Đê chắn sóng - Chương 3

Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Chương 3
ĐÊ CHẮN SÓNG TRỌNG LỰC TƯỜNG
ĐỨNG
3.1. Điều kiện áp dụng.
Kinh nghiệm thiết kế thi công cho thấy công trình đê chắn sóng kiểu tường đứng
kinh tế hơn công trình đá đổ mái nghiêng do có hình dáng gọn nhẹ, giảm được khối
lượng các vật liệu xây dựng như đá và bêtông. Điều kiện cơ bản nhất để áp dụng công
trình kiểu tường đứng trọng lực là nền móng phải tốt. Đất nền lý tưởng nhất cho công
trình này là nền đá. Tuy nhiên với loại đất có khả năng chịu tải tương đối tốt thì cũng có
thể làm nền móng cho công trình trọng lực: đất, cát, sỏi tuy nhiên phải có biện pháp gia
cố chống xói lở ở đáy.
Như vậy, công trình đê chắn sóng loại tường đứng có thể được xác định theo các
điều kiện sau:
-Trên nền đất đá mọi độ sâu.
-Trên nền đất rời vớ
i các điều kiện sau:
+ Với độ sâu lớn hơn 1,5÷2,5 lần chiều cao sóng tính toán thì đất nền trước công
trình phải được gia cố tại các vị trí được dự kiến sẽ bị xói;
+ Với độ sâu không quá 20÷28m (khi đó áp lực của công trình lên nền đất ở giới
hạn cho phép).
3.2. Mặt cắt dọc đê chắn sóng.
Thông thường công trình đê chắn sóng được thi công ở độ sâu tự nhiên nhưng n
ền
móng đã được sơ bộ chuẩn bị. Các lớp đệm đá phải được làm phẳng, cao trình của lớp
đệm đá và chiều dày thoả mãn điều kiện kĩ thuật.
Cao trình của lớp đệm đá phải nằm ở độ sâu > 1,25 chiều cao sóng tại chân công
trình. Tránh trường hợp tạo ra sóng vỡ trước mặt công trình, chiều dày lớp đệm đá phải
đảm bảo yêu cầu về m
ặt cấu tạo và phân tán lực sao cho nền đất có khả năng chịu tải.
Đê chắn sóng theo chiều dọc trên mặt bằng thường có hình dạng gẫy góc và có thể

chia thành 3 phần: gốc đê, thân đê, đầu đê. Mỗi phần có thể có giải pháp cấu tạo khác
nhau, Ngay trên cùng 1 đoạn thân đê cùng có thể có nhiều giải pháp kết cấu và kích
thước kết cấu khác nhau.
Phần gốc đê được bố trí sâu vào trong bờ
1 đoạn bằng 1,5 lần chiều cao sóng.
Đường bờ trên các đoạn đó phải gia cố ở bề mặt, biện pháp này nhằm bảo vệ gối khỏi sự
phá hoại của sóng.
Do sự chênh lệch của cao trình đường bờ dọc theo chiều dài dọc theo chiều dài đê là
tương đối lớn do đó ĐCS có thể thiết kế theo dạng bậc thang, chiều cao kết cấu phụ thuộ
c
vào độ dốc đáy và kết cấu công trình. Trong trường hợp công trình dạng khối xếp thì
chiều cao mỗi bậc bằng 1 hàng khối xếp.
Đê được bố trí trên các nền đất có cấu tạo địa chất không đều nên độ lún sẽ khác
nhau. Mặt khác các phân đoạn có chiều cao khác nhau cũng gây ra độ lún khác nhau,
chính vì vậy cho nên toàn bộ công trình theo chiều dọc cũng phải chia làm các phân đoạn
dài từ 25÷45m. Các phân đoạn này cách nhau bởi khe lún thẳ
ng đứng.

3-1
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Khi chiều cao của lớp đệm đá cao hơn 2m thì phân đoạn lún thường lấy bằng 25m.
Khi chiều cao lớp đệm < 2m thì phân đoạn lún < 45m. Bề rộng khe lún không vượt quá
5cm Phần đầu đê và thân đê cũng được phân cách bởi khe lún thẳng đứng.
phân đoạn
bến
Khe
lún
Đê tường
đứn
g

Mái dốc tự nhiên của
đấ
t
Đệm đá

Hình 3-1. Mặt cắt dọc đê chắn sóng.
3.3. Các bộ phận cơ bản của đê tường đứng.
Trong trường hợp tổng quát đê chắn sóng trọ
ng lực bao gồm 2 bộ phận cơ bản: lớp
đệm đá và tường đứng. Tường đứng được cấu tạo từ 2 bộ phận: phần dưới nước và phần
kết cấu bên trên. Loại kết cấu công trình của đê chắn sóng được xác định bởi phần dưới
nước, phụ thuộc vào kết cấu phần dưới nước, người ta phân biệt thành các loại:
- Kết cấ
u bê tông khối xếp;
- Kết cấu thùng chìm;
- Kết cấu chuồng.
3.3.1. Kết cấu lớp đệm đá.
Trong kết cấu trọng lực đối với nền đất nào cũng phải thi công lớp đệm đá trừ
trường hợp tường đứng là kết cấu chuồng hoặc đổ BT tại chỗ trên nền 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 đất
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 trượt cung tròn.
Trong trường hợp đất nền là yếu thì lớp đệm có thể bao gồm lớp gối cát, tầng lọc
ngược và lăng thể đá.
Trong trường hợp nếu đê chắn sóng được đặt trên nền đá thì lớp đệm phải có bề dày
>0,5m bằng vật li

ệu đá đổ hoặc 0,25m bằng vữa BT đựng trong các túi làm bằng vật liệu
có độ bền cao.
Khi nền đất là tương đối chặt thì cấu tạo của lớp đệm phải bao gồm tầng lọc ngược
dày > 0,5m đối với các vật liều rời cũng có thể sử dụng vật liệu như vải địa kĩ thuật.
Lớp đệm đá kể cả chiề
u dày tầng lọc ngược có chiều dày tối thiểu từ 1,5÷2m. Tuy
nhiên lớp đệm đá không được có cao độ cao quá làm tăng khả năng sóng bị vỡ khi tác
dụng vào công trình . Do đó cao trình của lớp đệm đá phải nằm dưới mực nước tính toán
một khoảng không nhỏ hơn 1,25 chiều cao sóng tính toán tại chân công trình.

3-2
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Trong trường hợp đê chắn sóng dùng làm nơi neo đậu tàu thì cao trình lớp đệm đá
phải thoả mãn điều kiện về neo đậu tàu. Nếu như cao trình của đất nền và chỉ tiêu cơ lí
không thoả mãn chiều dày lớp đệm đá khi đó lớp đệm đá sẽ phải có một phần nằm trong
đất hoặc toàn bộ nằm trong đất.
Cản
g
Biể
n
Thềm
trước
Thềm
sau
m
³ 3³ 6
m
(0,3
á
0,4)b

(0,5
á
0,6)b

Hình 3-2. Kết cấu đệm đá.
Khi chọn s
ơ bộ kích thước của công trình thì chiều rộng của lớp đệm đá trước được
lấy bằng 0,5÷0,6 chiều rộng tường nhưng không nhỏ hơn 6m. Chiều rộng của thềm sau
lấy từ 0,3÷0,4 chiều rộng tường và không nhỏ hơn 3m.
Nếu tốc độ của dòng đáy lớn có nguy cơ làm xói đất nền thì phải thi công 1 lớp bảo
vệ chống xói ở trướ
c mặt công trình dày từ 1÷1,5m nằm trong khoảng từ 0,25÷0,4λ (λ là
chiều dài sóng tính toán), phụ thuộc vào độ lớn của đá và vận tốc sóng, mái dốc của lớp
đệm đá nằm trong khoảng 1:2÷1:3 đối với mái dốc ngoài và dao động trong khoảng
1:25÷1:2 đối với mái dốc trong.
Đường kính của viên đá ở thềm trong và thềm ngoài phải được kiểm tra dưới tác
dụng của dòng chảy và sóng trong trườ
ng hợp đường kính viên đá không thoả mãn thì
phải xác định kích thước của vật liệu phủ mặt.
Đối với thềm sau các khối bảo vệ và đá trọng lượng lớn chỉ bố trí ở đoạn gần đầu đê
nơi có sóng nhiễu xạ đủ lớn. Phần bên trong thông thường có kích thước nhỏ do sóng
nhiễu xạ tắt nhanh dọc theo chiều dài đê. Nhằm mục đích giả
m độ lún của công trình vật
liệu đá sử dụng làm đệm phải có kích cỡ khác nhau (đá cấp phối) để giảm lỗ rỗng trong
lớp đệm đá.
Lớp đệm đá thông thường được tiến hành trước mùa bão để cho sóng đầm chặt
thêm, sau đó sẽ được làm phẳng trước khi thi công phần tường đứng.
3.3.2. Kết cấu phần trên.
Công dụng cơ bản của kết cấu phần trên là đảm bảo sự liên kết chắc chắn giữa các
bộ phận riêng biệt của phần tường dưới nước đặc biệt là đối với kết cấu khối xếp. Chiều

dầy tối thiểu của bản liên kết ở phần trên thường được lấy vào khoảng từ 1,5÷2m. Nếu
dọc đê có dự
kiến đi lại hoặc neo đậu tàu thì cao trình bản mặt phải cao hơn cao trình
đỉnh sóng cực đại. Ngoài ra cao trình bản mặt cũng cần phải phù hợp cao trình khu đất
trong cảng để đảm bảo cho phương tiện giao thông hoạt động bình thường. Tiết diện của
tấm hắt sóng được kiểm tra theo khả năng chịu áp lực sóng. Về mặt cấu tạo bề rộng của
tấm hắt sóng lấ
y từ 1,5÷2m. Độ vượt của tấm hắt sóng cao hơn đỉnh sóng đứng khoảng
0,5m nếu là loại đê không cho phép sóng tràn qua.

3-3
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Trong kết cấu phần trên cần phải bố trí các hào công nghệ, các chi tiết chờ để lắp
đặt thiết bị hàng hải, các trang thiết bị neo đậu tàu: bích neo, đệm va.

Hình 3-3. Kết cấu phần trên.
3.4. Kết cấu phần dưới nước.
3.4.1. Kết cấu bê tông khối xếp
Công trình chắn sóng làm bằng khối xếp có độ ổn định và tuổi thọ cao. Việc thi
công các công trình khối xếp nói chung không phức tạp về mặt máy móc công nghệ
ngoại trừ cần phải có thiết bị cẩu phù hợp.
Nhược điểm của công trình có BT khối xếp là độ nhạy cảm cao đối với hiện tượng
lún không đều của đất nền . Bản thân khối xếp liên kết rời rạc v
ới nhau nên khi đất nền
lún không đều sẽ xảy ra hiện tượng trượt 1 phần tường so với phần khác. Ngoài ra năng
suất lao động khi thi công khối xếp rất thấp, thời gian kéo dài. Hình dạng của khối xếp
hợp lý nhất là khối chữ nhật, tỉ lệ giữa kích thước bé nhất và kích thước lớn nhất trong
mặt bằng với chiều cao tương ứng >1 và <3 đối với cách xếp so le và < 4 đối vớ
i cách
xếp các khối theo cột đứng.

Để tránh cho lún không đều và tránh cho các khối xếp cũng như kết cấu phần bên
trên không bị biến dạng người ta chia công trình ra thành nhiều phân đoạn chiều dài mỗi
phân đoạn phụ thuộc vào điều kiện địa chất và lấy trong khoảng từ 25÷40m , chiều rộng
khe lún giữa các phân đoạn
≤
5cm.
Trọng lượng khối xếp được lấy sao cho phù hợp với sức nâng của phương tiện vận
chuyển và thiết bị cẩu ngoài ra cũng phải phù hợp với chiều cao sóng tính toán. Trọng
lượng khối xếp theo chiều cao sóng tính toán lấy theo bảng sau:
Bảng 3.1. trọng lượng khối xếp theo chiều cao sóng
Chiều cao sóng (m) Trọng lượng khối xếp (T)
2,5 ÷ 3,5
25
3,5 ÷ 4,5
40
4,5 ÷ 5,5
50
5,5 ÷ 6,0
60
6,0 ÷ 6,5
80
6,5 ÷ 7,0
100
Để tăng độ ổn định của tầng khối xếp và sự liên kết giữa các khối xếp với nhau thì
các khối xếp được xếp so le với nhau. Khe giữa khối xếp tạo thành đường ziczắc và độ
lệch giữa các khối lấy theo bảng sau:

3-4
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng

a
b
a
Hình 3-4. Sơ đồ xếp các khối
Bảng 3.2. Độ lệch của khối xếp
Độ lệch giữa các khe tương ứng với trọng
lượng (m)
Tiết diện công trình nơi
có độ lệch giữa các khe
Nhỏ hơn 40 ( T ) Lớn hơn 40 ( T )
- Trong mặt cắt ngang 0,8 0,9
- Trong mặt cắt dọc 0,5 0,6
- Trong các mặt cắt đứng
đầu đê
0,8 0,9
Để liên kết các khối trên mặt bằng đôi khi các khối được tạo các mộng để sao cho 2
lớp kế cận nhau được cài lại vào nhau. Một số kết cấu tiêu biểu có dạng như sau:

Biể
n
Biể
n
Mộng liên kết
Hình 3-5. Mộng liên kết giữa các khối xếp.
Mặt ngoài của tường phải được làm phẳng có nghĩa là bề rộng của các hàng theo
chiều cao bằng nhau, kinh nghiệm khai thác cho thấy những phần nhô ra sẽ bị nước bào
mạ
nh và dẫn tới phá huỷ BT khối xếp. Tuy nhiên với mục đích nâng cao sự ổn định của
tường cho phép thiết kế hàng cuối cùng nhô ra khỏi mặt phẳng của tường tuy nhiên phần
nhô ra này không vượt quá 0,6 lần chiều cao của khối.

Nếu đê chắn sóng có dạng đường cong trên mặt bằng thì phải xếp các khối hình
thang trên suốt đoạn cong, không cho phép nắn tuyến đê theo đường cong bằng cách thay
đổi bề rộng khe h
ở giữa các khối. Góc ở đỉnh của đường gẫy khúc không nhỏ hơn 170
0
.

3-5
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng

Hình 3-6. Một số kết cấu đê khối xếp điển hình.
3.4.2. Kết cấu khối rỗng
Kết cấu khối rỗng là các thùng không có đáy có vách ngăn dày từ 0,7÷1m, trọng
lượng thùng từ 100÷200T. Khối rỗng được đặt trên đệm đá, bên trong đổ đầy vữa BT sau
đó thi công kết cấu phần trên.
Để cho vữa BT không thoát ra ngoài và đảm bảo liên kết giữa các khối khe ngang
được chèn bằng các tấm chì hoặc sợi Amiăng. Các khối này được xếp chồng lên nhau
theo cột đứng. Qua kinh nghiệm khai thác của các công trình chắn sóng khối rỗ
ng người
ta thấy độ bền của các khối rỗng không lớn do đó kết cấu này ít được ứng dụng.
Một số kết cấu tiêu biểu của loại này như sau:

BiÓn
C¶ng
V¸ch ng¨n
BiÓn

Hình 3-7. Kết cấu khối rỗng.
3.4.3. Kết cấu cyclopit:
Để khắc phục những khiếm khuyết của kết cấu khối rỗng người ta đã chuyển sang

ứng dụng kết cấu cyclopit. Các khối này được chế tạo hoặc là đặc hoàn toàn hoặc có các
giếng trụ tròn để chờ sẵn, đường kính không lớn lắm đủ để lắp khung cốt thép sau đó đổ
BT dưới nước. Trọng lượng của khối dao động từ 400 ÷500T, do ậy đ
òi hỏi phải có thiết
bị chuyên dụng để vận chuyển và cẩu nâng.

3-6
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Kinh nghiệm khai thác cho thấy để cho các khối cyclopit không bị trượt thì giữa các
lớp phải có các mộng theo chiều thẳng đứng. Đê chắn sóng khối xếp dạng cyclopit có
nhiều ưu điểm so với khối xếp thông thường:
- Do có trọng lượng lớn nên khả năng bị phá vỡ hoặc bị phá hỏng tương đối thấp;
- Do giảm được 1 số thao tác trong quá trình lắp đặt nên rút ngắn được tiến độ
thi
công;
- Có độ liền khối và độ bền cao.
Một số kết cấu của công trình dạng cyclopit có dạng sau:

Cản
g
Biể
n
Biể
n
Cản
g


Hình 3-8. Một kết cấu Cyclopit điển hình.
Do các khối cyclopit có thể được gắn chặt với nhau bởi các chốt BTCT cho nên khi

công trình bị sợ cố hoặc hư hỏng thì việc sắp xếp lại các khối là không thể thực hiện
được. Do vậy khi thiết kế phải đánh giá chính xác thông số sóng tính toán, điều kiện địa
chất, kích thước của kết cấu, loại tầng đệm và phương pháp bảo v
ệ nền khỏi bị xói lở.
3.4.4. Kết cấu thùng chìm:
Trong nhiều trường hợp công trình có kết cấu khối xếp thậm chí có khối lượng lớn
nhưng vẫn chưa đủ độ liền khối và vẫn bị phá hỏng. Nhưng nhược điểm này của khối xếp
được khắc phục bằng sử dụng thùng chìm.
Thùng chìm là những pôngtông bằng BTCT được chế tạo trên bờ và chuyển đến vị
trí công trình và đánh chìm sau đó được lấp đầy bằ
ng BT hoặc cuội sỏi & cát, đá dăm.
Kết cấu thùng chìm có ưu thế cho phép giải phóng đá hoặc cát sỏi để di chuyển đến
vị trí khác, vỏ thùng chìm được chế tạo tại bãi chuyên dụng hạ thuỷ và kéo đến vị trí xây
dựng, sau khi đổ cát đá vào thùng các khoang được đậy bằng tấm BTCT dày từ 0,4 ÷0,5

3-7
Chng 3. ờ chn súng tng ng
m vt liu khụng trụi ra ngoi cỏc khe h gia tng thựng v cỏc tm BT c
BT.
Vt liu hp lý nht vo thựng l cỏt ln ỏ dm do kinh phớ thp v cụng
ngh thi cụng n gin. Hn na thi gian cn thit lp y cỏt v ỏ dm ớt hn nhiu
so vi vic BT, õy chớnh l li th ln khi thi cụng vựng bin h.
Tuy nhiờn vic lp y b
ng vt liu ri cú nhc im l khi tng mng b v cỏt
s trụi ra ngoi v sau ú thựng s b phỏ hu hon ton.
khc phc nhc im trờn cỏc khoang ngoi theo chiu dc v khoang ngoi
theo chiu ngang c lm rng 1m y BT cỏc khoang cũn li s c hn hp
cỏt v ỏ dm. Tit din ngang ca thựng chỡm cú th l hỡnh thang, hỡnh ch nht v cú
mu conxon ỏy.
Mt s k

t cu thựng chỡm cú dng nh sau:

Cát, đá dăm
Biển
Biển
Cản
g
Cảng


Hỡnh 3-9. Mt kt cu thựng chỡm in hỡnh.
cỏc thựng chỡm luụn c lp vi nhau khong cỏch gia chỳng ly bng t 20
ữ25 cm iu ny hon ton phự hp vi trng hp phi thay th cỏc thựng b hng mt
khỏc khụng c ln quỏ trỏnh trng hp khi cú súng to thnh dũng nc xúi mnh
trụi ỏ di ỏy thựng.
Trong cỏc khoang ca thựng b trớ cỏc l van ly nc vi din tớch t 0,015ữ0,1
m
2
, khoang u v khoang cui ca thựng khụng b trớ cỏc van ly nc.
Chiu dy ca tng v ỏy thựng c xỏc nh vi vic tớnh toỏn vi cỏc t hp
ti trng bt li nht. i vi vỏch ngn tớnh theo iu kin m rng vt nt n 0,1mm.
B trớ ct thộp c xỏc nh theo tớnh toỏn: s b cú th ly chiu dy ỏy l t
0,4ữ0,45m, chiu dy tng ngoi t
0,25ữ0,3m, chiu dy vỏch ngn ly bng

3-8
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
0,15÷0,2m trong trường hợp vật liệu hỗn hợp là cát và đá dăm. Trường hợp sử dụng vật
liệu rời để lấp khoang bên ngoài thì chiều dày của tường ngoài phải lớn hơn 0,5÷0,6m,
đôi khi đến 0,8m.

Thi công đê chắn sóng bằng thùng chìm có các ưu điểm sau :
- Không đòi hỏi cần cẩu có sức nâng lớn, giảm khối lượng công tác của thợ lặn, thời
gian thi công phần dướ
i nước rút ngắn nhiều so với khối xếp:
- Kết cấu thùng chìm còn có ưu thế là giải phóng đá, sỏi hay cát để di chuyển đến vị
trí khác. thông thường với thùng chìm được chế tạo trên bãi chuyên dụng sau đó hạ thuỷ
và kéo đến vị trí xây dựng. Tuy nhiên cần phải lưu ý là giá thành 1m dài công trình bằng
thùng chìm có thể cao hơn giá thành công trình của khối xếp do phải tính đến chi phí xây
dựng bãi và thiết bị hạ thuỷ.
- Các thùng chìm khác phải có mối n
ối sao cho chúng kết hợp với nhau để không có
khoảng hở khi sóng đánh vào làm phá hoại cục bộ thùng chìm.
Sãng tíi Sãng tíi

Hình 3-10. Kết cấu liên kết thùng chìm.
3.4.5. Kết cấu chuồng
Kết cấu chuồng gỗ được ứng dụng cho đê chắn sóng ở những vùng gổ là vật liệu tại
chỗ và không có sinh vật ăn mòn hay làm mục gỗ. Chuồng gỗ là khung có tiết diện đối
xứng, chiều dài thông thường là 50m, chiều rộng <20m chiều cao từ 6m đến 10m.
Chuồng gỗ được chia thành các ô có kích thước mặt bằng 1,5x1,5m
2
đến 2,5x2,5m
2
được
ngăn bởi các vách dọc, vách ngang. Phía dưới chuồng có đáy, bên trong được đổ đầy
đá,mặt trên được đổ bằng lớp BT mũ.
Thực tế có 2 loại chuồng, chuồng liên kết kiểu Nga và chuồng liên kết kiểu Mỹ.
Với chuồng kiểu Nga: các cây gỗ được liên kết bằng mộng, với chuồng kiểu Mỹ các
thanh gỗ được lắp thành các ô vuông và liên kết với nhau bằng bulông. Do chuồng kiểu
Mỹ sử dụng liên kết bằng kim loại nên tuổi thọ thấp hơn so với chuồng kiểu Nga .

-Kết cấu chuồng kiểu gỗ như sau:

3-9
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng

Hình 3-11. Một số kết cấu đê chuồng gỗ.
3.5. Tải trọng sóng tác động lên đê chắn sóng trọng lực tường đứng.
3.5.1. Tải trọng sóng nước sâu
Khi độ sâu nước đến đáy d
b
> 1,5h và độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công
trình d
br
≥ 1,25h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng của sóng đứng từ phía vùng
nước không được che chắn.
Tại vùng nước sâu tải trọng sóng là tải trọng sóng đứng nước sâu.

Hình 3-12. Biểu đồ áp lực sóng đứng tác dụng lên mặt tường thẳng đứng.
a). Khi đỉnh sóng tiếp cận công trình - b). Khi đáy sóng tiếp cận công trình
Trong tính toán này phải dùng độ sâu tính toán quy đổi d(m) thay cho độ sâu đến
đáy d
b
trong các công thức xác định bề mặt sóng và áp lực sóng.
Độ sâu tính toán quy đổi d(m) xác định theo công thức:
( )
fbbrf
ddkdd −+=
(3- 1)
Trong đó:
d

f
- độ sâu thềm đá;
d
b
- độ sâu nền đất;
d - độ sâu quy đổi;
k
br
- hệ số, được xác định theo đồ thị (3-13).

3-10
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng

Hình 3-13. Đồ thị các giá trị của hệ số k
br
.
Tải trọng sóng được xác định cho 3 trường hợp bất lợi nhất:
- Khi độ vượt sóng cao nhất;
- Khi lực ngang của sóng tới lớn nhất;
- Khi lực ngang của sóng rút lớn nhất.
Dao động lên xuống η(m) của bề mặt tự do của sóng (kể từ mực nước lan truyền
sóng) phải xác định theo công thức:
tcthkd
hk
th
ωωη
2
2
cos..
2

.
cos.
−−=
(3- 2)
Trong đó:
h - chiều cao sóng tới thiết kế tại chân công trình (m);
T
π
ω
2
=
- tần số sóng;
T
- trị số trung bình của chu kỳ sóng, s;
t -thời gian, s;
λ
π
2
=k
- số sóng;
λ
- trị số trung bình của chiều dài sóng, m.
Ba trường hợp tính toán áp lực sóng tương ứng với η theo công thức trên khi
tcosω
nhận những giá trị sau:
a,
1cos =t
ω
- khi trước tường là đỉnh sóng với độ cao
max

η
so với mực nước tính
toán.
c,
1cos0 << t
ω
- ở thời điểm mà tải trọng sóng theo hướng ngang P
xc
(kN/m) đạt
giá trị cực đại khi sóng tới, lúc bề mặt sóng cao hơn mực nước tính toán một độ
cao là
, trong trường hợp này trị số
c
η
tcosω
phải xác định theo công thức:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
=
38..
cos
λ
ππ
λ
ω

d
h
t
(3- 3)

3-11
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Khi
2,0/ ≤
λ
d
và khi công thức trên cho cosωt >1 thì lấy cosωt =1.
b,
1cos −=t
ω
- ở thời điểm tải trọng sóng theo hướng ngang P
xc
đạt giá trị cực đại
khi sóng rút, lúc chân sóng nằm thấp hơn mực nước tính toán một độ cao bằng
t
η
.
Ở vùng nước sâu thì tải trọng nằm ngang P
x
của sóng đứng tác động lên mặt tường
thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng hoặc chân sóng phải xác định theo biểu đồ áp lực sóng,
trong biểu đồ này đại lượng p (kPa) ở độ sâu z(m) phải xác định theo công thức:
()
tte
hk

gte
hk
g
te
hk
gteghp
kzkz
kzkz
ωωρωρ
ωρωρ
cos2cos.
2
.2cos1
2
.
cos.
2
.
cos.
2
32
2
2
22
2
−−
−−
−−−
−=
(3- 4)

Trong đó:
ρ - khối lượng riêng của nước, t/m
3
;
z - tung độ của các điểm (z
1
= η
c
, z
2
= 0,.., z
n
= d) tính từ mực nước tính toán.
Lấy p = 0 khi có đỉnh sóng (z
1
= - η
c
) và bụng sóng (z
2
= 0) trước tường.
3.5.2. Tải trọng sóng nước nông
Ở vùng nước nông tải trọng sóng là sóng đứng nước nông, tung độ biểu đồ áp lực
sóng khi chịu đỉnh sóng và bụng sóng xác định theo bảng 3-3.
Bảng 3-3. Giá trị áp lực sóng p.
Stt điểm Độ sâu z của các điểm (m) Trị số áp lực p (kPa)
Khi đỉnh sóng tiếp cận công trình
1
-η
c
p

1
= 0
2 0
ghkp
22
ρ=
3 0,25d
ghkp
33
ρ=

4 0,5d
ghkp
44
ρ=

5 d
ghkp
55
ρ=

Khi chân sóng tiếp cận công trình
6 0 p
6
= 0
7
η
t
t7
gp ηρ−=

8 0,5d
ghkp
88
ρ−=

9 d
ghkp
99
ρ−=

Giá trị của các hệ số k
2
, k
3
, k
4
, k
5
, k
8
, k
9
lấy theo biểu đồ hình 3-14.
Tải trọng sóng theo hướng ngang P
x
xác định theo diện tích biểu đồ áp lực sóng
trong phạm vi chiều cao mặt tường thẳng đứng.

3-12

Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng


Hình 3-14. Biểu đồ xác định các hệ số k.
3.5.3. Các trường hợp đặc biệt.
Trường hợp đỉnh công trình nằm cao hơn mực nước tính toán một độ cao
hoặc nằm thấp hơn mực nước tính toán thì áp lực sóng p(kPa) phải xác định
tương tự như trên, sau đó nhân với hệ số k
maxsup
z η<
c
xác định theo công thức:
h
z
k
c
sup
.19,076,0 ±=
(3- 5)
Trong đó dấu “+“ và dấu “-“ tương ứng với các vị trí của đỉnh công trình nằm cao
hơn hoặc thấp hơn mực nước tính toán.
Trị số dao dộng η của bề mặt tự do của sóng cũng được nhân với hệ số k
c
.
Khi sóng từ vùng nước không được che chắn tiến đến công trình dưới một góc α
(độ) giữa phương truyền sóng và pháp tuyến của công trình thì trong các tính toán ổn
định công trình và độ bền của đất nền trị số tải trọng sóng tác dụng lên mặt tường thẳng
đứng được giảm bớt bằng cách nhân với hệ số k
cs
,

Bảng 3-4. Giá trị k
cs
α

k
cs
45 1,0
60 0,9
75 0,7

3-13
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Khi góc α gần bằng 90
0
, nghĩa là khi sóng di động dọc theo tường thì tải trọng sóng
xác định như sóng nhiễu xạ.
3.5.4. Tải trọng sóng nhiễu xạ.
Tải trọng nằm ngang do sóng nhiễu xạ từ phía khu nước được che chắn phải xác
định khi chiều dài tương đối của phân đoạn công trình
λ≤ 8,0l
. Khi đó giá trị p(kPa) của
biểu đồ áp lực sóng tính toán có thể dựng theo 3 điểm cho 2 trường hợp

Hình 3-15. Tải trọng sóng nhiễu xạ.
a) Khi đỉnh sóng tới công trình; b) Khi chân sóng tới công trình
3.5.4.1. Khi đỉnh sóng trùng với điểm giữa phân đoạn công trình.
0;
82
1
2

max1
=−−== pcthkd
khh
z
difdif
η
(3- 6)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−== cthkd
khh
gkpz
difdif
82
;0
2
122
ρ
(3- 7)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜

⎜
⎝
⎛
−==
kdsh
kh
chkd
h
gkpdz
difdif
lf
242
;
2
33
ρ
(3- 8)
3.5.4.2. Khi chân sóng trùng với điểm giữa phân đoạn công trình.
0;0
11
== pz
(3- 9)
tl
difdif
t
gkpcthkd
khh
z
ηρη
−=−==

2
2
2
;
82
(3- 10)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+−==
kdsh
kh
chkd
h
gkpdz
difdif
lf
242
;
2
33
ρ
(3- 11)
Trong đó:
h

dif
- chiều cao sóng nhiễu xạ;
k
l
- hệ số lấy theo bảng 3-5.
Bảng 3-5. Xác định hệ số k
l
λ/l

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
k
l
0,98 0,92 0,85 0,76 0,64 0,51 0,38 0,26

3-14
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Khi độ sâu ở khu nước được che chắn
λ
3,0≥d
thì biểu đồ áp lực sóng có dạng hình
tam giác với áp lực sóng tại độ sâu
λ= 3,0z
3
bằng 0.
Phản áp lực sóng trong các mạch ngang của tường khối xếp và ở đáy công trình
phải lấy bằng trị số tương ứng của áp lực sóng theo hướng ngang tại điểm biên, còn trong
phạm vi bề rộng đáy công trình coi phản áp lực này biến thiên theo quy luật tuyến tính.
Lưu tốc đáy cực đại v
b,max
(m/s) ở mặt trước tường thẳng đứng (do tác động của

sóng đứng) ở khoảng cách
λ25,0
kể từ mép trước của tường phải xác định từ công thức:
b
sl
b
dsh
g
hk
v
λ
π
λ
π
π
4
2
max,
=
(3- 12)
Trong đó: k
sl
- hệ số lấy theo bảng 3-6.
Bảng 3-6. Giá trị k
sl
h/λ

8 10 15 20 30
k
sl

0,6 0,7 0,75 0,8 1
Trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói v
b,max
đối với đất có đường kính
thành phần hạt D (mm) phải xác định theo hình 4.15. Khi
cần có biện
pháp chống xói đất nền.
adm,bmax.b
vv >

Hình 3-16. Đồ thị xác định v
b,max
.
Biểu đồ phản áp lực sóng bên dưới khối lát thềm ở móng công trình phải lấy theo
dạng hình thang. Các tung độ p
br,i
(kPa) (với i = 1,2 hoặc 3) xác định theo công thức:
( )
fi
f
bribr
pkx
chkd
ddchk
ghkp ≤
−
= cos
,
ρ
(3- 13)

Trong đó:
x
i
- khoảng cách từ tường đến cạnh tương ứng của khối lát thềm, m;
k
br
- hệ số lấy theo bảng 3-7;
p
f
- áp lực sóng ở độ cao đáy công trình.




3-15
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Bảng 3-7. Giá trị k
br
Hệ số k
br
với độ thoải sóng
h/λ

Độ sâu tương đối
λ/d

≤ 15 ≥ 20
<0,27 0,86 0,64
Từ 0,27 đến 0,32 0,60 0,44
>0,32 0,30 0,30

3.5.5. Tải trọng sóng vỡ.
Khi độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình
hd
br
25,1<
và độ sâu đến đáy
thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng vỡ từ phía vùng nước không
được che chắn. Đây cũng chính là điều kiện để xác định cao trình thềm đá sao cho không
tạo ra sóng vỡ trước công trình.
h5,1d
b
≥
Tải trọng nằm ngang P
xc
(kN/m) do sóng vỡ tác động lên tường phải lấy theo diện
tích biểu đồ áp lực sóng nằm ngang. Trong biểu đồ này trị số p(kPa) tại tung độ z phải
xác định theo các công thức:
ghpz
phz
ρ
5,10
0
22
11
==
=−=
(3- 14)
f
f
dch

gh
pdz
λ
π
ρ
2
33
==
(3- 15)

Hình 3-17. Tải trọng sóng vỡ.
Tải trọng thẳng đứng P
zc
do sóng vỡ tác động lên đáy tường phải lấy bằng diện tích
biểu đồ phản áp lực của sóng và xác định theo công thức:
2
3
ap
P
zc
µ
=
(3- 16)
Trong đó:
µ - hệ số lấy theo bảng 4.2
Khoảng cách điểm đặt lực tới mép trước công trình là
3
a
.

3-16
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Bảng 3-8. Hệ số
µ
.
fb
dd
a
−

≤
3
5 7 9
Hệ số µ
0,7 0,8 0,9 1,0
Lưu tốc cực đại v
f,max
(m/s) trên mặt thềm trước tường đứng xác định theo công
thức:
f
f
dch
gh
v
λ
π
2

max,
=
(3- 17)
3.5.6. Tải trọng sóng đổ.
Khi đáy nước trước tường trên suốt một đoạn dài
λ≥ 5,0
kể từ mép tường trở ra có
độ sâu
thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng đổ từ phía vùng nước
không được che chắn. Trong trường hợp này độ cao
crb
dd ≤
sur,c
η
(m) của đỉnh sóng đổ cao nhất
so với mực nước tính toán phải xác định theo công thức:
surcrsurc
hd
−−=
5,0
,
η
(3- 18)
Trong đó:
h
sur
- chiều cao sóng đổ;
d
cr
- độ sâu lâm giới.

Hình 3-18. Tải trọng sóng đổ.
a, Thềm đá trong đất - b, thềm đá nằm trên đất.
Tải trọng nằm ngang P
xc
(kN/m) do sóng đổ tác động phải lấy theo diện tích biểu đồ
áp lực ngang của sóng. Trong biểu đồ này trị số áp lực p (kPa) tại tung độ z xác định theo
công thức:
0p;hz
1sur1
=−=
(3- 19)
sur2sur2
gh5,1p;3/hz
ρ=−=
(3- 20)
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
==
f
sur
sur
f
dch
gh
pdz

λ
π
ρ
2
;
33
(3- 21)
Trong đó:
sur
λ
- chiều dài trung bình sóng đổ, m.

3-17
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Tải trọng thẳng đứng P
zc
(kN/m) lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực sóng (với
tung độ biểu đồ p
3
) và xác định theo công thức:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
2
ap
7,0P

3
zc
(3- 22)
Lưu tốc đáy lớn nhất của sóng đổ v
f, max
(m/s) phía trước tường thẳng đứng từ phía
khu nước không được che chắn xác định theo công thức:
f
sur
sur
f
dch
gh
v
λ
π
2
max,
=
(3- 23)
3.5.7. Tải trọng sóng leo theo TCN 222-95.

Hình 3-19. Tải trọng sóng vỡ sau đổ.
a) Công trình nằm tại vị trí sóng đổ lần cuối.
b) Công trình ở vùng mép nước; c) Công trình trong vùng sóng leo
Sau khi đổ lần cuối sóng sẽ leo lên mái dốc, nếu công trình nằm trong vùng sóng
mép nước nó sẽ chịu tải trọng sóng leo.
Giá trị lớn nhất của hình chiếu theo phương ngang P
x
(kN/m) và hình chiếu theo

phương đứng P
z
(kN/m) của hợp lực tải trọng do sóng vỡ tác động lên tường chắn sóng
xác định theo các biểu đồ áp lực sóng theo phương ngang và phương đứng, các giá trị p
(kPa) và η
c
(m) xác định tuỳ thuộc vị trí công trình.
3.5.7.1. Khi công trình nằm ở độ sâu mà tại đó sóng đổ lần cuối:

3-18