LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn GS.TS Trần Đình Hòa đã vạch ra những định hướng khoa học và tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường đại học Thủy Lợi về sự giúp đỡ trong suốt thời gian tác giả học tập và nghiên cứu tại trường. Cảm ơn các anh chị em trong Trung tâm công trình đồng bằng ven biển và đê điều – Viện Thủy Công - Viện khoa học Thuỷ lợi Việt Nam là những người đã sát cánh cùng tác giả trong quá trình nghiên cứu. Đặc biệt là các đồng nghiệp thuộc Bộ môn phát triển công nghệ mới, nhóm thực hiện đề tài đê biển Vũng Tàu – Gò Công đã đóng góp cho tác giả nhiều ý kiến hay và cung cấp nhiều thông tin bổ ích. Xin cảm ơn ban chủ nhiệm của các đề tài trong cụm 6 đề tài thuộc chương trình:” Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng tuyến đê biển đa mục tiêu Vũng Tàu – Gò Công” đã cung cấp cho tác giả những số liệu đầu vào cần thiết dùng trong quá trình làm luận văn. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình đã luôn quan tâm, động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả Bùi Mạnh Duy BẢN CAM KẾT Họ và tên học viên: Bùi Mạnh Duy Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép với vật liệu tại chỗ”. Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu, tính toán là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu bất kỳ hình thức kỷ luật nào của Khoa và Nhà trường. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên cao học Bùi Mạnh Duy MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN MỞ ĐẦU 1 I. Tính cấp thiết của đề tài 1 II. Mục đích của đề tài: 5 III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : 5 IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 5 IV. Kết quả đạt được của luận văn: 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7 1.1. Tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới [3] 7 1.1.1. Đê biển Hà Lan 7 1.1.2. Dự án đê biển Saemangeum – Hàn Quốc 10 1.1.3. Đê biển bảo vệ thành phố St. Peterburg – Nga 12 1.1.4. Công trình New Orleans - Mỹ 14 1.1.5. Đê biển Nam Pho - CHDCND Triều Tiên 16 1.1.6. Các công trình sử dụng kết cấu nổi 17 1.2. Tổng quan các dạng công trình đê biển trong nước 21 1.3. Kết luận chương 1 23 1.4. Những vấn đề nghiên cứu của luận văn 24 CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÊ BIỂN TRÊN TUYẾN VŨNG TÀU – GÒ CÔNG 25 2.1. Vị trí và quy mô dự án 25 2.1.1. Vị trí công trình dự kiến 25 2.1.2. Quy mô của dự án 25 2.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của dự án 26 2.3. Điều kiện tự nhiên của vùng dự án 27 2.3.1. Đặc điểm về thủy văn thủy lực 27 2.3.2. Đặc điểm về sóng gió 28 2.3.3. Đặc điểm về bão 29 2.3.4. Đặc điểm về thủy triều 30 2.3.5. Đặc điểm về địa hình 31 2.3.6. Đặc điểm về địa chất 31 2.3.7. Một số đặc điểm chính của tuyến công trình 33 2.4. Một số giải pháp kết cấu đê biển có thể áp dụng cho xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công [3] 33 2.4.1. Giải pháp 1: Đê biển có cấu tạo lõi bằng vật liệu tại chỗ kết hợp gia cố nền 34 2.4.2. Giải pháp 2: Đê biển có cấu tạo mái nghiêng kết hợp với tường cừ 35 2.4.3. Giải pháp 3: Đê biển có cấu tạo bằng các xà lan bê tông cốt thép nối tiếp nhau 36 2.4.4. Giải pháp 4: Đê biển có cấu tạo bằng hệ thống tường ô vây 38 2.4.5. Giải pháp 5: Đê biển có cấu tạo bằng tổ hợp xà lan tạo chân với vật liệu tại chỗ 39 2.5. Lựa chọn giải pháp kết cấu 40 2.5.1. Công nghệ xà lan bê tông cốt thép 40 2.5.2. Lựa chọn 42 2.6. Kết luận chương 2 43 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH ĐÊ 44 3.1. Nguyên tắc thiết kế 44 3.1.1. Tổng thể tuyến đê 44 3.1.2. Kết cấu xà lan 44 3.1.3. Ổn định đê 44 3.2. Các thông số thiết kế 45 3.3. Xác định các thông số cơ bản của đê 45 3.3.1. Cấp đê thiết kế 45 3.3.2. Cao trình đỉnh đê 46 3.3.3. Chiều rộng mặt đê 47 3.4. Kết cấu xà lan 47 3.4.1. Các kích thước cơ bản của xà lan 48 3.4.2. Xác định các thông số cơ bản của xà lan 48 3.4.3. Kiểm tra ổn định nổi của xà lan 51 3.5. Kiểm tra ổn định tổng thể của đê 55 3.5.1. Ổn định thấm 55 3.5.2. Kiểm tra khả năng chịu tải của nền, lựa chọn giải pháp gia cố 59 3.5.3. Ổn định trượt lật của xà lan 67 3.5.4. Ổn định kết cấu xà lan 68 3.5.5. Ổn định tổng thể của mặt cắt đê 70 3.6. Bố trí giải pháp kết cấu mặt cắt ngang đê 75 3.6.1. Đỉnh đê 76 3.6.2. Thân đê 76 3.6.3. Chân đê 76 3.7. Kết luận chương 3 78 CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH 79 4.1. Thi công nền đê 79 4.1.1. Thi công gia cố nền bằng cọc xi măng đất 79 4.1.2. Nạo vét hố móng 79 4.1.3. Thi công làm phẳng nền 80 4.2. Chế tạo và hạ thủy xà lan 81 4.2.1. Lựa chọn vị trí chế tạo 81 4.2.2. Phương án chế tạo xà lan 81 4.2.3. Hạ thủy (làm nổi) xà lan 84 4.2.4. Di chuyển xà lan đến vị trí công trình 85 4.2.5. Định vị xà lan vào vị trí 85 4.2.6. Đánh đắm xà lan vào vị trí 87 4.3. Liên kết các xà lan với nhau và với nền 87 4.3.1. Liên kết xà lan với nền 88 4.3.2. Đổ vật liệu lấp đầy các khoang xà lan 88 4.3.3. Liên kết giữa các xà lan với nhau 88 4.4. Thi công khối gia cố chân đê 89 4.4.1. Thi công khối đá đổ chân đê 89 4.4.2. Thi công lớp gia cố mái đê 90 4.5. Kết luận chương 4 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 97 HÌNH MINH HỌA Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam 1 Quy hoạch chống ngập úng khu vực TP. Hồ Chí Minh 2 Vị trí tuyến đê biển đề xuất (từ Google Earth) 3 Hình 1.3: Bản đồ đê biển ở Hà Lan 8 Hình 1.4: Mặt cắt ngang đê qua các thời kỳ 9 Hình 1.5: Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan 9 Hình 1.6: Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk 10 Hình 1.7: Đê biển Saemangeum 11 Hình 1.8: Mặt cắt ngang đê Saemangeum 11 Hình 1.9: Vị trí tuyến đê biển St. Peterburg - Nga 12 Hình 1.10: Mặt cắt ngang đê St.Peterburg 13 Hình 1.11: Một số hạng mục công trình đê biển St. Peterburg 13 Hình 1.12: Vị trí của dự án New Orleans Surge Barrier 14 Hình 1.13: Mặt cắt ngang New Orleans 15 Hình 1.14: Đê Nam Pho – Bắc Triều Tiên 16 Hình 1.15: Hạng mục chính của đê biển Nam Pho 17 Hình 1.16: Đê chắn sóng Algeciras 17 Hình 1.17: Cắt ngang tuyến đê chắn sóng bằng xà lan 18 Hình 1.18: Đê chắn sóng tại Barcelona 18 Hình 1.19: Mặt cắt ngang đê chắn sóng tại Barcelona 19 Hình 1.20: Đê chắn sóng xà lan tại cảng Gijón 20 Hình 1.21: Mặt cắt ngang đê phía Bắc cảng Gjón 20 Hình 1.22: Kết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam 21 Hình 1.23: Một số công trình đê biển ở Hải Phòng, Nam Định 22 Hình 1.24: Một số công trình đê biển ở Trà Vinh, Kiên Giang 23 Hình 2.1: Vị trí dự kiến vùng tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công 25 Hình 2.2: Đường quá trình mực nước giờ trong 15 ngày triều tại vị trí công trình trước và sau khi có đê biển Vũng Tàu – Gò Công 28 Hình 2.3: Hướng gió tại khu vực Vũng Tàu – Gò Công 29 Hình 2.4: Mực nước quan trắc tại Vũng Tàu tháng 01/2005 30 Hình 2.5: Mực nước và tần suất xuất hiện tại gần Vũng Tàu 30 Hình 2.6: Cắt dọc địa hình tại vị trí tuyến đê chính 31 Hình 2.7: Bình đồ vị trí hố khoan trên tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công 32 Hình 2.8: Cắt ngang kết cấu đê biển dạng mái nghiêng 34 Hình 2.9: Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng kết hợp tường cừ 35 Hình 2.10: Cấu tạo đê biển bằng các xà lan đơn nối tiếp nhau 37 Hình 2.11: Kết cấu đê biển dạng tường ô vây 38 Hình 2.12: Mặt cắt ngang đê bằng tổ hợp xà lan tạo chân 39 Hình 2.13: Kết cấu đê cảng Cái Lân- Quảng Ninh 41 Hình 2.14: Cảng Tiên Sa và mặt cắt ngang đê chắn sóng bằng xà lan BTCT 41 Hình 3.1: Mặt bằng kết cấu xà lan 50 Hình 3.2: Mặt đứng kết cấu xà lan 50 Hình 3.3: Kết cấu không gian xà lan 51 Hình 3.4: Sơ đồ kiểm tra chiều cao mạn khô F của xà lan 52 Hình 3.5: Diễn biến tâm nổi và tâm ổn định khi nghiêng 53 Hình 3.6: Mô hình bài toán thấm 57 Hình 3.7: Dòng thấm dưới nền đê - THTT 57 Hình 3.8: Dòng thấm dưới nền đê - THKT 58 Hình 3.9: Gradient XY trong nền - THTT 58 Hình 3.10: Gradient XY trong nền - THKT 58 Hình 3.11: Gradien cửa ra - THTT 59 Hình 3.12: Gradien cửa ra - THKT 59 Hình 3.13: Cách xác định K lx 69 Hình 3.14: Mô hình tính toán tổng thể đê trong Plaxis 71 Hình 3.15: Biến dạng tổng thể của mặt cắt đê khi chưa có xe 72 Hình 3.16: Biến dạng đứng của mặt cắt đê khi chưa có xe 72 Hình 3.17: Biến dạng ngang của mặt cắt đê khi chưa có xe 72 Hình 3.18: Biến dạng tổng thể của mặt cắt đê khi có xe 73 Hình 3.19: Biến dạng đứng của mặt cắt đê khi có xe 73 Hình 3.20: Biến dạng ngang của mặt cắt đê khi có xe 73 Hình 3.21: Ứng suất tổng trong nền của mặt cắt đê khi có xe 74 Hình 3.22: Ứng suất hiệu quả trong nền của mặt cắt đê khi có xe 74 Hình 3.23: Các điểm biến dạng dẻo trong nền của mặt cắt đê khi có xe 74 Hình 3.24: Hệ số ổn định của mặt cắt đê khi có xe 75 Hình 3.25: Mặt cắt đê điển hình thiết kế 77 Hình 3.26: Mặt bằng điển hình tuyến đê thiết kế 78 Hình 4.1: Đào hố móng xà lan bằng xáng cạp trên hệ phao nổi 80 Hình 4.2: Hố móng chế tạo xà lan 82 Hình 4.3: Ụ nổi chế tạo xà lan 82 Hình 4.4: Đường triền thi công 84 Hình 4.5: Phương án làm nổi xà lan 84 Hình 4.6: Di chuyển xà lan đến vị trí công trình 85 Hình 4.7: Định vị xà lan vào vị trí 86 Hình 4.8: Bố trí tổng thể hệ thống định vị xà lan 87 Hình 4.9: Mặt bằng kết cấu khớp nối 89 Hình 4.10: Chi tiết kết cấu khớp nối 89 Hình 4.11: Thi công kết cấu gia cố chân đê 90 Hình 4.12: Cấu kiện phá sóng chân đê 91 Hình 4.13: Cần cẩu lắp đặt kết hợp với thợ lặn hỗ trợ dưới nước 91 BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Đường mực nước lớn nhất dọc sông Sài Gòn theo một số kịch bản 27 Bảng 2.2. Chiều cao sóng và chu kỳ sóng theo tần suất lặp lại 29 Bảng 2.3. Tốc độ gió gần khu vực Vũng Tàu tương ứng với chu kỳ lặp lại 30 Bảng 2.4. Mực nước đỉnh triều tại các trạm thủy văn ứng với tần suất xuất hiện.31 Bảng 2.5. Thông số cơ lý của lớp đất 32 Bảng 3.1. Tổ hợp mực nước tính toán và kiểm tra thấm 55 Bảng 3.2. Kết quả tính toán thấm 59 Bảng 3.3. Thông số địa chất lớp nền 66 Bảng 3.4. Đặc trưng cơ lý của các lớp đất nền 71 Bảng 3.5. Đặc trưng cơ lý của kết cấu xà lan 71 1 PHẦN MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Biến đổi khí hậu đang là một trong những thách thức mà con người trên trái đất phải đương đầu, ảnh hưởng tới tất cả các vấn đề xã hội, tới tất cả các quốc gia như: tác động tới yếu tố tự nhiên, môi trường, phát triển kinh tế (trong đó nông – lâm nghiệp ảnh hưởng nhiều nhất), đời sống – xã hội… Những năm gần đây vấn đề biến đổi khí hậu và nước biển dâng đã và đang gây ra xâm nhập mặn, thiếu nước ngọt, vấn đề úng ngập, thoát lũ đối với nước ta, đặc biệt là vùng Đồng Tháp Mười (ĐTM) và thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) với xu hướng ngày càng gia tăng và càng trở lên tiêu cực hơn. Đặc biệt là khu vực Tp.HCM khi mưa cực đoan trên lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn kết hợp triều cường – nước biển dâng đang làm gia tăng tình trạng ngập lụt cho thành phố. (a) Ngập lụt do triều cường (b) Lúa chết do nhiễm mặn (c) Thiếu nguồn nước ngọt (d) Diện tích đất liền bị thu hẹp Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam [...]... đê biển Vũng Tàu – Gò Công; Phân tích, đề xuất giải pháp kết cấu tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công tổ hợp xà lan bê tông cốt thép; Đề xuất phương pháp tính toán đối với kết cấu đê biển bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép tạo chân; Đề xuất giải pháp thi công tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan tạo chân IV Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: - Cách tiếp cận: Tiếp cận bằng cách trực... giải pháp kết cấu và biện pháp thi công xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công nhằm đảm bảo hài hòa giữa lợi ích và môi trường sinh thái, phù hợp với điều kiện của Việt Nam là hết sức cần thiết 5 Đề tài luận văn: Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép với vật liệu tại chỗ sẽ tập trung nghiên cứu giải pháp kết cấu và thi công cho hạng mục đê biển. .. mục đê biển Vũng Tàu - Gò Công III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : - Đối tương nghiên cứu: Kết cấu và giải pháp thi công hạng mục đê biển tuyến Vũng Tàu – Gò Công - Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu của luận văn: Nghiên cứu tổng quan các loại hình kết cấu đê biển trong nước và trên thế giới; Nghiên cứu tổng quan về công nghệ xà lan; Phân tích điều kiện xây dựng và các yêu cầu kỹ thuật của đê biển Vũng Tàu. .. tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công + Nghiên cứu phương pháp tính toán kết cấu đê biển + Nghiên cứu và đề xuất biện pháp thi công công trình 25 CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÊ BIỂN TRÊN TUYẾN VŨNG TÀU – GÒ CÔNG 2.1 Vị trí và quy mô dự án 2.1.1 Vị trí công trình dự kiến Theo kết quả nghiên cứu đề xuất bước đầu[3], sơ bộ chọn vị trí tuyến đê biển như sau: Vị trí tuyến đê biển xuất phát từ phía Gò Công. .. tổ hợp xà lan bằng bê tông cốt thép tạo ổn định cho đê là một trong những giải pháp đê được đề xuất nghiên cưu Trên cơ sở nghiên cứu kế thừa các công nghệ xây dựng đã và đang phát triển trên thế giới cũng như trong nước để đề xuất giải pháp về kết cấu và phương pháp thi công II Mục đích của đề tài: Nghiên cứu, phân tích lựa chọn phương án và tính toán kết cấu, đề xuất giải pháp thi công tổ hợp xà lan. .. đê biển Vũng Tàu - Gò Công 1.4 Những vấn đề nghiên cứu của luận văn Trên cơ sở phân tích về tính cấp thiết của giải pháp kết cấu và công nghệ thi công đê biển tuyến Vũng Tàu - Gò Công, các vấn đề về tổng quan và phương pháp tiếp cận Trong phạm vi luận văn này, tác giả tập trung đi sâu vào nghiên cứu một số nội dung sau đây: + Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp kết cấu đê biển có thể ứng dụng để xây dựng. .. trọng bằng các bước đi cụ thể Bước đi đầu tiên là thực hiện đề án Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng tuyến đê biển đa mục tiêu Vùng Tàu - Gò Công , bao gồm 6 đề tài với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể Đề tài: Nghiên cứu kết cấu và các giải pháp xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công mang mã số ĐTĐL.2011-G/40 là một trong những đề tài thuộc đề án Dự án đê biển Vũng Tàu. .. Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu + Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng + Phương pháp chuyên gia + Phương pháp phân tích, tổng hợp IV Kết quả đạt được của luận văn: Tổng quan về các hình loại công trình đê biển; Đề xuất một số giải pháp kết cấu công trình đê biển có thể ứng dụng để xây dựng trên tuyến Vũng Tàu. .. tuyến đê rất cao Như vậy, có thể nói việc xây dựng một tuyến đê biển có vị trí cách xa bờ, tính chất phức tạp và đáp ứng đa mục tiêu như Vũng Tàu - Gò Công là dạng công trình lần đầu tiên được nghiên cứu tại Việt Nam Sự phân tích, đánh giá và tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới có ý nghĩa quan trọng và là tiền đề cho việc nghiên cứu, đề xuất các giải pháp kết cấu chính trong xây dựng. .. thống đê biển của nước ta đã được xây dựng và hình thành từ rất sớm nhưng công nghệ xây dựng nói chung và xây dựng mới đê biển nói riêng tại Việt Nam còn lạc hậu rất nhiều so với các quốc gia trên thế giới, các công trình đê biển và công trình ngăn sông còn nặng về hình thức kết cấu, mang tính truyền thống nên hiệu quả lợi dụng tổng hợp và tính thẩm mỹ chưa cao Vì vậy việc nghiên cứu một cách kỹ lưỡng giải . văn: Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép với vật liệu tại chỗ sẽ tập trung nghiên cứu giải pháp kết cấu và thi công cho hạng mục đê biển. Duy Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép với vật liệu tại chỗ . Tôi xin cam. của đê biển Vũng Tàu – Gò Công;  Phân tích, đề xuất giải pháp kết cấu tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công tổ hợp xà lan bê tông cốt thép;  Đề xuất phương pháp tính toán đối với kết cấu đê biển