Tkc q6 chuong 04 thiet ke de chan song (rev3)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.89 MB, 28 trang )
Chương
4
THIẾT KẾ ĐÊ CHẮN SÓNG
Tháng 10/2017
Người thực hiện:
Nguyễn Đức Thanh
Người kiểm tra:
Nguyễn Cơng Trí
Ngày
Ký tên
MỤC LỤC
1.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
3.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
TỔNG QUAN ......................................................................................................... 1
YÊU CẦU THIẾT KẾ............................................................................................. 1
Thông số thiết kế ..................................................................................................... 1
Tiêu chuẩn áp dụng .................................................................................................. 2
Phần mềm áp dụng................................................................................................... 4
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ........................................................................................ 5
Phương án mặt bằng các tuyến đê chắn sóng. ........................................................... 6
Cửa cảng.................................................................................................................. 8
Phân loại kết cấu đê chắn sóng. ................................................................................ 9
Đê chắn sóng mái nghiêng ..................................................................................... 11
Các bộ phận cơ bản của đê mái nghiêng. ................................................................ 12
Kết cấu thân đê ...................................................................................................... 14
Xác định trọng lượng các khối phủ mái .................................................................. 16
Thiết kế mặt cắt ngang đê mái nghiêng .................................................................. 17
Tính tốn đê mái nghiêng ....................................................................................... 24
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
1.
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
TỔNG QUAN
Nhà máy nhiệt điện than phần lớn được xây dựng ở các vùng ven bờ biển để thuận lợi
cho việc cung cấp nước làm mát và nhập nguyên liệu than. Vì vậy, cảng than nhà máy
nhiệt điện than thường sẽ là cảng nằm ở ven bờ biển. Về mặt tác động, nó chịu các yếu
tố tự nhiên của động lực biển như sóng, bão, thuỷ triều, hải lưu, nước dâng, chuyển động
của bùn cát ven bờ, nước ngầm, động đất - sóng thần,…
Do nhu cầu than cho nhà máy là liên tục nên cảng than cần phải làm việc liên tục. Để
đảm bảo cho cảng than làm việc liên tục trước các tác động của sóng, dịng chảy, bồi
lắng thì cần phải có đê chắn sóng để bảo vệ.
Đê chắn sóng là cơng trình bảo vệ cho khu vực phía trong đê tránh khỏi tác động của
sóng.
Đê chắn sóng tạo ra vùng lặng sóng phía trong, bảo vệ cho cảng và tạo điều kiện thuận
lợi cho tàu quay trở, neo đậu, bốc hàng.
Góp phần làm giảm khả năng bồi lắng phía trong bể cảng.
2.
2.1.
U CẦU THIẾT KẾ
Thơng số thiết kế
2.1.1. Phân cấp cơng trình đê chắn sóng
Theo thông tư 03/2016/TT-BXD ngày 10/03/2016 của Bộ Xây Dựng về quy định về
phân cấp cơng trình xây dựng thì cơng trình đê chắn sóng được phân thành các cấp như
sau:
Cấp cơng trinh
Tiêu chí phân cấp
Đặc biệt
a) Chiều cao bến (m)
hoặc Độ sâu mực
nước (m)
> 16
I
> 12 ÷ 16
II
> 8 ÷ 12
III
IV
>5÷8
5≤
2.1.2. Gió tính tốn
Tính tốn theo vận tốc gió mùa và gió bão tương ứng với mỗi vị trị của dự án.
2.1.3. Mực nước thiết kế
Theo tiêu chuẩn thiết kế “Tải trọng và tác động do sóng và do tàu lên cơng trình” 22TCN - 222 – 95. Mực nước tính tốn cao nhất phải lấy theo quy định của các tiêu
chuẩn thiết kế cơng trình thủy. Khi xác định tải trọng và tác động trên cơng trình thì suất
bảo đảm tính tốn của mực nước phải lấy khơng lớn hơn:
1% (1 lần trong 100 năm) – đối với công trình cấp I;
5% (1 lần trong 20 năm) – đối với cơng trình cấp II, III;
10% (1 lần trong 10 năm) – đối với cơng trình cấp IV;
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 1 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
2.1.4. Sóng thiết kế
Khi xác định độ ổn định và độ bền của cơng trình thủy và các cấu kiện, suất bảo đảm
tính tốn của chiều cao sóng trong hệ sóng phải lấy như sau:
Loại cơng trình
Cơng trình dạng tường thẳng đứng
Suất bảo đảm tính tốn của
chiều cao sóng, %
1
Cơng trình kiểu kết cấu hở và các vật cản cục bộ
-
Cấp I
1
-
Cấp II
5
-
Cấp III, IV
13
Cơng trình gia cố bờ
-
Cấp I, II
1
-
Cấp III, IV
5
Cơng trình chắn sóng có mái dốc gia cố bằng:
-
Tấm bản bê tông
1
-
Đổ đá, các khối thường hoặc các khối phức
hình
2
Phần mềm Mike 21 bao gồm một số mơ đun tính sóng thơng dụng được sử dụng để tính
tốn sóng như:
Mơ đun sóng Boussinesq MIKE 21- BW: Mơ đun sóng Boussinesq được xây
dựng dựa trên các phương trình Boussinesq là mơ đun sóng tiên tiến nhất của mơ
hình MIKE 21. Mơ đun có thể tính tốn sóng thâm nhập và lan truyền trong bể
cảng.
Mơ đun phổ sóng gió ven bờ MIKE 21- NSW: Mơ đun này được sử dụng để xác
định trường sóng tại các khu vực ven bờ.
Mơ đun tính sóng xâm nhập MIKE 21 - EMS: Mơ đun này để tính sóng xâm nhập
vào khu vực ven bờ và vào trong bể cảng.
Mơ hình MIKE 21 SW (Spectral Waves) là mơ hình tính tốn q trình sóng lan
truyền, phát triển và suy tàn trong khu vực ven bờ của sóng gió.
Một số dữ liệu đầu vào dùng để tính tốn sóng như: Địa hình đáy biển khu vực dự án,
gió mùa và gió bão khu vực dự án, mực nước thủy triều thiết kế khu vực dự án.
2.2.
Tiêu chuẩn áp dụng
Bảng 1. Tiêu chuẩn được áp dụng trong thiết kế
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 2 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
No
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Tiêu chuẩn
Mã hiệu
A
Tiêu chuẩn việt nam
1
Quy trình khai thác kỹ thuật Cơng trình cảng TCCS03:2010/CHHVN
biển và khu nước – Tiêu chuẩn cơ sở
2
Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cảng biển – TCCS04:2010/CHHVN
Tiểu chuẩn cơ sở
3
Quy định kỹ thuật khai thác cầu cảng
109/QĐ-CHHVN ngày
3 tháng 10, 2005
4
Tiêu chuẩn thiết kế cảng biển
22 TCN 207: 1992
5
Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 2737:1995
6
Cơng trình thủy cơng - Tải trọng và tác động TCVN8421:2010
(do sóng và tàu) lên cơng trình thủy (Tiêu
chuẩn thiết kế)
7
Hướng dẫn thiết kế đê biển
8
Cơng trình thủy lợi – u cầu thiết kế đê TCVN 9901: 2014
biển
9
Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển
10
Quy trình thi cơng & nghiệm thu cơng tác 924-QĐ/KT4
(21/4/1975)
nạo
11
Cơng tác đất - Thi cơng, nghiệm thu.
TCVN 4447:2012
12
Quy trình thiết kế kênh biển
115-QD-KT4
13
Kết cấu BT và BTCT thủy công – Tiêu
chuẩn thiết kế
TCVN 4116:1985
14
Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu TCVN 5574:2012
chuẩn thiết kế
15
Thép cốt bê tông
TCVN 1651-1:2008
16
Thép cốt bê tông
TCVN 1651-2:2008
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
14 TCN 130:2002
1613/QĐ-BNN-KHCN
Trang 3 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
No
2.3.
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Tiêu chuẩn
Mã hiệu
17
Kết cấu Bê tông và bê tông cốt thép – Yêu TCVN 9346:2012
cầu bảo vệ chống ăn mịn trong mơi trường
biển
18
Kết cấu bê tơng và bê tơng cốt thép – Hướng TCVN 9345:2012
dẫn kỹ thuật phịng chống nứt dưới tác động
của khí hậu nóng ẩm
19
Quyết định về báo hiệu hàng hải
20
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo hiệu QCVN
hàng hải
20:2010/BGTVT
21
Quy trình kỹ thuật thi cơng và nghiệm thu – 22 TCN 289:2002
Cơng trình bến cảng
B
Tiêu chuẩn quốc tế, tài liệu áp dụng để
thiết kế
1
Technical Standards for Port and Harbor OCDI 2009
Facilities in Japan
2
Maritime structures – Part 1: Code of BS 6349– Part 1
practice for general criteria
3
Maritime structures – Part 5: Code of
practice for dredging and land reclamation
BS 6349– Part 5
4
Maritime structures – Part 7: Guide to the
design and construction of breakwaters
BS 6349– Part 7
53/2005/QĐ-BGTVT
Phần mềm áp dụng
Bảng 2. Bảng phần mềm áp dụng trong tính toán
STT
1
2
3
4
5
PHẦN MỀM
SLOPE/W (GeoStudio, America)
PLAXIS (PLAXIS, Netherland)
Mike 21
MICROSOFT EXCEL (Microsoft,
America)
MICROSOFT WORD (Microsoft,
America)
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
ÁP DỤNG
Tính tốn mái dốc và ổn định nền đất
Tính tốn mái dốc và ổn định nền đất
Tính tốn sóng
Hỗ trợ lập bảng tính, thuyết minh tính
tốn
Hỗ trợ lập thuyết minh tính tốn, thuyết
minh báo cáo
Trang 4 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
STT
6
7
3.
PHẦN MỀM
AUTODESK AUTO CAD
(Autodesk, America)
Các phần mềm hỗ trợ khác
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
ÁP DỤNG
Lập bản vẽ Xây dựng
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
Quy hoạch một đê chắn sóng cho yên tĩnh về sóng và khơng bị lắng đọng bùn cát phía
trong ln gắn với các tuyến đê và cửa cảng, thường phải tuân thủ các nguyên tắc sau:
Đủ diện tích hữu hiệu cho tàu đậu và thực hiện thuận lợi các thao tác của tàu như:
quay, manoer, bốc hàng... Phần bể cảng được coi là diện tích hữu hiệu phải đủ độ
sâu và an tồn với mọi hướng sóng cũng như khơng bị bồi lắng. Tỷ lệ phần diện tích
hữu hiệu so với tổng diện tích thực của tồn bể cảng càng cao thì mức độ tối ưu càng
lớn. Nếu tỷ lệ trên được 50% là đạt yêu cầu.
Hình 1. Quy hoạch đê chắn sóng
An tồn cho tàu đậu với mọi hướng sóng tác dụng.
Ngăn chặn hoặc giảm đến mức tối thiểu sự lắng đọng của bùn cát, song song với yêu
cầu chắn sóng, hệ thống đê của bể cảng biển phải ngăn sự di chuyển của bùn cát do
dòng ven hoặc dòng lục địa mang đến. Giải pháp hữu hiệu hơn cả là đẩy bùn cát ra
xa bờ hoặc tích tụ bùn cát ở phía ngồi đê (khu vực sát bờ) tạo thành bãi biển nhân
tạo.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 5 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Hình 2. Sơ đồ tuyến đê chắn sóng đẩy bùn cát ra xa bờ
Hình 3. Sơ đồ bố trí tuyến đê và cửa cảng
Có khả năng để mở rộng cảng trong tương lai.
Tàu ra vào thuận tiện.
Điều này gắn chặt với tuyến kênh biển sao cho:
+ Luồng vào ra của tàu là ngắn nhất;
+ Hệ thống báo hiệu hàng hải đơn giản;
+ Tốc độ phát triển ngưỡng cạn vô cùng chậm hoặc bằng không.
Các yêu cầu trên đây là các định hướng cơ bản đồng thời cũng là các nguyên tắc quy
hoạch các tuyến đê chắn sóng cho một bể cảng biển. Bể cảng tối ưu nhất là có diện tích
hữu hiệu nhất. Muốn thế cần dựa vào tuyến đê và hướng sóng giải các bài tốn nhiễu xạ
trong bể cảng bằng mơ hình tốn học hoặc mơ hình vật lý hoặc đồng thời cả hai.
3.1.
Phương án mặt bằng các tuyến đê chắn sóng.
Một số phương án mặt bằng các tuyến đê chắn sóng có thể gặp trong thực tế xây dựng
bể cảng.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 6 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Hình 4. Các loại dạng sắp xếp các tuyến đê chắn sóng của bể cảng
Trong đó:
A: là hướng sóng chủ yếu đi vào cửa cảng.
B: là đường bờ tự nhiên.
C: là tuyến mép bến.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 7 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
3.2.
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Cửa cảng
Cửa cảng là vấn đề rất cốt lõi, ảnh hưởng trực tiếp tới các yêu cầu nêu ở mục 2, cụ thể
phải xem xét các vấn đề: số lượng cửa cảng, hướng tàu vào, chiều rộng cửa cảng, vị trí
đặt cửa.
3.2.1. Số lượng cửa cảng.
Một bể cảng biển chỉ nên bố trí một cửa cảng, bất đắc dĩ mới bố trí hai cửa trong các
trường hợp sau:
Quân cảng, bắt buộc phải có cửa thứ hai để tháo lui lúc nguy cấp.
Thương cảng khi chỉ xây dựng có duy nhất một tuyến đê đảo, mỗi cửa nằm
ở một đầu của tuyến đê đó.
Bể cảng thương mại được mở rộng, tạo thành hai tầng cửa trong và ngồi,
thậm trí có trường hợp ba tầng cửa.
3.2.2. Hướng tàu vào
Hướng tàu vào cửa cảng, trước hết không được song song với bờ vì tạo ra diện tích hứng
gió và sóng tối đa, làm tàu dễ bị chệch hướng khó lái.
Hình 5. Sơ đồ hướng tàu vào cửa cảng
Góc α hợp bởi giữa hướng tàu vào (trục dọc luồng kênh biển) và bờ phải thoả mãn: α
≥ 30º. Ngoài ra hướng tàu vào khơng được trùng với hướng sóng chính thống, khi trùng
dễ bị va quệt vào hai đầu đê. Góc β giữa hướng sóng chính thống và hướng tàu vào nên
lấy: β = 30º ÷50º.
3.2.3. Chiều rộng cửa cảng
Theo kinh nghiệm chiều rộng B của cửa cảng lấy bằng: B = (1÷1,5)Lt (Lt là chiều dài
tàu thiết kế). Trường hợp tối thiểu: B ≥ 0,8Lt.
Đối với các cảng biển nội địa: B = 100÷150m;
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 8 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Đối với các cảng biển có tàu viễn dương: B = 200÷300m.
Các chiều rộng B ở trên là ứng với chiều rộng đủ độ sâu cho tàu ra vào. Nếu kết cấu đê
mái nghiêng thì chiều rộng thực tế thường lớn hơn chiều rộng tính tốn. Chiều rộng tối
ưu được chọn thơng qua hàng loạt các thí nghiệm mơ hình vật lý về chế độ sóng trong
bể cảng với đầy đủ các hướng sóng tác dụng.
3.2.4. Vị trí cửa cảng.
Vị trí cửa cảng chỉ nên bố trí ở nơi xa nhất theo chiều dọc của một tuyến đê chính, xuất
phát từ bờ để:
Có khoảng cánh từ cửa cảng đến bến dài nhất, tạo ra diện tích mặt nước
sóng nhiễu xạ rộng ra;
Có độ sâu cho tàu ra vào và thực hiện các thao tác khác;
Đẩy được nhiều bùn cát ra xa bờ.
3.3.
Phân loại kết cấu đê chắn sóng.
3.3.1. Phân loại theo mặt bằng đê chắn sóng.
Theo mặt bằng vạch các tuyến đê có thể phân loại thành
Đê nhô: là tuyến đê một đầu cắm vào bờ, còn một đầu kia vươn ra xa biển
tới cửa cảng đây là loại thường gặp và một bể cảng gồm hai đê nhô bao bọc;
Đê đảo: là tuyến đê chắn sóng cả hai đầu đều khơng gắn với bờ. Nếu một
bể cảng chỉ có một tuyến đê đảo thì thường áp dụng cho vịnh với ba phía là
bờ;
Đê hỗn hợp: hệ thống các tuyến đê của bể gồm cả đê nhô và đê đảo áp dụng
giải pháp này khi bể cảng rộng và đi kèm với nó có từ 2÷3 cửa cảng.
3.3.2. Phân loại đê chắn sóng theo tương quan với mực nước.
Theo quan điểm này đê chắn sóng được phân thành hai loại: đê ngập và đê khơng ngập.
Đê ngập (Đê chìm) có cao trình đỉnh đê thấp hơn cao trình mực nước thi
cơng, thậm chí cịn thấp hơn cả mực nước thấp thiết kế. Loại kết cấu này
xây dựng khi bể cảng dùng làm bãi tắm hoặc chỉ ngăn cát, phù sa.
Đê khơng ngập có cao trình đỉnh đê ln cao hơn mực nước cao thiết kế.
đối với cảng thương mại, cảng khách, cảng thuỷ sản chỉ nên thiết kế đê
không ngập
3.3.3. Phân loại đê chắn sóng theo cơng dụng.
Theo cơng dụng đê chắn sóng được phân thành các loại:
Đê dùng để chắn sóng;
Đê ngăn cát;
Đê chắn sóng - ngăn cát;
Đê hướng dịng (tại các cửa sơng, chỗ có hải lưu mạnh).
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 9 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
3.3.4. Phân loại đê theo hình dạng mặt cắt ngang.
Cách phân loại này là chính xác nhất vì nó phản ánh được các đặc trưng cơ bản của kết
cấu, không những về cấu tạo mà cả về phương pháp tính tốn, các giải pháp thi cơng.
Dựa trên góc độ này kết cấu đê được phân thành:
Đê tường đứng trọng lực;
Đê chắn sóng mái nghiêng;
Đê chắn sóng bắng cừ, cọc;
Kết cấu đê hỗn hợp (nửa đứng, nửa nghiêng);
Đê thuỷ khí và các loại kết cấu đặc biệt khác.
Hình 6. Sơ đồ cấu tạo các loại đê chắn sóng.
a) Tường đứng trọng lực; b) Mái nghiêng; c) Bằng cừ và cọc;
d) Đê hỗn hợp - Composite
Mỗi loại kết cấu đều có ưu và nhược điểm:
Bảng 1. Phân tích lựa chọn kết cấu đê
Nội dung
đánh giá
Đê tường
đứng trọng
lực
Vật liệu
cơng
thi Tốn ít vật liệu
Tiến
cơng
thi Thi
nhanh
độ
Đê mái
nghiêng
Đê cọc và cừ
Đê hỗn hợp
Tốn nhiều vật Tốn ít vật liệu
liệu
Tốn ít vật liệu
công Thi công chậm Thi
nhanh
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
cơng Thi
nhanh
công
Trang 10 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Nội dung
đánh giá
Bãi thi công
Đê tường
đứng trọng
lực
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Đê mái
nghiêng
Đê cọc và cừ
Đê hỗn hợp
Cần bãi thi Không cần bãi Cần bãi thi Cần bãi thi
công đúc sẵn thi công
công cọc, cừ, cơng đúc sẵn
lớn,
bãi tập kết
lớn,
Cơng tác chuẩn Địi hỏi nhiều Khơng cần chế Địi hỏi cơng Địi hỏi nhiều
bị, chế tạo
công đoạn chế tạo sẵn
đoạn chế tạo công đoạn chế
tạo
cọc, cừ
tạo
Kỹ thuật, trình Kỹ thuật cao, Thi cơng đơn Thi cơng đơn Kỹ thuật cao,
độ thi cơng
có nhiều kinh giản
giản
có nhiều kinh
nghiệm
nghiệm
Điều kiện địa Địa chất tốt
chất
Thi cơng được Thi công được Địa chất tốt
cả nơi địa chất cả nơi địa chất
yếu.
yếu.
Sóng phản xạ Sóng phản xạ Có khả năng Sóng phản xạ Có khả năng
trong bể cảng
cao
tiêu hao năng cao
tiêu hao năng
lượng sóng cao
lượng sóng cao
Tận dụng vật Không
tận Tận dụng được Không
tận Tận dụng
liệu
địa dụng được
dụng được
phần
phương
1
Sửa chữa, bảo Khó và chi phí Đơn giản và Khó và chi phí Khó và chi phí
dưỡng
cao
chi phí thấp
cao
cao
Mức độ phổ Khơng
biến
biến
Kết luận
3.4.
phổ Phổ biến
Khơng
biến
phổ Khơng
biến
phổ
Từ các phân tích trên cho thấy đê chắn sóng mái nghiêng là có nhiều
ưu điểm hơn cả. Và đê chắn sóng mái nghiên nên được chọn làm đê
chắn sóng cho cảng than nhà máy nhiệt điện
Đê chắn sóng mái nghiêng
3.4.1. Điều kiện áp dụng
Đê chắn sóng mái nghiêng được sử dụng ở những nơi có địa chất khơng cần tốt lắm, độ
sâu khơng quá 20m.
Đê chắn sóng mái nghiêng được ứng dụng rộng rãi nhằm tận dụng được các vật liệu sẵn
có, tại chỗ: đá, bêtơng v.v... Ngồi ra đê chắn sóng mái nghiêng cịn ứng dụng nhiều
khối bêtơng có hình thù kì dị nhằm tiêu hao năng lượng sóng và liên kết với nhau.
Đê mái nghiêng có các ưu nhược điểm sau:
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 11 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Ưu điểm:
Tận dụng được vật liệu địa phương;
Tiêu hao năng lượng sóng tốt, sóng phản xạ ít, nhất là khi mái nghiêng có
độ nhám cao;
Thế ổn định tổng thể khá vững chắc vì là các vật liệu rời. Nếu xảy ra mất
ổn định cục bộ. Do đó đê mái nghiêng thích hợp với hầu hết các loại nền
đất.
Cao trình đỉnh đê mái nghiêng thấp hơn so với đê tường đứng;
Công tác điều tra cơ bản nền đất ít tốn kém hơn (lỗ khoan thưa và nơng);
Cơng nghệ thi cơng đơn giản có thể kết hợp hiện đại và thủ công.
Nhược điểm:
Tốn vật liệu gấp hai, ba lần so với tường đứng ở cùng một độ sâu;
Không thể sử dụng mép ngoài để neo cập tàu;
Đoạn gần cửa cảng giảm bề rộng hữu ích;
Khi muốn làm đường gia thơng trên mặt đê phải dùng các khối bê tông đỉnh;
Tốc độ thi công chậm so với tường đứng ở cùng độ sâu.
Mặc dù có các nhược điểm trên, đê chắn sóng mái nghiêng vẫn là giải pháp kết cấu
thơng dụng cho tất cả các nước. Ở Việt nam, kết cấu đê chắn sóng mái nghiêng có
mặt tại mọi bể cảng đã thi công và đang thiết kế: Phú quý, Bạch long vĩ, Phan thiết,
Vũng áng, Chân mây, Dung quất, Liên chiểu, Duyên Hải, Vĩnh Tân...
Dựa vào đặc điểm vật liệu và đặc thù cấu tạo, kết cấu đê chắn sóng mái nghiêng được
phân loại thành:
Đê mái nghiêng bằng đá;
Đê mái nghiêng với khối bêtơng gia cố hình hộp;
Đê mái nghiêng với các khối bêtơng phức hình.
3.5.
Các bộ phận cơ bản của đê mái nghiêng.
3.5.1. Kết cấu chân khay
Chân khay được đưa vào đê giữ lớp phủ chính và chống xói. Chân khay thường được
làm bằng đá đổ tuy nhiên trong một số trường hợp phải dùng khối bê tơng do kích thước
lớn.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 12 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Hình 7. Chân khay đê chắn sóng mái nghiêng
Trong trường hợp chân khay nằm trên đất nền có thể bị xói thì độ sâu bảo vệ của chân
khay phải được xác định có tính đến phần dự phịng khả năng xói.
3.5.2. Kết cấu khối bê tơng đỉnh.
Khối bê tơng đỉnh được xây dựng nhằm mục đích tăng ổn định tổng thể, phục vụ giao
thông, khối bê tông đỉnh có thể có gờ hắt sóng để giảm cao trình đỉnh đê.
Khối bê tơng đỉnh hình chữ nhật:
Hình 8. Khối bê tông đỉnh chữ nhật.
Khối bê tông đỉnh chữ nhật có chân:
Hình 9. Khối bê tơng đỉnh chữ nhật có chân.
Khối bê tơng đỉnh có gờ hắt sóng.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 13 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Hình 10. Các khối bê tơng đỉnh có gờ hắt sóng.
Khối bê tơng đỉnh có gờ hắt sóng và có chân.
Hình 11. Các khối bê tơng đỉnh có gờ hắt sóng, có chân.
3.6.
Kết cấu thân đê
3.6.1. Đê mái nghiêng bằng đá.
Đá là vật liệu chiếm tỷ lệ lớn của đê mái nghiêng và thường được cung cấp tại chỗ. Mặt
khác đá không bị hạn chế bởi độ sâu nước.
Đê mái nghiêng bằng đá có thể phân thành nhiều lớp, kích thước bên ngồi phụ thuộc
vào chiều cao sóng. Kích thước đá của lớp lõi được xác định sao cho đảm bảo về mặt
kinh tế.
Để chung chuyển kích thước giữa lớp lõi và lớp phủ mặt cần phải làm lớp đệm. Nguyên
tắc xác định đường kính của viên đá lớp đệm là sao cho nó khơng bị lọt ra bên ngoài lớp
phủ mặt kết cấu.
3.6.2. Đê mái nghiêng bằng khối bêtơng hình hộp
Khi kích thước của lớp bên ngoài lớn hơn so với điều kiện cung cấp ta cần thay nó bằng
các khối bêtơng. Các khối bêtơng hình lập phương và khối hộp là một trong các phương
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 14 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
án phủ mặt đê mái nghiêng. Chúng được sử dụng ở mọi độ sâu với chiều cao sóng từ 5
÷6m, trọng lượng từ 10÷50T.
Các khối bêtơng hình hộp có nhược điểm: trọng lượng lớn nhưng sự liên kết giữa các
khối không bằng khối kỳ dị. Tuy nhiên các khối hình hộp vẫn được sử dụng làm lớp phủ
mặt ngoài của thềm đá hoặc gia cố phần mái nghiêng bên trong nơi có chiều cao sóng
bé.
3.6.3. Đê mái nghiêng bằng khối dị hình:
Để tăng sự liên kết giữa các khối với nhau đối với những nơi có tải trọng sóng lớn người
ta thay khối chữ nhật bằng các khối dị hình. Các khối dị hình ngồi ra cịn có khả năng
tiêu sóng tốt với mọi chiều cao sóng neo, do đó giảm áp lực nên đê mái nghiêng. Khối
dị hình thường được sử dụng để phủ mặt ở phía bên ngồi và phía bên trong ở phần đầu
đê. Các khối dị hình có thể khác, tuy nhiên ở Việt Nam thơng dụng nhất là tetrapot. Dưới
lớp phủ mặt có thể có lớp đệm đá phụ thuộc kích thước của lớp ngoài và vật liệu lõi.
Lớp lõi được xác định giống như đê mái nghiêng bằng đá.
Kết cấu điển hình của đê mái nghiêng với khối dị hình có thể như sau:
Hình 12. Đê mái nghiêng bằng khối Tetrapode
Hình 13. Cấu tạo đê mái nghiêng bằng khối Tribar.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 15 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Hình 14. Cấu tạo đê mái nghiêng bằng khối Hohlquader.
Hình 15. Cấu tạo đê mái nghiêng bằng khối Dolos.
Hình 16. Cấu tạo đê mái nghiêng bằng khối Stabit.
3.7.
Xác định trọng lượng các khối phủ mái
Lực tác dụng của sóng lên mái nghiêng được gia cố bởi các khối vật liệu rời là nguyên
nhân dịch chuyển của các khối gia cố.
Sự dịch chuyển của các khối gia cố có thể là trượt, quay, hoặc bị nâng ra ngoài lớp gia
cố. Để cho khối gia cố có thể nằm ổn định trên mái dốc nó phải có khối lượng tương
ứng với tham số sóng tác động. Các cơng thức xác định khối lượng gia cố chủ yếu được
thiết lập bằng thực nghiệm.
Các công thức xác định khối phủ được thành lập dựa trên cơ sở các thí nghiệm trên mơ
hình vật lý. Các thí nghiệm này chưa bao hàm hết các điều kiện về sóng và cơng trình
nên các cơng trình thực tế cần phải kiểm tra tiếp trên mơ hình vật lý.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của khối gia cố có thể là:
Dạng khối;
Thơng số sóng nước sâu hoặc nước nơng;
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 16 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Cao trình đỉnh đê;
Cơng trình có kết cấu đỉnh hoặc khơng có kết cấu đỉnh.
Cơng thức Hudson cho để xác định trọng lượng khối phủ:
Trong đó:
Kd - hệ số ổn định, tùy thuộc hình dạng khối phủ.
hs - chiều cao sóng thiết kế;
m - hệ số mái dốc;
W- trọng lượng khối phủ;
γb - trọng lượng riêng của khối phủ;
γ - trọng lượng riêng của nước.
3.8.
Thiết kế mặt cắt ngang đê mái nghiêng
Sơ đồ mặt cắt ngang đê có thể được xác định theo hình sau:
Hình 17. Sơ đồ mặt cắt ngang đê.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 17 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Hình 18. Sơ đồ mặt cắt ngang đê.
Hình 19. Sơ đồ mặt cắt ngang đê.
Trong đó kích thước của viên đá lớp lót phải dảm bảo sao cho khơng bị lơi ra ngồi qua
lớp phủ bởi sóng hoặc dịng chảy. Tương tự như xác định kích thước tầng lọc ngược, ta
có:
3.8.1. Cao trình đỉnh.
Cao trình đỉnh đê được xác định sao cho thoả mãn điều kiện thông số sóng ở sau đê.
Tuỳ thuộc vào chức năng của đê mà xác định giới hạn của thơng số sóng sau đê với
thơng số sóng tới đã biết, giả định các cao trình đỉnh đê ta xác định thơng số sóng sau
đê. Chọn cao trình đỉnh đê với thơng số sóng tạo thành thoả mãn điều kiện cho phép.
Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển cao trình đỉnh đê có thể được xác định như sau:
Zd = Ztp + Hnd +Hsl + a
Đối với loại đê bố trí cho sóng tràn hai phía, cao trình đỉnh đê khơng xét đến yếu tố nước
dâng và độ cao gia tăng.
Zd = Ztp + Hsl
Trong đó:
Zd
Cao trình đỉnh đê thiết kế, m;
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 18 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Ztp
Mực nước biển tính tốn, m;
Hnd
Chiều cao nước dâng do bão, m;
Hsl
Chiều cao sóng leo, m;
a
Trị số gia tăng độ cao an toàn, m;
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
3.8.2. Bề rộng
Chiều rộng đê phải thoả mãn điều kiện thi công và ổn định của khối phủ, điều kiện khai
thác.
Theo điều kiện thi cơng để các phương tiện có thể đi lại được trên mặt đê
cần phải có một bề rộng tối thiểu. Trong từng trường hợp dùng các phương
tiện nổi thì chiều rộng đê không cần xét đến điều kiện thi công.
3.8.3. Chiều dày lớp phủ và lớp lót.
Chiều dày lớp phủ và lớp lót được xác định theo cơng thức:
Trong đó:
n
Số khối phủ;
K
Hệ số;
W
Trọng lượng khối phủ;
Wa
Khối lượng riêng của khối phủ;
Số khối được xắp xếp trên một đơn vị diện tích xác định theo cơng thức sau:
Trong đó:
r - chiều dày trung bình của lớp phủ hoặc lớp lót;
n - số lớp (Thông thường n=2);
Na - số khối phủ trên một đơn vị diện tích A;
P - hệ số rỗng của vật liệu phủ mái, tra bảng.
3.8.4. Giới hạn chân của lớp phủ chính
Khi độ sâu nước lớn hơn 1,5H (H - chiều cao sóng dùng để xác định trọng lượng khối
phủ) thì giới hạn dưới của lớp phủ chính được kéo dài xuống dưới mực nước thấp nhất
một khoảng bằng H. Trong trường hợp độ sâu nước nhỏ hơn 1,5H thì lớp phủ chính
được kéo dài đến tận chân khay.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 19 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
3.8.5. Lớp phủ thứ hai
Nếu các khối phủ ở lớp phủ chính và lớp phủ thứ hai làm cùng một loại vật liệu thì trong
khoảng -1,5H đến -2,0H (H - chiều cao sóng tính tốn) trọng lượng của khối phủ lớp
thứ hai phải lớn hơn 1/2 trọng lượng khối phủ chính. Phía dưới -2,0H trọng lượng khối
phủ bằng W/10 ÷W/15 (W-trọng lượng khối phủ chính).
Chiều dày của lớp phủ thứ hai phải bằng chiều dày lớp phủ chính.
3.8.6. Lớp lót
Đối với lớp lót nằm ngay sát dưới lớp phủ cần phải dùng 2 lớp đá (n=2) trong lượng
bằng W/10 nếu lớp phủ là đá hoặc là khối bê tơng có KD≤12. Với khối phủ có KD >12
(dolosse, core-los, tribar đổ tự do) thì trọng lượng lớp lót thứ nhất là W/5.
Lớp lót thứ hai nằm trên lớp phủ thứ hai (trên -2,0H) cần dùng 2 lớp với trọng lượng
bằng 1/20 trọng lượng lớp lót thứ nhất. Nếu so với trọng lượng khối phủ chính sẽ bằng:
W/200
Với lớp lót thứ nhất nằm dưới lớp phủ thứ hai (dưới -2,0H) thì cần 2 lớp với trọng lượng
viên đá bằng 1/20 lớp phủ hay bằng W/300 so với lớp phủ chính. Lớp phủ thứ hai dưới
-2,0H có trọng lượng bằng W/6000 .
Nếu lớp phủ là đá khối hoặc khối bê tông có KD≤12 thì lớp lót thứ nhất và lớp phủ thứ
hai (dưới -2,0H) sẽ là đá có khối lượng trong khoảng W/10 ÷ W/15 . Nếu lớp phủ chính
là khối bê tơng với KD>12 thì lớp lót và lớp phủ thứ hai là đá có khối lượng W/5 ÷ W/10
.
3.8.7. Lõi đê
Lõi đê sử dụng đá hộc có trọng lượng từ 1kg đến 100kg hoặc từ 1kg đến 1000kg.
3.8.8. Yêu cầu đối với đá hộc
Đảm bảo kích thước hình học, trọng lượng tính tốn quy định cho viên đá và thỏa mãn
các yêu câu sau:
Đối với đá phủ ngoài mặt dốc, cường độ đá không thấp hơn 50MPa;
Đối với đá lớp đệm, cường độ cần đạt trên 30MPa;
Khơng sử dụng đá phiến thạch, đá phong hóa và đá có khe nứt;
Đá hộc dùng để xây cũng cần có cường độ ≥ 50MPa;
3.8.9. Tầng lọc ngược sử dụng vải địa kỹ thuật (geotextile)
Vải địa kỹ thuật đặt trực tiếp trên mái đê, cố định ở đỉnh đê và trải xuống
tận chân khay.
Lựa chọn loại vải địa thích hợp theo chỉ dẫn thiết kế.
Cần bố trí lớp đá dăm dày 10 -15 cm giữa vải địa kỹ thuật và lớp bảo vệ.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 20 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Vải địa kỹ thuật sử dụng khi gặp nơi địa chất yếu cần phân bố đều tải trọng,
giảm lún.
Vải địa kỹ thuật phải tuân thủ theo tiêu chuẩn 14TCN 91-1996 đến 14TCN
99-1996 về: Vải địa kỹ thuật – yêu cầu kỹ thuật và Phương pháp thử.
3.8.10.Kết cấu đầu đê và mái dốc đằng sau
1. Các yếu tố gây mất ổn định đầu đê
Nếu với cùng tác động của sóng thì u cầu ổn định vật liệu đầu đê cao hơn thân đê.
Các nguyên nhân gây mất ổn định đầu đê là:
Các khối phủ trong hình nón đầu đê liên kết kém hơn so với thân đê.
Vận tốc tràn trên phần hình nón có giá trị lớn, đơi khi được tăng lên do sóng
khúc xạ.
Các khối phủ nằm ở phía sau chịu tác động cùng chiều với phương trượt.
Đối với chân khay tại đầu đê cũng bị ảnh hưởng mạnh hơn so với thân đê nhất là đối với
sóng nước nơng và chân khay có thể bị trượt do bị xói chân.
2. Kích thước, cấu tạo đầu đê
Độ ổn định của đầu đê có thể tăng lên bằng cách tăng hệ số mái dốc, tăng kích thước
đầu đê, hoặc làm thêm phần đi với mục đích gảm chiều cao sóng nhiễu xạ với mặt
sau của đê đồng thời tăng độ liên kết giữa các khối phủ.
Cao trình đỉnh đê có thể lấy cao hơn cao trình thân đê 1÷2m;
Bề rộng đỉnh đê có thể rộng hơn thân đê với chiều dài lấy theo kinh nghiệm sau:
Bđ=(1,5÷2,0)Bt
lđ=(2÷2,5)Bđ
Kích thước khối phủ đầu đê chắn sóng hoặc đê chắn cát được kéo dài một khoảng 15 ÷
45 m cho mái dốc sau. Khoảng cách này còn phụ thuộc vào cao trình đầu đê. Kích thước
khối phủ đầu đê được xác định trong phần ổn định đầu đê.
3. Kết cấu mái dốc sau
Kết cấu mái dốc sau phụ thuộc vào sóng tràn và sóng tác dụng trực tiếp. Nếu sóng khơng
tràn thì mái dốc sau phụ thuộc tác động sóng trực tiếp. Trong trường hợp tràn ít thì kích
thước khối mái dốc sau giống như mái dốc trước và kéo dài đến - 0,5H tính từ mực nước
lặng thấp nhất.
Trong trường hợp sóng tràn nhiều và sóng vỡ nước nơng thì lớp phủ mái dốc sau giống
lớp phủ trước và kéo đến tận chân cơng trình.
Với đê chắn cát hoặc đập đỉnh bị tác động sóng hai bên như nhau thì kết cấu mái dốc
sau giống mái dốc trước.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 21 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
3.8.11.Chân khay
Chân khay được đưa vào đê giữ lớp phủ chính và chống xói. Chân khay thường được
làm bằng đá đổ tuy nhiên trong một số trường hợp phải dùng khối bê tơng do kích thước
lớn.
Chiều rộng chân khay sao cho chứa được tối thiểu 4 khối gia cố;
Cao trình chân khay tạo với chiều rộng thành một khối đảm bảo ổn định của vật liệu gia
cố;
Chân khay có thể được thi cơng trước hay sau khi có lớp phủ chính. Đối với khối Tribar
được sắp xếp và đá xếp thì thì chân khay là khối tựa và cần phải thi công trước, trong
trường hợp thi công sau thì chiều cao chân khay phải đủ để chắn được 1/2 chiều cao của
khối phủ tiếp giáp với chân khay.
Tại nơi nước rất nơng lớp phủ chính được kéo dài thêm một hoặc hai hàng để làm chân
khay.
Tại nơi nước rất nơng lớp phủ chính được kéo dài thêm một hoặc hai hàng để làm chân
khay.
Hình 20. Chân khay nước rất nơng
Tại nước nước sâu vừa có thể dùng các viên đá có kích thước bé hơn so với khối trên
lớp phủ chính
Hình 21. Chân khay nước nơng
Tại nơi nước sâu chân khay có thể nằm ở khoảng cách tương đối lớn hơn so với đáy
biển.
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 22 / 26
Tổng công ty Phát điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây Dựng Điện 2
Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện
Hình 22. Chân khay nước sâu.
Đối với đáy biển có độ dốc hoặc bề mặt trơn, nếu tại chân cơng trình có sóng đổ thì chân
khay có thể bị mất ổn định. Đê giữ cho chân khay khỏi bị trượt cần phải tạo rãnh hoặc
các thanh neo để giữ chân khay khỏi trượt.
Hình 23. Sơ đồ chống trượt chân khay
Trong trường hợp chân khay nằm trên đất nền có thể bị xói thì độ sâu bảo vệ của chân
khay phải được xác định có tính đến phần dự phịng khả năng xói.
3.8.12.Kích thước khối bê tơng đỉnh
Kích thước của khối bê tông đỉnh được xác định như sau:
Cao trình đỉnh của khối bê tơng bằng cao trình đỉnh đê;
Cao trình đáy nằm thấp hơn mực nước thiết kế, nằm trực tiếp trên lớp lõi
nhằm đảm bảo giảm lượng sóng thẩm thấu qua thân đê;
Dựa vào cao trình đỉnh và đáy biết được chiều cao của khối bê tơng đỉnh;
Nếu có gờ hắt sóng thì cao trình đỉnh gờ hắt sóng là cao trình đỉnh đê, chiều
dày gờ hắt sóng được xác định theo điều kiện độ bền, cao trình đỉnh của
khối bê tơng đỉnh được giả đỉnh sao cho khi tính bề rộng thì nó phải hợp lý
(khơng lớn q gây lãng phí);
Quyển 6, Chương 4 – Thiết kế đê chắn sóng
Ấn bản 03, tháng 10/2017
Trang 23 / 26
