Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng - Chương 7

Thiªt kÕ m«n häc c«ng tr×nh b¶o vÖ bê vµ ch¾n sãng
Chương 8.
XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐÊ, KÍCH THƯỚC THỀM ĐÁ
8.1. Xác định cao trình đê.
Để tiết kiệm cao trình đỉnh đê thường cho sóng tràn qua chút ít. Có hai cách xác định
cao trình đỉnh đê:
-Theo quy phạm Nhật bản:
∇đỉnh đê = 0,6 H
1/3
+ ∇HWL (3-0)
HWL - mực nước trung bình của tháng cao nhất.
-Chiều cao đỉnh đê thoả mãn lượng nước tràn qua không gây phá hoại công trình trên
mặt đê.
Chiều cao cần thiết của kết cấu trên mực nước tĩnh phụ thuộc nhiều vào chiều cao
sóng leo và sóng tràn. Chiều cao sóng leo và sóng tràn phụ thuộc vào độ nhẵn và hình
dạng kết cấu, độ sâu nước tại chân công trình, độ dốc đáy phía trước công trình và các đặc
trưng của sóng tới. Vì phụ thuộc vào nhiều biến số nên không thể mô tả toàn bộ hiện
tượng sóng leo và tràn trong điều kiện của tất cả các phạm vi có thể của các biến số hình
học và điều kiện sóng. Nhiều tác giả đã nghiên cứu trong phòng và thực địa để xác định
các thông số sóng leo và sóng tràn cho các điều kiện kết cấu với sóng khác nhau và cho
các kết quả theo dạng biểu đồ để có thể sử dụng thuận tiện trong thiết kế.
Sóng tràn qua đỉnh đê khi chiều cao sóng leo lớn hơn độ vượt cao của công trình so
với mực nước lặng R
C
.
Hình 3-1. Độ vượt cao của công trình
Lưu lượng tràn phụ thuộc vào từng dạng công trình cụ thể, ta cần xác định đại lượng
này để đảm bảo an toàn cho các công trình trên mặt đê khi thiết kế đê chắn sóng, chắn cát.
Giá trị giới hạn lưu lượng tràn trên mặt đê được nêu trong bảng sau:
Hình 3-2. Lưu lượng tràn giới hạn
- Theo quy phạm Nhật Bản :

Sv:Hoµng Quèc B×nh- CTT46 §H2

Thiªt kÕ m«n häc c«ng tr×nh b¶o vÖ bê vµ ch¾n sãng
∇đỉnh đê = 0,6 H
1/3
+ ∇HWL
H
1/3
=H
s
:chiều cao sóng dáng kể H
1
%= H
s
=3,92m
→∇đỉnh đê=0,6.3,92+0,5=+3.85m
8.2.Cao trình thềm đá.
Được lấy sao cho không gây sóng vỡ trước chân công trình:
∇đệm < ∇MNLTS - 1,25 h
TK
(3- 0)
h
TK
- chiều cao sóng thiết kế
∇đệm < 2,54 - 1,25 3,92=-2,36 chọn ∇đệm=-3
8.3. Kích thước thềm đá.
thêm, sau đó sẽ được làm phẳng trước khi thi công phần tường đứng.
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 liệu 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 chiều 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.
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.
Sv:Hoµng Quèc B×nh- CTT46 §H2

Thiªt kÕ m«n häc c«ng tr×nh b¶o vÖ bê vµ ch¾n sãng
Hình 3-. Kết cấu đệm đá.
Khi chọn sơ 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 trước 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 trường 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 giảm 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
8.3.1. Mái dốc thềm đá.
Mái dốc của lớp đệm đá nằm trong khoảng 1:2÷1:3 đối với mái dốc ngoài và dao động
trong khoảng 1:2,5÷1:2 đối với mái dốc trong.
Ta chọn mái dốc ngoài 1:2,5 mái dốc trong 1:2
8.3.2. Chiều rộng thềm đá.
Xác định theo công thức:
( )
STK
dHb 4,0;2max=
=max(7,84;0,4.(3+1,5))=7,84 m (3- 0)
H
TK
- chiều cao sóng thiết kế.
d
S
- chiều sâu ngang trước thềm đá.
Chän chiÒu réng thÒm tríc b
1
= 8m > 6m

Sv:Hoµng Quèc B×nh- CTT46 §H2

CảngBiể
n
Thềm
trước
Thềm sau
(0,5
á
0,6)b
(0,3
á
0,4)b
³ 6
m
³ 3
m
Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và chắn sóng
Chiều rộng thềm sau b
2
= 4 m >3m
8.3.3. Chiu cao thm ỏ.
Khi nn t l tng i cht thỡ cu to ca lp m phi bao gm tng lc ngc
dy > 0,5m i vi cỏc vt liu ri cng cú th s dng vt liu nh vi a k thut.
Lp m ỏ k c chiu dy tng lc ngc cú chiu dy ti thiu t 1,5ữ2m. Tuy
nhiờn lp m ỏ khụng c cú cao cao quỏ lm tng kh nng súng b v khi tỏc
dng vo cụng trỡnh . Do ú cao trỡnh ca lp m ỏ phi nm di mc nc tớnh toỏn
mt khong khụng nh hn 1,25 chiu cao súng tớnh toỏn ti chõn cụng trỡnh.
theo tiêu chuẩn và số liệu dịa chất thuỷ văn ta chọn chiều dày lớp đệm 1m
8.3.4. đờng kính viên đá.

i vi chõn thm ỏ ca ờ tng ng chu tỏc ng ca súng khụng iu ho thỡ
ng kớnh viờn ỏ xỏc nh theo cụng thc:
Hỡnh 3-31. S xỏc nh ng kớnh viờn ỏ chõn thm tng ng.
19,0
50
6,08,5
od
S
b
n
S
s
N
h
h
D
H
N








=

=
(3- 0)

iu kin ỏp dng:
0,5<h
b
<h
S
<0,8 ; 7,5< h
b
/D
n50
<17,5; 0,3<B
m
<h
S
<0,55 ; = 1,65.
Trong ú:
h
b
- chiu sõu thm ỏ = 5,9m
h
s
- chiu sõu nc = 6,9m
B
m
- chiu rng trờn nh thm ỏ =6m.
N
od
= 1
H
s
= 3,03m

Vởy N
s
=(5,8.
6.0
9,6
9,5

).1 = 4,15

D
n
=

.Ns
Hs
=
m587,0
43,1.15,4
03,3
=
Với
1
=
w
s


=
1
25,.1

4,2

=1,34
Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2