Mỏ hàn

ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN

1 NHÓM 21: NGUYỄN XUÂN LƯU – MSSV:87653 TRẦN VĂN HOÀN – MSSV:648953

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1. Nhóm sinh viên thực hiện: nhóm 21 bao gồm:

+ Nguyễn Xuân Lưu – Mssv : 87653

+ Trần Văn Hoàn – Mssv : 648953

2. Công trình: Mỏ hàn trọng lực dạng tường đứng

3. Vị trí xây dựng : Cam Ranh – Khánh Hòa

4. Cấp công trình: Công trình cấp II

5. Mục tiêu của công trình: Ngăn cát bảo vệ luồng tàu

CHƯƠNG 2: CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

Các số liệu môi trường cần thiết để phục vụ thiết kế đê kè bảo vệ bờ đó là số liệu về địa hình, địa chất, số liệu về khí tượng hải văn.

1. Số liệu về địa hình, địa chất

1.1 Bình đồ địa hình khu vực xây dựng công trình: Được thể hiện chi tiết ở bản vẽ

1.2 Số liệu về địa chất tại khu vực xây dựng công trình Dựa theo tài liệu theo dõi ngoài hiện trường và kết quả chỉnh lý trong phòng, địa tầng

khu đất khảo sát theo thứ tự từ trên xuống độ sâu 15.0m gồm các lớp như sau:

+ Lớp 1: Bề dày lớp biến đổi từ 1.7m (K28) đến 2.4m (K38), trung bình 2.06m. Giá trị

xuyên tiêu chuẩn N30 nhỏ nhất là 5, giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 lớn nhất là 15, trung

bình là 10. Lớp đất này có khả năng chịu tải trung bình, biến dạng trung bình. Trong lớp

này thỉnh thoảng có gặp đá tảng lăn granit.

Bảng 1: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 1

STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB

Thành phần hạt (mm): P %

Từ: 10 - 5 0.6

Từ: 5.0 - 2.0 1.7

Từ: 2.0 - 1.0 1.5

1

Từ: 1.0 - 0.5 5.1



Từ: 0.5 - 0.25 29.8

Từ: 0.25 - 0.1 51.6

Từ: 0.1 - 0.05 9.7

2 Độ ẩm tự nhiên W % 15.8

3 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2.65

4 Góc nghỉ khô αk độ 30°18'

5 Góc nghỉ ướt αư độ 20°52'

6 Hệ số rỗng lớn nhất emax độ 1.076

7 Hệ số rỗng nhỏ nhất emin độ 0.619

8 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 1.20

9 Modun tổng biến dạng E0 kG/cm2 80

+ Lớp 2: Lớp này gặp tại các hố khoan K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, K9, K11,

K12, K16, K19, K21, K24, K25, K26, K27, K30, K31, K32, K33, K34, K39 và nằm

dưới lớp (1). Thành phần là cát hạt nhỏ, có chỗ hạt trung xám trắng, xám vàng, có kẹp

cát pha, lẫn vỏ sò, ốc, mảnh vỡ san hô, kết cấu chặt vừa, có chỗ chặt. Bề dày lớp đã

khoan được biến đổi từ 9m (K21) đến 15.0m (K31, K32, K33), trung bình 12.5m. Giá

trị xuyên tiêu chuẩn N30 nhỏ nhất là 13, giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 lớn nhất là 20,

trung bình là 17. Lớp đất này có khả năng chịu tải tốt, biến dạng nhỏ.

Bảng 2: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 2

STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB Thành phần hạt (mm): P %

> 10 0.2

Từ: 10 - 5 0.2

Từ: 5.0 - 2.0 1.5

Từ: 2.0 - 1.0 2.4

Từ: 1.0 - 0.5 6.3

Từ: 0.5 - 0.25 30.1

Từ: 0.25 - 0.1 47.0

1

Từ: 0.1 - 0.05 12.3



2 Độ ẩm tự nhiên W % 16.2

3 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2.65

4 Góc nghỉ khô αk độ 30°11'

5 Góc nghỉ ướt αư độ 20°46'

6 Hệ số rỗng lớn nhất emax độ 1.116

7 Hệ số rỗng nhỏ nhất emin độ 0.616

8 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 2.00

9 Modun tổng biến dạng E0 kG/cm2 150

2. Số liệu về khí tượng hải văn 2.1. Gió tính toán

+ Vận tốc gió tính toán.

Việc xác định vận tốc gió tính toán cần tính toán theo chu kỳ lặp theo luật phân bố weibull dựa vào thống kê các cơn bão trong chuỗi số liệu.

Trong đồ án có thể chấp nhận gần đúng cách lấy vận tốc gió như sau:

- Công trình cấp II tương ứng với gió bão cấp 11. Theo bảng phân cấp gió trong tiêu chuẩn ngành 14TCN130-2002 gió bão cấp 11 có tốc độ gió như sau: V = 29 (m/s ).

- Tại Nha Trang với tần suất 5% thì vận tốc gió tính toán lớn nhất là 27m/s.

Vậy chọn vận tốc gió tính toán V = 29m/s (104,4km/h) để tính toán.

+ Hướng gió bão được coi như thẳng góc với đường bờ, hướng gió mùa theo số liệu điều tra. Theo số liệu điều tra hướng gió chính là hướng Tây Nam (NE).

+ Đà gió tính toán.

Trong vùng biển thoáng, đà gió được xác định theo công thức :

115.10L

Vν

= (1)

Trong đó: ν - hệ số nhớt động học của không khí ν=10-5(m2/s)

V - Tốc độ gió tính toán (m/s)

Đà gió tính toán không được vượt đà gió lớn nhất theo bảng 3.



Bảng 3: Giá trị đà gió lớn nhất:

Vận tốc gió tt (m/s) 20 25 30 40 50

Đà gió (km) 1600 1200 600 200 100

ð 5

11 11 105.10 5.10 17241429

LVν −

= = = ( m ) = 172,414 ( km ) < Lmax = 720 km.

2.2. Mực nước tính toán

Trong tính toán thiết kế các công trình bảo vệ bờ người ta thường quan tâm đến một số loại mực nước sau:

+ MNTB: Mực nước trung bình Z = (1/n)ΣZi với (i=1 đến n)

+ MNTC: Mực nước triều cao - Mực nước đỉnh triều trong một chu kỳ triều

+ MNTT: Mực nước triều thấp - Mực nước chân triều trong một chu kỳ triều

Ngoài các khái niệm mực nước trên trong tính toán thiết kế các công trình bảo vệ bờ người ta phải xét đến các mực nước thiết kế.

Mực nước cao thiết kế (MNCTK) xác định theo công thức:

MNCTK = MNTC + Hnd (2)

Trong đó:

+ MNTC: Mực nước triều cao thiết kế (m)

+ Hnd: Chiều cao nước dâng do bão (m)

Mực nước triều cao thiết kế và chiều cao nước dâng do bão được lấy theo suất đảm bảo và phụ thuộc vào cấp công trình (căn cứ theo các quy định hiện hành).

2.2.1. Mực nước triều tính toán

Bảng 4: Số liệu về mực nước biển :

Cao nhất ( cm ) Thấp nhất ( cm ) Năm

Thời gian Max ( cm )

Trung bình

( cm ) Thời gian Min ( cm )

1990 00h/6/12/1990 235 129 17h/21/7/1990 15

1991 20h/29/01/1991 226 125 17h/11/7/1991 6

1992 22h/13/11/1992 227 121 01h/4/6/1992 12

1993 00h/18/12/1993 219 120 18h/16/7/1993 6



1994 22h/4/12/1994 218 122 19h/24/6/1994 19

1995 22h/23/12/1995 231 125 18h/14/6/1995 17

1996 20h/20/11/1996 216 124 19h/02/07/1996 9

1997 22h/10/01/1997 216 120 19h/7/6/1997 20

1998 22h/5/12/1998 226 113 18h/25/6/1998 4

1999 21h/23/12/1999 234 130 20h/13/7/1999 15

2000 22h/27/12/2000 238 131 19h/4/6/2000 21

Mực nước triều tính toán (MNTTT) được xác định phụ thuộc vào loại hình công trình và cấp công trình. MNTTT được xác định theo tần suất tích luỹ Pi%.

Tần suất tích luỹ i% của mực nước triều là tổng số % của số lần xuất hiện các mực nước từ trị số thứ i trở lên đến m so với tổng số mực nước trong liệt tính toán n và được xác định theo công thức:

Pi% = (m/n)x100% (3)

Trong đó m là số lần mực nước triều xuất hiện cao hơn hoặc bằng lần thứ i.

Hoàn kỳ (chu kỳ lặp) T = 100/P

Suất đảm bảo mực nước triều cao tính toán thiết kế cỏ thể lấy theo bảng 5.

Bảng 5: Suất đảm bảo mực nước triều tính toán cao nhất tương ứng với cấp công trình

Cấp công trình Đặc biệt I và II III và IV

Tần suất mực nước biển thiết kế (%) 1 2 5

-Tính theo phương pháp phân tích tần suất dạng cực trị theo 14TCN130-2002: n=1,2,…,27

Sai số quân phương của mực nước Zi trong n năm:

Trị số mực nước cao tương ứng với tần suất 2% là:



Bảng 5: Tính toán mực nước ( theo cao độ hải đồ )

MNCN ( cm ) MNTB ( cm ) MNTN ( cm )

Z−

225,2 123,6 13,1

S 6,5 5,01 5,8

ZP 248 141 33

Quy về hệ cao độ quốc gia :

- MNTCN : 248 - 130 = +118 (cm) ≈ +1,2 ( m )

- MNTTB : 141 - 130 = +11 (cm) ≈ +0,1 ( m )

- MNTTN : 33 - 130 = -97 (cm) ≈ -1 ( m ) 2.2.2. Chiều cao nước dâng cực đại (hnd,max) Khu vực biển Khánh Hòa nằm trong vùng hoạt động mạnh của bão. Trị số nước dâng trong bão là tổng của 2 thành phần: Nước dâng do gió và nước dâng do chênh lệch khí áp. Kết quả tính toán do Trung tâm Khí tượng thủy văn biển thực hiện cho các giá trị nước dâng ứng với tần suất xuất hiện 20%, 10%, 4%, 2%, 1% (tức là 1 lần trong 5 năm, 10 năm, 25 năm, 50 năm và 200 năm). Tra theo hình C-2, trang 93 Tiêu chuẩn ngành 14TCN130-2002 ta có:

Hình 1: Nước dâng lớn nhất đã xảy ra và có thể xảy ra từ vĩ tuyến 16 trở vào



Đối với công trình cấp 2 tần suất xuất hiện 20% : hnd,max = 0,8 m = 80 cm. Bảng 6: Số liệu quan trắc trị số nước dâng:

Trị số nước dâng Tần suất xuất hiện

(m) 20 10 4 2 1

hg 0,05 0,07 0,11 0,2 0,3

hkp 0,19 0,23 0,36 0,52 0,72

hnd,max 0,24 0,3 0,47 0,72 1,02

Theo bảng số liệu quan trắc thì hnd,max = 0.24 ( m )

Vậy thiên về an toàn ta lấy trị số chiều cao nước dâng theo 14TCN130 -2002: → hnd,max = 0.8 m

2.2.3. Tính toán mực nước thiết kế ( theo hệ cao độ hải đồ )

MNCTK = MNTCN +Hnd = 1.2+ 0.8 = + 2.0 ( m )

MNTTK = MNTTN = -1.0 ( m )

3. Tính toán các thông số sóng thiết kế

Trong phạm vi tài liệu này chỉ giới hạn ở việc tính toán các thông số sóng hình thành do tác dụng của gió ở vùng nước sâu. Sóng tại chân công trình là kết quả của quá trình lan truyền sóng từ vùng nước sâu vào bờ do trọng lực - quán tính. Việc xác định các thông số sóng trong quá trình lan truyền sóng có thể được thực hiện theo nhiều cách như sử dụng các chương trình phần mềm tính toán lan truyền sóng 3D hoặc tính toán theo bài toán phẳng dựa theo các lý thuyết sóng.

Trong đồ án này tính toán theo tiêu chuẩn 22-TCN 222-95.

Hình 2: Sơ đồ phân vùng sóng lan truyền vào bờ.



3.1. Các thông số sóng (L,T,H) tại vùng nước sâu

Chiều cao sóng trung bình Htb (m), chu kỳ sóng trung bình Ttb (s):

Chiều cao sóng trung bình và chu kỳ sóng trung bình có thể xác định theo cách tra đồ thị hoặc sử dụng công thức tính toán.

Chiều cao sóng trung bình Htb và chu kỳ sóng trung bình Ttb phải tính theo hai yếu tố là đà gió và thời gian gió thổi sau đó chọn cặp số liệu có giá trị nhỏ hơn. 3.1.1. Tính theo đà gió. Căn cứ vào đại lượng gL/V2, tra đồ thị hình 1 theo 22TCN222-1995 xác định được gHtb/V2 và gTtb/V từ đó tính được chiều cao sóng trung bình Htb và chu kỳ sóng trung bình Ttb .

Chiều cao sóng trung bình, chu kỳ sóng trung bình cũng có thể tính theo công thức:

2

2

32

10.16* 11 6*10

tbVHg gL

V−

= −

+

=

2

2

32

29 10.16* 19.81 9.81*1724141 6*10

29−

−

+

=5.2 (m)

0,625

219.5* * tbtb

gHVTg V

=

=0.625

2

29 9.81*5.219.5* *9,81 29

= 10 ( s )

2*2

tbtb

g Tλ

π= =

29,81.102π

= 156 ( m )

Kết luận: Htb = 5.2 m ; Ttb = 10 s ; λtb = 156 m 3.1.2. Tính theo thời gian gió thổi

Căn cứ vào đại lượng gt/V, tra đồ thị hình 1 theo 22TCN222-1995 xác định gHtb /V2 và gTtb/V từ đó tính được chiều cao sóng trung bình Htb, chu kỳ sóng trung bình Ttb

Chiều cao sóng trung bình cũng có thể tính theo công thức:

Thời gian gió thổi lấy theo các quy định tiêu chuẩn,thông thường:



- Đối với biển t = 12h.

- Đối với Đại dương t = 18h.

- Đối với ven bờ t = 6h.

=> Lấy t = 6h = 6.3600 = 21600s để tính toán. 2

2

0.6353

10.16* 11 1.04 *10

tbVHg gt

V−

= − +

= 5.54 ( m )

0,625

219.5* * tbtb

gHVTg V

=

=0.625

2

29 9.81*5.5419.5* *9,81 29

= 10.4 ( s )

Kết luận: Htb =5.54 m ; Ttb = 10.4 s

Vậy số liệu dùng để tính toán: Chọn chiều cao sóng và chu kỳ sóng có giá trị nhỏ hơn

Htb = 5.2 ( m ) ; Ttb = 10 ( s ) : λtb = 156 ( m )

3.2. Các thông số sóng lan truyền vào vùng nước nông

Địa hình đáy biển m = 0,024 > 0,002 áp dụng tính toán như sau:

Chiều cao sóng với suất đảm bảo i% (hi%) xác định theo công thức:

Trong đó:

kt- Hệ số biến hình

ki- Hệ số xác định theo đồ thị trên hình 2.

kl- Hệ số tổng hợp các tổn thất xác định theo bảng 8

kr- Hệ số khúc xạ.

Trong tính toán gần đúng có thể viết dưới dạng: hi% = kiklksHtb Trong đó:

Hệ số biến hình và khúc xạ ks (ks = kt kr ) có thể tra theo bảng 9

Bảng 7: Hệ số tổng hợp các tổn thất kl

d/ λdtb 0.01 0.03 0.06 0.08 0.1 0.2 0.3 0.4 >=0.5

m = 0.025 0.82 0.87 0.90 0.92 0.93 0.96 0.98 0.99 1

m = 0.02-0.002

0.66 0.76 0.81 0.84 0.86 0.92 0.95 0.98 1

tbrliti Hkkkkh =%



Bảng 8: Hệ số biến hình và khúc xạ ks

Hệ số ks đối với góc giữa hướng sóng và pháp tuyến đường bờ α (độ) d/λdtb

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0.02 1.26 1.24 1.21 1.17 1.10 1.02 0.94 0.75 0.53

0.04 1.06 1.05 1.04 1.00 0.96 0.88 0.79 0.64 0.47

0.06 1.00 0.99 0.98 0.95 0.91 0.85 0.76 0.63 0.46

0.08 0.96 0.96 0.94 0.92 0.88 0.84 0.75 0.63 0.46

0.10 0.93 0.93 0.92 0.90 0.87 0.82 0.74 0.64 0.46

0.15 0.92 0.91 0.91 0.89 0.87 0.84 0.78 0.69 0.50

0.20 0.92 0.92 0.91 0.91 0.89 0.86 0.81 0.72 0.55

0.25 0.93 0.93 0.93 0.92 0.91 0.86 0.86 0.79 0.62

0.30 0.95 0.95 0.95 0.94 0.94 0.92 0.90 0.85 0.70

0.40 0.98 0.98 0.98 0.98 0.97 0.97 0.96 0.94 0.86

0.50 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.98 0.95

0.60 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99

Hình 3: Đồ thị xác định hệ số ki



Hình 4: Đồ thị xác định giá trị λ

Chiều dài sóng trung bình λtb (m) xác định theo đồ thị hình 3.

Cao độ đỉnh sóng η (m) trên mực nước tính toán xác định theo đồ thị hình 4.

Hình 5: Đồ thị xác định cao độ đỉnh sóng η

Tính toán theo gió bão vuông góc với đường bờ Công trình cấp II ( kết cấu dạng tường đứng ) có suất đảm bảo i = 1%.



Bảng 9: Kết quả tính toán các thông số lan truyền vùng nước nông

d (m) d/λtb gd/V2w ks kl k1% H1%

20 0.128 0.233 0.943 0.958 2.2 10.3 19 0.122 0.222 0.922 0.935 2.195 9.8 18 0.115 0.210 0.928 0.932 2.17 9.8 17 0.109 0.198 0.93 0.931 2.168 9.8 16 0.102 0.187 0.93 0.93 2.16 9.7 15 0.096 0.175 0.94 0.928 2.158 9.8 14 0.090 0.163 0.949 0.925 2.155 9.8 13 0.083 0.152 0.953 0.923 2.154 9.9 12 0.077 0.140 0.975 0.916 2.153 10.0 11 0.070 0.128 0.98 0.91 2.15 10.0 10 0.064 0.117 0.99 0.904 2.147 10.0 9 0.058 0.105 1.015 0.895 2.146 10.1 8 0.051 0.093 1.03 0.891 2.14 10.2 7 0.045 0.082 1.055 0.885 2.11 10.2 6 0.038 0.070 1.08 0.86 2.09 10.1 5 0.032 0.058 1.1 0.857 2.08 10.2 4 0.026 0.047 1.2 0.85 2.07 11.0 3 0.019 0.035 1.26 0.84 2.07 11.4 2 0.013 0.023 1.3 0.83 2.06 11.6

3.3. Các thông số sóng vỡ

Khi sóng lan truyền vào gần bờ, đến một độ sâu nước nào đó sóng sẽ bị vỡ. Sóng có thể bị vỡ một hoặc nhiều lần, vùng nước giới hạn bởi vị trí sóng vỡ lần đầu đến vị trí sóng vỡ lần cuối gọi là vùng sóng vỡ.

3.3.1. Độ sâu sóng vỡ lần đầu.

Độ sâu sóng vỡ lần đầu xác định theo các bước sau:

+ Bước 1:Chọn một dãy các giá trị của độ sâu nước di (m) cho truớc, tính toán chiều cao sóng tại các độ sâu nước đó với suất đảm bảo 1% theo các công thức tính sóng trong vùng nước nông.

+ Bước 2: Từ các giá trị h1% tính được ở bước 1, xác định được các giá trị h1%/gT2 tương ứng. Rồi theo các đường cong 2,3 và 4 trên hình 6 tính được các trị số dcr/λdtb từ đó tính được các giá trị dcr tương ứng.

+ Bước 3: Độ sâu sóng vỡ lần đầu dcr (m) là độ sâu dcr tính được mà có giá trị gần đúng nhất với một giá trị độ sâu nước di chọn trước đó.



Hình 6: Đồ thị xác định hệ số kt (đường cong 1)

Bảng 10: Kết quả tính toán thông số sóng vỡ

d ( m ) d/λtb gd/V2w H1% H1%/gT2 i dcr/ λtb dcr

15 0.096 0.175 9.8 0.0100 0.024 0.0797 12.4 14 0.090 0.163 9.8 0.0100 0.024 0.0808 12.6 13 0.083 0.152 9.9 0.0100 0.024 0.081 12.6

12.5 0.081 0.140 10.0 0.0102 0.024 0.0812 12.7 11 0.070 0.128 10.0 0.0102 0.024 0.0812 12.7 10 0.064 0.117 10.0 0.0102 0.024 0.0812 12.7 9 0.058 0.105 10.1 0.0103 0.024 0.082 12.8 8 0.051 0.093 10.2 0.0104 0.024 0.0828 12.9 7 0.045 0.082 10.2 0.0104 0.024 0.0833 13.0 6 0.038 0.070 10.1 0.0103 0.024 0.0818 12.8 5 0.032 0.058 10.2 0.0104 0.024 0.0838 13.1 4 0.026 0.047 11.0 0.0112 0.024 0.088 13.7 3 0.019 0.035 11.4 0.0116 0.024 0.087 13.6 2 0.013 0.023 11.6 0.0118 0.024 0.09 14.1



Độ sâu lâm giới tại vị trí sóng đổ lần đầu nằm trong khoảng từ 12.5 m đến 12.7 m: Vậy chọn dcr = 12.6 m. 3.3.2. Độ sâu sóng vỡ lần cuối

Độ sâu sóng vỡ lần cuối dcru (m) khi độ dốc đáy biển không đổi xác định theo:

1ncru u crd k d−= (4.10)

Trong đó: ku- Hệ số phụ thuộc vào độ dốc đáy m và được lấy theo bảng 6.

n- số lần sóng đổ (n>=2) và thoả mãn điều kiện: 2

1

0,430,43

nu

nu

kk

−

−

≥

< (4.11)

Bảng 11: Hệ số ku

m 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045

ku 0.75 0.63 0.56 0.50 0.45 0.42 0.40 0.37

Bảng 12: Kết quả tính toán độ sâu sóng vỡ lần cuối

n i ku 1n

uk − 2nuk − dcru ( m )

2 0.024 0.51 1 0.51 Không thỏa mãn

3 0.024 0.51 0.51 0.2601 3.28

Vậy độ sâu sóng vỡ lần cuối: dcru = 3.28 m ≈ 3.3 m. 3.3.3. Chiều cao sóng, chiều dài sóng, độ cao đỉnh sóng trên mực nước tính toán ở vùng sóng vỡ

Chiều cao sóng vỡ hsur1% (m) xác định theo hình 5 ứng với các độ sâu đáy khác nhau và các đại lượng không thứ nguyên d/λdtb tìm được hsur 1%.

Chiều cao sóng vỡ hsur 1% cũng có thể tính theo công thức:

2

ur1% 2

20.182

tbs i

tb

gTdh th agTπ

π

=

(4.12)

Trong đó: ai = 4.3 khi 0.001 < m ≤ 0.033

ai = 5.4 khi 0.033 < m ≤ 0.049

ai = 6.3 khi 0.05 ≤ m ≤ 0.2



ð Với m = 0.024 lấy ai = 4.3.

-Chiều dài sóng vỡ λsur (m):

Chiều dài sóng vỡ được xác định theo đường cong trên cùng của hình 3, phụ thuộc vào tỷ số d/λdtb. -Cao độ đỉnh sóng η(m) trên mực nước tính toán xác định theo đồ thị hình 4, dựa vào tỷ số d/λdtb và tỷ số hsur1%/gT2

tb.

Bảng 13: Kết quả tính toán các thông số sóng vỡ

dcr dcr/λdtb. i hsur1%/gT2tb hsur1% λsur/λdtb λsur

13.0 0.0832 0.024 0.010 9.7 0.78 121.8

12.6 0.0807 0.024 0.009 8.9 0.74 115.6

11.0 0.0704 0.024 0.008 7.9 0.71 110.9

10.0 0.0640 0.024 0.007 7.3 0.68 106.2

9.0 0.0576 0.024 0.007 6.4 0.67 104.6

8.0 0.0512 0.024 0.006 6.0 0.63 98.4

7.0 0.0448 0.024 0.006 5.7 0.6 93.7

6.0 0.0384 0.024 0.005 4.9 0.57 89.0

5.0 0.0320 0.024 0.004 3.9 0.52 81.2

4.0 0.0256 0.024 0.004 3.4 0.47 73.4

3.3 0.0218 0.024 0.003 2.6 0.43 67.2 3.4. Các thông số sóng thiết kế tại chân công trình - Lựa chọn công trình vuông góc với đường bờ, kéo dài ra đến độ sâu nước d = 8 (m) vì vậy công trình nằm trong vùng sóng vỡ Ta chia chiều dài mỏ hàn thành 3 đoạn : + Gốc kè: từ bờ ra độ sâu d = 2.4 (m) có chiều dài 105 ( m ) + Thân kè: từ độ sâu d = 2.4 (m) đến độ sâu d = 5.8 (m) có chiều dài 115 ( m ) + Mũi kè: từ độ sâu d = 5.8 (m) đến độ sâu d = 8 (m ) có chiều dài 100 ( m ) Tổng chiều dài của mỏ hàn là 320 ( m ) 3.5 Xác định cao trình mỏ hàn

- Xác định cao trình mũi, thân mỏ hàn, công trình chỉ làm nhiệm vụ ngăn cát nên cao trình mũi ( CTM ) và cao trình thân ( CTT ) có thể lấy bằng cao trình mực nước giờ với suất đảm bảo 50%.



Bảng 14: Mực nước ứng với tần suất lũy tích mực nước giờ

P% 99 98 97 96 95 90 85 80 70 60

H (cm) 34 47 54 62 70 78 88 99 112 121

P% 50 40 30 20 10 5 2 1 0.5 0.1

H (cm) 132 142 153 164 179 192 205 211 220 232 ¦Theo số liệu quan trắc ta có mực nước giờ với suất đảm bảo 50% là 1.32 ( m) ( theo cao độ khu vực ) Do đó CTM = CTT = 1.32 – 1.3 = + 0.02 ( m )

Chọn CTĐ = CTT = + 0.1 ( m )

- Cao trình gốc mỏ hàn được xác định theo công thức :

CTG = MNTC + hs

hs : chiều cao sóng tại chân công trình

CTG = 1.2 + 2.6 = +3.8 ( m )

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG MỎ HÀN TRỌNG LỰC 1. Hình dạng và kích thước mặt cắt 1.1. Hình dạng chung - Chọn kết cấu mỏ hàn trọng lực dạng tường đứng: Kết cấu thùng chìm và đệm đá 1.2. Kích thước thùng chìm

- Chiều rộng mỏ hàn phụ thuộc vào tính ổn định của công trình:

Ta chọn sơ bộ kích thước thùng chìm: + Với MC 1: BxHxL = 10x5x5 m

+ Với MC 2: BxHxL = 10x3x5 m

1.3 Kết cấu đệm đá

- Công dụng của lớp đệm đá: + Phân bố ứng suất lên đất nền tự nhiên sao cho thoả mãn khả năng chịu lực của

nền; + Bảo vệ đất nền dưới chân công trình khỏi bị xói; + Làm phẳng bề mặt cho kết cấu bên trên;

+ Gia tải làm tăng ổn định



- Chọn đệm đá trên toàn chiều dài mỏ hàn, kết cấu thân là thùng chìm có kích thước như sau: + Chiều dày: 1.5 m + Chiều rộng : Đáy rộng 25 m, đỉnh rộng 19 m.

+ 0.1 M

-4.9 M

-6.4 M

6000 3000

10000

m = 2m = 2

5000

1500

mÆt c¾t 1-1

HçN HîP C¸T §¸

25000

+ 0.1 M

-2.9 M

-4.4 M

6000 3000

10000

m = 2m = 2

3000

1500

mÆt c¾t 2-2HçN HîP C¸T §¸

25000 2.1. Tải trọng sóng tác dụng lên mỏ hàn

Hình 7: Biểu đồ áp lực sóng



Trường hợp độ dốc đáy i = 0.024 ≤ 0,04

- Tại độ sâu z1:

P1 = ρg(z1 – z2) khi z1 < z2

P1 = P2 khi z1 > z2

- Tại độ sâu z2:

12 4(0,015 0,03 )S

SL h zP gH gah h

ρ ρ−

= + −

- Tại độ sâu z3 = h :

P3 = KWP2

Trong đó:

z1 – Độ sâu từ đỉnh công trình đến mực tính toán (m).

z2 – Độ sâu từ mực nước tính toán đến chân công trình (m) lấy theo bảng E – 3/14TCN130 – 2002.

KW – Hệ số lấy theo bảng E – 4/14TCN130 – 2002.

z4 – Độ sâu từ mặt nước sau đê chắn sóng ngập đến mặt nước tính toán (m), xác định theo công thức: z4 = - Kth (z1 – z5) – z1

Kth – Hệ số lấy theo bảng E – 3/14TCN – 2002.

z5 – Độ sâu từ lưng sóng trước đê chắn sóng ngập nước đến mực nước tính toán (m), lấy theo bảng E – 3.

Bảng E-3. Hệ số Kth

Hs/h 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

z2/h 0,14 0,17 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28

z5/h -0,13 -0,16 -0,2 -0,24 -0,28 -0,32 -0,37

Kth 0,76 0,73 0,69 0,66 0,63 0,6 0,57



Bảng E-4. Hệ số KW

Ls/Hs 8 10 15 20 25 30 35

KW 0,73 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1

Bảng 15: Kết quả tính toán (xét 1m dài của thùng)

MC Ls

(m)

h

(m)

Hs

(m)

KW

(m)

Z1

(m)

Z2

(m)

Z4

(m)

Z5

(m)

P1=P2

(T/m)

P3

(T/m)

MC1 98.4 8 6 0.836 1.9 1.84 -4.47 -2.08 5.85 4.89

MC2 87 5.8 4.7 0.815 1.9 1.40 -4.12 -1.65 5.41 4.41

5.85 T/m

4.89 t/m

mÆt c¾t 1 -1

-4.1 M

mnctk + 2.0 M

mntb +0.1 M

mntn -1 M



5.41 T/m

4.41tr t/m

mÆt c¾t 2 -2

-2.1 M

-4.4 M

mnctk + 2.0 M

mntb +0.1 M

mntn -1 M

2.2 . Tính ổn định lật

Trọng lượng tính gần đúng của thùng trong nước xét 1m dài:

- Trọng lượng thùng C1 : G = B*H1*Ɣdn = 10*5*1.1 = 55 (T)

- Trọng lượng thùng C2 : G = B*H2*Ɣdn = 10*3*1.1 = 33 (T)

Tính ổn định chống lật theo đáy khối thành đứng được xác định như sau :

RO

o

MKM

=

Trong đó :

Ko – hệ số an toàn chống lật

Mr – momen chống lật đối với mép sau của mặt tính toán ( khi đỉnh sóng chạm thành ) hoặc mép trước của mặt tính toán ( khi chân sóng chạm thành )

Mo – momen lật đối với mép sau hoặc mép trước của mặt tính toán trong đó bao gồm cả momen do lực đẩy nổi của sóng gây ra



Bảng 16: Kết quả tính toán

Mặt cắt MR

( Tm )

MO

( Tm ) k [ k ] Kết luận

MC 1-1 470.14 232.3 2.05 1.6 Thỏa mãn

MC 2-2 345.28 169.75 2.03 1.6 Thỏa mãn

Kết luận: Thùng chìm ổn định lật

2.3. Tính ổn định trượt

2.3. 1 Tính ổn đinh chống trượt theo đáy khối thành đứng

Hệ số chống trượt: sGfKP

=

G – Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt tính toán, bao gồm cả lực đẩy nổi của sóng

P – Hợp lực theo phương ngang phía trên mặt mặt tính toán

f – Hệ số ma sát giữa trên mặt tính toán (tra trong bảng H-2. Hệ số ma sát 14 TCN 130-2002)


Mặt cắt f G (T) P (T) Ks1 [ Ks1]

MC 1-1 0.6 59.8 26.87 1.33 1.3

MC 2-2 0.6 38.0 14.72 1.55 1.3

Kết luận: Thùng chìm ổn định trượt theo đáy khối thành đứng

2.3.2. Tính ổn định chống trượt theo đáy bệ đá



-6.4 M

mnctk + 2.0 M

+0.1 M mntb +0.1 M

mntn -1 M

a

b

cd

Hệ số chống trượt: 1( )s

G g fKP

+=

G – Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặ đáy bệ , bao gồm cả lực đẩy nổi của sóng

g1- Trọng lượng dưới nước của khối bệ ABCD

P – Hợp lực theo phương ngang phía trên mặt dáy tường

f – Hệ số ma sát giữa bệ đá hộc và đất nền (tra trong bảng H-2. Hệ số ma sát 14 TCN 130-2002)


Kết luận: Thùng chìm ổn định trượt theo đáy bệ đá

3. Sức chịu tải của khối bệ công trình

Úng suất mặt đỉnh bệ công trình: ax(min)61m

G eB B

σ = ±

Trong đó:

σ max ; σ min - Ứng suất cực đại,cực tiểu của mặt đứng đỉnh bệ.

Mặt Cắt f G (T) g (T) P (T) Ks2 [ Ks2]

MC 1-1 0.5 59.8 21.45 26.87 1.5 1.3

MC 2-2 0.5 38 21.45 14.72 2 1.3



B – Chiều rộng đáy thùng chìm

e – Khoảng cách lệch tâm của diểm tác dụng hợp lực trên mặt đáy thùng chìm

2Be ξ= −

ξ - Khoản cách từ điểm tác dụng của hợp lực trên mặt đáy tường đến điểm mép sau:

R OM MG

ξ−

=

Khi ξ < B/3 ứng suất mặt đỉnh bệ được tính: ax min

2 ; 03mG

σ σξ

= =

Bảng 19: Kết quả tính toán

G ( m)

B ( m)

e ( m)

ξ ( m)

σmax (T/m2)

σmin (T/m2)

[σ] (T/m2)

59.80039 10 1.022998 3.977002 9.650581 2.309497 61.2

Kết luận: Khối bệ công trình đủ sức chịu tải

4. Sức chịu tải của đất nền

4.1 Tính ứng suất bề mặt đất nền

' 1 axax

1 2m

mB tB t

σσ γ= +

+

' 1 minmin

1 2B tB t

σσ γ= ++

' '' ax min1

' 'ax min

26

m

m

B te σ σσ σ

−+=

+

Trong đó:

' 'ax min,mσ σ - Ứng suất cực đại và cực tiểu của bề mặt đất nền

B1 - Chiều rộng chịu lực thực tế của mặt đáy công trình:

Khi ξ < B/3 thì B1 = B; ξ < B/3 thì B1 = 3ξ

t - Chiều dày bệ công trình



e’ - Độ lệch tâm của điểm tác dụng hợp lực trên đáy bệ đá hộc

γ – Trọng lượng riêng của đá hộc bệ công trình

Bảng 20: Bảng tính toán ứng suấ bề mặt đất nền

B1 ( m )

γ ( T/m3 )

t ( m)

σmax (T/m2)

σmin (T/m2)

σ‘max

(T/m2) σ‘

min (T/m2)

e’

( m) 10 1.1 1.5 9.65 2.31 9.07 3.43 1.33

4.2 Tính sức chịu tải của nền: gh

s

PR

F=

Pgh theo Terzaghi được tính theo công thức:

1 2 3

12gh q cP N b N q N cγα γ α α= + +

Mỏ hàn trọng lực coi như móng băng có bề rộng là b = 16 m, sau khi nạo vét lớp 1 có độ dày không lớn coi như sức chịu tải của nền là sức chịu tải của lớp đất thứ 2.

Với αi =1; φ = 20o46’ suy ra:

Nγ Nq Nc 5 7.4 17.7

Bảng 21: Bảng tính toán sức chịu tải của đất nền

γ (T/m3)

b (m)

c (T/m2)

q = γhđệm đá (T/m2)

Pgh (T/m2)

Fs

R (T/m2)

1.8 16 0 1.65 81.05 2.5 32.42

Nhận xét: Đất nền đủ sức chịu tải

5. Tính toán lún

Độ lún tổng cộng: 1 1

* *in ngl i

ii i o

hS S

Eβ σ

= =

= =∑ ∑

Trong đó: σigl : Ứng suất gây lún ở giữa lớp đất thứ i

Eo : Modun tổng biến dạng ( T/m2 )

hi : Chiều dày lớp i ( m )



β : Hệ số Poisson

Vì lớp 1 có độ dày từ 1,7 m đến 2,4 m chua kể nạo vét nên coi như độ lún nền đất là độ lún lớp 2. Thiên về an toàn ta tính bề rộng móng với bề rộng của thùng B = 10 m

Với γ = 1,8 T/m3 ; β = 0,83 ; hi = 0,5 m ; Eo = 150 T/m2 ta có bảng tính sau:

Bảng 22: Bảng tính toán lún của nền đất

hi (m)

σbt (T/m2)

z (m)

z/b

kz

σgl (T/m2)

σtb (T/m2)

Si

(m) 0.5 0.9 0 0 1 6 0.5 1.8 0.5 0.05 0.9984 5.9904 5.9952 0.001665 0.5 2.7 1 0.1 0.9968 5.9808 5.9856 0.001663 0.5 3.6 1.5 0.15 0.987 5.922 5.9514 0.001653 0.5 4.5 2 0.2 0.9773 5.8638 5.8929 0.001637 0.5 5.4 2.5 0.25 0.95705 5.7423 5.80305 0.001612 0.5 6.3 3 0.3 0.9368 5.6208 5.68155 0.001578 0.5 7.2 3.5 0.35 0.9089 5.4534 5.5371 0.001538 0.5 8.1 4 0.4 0.881 5.286 5.3697 0.001492 0.5 9 4.5 0.45 0.89965 5.3979 5.34195 0.001484 0.5 9.9 5 0.5 0.9183 5.5098 5.45385 0.001515 0.5 10.8 5.5 0.55 0.8368 5.0208 5.2653 0.001463 0.5 11.7 6 0.6 0.7554 4.5324 4.7766 0.001327 0.5 12.6 6.5 0.65 0.7257 4.3542 4.4433 0.001234 0.5 13.5 7 0.7 0.696 4.176 4.2651 0.001185 0.5 14.4 7.5 0.75 0.6688 4.0128 4.0944 0.001137 0.5 15.3 8 0.8 0.6417 3.8502 3.9315 0.001092 0.5 16.2 8.5 0.85 0.6174 3.7044 3.7773 0.001049 0.5 17.1 9 0.9 0.5931 3.5586 3.6315 0.001009 0.5 18 9.5 0.95 0.57145 3.4287 3.49365 0.00097 0.5 18.9 10 1 0.5498 3.2988 3.36375 0.000934 0.5 19.8 10.5 1.05 0 1.6494 0.000458

Tổng 0.027696

Nhận xét: Độ lún tổng cộng của nền đất là 2,7 cm nhỏ hởn độ lún cho phép với thùng chìm là 35 cm. Vậy công trinh thỏa mãn độ lún

6. Trọng lượng ổn định của viên đá bệ công trình

Lưu tốc đáy cực đại xuất hiện trước công trình thành đứng



S5%AX

S

2 2 5.4 5.5( / )98.4 4 84 sinh( )sinh( )

9.81 98.4

M

S

HU m sL hg L

π ππ π ππ

= = =

Chọn cấp phối đá lõi đệm có khối lượng từ 10 đến 100 kg, khối phủ chống xói có khối lượng 760 kg bằng bê tông có kích thước 80x80x50 cm.

CHƯƠNG IV: BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ ĐẠO

4.1. Tổng quan

Thi công mỏ hàn dạng tường đứng bao gồm nhiều quá trình trong một thời gian dài được làm theo phương pháp lấn dần, đòi hỏi các máy móc và thiết bị vận chuyển tốt, quá trình thi công phụ thuộc vào thiết bị thi công, vật liệu thi công, nhân lực huy động, điều kiện khí hậu..., trong đó nhân lực thi công có ảnh hưởng đặc biệt quan trọng đối với quá trình tự thi công của đê, biện pháp và các sai số cho phép thi công

4.2. Thiết bị thi công

Có thể sử dụng cả thiết bị đặt trên bờ và dưới nước để thi công. Đoạn gốc đê có kết cấu đá đổ thuần tuý có thể dùng phương tiện trên bờ để thi công. Đoạn đầu đê cần phải có thiết bị nổi để tiến hành thi công lắp đặt thùng chìm. Thiết bị nổi có thể bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết. Vì vậy cần thi công vào thời kỳ chế độ sóng tại khu vực là nhỏ trong năm. Cần sử dụng hệ thống định vị thích hợp để đảm bảo định vị chính xác vị trí đổ đá và sà lan chở cẩu, lă[s dặt thùng chìm. Sà lan chỉ có thể dịch chuyển đến vị trí neo mới khi điều kiện thời tiết yên tĩnh.

Các phương tiện thiết bị thi công bao gồm :

Sà lan, tàu

Tàu kéo hoặc tàu đẩy

Cần trục nổi hoặc cần trục lắp trên phao

Máy trộn bê tông.

4.3. Định vị công trình

Công trình mỏ hàn chắn cát sử dụng máy kinh vĩ trong công tác định vị công trình, thao tác cũng rất đơn giản. Ta chỉ việc lắp đặt một tiêu ngắm lên đầu của cần cẩu nổi là hệ thống sẽ cho ta biết chính xác vị trí đang thi công

4.4. Trình tự thi công

Trình tự thi công đê chắn sóng bao gồm các công việc chính như sau:



- Chế tạo thùng chìm.

- Nạo vét hố móng mỏ hàn.

- Vận chuyển và thi công đá đệm mỏ hàn.

- Vận chuyển, tập kết và thi công lắp đặt thùng chìm.

- Chế tạo nắp thùng chìm.

- Vận chuyển và thi công khối phủ chống xói lớp đệm đá.

Cụ thể các bước như sau:

4.4.1. Chế tạo thùng chìm

- Sân bãi chế tạo thùng chìm cần thõa mãn các yêu cầu sau:

+ Gần hiện trường công trình, diện tích đất rộng, địa chất tương đối tốt.

+ Điều kiện chống sóng cho vùng , có đủ độ sâu, thuận tiện cho việc hạ thủy và vận chuyển cấu kiện.

+ Vận chuyển và cung ứng vật liệu, điện nước thuận tiện.

- Chế tạo thùng chìm thường dung cốp pha đáy bằng bê tông. Cốp pha đáy lắp đặt nằm ngang, có thiết bị thoat nược tốt. Độ lồi lõm cục bộ của cốp pha đáy bê tông không vượt quá 1 cm.

- Khi cần thi công phân lớp, không bố trí mạch ngừng ở khu vực mực nước biến động, nơi nối tiếp tường đứng và bản đáy. Việc xử lý ạch thi công và đầu nối cốt thép cần tuân thủ quy phạm về thi công bê tông cốt thép.

4.4.2. Nạo vét hố móng đê

Vì địa hình đáy biển của khu vực là hết sức phức tạp, vì vậy việc xử lý nền cũng được yêu câu rất chặt chẽ. Sử dụng máy đào với máy san phẳng lợi dụng lúc triều xuống đào đến cao độ thi công sâu hơn cao độ thiết kế bình quân 0,3m và không quá 0,5 m. Bề rộng nền đào và san bằng được mở rộng ra hai bên trung bình không vượt quá 1 m. Trong quá trình đào móng cần đối chiếu với tính chất đất, nếu không phù hợp với điều kiện thiết kế cần đề đạt yêu cầu giải quyết

4.4.3. Vận chuyển và thi công lớp đệm

- Trước khi đổ đá cần kiểm tra kích thước móng có biến dạng hay không, nếu có cần nghiên cứu phương pháp xử lý.



- Tiến hành đổ đá: Đá hộc được mua tại mỏ đá, được vận chuyển đến công trường bằng sà lan kết hợp với tàu kéo hoặc tàu đẩy. Do chiều dài mỏ hàn lớn nên ta phải phân ra thành các phân đoạn, đảm bảo độ đồng đều để tránh hiện tượng xói cục bộ, đá có kích thước nhỏ được thả tập trung dọc theo tim tuyến mỏ hàn, đảm bảo khi gia cường đá lớn lên trên lớp mặt che khuất được phần đá nhỏ.

Có thể đổ đá bằng sà lan mở đáy ở những chỗ sâu trên 4 m và đổ đá mặt bên

bằng sàn phao thi công đối với những chỗ sâu trên 2 m. Tại những chỗ có lớp lót đá đường kính lớn thì sắp xếp lại đá bằng cẩu đặt trên sàn phao nổi.

Trong giai đoạn nào đó nếu dự báo thấy thời tiết xấu sẽ liên tiếp xảy ra, thì cần phải ngừng thi công trước khi thời tiết xấu ập đến, và đồng thời bảo vệ tạm các công trình đang làm dở dang bằng cách phủ các khối phủ hoặc đá có đường kính lớn lên các phần đã làm, khi thời tiết xấu qua đi thi công tiếp các phần còn lại.

- Đổ đá bệ đê cần thõa mãn yêu cầu sau:

+ Đỉnh bệ đá đổ không vượt quá cao trình quy định của thi công, và không thấp hơn cao trình đó là 0,5 m

+ Chiều rộng đỉnh không nhỏ hơn chiều rộng thiết kế.

+ Đá gia cố trước đê cần đổ kịp thời sau khi lắp đặt kết cấu thân

4.4.4. Vận chuyển, tập kết và thi công lắp đặt thùng chìm

- Cường độ bê tông khi vận chuyển cẩu lắp phải đạt yêu cầu kỹ thuật.

- Yêu cầu kỹ thuật khi đẩy trượt, kéo nổi cần tuân theo các quy trình thi công thùng chìm.

- Yêu cầu san bãi tập kết bảo quản thùng chìm:

+ Nếu thùng chìm được đặt trong nước: Đáy bãi cần tương đối phẳng, có sức chịu tải đầy đủ, nếu mặt đáy là đất dính thì cần phủ lên một lớp cát hoặc đá dăm dày không nhỏ hơn 0,5 m. Vùng nước chịu ảnh hưởng của sóng và bồi tích cần có đủ độ sâu để thực hiện cho việc nổi lên.

+ Nếu thùng chìm được thả nổi trong nước: Cần có điều kiện neo buộc chắc chắn, có khoản cách an toàn giữa các thùng chìm và giữa các thùng với vật thể khác.

- Trước khi lắp đặt cần kiểm tra chất lượng, quy cách lớp đệm, thùng chìm. Nếu không phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cần xử lý.



- khi lắp đặt thùng chìm thường định vị bằng các cáp neo. Phương pháp đánh chìm có thể là bơm nước hoặc lợi dụng thủy triều

+ Khi đánh chìm theo phương pháp lợi dụng triều rút trước hết cần bơm nước vào thùng để thùng chìm cách đáy 30 đến 50 cm, điều chỉnh vị trí lúc đặt xuống bệ.

+ Khi lắp đặt theo phương pháp bơm nước khống chế độ sâu trên bệ nhỏ hơn độ cao thùng chìm 10 đến 20 cm.

4.4.5. Chế tạo nắp thùng chìm

- Sau khi lắp đặt thùng chìm cần kịp thời đổ vật liệu vào thùng, cần có biện pháp chống phá hoại do va chạm vào mép thùng.

- Chế tạo nắp thùng chìm bằng phương pháp đổ bê tông tại chỗ, lợi dụng lúc triều rút tiến hành đổ.

4.4.6. Thi công lớp phủ, chống xói

Sau khi thi công phần thân mỏ hàn cần tiến hành thi công lớp phủ, lớp chống xói

Documents

Mỏ hàn