Triết học Mác - Lênin - Chương IX: Nghiên cứu công trình chỉnh trị vùng cửa Thuận An

CHƯƠNG IX NGHIÊN CỨU CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ VÙNG CỬA THUẬN AN 9.1. ĐỊNH HƯỚNG CHUNG Cấp công trình : công trình cấp 2. Hiện nay, các loại kết cấu kè được sử dụng phổ biến là mái nghiêng và tường đứng, hoặc kết hợp cả hai loại này (hỗn hợp). Mỗi loại kết cấu đều có những ưu và nhược điểm, điều kiện ứng dụng riêng. Để có thể lựa chọn được loại hình kết cấu kè hợp lý (về mặt kỹ thuật và kinh tế) cần phải xem xét, phân tích đồng thời nhiều yếu tố, quan trọng nhất là: Điều kiện địa hình, địa chất, chế độ sóng tại vị trí xây dựng kè; Phương tiện, biện pháp thi công, khả năng và kinh nghiệm thi công, tiến độ thi công; Vật liệu xây dựng sẵn có; Yêu cầu về khai thác và duy tu; Khả năng thích nghi của công trình với các biến động về điều kiện tự nhiên .v.v... Điều kiện địa chất khu vực và các điều kiện về thi công cho phép xây dựng cả loại hình chủ yếu: Tường đứng (dạng khối xếp đúc sẵn) và dạng mái nghiêng (dạng khối đổ). Như vậy, đối với kè kè A1 và A2 tại cửa Thuận An, chúng tôi đưa ra hai phương án kết cấu: mái nghiêng và tường đứng, tiến hành so sánh chọn phương án kết cấu hợp lý. 9.2. BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH DẠNG TƯỜNG ĐỨNG BẰNG KHỐI XẾP. 9.2.1. Mặt bằng công trình a. Chiều dài kè chắn sóng kết hợp ngăn cát A1. Chiều dài kè phụ thuộc vào phương án mặt bằng quy hoạch. Trên cơ sở mặt bằng quy hoạch đã nêu, chiều dài tuyến theo hai phương án này đã nêu ở trên . L1=1113.12m, L2=943.12m. Tại vị trí đầu kè được gia cố bằng khối Tetrapod 10tấn. - Đối với phương án bố trí mặt bằng PAI đoạn 300m từ gốc kè trở ra dùng kết cấu mái nghiêng, khối phủ 5tấn (xem các bản vẽ mặt bằng mặt đứng kết cấu). - Đối với phương án bố trí mặt bằng PAII đoạn 100m từ gốc kè trở ra cũng dùng kết cấu kè mái nghiêng, khối phủ 5 tấn. b. Cao trình đỉnh kè. Cao trình đỉnh kè (CTĐĐ) được xác định theo công thức chung như sau: Zđ = MNCTK + Hd +a Trong đó: MNCTK =h5%=+2.71m( với công trình cấp II) Hd =1.80m - Mực nước dâng trong bão, (m); a=1m - Độ cao gia tăng (m); Hơn nữa tính chất làm việc chủ yếu của công trình là hướng dòng, ở đây không xét đến yếu tố sóng leo vì đối với kè tường đứng thì sóng phản xạ, nên gộp vào hệ số a. Chọn cao trình đỉnh Zđ = +5,5m như nhau trên toàn bộ chiều dài kè. Cao trình đáy kè tại vị trí đầu kè (sâu nhất) là -2.4m, tại vị trí gốc kè (nông nhất) +2.5m. c. Chiều rộng đỉnh kè Chiều rộng mặt kè phải xác định đủ rộng để bảo đảm độ ổn định của kè, sóng được tiêu năng một phần. Chiều rộng mặt kè còn phụ thuộc vào việc có nhu cầu bố trí các công trình trên mặt kè hay không và còn phụ thuộc vào biện pháp thi công kè. Chọn chiều rộng đỉnh kè B = 5 m. 5.2.2. Mặt cắt điển hình Hình 5-1. Mặt cát điển hình kè tường đứng bằng thùng chìm Kết cấu kè tường đứng sử dụng thùng chìm bê tông cốt thép trên đệm đá, cao trình đỉnh = +5,5m; cao trình đáy thùng chìm = +2,0m, đặt trên lớp đệm đá dầy h = (1¸2)m . Các chi tiết xem trong các bản vẽ. 5.2.3. Kết cấu thùng chìm a. Cấu tạo thùng chìm Sơ bộ chọn kích thước thùng chìm : L = 3*3+0.15*2 = 9.3m; B = 5m, H = 3m; với 6 khoang, kích thước mỗi khoang 2,5*3 m (tính từ tim thành) (xem bản vẽ). Trọng lượng thùng chìm:P »140 tấn, trong đó: + Bản đáy : 54tấn; + Tường ngoài : 51 tấn; + Tường trong : 28 tấn; + Cốt thép : 8 tấn. Với trọng lượng 140t, thùng chìm sẽ được vận chuyển đến địa điểm thi công bằng xà lan. Dùng cần trục nổi cẩu lắp thùng vào vị trí thiết kế. Thùng chìm đặt trên đệm đá dầy (1¸2)m, hai phía đặt khối bê tông 7,5t kích thước (2,5*2,5*0,5)m. Đá lớp gia cố mái có trọng lượng 100kg, d = 50cm. Tại các cao trình đáy tự nhiên có cao độ >+1,0m sẽ được nạo vét tới +1,0. b. Nội lực thùng chìm Tải trọng tác dụng lên thùng chìm xuất hiện cả trong giai đoạn chế tạo vận chuyển và sử dụng. Trong giai đoạn sử dụng bao gồm: - Tải trọng do sóng; - Áp lực đất; - Tải trọng bản thân; Tải trọng trong giai đoạn thi công: - Áp lực đất; - Tải trọng bản thân; Trong giai đoạn sử dụng, các tải trọng có xu hướng triệt tiêu lẫn nhau. Tải trọng gây ra nội lực nguy hiểm nhất chính là tải trọng khi thi công. Nội lực bản đáy: Tải trọng tác dụng lên bản đáy khi thi công đổ đầy đất trong các khoang và đệm đá chưa ổn định sẽ gây nội lực lớn nhất. +Thiên về an toàn, không xét đến lực ma sát giữa thành thùng chìm và đất, khi đó trọng lượng đất tác dụng lên bản đáy qa = 2,3*1,8 = 4,14 t/m2. + Trọng lượng bản thân bản đáy qbt = 0,4*2,4 = 0,96 t/m2. Trọng lượng theo phương đứng qZ = qa +qbt = 5,1 t/m2. Để có được nội lực bản đáy, sử dụng chương trình StaadIII. Kết quả tính toán xem phụ lục 1. Cốt thép bản đáy: xem bản vẽ ... Nội lực tường đứng: Gồm có tường ngoài và vách ngăn trong. Nói chung lực tác dụng lên tường đứng nhỏ hơn nhiều so với bản đáy. Cốt thép tường đứng đặt theo cấu tạo (xem bản vẽ). 5.2.4. Cường độ đất nền và tính ổn định tổng thể Do đối xứng, nên nói chung kết cấu công trình tường đứng đảm bảo điều kiện về ổn định trượt sâu. Ở đây chỉ xét khả năng ổn định của công trình về trượt phẳng và lật. Nếu ổn định về trượt đảm bảo thì nói chung điều kiện ổn định lật thoả mãn. Trường hợp nguy hiểm nhất khi MNTT = + 6,41m (kể cả nước dâng). a. Trọng lượng bản thân Trọng lượng (đẩy nổi) 1 m dài kè khi MNTT = +6.41m : P = 382/9,3 - 3*1 = 38t/m Trọng lượng 1 m dài kè khi MNTT = +0,6m : P = 41 t/m b.Tải trọng do sóng Đỉnh kè thấp hơn chiều cao sóng, áp lực sóng lên tường đứng pb: pb = 1,5.g.HS1/3 pb = 1,5.1,05.3,24 = 5,1 t/m2 c. Ứng suất nền Tính trong trường hợp MNTT = MNTTK = +0,6. Ứng suất trên đệm đá: (CTĐĐ = +1,0) s1 =(P-Pw)/B = (41 - 0)/6 = 6,8 t/m2. Ứng suất nền : s2 = s1 .B/(B+2d) = 5,1 t/m2 Áp lực cho phép của đất nền [s] = 15 t/m2. Kết luận : Với kết cấu đã chọn, ứng suất nền thoả mãn điều kiện s2 < [s] (cho dù có kể đến tải trọng do sóng). d. Hệ số ổn định trượt của kè trên lớp đệm đá K = Pz/ Px Trong đó: Px - Tổng tải trọng ngang tác dụng lên 1m tường; Pz - Lực mat sát giữa nền và tường; PZ = P.f; P - Phản lực nền; f - Hệ số ma sát, f = 0,6; K = 38*0.6/5,1.3 = 1,49 K > [K] = 1,3 e. Hệ số chống lật KL = 38*2,5/5,1*3*1,5 = 4,14 Kết luận: Kết cấu thùng chìm được coi là ổn định. 5.3. CÔNG TRÌNH DẠNG MÁI NGHIÊNG 5.3.1. Kích thước công trình Chiều dài tuyến kè Chiều dài kè phụ thuộc vào phương án mặt bằng quy hoạch tuyến kè. Trên cơ sở mặt bằng quy hoạch đã nêu, chiều dài tuyến kè theo hai phương án này đã nêu ở trên . L1=1113.12m, L2=943.12m. Tại vị trí đầu kè được gia cố bằng khối Tetrapod 10tấn. - Đối với phương án bố trí mặt bằng PAI đoạn 300m từ gốc kè trở ra dùng kết cấu mái nghiêng, khối phủ 5tấn (xem các bản vẽ mặt bằng mặt đứng kết cấu). - Đối với phương án bố trí mặt bằng PAII đoạn 100m từ gốc kè trở ra cũng dùng kết cấu kè mái nghiêng, khối phủ 5 tấn. b. Cao trình đỉnh kè Cũng như kè tường đứng, chọn cao trình đỉnh Zđ = +5,5m như nhau trên toàn bộ chiều dài kè. Cao trình đáy tại vị trí đầu kè (sâu nhất) là -2.4m, tại vị trí gốc kè (nông nhất) +2.5m. c. Chiều rộng đỉnh kè Chiều rộng mặt kè phải xác định đủ rộng để bảo đảm độ ổn định của kè, sóng được tiêu năng một phần. Chiều rộng mặt kè còn phụ thuộc vào cấp công trình, việc có nhu cầu bố trí các công trình trên mặt kè hay không và còn phụ thuộc vào biện pháp thi công kè. Chọn chiều rộng đỉnh kè B = 6 m. 5.2.2. Mặt cắt điển hình Hình 5-2. Mặt cát điển hình kè mái nghiêng Kết cấu kè mái nghiêng gồm các lớp : + Lớp ngoài gia cố bằng 2 lớp khối tetrapod; + Lớp lót bằng đá hộc; + Lớp trong cùng là lõi, dùng đá không phân loại; + Đáy được gia cố bằng một lớp đá có kích thước thích hợp chống xói. Kích thước vật liệu các lớp sẽ được tính toán cụ thể trong phần tiếp sau. 5.3.2. Trọng lượng khối phủ a. Trọng lượng khối phủ mái Dùng khối Tetrapod phủ mái kè. Đối với lớp ngoài cùng, trọng lượng khối phủ tính theo công thức Hudson cho dưới bảng : Bảng 5- 1 Trọng lượng khối phủ Tetrapod d gb gn Hsd Kd m W (m) (t/m3) (t/m3) (m) - - (tấn) 6,41 2,4 1,05 3,8 6 2 5,4 4,41 2,4 1,05 2,6 6 2 1,7 Trên cơ sở trọng lượng khối phủ tối thiểu tính được, chọn khối phủ 10 tấn cho 643,12m đầu kè, 300m còn lại phía gốc kè dùng khối phủ 5t. b. Trọng lượng đá lớp lót Lớp đá lót ngay dưới lớp phủ mái cần đảm bảo kích thước để sóng không moi ra qua khe giữa các khối phủ và gây sụt lún cho lớp phủ. Đồng thời, cũng bảo đảm cho không bị sóng cuốn đi trong thời gian thi công khi không có khối phủ che chắn. Chọn đá trọng lượng G = 500kg. c. Đá lõi kè Lõi kè cũng phải lấy phụ thuộc vào chế độ dòng chảy và ảnh hưởng của dòng chảy triều trong thời gian thi công. Sử dụng đá không phân loại cho lõi kè. d. Đá lớp gia cố mái Trọng lượng viên đá lớp gia cố đáy phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy do sóng tạo ra ở chân mái kè. Lưu tốc cực đại của dòng chảy do sóng tạo ra ở chân mái kè được tính trong bảng 5 - 2 với sóng H1% = 5m (đầu kè). Bảng 5 - 2 Vận tốc cực đại của dòng chảy do sóng Với Vmax = 2,9m, Wđmin = 80 kg. Chọn Wđ = 100kg. 5.3.3. Kết cấu mặt cắt ngang a. Khối bê tông tường đỉnh Kích thước khối bê tông tường đỉnh theo mặt căt ngang: rộng 6m, dầy 50cm, bê tông M200 . Đúc sẵn và lắp ghép. b. Khối phủ mái 643,12m từ đầu kè trở vào : Khối Tetrapod 10tấn, xếp 2 lớp, t = 3,2m. 300m từ gốc kè trở ra : Khối Tetrapod 05tấn, xếp 2 lớp, t = 2,6m. Kích thước khối Tetrapod 5tấn và 10 tấn cho tong bảng 5-3. Bảng 5-3 Kích thước khối Tetrapod Trọng lượng A B C D E F G H I J K L (tấn) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 5 0,60 0,30 0,93 0,93 0,47 1,28 0,43 1,98 1,20 0,60 2,16 2,38 10 0,75 0,38 1,18 1,17 0,59 1,61 0,54 2,49 1,51 0,76 2,72 3,00 c. Lớp lót Đá 500kg, 2 lớp, chiều dày lớp 1,6m. d. Lõi kè Đá không phân loại, kích thước lõi kè phụ thuộc vào vị trí từng mặt cắt, nói chung có dạng hình thang. e. Đá lớp gia cố mái Đá 100kg, chiều dày phụ thuộc vào vị trí từng mặt cắt. Đoạn đầu kè, lớp gia cố dài 10m, phía thân kè, đoạn gia cố dài 5m. 5.3.4. Tính toán ổn định. Kết quả tính toán ổn định kè mái nghiêng chúng ta kiểm tra ổn định trượt sâu, bằng rất nhiều cung trượt và tìm ra được kết quả cung trượt nguy hiểm nhất thể hiện ở các biểu sau.