Công trình biển chỉ dẫn thiết kế và thi công đê chắn sóng người dịch nguyễn hữu đẩu

G * ) - L

CÔNG TRÌNH BIỂN

THU VIEN DAI HOC THUY SAN

2000002085

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG


BSỈ

BS 6349:
P art 7 : 1991

* - * , f t * * ‘ M»«N»--*1* '*■'**" ■

THU' VMÇK Ị
4»• •'.'*v;0w
ù'u >vù
w Hy J w !lJ
li
. aV.*
f - ế*

4

-J

É

M

. n

DÉ CHẦN SttNG
A/gt/ờ/ dịch : TS. NGUYEN HỮU ĐẨU

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG
HÀ NÔI - 2001


CÁC HỘI ĐỔNG CHỊU TRÁCH NHIỆM VỂ TIÊU CHUẨN

này

Việc chuẩn bị tiêu chuẩn này được ủy ban chính sách Tiêu chuẩn Xây dựng nhà ở và dân
dụng (CSB) giao cho Hội đồng Kỹ thuật CSB/17 mà các cơ quan sau đáy đại diện cho nó :
•

Hiệp hội các Kỹ sư tư vấn

•

Liên hiệp các Cảng Anh và Hiệp hội Quốc gia các chú cảng.

•

Công nghiệp thép Anh.

•

Hội Bô tông.

•

Bộ Môi trường ( Cục Khai thác tài sản)

•

Bộ Giao thông ( Cục Hàng h ả i)

•

Liên hiệp các Nhà thầu xây dưng dân dụng.

•

Cơ quan Sức khoẻ và an toàn.

•

Viện Xây dựng dân dụng.

•

Viện các Kỹ sư kết cấu.

•

Diễn dàn biển quốc tế các công ty dầu lửa.

3


MỤC LỰC
Trang
Lời giói thiệu
Lòi m ở đầu
Chương 1 - Khái quát

11

1.1

Phạm vi

11

1.2

Các định nghĩa

11

1.2.1

Đê chắn sóng đá đổ

11

1.2.2

Đê chắn sóng mặt đứng

11

1.2.3

Đê chắn sóng hỗn hợp

11

Chương 2 - Quy hoạch mặt bằng
2.1.

Khái quát

12

2.2

Mặt bằng bể cảng

12

2.2.1

Khái quát

12

2.2.2

Các khía cạnh hàng hải

12

2.2.3

Xâm nhập sóng

13

2.2.4

Sóng tràn và truyền sóng

14

2.2.5

Tuyến đê chắn sóng

14

2.2.6

Mỏ hình tính toán và vật lý

15

2.3
2.3.1

Các ảnh hưởng môi trường

15

Khái quát

15

2.3.2

Chế độ thủy động và vận chuyển bùn cát

16

2.3.3

Ô nhiễm

16

2.3.4

Các xem xét về sinh thái

16

2.4

Thu thập số liệu

16

2.4.1

Khí tượng và khí hậu

16

2.4.2. Sóng

17

2.4.3

18

2.4.4

Độ sâu và địa hình ven biển
Mực nước

2.4.5

Chuyển động của nước

18

2.4.6

Vận chuyển bùn cát

18

2.4.7

Các khía cạnh địa kỹ thuật

19

2.4.8

Vật liệu xây dựng

19

3.1

Chương 3 - Thiết kế chung các kết cấu đê chắn sóng
Khái quát

20

3.2

Triết lý thiết kế

20

18


3.2.1
3.2.2

Khái quát
Sóng thiết kế

20

3.2.3

Các yếu tố gây nên phá hoại

23

3.3

Phát triển thiết kế

23

3.4

Ché độ sóng thiết kế

25

3.4.1

Nguồn gốc chế độ sóng

25

3.4.2

Các điều kiện sóng thiết kế

27

3.5

Lựa chọn loại kết cấu

28

3.5.1

Các loại kết cấu

28

3.5.2

Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn

28

3.6

Thí nghiệm mỏ hình thủy lực

31

3.6.1

Chi dẫn

31

3.6.2

Các tỉ lệ mô hình

32

3.6.3

Mô hình những khối bê tông lớp phủ

33

3.6.4

Mô hình thi công

33

3.6.5

Chương trình thí nghiệm

34

3.7

Phân tích rủi ro

37

3.7.1
3.7.2

Các trạng thái hạn chế

37

Lựa chọn mức rủi ro

37

3.7.3

Cây lối

38

3.7.8.

Phương pháp phân tích

39

Chương 4 - Các kết cấu đẽ đá đổ

40

4.1

Khái quát

40

4.2

Thiết kế tổng thể

40

4.2.1

Các yếu lố ảnh hường đến chọn mặt cắt ngang

40

4.2.2

Sóng tràn và sóng lco

45

4.2.3

On định tổng thể

46

4.3

Thiết kế lớp phủ

49

4.3.1

Khái quát

49

4.3.2

Lớp phủ đá

49

4.3.3

Các khối bê tông lớp phủ

49

4.3.4
4.3.5

Các công thức thiết kế

52

Chiều dày và phạm vi của lớp phủ

57

4.3.6

Lóp phủ đính và mặt sau

57

4.4

Thiết kế lõi và các lớp dưới

58

4.4.1

Các xem xét chung

58

4.4.2

Cấp phối vật liệu lõi

58

21

5


4.4.3

Kích cỡ vật liệu lớp dưới

59

4.4.4

Chiều dầy của các lớp dưới

61

4.4.5

Các lớp lọc cho đất tôn tạo

61

4.5

Thiết kế các kết cấu đính

62

4.5.1

Các xem xét chung

62

4.5.2

Thiết kế kết cấu

64

4.5.3

Phân tích

64

4.6

Thiết kế chân và thềm

66

4.7

Thiết kế nền móng

69

4.8

Thiết kế đầu đê chắn sóng

69

4.9

Đê chắn sóng đỉnh thấp

72

4.9.1

Các xem xét chung

72

4.9.2

Thiết kế lớp phủ

73

4.10

Các vật liệu thi công

73

4.10.1 Đá

73

4.10.2 Bê tông

75

4.10.3 Vải địa kỹ thuật và các sản phẩm liên quan

75

4.10.4 Các vật liệu nhựa đường

76

4.11

76

Thi công

4.11.1 Khái quát

76

4.11.2 Máy thi công

76

4.11.3 Trình tự thi công

76

4.11.4 Thi công chân đê

77

4.11.5 Lõi và các lớp dưới

77

4.11.6 Lớp phủ

77

4.11.7 Đo đạc, sai số và sai số cho phép

78

4.11.8 Kết cấu đỉnh

80

4.12

Quan trắc và duy tu

80

5.1.

Chương 5 - Các kết cấu mặt đứng
Khái quát

82

5.2

Các loại kết cấu

82

5.2.1

Khái quát

82

5.2.2

Các kết cấu với mặt kín

82

5.2.3

Các kết cấu với mặt có lỗ

83

5.2.4

Các kết cấu có đê đá đổ mặt phía biển

83

5.3

Thiết kế

83

5.3.1

Khái quát

83

6

5.3.2

Đặc tính thủy lực

83

5.3.3

Các tải trọng

89

5.3.4

Ổn định tổng thể

92

5.3.5

92

5.3.6

Nền
Bảo vệ chống xói

5.3.7

Các kết cấu đỉnh

95

5.3.8

Đầu đê chắn sóng

96

5.3.9

Tuổi thọ và các chi tiết

96

5.4

Các kết cấu caisson

96

5.4.1

Khái quát

96

5.4.2

Hình dạng

97

5.4.3

Nền

97

5.4.4

Điều kiện chở nổi

97

5.4.5

Đắp

98

5.4.6

Các mối nối giữa các caisson

98

5.4.7

Kết cấu đỉnh

99

5.5

Các kết cấu bê tông khối xếp

99

5.6

Kết cấu bê tông khối lớn

100

5.7

Kết cấu cọc ván kiểu khoang

100

5.7.1
5.7.2

Khái quát
Bảo vệ chống xói

100

5.7.3

Các kết cấu đỉnh

101

5.8

Các kết cấu cọc ván tường kép

101

5.9

Các kết cấu cọc ván tường đơn

102

93

101

Chương 6 - Các kết cấu hỗn hợp
103

6.2

Khái quát
Các dạng kết cấu

6.3

Thiết kế các kết cấu đê chắn sóng hỗn hợp

103

6.3.1

Giới thiệu

103

6.3.2

Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn mặt cắt ngang

103

6.3.3

Đặc tính thủy lực

104

6.3.4

Các tải Trọng

104

6.3.5

Ổn định tổng thể

104

6.3.6

Các kết cấu phần dưới và móng

106

6.3.7

Kết cấu thượng tầng

106

6.4

Thi công

107

Tài liệu tham khảo

108

6.1.

103

7


LỜI GIỚI THIÊU

Trong hơn hai mươi năm qua, đất nước ta đã có nhiều dự án lớn vê công trình
biển. Trong đó công nghệ khảo sút, thiết kế, thi công và khai thác thường dựa theo
nhiều nguồn tài liệu, tiêu chuẩn của Ngư, Trung Quốc, Nhật, Pháp, Mỹ, Anh, Na
Uv, Hà Lan... và một phần nhỏ do Việt Nam ban hành trên cơ sở biên dịch hay
biên soạn.
Qua kinh nghiệm thực tế, giới chuyên môn trong nước đã xác định dược những
Bộ tiêu chuẩn được thừa nhận và sử dụng rộng rãi trên th ế giới, trong đó có cả
rdiững nước đang đầu tư nhiều ở Việt Nam, quan trọng hơn cả là nó phù họp và có
thể vận dụng tốt trong điều kiện cụ thể của Việt Nam. Bộ tiêu chuẩn Anh: "Công
trình biển" BS 6349 đáp ứng dược các tiêu chí trên vù thực tế đang được sử dụng
rộng rãi à V iệt Nam, trên các công trình lớn như cảng Hải Phòng, cảng Sài Gòn, đê
chắn sóng Dung Quất, Tiên Sa...
Trong hai năm 2001 và 2002, Hội Củng Đường thủy vù Thềm lục địa Việt Nam
dự kiến biên dịch lần lượt cả bảy phần của bộ BS 6349. Do yêu cầu trước mắt dang
triển khai các dự án đê chắn sóng Dung Quất và Tiên Sa, nên chúng tôi cho biên
dịch trước hai phần: Phần 7 - Đê chắn sống và Phần 1 - Các tiêu chí chung.
Biên dịch tiêu chuẩn lù một công việc rất khó vê ngôn ngữ, cũng như các khía
cạnh chuyên môn, luật pháp... Do vậy, mong các bạn đọc thông cảm nếu thấy có sai
sót hoặc chưa vừa ý khi sử dụng bán dịch này.
Rất mong nhận được sự góp ỷ chân thành và kịp thời của các bạn đồng nghiệp.
TS. Nguyễn Hữu Đẩu
PHÓ CHỦ TỊCH KIÊM T ổN G THƯ KÝ
HỘI CẢNG ĐƯỜNG THÚY VÀ THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM

8


LỜI M ỏ ĐẨU

Phản này của BS 6349 được chuẩn bị theo sự chỉ đạo của ủ y han chính sách tiêu
chuẩn kết cấu xây dựng dán dụng và nhà ở;
Phần nảy của BS 6349 hao gồm 6 chương, cung cấp chỉ dẫn thiết k ế và thi công đê
chắn SÓỈUỊ như sau:
Chương 1: Khái quát
Chương 2: Quy hoạch mặt hằng
Chương 3: Thiết k ế chung các kết cấu đê chắn sống
Chương 4 Các kết cấu đê đá đổ
Chương 5: Các kết cấu mặt đứng
Chương 6: Các kết cấu hỗn hợp
Trong soạn thảo tiêu chuẩn này đã giả thiết việc thực hiện các điều khoản của nó được
giao phó cho những người được đào tạo và có kinh nghiệm thích hợp, mà chỉ dẫn đã được
soạn cho họ. Nó cung cấp thông tin và chỉ dẫn, không phải tất cả có th ể thẩm trà trực
tiếp được. Nó phụ thuộc vào phạm vi của thông tin và kiến thức thu nhận được trong lĩnh
vực này, những năm sắp tới, chỉ dẫn này có thể được cập nhật như một tiêu chuẩn thực
hanh.
Bây phấn của BS 6349 như sau:
Phần ỉ - Các tiêu chí chung
Phần 2 'Thiết kê tường bển, bến nhô vù trụ va
Phần 3 ' Thiết k ế các ụ khô, âu thuyền, triền và bến đống tàu
Phần 4 -Thiết k ế các hệ thống neo vù đệm tàu
Phẩn 5 - Tiêu chuẩn thực hành về nạo vét và tôn tạo đất
Phần 6 - Thiết k ể các kết cấu nổi và neo ven bờ
Phần 7 - Chỉ dẫn vê thiết k ế và thi công đê chắn sóng

Cúc phàn ỉ đến 6 đã được viết như cúc tiêu chuẩn thực hành và bao gồm các kiến nghị
tốt, được chấp nhận trong thực tế theo các nhà thực hành cố thẩm quyển.
Phần 7 được viết như một chỉ dẫn kỹ thuật.
Số lượng các hình v ẽ vù bảng trong phần này của BS 6349 được cung cấp bởi các tổ
chức riêng lẻ sở hữu bản quyền. Chi tiết của các nguồn cho ở phía dưới của mỗi hình và
côỉìiỊ nhận BSỊ với sự cho phép cần thiết đ ể in lại chúng.

9


Danh sách đầy đủ các tổ chức đã tham gia trong công việc của Hội đổng kỹ thuật giới
thiệu ở trang 3. Chủ tịch của Hội đồng này là M r p Lacey CEng, FICE, FIStructE FIHT,
FRSA và các ông sau dây là thành viên củú Hội dồng kỹ thuật:
J G Bevy

BA. BAL CEng. FICE. MIStnictE

T Cunnington

BSc, CEng. MICE

D F Evans

CEng, FICE. FIStructE

D Kerr

CEng, MICE

J W Lloyd

BSc (Eng), MICE

R J Pannett

CEng, MICE

J Read

MA. CEng, FICE

D C Spooner

BSc, PhD, MlnstP, CPHYS

P D Stebbings

BSc (Eng), CEng, FICE

D Waite

CEng, FIStructE, MICE, AWeldl

M J C Wilford

CEng, MIStructE

Tuân thủ với tiêu chuẩn Anh không có nghĩa là được miễn trừ các quy định của pháp luật.

10

Chương 1
K H Á I QUÁT

1.1. Phạm vi
Phần này của Tiêu chuẩn Anh BS 6349
cung cấp chi dẫn về thiết kế và thi công đê
chắn sóng.
Đê chắn sóng là những kết cấu bảo vệ
cho bể cảng và các cửa lấy nước biển để
chống lại tác động của sóng và phần này
của BS 6349 cũng cho chỉ dẫn về các loại đê
chắn sóng chính. Đê chắn sóng nổi không
đề cập đến trong phần này.
Các công trình ven bờ như đập đinh, kè
và tường chỉnh trị không bao gồm trong
phần này, mặc dù một số khía cạnh thiết kế
nhất định có thể thích hợp với những còng
trình này.
Ghi chú: Dề mục những sách tham khảo
trong tiêu chuẩn này được liệt kê ở phần sau.
Số trong ngoặc dùng trong tiêu chuẩn liên
quan đến các thư mục tham khảo trong Phụ
lục A.

1.2. Các định nghĩa
Theo các mục đích của phần này ở BS
6349, các định nghĩa trong BS 6349: Phần 1
cũng áp dụng với các định nghĩa sau đây:

1.2.1. Đé chắn sóng đá đổ
Kết cấu gồm chủ yếu là đá được đổ hoặc
xếp trên đáy biển. Một lớp ngoài, hoặc
nhiều lóp, bằng đá khối lớn hoặc các khối
bê tông đúc sẵn để tạo ra một lóp phủ bảo
vệ lõi đá khối nhỏ hơn khỏi tác động của
sóng. Kết cấu đỉnh bê tông mà nó đóng góp
vào chức năng của đê chắn sóng có thể được
xây dựng bên trên đê.
Ghi chú: Các ví dụ về đê chắn sóng kiểu đá
đổ cho trong hình 6.

1.2.2. Đê chắn sóng mặt đứng
Đê chắn sóng mà những tác động của
sóng chủ yếu bị ngăn bởi một kết cấu mặt
đứng bắt đầu trực tiếp từ đáy biển.
Ghi chú: Các ví dụ về đê chắn sóng mặt
đứng cho trong hình 18.

1.2.3. Đê chắn sóng hỗn hợp
Một móng đê đá đổ ngập nước hoặc đê
chắn sóng dược phủ lên bởi kết cấu mặt
đứng để nhô lên trên mặt biển.
Ghi chú: Các ví dụ về đê chắn sóng hỗn hợp
cho trong hình 30.

11

Chưưng 2

QUY HOẠCH MẶT BẰNG

2.1. Khái quát
Phần này xem xét việc bố trí mặt bằng đê
chắn sóng để duy trì được chức năng bảo vệ
bể cảng. Cho các chỉ dẫn về những khía cạnh
hàng hải, sự xâm nhập của sóng, các ảnh
hưởng môi trưòng và việc thu thập số liệu.
2.2. Mặt bằng bé cảng
2.2.2. Khái quát
Năng lượng sóng có thể vào bể cảng
bằng cách xâm nhập qua cửa vào giữa các
đê chắn sóng, bằng sóng tràn và bằng cách
truyền qua các kết cấu đê chắn sóng kiểu
thấm qua được. Các loại kết cấu đê chắn
sóng được sử dụng và thiết kế chi tiết của
nó do đó có ảnh hưởng đến chế độ sóng
trong bể cảng, vì lý do này mà mặt bằng đê
chắn sóng hoàn toàn gắn liền với thiết kế
kết cấu; thường phải thông qua quá trình thử
dần để xác định giải pháp tối ưu.
Những yêu cầu quy hoạch cảng về số
lượng, kích cỡ và vị trí các thiết bị bốc dỡ
hàng hoá sẽ xác định các kích thước tổng
thể của bể cảng. Những vấn đề này, nằm
ngoài phạm vi phần này của Tiêu chuẩn BS
6349. Các tham khảo cho trong mục 2.2.1
của BS 6349 : Phần 2: 1988.

Đê chắn sóng cũng có thể để bảo vệ một
luồng vào khỏi di chuyên bùn cát hoặc để
ổn định hay chỉnh hướng thuỷ triều vào.
12

Vị trí và mặt bằng của đê chắn sóng, để
có thể cung cấp mức độ bảo vệ bể cảng,
được xác định bởi sự cần thiết cho:
(a) Các điều kiện che chắn tàu tại bến
hoặc đang neo;
(b) Các vùng thao tác và quay tàu bên
trong bể cảng;
(c) Một khoảng dừng phù hợp cho tàu
vào cửa bể cảng với một tốc độ hàng hải an
toàn.
2.2.2. Các khía cạnh hàng hải
Các tiêu chuẩn về độ sâu và chiều rộng
luồng vào đã cho trong mục 18 của BS 6349
: Phần 1: 1984, các tiêu chuẩn về thao tác
tàu bên trong bể cảng cho trong mục 19 của
BS 6349 : Phần 1 : 1984, các tiêu chuẩn về
điều kiện sóng chấp nhận (lược đối với tàu
thuyền neo đậu cho trong các mục 30 và 31
của BS 6349 : Phần 1 : 1984. Những điều
kiện phù họp cũng được đảm bảo để các tàu
lai dắt và tàu đang neo có thể hoạt động tốt
Sự có mặt của đê chắn sóng tạo ra các
điều kiên chạy tàu đặc biệt tại cửa bể cảng.
Các dòng chảy có thể hình thành ngang qua
cửa bể cảng do kết quả dòng chảy chệch

hướng và do nhiễu xạ của sóng quanh đầu
đê chắn sóng. Sự phản xạ sóng có thể xảy ra
ờ đê chắn sóng và khi một tàu di chuyển từ
vùng biển hở đến vùng nước được che chắn,


sẽ có những thay đổi đáng kể về điều kiện
mối trường ảnh hưởng đến tàu trên một
đoạn ngắn.
Một cửa vào bể cảng rộng sẽ làm tàu
thuyền đi lại dễ dàng nhưng trái ngược với
mục tiêu hạn chế xâm nhập sóng và do đó
cần phải có sự kết hợp nào đó. Việc hàng
hải không phải lúc nào cũng có thể trong
điéu kiện sóng và gió không được chấp
nhận.
Lời khuyên của những người đi biển có
kinh nghiệm rất quan trọng để xác định mặt
bằng tối ưu của đê chắn sóng tại lối vào bể
cảng có xét dến các khía cạnh kinh tế của
chi phí và bất cứ hạn chế nào đối với hàng
hải hoạt động của cảng
Các mô hình và mô phỏng tàu đã được
mô tả trong mục 18 của BS 6349: Phần 1:
1984 hỗ trợ có giá trị trong việc quy hoạch
cửa vào bể cảng và mặt bằng đê chắn sóng.
2.2.3. Xàm nhập sóng
Yếu tố xác định quan trọng nhất ứng xử
của bể cảng là xâm nhập sóng qua cửa vào.
Đầu tiên cần thiết lập các điểu kiện sóng

ngay phía ngoài cửa vào, sau đó xác định
ảnh hưởng của cửa vào đối với việc cho
phép sóng đi vào bể cảng và cuối cùng là
xác định ứng xử tại những vị trí tới hạn bên
trong bể cảng.
Chỉ dẫn về thiết lập các điều kiện sóng
ngoài khơi đã cho trong mục 22 của BS
6349: Phần 1 : 1984, và các phương pháp
xác định các điều kiện sóng ven bờ tại cửa
vào đã cho trong mục 23 của BS 6349: Phần
1: 1984. Hướng sóng là quan trọng, khi đó
khu vực của bể cảng được che chắn lớn nhất
nên được bảo vệ với những sóng lớn nhất,

các điều kiện sóng nhỏ hơn từ những hướng
khác có thể quan trọng khi thiết kế mặt bằng.
Nên xem xét các điều kiện sóng thường
xuyên, cũng như các hiện tượng ít xẩy ra,
cái trước có thê ảnh hường làm giảm thời
gian và tính kinh tế của các hoạt động trong
khi cái sau ảnh hưởng đến độ an toàn. Các
hạn chế được chấp nhận đối với việc di
chuyển của tàu đã cho trong 31.4 của BS
6349: Phần 1: 1984.
Tác động của sóng nên khảo sát tại các
mực nước khác nhau gây bởi các ảnh hưởng
thủy triều và nước dâng. Mực nước thường
làm thay đổi năng lượng sóng tới và có thể
ảnh hưởng đặc biệt đến hướng sóng tại cửa
vào (xem mục 25 của BS 6349: Phần 1:

1984). Các thay đổi đường đồng sâu đáy
biển cũng có thể có các ảnh hưởng đáng kể.
Ví dụ như việc tạo ra một luồng nạo vét bên
ngoài bể cảng, như đã nêu trong 23.2.3 của
BS6349: Phần 1 : 1984.
Nhiễu xạ sóng tại cửa vào bể cảng sẽ xác
định mức độ che chắn của đê chắn sóng và
mức độ lan truyền sóng vào trong bể cảng.
Cần xem xét mức độ mà sóng có thể bị
phản xạ hoặc hấp thụ trong bể cảng, khi độ
sâu thay đổi, nơi nông hơn, khúc xạ và ma
sát đáy cần được xem xét để xác định phản
ứng của bể cảng. Chỉ dẫn về những khía
cạnh này, về sử dụng các mô hình tính toán
và vật lý đã cho trong mục 29 của BS 6349:
Phần 1: 1984.
Các sóng chu kỳ dài, khoảng trên 30
giây, khó có thể loại trừ khỏi một bể cảng
và có thể gây nên dịch chuyển của các tàu
đang neo. Các sóng chu kỳ dài cũng có thể
gây ra cộng hưởng ở bể cảng, chỉ dẫn về
vấn đề này đã cho trong 29.4 của BS 6349:
13


Phần 1: 1984. Hiện tượng không mong đợi
này sẽ trầm trọng hơn do dùng các mặt
phản xạ bên trong bể cảng và nên tránh các
bề mặt đó nếu có thể. Đôi khi cũng cần có
các bề mặt hấp thụ.

2.2.4. Sóng tràn và truyền sóng

Truyền sóng qua kết cấu có thể xảy ra
với một đê đá đổ rất rỗng, như nó được thi
công chì bằng các đá lớn, khi đó mức độ
truyền sóng tăng lên đáng kể với chu kỳ
sóng. Đối với các sóng chu kỳ dài khoảng
trên 30 giây, các ảnh hưởng lên phản ứng bể
cảng có thể thấy rõ ràng.

Sóng tràn và truyền sóng, ảnh hưởng của
chúng đối với mặt bằng và phản ứng của bể
cảng được xác định bằng thiết kế kết cấu đê
chắn sóng. Sẽ rất tốn kém để ngăn chặn
sóng tràn qua đê chắn sóng, bởi vì tăng
chiều cao của đê để duy trì được điều đó, có
thể tăng đáng kể các lực lên kết cấu. Nên
xem xét cẩn thận mức độ sóng tràn có thể

Các đê chắn sóng mặt đứng, không cho
phép truyền sóng'trừ trường hợp màn chắn
sóng có lỗ,nói chung nó không áp dụng
trong các công trình bể cảng, nhưng có thể
được sử dụng trong chế độ sóng nhẹ như
các bến đậu thuyền buồm được che chắn.

cho phép.

Các kích thước bể cảng và tuyến của các
đé chắn sóng nên được xác định theo chỉ

dẫn trong 2.2.1 đến 2.2.4. Thường phải xem
xét nhiều phương án và sử dụng lợi thế của
các đặc điểm đường bờ và dịa hình đáy biển
thuận lợi có thể đạt được tính kinh tế đáng
kể. Ví dụ:

Nên phân biệt giữa sóng tràn nhiều với
hắt sóng do gió. Trong trường hợp đê chắn
sóng đá đổ có thể ngăn chặn hoặc khống
chế được sóng tràn nhiều bằng thiết kế phù
hợp mặt hướng biển và đỉnh đê; hắt sóng do
gió thì không khống chế được. Khi các khu
vực tôn tạo và các lắp đặt nằm ở phía sau
một đê chắn sóng, sóng tràn và hắt sóng do

2.2.5. Tuyến đê chắn sóng

(a) Đặt chân đê tại một mũi đá để giảm
nguy hiểm do xói tại khu vực này;

gió có thể gây ra bất tiện nghiêm trọng hoặc
nguy hiểm đến người và phương tiện, làm
gián đoạn việc khai thác và gây lụt lội.

(b) Chọn một mặt bằng mà sẽ giảm đến
tối thiểu chiều dài và độ sâu xây dựng cho
một khu vực và các công trình cảng đã cho.

Các hạn chế sóng tràn đã được gợi ý
trong 3.5.2.4. Điều này, liên quan đến sự

qua lại của người và phương tiện. Thậm chí
là sóng tràn rất mạnh cũng ít khi có ảnh
hưởng đáng kể đến tác động sóng nói chung
trong bể cảng, trừ trường hợp đặc biệt của
một đê chắn sóng được thiết kế với đỉnh rất
thấp. Khi đó ảnh hưởng này trở nên quan
trọng và đã nêu trong 4.9 đối với đê đá đổ
và trong 5.3.2 đối với các kết cấu mặt đứng.

(c) Chọn một vị trí và tuyến đê chắn sóng
sao cho giảm được chiều cao của sóng mà
đê dó phải chịu.

14

Cuối cùng là phải tận dụng lợi thế của
các mỏm đá, hoặc doi cát ngoài khơi để làm
vỡ các sóng cao hơn trước khi tới đê chắn
sóng. Trong những trường hợp như vậy, đặc
biệt cần đánh giá ảnh hưởng của khúc xạ
sóng, nó có thể làm tăng chiều cao sóng do
sóng tập trung tại vị trí nào đó dọc đê chắn


sóng. Chiều cao sóng tại đê chắn sóng cũng
tăng do tác đông của sóng xiên gây nên sự
hình thành các sóng chạy dọc theo đê chắn
sóng đó.

chính hấp thụ phần lớn sóng và một cửa bể

cảng thứ hai hẹp hơn dẫn đến các bến.

Điều quan trọng là xác định liệu sự hiện
diện của đê chắn sóng sẽ gây ra những thay
đổi, ví dụ như làm sâu thêm các chỗ nông
ngoài khơi mà khi đó có thể làm đê chắn
sóng phải chịu tác động sóng lớn hơn, như
đã thảo luận chi tiết trong 2.3.

Đã thu nhận được nhiều kinh nghiệm khi
đánh giá các mặt bằng bể cảng bằng
phương pháp mô hình vật lý. Chỉ dẫn cho
trong 29.5 của BS 6349: Phần 1: 1984. Hiện
nay, có các mỏ hình tính toán để đánh giá
ảnh hưởng của những mặt bằng khác nhau.
Chúng cũng có thể được dùng để xác định
các ảnh hưởng định tính của các mặt bằng
khác nhau, nhưng không cho được thông tin
chi tiết cần thiết cho mọi khía cạnh yêu cầu.
Chí dẫn sử dụng các mô hình tính toán đã
cho trong 29.6 của BS 6349: Phần 1:
1984.Thực tế tốt nhất hiện nay đối với các
dự án lớn là dùng cả hai mô hình vật lý và
tính toán.

Phản xạ từ mặt phía biển của đê chắn
sóng tạo ra các loại sóng đứng có thế làm
tăng tác động sóng ở một vài phân đoạn.
Tác dộng này giảm đi nếu áp dụng tuyến lồi
thay cho tuyến thẳng. Độ cong lõm có thể

tạo nên sự tập trung sóng rất lớn và nên
tránh.
Mặt bằng đầu của đê chắn sóng chính và
phía sau thường được thiết kế để tạo ra sự
chổng nhau cần thiết, nó sẽ ngăn sự xàm
nhập trực tiếp của hầu hết các sóng lớn vào
trong bể cảng.
Đôi lúc có thể thiết kế đê chắn sóng
chính để chịu hầu hết tác động của sóng lớn
và một đê chắn sóng phía sau có kết cấu
nhẹ hơn như thể hiện ờ hình 1(a). Nó có thể
đủ để các công trình bể cảng tập trung được
dọc theo đê chắn sóng phía sau, điều đó cho
phép sóng tràn với mức độ nào đó được
chấp nhận dọc theo đê chắn sóng chính và
có hiệu quả kinh tế.
Một thiết kế bể cảng khác, như hình
1(b), thường thích hợp hơn đối với cửa sóng
nơi mà chỉnh trị dòng chảy là quan trọng,
có chồng lấn một ít đê chắn sóng và cho
phép sóng xâm nhập nhiều hơn qua cửa vào.
Các bãi tiêu sóng bên trong đê chắn sóng

2.2.6. Mỏ hình tính toán và vật lý

Chú ý đến việc cần phải thu thập sớm số
liệu hiện trường đủ cho mô hình sẽ xây
dựng và chương trình thí nghiệm đã dự kiến.
Các mô hình vật lý nói trên, thường có tỷ
lệ quá nhỏ trong một bể sóng bao gồm toàn

bộ vùng bổ cảng để nghiên cứu ổn định của
kết cấu đê chắn sóng. Tuy nhiên, những mô
hình như vậy có thể cho chỉ dẫn hữu ích về
các phần của đê chắn sóng mà sẽ chịu hầu
hết tác động sóng mạnh, những mô hình
này dùng để chỉ dẫn lập kế hoạch thí
nghiệm mô hình thuỷ lực, xem trong 3.6.
2.3. Các ảnh hưỏng môi trường
2.3.1. Khái quát
Xây dựng đê chắn sóng là một trong
những thay đổi lớn nhất tác động lên trạng
thái ven bờ. Nên chú ý đến không chỉ những
ảnh hưởng của môi trường lên đê chắn sóng,
15


mà còn xem xét đến cả ảnh hưởng cùa đẽ
chắn sóng lên môi trường. Các yếu tố có thể
phát sinh được chỉ ra trong 2.3.2 đến 2.3.4.
2.3.2.
bùn cát

C hế độ thuỷ động và vận chuyển

Một đê chắn sóng sẽ gây ra những thay
đổi trạng thái biển (xem mục 28 của BS
6349: Phần 1: 1984). Những thay đổi xảy ra
do sự chuyển động của vật liệu đáy di động,
do thủy triều hoặc sóng, tạo ra dòng chảy
cần được đánh giá kỹ lưỡng mặc dù kết quả

rất không chắn chắn. Mục 14 của BS 6349:
Phần 1: 1984 cho lời khuyên khái quát vể
vận chuyển bùn cát và những hạn chế của
cả hai mô hình hoá vật lý và tính toán của
các quá trình này.
Trường hợp đơn giản nhất là sau khi xây
dựng một bể cảng ven bờ sẽ xảy ra bồi do
tích bùn cát và xói do mất bùn cát như chỉ
ra trong hình 1. Bồi do tích bùn cát gây nên
sự hình thành một bãi chắn ngang cửa vào,
nó đòi hỏi nạo vét duy tu. Xói do mất bùn
cát có thể dẫn đến mất các bãi và cần các
biện pháp bảo vệ bờ, nó có thể mở một
đường dài từ bể cảng.
Các ảnh hưởng đó lên kết cấu đê chắn
sóng cần được đánh giá. Ví dụ chỗ cạn có
thể giảm tác động sóng lên đê chắn sóng,
tích tụ bùn cát và xói chân đê có thể tăng sư
mất ổn định của đê chắn sóng.
Khi di chuyển bùn cát là đặc tính của
đường bờ, do đó sự gián đoạn bùn cát sẽ
hầu như có ảnh hưởng nghiêm trọng lên
đường bờ bên cạnh, có thể phải có thiết bị
bổ sung bùn cát.
Có thể duy trì bổ sung bùn cát bằng
chỉnh trị các dòng triều nếu chúng đủ mạnh,
16

hoặc bằng cách bơm nó qua cửa vào, hoặc
nạo vét và phun để tôn các bãi trên phía mất

bùn cát.
2.3.3. Ô nhiễm
Xây dựng một bể cảng ven bờ sẽ tạo nên
một vùng nước tương đối không bị xáo
động bởi sóng và dòng chảy. Trong thực tế,
khòng nên cho phép một nguồn thoát chính
nào được thải vào bể cảng, bởi vì ô nhiễm
và lắng đọng bùn cát có thể diễn ra trong
vùng nước lặng này.
Có thê có các cửa mở và cống tại những
vị trí phù hợp trong đê chắn sóng để tăng
dòng bên trong bể cảng, khi thủy triều thay
đổi nhỏ, ví dụ như ở Địa Trung Hải.
Phía ngoài bê cảng, những thay đổi về
chế độ thủy lực do đê chắn sóng gây ra ảnh
hưởng đến sự phân tán các chất ỏ nhiễm.
2.3.4. Các xem xét về sinh thái
Nói chung, đê chắn sóng không có
những ảnh hưởng tiêu cực lên sinh thái khu
vực, trừ những thay đổi do nó gây ra trong
chế độ sinh thái ảnh hưởng đến cư dân địa
phương (xem 13.5.2 của BS 6349: Phần 1:
1984).
2.4. Thu thập sô liệu
2.4.1. Khí tưọiĩg và khí hậu
Số liệu về gió, nhiệt độ, khí áp được yêu
cầu để thiết kế và thi công đê chắn sóng, để
đánh giá chế độ sóng và các mực nước cực
trị. Chi tiết về nguồn số liệu và các xem xét
về khí tượng khí hậu cần được kể đến đã

cho trong khoản 7 của BS 6349 : Phần
1:1984.


Có thể bổi

Cỏ thể xói bờ

Hình 1: Các mặt bằng đê chắn sóng điển hình
2.4.2. Sóng
Thiết kế và thi công đê chắn sóng đòi hỏi
hiểu biết chi tiết vẻ hoạt động và độ duy trì
sóng trong mọi điều kiện. Số liệu về các
chiều cao sóng cực trị được yêu cầu để thiết
kế các kết cấu, trong khi số liệu về các biến
động theo mùa, theo năm được yêu cầu để

quy hoạch cảng, để đánh giá ảnh hưởng lên
hoạt động của cảng và để lên kế hoạch thi
công. Tại một số vị trí, đặc biệt khi có sóng
lừng dai dẳng, số liệu về hoạt động sóng
chu kỳ dài sẽ cần thiết. Chi tiết về nguồn sô'
liệu, đo và phàn tích sóng cho trong khoản
26 BS 6349: phần 1: 1984.

J e %Cét

PP r oVçl
; T ự

’

C h ọ n ị
•

JỊ

17


2.4.3. Độ sâu và địa hình ven biển
Các chi tiết về đáy biển và đường bờ
được yêu cầu để xác định tuyến đê chắn
sóng, để xác định ảnh hưởng của đáy biển
và các đặc điểm đường bờ lên sự truyền
sóng trong khu vực đang xem xét. Phạm vi
khu vực cần khảo sát và yêu cầu kỹ thuật
công tác khảo sát cần được xác định từ một
nghiên cứu các hải đồ có sẵn. Thông tin độ
sâu bổ sung có thể nhận từ bộ sim tâp hải đồ
của Cục thủy văn Hải quân Anh . Phòng
Thuỷ đạc lưu trữ các số liệu không chỉ của
nước Anh mà còn của nhiều nước khác.Các
cơ quan tương tự cũng có ở các nước khác.
Phạm vi đo sâu ngoài khơi cần cho các
nghiên cứu khúc xạ sóng có liên quan đến
chu kỳ sóng. Khu vực này bao trùm phía
biển của đê chắn sóng được đề nghị thường
nên mở rộng đến các vị trí có độ sâu bằng
khoảng nửa chiều dài sóng. Các phương

pháp thực hiện khảo sát đo sâu đã mô tả
trong khoản 8 BS 6349: Phần 1: 1984.

2.4.5. Chuyển động của nước
Nên thu thập số liệu về lưu tốc và kiểu
dòng chảy tại vị trí đê chắn sóng sao cho có
thể điều tra được ảnh hưởng của kết cấu
được đề nghị lên chế độ thuỷ động. Cũng
cần có các số liệu tương tự để nghiên cứu
các khía cạnh hàng hải. Một số thông tin về
dòng chảy có thể thu thập trong Hoa tiêu
hải quân do Cục thủy văn Hải quân Anh và
các cơ quan tương tự ở các nước khác xuất
bản. Hướng và các tốc độ dòng chảy cũng
có trong hải đồ nhưng thường thì thông tin
không đủ cho các mục đích quy hoạch chi
tiết. Ngư dân và thuyền nhân địa phương
thường là nguồn thông tin quý giá, đặc biệt
trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, những thông
tin định lượng ở các nguồn như vậy nên xử
lý cẩn thận.
Các phương pháp đo tốc độ dòng chảy mô
tả trong 11.2 của BS 6349: Phần 1: 1984.

2.4.4. Mực nước
Số liệu về các biên động trong các mực
nước do dao động thủy triều và dự báo các
mực nước cực trị do các ảnh hưởng khí áp,
nước dâng do bão và hình thành sóng được
yêu cầu.

Các phương pháp ghi mực nước và ảnh
hưởng khí tượng gây ra những thay đổi mực
nước đã mô tả trong khoản 10 của BS 6349:
Phần 1: 1984 và chỉ dẫn về nước dâng do
bão cho trong khoản 25 của BS 6349: Phần
1: 1984.
Những nơi có sóng thần xảy ra, đôi khi
cần điều tra toàn diện về sô' liệu lịch sử để
xác định mức độ nghiêm trọng và xác suất
' \
\
• - .»
Ọ o .
18

M .-'5 * 4

xảy ra. Đối với số liệu trong khu vực Thái
Bình Dương, có thể tham khảo ở Trung tâm
thời tiết của Mỹ ở Hawaii.

tí •

2.4.6. Vận chuyên bùn cát
Các ảnh hưởng của sự thay đổi đối với
chế độ thuỷ động do xây dựng đê chắn sóng
và những thay đổi sau đó trong- vận chuyển
bùn cát nên được xem xét như đắ thảo luận
trong 2.3.2.
Nghiên cứu so sánh các hải đồ cũ, các

ảnh hàng không, có thể cho một dấu hiệu về
phạm vi chuyển dịch đáy mà đã diễn ra
trước đây. Vận chuyển bùn cát và các
phương pháp đo tải trọng bùn cát, bồi lấp và
xói do sóng vận chuyển được thảo luận
trong khoản 14 của BS 6349: phần 1: 1984.


2.4.7. Các khía cạnh địa kỹ thuật
Chi dẫn về khảo sát hiện trường được
yêu cầu đê xác định các điều kiện dưới mặt
đất đưa ra trong khoản 49 của BS 6349:
Phần 1: 1984. Khi thích hợp, trước khi tiến
hành khảo sát lỗ khoan, nên tiến hành các
khảo sát quét sonar và địa vật lý để có được
một bức tranh sơ bộ về lớp phủ bề mặt và
những thay đổi dưới mặt đất trong toàn bộ
khu vực khảo sát.
Nên xem xét cẩn thận thời gian, phạm vi
và chi tiết của các khảo sát hàng hải hiện
trường. Tại các giai đoạn thiết kế ban đầu,
vị trí chính xác của đê chắn sóng có thể
chưa chắc chắn, gợi ý vùng bao gồm diện
tích rộng với chi tiết hạn chế. Để thiết kế
các kết cấu, một diện tích hẹp hơn đòi hỏi
phải điều tra chi tiết hơn.
Mỗi dự án riêng, phải có sự hiểu biết liên
tục về đất nền, phụ thuộc vào biến động của
đãt và chi phí cho việc thiết lập một hoặc

nhiều giai đocạn khảo sát. Điều này, cũng
phu thuộc rất lớn vào mức xa gần của dự án
và mức độ dữ dội của sóng.
2.4.8. Vật liệu xây dựng
Thông thường xây dựng đê chắn sóng
đòi hỏi một khối lượng lớn đá và cốt liệu bê
tòng. Các nguồn và chất lượng của vật liệu
nên được xác định tại giai đoạn đầu. Công
việc bao gồm đánh giá các bản đồ, ảnh và
báo cáo hiện có, sau đó là khảo sát hiện
trường.
Thí nghiệm chất lượng của đá lớp phủ
mô tả trong 57.2 của BS 6349: Phần 1:
1984. Ước tính trữ lượng đá có các kích cỡ
khác nhau có thể do các kỹ sư, các nhà địa
chất có kinh nghiệm thực hiện và một số chỉ
dẫn về vấn đề này đã được cho bởi Allsop,
Bradbury và những người khác (1). Chi tiết
thêm về các khía cạnh riêng của việc sử
dụng vật liệu đá trong đê chắn sóng đá đổ
cho trong 4.10.1.

19


Chương 3
THIẾT KẾ CHUNG CÁC KẾT CẤU ĐÊ CHẮN SÓNG

3.1. Khái quát
Phần này xem xét triết lý của việc thiết

kế kết cấu đê chắn sóng, các yếu tố ảnh
hưởng đến việc chọn các tiêu chí thiết kế và
nguồn gốc của các điều kiện sóng thiết kế.
Phần này trình bày các xem xét ảnh hưởng
đến việc lựa chọn loại kết cấu, thảo luận về
sử dụng mô hình thủy lực, tiếp đến là tổng
quan về phân tích rủi ro.
3.2. Triết lý thiết kế
3.2.1. Khái quát
Thiết kế kết cấu được xác định bởi chức
năng của đê chắn sóng, địa hình vị trí, điều
kiện môi trường và các cân nhắc về kinh tế.
Các yếu tố chính trong thiết kế là tải trọng
sóng và các điều kiện nền móng.
So sánh quan trọng giữa tải trọng sóng
phải chịu và sức chống đõ' của kết cấu đối
với các tải trọng đó là rất phức tạp. Lý do,
tải trọng sóng về bản chất là ngẫu nhiên và
phản ứng của kết cấu đối với sóng thì không
hoàn toàn hiểu được.
Cách tiếp cận thực tế chấp nhận phân
biệt giữa các kết cấu mặt đứng và đê dá đổ,
triết lý thiết kế hiện nay có thể mô tả sơ bộ
cho từng trường hợp sau:
Tường đứng được xem là kết cấu cứng và
thiết kế bằng một phân tích giả tĩnh, trong
20

đọ tiêrì hành đánh giá các điều kiện sóng
cực trị tại kết cấu, từ các áp lực dó,theo các

công thức tính toán các tải trọng và chuyển
vị. Các tải trọng này được so sánh với sức
chịu của kết cấu để khẳng định rằng thiết kế
đã có các hệ số an toàn thích hợp. Tính
không chắc chắn trong thiết kế liên quan
nhiều đến các diều kiện sóng và giá trị của
các công thức sử dụng.
Với các đê đá đổ, được xem như các. kết
cấu mềm, có sự không chắc chắn tương tự
về các điều kiện sóng, ngoài ra bản chất của
phản ứng sóng/kết cấu cũng được hiểu biết
kém hơn. Do đó thiết kế được dựa trên khái
niệm về hư hỏng hoặc chuyên dịch có thể
cho phép của lớp phủ chính, khi dùng các
quan hỗ thưc nghiệm để đánh giá thiết kế
của lớp phủ chính đối với các điều kiện
sóng đã cho. Các bộ phận khác của đê đá có
liên quan thực nghiệm với lóp phủ chính.
Không có khái niệm giả tĩnh của các hệ số
an toàn tổng thể trong triết lý thiết kế hiện
nay,mặc dù dang có các tiến bộ trong nhận
thức về thiết kế xác suất của đỗ đá đổ.
Các điều kiện sóng cực trị được lựa chon
cho thiết kế một đê chắn sóng cần phải
đánh giá cẩn thận trong từng trường hợp.
Trong thực tế, thường xem một sóng thiết
kế như một giá trị đơn về chiều cao sóng với
một xác suất vượt qua thấp trong tuổi thọ
khai thác dự kiến hay tuổi thọ thiết kế của

kết cấu. Tuy nhiên, thông số mô tả chiều
cao sóng của một trạng thái biển đã cho có
thê thay đổi tuân Iheo phương pháp thiết kế
được áp dụng như đã mô tả trong các phần
4, 5 và 6. Ví dụ, chiều cao sóng lớn nhất
Hmax thường dùng cho các tường đứng, trong
khi chiều cao sóng có hiệu Hs hoặc trung
bình của 1/10 cao nhất của các chiều cao
sóng H l/10 dùng cho các đê đá đổ. Ngoài ra,
các thòng số trạng thái biển khác như chu
kỳ sóng, năng lượng phổ, hướng và liệu
sóng có vỡ không rất quan trọng trong quá
trình thiết kế.
Tuy nhiên, tốt nhất là tiến hành các quan
trắc nói chung về độ cao của sóng. Đó là
thông số chính để đánh giá mức độ dữ dội
của sóng, và trong một khư vực biển cụ thể
một chiều cao sóng tăng lên sẽ dẫn đến xác
suất hư hóng tăng lên.
Phá hoại được định nghĩa là đã xảy ra
khi đê chắn sóng không còn hoàn thành đầy
đủ chức năng chính của nó để bảo vệ bể
cảng, hoặc khu đất nữa, hoặc nếu chi phí
sửa chữa hư hỏng, bao gồm cả cản trở các
hoạt dộng thương mại, là không chấp nhận
được. Đây là trạng thái hạn chế giới hạn.
Trạng thái hạn chế khả năng khai thác
tồn tại khi hư hỏng đối với đê chắn sóng ở
mức độ đáng kể đã xảy ra nhưng vẫn tiếp

tục có thể thực hiện hầu hết các hoạt động
thòng thường trong bể cảng.
Xác suất hư hỏng, hoặc mức độ hư hỏng
được chấp nhân trong tuổi thọ của kết cấu
nên được quyết định tại giai đoạn thiết kế
ban đầu. Chi phí sửa chữa nên tính toán và
có trong đánh giá tính khả thi về kinh tế của
dự án. Điều hiển nhiên là tại các giai đoạn
thiết kế đầu tính toán đó sẽ không chính

xác, nhưng nên hoàn thiện khi dự án được
triển khai và có nhiều thông tin hơn.
3.2.2. Sóng thiết k ế
Các phương pháp thiết kế nêu trong phần
này của BS 6349 dựa trên cơ sở giả thiết rằng
một số sóng xảy ra trong tuổi thọ của một đê
chắn sóng có thê cao hơn sóng thiết kế.
Tuổi thọ thiết kế được thảo luận trong
khoản 16 của BS6349: Phần 1: 1984, nhưng
việc lựa chọn nên được xác định chủ yếu
bằng chức năng của dự án. Một tuổi thọ
khai thác 50 đến 100 năm thường được giả
thiết, nhưng sóng thiết kế thì thường có chu
kỳ trở lại lâu hơn nhiều vì những lý do nêu
dưới đây:
Nếu đê chắn sóng được thiết kế để chịu
một sóng có chu kỳ trở lại bằng tuổi thọ
thiết kế, khi đó xác suất mà sóng thiết kế sẽ
bị vượt qua trong tuổi thọ thiết kế là 63%
(xem khoản 21 của BS 6349: Phần 1: 1984).

Các quan hệ giữa tuổi thọ thiết kế, chu
kỳ trở lại và xác suất vượt qua trình bày
trong hình 2. Nếu xác suất 5% củ.a sóng
thiết kế bị vượt là được chấp nhận cho một
tuổi thọ thiết kế 50 nặm, thì sóng thiết kế
cần phải có chu kỳ trở lại là 1000 năm.
Do đó cần phải cân đối các xác suất và
hậu quả hư hỏng đối với các chi phí để
tránh hoặc giảm những rủi ro đó. Kiến nghị
rằng, ổn định của kết cấu nên được kiểm tra
với một sóng có xác suất vượt qua trong
tuổi thọ thiết kế chỉ là 5%. Đây không nhất
thiết là một điều kiện không hư hỏng.
Giá trị sẽ quy cho chiều cao (và các
thòng số khác) của một sóng thiết kế có chu
kỳ trở lại lâu hơn nhiều, tuổi thọ thiết kế là
21


>p
ơ'

C
L
'<053
ưì
Ọ

•cq

><

Chú ý :T là chu kỳ trở lại của một điều kiện sóng cực trị đặc hiệt trong nhiều năm;
p là xác suất của một điều kiện sóng cực trị đặc hiệt xảy ra trong tuổi thọ thiết kếN năm
Hình 2 : Mối quan hệ giữa tuổi thọ thiết kế, chu kỳ trở lại và xác suất vượt qua
đặc trưng riêng của vị trí kết cấu. Khi không
có hạn chế của tác động sóng do nước nông,
hoặc chiều dài đà hạn chế, có thể sử dụng
phép ngoại suy chu kỳ trở lại dùng phương
pháp nêu ra trong khoản 27 BS 6349: Phần
1: 1984. Tuy nhiên, nhìn chung trong các
điều kiện nước nông, có thể có giới hạn vật
22

lý đối với tác động sóng sao cho sóng có
chu kỳ trở lại 1000 năm có thể khác một
chút so với sóng có chu kỳ trở lại 50 năm.
Để xác định những trường hợp như vậy, cần
xét đến các xác suất phối hợp của sóng do
bão và các mực nước cao do thuỷ triều và
nước dàng.


3.2.3. Các yếu tô gáy nên phá hoại
Những kiểu phá hoại chính được chỉ ra
trong hình 10 (đối với các đê đá đổ ) và
trong hình 31 (đối với đê chắn sóng hỗn
hợp). Tuy nhiên, khi các phá hoại xảy ra,
thường không thể nhận ra từng nguyên nhân
một cách chắc chắn. Những yếu tố được coi

là góp phần gây nên phá hoại, và nên xem
xét chúng trong quá trình thiết kế đê chắn
sóng, bao gồm :
(a) Đánh giá thấp sóng thiết kế do thông
tin không đủ về chế độ sóng hoặc thiết kế
cho một chu kỳ trở lại quá ngắn;
(b) Đánh giá không đủ sự tập trung cục
bộ của sóng do đặc điểm cục bộ của đường
đồng sâu đáy biển;
(c) Các kỹ thuật thiết kế và sự hiểu biết
về ứng xử của kết cấu không đầy đủ gây
nên mất ổn định thuỷ lực của kết cấu và các
bộ phận hợp thành của nó;
(d) Thực hiện và giải thích các kết quả
thí nghiệm mỏ hình thuỷ lực không đầy đủ;
(e) Mất ổn định địa kỹ thuật của kết cấu
hoặc nền móng của nó;
(f) Giám sát và kiểm tra thi công không đầy
đủ, đặc biệt khi xếp các bộ phận dưới nước;
(g) Chất lượng kém của vật liệu dùng
trong thi công,hoặc đánh giá không đầv đủ
vé úmg xử của vật liệu trong khai thác, ví dụ
không đủ cường độ chịu ăn mòn, mài mòn,
phong hoá; mỏi của các khối bê tông lóp
phủ và biến động về chất lượng.
3.3. Phát triển thiết kế
Hình 3 thể hiện một sơ đồ logic của quá
trình thiết kế từ giai đoạn tiền khả thi đến
giai đoạn thi công (2).

Yêu cầu đầu tiên là phải đánh giá chế độ
sóng, bởi vì tác động của sóng là quan trọng
nhất trong thiết kế. Trong giai đoạn tiền khả
thi có thể dựa vào dự báo sóng bão khi sử
dụng các công thức bao gồm tốc độ gió,
thời gian bão và đà gió như đã mô tả trong
22.2.1 đến 22.2.5 của BS 6349: Phần 1 :
1984. Nó được chọn lọc trong giai đoạn khả
thi bằng phân tích các số liệu gió bổ sung
và sử dụng các kết quả số liệu sóng. Quá
trình này được mô tả chi tiết trong 3.5.
Nên chuẩn bị và so sánh một số phương
án thiết kế sơ bộ trong giai đoạn này khi đã
thu thập, phân tích được thông tin chi tiết hơn
của vị trí đã định để đảm bảo rằng đã nhận
được tất cả số liệu yêu cầu. Những yếu tố
chính sẽ xem xét khi thiết kế và trình tự thực
hiện được mô tả trong các phần 4, 5 và 6.
Tất cả, trừ loại đơn giản nhất, các thiết
kế đê chắn sóng nên dựa vào thí nghiệm mô
hình thuỷ lực (xem 3.6). Những phân đoạn
sẽ thí nghiệm nên lựa chọn sau khi so sánh
các phương án thiết kế và lựa chọn tối ưu.
Thí nghiệm mô hình vật lý thuỷ lực là
con đường hiệu quả và tin cậy nhất để xác
định ổn định của thiết kế đê chắn sóng.
Những phát triển hiện nay trong các kỹ
thuật thí nghiệm đã đáp ứng được hầu hết
những khía cạnh ổn định sẽ khảo sát. Nên
tiến hành một loạt thí nghiệm mô hình toàn

diện để chọn lọc thiết kế và xác định độ an
toàn của kết cấu trong các điều kiện cực
trị. Do hạn chế về thời gian và chi phí, nên
hiếm khi có thể thí nghiệm mọi lựa chọn.
Chương trình thí nghiệm này nên chuẩn bị
cẩn thận để nhận được lợi ích lớn nhất từ
thí nghiệm và hỗ trợ cho việc giải thích
kết quả.
23


Hình 3 : Quá trình thiết kế
24


Các mô hình tính toán vẫn chưa được
phát triển để kiểm tra ổn định thuỷ lực của
các bộ phận đê chắn sóng, mặc dù cũng đã
có một vài tiến bộ trong nghiên cứu mô
hình hoá ứng xử thuỷ lực bên trong đê đá đổ
và các ảnh hưởng của nó đến ổn định địa kỹ
thuật tổng thể.
Giai đoạn cuối của mỗi quá trình thiết kế
nên có một phân tích tỉ mỉ về nhũng rủi ro
có thể xảy ra và các hậu quả do hư hỏng
nhằm cân bằng chi phí cho hư hỏng được
chấp nhận vói vốn đầu tư yêu cầu, đồng thời
tìm biện pháp đê đưa ra hệ số an toàn thích
hợp chống lại các dạng hư hỏng sẽ phá huỷ
dự án, để còn nguyên vẹn thực hiện các

chức năng của mình.
Giai đoạn thiết kế cuối cùng sẽ xem xét
đến mức độ và tính tin cậy của những số
liệu thu thập được, các kết quả thí nghiệm
mô hình thuỷ lực, các hạn chế của nó, tính
khá thi và chi phí vật liệu xây dựng, các
phương pháp thi công, rủi ro do hư hỏng và
sửa chữa chúng. Phân tích rủi ro được thảo
luận trong 3.7 và nên được xem xét lại toàn
bộ trong giai đoạn thiết kế cuối cùng. Tuy
nhiên, các nhà thiết kế trong suốt quá trình
thiết kế nên xem xét một dự trữ an toàn
thích hợp cần có đối với phá hoại tới hạn
trong tuổi thọ công trình và áp dụng triết lý
phân tích rủi ro.
3.4. Ché độ sóng thiết kê
3.4.1. Nguồn gốc ch ế độ sóng
3.4.1.1. Khái quát
Số liệu sóng thường được trình bày qua
các thuật ngữ chiều cao sóng có hiệu Hs đối
với bão có các chu kỳ trở lại khác nhau. Hiện

nay, nó được ghi nhận chỉ là một phần để mô
tả các điều kiện sóng như đã để cập trong 3.2.
1 và cũng cần xem xét cả chu kỳ sóng, năng
lượng phổ, hướng sóng và sóng vỡ.
Các ảnh hường nhóm sóng như đã mô tả
trong 24.3 của BS 6349: Phần 1 : 1984 có
thể xẩy ra. Các sóng dài cùng với nhóm
sóng rất quan trọng trong phản ứng của bể

cảng, nhưng ảnh hưởng của nhóm sóng trên
kết cấu (đặc biệt đê đá đổ) ít chắc chắn hơn.
Các phương pháp dự tính các thông số
sóng cho trong các mục 22 và 23 của BS
6349: Phần 1 : 1 984; đo và phân tích sóng
được thảo luận trong mục 26 của BS 6349:
Phần 1 : 1984 và ngoại suy số liệu sóng
trong mục 27 của BS 6349: Phần 1 : 1984.
Ảnh hưởng của đê chắn sóng và tường biển
lên trạng thái biển được thảo luận trong mục
28 của BS 6349: Phần 1 : 1984.
3.4.1.2. Số liệu gió
Hiếm khi có thể có số liệu sóng ghi được
trong thời gian dài và số liệu trong thời gian
ngắn, thường chỉ một năm, không đại diên
cho các điều kiện thời gian dài.
Số liệu gió có thể dùng để dự báo ngược
(hindcasting) cho nhiều năm để hỗ trợ cho
quá trình ngoại suy sô liệu sóng và để xác
định xem chu kỳ số liệu sóng đã diễn ra
trong một chu kỳ hoạt động của gió (do đó
là của sóng) mạnh, trung bình hay nhẹ. Các
điều kiện sóng thiết kế lúc đó có thể xác
định bằng cách so sánh các chiều cao đo
được với chiều cao sóng phát sinh do gió
tính trong chu kỳ quan trắc và trong các
điều kiện bão cực trị.
Số liệu gió thường là phương tiện sẵn có
duy nhất để xác định hướng sóng ngoài
25