Khái niệm về cảng, bến tàu và công trình bến

Chương 1. Những khái niệm chung.
1-1
Chương 1.
NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG.
1.1. Khái niệm về cảng, bến tàu và công trình bến.
1.1.1.Cảng:
Cảng là tập hợp các công trình và thiết bị cho phép tàu đỗ yên tĩnh, xếp dỡ hàng
hóa, đưa hành khách xuống tàu và ngược lại nhanh chóng, tiện lợi tập trung, bảo quản,
bao gói, và phân loại hàng hóa phục vụ những nhu cầu của tàu đỗ trong cảng.
Vì vậy các Cảng trở thành những đầu mối giao thông quan trọng. Tính chất xung
yếu và phức tạp của đầu mối giao thông này phụ thuộc vào vị trí địa lý, vai trò và nhiệm
vụ của Cả
ng ví dụ cảng biển nằm trên các cửa sông (Hình 1.1) có thể là đầu mối phức tạp
nhất, bao gồm vận tải đường biển, vận tải đường sông, vận tải đường sắt, vận tải đường ô
tô và vận tải đường ống còn các cảng sông đơn giản nhất cũng là đầu mối không kém
phức tạp của vận tải đường sông và vận tải đường ô tô.
Tổ chức và
điều hòa mọi hoạt động của đầu mối giao thông giữa vận tải đường thủy
với các hình thức vận tải trên bộ để vận chuyển hàng hóa từ dưới nước lên bờ và ngược
lại là chức năng chủ yếu của các cảng hiện đại.
1. VËn t¶i biÓn
2. VËn t¶i ®−êng s¾t
3. VËn t¶i ®−êng « t«
4. VËn t¶i ®−êng s«ng
5. VËn t¶i ®−êng èng
1
1
2
3
4
5

2
3

Hình 1_ 1 Sơ đồ cảng là đầu mối giao thông.

1.1.2.Bến tàu.
Chức năng chủ yếu của cảng là vận chuyển hàng hóa từ vận tải thủy lên bờ hay
ngược lại. Quá trình này được mô tả trên hình 1.2.
Hàng hóa có thể chuyển theo hai phương án
- Phương án trực tiếp: Từ tàu thủy lên tàu hỏa (2) và ô tô (4) hoặc lên tàu sông (1).
- Phương án gián tiếp: Từ tàu thủy lên bãi (3) và kho (5); phân loại, xếp đống (6);
chuyển tiếp lên tàu hỏa (7) và ô tô (8). Hàng hóa trên bờ đưa xuống tàu theo chiều
ngược lại.
Chương 1. Những khái niệm chung.
1-2
1
3
4
5
678
2

Hình 1_ 2 Sơ đồ bốc xếp hàng qua bến.

Toàn bộ các quá trình nói trên đều được thực hiện nhờ các dây chuyền bốc xếp hay
là tuyến xếp dỡ bố trí trên bến. Bến không chỉ là phần công trình bến để cho tàu đỗ mà
còn bao gồm các thiết bị xếp dỡ, kho bãi, hệ thống các công trình và trang bị kỹ thuật
khác bảo đảm cho bến tàu thực hiện được chức năng xếp dỡ, vận chuyển hàng hóa.
Vậy bến là tập hợp công trình và thiết bị k
ỹ thuật của cảng để tiến hành công tãc

xếp dỡ hàng hóa cho tàu.
1.1.3.Công trình bến
Là bộ phận quan trọng nhất trong số các công trình xây dựng của bến. Nó là gianh
giới giữa khu đất và khu nước của cảng, tạo điều kiện tốt nhất cho tàu tiếp xúc với bờ,
bảo đảm cho tàu neo đậu và bốc xếp hàng hóa đồng thời bảo đảm cho các thiết bị xếp dỡ
và phương tiện vận chuyển trên bến làm việc an toàn, thuận tiện.

1.2.Phân loại công trình bến.
Các công trình bến có thể được phân loại dựa vào các đặc điểm như: Hình dáng mặt
cắt, vị trí đối với bờ, vật liệu xây dựng, kiểu kết cấu, thời hạn phục vụ, công dụng, vốn
đầu tư.
1.2.1.Phân loại theo mặt cắt
a) b) c)
d) e)

Hình 1_ 3 Hình dạng mặt cắt ngang của công trình bến.

a _ Thẳng đứng; b _ mái nghiêng; c _ Nửa nghiêng;
d _ Nửa đứng; e _ Hai tầng (bậc thang)

Chương 1. Những khái niệm chung.
1-3
Trên hình 1.3 là những dạng mặt cắt ngang thường gặp của công trình bến. Kiểu
thẳng đứng tuy khối lượng xây lắp lớn nhưng tiện lợi khi sử dụng (đặc biệt là các bến có
độ sâu lớn) nên được dùng rộng rãi nhất. Công trình bến mái nghiêng là loại đơn giản và
rẻ tiền nhưng không thuận tiện cho khai thác. Kiểu công trình bến này thường dùng trong
các bến cảng sông hoặc kết hợp với các phao nổi hay các trụ độ
c lập.
Các kiểu hỗn hợp nửa nghiêng, nửa đứng hay hai tầng được sử dụng trong trường
hợp nơi xây dựng có mực nước thấp hay mực nước cao kéo dài trong năm hoặc theo mùa.

1.2.2. Phân loại theo vị trí công trình đối với bờ
Tùy thuộc vào vị trí của công trình bến đối với bờ, có thể chia thành bến liền bờ,
bến song song với bờ, bến nhô và bến vũng. Điều này đã được nêu trong phần quy hoạch
cảng ở đây chỉ trình bày mang tính chất tóm lược.
- Bến liền bờ (hình 1.4a) là công trình bến tiếp liền liên tục với bờ suốt cả tuyến
bến, do đó tạo điều kiện thuận ti
ện cho việc xếp dỡ hàng giữa tàu với các phương
tiện vận tải trên bờ cũng như với kho bãi. Bến liền bờ là hình thức khá phổ biến
trong các cảng biển cũng như cảng sông.
- Bến song song với bờ (hình 1.4b, 1.4c) gồm có đường dẫn vài chục mét, có khi
hàng kilômet và cầu chính được đặt nơi có đủ độ sâu tự nhiên. Số lượng đường dẫn
có thể là một, hai hay ba bố trí thẳng góc hay xiên một góc nào
đó với bờ. Công
trình bến song song với bờ thường dùng cho các bến chuyên dụng hay bến có lượng
hàng nhỏ.
a)
b)
c)
1
2

Hình 1_ 4 Phân loại công trình bến theo vị trí của nó đối với bờ.

a _Bến liền bờ; b _Bến song song với bờ;
c _ Cắt ngang bến song song với bờ: 1 _ Cầu chính; 2 _ Cầu dẫn.
1.2.3- Phân loại theo vật liệu xây dựng
Vật liệu xây dựng có thể dùng để làm công trình bến là gỗ, thép, bê tông, bê tông
cốt thép và vật liệu hỗn hợp. Vật liệu gỗ chỉ được sử dụng nơi có nhiều gỗ để làm các
công trình bến tạm hoặc cho phân công trình luôn ngập trong nước. Phổ biến nhất là các
công trình bến bằng bê tông, bê tông cốt thép và bê tông cốt thép ứng suất trước. Để xây

dựng các công trình bến có độ sâu lớn, gần đây ở một số n
ước tiên tiến đã dùng cọc ống
thép đường kính từ 1-3mét và cừ thép có độ cứng chống uốn rất lớn.
1.2.4. Phân loại theo quy mô công trình
Chương 1. Những khái niệm chung.
1-4
Tùy thuộc quy mô của công trình mà người ta chia thành các cấp:
Bảng 1_ 1 Phân cấp công trình bến.
Cấp công trình với công trình
Công trình
Chủ yếu Thứ yếu
CẢNG BIỂN.
Chiều cao của bến (m)
> 25
10 ÷ 25
< 20
CẢNG SÔNG.
Lượng hàng hóa tính đổi
(triệu tấn/năm)
> 3,0
0,15 ÷ 3,0
< 0,15


I
II
III

II
III
IV


-
-
IV



III
IV
IV

1.2.5. Phân loại theo đặc điểm kết cấu
Theo đặc điểm kết cấu và tính toán, các công trình bến được chia thành bốn nhóm
chính: bến trọng lực, bến tường cừ, bến móng cọc và nhóm các công trình bến trên móng
đặc biệt như giếng chìm, giếng chìm hơi ép Công trình bến mà tính ổn định chống
trượt, lật do trọng lượng bản thân của nó sinh ra gọi là công trình bến trọng lực tường
cừ là loại tường chắn gồm nhiều cây cừ riêng lẻ đóng sát nhau và tính ổn đị
nh của nó là
nhờ gối neo (nếu có) và phần chân cừ, ngàm trong đất nền.
Công trình bến kiểu móng cọc bao gồm bệ cọc đạt trên nền cọc và tính ổn định của
nó là do phần cọc ngàm trong đất.
Như thế theo đặc điểm làm việc của công trình bến thì tường cừ cũng là một dạng
riêng của móng cọc.
Phân loại công trình bến chi tiết hơn trình bày trong bảng 1.2.
Bảng 1_ 2 Phân loại công trình bến.
TT S

ơ đồ kết cấu Tên gọi Đặc điểm kết
cấu
(1) (2) (3) (4)
CÔNG TRÌNH BẾN TRỌNG LỰC
1.

Bến trọng lực
liền khối.

Vật liệu bê tông,
bê tông ít cốt
thép, bê tông đá
hộc, đá xây.
Chương 1. Những khái niệm chung.
1-5
2.

Tường trọng lực
khối xếp.

Vật liệu bê tông,
bê tông ít cốt
thép, bê tông đá
hộc, đá xây.
3.
Bến thùng chìm.

Thùng nổi bê
tông cốt thép chế
tạo từ trên bờ,

dùng tàu kéo đưa
đến nơi xây dựng.

4.

Thùng chìm với
phần trên là
tường có neo.

Thùng chìm được
ghép bằng các
bản BTCT trên
triền. Kết cấu
phần trên là tường
BTCT dây neo
bằng thép tấm.
5.

Tường góc neo
trong.

Bản đứng, bản
đáy bằng BTCT
lắp ghép, dây neo
bằng thép lá.

6.
Tường góc neo
trong.

Bản đứng được
neo ra ngoài bản
đáy.

Chương 1. Những khái niệm chung.
1-6
7.

Tường góc có
bản chống.

Bản đứng, bản
đáy bằng BTCT
lắp ghép, bộ phận
neo là bản chống
BTCT. Hình thức
đa dạng.

8.

Tường cọc ống
đường kính lớn.

Đường kính cọc
ống BTCT từ
4÷6m.

9.

Tường cọc ống

đường kính lớn
có bản giảm tải.
Đường kính cọc
ống BTCT từ
4÷6m.
CÔNG TRÌNH BẾN KIỂU TƯỜNG GÓC.
10.

Tường cừ không
neo

Tường mặt là cừ
thép, BTCT kiểu
tiết diện chữ nhật,
chữ T, tròn hay
bản BTCT rộng
3÷4m.

11.

Tường cừ một
tầng neo vào bản
đứng.

Như 10, dây neo
thép tròn bản neo
BTCT phẳng hay
có sườn hoặc cắt
ra từ cừ thép.

12.

Tường cừ một
tầng neo, neo
vào gối cọc chéo.

Dây neo thép
tròn, cọc neo
BTCT.
Chương 1. Những khái niệm chung.
1-7
13.

Tường cừ một
tầng neo, gối neo
là cọc thẳng
đứng.

Dây neo thép tròn
neo BTCT hoặc
cừ thép.

14.

Tường cừ một
tầng neo là bản
neo ngang.

Bản neo ngang
BTCT hay cừ

thép liên kết chốt
hay ngàm trượt
với tường mặt.

15.

Tường cừ có
nhiều tầng neo.
Tầng neo trên
cùng như 11 hoặc
12 hoặc 13, các
tầng dưới như 14.
16.

Tường cừ hai
đoạn hai neo.

Phần dưới: Tường
cừ BTCT một neo
có dầm neo là
dầm đỡ phía trên.

17.

Tường cừ có
thiết bị giảm tải.

Thiết bị giảm tải
rất đa dạng.

Chương 1. Những khái niệm chung.
1-8
18.

Tường cừ không
neo bằng cọc
ống.

Đường kính cọc
ống BTCT từ
1,6÷2,0m.

19.

Tường cừ cọc
ống có một tầng
neo.

Như 18, neo như
11.

CÔNG TRÌNH BẾN KIỂU MÓNG CỌC
20.

Bệ cọc cao với
tường cừ trước.

Bệ và cọc bằng
BTCT, tường cừ
BTCT (ít dùng cừ

thép hay cừ gỗ).

21.
Bệ cọc cao với
tường cừ sau.

Bệ và cọc bằng
BTCT, tường cừ
BTCT (ít dùng cừ
thép hay cừ gỗ).

Chương 1. Những khái niệm chung.
1-9
22.

Bệ cọc cao với
nhiều tầng dầm
ngang.

Các dầm bệ và
cọc BTCT.

23.

Bệ cọc cao mềm
một tầng dầm
ngang.

Các dầm bệ và
cọc BTCT. Bệ có

thể là bản, bản có
dầm.

24.

Bệ cọc cao mềm
có trụ đặt trên
móng cọc bệ
cứng
Các dầm bệ và
cọc BTCT. Bệ có
thể là bản, bản có
dầm.

25.

Bệ cọc thấp. Bệ cọc bằng bê
tông hay BTCT,
cọc BTCT hay
cọc gỗ.

1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn kết cấu công trình bến.
Khi thiết kế công trình bến, người ta đề ra các phương án kết cấu có thể sử dụng
được, sau đó căn cứ vào các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (giá thành, thời hạn xây dựng, độ
lâu bền và các yêu cầu khai thác) tiến hành so sánh để lựa chọn phương án kết cấu hợp
lý.
Để có thể đề xuất các phương án kết cấu cần phải biết các yếu tố ảnh hưởng đến
kiể
u kết cấu công trình bến như điều kiện tự nhiên nơi xây dựng, các yêu cầu sử dụng
trình độ và trang bị kỹ thuật của các đơn vị thi công, khả năng cung cấp vật liệu v.v

Chương 1. Những khái niệm chung.
1-10
1.3.1. Điều kiện tự nhiên nơi xây dựng
Trong số những yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến giải pháp kết cấu bến thì địa chất
công trình nơi xây dựng là điều kiện tiên quyết.
Đối với các loại đất mềm và cho phép hạ cọc bằng những phương pháp khác nhau
(đóng, ép, xói, rung, xoắn) thì công trình bến kiểu cọc là hợp lý hơn trọng lực và trường
là phương án kết cấu được kiến nghị đầu tiên.
Các công trình bến ki
ểu trọng lực sử dụng hợp lý với đất nền là đá, nửa đá hay sét
chặt và không cho phép đóng cọc bến trọng lực có thể xây dựng trên đất cho phép đóng
cọc nếu thi công theo phương pháp trên khô (trước lúc ngập của hồ chứa nước).
Trường hợp đất mềm yếu, không đủ độ bền để tiếp nhận trực tiếp các tải trọng và
không cho phép sử dụng móng cọ
c (thí dụ như lớp đất yếu không dày phủ trên nền đá,
lớp đất yếu có độ dày lớn nằm trên lớp đất tốt nhưng quá sâu v.v , thì phải sử dụng các
móng đặc biệt giếng chìm, giếng chìm hơi ép v.v
Sau yếu tố địa chất công trình phải kể đến điều kiện thủy văn. Trong nhiều trường
hợp, tình hình thủy văn nơi xây dựng quyết định hình dáng và kích thước c
ủa công trình
bến, quyết định việc phân bố theo chiều cao các đoạn nghiêng trung gian ở các bến khách
và việc phân bố thiết bị neo cập tàu. Khi thiết kế bến bệ cọc cao cần thỏa mãn các yêu
cầu sau. Các tải trọng do tàu gây ra phải được truyền vào bệ, nghĩa là trong bất cứ trường
hợp nào cũng không nên cho cọc tiếp nhận trực tiếp các tải trọng của tàu bè.
Với những biên độ dao động c
ủa mực nước lớn hơn 4,0 mét việc tuân theo nguyên
tắc này đòi hỏi phải có những giải pháp sáng tạo khi vạch ra phương án kết cấu bệ cọc
cao.
Trên một số sông có vật trôi về mùa lũ, không nên dùng kiểu bệ cọc cao hay bệ cọc
cao với cừ sau vì đề phòng các vật trôi va chạm làm gãy cọc.

Sau cùng, tính chất và mức độ ăn mòn của môi trường nước cũng có ảnh hưởng đến
việc dùng bế
n trọng lực hay móng cọc.
1.3.2. Những yêu cầu sử dụng
Kiểu và kết cấu công trình bến liên hệ chặt chẽ với sơ đồ cơ giới hóa. Các quá trình
bốc xếp trên bến, loại và các đặc trưng kỹ thuật củat máy xếp dỡ, vận chuyển cũng như
việc bố trí hoạt động của chóng trên bến quyết định phạm vi, quy luật và giá trị của các
tải trọng tác dụng lên công trình bến. Sơ đồ bốc xếp đòi hỏ
i khu đất trước bến đủ rộng,
trong nhiều trường hợp phải dùng bến liền bờ như trọng lực hoặc tường cừ. Việc tạo ra
một mặt bằng hẹp ở xa bờ và nối với bờ bằng đường dãn thích hợp hơn cả là dùng móng
cọc. Ở các cảng sông, khi bốc xếp hàng rời, công trình bến thường là các trụ độc lập xây
dựng trên mái nghiên của bờ.
Để có thể tiếp nhận tàu chuyên dụng và có kích thước lớn, các công trình bên phải
cấu tạo đặc biệt đủ sức chịu đựng tác dụng của các tải trọng do tàu.,
1.3.3.Điều kiện thi công
Trình độ, trang bị và điều kiện thi công cũng là một nhân tố ảnh hưởng (nhiều khi
rất đáng kể) đến giải pháp kết cấu cụ thể của công trình bến. Nếu thi công trong nước thì
tường cừ và móng cọc là các phương án hợp lý nhất. Tường cừ cọc ống bê tông cốt thép
đôi khi có thể cạnh tranh được với tường cừ thường nếu như có cơ sở công nghiệp chế
tọa cọc và các đội thi công được trang bị búa rung Bến trọng lực, đặc biệt là kiểu khối
Chương 1. Những khái niệm chung.
1-11
xếp, đòi hỏi phải có cần trục nổi với sức nâng lớn và các thiết bị chuyên dùng để tạo lớp
đệm.
Khả năng chế tạo vận chuyển, cẩu lắp trong quá trình xây dựng cũng quyết định
kích thước các bộ phận kết cấu công trình.
Ở nước ta, nhiều đội thi công được trang bị các búa đóng cọc khác nhau và có nhiều
kinh nghiệm xây dựng các công trình móng cọc.
1.3.4.Điều kiện vật tư

Khả năng cung cấp vật liệu, đặc biệt là vật liệu tại chỗ (gỗ, cát, đá dăm, đá hộc, đất
đắp v.v ) cũng giữ vai trò nhất định khi lựa chọn kết cấu bến.
Tường cừ thép đối với nhiều nước tiên tiến trên thế giới là loại kết cấu thi công
nhanh và kinh tế.
Khi chọn kết cấu bến, người ta sẽ nghiêng về phương án tiêu tố
n ít nhất các vật liệu
quý hiếm, tăng cường sử dụng các vật liệu có thể chủ động trong kế hoạch và tận dụng
vật liệu địa phương.
Sau đây là bảng tổng kết phạm vi sử dụng có lợi của các loại kết cấu bến (bảng 1.3).

Bảng 1_ 3 Phạm vi sử dụng của các loại kết cấu bến.
Phạm vi ứng dụng
Số
TT
Tên và đặc điểm của
kết cấu
Chiều cao
tự do
không lớn
hơn (Ho)
Điều kiện tự
nhiên nơi xây
dựng
Điều kiện xây
dựng
(1) (2) (3) (4) (5)
1.
Tường cừ thép tiết diện
lòng máng, không neo
4

Đất cát, sét dẻo
chặt, nửa rắn và
rắn
Không hạn chế
2.
Tường cừ bê tông cốt thép
tiết diện chữ T không neo
4 Đất cát Như trên
3.
Tường cừ bê tông cốt thép
tiết diện phẳng
3
Sét dẻo mềm, dẻo
chặt và nửa rắn
Như trên
4.
Tường cừ thép tiết diện
lòng máng, 1 neo
11
Đất cát, cuội sỏi
sét dẻo mềm, dẻo
chặt, nửa cứng và
cứng, bùn
Như trên
5.
Tường cừ bê tông cốt thép
tiết diện chữ T, 1 neo
10 Đất cát Như trên
6.
Tường cừ bê tông cốt thép

tiết diện phẳng 1 neo
10
Sét dẻo mềm, dẻo
chặt và nửa cứng
bùn
Như trên
7.
Tường cừ thép, tiết diện
lòng máng, 2 neo
14
Đất cát, cuội, sỏi
sét và bùn
Như trên
Chương 1. Những khái niệm chung.
1-12
8.
Tường cừ bê tông cốt thép
2 đoạn, 2 neo
15 Đất cát Như trên
9.
Tường cừ bê tông cốt thép
tiết diện chữ T, cọc neo
xiên
9 Đất cát Như trên
10.
Tường cừ bê tông cốt thép
tiết diện phẳng, cọc neo
xiên
9
Sét dẻo mềm, dẻo

chặt và nửa cứng
Như trên
11.
Tường cừ có các thiết bị
giảm tải
18 Đất cát, sét và bùn Như trên
12.
Tường cừ có màn chắn 18 Như trên Như trên
13.
Tường cừ vừa có thiết bị
vừa có màn chắn giảm tải
23 Như trên Như trên
14.
Tường cừ cọc ống bê tông
cốt thép không neo
5
Đất cát, sét (trừ
nửa cứng và
cứng), bùn
Có xí nghiệp chế
tạo cọc ống
15.
Tường cừ cọc ống bê tông
cốt thép, có neo
12
Đất cát, sét (trừ
nửa cứng, và
cứng), bùn
Có xí nghiệp chế
tạo cọc ống

16.
Tường cọc ống đường
kính lớn
12 Như trên Như trên
17.
Bệ cọc cao 20
Đất nền bất kỳ cho
phép đóng cọc
Bệ cọc hình thức
phức tạp
18.
Bệ cọc thấp 20 Như trên
Xây dựng trên
khô
19.
Bệ cọc không chịu áp lực
đất
18
Như trên và cả
trong nền đất yếu
có chiều dày hạn
chế
Không có đất đắp
gây ra lực ngang
tác dụng lên bến
20.
Tường trọng lực liền khối
Không hạn
chế
Đất không cho

phép đóng cọc
Kết cấu bên trên
phức tạp, có
nhiều VL địa
phương
21.
Tường trọng lực khối xếp Như trên
Như trên và môi
trường nước ăn
mòn mạnh
Không hạn chế
22.
Thùng chìm Như trên
Đất không cho
phép đóng cọc
Như trên
23.
Tường góc lắp ghép, neo
trong
12 Như trên
Ưu tiên xây dựng
trên khô
Chương 1. Những khái niệm chung.
1-13
24.
Tường góc lắp ghép, neo
ngoài
12 Như trên
Xd trong nước và
cả trên khô

25.
Tường góc có bản chống 9 Như trên
Khi cần rút ngắn
thời gian xây
dựng, phải có cần
trục sức nâng lớn
26.
Chuồng gỗ 10
Như trên và không
có hà ăn gỗ
Có nhiều gỗ tại
nơi xây dựng
27.
Chuồng bê tông cốt thép 10
Đất nền không cho
phép đóng cọc
Không có cần
trục sức nâng lớn.