(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình, địa chất, thủy hải văn đến dạng bến và kết cấu bến, ứng dụng cho bến số 2 cảng Nghi Sơn Thanh Hóa

LỜI CAM KẾT
Tôi tên là Tạ Văn Thắng.
Là học viên cao học nghành Xây Dựng Cơng Trình Thủy –Trường Đại Học Thuỷ Lợi.
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình, địa chất,
thủy hải văn đến dạng bến và kết cấu của bến, ứng dụng cho bến số 2 cảng Nghi
Sơn-Thanh Hóa” là cơng trình nghiên cứu do chính Tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS. Lê Xuân Roanh, đề tài này chưa được cơng bố trên bất kỳ tạp chí, bài
báo nào.
Nếu có điều gì sai trái, khơng đúng với lời cam đoan này, tơi xin hồn tồn chịu trách
nhiệm.
Hà Nội, ngày 18 tháng 05 năm 2016
Tác giả

Tạ Văn Thắng

i


LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ chuyên nghành Xây Dựng Cơng Trình Thủy với đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình, địa chất, thủy hải văn đến dạng bến và kết
cấu của bến, ứng dụng cho bến số 2 cảng Nghi Sơn-Thanh Hóa” được hồn thành.
Trước hết, tơi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS. Lê Xuân
Roanh, đã trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ học viên trong quá trình thực hiện luận văn
này.
Tiếp đến, tôi xin được gửi lời cảm ơn tới quý Giáo sư, q Thầy Cơ tại Khoa Cơng
Trình, Trường Đại Học Thủy Lợi đã trao cho tôi những kiến thức quý báu trong lĩnh
vực Xây dựng cơng trình thủy, giúp đỡ cho tơi có được hành trang đầy đủ trong nghề
nghiệp.
Tơi cũng hết lòng cảm ơn sự giúp đỡ của Phòng Đào Tạo đại học và sau đại học; quý
anh chị em lớp Cao học khóa 22 Trường Đại Học Thủy Lợi đã giúp tơi trong q trình

học tập.
Với thời gian và trình độ cịn hạn chế, luận văn khơng thế tránh khỏi những thiếu sót.
Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy cô và đồng nghiệp
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Kính chúc Thầy cơ và đồng nghiệp sức khỏe,
thành công và hạnh phúc.
Hà Nội, ngày 18 tháng 05 năm 2016
Tác giả

Tạ Văn Thắng


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................................. VI
DANH MỤC BẢNG BIỂU.......................................................................................... VIII
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH CẢNG BIỂN VIỆT NAM......3
1.1. KHA ́I NIỆM VỀ CẢNG BIỂN.................................................................................3
1.1.1. Giới thiệu.......................................................................................................... 3
1.1.2. Khái niệm chung về cảng biển......................................................................... 3
1.1.3. Các bộ phận của cảng....................................................................................... 5
1.2. CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ VÀ QUYỀN HẠN CỦA CẢNG BIỂN....................... 5
1.2.1. Chức năng........................................................................................................ 5
1.2.2. Nhiệm vụ và quyền hạn của cảng biển............................................................. 6
1.2.3. Vai trò của cảng biển........................................................................................ 7
1.2.4. Thành phần chung của cảng............................................................................. 7
1.3. TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ CƠNG TRÌNH BẾN CẢNG.................................. 8
1.3.1. Cơng trình bến trọng lực.................................................................................. 8
1.3.2. Cơng trình bến tường cừ.................................................................................. 14
1.3.3. Cơng trình bến bệ cọc cao............................................................................... 16
1.4. PHÂN LOẠI CẢNG BIỂN..................................................................................... 18
1.4.1. Mục đích phân loại cảng biển.......................................................................... 18

1.4.2. Phân loại cảng biển ở Việt Nam...................................................................... 19
1.5. TÌNH HÌNH CHUNG VỀ XÂY DỰNG CẢNG Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI.....20
1.5.1. Tình hình chung cảng biển trên thế giới......................................................... 20
1.5.2. Phát triển cảng biển Việt Nam........................................................................ 20
1.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG........................................................................................... 22


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN VỀ ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT
THỦY HẢI VĂN TRONG THIẾT KẾ CẢNG............................................................... 23
2.1. CƠ SỞ PHÁP LÝ...................................................................................................... 23
2.1.1. Tài liệu về địa hình.......................................................................................... 23
2.1.2. Tài liệu về địa chất........................................................................................... 23
2.1.3. Tài liệu về thủy hải văn................................................................................... 23
2.2. CƠ SỞ KHOA HỌC................................................................................................. 24
2.2.1. Ảnh hưởng của yếu tố địa hình trong thiết kế cảng.........................................24
2.2.2. Ảnh hưởng của yếu tố địa chất trong thiết kế cảng.......................................... 28
2.2.3. Ảnh hưởng của thủy hải văn trong thiết kế cảng.............................................. 33
2.3. ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT, THỦY HẢI VĂN CỦA MỖI MIỀN DỌC BỜ BIỂN VIỆT
NAM......................................................................................................................... 36
2.3.1. Miền Bắc và Đông Bắc Bắc Bộ....................................................................... 36
2.3.2. Miền Bắc Trung Bộ......................................................................................... 37
2.3.3. Miền Nam Trung Bộ và Nam Bộ..................................................................... 37
2.4. TÍNH TỐN LỰC TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU.................................................... 37
2.4.1. Các tải trọng tác động lên cơng trình bến........................................................ 37
2.4.2. Các tổ hợp tải trọng......................................................................................... 40
2.5. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN KẾT CẤU VẬT LIỆU................................................... 42
2.5.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn kết cấu cơng trình bến.................42
2.5.2. Thiết kế sơ bộ phương án đã được xây dựng................................................... 43
2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG............................................................................................. 46
CHƯƠNG 3: NGUYÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT, THỦY HẢI

VĂN ĐẾN DẠNG BẾN VÀ KẾT CẤU CỦA BẾN, ỨNG DỤNG CHO BẾN SỐ 2
CẢNG NGHI SƠN-THANH HÓA.................................................................................. 48
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẢNG NGHI SƠN-THANH HÓA................................ 48


3.1.1. Sơ lược dự án xây dựng bến số 2 cảng Nghi Sơn - Thanh Hóa.......................48
3.1.2. Điều kiện khai thác.......................................................................................... 49
3.2. CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ....................................................................................... 49
3.2.1. Dự báo hàng qua cảng..................................................................................... 49
3.2.2. Điều kện cung cấp vật tư................................................................................. 50
3.3. KIỂM TRA ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA CHẤT, ĐỊA HÌNH, THỦY HẢI VĂN ĐẾN DẠNG
BẾN VÀ KẾT CẤU BẾN SỐ 2 CẢNG NGHI SƠN-THANH HĨA................................50
3.3.1. Địa hình khu vực xây dựng.............................................................................. 50
3.3.2. Đặc điểm địa chất cơng trình........................................................................... 51
3.3.3. Đặc điểm về thuỷ hải văn................................................................................ 54
3.4. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHO BẾN NGHI SƠN........................................................ 55
3.4.1. Lựa chọn dạng bến và kết cấu bến cho cảng số 2 Nghi Sơn-Thanh Hóa.........55
3.4.2. Số liệu thiết kế................................................................................................. 56
3.4.3. Tính tốn lực tác dụng lên bến......................................................................... 59
3.4.4. Phương án kết cấu cải tiến bến........................................................................ 64
3.4.5.Tính tốn kết cấu.............................................................................................. 76
3.4.6. Xác định chiều sâu ngàm cọc........................................................................... 86
3.4.7. Kiểm toán phương án đề xuất.......................................................................... 89
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3................................................................................................... 91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................... 92
1. KẾT LUẬN.................................................................................................................. 92
2. KIẾN NGHỊ................................................................................................................. 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 94
PHỤ LỤC........................................................................................................................ 96

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cảng biển.......................................................................................................4
Hình 1.2: Sơ đồ cảng là đầu mối giao thơng..................................................................5
Hình 1.3: Các bộ phận chính của cơng trình bến trọng lực............................................9
Hình 1.4: Sơ đồ truyền lực qua lớp đệm đá................................................................10
Hình 1.5: Cấu tạo cơng trình bến kiểu khối xếp...........................................................10
Hình 1.6: Sơ đồ xếp so le khối theo phương thẳng đứng.............................................11
Hình 1.7: Một số dạng khối đá giảm tải sau bến..........................................................12
Hình 1.8: Bến thùng chìm............................................................................................13
Hình 1.9: Cơng trình bến loại tường góc (Neo ngồi – Neo trong)..............................14
Hình 1.10: Cơng trình bến tường cừ............................................................................15
Hình 1.11: Cơng trình bến bệ cọc cao..........................................................................16
Hình 1.12: Sơ đồ tính độ cứng của bệ cọc...................................................................17
Hình 2.1: Cảng tiên sa..................................................................................................26
Hình 2.2: Cảng cam ranh.............................................................................................27
Hình 2.3: Cảng dung quất............................................................................................27
Hình 2.4: Cảng Quy Nhơn...........................................................................................28
Hình 3.1: Cảng Nghi Sơn.............................................................................................51
Hình 3.2: Mặt cắt địa chất dọc theo tuyến mép bến.....................................................52
Hình 3.4: Mặt cắt ngang của phương án mới...............................................................65
Hình 3.5: Sơ đồ xác định chiều dài tính tốn của cọc..................................................66
Hình 3.6 : Sơ đồ xác định tọa độ tâm đàn hồi.............................................................67
Hình 3.7: Tọa độ tâm đàn hồi......................................................................................69
Hình 3.8: Sơ đồ phân phối lực neo tàu.........................................................................71

vii


Hình 3.9: Phân phối lực neo tàu...................................................................................74

Hình 3.11: Tải trọng hàng hóa nhịp lẻ (HH1)..............................................................77
Hình 3.12: Tải trọng hàng hóa nhịp chẵn (HH2).........................................................78
Hình 3.13: Tải trọng cần trục (CT)..............................................................................78
Hình 3.14: Tải trọng va tàu (VA).................................................................................79
Hình 3.15: Tải trọng neo tàu (NEO)............................................................................79
Hình 3.16: Tải trọng tựa tàu (TUA).............................................................................80
Hình 3.17: Tĩnh tải (BT)..............................................................................................82
Hình 3.18: Tải trọng hàng hóa nhịp lẻ (HH1)..............................................................83
Hình 3.19: Tải trọng hàng hóa nhịp chẵn (HH2).........................................................83
Hình 3.20: Tải trọng neo tàu (NEO)............................................................................84


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Phạm vi sử dụng của các loại kết cấu bến [14]............................................31
Bảng 2.2 - Giá trị vượt tải của một số tải trọng [2]......................................................41
Bảng 3.1: Cao độ mực nước trạm Nghi Sơn (Hệ Hải đồ) [5].......................................54
Bảng 3.2 : Các thơng số sóng tại khu vực (tính theo TCVN9845-2013) [5]................55
Bảng 3.3: Số liệu tàu tính tốn[5]................................................................................57
Bảng 3.4: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất......................................................................58
Bảng 3.5: Kết quả tính tốn.........................................................................................59
Bảng 3.6. Tải trọng do dịng chảy tác động lên tàu......................................................60
Bảng 3.7. Tính tốn lực neo tàu...................................................................................62
Bảng 3.8 : kết quả chiều dài tính tốn của cọc.............................................................66
Bảng 3.9: Phản lực đơn vị của cọc đứng......................................................................68
Bảng 3.10: Phản lực đơn vị của cọc xiên.....................................................................68
Bảng 3.11: Bảng phân bố phối lực neo tàu theo phương dọc bến (phương X).............72
Bảng 3.12: Bảng phân bố phối lực neo tàu theo phương ngang bến (phương Y)........73
Bảng 3.13: Phân phối lực va tàu theo phương dọc bến (phương X).............................75
Bảng 3.14: Phân phối lực va tàu theo phương ngang bến (phương Y)........................75

Bảng 3.15: Tổ hợp tải trọng tác dụng lên khung ngang...............................................81
Bảng 3.16. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên khung dọc D...............................................84
Bảng 3.17: Kết quả tính tốn nội lực trên Sap2000.....................................................85
Bảng 3.18: Kết quả tính tốn sức chịu tải của cọc.......................................................87


MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam có vị trí địa lý quan trọng trong khu vực châu Á, nằm trong khu vực có
mạng lưới vận chuyển hàng hóa bằng đường biển năng động vào bậc nhất châu Á.
Trong những hoạt động kinh tế từ biển, hoạt động từ các loại hình vận tải biển, cảng
biển ln là thế mạnh, ln đi đầu, phát triển nhanh chóng ở nước ta và các nước trên
thế giới. Giao thông biển ln an tồn, nhanh chóng, thuận lợi và giá thành hợp lý, vì
vậy vận tải biển ở các quốc gia có hệ thống cảng biển lớn chiếm tỷ trọng lớn trong
cơng việc giao thương hàng hóa thế giới.
Nghị quyết IV của Trung ương Đảng khóa X về chiến lược biển Việt Nam đến năm
2020 xác định “Nước ta phải trở thành quốc gia mạnh về biển, làm giàu về biển, trên
cơ sở phát huy mọi tiềm năng từ biển, phát triển toàn diện các ngành nghề biển với cơ
cấu phong phú, hiện đại, tạo ra tốc độ phát triển nhanh, bền vững, hiệu quả cao với
tầm nhìn dài hạn”. Vì vậy muốn mạnh về biển, muốn làm giàu từ biển, nước ta cần có
những thương cảng tổng hợp, có cơng nghệ khai thác hiện đại, cùng với một quy
hoạch cảng biển mang tính tổng thể cao.
Hiện nay đối với những cảng có địa hình, địa chất, thủy văn khác nhau thì sẽ có dạng
bến và kết cấu bến khác nhau. Chính vì vậy đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của địa
hình, địa chất, thủy hải văn đến dạng bến và kết cấu bến, ứng dụng cho bến số 2 cảng
Nghi Sơn-Thanh Hóa” có ý nghĩa khoa học thực tiễn, góp phần phát triển kinh tế-xã
hội tỉnh Thanh Hóa trong thời gian tới.
II. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu ảnh hưởng của địa hình, địa chất, thủy hải văn đến dạng và kết cấu bến, áp
dụng cho bến số 2 cảng Nghi Sơn-Thanh Hóa.

Kiến nghị phương pháp thiết kế thi công phù hợp nhất áp dụng cho bến số 2 cảng Nghi
Sơn-Thanh Hóa.

9


III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1. Cách tiếp cận
Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu về thiết kế, thi cơng và q trình khai thác
vận hành hệ thống các bến cảng đã được xây dựng và đi vào khai thác sử dụng.
Tiếp cận từ các điều kiện kỹ thuật: Cơng trình phải đảm bảo điều kiện bền, ổn định.
2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thống kê, thu thập tài liệu từ cơng trình thực tế.
Phương pháp chuyên gia.
Phương pháp phân tích, đánh giá, so sánh.
Tính tốn và ứng dụng cho cơng trình cụ thể.


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH CẢNG BIỂN
VIỆT NAM
1.1. KHÁI NIỆM VỀ CẢNG BIỂN
1.1.1. Giới thiệu
Việt Nam nằm bên bờ Tây biển Đông, một biển lớn quan trọng của khu vực và thế
giới. Bờ biển nước ta trải dài 3.260 km, gồm các tuyến hàng hải quốc tế xun Á – Âu
và khu vực. Biển Đơng có nhiều tiềm năng kinh tế đầu tiên phải đến dầu khí, hải sản,
khống sản , du lịch, an ninh quốc phịng và là nơi giao thương hàng hóa quan trọng
của Châu Á. Dọc theo bờ biển có rất nhiều vị trí với điều kiện tự nhiên lý tưởng để xây
dựng cảng biển. Ngành kinh tế cảng biển đóng vai trị thật sự quan trọng đối với sự
nghiệp phát triển nền kinh tế xã hội của đất nước. Biển có vị trí rất quan trọng trong
phát triển kinh tế, an ninh, quốc phòng… được thể hiện qua một số văn bản sau đây:

Nghị quyết số 03 – NQ/ TW, ngày 06/05/1993, của Bộ Chính Trị khố VII, đã chỉ rõ:
“Vận tải biển cần phát triển đồng bộ với cảng, đội tàu, dịch vụ hàng hải, cơng nghiệp
sửa chữa đóng tàu. Nâng cấp và xây dựng mới các cảng biển tổ chức lại một cách
hợp lý”.
Quyết định 1037/QĐ-TTg của thủ tướng chính phủ ban hành ngày 24/06/2014 phê
duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển hệ thống cảng biển Việt Nam đến năm 2020,
định hướng đến năm 2030 “Việt Nam chú trọng phát triển các cảng có khả năng tiếp
nhận tàu biển cao trọng tải đến 100000 tấn hoặc lớn hơn ở cả ba miền Bắc, Trung,
Nam”.
1.1.2. Khái niệm chung về cảng biển
Cảng biển là một đầu mối giao thông lớn, bao gồm nhiều cơng trình và kiến trúc, bảo
đảm cho tàu thuyền neo đậu yên ổn, nhanh chóng và thuận lợi thực hiện cơng việc
chuyển giao hàng hóa, hành khác từ các phương tiện trên đất liền sang các tàu biển
hoặc ngược lại, bảo quản và gia cơng hàng hóa, và phục vụ tất cả các nhu cầu cần thiết


của tàu neo đậu trong cảng. Ngồi ra nó cịn là trung tâm phân phối, trung tâm công
nghiệp, trung tâm thương mại, trung tâm dịch vụ, trung tâm cư dân của cả một vùng
hấp dẫn.
Hiểu theo một cách khác Cảng biển là nơi ra vào, neo đậu của tàu biển, là nơi phục vụ
tàu bè và hàng hoá, là đầu mối giao thơng quan trọng của một nước [10].

Hình 1.1: Cảng biển

Đối với quan điểm hiện đại, cảng không phải là điểm cuối hoặc kết thúc của quá trình
vận tải mà là điểm luân chuyển hàng hoá và khách hàng. Nói cách khác, cảng như một
mắt xích trong dây chuyền vận tải. Ở khái niệm này cảng cịn mang tính rộng hơn:
nhiệm vụ kích thích lợi ích của các bên của cảng không bị giới hạn bởi thời gian và
không gian. Mục đích của một khu vực, một quốc gia hoặc nhiều quốc gia để đảm bảo
cải thiện chất lượng của cuộc sống. Cảng biển thiết lập một thành phần của hệ thống

vận tải đất nước và quốc tế. Hoạt động kinh tế của cảng là hoạt động phức tạp và liên
hợp có quan hệ đến các giai đoạn cịn lại của mắt xích vận tải.
Cịn theo L. Kuzma: “Cảng biển là một đầu mối vận tải liên hợp mà ở đó có nhiều
phương tiện vận tải khác nhau tiếp cận vận tải; đó là tàu biển, tàu sơng, xe lửa, ô tô,
máy bay và đường ống. Ởkhu vực cảng xuất hiện việc xếp dỡhàng hoá hoặc sựlên
xuống tàu của khách hàng giữa các tàu biển và các phương tiện vận tải còn lại – điều


này có nghĩa là xuất hiện sự thay đổi phương tiện vận tải trong vận chuyển hàng hoá
và người”.
1.1.3. Các bộ phận của cảng
Cảng có 2 bộ phận chính: khu đất và khu nước [14];

Hình 1.2: Sơ đồ cảng là đầu mối giao thông
1.

Vận tải biển; 2. Vận tải đường sắt; 3. Vận tải đường
ô tô; 4. Vận tải đường sông; 5. Vận tải đường sông.

+ Khu nước gồm: tuyến kênh dẫn tàu vào cảng và các vùng nước để cho tàu quay trở,
neo đậu tạm thời, truyền tải và neo đậu trước bến để bốc xếp hàng hoá giữa tàu với bờ.
Khu nước của cảng được giới hạn bởi tuyến đê chắn sóng (nếu có);
+ Khu đất: là nơi bố trí kho, bãi, hệ thống giao thơng, thiết bị xếp dỡ và các cơng trình
phụ trợ khác như nhà làm việc, hệ thống cấp thoát nước…
Ranh giới giữa khu đất và khu nước là tuyến bến nơi để tàu neo cập sát vào khu đất
cho quá trình bốc, xếp hàng hóa an tồn và thuận tiện.
1.2. CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ VÀ QUYỀN HẠN CỦA CẢNG BIỂN
1.2.1. Chức năng

a) Nhóm chức năng phụ thuộc:

Bảo đảm an toàn cho tàu khi ra vào cảng, bảo đảm an toàn cho tàu và thuyền khi di
chuyển trong cảng, cùng với sự an toàn về đời sống và tài sản của tàu khi còn nằm
trong ranh giới của cảng.
Bảo đảm vệ sinh mơi trường.
b) Nhóm chức năng cơ bản:
Cung cấp phương tiện và thiết bị để thông qua hàng hóa mậu dịch đường biển.
Phục vụ tàu biển: cảng biển là nơi ra vào, neo đậu của tàu, là nơi cung cấp các dịch vụ
đưa đón tàu ra vào, lai dắt, cung ứng dầu, nước ngọt, vệ sinh, sửa chữa tàu…
Phục vụ hàng hoá: cảng phải làm nhiệm vụ xếp dỡ, giao nhận, chuyển tải, bảo quản,
lưu kho, tái chế, đóng gói, phân phối hàng hố xuất nhập khẩu. Cảng còn là nơi tiến
hành các thủ tục xuất nhập khẩu, là nơi bắt đầu, tiếp tục và kết thúc q trình vận tải…
c) Nhóm chức năng cá biệt khác:
Là đại diện cơ quan Nhà nước thực thi các tiêu chuẩn an toàn của tàu thuyền, thủy thủ
và kiểm sốt ơ nhiễm mơi trường.
Là đại diện của cơ quan đăng kiểm tàu thuyền.
1.2.2. Nhiệm vụ và quyền hạn của cảng biển
Xây dựng quy hoạch, kế hoạch phát triển của cảng biển trong phạm vi trách nhiệm.
Phối hợp hoạt động của các tổ chức, cơ quan thực hiện chức năng quản lý nhà nước
chuyên ngành tại cảng biển.
Kiểm tra, giám sát viên thực hiện các quy định của pháp luật về đảm bảo an toàn cảng
và luồng ra vào cảng.
Phối hợp với các cơ quan thực hiện các hoạt động tìm kiếm, cứu nạn và xử lý sự cố ơ
nhiễm môi trường.
Cấp giấy phép cho tàu ra vào cảng và thực hiện các yêu cầu về bắt giữ và tạm giữ
hàng hải.


Yêu cầu các cá nhân, cơ quan hữu quan cung cấp các thông tin, tài liệu để thực hiện

chức năng quản lý nhà nước của cảng.
1.2.3. Vai trò của cảng biển
- Là đầu mối giao thông, bảo đảm cho tàu bè neo đậu n ổn, nhanh chóng.
- Châm ngịi cho việc xây dựng các khu công nghiệp ven biển.
- Thúc đẩy sự phát triển của thành phố cảng:
+Dân cư và người lao động có xu hướng đổ dồn về những nơi có nền kinh tế biển phát
triển.
+ Các ngành phục vụ công cộng cũng phát triển theo đà tăng trưởng dân số.
+ Các dịch vụ viễn thơng, tài chính, ngân hàng, bảo hiểm .v.v… cũng phát triển.
+ Xuất hiện và phát triển các dịch vụ môi giới tàu thuyền, xuất hiện các trung tâm đào
tạo thuyền viên v.v…
+ Tập trung hàng hóa cho xuất khẩu và vai trị phân phối cho hàng hóa nhập khẩu.
- Thúc đẩy sự phát triển kinh tế của cả vùng hấp dẫn.
- Tạo điều kiện giao lưu mở rộng mối quan.
1.2.4. Thành phần chung của cảng
Bến tàu: là nơi đậu của tàu có cấu trúc “Ke” hoặc cầu tàu (Quay hoặc pier)[14],[15].
Chiều dài và độ sâu của bến tàu tùy thuộc vào số lượng và kích cỡ của các con tàu ra
vào. Trung bình một con tàu chở 20,000 – 30,000 DWT đòi hỏi bến đậu có chiều dài
250m – 300m và độ sâu 8m – 10m.
Thềm bến (Apron): là khu vực bề mặt “Ke” hoặc cầu tàu (Quay surface) sát liền với
bến tàu, có chiều rộng từ 20 m –30 m, phù hợp với chiều ngang của chân đế giàn cẩu
khung hoặc loại công cụ bốc dỡ khác.
Bãi chứa container (Container yard): là nơi tiếp nhận và lưu chứa container. Bãi chứa
container (CY) có thể phân thành một số khu vực: khu vực bố trí container chuẩn bị


bốc xuống tàu, khu vực dành tiếp nhận container từ tàu lên bờ, khu vực chứa container
rỗng. Tùy theo số lượng container đi đến, lưu chứa mà diện tích bãi chứa có quy mơ
lớn. Thơng thường, tương ứng với chiều dài 300m, diện tích bãi chứa chiếm khoảng
105,000 m2.

Trạm container làm hàng lẻ (Container Freight Station): là nơi tiến hành nghiệp vụ
chuyên chở hàng lẻ, nó có chức năng:
+Tiếp nhận các lô hàng lẻ của chủ hàng từ nội địa, lưu kho, phân loại và giao trả hàng
cho các chủ hàng lẻ.
+Tiếp nhận các container hàng lẻ, rút hàng ra, phân loại, tái đóng hàng vào container
và gửi tiếp hàng đến đích. Trạm làm hàng lẻ container (CFS) thường được bố trí
bên ngồi, sát bãi chứa container, tại nơi cao ráo và có kho chứa tạm có mái che, thuận
lợi cho việc làm hàng, đóng hàng vào và rút hàng ra khỏi container, dưới sự kiểm sốt
của hải quan.
Cơng cụ phục vụ vận chuyển, xếp dỡ hàng hoá gồm: cẩu trục tự hành, cần cẩu dàn
bánh lốp (Rubber tyred Gantry Crane), cần cẩu giàn (Ship shore Gantry Crane), cần
cẩu chân đế, xe nâng hàng bánh lốp, xe khung nâng bánh lốp, xe xếp tầng (Stacker),
xe nâng chụp trên (Toplift stuck), máy bơm hút hàng rời hàng lỏng, băng chuyền, ô tô,
đầu kéo, Chassis, Container, Paller…
1.3. TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ CƠNG TRÌNH BẾN CẢNG
1.3.1. Cơng trình bến trọng lực
1.3.1.1. Khái niệm chung
Cơng trình bến trọng lực là loại cơng trình thỏa mãn điều kiện ổn định (chống lại
được ngoại lực) nhờ vào trọng lượng bản thân cơng trình và phần lắp trên nó.
Cơng trình bến trọng lực bao gồm có nhiều loại:
- Khối xếp thơng thường và khối xếp có khối giảm tải;
- Cơng trình bến trọng lực kiểu tường góc neo ngồi và neo trong;
- Cơng trình bến trọng lực kiểu thùng chìm, trục ống đường kính lớn.


Cơng trình bến trọng lực được xây dựng ở những nơi địa chất tốt: nền đất chặt cứng ít
lún, nền đá, đất cát chặt...
1.3.1.2. Cấu tạo chung
Cơng trình bến trọng lực gồm 4 bộ phận chính như biểu diến hình dưới đây[ 14,15]:

Hình 1.3: Các bộ phận chính của cơng trình bến trọng lực
Chú thích: 1. Kết cấu bên trên; 2. Kết cấu chính của cơng trình; 3. Lớp đệm đá; 4.
Đất đắp sau tường.
(a) Kết cấu bên trên: Dùng để liên kết các khối của cơng trình chính lại với nhau. Tạo
thành mặt phẳng phía trước bến cho tầu neo đậu dễ dàng đồng thời là nơi lắp đặt các
thiết bị đệm tàu và khắc phục những thiếu sót khi thi công các khối xếp.
Kết cấu của kết cấu bên trên có thể là dầm mũ (đối với cơng trình bến trọng lực
tường góc), tường góc nhỏ, hoặc các khối bê tông nhỏ được xây bằng vữa xi măng cát.
(b) Kết cấu chính của cơng trình: là phần chịu lực chính của cơng trình, được cấu tạo bởi
các khối bê tơng, các tường góc, trụ ống đường kính lớn hoặc các thùng chìm bằng bê
tơng cốt thép. Đây là bộ phận có trọng lượng lớn nhất quyết định đến sự ổn định của
cơng trình dưới tác dụng của tải trọng ngoài.
(c) Lớp đệm đá: kết cấu được tạo bởi các viên đá hộc thả tự do làm lớp đệm. Nhiệm vụ:
Tạo một mặt phẳng để đặt kết cấu chính cơng trình; làm giảm áp lực do cơng trình
truyền xuống đất nền; bảo vệ nền đất dưới đáy cơng trình dưới tác dụng của song,
dòng chảy, ảnh hưởng của chân vịt tàu; tạo điều kiện cho nước phía sau cơng trình


thốt ra phía trước dễ dàng; tạo điều kiện cho cơng trình liên kết chặt chẽ với đất nền.

Hình 1.4: Sơ đồ truyền lực qua lớp đệm đá
(d) Đất lấp sau tường: sử dụng đất cát hoặcđá hộc, cần chú ý xây dựng tầng lọc
ngược để ngăn không cho đất sau cơng trình trơi ra phía khu nước.
1.3.1.3. Phân loại
a, Cấu tạo bến khối xếp
Cơng trình bến kiểu khối xếp gồm hai loại:

Hình 1.5: Cấu tạo cơng trình bến kiểu khối xếp
Chú thích: 1. Kiểu khối xếp thơng thường; 2. Kiểu khối xếp có giảm tải
Cấu tạo cơng trình bến trọng lực kiểu khối xếp thông thường:

+ Kết cấu bên trên: Thường là khối bê tông cốt thép đổ tại chỗ hoặc là các khối bê
tông nhỏ được xây theo kiểu hình bậc thang vữa xi măng cát. (mác bê tơng các khối
200 ÷250).


+ Kết cấu chịu lực chính: là các khối bê tơng mác 200 ÷ 250 xếp thành từng lớp theo
dạng bậc để đảm bảo điều kiện ổn định trọng lượng 1 khối từ 25 ÷ 60 tấn tùy theo cần
trục. Để tồn bộ cơng trình làm việc có tính chất toàn khối thỏa mãn điều kiện ổn định
khoảng cách các khe giữa lớp trên và dưới theo phương ngang t n ≥(0,8÷0,9m), theo
phương dọc td ≥(0,6÷0,8m).
Kích thước của khối phải tuân theo quy định sau:

Hình 1.6: Sơ đồ xếp so le khối theo phương thẳng đứng
Việc chọn kích thước của từng khối là vấn đề rất khó khăn vì vừa phải thỏa mãn kích
thước các khối theo tỷ lệ trên, vừa bảo đảm số lượng loại khối không quá nhiều
đồng thời vừa bảo đảm khoảng cách so le giữa khối trên và dưới t n, td, trọng lượng
các khối phải phù hợp với sức nâng của cầu trục. Đặc biệt là ở những chỗ tiếp giáp các
đoạn bến thường là khó xác định kích thước nhất[ 14].
Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, thi cơng khơng u cầu cầu trục có sức nâng lớn.
Nhược điểm: Tốn vật liệu, nền chịu lực lệch tâm lớn, hiện nay ít được dùng.
+ Lớp đệm: Thường là đá hộc, trọng lượng 1 viên ≥ 15kg, chiều dày lớp đệm thường
≥ 1m, trong trường hợp đất nền là nền đá cứng có thể làm lớp đệm bằng các bao xi
măng bề dày tổng cộng của các bao ≥ 0,5m.
+ Vật liệu lấp sau tường: có thể bằng đá hoặc bằng cát. Để giảm áp lực đất tác dụng
lên tường trong nhiều trường hợp người ta có thể sử dụng khối lăng thể đá giảm tải kết
hợp với cát lấp phía sau. Giữa cát và khối đá giảm tải phải có tầng lọc ngược để ngăn
khơng cho cát chui vào khối đá giảm tải. Áp lực gây trượt do lăng thể trượt gây ra nên
người ta thường dung vật liệu có φ càng lớn càng tốt. Khoảng cách ụ được tính tốn

theo điều kiện kinh tế, nhưng thường lấy a = 2÷3m.

Hình 1.7: Một số dạng khối đá giảm tải sau bến
Cấu tạo cơng trình bến trọng lực kiểu khối xếp có khối giảm tải:
Cơng trình bến trọng lực có khối xếp giảm tải có cấu tạo cơ bản như cơng trình bến có
khối xếp thơng thường tuy nhiên có những điểm khác như sau:
+ Để áp lực cơng trình truyền xuống đất nền đều hơn, để giảm áp lực đất tác dụng
lên tường người ta cấu tạo khối xếp giảm tải có kích thước lớn trọng lượng từ
100÷120T;
+ Kết cấu bên trên có cấu tạo kiểu tường góc BTCT hoặc là khối bê tông cốt thép
được đổ tại chỗ;
+ Theo mặt cắt ngang mỗi một hàng chỉ xếp một khối và các khối được xếp lệch nhau,
vì vậy khi xếp phải kiểm tra khoảng cách của khối xếp dưới cùng (nhô ra khu nước
nhiều nhất) đến đáy tàu phải lớn hơn 0,30m để đảm bảo an toàn cho tầu.
Ưu điểm: Tốn ít vật liệu hơn so với khối xếp thơng thường, áp lực cơng trình truyền
xuống đất nền tương đối đồng đều hơn.
Nhược điểm: thi cơng khó khăn, địi hỏi cầu trục có sức nâng lớn.
b, Cấu tạo tường thùng chìm (Caisson) [ 14,15]
Cơng trình bến thùng chìm trở nổi được bắt đầu ứng dụng vào đầu thế kỷ XX. Để cho
thùng nổi được trong quá trình vận chuyển, khoang phía sau được đậy nắp bằng vật
liệu chống thấm có bố trí các ống thép thẳng đứng để đổ cát khi đã lắp đặt thùng trên


nền đá. Như vậy, mặc dù khơng phải thùng chìm đối xứng, xong chúng được lắp đặt
không cần sử dụng cần cẩu nổi.

Hình 1.8: Bến thùng chìm
Hiện nay trên thế giới thùng chìm vẫn được sử dụng rộng rãi do rút ngắn tiến độ thi
cơng (so với khối xếp). Ngồi ra, ứng dụng thùng chìm cho xây dựng bến với độ sâu
bất kỳ (lớn hơn hoặc bằng 25m) không phải sử dụng cần cẩu nổi và giảm khối lượng

bê tông một cách đáng kể. Tuy nhiên, kết cấu như thế tương đối đắt đỏ do giá thành
của thiết bị hạ thủy. Cho nên ứng dụng chỉ khả thi với khối lượng lớn trong trường hợp
có kế hoạch sử dụng tiếp những thùng chìm tương tự ở khu vực đó.
c, Cấu tạo tường bến góc
Trong nhiều thập kỷ qua trên thế giới đã ứng dụng nhiều loại tường góc: có sườn
chống, neo trong và neo ngoài. Tuy nhiên, khoảng 40 năm trở lại đây loại tường này
mới được sử dụng rộng rãi cho cơng trình bến. Điểm khác nhau cơ bản của kết cấu bến
tường góc neo ngồi so với neo trong là tường mặt được neo vào bản neo riêng. Kết
cấu loại cơng trình này được đảm bảo ổn định nhờ chính trọng lượng bản thân, trọng
lượng khối đất và nhờ ứng lực trong thanh neo. Bến tường góc neo ngồi có thể coi là
loại kết cấu khác với bến tường góc neo trong và bến tường góc có sườn chống. So với
bến tường góc neo trong, bến tường góc neo ngồi có sự phân bố ứng suất nền tường
tương đối đồng đều, cho nên có thể thi cơng trên đất có sức chịu tải kém.


Hình 1.9: Cơng trình bến loại tường góc (Neo ngồi – Neo trong)
Ghi chú: 1. Dầm mũ; 2. Bản mặt; 3. Bản đáy; 4. Lớp đệm đá; 5a. Tầng lọc ngược; 5b.
Lớp đất đắp sau tường; 6. Thanh leo; 7. Bản giữ leo.
Ưu điểm cơ bản của bến tường góc như sau: đơn giản trong công tác chế tạo, chi phí
vật liệu xây dựng ít hơn so với bến khối xếp khoảng 3 lần, đảm bảo độ ổn định của
tường nhờ khối đất nằm trên tấm bản đáy, có khả năng lắp ghép lớn, dễ thi công và
đảm bảo tiến độ nhanh.
Nhược điểm: dễ bị ảnh hưởng đến cơng trình do lún khơng đều, cần có biện pháp bổ
sung để bảo vệ các cấu kiện tấm mỏng, có khối lượng lớn các khe hở trong tường
đứng đòi hỏi phải thực hiện cẩn thận các công tắc bảo đảm cho đất sau tường khơng
lọt qua các kẽ hở đó.
d, Cấu tạo bến ống đường kính lớn
Ống đường kính lớn (hình trụ, tam giác, ovan, e-líp) là hệ thống ống mỏng khơng gian
được áp dụng cơng trình ngành cảng biển của những năm 50 thế kỷ trước. Cơng trình
bao gồm 2 thành phần chính: ống đường kính lớn và kết cấu phần trên. Ở cảng Kobe

đã xây dựng bến ống với đường kính 16,1m, tường ống dày 0,15m có cốt thép ngang
là ứng suất trước. Ống bao gồm 2 đoạn được hạ vào đất bùn với vận tốc 6m/giờ.
1.3.2. Cơng trình bến tường cừ
1.3.2.1. Khái niệm chung
Cơng trình bến tường cừ là loại kết cấu tường mỏng gồm nhiều cọc riêng lẻ đóng sát
nhau cắm sâu vào trong đất, ổn định của nó nhờ phần cọc đóng sâu vào trong đất và hệ
thống neo giữ của tường mặt[ 14,15].


.
Hình 1.10: Cơng trình bến tường cừ
Ghi chú: 1. Dầm mũ; 2. Tường mặt; 3a. Tầng lọc ngược; 3b. Khối đá giảm tải; 3c. Cát
(đất lấp sau tường); 4. Bích neo; 5. Đệm va.
1.3.2.2. Phân loại
- Bến tường cừ gỗ: Thường được sử dụng ở những địa phương có nhiều gỗ, ở vùng
nước khơng có hà, mơi trường xâm thực ít. Gỗ ngập hoàn toàn trong nước sẽ tăng tuổi
thọ, do đó có thể dùng gỗ làm các bến tường cừ đặc biệt là tường cừ không neo. Các
loại bến này thích hợp với chiều sâu nhỏ khơng lớn hơn 3m.
- Cơng trình bến tường cừ thép: Có ưu điểm tăng chiều cao của bến do sức chịu vật
liệu cao nhất là cừ có neo, tầng neo càng nhiều càng giảm chiều sâu đóng cọc. Tiết
dạng cừ nhiều dạng: cừ phẳng, chữ Z, chữ T, chữ I... Một ưu điểm nữa là cọc cừ cứng
và dài nên đóng được vào nhiều loại đất nền. Liên kết giữa các cọc cừ là khóa thép
nên ngăn giữ đất lấp sau tường rất tốt.
Nhược điểm của cừ thép là dễ bị ăn mòn do nước biển cho nên phải bảo vệ bằng cách
sơn quét nhựa đường và các miếng kẽm chịu ăn mòn thay cho cọc ván thép. Loại này
tốn nhiều thép cho nên giá thành thường cao. Chiều dài cừ thép trong khoảng
(12÷30)m, vì vậy cừ thép được ứng dụng nhiều cho các loại bến dọc bờ có chiều sâu
trước bến (10÷12)m.
- Cơng trình bến tường cừ bê tơng cốt thép: So với cừthép cừ bê tông cốt thép chống
tác động ăn mòn của nước biển tốt hơn song chiều sâu trước bến có phần giảm. Trong

trường hợp làm bằng cọc bê tơng cốt thép ứng suất trước thì tiết kiệm được vật liệu và
cịn đóng được cả vào đất cứng. Đối với nước ta sử dụng loại cơng trình này cịn cho
phép sử dụng được nguồn vật liệu địa phương. Với tường bến cao 10m thì cọc có thể


dài 25m, nặng tới 15 tấn. Vì cọc dài và nặng nên thi cơng khó đảm bảo chất lượng,
khó đóng sít, để ngăn đất lấp sau tường trơi ra ngồi cần phải dùng biện pháp hàn bít
đặc biệt đó là vấn đề khó khăn trong thi cơng.
1.3.3. Cơng trình bến bệ cọc cao
1.3.3.1. Khái niệm
Cơng trình bến bệ cọc cao gồm bệ cọc và nền cọc. Bệ cọc thường cách mặt đất một
khoảng nào đó. Cơng trình bến bệ cọc cao có thể chịu được tải trọng và ổn định được
là nhờ sức chống của nền cọc, chủ yếu là lực ma sát xung quanh cọc và một phần sức
chống ở mũi cọc. Bệ cọc có nhiệm vụ chịu tồn bộ tải trọng phía trên và truyền tải
trọng đó cho nền cọc, nền cọc tiếp nhận tải trọng do bệ cọc truyền xuống gồm tải
trọng khai thác phía trên và trọng lượng bản thân bệ, ... rồi truyền tải trọng này cho

nền đất.
Hình 1.11: Cơng trình bến bệ cọc cao
Phạm vi áp dụng: Cơng trình bến bệ cọc cao có thể xây dựng ở bất kỳ nơi nào có thể
đóng được cọc, thích nghi với mọi loại hình, được dùng cho các bến nhỏ cũng như bến
có độ sâu lớn.
1.3.3.2. Phân loại
- Theo vật liệu chế tạo cọc: Cầu tàu cọc gỗ (hoặc tre), cầu tàu cọc thép, cầu tàu cọc bê
tông cốt thép (cọc lăng trụ, cọc ống v.v..).


- Theo tương quan độ cứng đơn vị giữa đài và cọc: Cầu tàu đài cứng (

B

≤ 7 ), cầu
ht
>7 ≤7
d
B
B
tàu ), ).
h c h
mềm
t
d

t

ầ d
u
tà
u
đ
ài
k
h
ơ
n
g
c
ứ
n
g
(

4,
3
≤

Hình 1.
tính độ
bệ cọc
T
h
e