Đồ án Thiết kế tuyến đê chắn sóng cho cảng Dung Quất

ông trình đê chắn sóng loại tường đứng có thể xác định theo các điều kiện sau: Trên nền đất đá mọi độ sâu. Trên nền đất rời với 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). 4.4.3. Đê chắn sóng hỗn hợp. Là đê kết hợp giữa hai kết cấu đê mái nghiêng và tường đứng. Thường được xây dựng ở độ sâu rất lớn d > 20 m. Đê chắn sóng dạng hỗn hợp có 2 cách bố trí như sau: có thể bố trí phần tường đứng phía trên. phần mái nghiêng phía dưới hoắc phần tuờng đứng phía dưới ,phần mái nghiêng phía trên. Phần dưới là mái nghiêng có vai trò là lớp đệm, cao trình lớp đệm lấy sao cho không gây ra sóng vỡ trước công trình đảm bảo phần tường đứng không bị tác dụng xung lực. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 37 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Để có thể lựa chọn được loại hình kết cấu đê chắn sóng hợp lý (hợp lý theo chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật) cần phải xem xét, phân tích đồng thời nhiều yếu tố như: điều kiện về địa hình, địa chất, chế độ sóng tại vị trí xây dựng đê...từ việc nhận định về tầm quan trọng của công trình, điều kiện địa chất của khu vực xây dựng đê chắn sóng Dung Quất mà ta quyêt định lựa chọn 2 hình thức thiết kế là: đê chắn sóng mái nghiêng và đê chắn sóng dạng hỗn hợp CHƯƠNG V : THIẾT KẾ SƠ BỘ 5.A. Đê chắn sóng mái nghiêng. 5.A.1. Xác định cao trình đỉnh đê. Việc xác định cao trình đỉnh của đê chắn sóng tuỳ thuộc vào tầm quan trọng của công trình này , mục đích sử dụng của nó. Vì công trình của ta nhằm phục vụ cho việc bảo vệ cảng nên khi xác định cao trình đỉnh đê ta cần quan tâm tới lưu lượng tràn qua đỉnh và chiều cao sóng truyền qua thân công trình nhằm đảm bảo cho việc hoạt động trong cảng vẫn diễn ra, trong trường hợp xuất hiện thời tiết quá xấu thì có thể là nơi neo đậu của tàu thuyền. Trong việc tính toán cao trình đỉnh ta coi như đập chắn sóng của ta là không thấm từ những điều kiện sóng đã xác định được ở chương 3 Bảng 5-1: tổng hợp điều kiện biên theo hướng Đông Bắc Điều kiện biên M.C đầu đập D1 M.C thân đập D2 M.C gốc đập D3 Độ sâu ( m) 15 16 8 MNTK (m) 3.465 3.465 3.465 Chiều cao song (m) 7.45 8.13 4.47 Chu kỳ song TK (s) 9.32 9.32 9.32 Độ sâu vị trí song vỡ (m) 18.465 5.A.1.1. Xác định cao trình đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng dựa vào tiêu chuẩn sóng tràn. Áp dụng công thức của Owen trong tiêu chuẩn CEM VI-5 pp.19-33 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 38 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B msTgH q 0 =a*exp(-b s c H R π2 0mS rγ 1 ) (5.1) Trong đó a,b là các giá trị tra trong bảng VI-5-8 với hệ số mái 1:1,5 ta có a=0,01;b=20 q: lưu lượng tràn cho phép đối với đê mái nghiêng có gia cố đỉnh là 100 lit/m/s Hs: chiều cao sóng thiết kế trước chân công trình Rc: Độ vượt cao của cao trình đỉnh đê trên mực nước thiết kế γr: Hệ số nhám bề mặt, với terapod 2 lớp ta chọn hệ số γρ=0.38 Thay số vào công thức (4.4 ) ta có : q = 7.44* exp( -0.634*Rc) Thay các giá trị vào công thức (5.1) dùng phép tính thử dần ta sẽ xác định được Rc. Bảng 5-2:Kết quả tính toán Rc theo tiêu chuẩn sóng tràn Rc (m) Q (l/m/s) 6 0.166212 6.1 0.156008 6.2 0.146431 6.3 0.137441 6.4 0.129004 6.5 0.121084 6.6 0.113651 6.7 0.106674 6.8 0.100125 Vậy ứng với lưu lượng tràn là 100lit/m/s thì độ vượt không Rc =6.8(m) ∇đỉnh đê = MNTK+ Rc = 3.465 + 6.8= 10.265 (m) 5.A.1.2. Xác định cao trình đỉnh đê chắn sóng mái nghiêng dựa vào tiêu chuẩn sóng truyền. Vì đê chắn sóng Dung Quất có nhiệm vụ chính là bảo vệ khu cảng phía trong được an toàn dưới mọi thời tiết xấu. nếu như trong trường hợp bão đổ bộ vào khu vực quá lớn. khiến hoạt động trong cảng không thể hoạt động được thì cảng sẽ được sử dụng để neo đậu tàu thuyền tránh bão. từ yêu cầu đặt ra như vậy mà khi tính toán đến cao trính đỉnh đê ta phải xem xét đến chiều cao sóng truyền vào trong Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 39 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B cảng. thông thường chiều cao sóng trong cảng thường không vượt quá 0.8 (m) để tàu thuyền có thể neo đậu được Xác định hệ số sóng truyền qua đê. tΚ = 22 ttto Κ+Κ = i t Η Η Τ (sổ tay kỹ thuật biển) (5.2) Với tΚ là hệ số truyền sóng qua công trình toΚ là hệ số truyền sóng do hiện tượng sóng tràn qua công trình ttΚ là hệ số truyền sóng qua thân của công trình vì ta coi đập chắn sóng là không thấm nên hệ số ttΚ = 0 Từ đây ta có tΚ = toΚ Xác định hệ số sóng truyền qua đê do hiện tượng sóng tràn. Xác định hệ số sóng leo : Lo Hi θξ tan= (giáo trình CSKTBB) (5.3) Với :tanθ là độ dốc mái đê . (cotgθ = 1.5 chọn ở trên ) Hi chiều cao sóng tới trước chân công trình Hi = 8.13 m Lo chiều dài sóng nước sâu Lo = 135 m Thay số vào ta có ξ = 2.72 Vậy chiều cao sóng leo lên công trình là : H u = iΗ *ξ * rγ (giáo trình CSKTB) (5.4) Với rγ là hệ số chiết giảm của mái đê ( đối với mái Tetrapo ta chọn rγ =0.38) Suy ra chiều cao sóng leo lên công trình là : uΗ = 8.13*2.72*0.38 = 8.4m Hệ số sóng truyền : )1(* u c to R C Η−=Κ ( sổ tay CTBVBVII – trang 7-62) (5.5) Với R c là độ vượt không của đỉnh đê so với mực nước thiết kế. Khi 2.3≤ h B thì C = 0.51 – 0.11*( ) h B (5.6) h là chiều cao của đập ,( h = 16 + 3.465+ R c ) (5.7) B là chiều rộng đỉnh đập ( ta chọn B = 10m ) Thay ( 5.6) và ( 5.7) vào công thức ( 5.5) ta được: )1(*)] 465.19 (*11.051.0[ u c c t R R Η−+ Β−=Κ ( 5.8) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 40 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Thay các giá trị B và uΗ vào công thức (5.8) dùng phương pháp thử dần ta được Bảng 5-3 : kết quả tính toán Rc theo tiêu chuẩn sóng truyền Rc(m) K Τ 3 0.30563 3.5 0.280376 4 0.254977 4.5 0.229443 5 0.203781 5.5 0.177999 6 0.152104 6.5 0.126104 7 0.100003 7.5 0.073808 8 0.047523 8.5 0.021153 Từ bảng kết quả trên ta thấy ứng với giá trị R c = 7.5(m) thì tΚ = 0.074 khi đó chiều cao sóng truyền qua công trình là H to = K t * H i = 0.074*8.13 =0.6(m) H to = 0.6 (m) < 0.8 (m) thỏa mãn điều kiện chiều cao sóng trong cảng. Vậy độ vượt không Rc = 7.5m Vậy cao trình đỉnh đê là : ∇đỉnh đê = MNTK+ Rc = 3.465 + 7.5 = 10.965(m) Từ 2 phương pháp tính cao trình đỉnh của đê chắn sóng ta thấy giá trị cao trình đỉnh tính toán được ở phương pháp tính sóng truyền qua công trình cho kết quả lớn hơn. Như vậy để thiên về giải pháp an toàn ta chọn cao trình đỉnh được tính toán theo phương pháp nay. Vậy cao trình đỉnh đê là : ∇đỉnh đê = MNTK+ Rc = 3.465 + 7.5 = 10.965(m)≈11(m) 5.A.2. Xác định kích thước cơ bản cho từng phân đoạn. 5.A.2.1. Khối phủ mặt. 5.A.2.1.1. Trọng lượng khối phủ. Việc xác định trọng lượng khối phủ mái được xác định theo hai công thức cơ bản của Husson và của Van Der Meer Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 41 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Ta chọn kết cấu khối phủ gia cố hai mái và khối phủ đỉnh là tetrapod và được xếp tự do 2 lớp. Khi tính toán vật liệu gia cố mái ngoài thì ta tính với tham số sóng mặt ngoài đê( tham số sóng vùng sóng đổ), khi tính toán vật liệu gia cố mái trong ta tính với tham số sóng mặt trong đê( tham số sóng nhiễu xạ). Áp dụng theo công thức của Husson: 3 3 . . . B SD B D HG K ctg γ γ γ αγ = ⎛ ⎞−⎜ ⎟⎝ ⎠ (5.9) ( giáo trình CTBVB ) Trong đó: G – Trọng lượng khối phủ;T Kd - Hệ số tra bảng (4.10); ta lấy K d = 7 đối với phần thân đê . K d = 5 đối với phần đầu đê HSD – Chiều cao sóng thiết kế, lấy HSD theo bảng tính toán sóng (bảng 25) Bγ - Trọng lượng riêng của vật liệu khối phủ ( với cáu kiện tetrapot ta lấy 2450=bγ (kg/ m 3 ) γ - Trọng lượng riêng của nước; ( = 1025 kg/ m 3 ) Ctg α - hệ số mái dốc ( đã chọn ở phần trên Ctg α = 1.5) Tuy nhiên hiện nay công thức Hudson ít được sử dụng. Công thức này có nhiều hạn chế đó là: Công thức này không đề cập đến tính chu kỳ sóng. Không đề cập đến tính thấm nước Không đề cập đến số lượng các con sóng. Định nghĩa độ hư hỏng không rõ ràng Công thức vander meer đã khắc phục phần nào những hạn chế nêu trên. Do đó ta sẽ tính trọng lượng khối phủ mái theo Vander meer cho Tetrapods hai lớp phủ. Áp dụng theo công thức của Van Der Meer cho mái phủ Tetrapods 2 lớp như sau: Theo CEM bảng VI-5-30 công thức Vander meer là: Ns= ΔnD Hs =(3.75Nod0.5/Nz0.25 +0.85)Som-0.2 ( 5.10) Trong đó Hs: chiều cao sóng đáng kể trước chân công trình Dn: đường kính khối phủ Δ= sρ / wρ -1= 1.39 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 42 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Nod: số khối bị dịch chuyển trong bề rộng dải Dn Ta chọn Nod =0,5 ( do yếu tố kinh tế cũng như yêu cầu bảo vệ an toàn của mái đê ) Nz: số sóng, (số con sóng ảnh hưởng đến công trình. ở Việt Nam thời gian tác động của một cơn bão thường từ 4 đến 6h . với chu kì sóng thiết kế của ta là 9.32s ) ta chọn Nz=2300 con sóng. Som: độ dốc sóng Som= m s L H 0 Thay số vào công thức ( 5.10) ta có bảng kết quả đối với mái phía ngoài của đê như sau Bảng 5-4: khối lượng phủ mái ngoài: STT Đầu đê Thân đê Gốc đê Hs(m) 7.45 8.13 4.47 Dn(m) 2.3 2.55 1.25 W (T) 30 41 5 Tính toán vật liệu phủ mái trong ta có thể áp dụng công thức tính toán của Van Der Meer đối với sóng nhiễu xạ. tuy nhiên do địa chất của khu vực xây dựng công trình là tương đối yếu. vì vậy để đảm bảo tính ổn định cho công trình ta sẽ lấy khối lượng phủ mái trong như mái ngoài. ( phần này sẽ được làm dõ hơn trong phần thiết kế chi tiết) Trọng lượng khối tetrapod phủ đỉnh đê lấy bằng trọng lượng khối phủ mái ngoài đê. Đối với Tetrapod ta xếp 2 lớp theo sơ đồ sau: Hình 5-1:Sơ đồ mặt đứng xếp khối Tetrapod trên mặt đê. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 43 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Hình 5-2: Sơ đồ mặt bằng xếp khối Tetrapod trên mặt đê 5.A.2.1.2. Chiều dày khối phủ( cho khối Tetrapod). Chiều dày khối phủ và lớp lót được xác định theo công thức sau: 1/3 a W. . W r n KΔ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠ (5.11) Trong đó: n – Số lớp, n = 2; KΔ - Hệ số, tra bảng (5.11); W – Trọng lượng khối phủ ( bảng 5.10) Wa – Khối lượng riêng của khối phủ ( lấy bằng 2.45T/m3) Bảng 5-5: Giá trị KΔ và P Khối phủ n Cách đặt KΔ P Đá nhẵn 2 Tự do 1,02 38 Đá tròn 2 Tự do 1,00 37 Đá tròn ≥ 3 Tự do 1,00 40 Đá khối CN 2 Sắp xếp 27 Đá Hỗn hợp Tự do 37 Khối lập phương 2 Tự do 1,10 47 Tetrapod 2 Tự do 1,04 50 Tribar 3 Tự do 1,02 54 Tribar 1 Sắp xếp 1,13 47 Dolos 2 Tự do 0,94 56 Core-loc Thể tích 1 Tự do 1,51 60 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 44 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Khối phủ n Cách đặt KΔ P <5m3 Core-loc 5<Thể tích <12 m3 63 Core-loc 12<TT<22 m3 64 Accropod Thể tích<5m3 57 Accropod 5<Thể tích<12 m3 59 Accropod 12<TT<22 m3 1 Tự do 1,51 62 Thay số vào công thức 5.11 ta có kết quả tính toán cho bởi bảng sau. Bảng 5-6: Chiều dày khối phủ mái Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê Trọng lượng khối phủ mái. W ( tấn) 30 41 5 Trọng lượng riêng khối phủ mái Wa (T/m3) 2.45 2.45 2.45 Số lớp xếp n 2 2 2 Hệ số K Δ 1.04 1.04 1.04 Chiều dày lớp phủ : r (m) 4.8 5.4 2.65 Ta có hình dạng và kích thước khối TeTrapodr như sau : Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 45 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Kích thước cơ bản của khối tetrapod. Kích thước cơ bản của khối (m) W (T) V (m3) H A B C D E F G I J K L 5 2.08 1.95224 0.6 0.29 0.93 0.92 0.50 1.26 0.42 1.18 0.59 2.13 2.34 30 12.50 3.54746 1.1 0.54 1.69 1.67 0.90 2.28 0.76 2.15 1.07 3.87 4.26 41 17.08 3.93675 1.3 0.59 1.88 1.85 1.00 2.54 0.85 2.39 1.19 4.29 4.73 5.A.2.1.3. Giới hạn chân lớp phủ chính. Khi độ sâu nước lớn hơn 1,5H thì giới hạn dưới của lớp phủ thứ nhất được kéo dài xuống mực nước thấp nhất một khoảng bằng H. Trong trường hợp độ sâu nước nhỏ hơn 1,5H thì lớp phủ chính được kéo dài đến tận chân khay. Tuy nhiên trong trường hợp đê chắn sóng Dung Quất thiên về phương án an toàn, ta sẽ kéo dài lớp phủ chính tới tận chân khay 5.A.3 Lớp lót. +Trọng lượng lớp lót. Lớp lót được tính toán để đảm bảo ổn định trong quá trình khai thác và trong quá trình thi công.Cần đảm bảo kích thước để không bị sóng moi qua khe giữa các khối phủ và gây lún sụt cho lớp phủ và trong thời gian thi công không bị sóng quấn đi khi chưa có khối phủ che chở. +trọng lượng lớp lót thứ nhất là W 1l = W/10 + trọng lượng lớp lót thứ hai là W 2l = W/200 Bảng 5-7: Trọng lượng lớp lót Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 46 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê W 1l (tấn) 3 4.1 0.5 W 2l (tấn) 0.15 0.205 0.025 +Chiều dày lớp lót được xác định theo công thức sau: 1/3 a W. . W r n KΔ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠ (5.12) Trong đó: n – Số lớp, n = 2; KΔ - Hệ số, tra bảng (31) ở đây ta lấy KΔ = 1 W – Trọng lượng lớp lót; ( theo bảng 34) Wa – Khối lượng riêng của lớp lót.( ta lấy bằng 2.6T/m3) Bảng 5-8: chiều dày lớp lót Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê r1 (m) 2.1 2.3 1.2 r 2 (m) 0.8 0.86 0.43 5.A.4. Tính toán chân khay. Chân khay được đưa vào để giữ lớp phủ chính và chống xói. Chân khay thường được làm bằng đá đổ tuy nhiên trong một số trường hợp phải dùng bằng khối bê tông do kích thước lớn. Chiều rộng chân khay sao cho chứa được tối thiểu 4 khối gia cố lớn; Cao trình chân khay tạo với chiều rộng thành một khối đảm bảo ổn định cho vật liệu gia cố; Chân khay có thể được thi công trước hay sau khi có lớp phủ chính. Đối với khối Tribar được sắp xếp và đá xếp thì chân khay là khối tựa và phải đảm bảo thi công trước. Trong trường hợp thi công sau thì chiều cao chân khay phải đảm bảo chắn đủ 1/2 chiều cao của khối phủ tiếp giáp với chân khay; Tại nơi nước rất nông khối phủ chính được kéo dài thêm 1 hoặc 2 hàng để làm chân khay. Tại nơi nước sâu vừa có thể dùng các viên đá có kích thước bé hơn so với khối trên lớp phủ chính.. Tại nơi nước sâu chân khay có thể nằm ở khoảng cách tương đối lớn hơn so với đáy biển.. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 47 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Đối với đáy biển có độ dốc hoặc bề mặt trơn, nếu tại chân công trình có sóng đổ thì chân khay có thể bị mất ổn định. Để giữ cho chân khay khỏi bị trượt cần phải tạo rãnh hoặc các thanh neo để giữ cho chân khay khỏi bị trượt. Trong trường hợp chân khay nằm trên đất nền có thể bị xói thì độ sâu bảo vệ của chân khay phải được xác định có tính đến phần dự phòng khả năng xói. 5.A.4.1. Cao trình đỉnh chân khay. Hình 5-3 sơ đồ tính cao trình chân khay Chọn hệ số mái chân khay là m = 2 Cao trình đỉnh chân khay so với đáy biển : dựa vào quan hệ hình học ta tính được cao trình đỉnh chân khay là : H ck = r1 + [ r/sin( αα +1 )]*sin( 1α ) (5.13) Với r 1 là chiều dày lớp lót thứ nhất (m) r là chiều dày lớp phủ (m) 1α là góc nghiêng của chân khay α là góc nghiêng của đê chắn sóng Thay số vào công thức (5.13) ta được cao trình đỉnh của chân khay so với đáy biển Bảng 5-9: chiều cao của chân khay Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê H ck 4.6(m) 5.1(m) 2.6(m) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 48 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B 5.A.4.2. Trọng lượng viên đá chân khay. Trọng lượng viên đá chân khay được xác định theo đồ thị hình VI-5-45 CEM Hình 5-4 Đồ thị xác định kích thước viên đá chân khay Trọng lượng viên đá chân khay được xác định theo đồ thị thông qua tỉ số hb/hρ để tìm ra được Ns3. Trong đó: n s D HN ⋅Δ= (5.14) Ns – chỉ số ổn định thiết kế cho nền đá đổ và bảo vệ chân H – Chiều cao sóng tại chân công trình; hs - Chiều cao từ đáy đến MNTTK; hb - Chiều cao từ thềm chống xói đến MNTTK sρ - trọng lượng riêng của đá lấy bằng 2.6 T/m 3 wρ - trọng lượng riêng của nước biển lấy bằng 1.025 T/m 3 +Đoạn đầu đê: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 49 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Với: hs = 16.465 (m) hb = 12.865 (m) H s = 7.45 (m) Vậy hb/hs = 0,78 Tra đồ thị ta có : Ns3 = 60 n s D HN ⋅Δ= = 3 60 Với Δ= w s ρ ρ - 1 = 1.54 Suy ra Dn= Δ*9,3 H = 54.1*9,3 45.7 = 1.24 (m) Vậy ta có: ns DW 3⋅= ρ ; TW 96.4= Ta chọn sơ bộ chiều rộng của chân khay là: B = 4* Dn= 4*1.24= 4.96 ≈5(m.) +Đoạn thân đê: Với: hs = 16.465(m) hb = 11.365(m) H s = 8.13 (m) Vậy hb/hρ = 0,69 Tra đồ thị ta có : Ns3 = 47 n s D HN ⋅Δ= = 3 47 Dn= Δ*61,3 H = 54.1*61,3 13.8 =1.46 (m) Vậy ta có: ns DW 3⋅= ρ ; TW 1.8= Bề rộng chân khay :B=1,46*4=5.84(m) +Đoạn gốc đê: Với: hs = 9.465(m) hb = 6.865(m) H s = 4.47 (m) Vậy hb/hs = 0.7 Tra đồ thị ta có : Ns3 = 30 n s D HN ⋅Δ= = 3 40 = 3.42 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 50 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Dn= Δ*42,3 H = 54.1*42,3 47,4 =0.85(m) Vậy ta có: ns DW 3⋅= ρ ; TW 6.1= Bề rộng chân khay :B=3.4(m) Bảng 5-10: Bảng tổng hợp vật liệu kết cấu chân khay Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê Trọng lương viên đá W(T) 4.96 8.1 1.6 Bề rộng chân khay B(m) 5 5.84 3.4 5.A.4.3. Kiểm tra ổn định chân khay. Để kiểm tra ổn định chân khay, ta kiểm tra cho đoạn thân đê vì tại đây khối lượng lớn nhất, chiều cao sóng lớn nhất . Nếu chân khay tại đây bị mất ổn định thì ta cần kiểm tra cho các đoạn tiếp theo. Kiểm tra điều kiện ổn định khối lượng chân khay: Gọi Wgc – khối lượng lớp phủ Wck – khối lượng chân khay. - Lực giữ: k. Wck.fms; Trong đó: k – hệ số dự phòng lấy bằng 0,8; fms – hệ số ma sát. - Lực gây trượt: Wgc.(sin;- fms.cos;) cos;; Trong đó: Wgcsin;- lực kéo trên mái dốc; Wgc fms.cos;- lực cản trên mái dốc; Vậy điều kiện ổn định trượt là: Wgc.(sin;- fms.cos;) cos;≤ 0,8 Wck.fms Để tính toán ổn định ta cắt 1 (m) dài theo chiều dọc thân đê. Thiên về an toàn ta tính chân thềm đủ ổn định cho lớp gia cố mặt xuống tận đáy công trình. Diện tích mái nghiêng đê được phủ bằng tetrapod của 1 m dài đê là: S=1. sin( ) H α (5.15) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 51 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Trong đó: H - Chiều cao từ đỉnh đê đến tận chân khay( tại đoạn thân của công trình thì chiều cao của đê tính từ đáy biển lên tới đỉnh đê là 26.965m vậy H= 21.865m) α - Góc nghiêng của mái dốc so với phương ngang Số khối được sắp xếp trên một đơn vị diện tích (CEM VI-5-22) A Na = 3/2))( 100 1(. W WPKn a−Δ (5.16) Trong đó: Na – Số lượng khối phủ trên một đơn vị diện tích A A – Diện tích trung bình của lớp phủ mái ( tính vuông góc với độ dày), (m2 ) n – Số lớp khối phủ, n=2; P – Hệ số rỗng (%), tra bảng (31) ta có P=50%; ΔK - Hệ số, tra bảng (31) ΔK =1.04; Ta có S=1. sin( ) H α =20.865/sin(33,7 0)=37.6(m2) Vì tải trọng của khối phủ mái ảnh hưởng đến chân khay do cả phần nằm trên mặt nước và phần nằm dưới nước gây ra . mặt khác lại ảnh hưởng của lực đẩy nổi vì thế khi tính toán để đảm bảo an toàn hơn cho phần chân khay ta phải tính toán trong trường hợp phần mái nằm trên mặt nước có diện tích lớn nhất. để đảm bảo lực tác động lên phần chân khay là lớn nhât. Diện tích của các khối tetrapod nằm trên khô lớn nhất là: S1=1* )7,33sin( 7.096.10 0 − =18,5(m2) Với 10.96 (m) là cao trình đỉnh đế so với cao độ hải đồ Và 0.7 (m) là mực nước ứng với tần suất tích lũy P = 99% tại trạm Dung Quất theo hệ hải đồ. ( bảng 3) Thay S1 vào công thức (5.16) ta có Số khối phủ nằm trên khô là: N1=2.9 (khối) Vậy diện tích của khối tetrapod nằm dưới nước là: S2=37.6-18,5=19.1(m2) Thay S2 vào công thức (5.16) ta có Số khối phủ nằm dưới nước là: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 52 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B N2=3.03 (khối) Trọng lượng của khối phủ nằm trên khô là: W1=2.9*41=119(T) Trọng lượng của khối phủ nằm dưới nước: ( đã xét đến ảnh hưởng của lực đẩy nổi) W2=3.03*D n 3 * ( Bγ -γ ) =3.03*2.55 3 *1.425 = 72( T) Vậy Wgc= W1+ W2=191(T) Thể tích chân khay là: V=1* 8.2* 2 2*86.52*2*8,2 + =32.1(m3) Trọng lượng chân khay là: Wck=V*( Bγ -γ ) = 32.1*1.425= 45.74 (T) Vậy ta có ổn định chân khay như sau: Wgc.(sin;- fms.cos;).cos;≤ 0,8.Wck.fms 191*(sin(33,70)-0,6*cos(33,70))*cos(33,70) ≤0,8*45.74*0,6 8.85< 22 ( thỏa mãn điều kiện). Vậy chân khay ổn định. 5.A.5. Lớp lõi. Theo sổ tay kỹ thuật biển đê chắn sóng mái nghiêng có 2 lớp lót thì Wlõi/Wlớp phủ ≤ 6000 1 4000 1 ÷ Ta chọn Wlõi/Wlớp phủ =1/4000 Kết quả thành lập ở bảng tính sau: Bảng 5-11: trọng lượng viên đá lớp lõi Vị trí Trọng lượng lớp phủ(T) Trọng lượng lớp lõi(T) Đầu đê 30 0.0075 Thân đê 41 0.01025 Gốc đê 5 0.00125 Chọn trọng lượng viên đá lớp lõi =0.01025(T) = 10.25(Kg) cho toàn bộ tuyến đê Vậy Dn=( ρ lõiW )1/3=0,16 (m)= 16 (cm) 5.A.6. Bề rộng đỉnh đê. Chiều rộng đỉnh đê phải thỏa mãn điều kiện thi công và ổn định của khối phủ, điều kiện khai thác. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 53 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Theo điều kiện thi công để các phương tiện có thể đi lại trên mặt đê cần thỏa mãn điều kiện tối thiểu. Trong từng trường hợp dùng các phương tiện nổi thì chiều rộng đê không cần xét đến điều kiện thi công. Theo điều kiện ổn định do sóng tràn bề rộng tối thiểu bằng 3 lần khối phủ (thường bằng 4 lần) và xác định theo công thức sau: B= 1/3 a w. . w n KΔ ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ (5.17) Trong đó: B – Bề rộng đê; n - Số khối phủ ta chọn bằng 4 KΔ - Hệ số tra bảng W – Khối lượng khối phủ; Wa – Khối lượng riêng của khối phủ. Kết quả tính toán chiều rộng đỉnh đê được lập thành bảng tính sau: Bảng 5-12: Bề rộng đỉnh đê Vị trí Trọng lượng khối phủ (T) Bề rộng đỉnh đê (m) Đầu đê 30 9.6 Thân đê 41 10.6 Gốc đê 5 5.3 5.A.7. Tính toán lớp thềm dùng để chống xói chân khay. Trong các điều kiện của sóng nước nông, chân của đê chắn sóng có thể chịu tác động của sóng vỡ. Các vận tốc nước cao và đảo chiều građien thuỷ lực có thể gây ra xói đáy biển (trừ đá) và lún ở chân công trình. Những nhược điểm ở trên có thể được khắc phục bằng cách là tạo một thềm lọc dưới chân. Lớp lót có kích thước W đay = 60004000 WW ÷ ( theo CEM-VI-5-116) ta chọn W đay = 4000 W Kết quả thành lập ở bảng tính sau; Bảng 5-13: trọng lượng viên đá thềm chống xói Vị trí Trọng lượng lớp phủ(T) Trọng lượng lớp lõi(T) Đầu đê 30 0.0075 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 54 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Thân đê 41 0.01025 Gốc đê 5 0.00125 Theo CEM thì chiều dài của nó từ chân khay ra ngoài khoảng 1,5 (m) Chiều dày lớp lót thường lấy bằng 1.5m 5.A.8. Tính toán đầu đê mở rộng. 5.A.8.1. Các yếu tố gây mất ổn định đầu đê. Nếu với cùng tác động của sóng thì yêu cầu ổn định vật liệu đầu đê cao hơn thân đê. Các nguyên nhân gây mất ổn định đầu đê là: Các khối phủ trong hình nón đầu đê liên kết kém hơn thân đê; Vận tốc tràn trên phần hình nón có giá trị lớn, đôi khi tăng lên do có sóng khúc xạ; Các khối phủ ở phía sau chịu tác động cùng chiều với phương trượt. Trên hình sau đây cho thấy vùng nguy hiểm tại đầu đê: Hình 5.5 Sơ đồ đầu đê. Đối với chân khay tại đầu đê cũng bị ảnh hưởng mạnh với sóng nước nông và chân khay có thể bị trượt do xói chân. 5.A.8.2. Kích thước, cấu tạo đầu đê. Độ ổn định của đầu đê có thể tăng lên bằng cách tăng hệ số mái dốc, tăng kích thước đầu đê. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 55 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B Cao trình đỉnh đầu đê có thể lấy cao bằng với cao trình thân đê nhưng ở đê chắn sóng ta lấy bằng cao trình thân đê. Bề rộng đỉnh đê có thể rộng hơn bề rộng thân đê và chiều dài lấy theo kinh nghiệm như sau: Bd=(1,5÷2).Bt Ld=(2÷2.5).Bd Mặt khác diện tích đầu đê phải đủ rộng để bố trí các công trình: tín hiệu, nhà đèn, trạm kiểm soát, trạm dịch vụ và các công trình phụ trợ khác của cảng. Trong trường hợp này ta chọn Bđ=1,5Bt và lđ=2Bđ, mái dốc đầu đê là 1:3 để tăng ổn định đầu đê. Kết quả tính toán kích thước đầu đê được lập thành bảng tính. Bảng 5-14: Kích thước đoạn mở rộng đầu đê. Hệ số mái dốc đầu đê Bề rộng đầu đê(m) Chiều dài đầu đê(m) 3.00 16 32 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 56 Ngành: Kỹ thuật biển Sinh viên: Hà Trường Giang Lớp: 45B 5.B. Thiết kế sơ bộ đê chắn sóng tường đứng thùng chìm. 5.B.1. Kết cấu 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 bằng 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 m để vật liệu không trôi ra ngoài các khe hở giữa tường thùng và các tấm BT được đổ BT. Vật liệu hợp lý nhất để đổ vào t