp bảo vệ mặt đờ là những cấu kiện bờ tụng M300 đỳc sẵn theo kớch thước hỡnh học đó được thiết kế, được gọi là tấm “õm dương”. Khi thi cụng cỏc tấm gối lờn nhau để chống bong trúc dưới tỏc dụng lực hỳt lụi ra phớa ngoài của súng biển. Cấu kiện được vận chuyển từ nơi đỳc sẵn đến vị trớ thi cụng bằng tàu thuyền, di chuyển cấu kiện từ tàu thuyền dựng cẩu loại nhỏ, đặt chốn cỏc cấu kiện vào cỏc khung bờ tụng cốt thộp dựng cơ giới kết hợp thủ cụng.
3.5. Kết luận chương 3.
Chương 3 của luận văn tập trung vào nghiờn cứu phương ỏn thõn đờ bằng tỳi cỏt. Cỏc kết quả đạt được như sau:
- Xỏc định được cỏc kớch thước cơ bản của mặt cắt đờ, trong đú cao trỡnh đỉnh đờ được xỏc định với điều kiện cho phộp súng tràn trong bóo tràn qua đỉnh với lưu lượng [q]=10l/s/m vẫn đảm bảo an toàn.
- Phõn tớch ứng suất - biến dạng và ổn định của đờ và nền bằng phần mềm Plaxis. Kết quả tớnh toỏn xỏc định được độ lỳn của đờ và nền qua từng giai đoạn đắp, hệ số an toàn ổn định tổng thể của đờ và nền, từ đú khẳng định độ dốc mỏi đờ phớa biển đó chọn là hoàn toàn hợp lý (m=3,5 và m=4,0).
- Tớnh toỏn cỏc thành phần của lớp bảo vệ mỏi, đảm bảo đờ làm việc an toàn với điều kiện súng giú của khu vực.
- Đưa ra trỡnh tự và biện phỏp thi cụng quai đờ lấn biển Tiờn Lóng theo phương ỏn thõn đờ bằng tỳi cỏt với vải địa kỹ thuật. Thời gian thi cụng giỏn đoạn chờ cố kết: đắp đờ đến cao trỡnh +0,0 thỡ dừng lại để chờ cố kết 120 ngày; đắp đến +2,0 để chờ cố kết 150 ngày; đắp đến +4,5 để chờ cố kết 180 ngày và đắp nền đường để chờ cố kết 180 ngày.
Kết quả nghiờn cứu cho thấy tớnh khả thi của phương ỏn kết cấu đờ bằng tỳi cỏt - vải địa kỹ thuật và là cơ sởđể so sỏnh với phương ỏn kết cấu khỏc.
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
1. Kết quảđạt được của luận văn
Với nội dung “ Nghiờn cứu lựa chọn phương ỏn kết cấu hợp lý cho đờ bao lấn biển Tiờn Lóng – Hải Phũng” luận văn đó đạt được cỏc kết quả sau:
(1) Về tổng quan: đó chỉ rừ được vai trũ của quai đờ lấn biển trong việc mở rộng diện tớch canh tỏc và phỏt triển kinh tế biển. Tuy nhiờn cụng việc quai đờ lấn biển cũng phải vượt qua nhiều khú khăn do địa chất nền yếu, vựng đắp đờ bị ngập và chịu ảnh hưởng nhiều của nước dõng, giú bóo. Vỡ vậy, bờn cạnh kinh nghiệm thi cụng truyền thống cần phải ỏp dụng nhiều cỏc giải phỏp kỹ thuật và vật liệu tiờn tiến trong cỏc cụng trỡnh quai đờ lấn biển.
(2) Với đờ bao Tiờn Lóng, trờn cơ sở phõn tớch cỏc tài liệu địa hỡnh, địa chất, vật liệu xõy dựng, thủy hải văn, đó đề xuất 4 dạng kết cấu mặt cắt đại biểu. Qua phõn tớch đó chọn được 2 dạng mặt cắt cú tớnh khả thi cao hơn: đờ bằng tỳi cỏt vải địa kỹ thuật cho vựng nước tương đối nụng và đờ bằng cọc ống bờ tụng cốt thộp cho vựng nước sõu.
(3) Tập trung nghiờn cứu cho đờ bằng tỳi vải địa kỹ thuật, luận văn đó xỏc định được cỏc kớch thước cơ bản của đờ và lớp bảo vệ mỏi, tiến hành phõn tớch ứng suất – biến dạng và ổn định tổng thể của đờ và nền, từ đú lựa chọn mặt cắt hợp lý của đờ và đề xuất cỏc giải phỏp kỹ thuật thi cụng đờ.
(4) Mặt cắt đờ được chọn là sự kết hợp của kết cấu truyền thống và hiện đại: lừi đờ bằng tỳi cỏt vải địa kỹ thuật, mặt phớa biển là mỏi nghiờng được bảo vệ bằng cấu kiện bờ tụng cốt thộp lắp ghộp trờn tầng đệm là lớp lọc truyền thống; chõn mỏi cú hàng cừ bằng ống buy và lăng trụđỏ phớa ngoài để bảo vệ. Đỉnh đờ cú tường chắn súng, cho phộp súng trong bóo cú thể tràn qua ở mức độ nhỏ; mặt đờ được gia cố và kết hợp làm đường giao thụng. Mỏi hạ lưu phần nhụ cao trờn cao độ san nền được gia cố chống xúi khi súng tràn.
(5) Phần mềm Plaxis được lựa chọn để phõn tớch trạng thỏi ứng suất – biến dạng và ổn định tổng thể cho thõn đờ và nền theo từng giai đoạn đắp, từ đú xỏc định được khỏ chớnh xỏc khối lượng đắp đờ (cú xột đến bự lỳn), cũng
như đỏnh giỏ được sự hợp lý của cỏc kớch thước mặt cắt đờ.
2. Một sốđiểm tồn tại
- Mặc dự đó đề xuất một số dạng kết cấu mặt cắt cho đờ Tiờn Lóng, nhưng do khuụn khổ luận văn nờn mới chỉ tớnh toỏn kỹ cho một dạng kết cấu, mà chưa tớnh cho cỏc dạng khỏc.
- Trong luận văn chưa xem xột đến cỏc phương phỏp xử lý khỏc nhau, mà chỉ mới xột sơ đồ đắp đờ trờn nền tự nhiờn. Thực tế sơ đồ này là phự hợp với thõn đờ bằng tỳi cỏt vải địa kỹ thuật, nhưng việc xử lý gia tăng khả năng chịu lực của nền cú thể giỳp giảm nhỏ kớch thước mặt cắt, tiết kiệm khối lượng đắp đờ, do đú cần được tớnh toỏn và so sỏnh.
3. Hướng tiếp tục nghiờn cứu
Hiện nay, việc nghiờn cứu kết cấu hợp lý cho đờ bao lấn biển đang được nhiều nhà khoa học quan tõm nghiờn cứu. Để giải quyết vấn đề một cỏch triệt đểhơn cần phải cú thờm nhiều nghiờn cứu sõu hơn về lĩnh vực này.
-Cần nghiờn cứu cỏc mụ hỡnh đất nền phức tạp hơn, nhưng mụ phỏng chớnh xỏc hơn ứng xử của cỏc loại đất sột yếu, bói bồi ven sụng ven biển. Từ đú sẽ cú cỏc kết quả và giải phỏp hiệu quả nhất.
-Khi tớnh toỏn biến dạng, ổn định đất nền cần phải xột thờm đến cỏc lực tỏc động của súng biển, cỏc lực động của cỏc phương tiện thi cụng cơ giới để cú thể