14TCN130:2002

Tiêu chuẩn ngành 14TCN 130:2002 về hướng dẫn thiết kế đê biển do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành TIÊU CHUẨN NGÀNH 14TCN 130:2002 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN (Ban hành kèm theo Quyết định số 72/2002/QĐ-BNN, ngày 13 tháng 8 năm 2002 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) 1. QUY ĐỊNH CHUNG 1.1. Phạm vi áp dụng 1.1.1. Hướng dẫn này dùng để thiết kế đê biển mới, tu sửa đê biển cũ (gồm công trình đê và công trình bảo vệ đê) và công trình bảo vệ bờ biển, bãi biển vùng không có đê. 1.1.2. Đê biển trong hướng dẫn này bao gồm: a) Đê bảo vệ vùng dân cư, kinh tế trong vùng bờ biển lở; b) Đê lấn biển để mở mang vùng đất mới trong vùng bờ biển bồi; c) Đê quây các vùng bờ biển, hải đảo, phục vụ các mục đích: quân sự, khai thác thuỷ sản, du lịch v.v...; d) Đê dọc theo hai bờ đoạn cửa sông (đê cửa sông), để chống lũ sông và chống sự phá hoại của các yếu tố biển. 1.2. Các căn cứ thiết kế 1.2.1 . Các tài liệu về quy hoạch vùng dự án đã được duyệt; 1.2.2 . Các luật, pháp lệnh, nghị định, văn bản hiện hành có liên quan; 1.2.3 . Các chế độ, chính sách, tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm, định mức đơn giá hiện hành có liên quan. 1.2.4. Các hồ sơ kỹ thuật, dự án có liên quan. 1.2.5. Các tài liệu, số liệu cơ bản: Được các cơ quan có tư cách pháp nhân lập hoặc xác nhận theo đúng các quy trình, quy phạm, hướng dẫn hiện hành: a) Tài liệu về địa hình, địa mạo theo quy định cho giai đoạn thiết kế; b) Tài liệu về cấu tạo địa chất và địa chất công trình theo quy định cho giai đoạn thiết kế; c) Số liệu về khí tượng thu thập và thực đo (đặc biệt là tài liệu về gió bão, gồm tần suất, cường độ, phân bố theo thời gian và không gian); d) Số liệu về thuỷ hải văn điều tra, thu thập và thực đo: mực nước, dòng chảy, sóng, chuyển động bùn cát trong vùng công trình và lân cận; e) Tình trạng thiên tai và diễn biến: sạt lở, bồi lắng, thiệt hại đã xảy ra ở vùng công trình; f) Hiện trạng và quy hoạch phát triển dân sinh, kinh tế, môi trường và xã hội của vùng dự án v. v... 2. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CỦA ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ ĐÊ BIỂN 2.1. Trị số gia tăng độ cao an toàn (a) của công trình đê và công trình bảo vệ đê: xác định theo bảng 2-1. Bảng 2-1. Trị sô gia tăng độ cao an toàn (a) Cấp công trình Đặc biệt I II III IV Trị số gia tăng độ cao an toàn (m) 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 Ghi chú: Cấp công trình của đê biển và công trình bảo vệ đê biển lấy theo quy định hiện hành. 2.2. Hệ số an toàn ổn định chống trượt (k) của công trình bằng đất: không được nhỏ hơn các trị số quy định trong bảng 2.2. Bảng 2.2. Hệ số an toàn ổn định chống trượt (k) Cấp công trình Đặc biệt I II III IV Hệ số an toàn Điều kiện sử dụng bình thường 1,30 1,25 1,20 1,15 1,10 Điều kiện sử dụng bất thường 1,20 1,15 1,10 1,05 1,05 2.3. Hệ số an toàn ổn định chống trượt (k) của công trình thành đứng: không được nhỏ hơn các trị số quy định trong bảng 2.3. Bảng 2.3. Hệ số an toàn ổn định chống trượt (k) của công trình thành đứng Tính chất nền Đá Đất Cấp công trình Cấp công trình Hệ số an toàn Điều kiện sử dụng bình thường Đặc biệt I II III IV Đặc biệt I II III IV 1,15 1,10 1,05 1,05 1,00 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15 Điều kiện sử dụng bất thường 1,05 1,05 1,00 1,00 1,00 1,20 1,15 1,10 1,05 1,05 2.4. Hệ số an toàn ổn định chống lật (k) của đê thành đứng: không được nhỏ hơn các trị số quy định ở bảng 2-4. Bảng 2-4. Hệ số an toàn ổn định chống lật (k) của đê thành đứng Cấp công trình Đặc biệt I II III IV Hệ số an toàn Điều kiện sử dụng bình thường 1,60 1,55 1,50 1,45 1,40 Điều kiện sử dụng bất thường 1,50 1,45 1,40 1,35 1,30 Ghi chú: Các bảng 2.2; 2.3; 2.4: - Điều kiện sử dụng bình thường là điều kiện thiết kế; - Điều kiện sử dụng bất bình thường là điều kiện trong thời kỳ thi công hoặc khi có động đất; - Các giá trị hệ số an toàn thực tế tính được của công trình không được vượt quá 20% với điều kiện sử dụng bình thường và10% với điều kiện sử dụng bất thường. 3. TUYẾN ĐÊ BIỂN 3.1. Yêu cầu chung Tuyến đê biển được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế-kỹ thuật các phương án, trên cơ sở xem xét: - Sự phù hợp quy hoạch tổng thể phát triển toàn vùng; - Điều kiện địa hình, địa chất; - Diễn biến cửa sông và bờ biển; - Vị trí công trình hiện có và công trình xây dựng theo quy hoạch; - An toàn, thuận lợi trong xây dựng, quản lý, khai thác đê và khu vực được đê bảo vệ; - Bảo vệ các di tích văn hoá, lịch sử và địa giới hành chính. 3.1.1. Vị trí tuyến đê cần đảm bảo: a) Đi qua vùng có địa thế cao, địa chất nền tương đối tốt; b) Nối tiếp với các vị trí ổn định, tận dụng công trình đã có; c) Đi qua vùng thuận lợi cho bố trí các công trình phụ trợ; d) Không ảnh hưởng đến công trình thoát lũ (đối với đê cửa sông); e) So sánh hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của 2 ¸ 3 vị trí tuyến đê để chọn một vị trí đạt hiệu quả tổng hợp tốt nhất; f) Ảnh hưởng của tuyến đê đến hoạt động giao thông bến cảng và vùng đất phía sau, đến bãi tắm, vùng du lịch, di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể chấp nhận; g) Vị trí tuyến đê quan trọng cần tiến hành thí nghiệm mô hình thuỷ lực để xác định. 3.1.2. Hình dạng tuyến cần đảm bảo: a) Bố trí tuyến đê cần đơn giản, tốt nhất là đường thẳng, tránh gẫy khúc, ít lồi lõm. Trong trường hợp phải bố trí tuyến đê lõm, cần có các biện pháp giảm sóng hoặc tăng cường sức chống đỡ của đê; b) Thuận lợi trong việc giảm nhẹ tác dụng của sóng và dòng chảy mạnh nhất trong khu vực; c) Không tạo ra mắt xích yếu ở nơi nối tiếp với các công trình lân cận, không ảnh hưởng xấu đến các vùng đất liên quan. 3.2. Tuyến đê quai lấn biển , cần đảm bảo: - Nằm trong quy hoạch tổng thể hệ thống công trình khai thác vùng đất mới cửa sông ven biển cũng như các yêu cầu về thoát lũ, giao thông thuỷ, môi trường du lịch; - Thống nhất với quy hoạch hệ thống kênh mương thuỷ lợi, hệ thống đê ngăn và cống thoát, hệ thống giao thông phục vụ thi công và khai thác; - Khả thi trong thi công, đặc biệt là hợp long đê, tiêu thoát úng, bồi đắp đất mới quai, cải tạo thổ nhưỡng (thau chua, rửa mặn), cơ cấu cây trồng, quy trình khai thác.v.v... - Tuyến đê quai phải xác định trên cơ sở nghiên cứu về quy luật bồi xói trong vùng quai đê và các yếu tố ảnh hưởng khác như điều kiện thuỷ thạch động lực ở vùng nối tiếp, sóng dâng, ngăn chặn dòng bùn cát ven bờ, sự mất cân bằng tải cát ở vùng lân cận. 3.2.1. Cao trình bãi có thể quai đê lấn biển Cần so sánh lựa chọn trên cơ sở kinh tế - kỹ thuật phương án quai đê lấn biển trong hai trường hợp sau: a) Quai đê ở vùng đất lộ ra ở mức nước biển trung bình triều cao (đồng bằng Bắc Bộ thường lấy mốc +0,5m đến +1,0m , hệ cao độ lục địa theo 14 TCN 102 - 2002). b) Quai đê rộng ra các vùng có cao độ thấp hơn, sau đó dùng các biện pháp kỹ thuật xúc tiến quá trình bồi lắng cho vùng bãi trong đê để đạt mục tiêu khai thác. 3.2.2. Các tuyến đê ngăn vùng bãi trong đê quai Tuyến đê bao ngoài là vành đê chính bảo vệ vùng đất lấn biển, trong tuyến đê chính cần bố trí các tuyến đê ngăn, chia toàn vùng ra thành các ô và chia mỗi ô thành nhiều mảnh, thích hợp với điều kiện tự nhiên và yêu cầu khai thác. 3.3. Tuyến đê vùng bãi biển xói (biển lấn) 3.3.1. Yêu cầu chung Ở vùng bãi biển bị xâm thực, tuyến đê bị phá hoại do tác động trực tiếp của sóng vào thân đê, sạt sụt do bãi trước đê bị xói, chân đê bị moi hẫng. Cần nghiên cứu kỹ xu thế diễn biến của đường bờ, cơ chế và nguyên nhân hiện tượng xói bãi, các yếu tố ảnh hưởng khác.v.v... tuyến đê cần gắn liền với các công trình chống xói bãi. Khi chưa có biện pháp khống chế được hiện tượng biển lấn thì tuyến đê không làm vĩnh cửu, cần bố trí thêm tuyến đê dự phòng kết hợp với các biện pháp phi công trình để giảm tổn thất khi tuyến đê chính bị phá hoại. 3.3.2. Tuyến đê chính Theo điều 3.1 và xét đến các yếu tố đặc thù vùng biển lấn để định ra vị trí tuyến đê chính hợp lý như sau: - Nằm phía trong vị trí sóng vỡ lần đầu (cách một chiều dài sóng thiết kế); - Song song với đường mép nước khi triều kiệt. 3.3.3. Tuyến đê dự phòng - Khoảng cách giữa tuyến đê dự phòng và đê chính ít nhất bằng 2 lần chiều dài sóng thiết kế. - Giữa hai tuyến đê chính và đê dự phòng nên bố trí các đê ngăn, khoảng cách giữa các tuyến đê ngăn nên bằng 3 ¸ 4 lần khoảng cách giữa hai đê. 3.4. Tuyến đê vùng cửa sông Đê vùng cửa sông là đê nối tiếp giữa đê sông và đê biển, chịu ảnh hưởng tổng hợp của yếu tố sông, biển. Tuyến đê cửa sông cần đảm bảo thoát lũ và an toàn dưới tác dụng của các yếu tố ảnh hưởng của sông, biển. Đối với cửa sông tam giác châu có nhiều nhánh, cần phân tích diễn biến của từng nhánh để có thể quy hoạch tuyến đê có lợi nhất cho việc thoát lũ. Đối với cửa sông hình phễu, cần khống chế dạng đường cong của tuyến đê (qua tính toán hoặc thực nghiệm) để không gây ra hiện tượng sóng dồn, làm tăng chiều cao sóng, gây nguy hiểm cho bờ sông. 4. THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ KẾT CẤU ĐÊ BIỂN 4.1. Chỉ dẫn chung 4.1.1. Thiết kế mặt cắt đê biển cần tiến hành cho từng phân đoạn. Các phân đoạn được chia theo điều kiện nền đê, vật liệu đắp đê, điều kiện ngoại lực và yêu cầu sử dụng. Mỗi phân đoạn được chọn một mặt cắt ngang đại diện làm đối tượng thiết kế thân đê. 4.1.2. Nội dung thiết kế mặt cắt và kết cấu đê biển bao gồm: Xác định cao trình đỉnh, kích thước mặt cắt, kết cấu đỉnh đê và thân đê. 4.1.3. Mặt cắt và kết cấu đê biển phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và so sánh kinh tế- kỹ thuật. 4.2. Cao trình đỉnh đê Cao trình đỉnh đê thông thường xác định theo công thức: Z đ = Z tp + H nd +H sl + a (4-1) Đối với loại đê bố trí cho sóng và lũ tràn hai phía, cao trình đỉnh đê không xét đến yếu tố nước dâng và độ cao gia tăng: Z đ = Z tp +H sl (4-2) Trong đó: Z đ - Cao trình đỉnh đê thiết kế, m; Z tp - Mực nước biển tính toán, m; H nd - Chiều cao nước dâng do bão, m; H sl - Chiều cao sóng leo, m; a - Trị số gia tăng độ cao an toàn, m; 4.2.1. Xác định mực nước biển tính toán Z tp Mực nước biển tính toán là mực nước tính toán theo tần suất đảm bảo tại vị trí công trình, bao gồm mực nước triều thiên văn và các giá trị biến thiên do ảnh hưởng của sóng, lũ, địa chấn, giả triều, biến đổi thời tiết, biến đổi mực nước chu kỳ dài v.v... không kể đến nước dâng do bão. Mực nước biển tính toán Z tp được xác định trên cơ sở phân tích tần suất đảm bảo mực nước biển cao nhất năm ở vị trí công trình (phụ lục A). Trường hợp không có số liệu thực đo, hoặc sơ bộ tính toán có thể lấy trị số cực đại của mực nước triều thiên văn tính toán theo chu kỳ 19 năm để xác định. Tần suất đảm bảo mực nước biển tính toán thiết kế đối với cấp công trình quy định ở bảng 4.1. Bảng 4.1. Tần suất đảm bảo mực nước triều tính toán thiết kế Cấp công trình của đê Đặc biệt I và II III và IV Tần suất mực nước biển thiết kế, %. 1 2 5 4.2.2. Xác định chiều cao nước dâng do bão H nd Chiều cao nước dâng do bão, xác định theo phụ lục C. Chiều cao nước dâng thiết kế cho các cấp đê quy định trong bảng 4-2. Bảng 4-2. Chiều cao nước dâng thiết kế cho các cấp đê Cấp đê Vị trí Đặc biệt và I II,III và IV Bắc vĩ tuyến 16 0 Theo tần suất 10% (bảng C-3) Theo tần suất 20% (bảng C-3) Từ vĩ tuyến 16 0 đến vĩ tuyến 11 0 1,0m 0,8m Từ vĩ tuyến 11 0 đến vĩ tuyến 8 0 1,5m 1,0m 4.2.3. Tính toán chiều cao sóng leo H sl : Xác định theo phụ lục D. 4.2.4. Trị số gia tăng độ cao an toàn a: Quy định trong bảng 2.1. Ghi chú: a) Trong cùng một tuyến đê, tính toán các phân đoạn có cao trình đỉnh đê khác nhau, thì lấy theo trị số cao nhất. b) Trường hợp ở phía biển của đê có tường chống sóng kiên cố, ổn định, thì cao trình đỉnh đê là cao trình đỉnh tường, nhưng cao trình đỉnh đê đất phải cao hơn mực nước triều thiết kế ít nhất là 0,5 m để đảm bảo mặt đê khô ráo. c) Ngoài tính toán theo công thức (4-1) ra, khi xác định cao trình đỉnh đê thiết kế cho đê đất cần phải xét thêm độ dự phòng do lún. Tuỳ theo yếu tố địa chất nền đê, chất đất thân đê và độ chặt đất dắp, có thể lấy bằng 3%- 8% chiều cao thân đê. Trong các trường hợp sau, độ lún cần tính toán theo Điều 4-3: - Chiều cao đê lớn hơn 10m; - Nền đê rất yếu; - Thân đê không được đầm chặt; - Đất đắp đê có độ nén chặt thấp. 4.3. Thiết kế mặt cắt ngang và kết cấu đê biển 4.3.1. Hình dạng mặt cắt đê và các bộ phận tạo thành a) Đê bằng đất: Mặt cắt ngang đê biển thường có dạng hình thang (đê mái nghiêng). Trong hướng dẫn thiết kế này chủ yếu cho đê mái nghiêng. Các yếu tố cấu tạo mặt cắt ngang điển hình thực tế có thể không đủ các bộ phận được thể hiện trên hình 4-1a. b) Đê mặt cắt phức hợp: Do yêu cầu về sử dụng hoặc hạn chế về điều kiện địa hình, địa mạo, thiếu đất đắp v.v…có thể phải sử dụng các dạng mặt cắt phức hợp: - Đê tường đứng ở phía biển (hình 4-1b); - Đê tường hỗn hợp nghiêng và đứng ở phía biển (hình 4-1c). C. Đê dạng mặt cắt hỗn hợp nghiêng và đứng phía biển Hình 4.1. Các dạng mặt cắt ngang đê biển a) Đê mái nghiêng; b) Đê tường đứng phía biển; C. Đê dạng mặt cắt hỗn hợp nghiêng và đứng phía biển Kết cấu đê tường đứng hoặc tường hỗn hợp nghiêng và đứng ở phía biển: thường là công trình kiểu trọng lực, kết cấu đá xây, khối xếp bê tông; Có nhiệm vụ chắn đất và chắn sóng. Đối với loại đê có dạng mặt cắt phức hợp: cần xử lý tốt kết cấu nối tiếp giữa tường và khối đất sau tường, đảm bảo cùng làm việc ổn định. Chú ý tác động moi xói chân tường do sóng và dòng chảy biển; nếu cần thì đặt móng tường sâu và bố trí thềm chống xói chân tường. 4.3.2. Chiều rộng và kết cấu đỉnh đê a) Chiều rộng đỉnh đê: Xác định theo cấp công trình, yêu cầu về cấu tạo, thi công, quản lý, dự trữ vật liệu, giao thông (đường quay xe, tránh xe) v.v… nếu cần thì mở rộng cục bộ. Theo cấp công trình, chiều rộng đỉnh đê qui định như bảng 4-2. Bảng 4-2. Chiều rộng đỉnh đê theo cấp công trình Cấp công trình đê Đặc biệt I II III IV Chiều rộng đỉnh đê B đ (m) 6 ¸ 8 6 5 4 3 Trường hợp cần mở rộng thêm so với qui định trong bảng 4-2 cần có thoả thuận của cơ quan quản lý đê điều có thẩm quyền. b) Kết cấu đỉnh đê: - Căn cứ vào mức độ cho phép sóng tràn, yêu cầu về giao thông, quản lý, chất đất đắp đê, mưa gió xói mòn v.v… để xác định theo các tiêu chuẩn mặt đường tương ứng. - Mặt đỉnh đê cần dốc về một phía hoặc hai phía (độ dốc khoảng 2%- 3%), tập trung thoát nước về các rãnh thoát nước mặt. - Trường hợp đất đắp đê, mặt bằng đắp đê bị hạn chế, có thể xây tường đỉnh để đạt cao trình đỉnh đê thiết kế. c) Tường chống tràn đỉnh đê (gọi tắt là tường đỉnh): Tường chống tràn đỉnh đê bố trí ở vai ngoài, mép đê phía biển. Tường chỉ được đặt sau khi thân đê đã ổn định, móng độc lập với công trình gia cố mái. Mặt phía biển của tường nên có dạng mặt cong hắt sóng. Tường đỉnh không nên cao quá 1,0 m, kết cấu bằng bê tông, bê tông cốt thép, nhưng thông thường bằng đá xây, có khe biến dạng có kết cấu chặn nước cách nhau (10 ¸ 20) m đối với tường BTCT, (10 ¸ 15)m đối với tường bê tông và gạch đá xây. Ở những vị trí thay đổi đất nền, thay đổi chiều cao tường, kết cấu mặt cắt v.v... cần bố trí thêm khe biến dạng. Thiết kế tường đỉnh, cần tính toán cường độ, kiểm tra ổn định trượt, lật, ứng suất nền, cũng như yêu cầu chống thấm v.v... 4.3.3. Mái đê a) Độ dốc mái đê: được thể hiện qua qua hệ số mái dốc m = ctgỏ, với ỏ là góc giữa mái đê và đường nằm ngang. Độ dốc mái đê được xác định thông qua tính toán ổn định, có xét đến biện pháp thi công, yêu cầu sử dụng khai thác và kết cấu công trình gia cố mái. Thông thường lấy m = 2ữ3 cho mái phía đồng và m = 3ữ5 cho mái phía biển. b) Cơ đê trên mái phía đồng: Khi đê có chiều cao lớn hơn 6m, đê phía đồng có m < 3, có thể đặt cơ đê ở vị trí cách đỉnh từ (2ữ3) m, chiều rộng của cơ ³ 1,5 m. Mái đê phía trên và phía dưới bậc cơ có thể khác nhau, thường mái dưới thoải hơn mái trên. c) Thềm giảm sóng trên mái phía biển: bố trí ở vùng sóng gió lớn để giảm chiều cao sóng leo, tăng cường độ ổn định cho thân đê; Có thể bố trí thềm giảm sóng ở khoảng cao trình mực nước biển tính toán. Chiều rộng thềm giảm sóng cần lớn hơn 1,5 lần chiều cao sóng và không nhỏ hơn 3m. Nếu lấy m dưới thềm < m trên thềm thì chiều cao sóng leo nhỏ hơn so với trường hợp m dưới thềm > m trên thềm . Tại vị trí thềm giảm sóng, năng lượng sóng tập trung, cần tăng cường gia cố, đặc biệt là ở vùng mép ngoài, đồng thời bố trí đủ lỗ thoát nước. Ở những vùng đê biển quan trọng, cao trình và kích thước thềm giảm sóng cần xác định qua thí nghiệm trên mô hình vật lý. d) Gia cố mái đê phía biển: hướng dẫn chi tiết trong phần 5. e) Gia cố mái đê phía đồng: được thiết kế trên cơ sở phân tích chất đất, cường độ mưa, mức độ cho phép sóng tràn, chiều cao đê, yêu cầu sử dụng (đường lên xuống, cảnh quan môi trường v.v…). Thường chỉ nên trồng cỏ. Trường hợp đê chịu sóng và lũ tràn từ hai phía, đê phía đồng cũng cần gia cố như chỉ dẫn mái đê phía biển. 4.3.4. Thân đê a) Nền đê: đê mới thường được đắp trực tiếp trên đất tự nhiên, sau khi đã xử lý lớp phủ bề mặt. Nếu tuyến đê đi qua vùng đất yếu, dễ gây ra lún lớn, mạch đùn, sủi v.v… cần có biện pháp xử lý nền trước khi đắp đê. b) Vật liệu đắp đê: Chủ yếu là các loại đất khai thác tại vùng lân cận công trình. Đối với đê đất đồng chất, nên chọn đất á sét có hàm lượng hạt sét 15%ữ30%, chỉ số dẻo đạt 10ữ20, không chứa tạp chất. Chênh lệch cho phép giữa hàm lượng nước của đất đắp và hàm lượng nước tối ưu không vượt qúa ± 3%. Không nên dùng đất bùn bồi tích, đất sét có hàm lượng nước tự nhiên cao và tỉ lệ hạt sét quá lớn, đất trương nở, đất có tính phân tán để đắp đê. Nếu nguồn đất đắp đê chỉ có cát hạt rời, thành phần hạt mịn nhỏ hơn 25%, thì phải bọc ngoài một lớp đất thịt với chiều dầy không nhỏ hơn 0,5 m. c) Tiêu chuẩn về độ nén chặt của thân đê: - Độ nén chặt được đánh giá thông qua chỉ tiêu: + Đối với đất có tính dính: (4-3) Trong đó: R s - Độ nén chặt thiết kế; g ’ ds - Dung trọng khô thiết kế của đất thân đê; g ’ dmax - Dung trọng khô cực đại đạt được trong thí nghiệm nén tiêu chuẩn ở đoạn đê thí nghiệm (xem phần 6). + Đối với đất không có tính dính: (4-4) Trong đó: R ds - Độ nén chặt tương đối thiết kế; e ds - Hệ số rỗng nén chặt thiết kế; e max , e min - Hệ số rỗng cực đại và cực tiểu đạt trong thí nghiệm tiêu chuẩn. - Độ nén chặt thân đê bằng đất quy định trong bảng 4-3 Bảng 4-3: Quy định độ nén chặt thân đê bằng đất Cấp công trình của đê biển Đặc biệt và I II và III ³ 6m III < 6m và IV R s ³ 0,94 ³ 0,92 ³ 0,90 R ds ³ 0,65 ³ 0,62 ³ 0,60 d) Công trình qua thân đê: Công trình cắt qua thân đê phải thiết kế riêng, đặc biệt chú ý xử lý nối tiếp giữa thân đê và công trình, đảm bảo an toàn cho đê và nhiệm vụ của đê. 4.3.5. Hệ thống thoát nước mặt Các công trình đê đất cao hơn 6m ở vùng mưa nhiều, nên bố trí rãnh tiêu nước ở đỉnh đê, mái đê, chân đê và những chỗ nối tiếp mái đê với bờ đất hoặc với các công trình khác. Rãnh tiêu nước song song với tuyến trục đê có thể bố trí ở mép trong của cơ đê hoặc chân đê. Rãnh tiêu nước theo chiều đứng ở mái dốc đê, đặt cách nhau 50m đến 100m, liên thông với rãnh tiêu nước dọc theo phương trục đê. Rãnh có thể bằng tấm bê tông hoặc đá xây, kích thước và độ dốc đáy của rãnh cần xác định theo tính toán hoặc theo kinh nghiệm từ công trình đã có ở điều kiện tương tự. 4.4. Tính toán ổn định công trình đê biển 4.4.1. Nội dung tính toán - Ổn định chống trượt mái đê; - Lún thân và nền đê; - Ổn định thấm cho đê (cho đê cửa sông ở vùng có biên độ triều cao, mưa nhiều). 4.4.2. Tính toán ổn định chống trượt mái đê a) Chọn mặt cắt tính toán: Phải có tính chất đại biểu, được lựa chọn trên cơ sở nhiệm vụ đoạn đê, cấp công trình, điều kiện địa hình địa chất, kết cấu đê, chiều cao thân đê, vật liệu đắp đê v.v... b) Các trường hợp tính toán: - Trường hợp bình thường: + Mái đê phía trong ở thời kỳ thấm ổn định hoặc không ổn định, ở thời kỳ triều cao; + Mái đê phía ngoài trong thời kỳ triều rút nhanh. - Trường hợp bất thường: + Mái đê trong và ngoài ở thời kỳ thi công; + Mái trong và ngoài đê gặp tải trọng bất thường ở mực nước trung bình nhiều năm. - Đê ở vùng mưa nhiều: cần kiểm tra ổn định chống trượt của mái đê trong thời kỳ mưa. c) Phương pháp tính toán : Theo phương pháp trong “Qui phạm thiết kế đập đất đầm nén”(QPTL-11-77) hoặc các phương pháp khác cũng như sử dụng các phần mềm tính toán trên máy tính được cấp có thẩm quyền cho phép. d) Hệ số an toàn chống trượt: Theo hướng dẫn phần 2. 4.4.3 Tính toán lún a) Nội dung: Xác định độ lún tổng cộng của thân đê và nền đê ở vị trí đường tim đỉnh đê và các vị trí cần thiết khác. b) Mặt cắt tính toán: Theo điều kiện địa chất của nền đê, lớp đất đắp, mặt cắt thân đê và tải trọng mà chia thành nhiều đoạn, chọn mặt cắt đại biểu để tính toán độ lún. c) Độ lún cuối cùng (tổng cộng) của thân đê và nền đê được tính toán theo công thức: Trong đó: S - Độ lún cuối cùng (tổng cộng), mm; n - Số lớp đất trong phạm vi chịu nén; e 1i - Hệ số rỗng ứng với ứng suất do trọng lượng bản thân đất ( s = yh 1 ) ở giữa lớp thứ i của nền; e 2i - Hệ số rỗng ứng với tổng ứng suất do tác dụng tổng hợp của trọng lượng bản thân trung bình và trọng lượng gia tải trung bình ( s 2 = yh 1 + s 1 ) ở giữa lớp thứ i của nền; h i - Độ dày của lớp đất thứ i (mm); m - Hệ số hiệu chỉnh: m= 1,0 đối với nền thông thường; m= 1,3 ¸ 1,6 đối với nền đê biển đất yếu. d) Độ dày tính toán của phần nền chịu nén được xác định theo điều kiện sau: (4-6) Trong đó: s õ - Ứng suất do trọng lượng bản thân của nền đê ở bề mặt lớp tính toán, KPa; s z - Ứng suất của lực gia tải của đất nền ở bề mặt lớp tính toán, KPa. Độ dày tính lún của nền đê đến vị trí mà ứng suất tăng thêm (gia tải) của đất nền đạt đến 20% ứng suất bản thân chịu tải của đất nền thể hiện ở phần 4-6. 5. CÔNG TRÌNH GIA CỐ MÁI ĐÊ BIỂN 5.1. Dạng kết cấu và thành phần công trình 5.1.1. Dạng kết cấu và điều kiện áp dụng Dạng kết cấu gia cố mái, tuỳ khả năng kinh tế, kỹ thuật, có thể lựa chọn căn cứ vào bảng 5.1. Bảng 5.1.Dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện sử dụng TT Kết cấu lớp gia cố mái Điều kiện áp dụng 1 Trồng cỏ - Sóng có H s ≤ 0,5m, dòng chảy có v < 1m/s hoặc có bãi cây ngập mặn trước đê; - Mái đê có đất mùn để cỏ phát triển. 2 Đá hộc đổ rối - Nơi có nguồn đá phong phú; - Mái đê thoải, yêu cầu mỹ quan ít. 3 Đá hộc lát khan - Nơi có nguồn đá phong phú, có loại đá đáp ứng yêu cầu; - Nền đê thoát nước tốt. 4 Đá hộc xây - Mái đê tương đối tốt; - Sóng lớn, dòng chảy mạnh, loại đá rời không đáp ứng yêu cầu. 5 Thảm rọ đá - Khả năng cung cấp đá lớn khó khăn; - Sóng lớn, có dòng chảy mạnh; - Có rọ thép chống mặn. 6 Tấm bê tông đúc sẵn, ghép rời - Sóng lớn, dòng chảy mạnh; - Yêu cầu mỹ quan. 7 Tấm bê tông đúc sẵn, liên kết mảng. - Sóng lớn, dòng chảy mạnh; - Có yêu cầu mỹ quan; - Mái đê ít lún sụt, ít thoát nước; - Có điều kiện thi công và chế tạo mảng. 8 Hỗn hợp nhiều loại - Mực nước dao động lớn, mái gia cố dài; - Yêu cầu sử dụng khác nhau. - Mái đê phía đồng: căn cứ cường độ mưa, yêu cầu về sóng tràn, chiều cao đê, tính chất đất, yêu cầu về sử dụng v.v… để quyết định hình thức kết cấu gia cố, thường trồng cỏ. - Mái đê phía biển: Căn cứ điều kiện chịu lực, sử dụng, vật liệu xây dựng, thuận lợi cho thi công và duy tu, cần thông qua luận chứng kinh tế - kỹ thuật để xác định. - Các dạng kết cấu thường dùng: hình 5.1: + Đá hộc lát khan; + Khối bê tông đúc sẵn; + Kết hợp giữa tấm bê tông đúc sẵn (ở mái phần dưới) và đá hộc lát khan (ở mái phần trên) Trường hợp có vật liệu nhựa đường phong phú, có thể sử dụng kết cấu thảm bê tông nhựa đường. 5.1.2. Thành phần công trình kè đê biển a) Thành phần chính của kè đê biển: đỉnh kè, lớp phủ mái, chân khay. b) Các thành phần phụ bao gồm: tầng đệm hoặc tầng lọc, lỗ thoát nước, thềm giảm sóng, mố tiêu sóng, tường hắt sóng, khe biến dạng. 5.1.3. Yêu cầu đối với vật liệu, cấu kiện của kè đê biển a) Yêu cầu chung: - Chống xâm thực của nước mặn; - Chống va đập dưới tác dụng của sóng, gió, dòng chảy; - Thích ứng với sự biến hình của bờ, bãi biển; - Chế tạo, thi công đơn giản. b) Các yêu cầu đối với đá hộc: Đảm bảo kích thước hình học, trọng lượng tính toán qui định cho viên đá và thoả mãn các yêu cầu sau: - Đối với đá phủ ngoài mặt dốc, cường độ đá không thấp hơn 50MPa; - Đối với đá lớp đệm, cường độ cần đạt trên 30MPa; - Không sử dụng đá phiến thạch, đá phong hoá và đá có khe nứt; - Đá hộc dùng để xây cũng cần có cường độ ³ 50MPa, mác vữa xây ³ 5. c) Các yêu cầu đối với bê tông: - Đối với cấu kiện bê tông, mác bê tông ³ 20; - Đối với cấu kiện bê tông cốt thép, mác bê tông ³ 30. 5.2. Thiết kế lớp phủ mái 5.2.1. Trọng lượng của vật liệu, cấu kiện phủ mái (khối phủ mái) Trọng lượng ổn định của khối phủ mái đê chịu tác dụng của sóng, gió xác định theo công thức Hudson: (5-1) Trong đó: G - Trọng lượng tối thiểu của khối phủ mái nghiêng (t); g B - Trọng lượng riêng trong không khí của vật liệu khối phủ (t/m 3 ); g - Trọng lượng riêng của nước biển; 1,03 t/m 3 ; a - Góc nghiêng của mái đê so với mặt phẳng nằm ngang (ctg a = m), độ; H SD - Chiều cao sóng thiết kế, lấy H SD = H S1/ 3 = H S13% (m); K D - Hệ số ổn định, tuỳ theo hình dạng khối phủ, lấy theo bảng 5.2. Bảng 5.2. Hệ số ổn định khối phủ mái Loại khối phủ Cách xếp K D Đá hộc Đổ rối 2 lớp 3 Đá hộc Lát khan 4 Tấm bê tông đúc sẵn Ghép độc lập 3,5 Tấm bê tông đúc sẵn Tự chèn thành mảng 5ữ 6(*) Ghi chú: (*) cần kiểm định giá trị thực tế đối với từng loại mảng. Hình 5.1. Mặt cắt ngang một số dạng kết cấu gia cố mái đê a) Đá hộc lát khan; b) Khối bê tông đúc sẵn; c) Kết hợp dạng a và b. 5.2.2. Chiều dày lớp phủ mái a) Lớp phủ mái bằng đá hộc lát khan: Khi 1,5 £ m £ 5 thì độ dày ổn định dưới tác dụng của sóng được tính theo công thức sau: (5-2) Trong đó: ọ d - Chiều dày lớp đá hộc lát (một lớp đá) trên mái đê (m); ó d , ó - Trọng lượng riêng của đá và nước (t/m 3 ); m - Hệ số mái dốc; L s - Chiều dài sóng (m); H s - Chiều cao sóng (m): + Khi h/L s ≥ 0,125 lấy H s = H s4% ; + Khi h/L s < 0,125 lấy H s = H s1/3 = H s13% ; b) Lớp phủ mái bằng tấm bản bê tông: - Tính theo công thức trong quy phạm thiết kế đê Trung Quốc (GB50286- 98): (5-3a) Trong đó: d B - Chiều dày tấm bản bê tông ( m); ỗ - Hệ số: ỗ = 0,0075 đối với bản lát khan; ỗ = 0,10 đối với bản phần trên lát khan, phần dưới chít mạch; H s - Chiều cao sóng tính toán (m), lấy H s1% ; L s - Chiều dài sóng (m); l t - Chiều dài cạnh tấm bê tông theo phương vuông góc với đường mép nước (m); m - Hệ số mái dốc; g , g B - Trọng lượng riêng của nước và của bê tông (t/m 3 ). - Tính theo công thức Pilarczyk, K.W: (5-3b) ` Trong đó: H s - Chiều cao sóng thiết kế (m), lấy H s1/3 ; ợ - Hệ số sóng vỡ: ; ử - Hệ số phụ thuộc vào hình dạng và cách lắp đặt các cấu kiện, lấy theo bảng 5.3. Các ký hiệu khác như công thức 5-3a. Loại cấu kiện và cách lắp đặt ử Tấm lát đặt nằm 4ữ 4,5 Tấm lát đặt trên lớp geotextile và nền đất sét tốt 5 Tấm lát tự chèn 6 Tấm lát tự chèn trên lớp đệm tốt 8 Bảng 5.3. Hệ số ử theo cấu kiện và cách lắp đặt Tính toán theo công thức 5.3a và 5.3b, chọn kết quả lớn hơn để thiết kế. 5.2.3. Các loại cấu kiện lát mái bằng bêtông đúc sẵn: Thường dùng được thống kê trong bảng 5.4. Loại cấu kiện Hình dạng Cấu tạo bề mặt trực tiếp với sóng Phương thức liên kết Hình Tấm lát độc lập - Chữ nhật - Lục lăng - Chữ T - Trơn - Khuyết lõm - Mố lồi - Lỗ thoát nước Ghép cạnh nhau 5.2 Tấm lát liên kết mảng - Chữ nhật - Lục lăng - Trơn - Mố lồi - Lỗ thoát nước - Xâu cáp - Rãnh, hèm - Âm dương 5.3 Bảng 5.4. Các loại cấu kiện lát mái bằng bê tông đúc sẵn Trọng lượng tấm bê tông đúc sẵn tính theo công thức 5-1, chiều dày các tấm bêtông đó theo công thức 5-3. Tấm có hình lục lăng, chữ T thường dùng ở mái đê dốc hơn so với tấm có hình chữ nhật. Cách lát: Tấm lục lăng đặt góc nhọn theo chiều mái dốc như hình 5.2e và 5.2f, tấm chữ nhật đặt mạch ghép so le. Kích thước lỗ thoát nước nhỏ hơn 0,8 đường kính đá lớp đệm, có thể dùng lỗ hình loe (dưới nhỏ, trên to). 5.2.4. Lỗ thoát nước và khe biến dạng a) Gia cố mái kín nước: như đá xây, bê tông đổ tại chỗ v.v… phải có lỗ thoát nước ở phần ngập nước, bố trí theo hình hoa mai, đường kính lỗ 5 ¸ 10 cm; Khoảng cách giữa các lỗ từ 2 ¸ 3 m. b) Khe biến dạng bố trí cho kết cấu gia cố mái loại kín nước, cách nhau từ15 ¸ 20m dọc theo hướng trục đê. Hình 5.2. Một số loại bản bê tông đúc sẵn lát độc lập trên mái đê biển a/ Tấm chữ nhật có gờ nhô; d/ Tấm chữ nhật lỗ mắt cáo; b/ Tấm chữ nhật có khuyết lõm; e/ Tấm lục lăng có gờ nhô; c/ Tấm chữ T; f/ Tấm lục lăng có lỗ thoát nước. Hình 5.3. Một số loại bản bê tông đúc sẵn có cơ cấu tự chèn, liên kết mảng a) Chèn lệch, mặt phẳng; d) Xâu cáp; b) Chèn lệch, mặt có lỗ; e) Móc mang. c) Chồng bậc thang; 5.3. Thiết kế tầng đệm, tầng lọc Giữa lớp phủ mái và đất thân đê, phải bố trí lớp đệm trong kết cấu gia cố rời, lớp đệm kết hợp làm nhiệm vụ tầng lọc (tầng lọc ngược) bằng vật liệu truyền thống hoặc sử dụng geotextile. 5.3.1. Tầng lọc ngược truyền thống - Tầng lọc ngược phải thoả mãn điều kiện: (5-4) Trong đó: d là đường kính hạt của lớp ngoài, d’ là đường kính hạt của lớp trong liền kề: + có đường cong phân bố hạt của các lớp lọc phải gần song song với đường cong phân bố hạt của đất bờ. + Trong trường hợp mái đê gia cố bằng các tấm bêtông, lớp trên cùng của tầng lọc ngược cần có d 50 > r D với r D là chiều rộng khe hở giữa các tấm bêtông. - Chiều dày của mỗi lớp lọc ọ 0 được xác định theo công thức: ọ 0 = 50.d 15 (5.5a) Hoặc lấy theo kinh nghiệm: + lớp trong: ọ 02 = (10 ¸ 15) cm; + lớp ngoài: ọ 01 = (15 ¸ 20) cm; (5.5b) 5.3.2. Tầng lọc ngược sử dụng geotextile - Geotextile đặt trực tiếp trên mái đê, cố định ở đỉnh đê và trải xuống tận chân khay, cần có biện pháp chống chọc thủng của rễ cây, sinh vật và nắng mặt trời v.v… - Lựa chọn loại geotextile thích hợp theo chỉ dẫn thiết kế và sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc trong công trình thuỷ lợi. - Cần bố trí lớp đá dăm dày 10 ¸ 15 cm giữa vải địa kỹ thuật và lớp bảo vệ. 5.4. Thiết kế chân khay Cần bố trí chân khay ở vị trí nối tiếp chân đê và bãi biển. Loại hình và kích thước chân khay xác định theo tình hình xâm thực bãi biển, chiều cao sóng (H s ) và chiều dày lớp phủ mái ọ. 5.4.1. Chân khay nông Áp dụng cho vùng có mức độ xâm thực bãi biển ít, chân khay chỉ chống đỡ dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê. Các dạng chân khay nông gồm có: - Dạng thềm phủ cao: Đá hộc phủ phẳng trên chiều rộng từ 3 ¸ 4,5 lần chiều cao sóng trung bình, chiều dày từ 1 ¸ 2 lần chiều dày lớp phủ mái (hình 5.4a). - Dạng thềm chôn trong đất: Đá hộc hình thành chân đế hình thang ngược, thích hợp cho vùng đất yếu (hình 5.4b). - Dạng mố nhô: Lăng thể đá tạo thành con chạch viền chân đê, có tác dụng tiêu năng sóng, giảm sóng leo, giữ bùn cát, phù hợp cho vùng bãi thấp (hình 5.4c). 5.4.2. Chân khay sâu Áp dụng cho vùng bãi biển xâm thực mạnh, để tránh moi hẫng khi mặt bãi bị xói sâu. Chân khay sâu cắm xuống không nhỏ hơn 1,0 m. Chân khay sâu có nhiều loại, thường dùng các loại sau: - Chân khay bằng cọc gỗ: hình 5.4 d. - Chân khay bằng cọc BTCT hoặc bằng ống bê tông cốt thép: hình 5.4e. 5.4.3. Kích thước đá chân khay - Đá chân khay phải ổn định dưới tác dụng của dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê. - Vận tốc cực đại của dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê được xác định: (5-6) Trong đó: V max - Vận tốc cực đại của dòng chảy (m/s); L s , H s - Chiều dài và chiều cao sóng thiết kế (m); h - Độ sâu nước trước đê (m); g - Gia tốc trọng lực (m/s 2 ); - Trọng lượng ổn định của viên đá ở chân khay kè mái đê biển G d được xác định theo bảng 5.5. Bảng 5.5. Trọng lượng ổn định viên đá theo V max V max­ (m/s) 2,0 3,0 4,0 5,0 G d (kg) 40 80 140 200 Hình 5.4. Cấu tạo chân khay kè mái đê biển 5.5. Tính toán ổn định công trình gia cố mái đê 5.5.1. Tính toán ổn định tổng thể gồm: - Ổn định trượt của công trình gia cố bờ cùng với thân đê và ổn định trượt theo mặt đáy công trình gia cố bờ. - Ổn định trượt của công trình gia cố bờ cùng với thân đê theo phụ lục G. - Ổn định trượt theo mặt đáy công trình gia cố bờ có thể đơn giản hoá thành trượt tổng thể theo mặt phẳng gẫy khúc FABC (hình 5.5). Hình 5.5. Sơ đồ tính toán ổn định tổng thể công trình gia cố mái Giả thiết các giá trị độ sâu trượt khác nhau t, thay đổi B để tính ra hệ số ổn định trượt theo phương pháp cân bằng giới hạn và tìm ra mặt trượt nguy hiểm nhất. Hệ số ổn định của khối đất BCD được tính toán như sau: (5-7) (5-8) (5-9) Trong đó: f 1 - Hệ số ma sát giữa các lớp gia cố và thân đê; ử - Góc ma sát của đất nền; C - Lực dính của đất nền; t - Độ sâu trượt; G 1 - Trọng lượng khối gia cố; G 2 - Trọng lượng khối đất trượt ABD; G 3 - Trọng lượng khối đất trượt BCD. 5.5.2. Tính toán ổn định nội bộ lớp gia cố Kết cấu gia cố không chắc chắn, hoặc chôn sâu khó xuất hiện trượt tổng thể, thì phải ổn định của nội bộ khối công trình gia cố. Khối gia cố và thân đê là vật liệu có cường độ chống cắt khác nhau, khi mực nước thấp thường xảy ra trượt theo mặt tiếp xúc có cường độ chống cắt yếu (hình 5.6). Hình 5.6. Sơ đồ tính toán trượt nội bộ công trình gia cố mái Giả thiết mặt trượt đi qua giao điểm giữa mực nước trước công trình và mặt nứt trượt của chân đê. Mặt trượt là mặt gẫy abc. Hệ số ổn định của lớp đá gia cố mái (5-10) Với: (5-11) (5-12) (5-13) Trong đó: m 1 - Hệ số mái dốc của đê ở trên điểm b; m 2 - Hệ số mái dốc của mặt trượt dưới điểm b; n - n= f 1 /f 2 ; f 1 - Hệ số ma sát giữa lớp gia cố với đất đê; f 2 - Hệ số ma sát trong giữa vật liệu gia cố mái. (5-14) Trong đó: ử - Góc ma sát của khối gia cố mái; f 2 - Trị số hệ số ma sát xác định qua phương trình. 5.5.3. Tính toán ổn định lớp gia cố bờ khi có sử dụng geotextile Ổn định chống trượt lớp phủ bảo vệ đảm bảo: G 1 < f 1 x G 2 hoặc (5-15) 6. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH NGĂN CÁT GIẢM SÓNG GIỮ BÃI 6.1. Chỉ dẫn chung Khi bãi biển bị xâm thực mạnh bởi sóng và dòng chảy, đê biển ngoài bảo vệ trực tiếp bằng kè gia cố mái đê cần bảo vệ kết hợp bằng các giải pháp sau: - Rừng cây ngập mặn trồng trên vùng bãi trước đê; - Hệ thống mỏ hàn ngăn cát; - Hệ thống đê giảm sóng; - Hệ thống công trình kết hợp giữa mỏ hàn ngăn cát và đê giảm sóng. 6.1.1. Rừng cây ngập mặn và điều kiện ứng dụng a/ Tác dụng của rừng cây ngập mặn Trồng cây chắn sóng đúng quy cách là một biện pháp kỹ thuật rất có hiệu quả, giảm chiều cao sóng để bảo vệ đê biển, chống sạt lở đê và chống xói bờ biển, bờ sông, tăng khả năng lắng đọng phù sa. Bãi biển được bồi cao dần lên, hình thành các miền đất mới có thể quai đê lấn biển. b/ Điều kiện để phát triển rừng cây ngập mặn - Khí hậu: Vùng ven biển, thích nghi cho việc trồng cây ngập mặn, ở miền Bắc mùa đông có nhiệt độ thấp hơn nên loài cây ít và cây nhỏ bé hơn rừng ngập mặn ở miền Nam. - Lượng mưa: Rừng ngập mặn cần có nước mưa, đặc biệt trong thời kỳ ra hoa kết trái, nước mưa sẽ pha loãng nồng độ muối trong đất, nhất là những ngày nắng nóng. - Thuỷ triều: Cần có nước thuỷ triều lên xuống hàng ngày, lưu thông, nếu ngập úng lâu ngày cây ngập mặn sẽ chết, cần trồng cây ngoài đầm nuôi thuỷ sản. - Độ mặn của đất và nước: Loài cây như đước, đâng, vẹt, trang phát triển ở những nơi có độ mặn trung bình (1,5 –2,5)%; Chịu mặn cao hơn có cây mắm, cây sú. Một số cây ưa thích nước lợ, có độ mặn thấp, như cây bần chua, cây dừa nước. - Địa hình, địa chất: + Rừng ngập mặn phát triển ở bãi lày bằng phẳng, dốc thoai thoải, vùng ven biển cửa sông có nhiều đảo che chắn, ít chịu ảnh hưởng của gió bão. + Mỗi loài cây ngập mặn thích nghi với địa hình khác nhau, như cây mắm, cây bần sống nơi đất thấp, cây tra, cây cóc thường sống nơi đất chỉ ngập lúc nước thuỷ triều. + Cây ngập mặn phát triển tốt ở nước triều có đất phù sa chứa nhiều mùn hữu cơ và khoáng chất. Đối với đất ít phù sa, hạt cát nhiều, cây ngập mặn vẫn có thể sống nhưng chậm lớn, cây thấp bé nhưng cành nhiều. 6.1.2. Các giải pháp công trình ngăn cát, cản sóng Để chóng xói mòn bãi biển thường bố trí hệ thống mỏ hàn theo phương vuông góc với phương chuyển động của dòng bùn cát ven bờ (đường bờ). Tường cản sóng song song và cách một khoảng với đường bờ; Công trình chữ T gọi tắt là kè T (kết hợp cả mỏ hàn ngăn cát và tường cản sóng - hình 6.1). a/ Chức năng của mỏ hàn ngăn cát: - Ngăn chặn dòng bùn cát ven bờ, giữ bùn cát lại gây bồi cao cho vùng bãi bị xâm thực. - Điều chỉnh đường bờ biển, làm cho phương của dòng gần bờ thích ứng với phương truyền sóng, giảm nhỏ lượng bùn cát trôi. - Che chắn cho bờ khi bị sóng xiên góc truyền tới, tạo ra vùng nước yên tĩnh, làm cho bùn cát trôi bồi lắng lại ở vùng này. - Hướng dòng chảy ven bờ đi ra vùng xa bờ. - Giảm dòng ven bờ. b/ Chức năng của tường cản sóng - Che chắn sóng cho vùng sau tường, giảm yếu tố tác dụng của sóng vào vùng bờ bãi, chống xâm thực. - Thu gom bùn cát trôi để hình thành dải bồi tích giữa tường và bờ, làm giảm dòng ven bờ. c/ Chức năng của công trình dạng chữ T (kè T): Kết hợp chức năng của hai loại trên. Căn cứ vào các yếu tố sau các yếu tố sau để chọn loại công trình cho thích hợp: - Ở vùng bờ biển đáy cát tương đối thô, bùn cát trôi bờ biển chiếm ưu thế, vùng bờ biển tương đối nhỏ, độ dốc đáy lớn, sóng truyền xuyên góc vào bờ, dải sóng vỡ hẹp thì sử dụng hệ thống mỏ hàn sẽ có hiệu quả hơn. - Ở vùng đáy biển thoải, sóng tác dụng vuông góc với đường bờ, dải sóng vỡ rộng, thường sử dụng tường cản sóng hoặc kè T. Cần so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa phương án bố trí mỏ hàn, tường cản sóng và các phương án khác để lựa chọn. Để giảm yếu dòng chảy ven bờ cần sử dụng kè T. - Đối với công trình theo phương ngang, có thể sử dụng kết cấu khối đặc hoặc kết cấu xốp. Công trình khối đặc ngăn chặn bùn cát có hiệu quả hơn, nhưng có thể xảy ra phía xói hạ lưu, dễ xảy ra dòng chảy mạnh dọc theo trục đê, dẫn đến xói chân và mũi công trình. Cần lựa chọn kích thước, dạng kết cấu, phương thức bố trí phù hợp. - Đối với công trình dọc theo phương dọc, nên sử dụng kết cấu khối đặc hoặc kết cấu xốp, có hệ số rỗng nhất định. Hình 6.1. Các giải pháp bảo vệ đê biển bằng công trình ngăn cát, cản sóng 6.2. Thiết kế rừng ngập mặn chống sóng 6.2.1. Các loại cây ngập mặn có tác dụng chống sóng, bảo vệ đê 1. Cây sú - Tên khoa học: Aegiceras comicalatun - Cây bụi, cao 0,5 ¸ 3 m, nhiều cành, nhánh, sinh trưởng vũng bãi lầy. - Thích nghi độ mặn khác nhau, có ở 3 miền Bắc , Trung, Nam. - Trồng bằng quả, cắm trực tiếp cuống quả xuống bùn, 1kg có 1..200 ¸ 1.500 quả. 2. Cây mắm - Tên khoa học: Avicennia alba (hoặc mấn trắng); Avicennia alnata (mắm hoặc mấn quăn); - Cây gốc cao 10 ¸ 12 m, sinh trưởng vùng đất bùn chặt; - Mọc chủ yếu từ Vũng Tàu trở vào; - Trồng bằng cách rắc quả lên bùn hoặc làm bầu ươm rồi cắm, 1kg có 300 ¸ 400 quả. 3. Cây mắn biển - Tên khoa học: Avicennia marina. - Cây bụi, cao 0,5 ¸ 5 m ở đất ít phù sa và 10 ¸ 12 m ở đất bùn. - Mọc nhiều ở các bãi mới bồi ở cửa sông miền Bắc, có ở ba miền Bắc, Trung, Nam. - Trồng bằng cách cắm quả xuống bùn hoặc làm bầu ươm rồi cắm. 4. Cây vẹt - Tên khoa học: + Bruguiera gumriohiza (vẹt dù, vẹt rễ lồi); + Bruguiera uylindrica (vẹt trụ, vẹt khoang); + Bruguiera parviflora (vẹt tách); + Bruguiera saxangula (vẹt đen, bông hạt). - Cây gốc cao từ 5 ¸ 25 m. - Loại 1: cây cao từ 5 ¸ 8 m, thường mọc ở vùng đất bùn chắc ở miền Bắc và miền Trung. Cây loại 2;3;4: cây cao hơn, mọc ở vùng từ Vũng Tàu trở ra. - Trồng bằng cách cắm 1/3 trụ mầm xuống bùn hoặc làm bầu cơm. 5. Cây trang - Tên khoa học: Kandelin candel. - Cây gỗ cao từ 4 ¸ 10 m, mọc ở bùn cát, bùn xốp, có độ mặn thay đổi, chịu được biến đổi nhiệt độ lớn; - Mọc nhiều ở ven biển, cửa sông 3 miền Bắc, Trung, Nam; - Trồng bằng cánh cắm 1/3 trụ mầm xuống bùn. 6. Cây đước - Tên khoa học; + Rhizophora apicullata (đước, đước đôi); + Rhizophora styloza ( đước đôi, đước đâng); + Rhizophora mucronata (đung, đước hộp); + Rhizophora styloza (đước vòi, đước chằng); - Cây gốc cao 2 ¸ 8 m, có cây cao 20 ¸ 30 m, sống ở nơi đất bùn pha cát. - Loại 3 và 4: cây thấp nhỏ 2 ¸ 8 m có mặt ở cả ba miền Bắc, Trung, Nam. Loại 4 sống chủ yếu ở miền Bắc. Loại 1: cây cao hơn sống ở miền Nam Trung Bộ và Nam Bộ; - Trồng bằng cách cắm 1/3 trụ mầm xuống bùn, bùn cát. 7. Cây cóc - Tên khoa học: + Lumizera littorea (cóc, cóc đỏ); + Lumnizera racemosa (cóc vàng, cóc trắng); - Cây cao 5 ¸ 15 m ưa sống trên bùn cát chặt, chịu mặn. Đôi khi sống trên cả bờ ruộng muối bỏ hoang. Loại 2: có mặt ở cả 3 vùng Bắc, Trung, Nam. Loại 1: phân bố từ Nam Trung Bộ trở vào. - Trồng cây bằng cách gieo hạt vào bầu ươm, sau 6 ¸ 8 tháng mới đem trồng, tỷ lệ sống thấp, đà tăng trưởng chậm. 8. Cây tràm - Tên khoa học: Melaleuca cajuputi (tràm, đước tràm, tràm gió); - Cây cao 10 ¸ 15 m, sống ở vùng ngập mặn theo mùa, độ mặn rất thấp, ngọt vào mùa mưa. Cây sống chủ yếu ở vùng Đồng Tháp Mười, U Minh và một số ít ở Miền Trung; - Trồng cây bằng cách gieo hạt trực tiếp hoặc cấy cây non hoặc ươm cây giống sau một năm mới đem trồng; - Với chủng loại cây thấp (cây cao dưới 10 m) trồng khoảng cách các cây 1m x 1m, mật độ 10.000 cây/ ha. - Với cây cao trên 10 m, trồng khoảng cách 2,5 m x 2,5 m, mật độ 1.000 cây/ ha. 9. Cây dừa nước - Tên khoa học: Nypa jruticasn; - Sống ở vùng đất bùn bồi tụ, theo triền sông nước lợ, nước lưu thông (vùng Quảng Nam, Nam Trung Bộ và Nam Bộ); - Trồng bằng cách trực tiếp ấn quả xuống bùn hoặc ươm cây trong bầu, sau hai tháng đem trồng. 10. Cây bần - Tên khoa học: + Sonneratia alba (bần trắng, bần đắng); + Sonneratia caseolaris (bần chua, cây lậu); + Sonneratia ovata (bần ổi, bần hôi); - Cây cao 4 ¸ 15 m, thích sống ở vùng đất bùn dày, nước lợ cửa sông. - Loại 2: có cả ở 3 miền Bắc, Trung, Nam; khả năng tái sinh và độ sinh trưởng nhanh. Loại 1 sống ở Miền Nam. Loại 3 sống ở Vũng Tàu trở vào. - Trồng cây bằng cách gieo ươm hoặc bứng cây. 11. Cây xu - Tên khoa học: + Xylocarpus molucensis gratum (xu ổi); + Xylocarpus molucensis (xu sung); - Cây cao 10 ¸ 15 m, thường mọc ở nơi đất bùn cát, chỉ ngập khi triều trung bình đến triều cao; - Cây xu ổi mọc ở cả ba miền Bắc, Trung, Nam; cây xu sung chỉ mọc từ Nam Trung Bộ trở ra; - Trồng bằng cách ươm hạt trong bầu, sau 8 ¸ 10 tháng bứng cây non đem trồng. 6.2.2. Quy cách rừng ngập mặn a/ Mật độ - Trồng các cây theo hình thức “hoa mai”; - Với chủng loại cây thấp (dưới 10 m) trồng khoảng cách các cây 1m x 1 m, mật độ 10.000 cây/ ha; - Với cây cao (trên 10 m) trồng khoảng cách 2,5 m x 2,5 m, mật độ 1.000 cây/ha. b/ Phạm vi Chiều rộng rừng cây (B c ) tối thiểu phải lớn hơn 2 lần chiều dài bước sóng. Theo kinh nghiệm B c = 40 ¸ 80 m đối với đê cửa sông và B c tối thiểu bằng120 ¸ 200 m đối với đê biển. 6.3. Bố trí và các loại kết cấu công trình ngăn cát, giảm sóng 6.3.1. Cấu tạo mỏ hàn và sơ đồ bố trí a/ Các bộ phận tạo thành mỏ hàn gồm: mũi, thân và gốc : hình 6-2. Mỏ hàn từ bờ vươn ra biển, làm giảm tác dụng của sóng và dòng chảy vào bờ biển, ngăn chặn bùn cát chuyển động dọc bờ, gây bồi lắng vào giữa hai mỏ hàn, mở rộng và nâng cao thềm bãi củng cố đê, bờ. b) Bố trí hệ thống mỏ hàn bảo vệ bờ biển và gây bồi bãi biển - Tuyến bố trí; Cần hoạch định đường bờ mới cho đoạn bờ cần bảo vệ, đường bờ mới này cần trơn thuận, nối tiếp tốt với đường bờ đoạn không có mỏ hàn. Chiều dài của mỏ hàn không quá ngắn, cần ra tới dải sóng vỡ và vùng có dòng ven mạnh. - Phương của mỏ hàn; đặt vuông góc với đường bờ biển. Nếu hướng sóng ổn định, theo hướng sóng tới bờ để chọn phương của mỏ hàn có lợi nhất cho việc bồi lắng giữa các mỏ hàn. - Theo kinh nghiệm : Nên chọn góc giữa hướng sóng và trục mỏ hàn là d = 100 0 ¸ 110 0 , không nên lấy d ³ 120 0 . Chọn góc a để diện tích tam giác ABC (hình 6-3) đạt cực đại: a và q cần thoả mãn: (7-1) + Khi q = 30 0 ¸ 35 o thì nên lấy: a = 110 0 ; + Khi q = 60 0 ¸ 90 o thì nên lấy: a = 90 0 ; Có thể dùng mỏ hàn có dạng chữ T, hoặc chữ Z để tăng hiệu quả cản sóng, gây bồi (dạng mỏ hàn này thường có kinh phí cao, khó duy tu, bảo vệ): hình 6.4. Hình 6-2: Các bộ phận của mỏ hàn OB : Gốc; BC:Thân; CE: mũi. Hình 6-3: Sơ đồ bố trí mỏ hàn Hình 6-4. Sơ đồ một số dạng mỏ hàn (mặt bằng) - Chiều dài mỏ hàn: Mỏ hàn cần bố trí thành hệ thống, chiều dài mỏ hàn có thể lấy bằng chiều rộng bãi cần bảo vệ cộng thêm 1/5 khoảng cách giữa hai mỏ hàn. Thường lấy bằng 40 ¸ 60 m đối với bãi sỏi đá nhỏ, 100 ¸ 150 m đối với bãi đất cát. - Khoảng cách giữa các mỏ hàn: thư­ờng lấy bằng 1,5á2,0 lần chiều dài mỏ hàn, đối với bờ biển sỏi đá; 1,0á1,5 lần đối với bờ biển đất cát: hình 6-5 và 6-6. Hình 6-5. Sơ đồ bồi lắng giữa các mỏ hàn trong trường hợp q = 30 0 ¸ 55 0 Ghi chú: l - Chiều dài mỏ hàn Hình 6-6. Sơ đồ bồi lắng giữa các mỏ hàn tr­ường hợp sóng vuông góc với bờ Ghi chú: l - Chiều dài mỏ hàn Đối với dự án có quy mô lớn, phải bố trí một số mỏ hàn thử nghiệm, tiến hành quan trắc hiện tr­ường rút kinh nghiệm để thiết kế cho phù hợp. 6.3.2. Bố trí và cấu tạo đê giảm sóng a) Cấu tạo đê giảm sóng Đê dọc, cách bờ một khoảng cách nhất định, trục đê th­ường song song với bờ, để giảm sóng, bảo vệ bờ gọi là đê giảm sóng. Đê giảm sóng có hai đầu đê và thân đê. Thân đê có một mặt cắt ngang gần như­ đồng đều trên suất chiều dài và có 2 phía chịu tải trọng khác nhau: phía biển và phía bờ (hình 6-7). Hình 6-7: Sơ đồ cấu tạo đê giảm sóng a) Mặt bằng; b) Nhìn chính diện từ bờ; c) Cắt ngang Đê giảm sóng loại đê nhô (cao trình đỉnh đê cao hơn mực n­ước) hoặc đê ngầm (cao trình đỉnh đê thấp hơn mực n­ước); Đê liên tục (chạy suốt chiều dài dọc đoạn bờ cần bảo vệ) hoặc đê đứt khúc (từng khúc đặt cách nhau trên cùng một tuyến, quãng đứt giữa 2 khúc gọi là cửa đê). b) Đánh giá hiệu quả của đê giảm sóng Hiệu quả tiêu sóng của đê ngầm: hệ số tiêu sóng K m = H si /H s . - Đối với tư­ờng mỏng (hình 6-8): (6-1) Trong đó: a- Độ sâu nư­ớc đỉnh đê; B- chiều rộng đỉnh đê; H s /L s - độ dốc sóng đến; h- và độ sâu trư­ớc đê; d- Chiều cao đê giảm sóng; H s i - Chiều cao sóng sau đê; H s - Chiều cao sóng trước đê. Hình 6-8: Hiệu quả giảm sóng của đê t­ường mỏng - Đối với đê tư­ờng đứng mặt cắt chữ nhật (hình 6-9): (6-2) Hình 6-9: Hiệu quả giảm sóng của đê mặt cắt chữ nhật Công thức 6-1 và 6-2 thích hợp cho trư­ờng hợp 0,46 Ê h/d Ê 1,0. Khi h/d < 0,7 tác dụng của đê ngầm không rõ rệt. - Đối với đê đá đổ (hình 6-10): + Trư­ờng hợp a/H s Ê 0 (đê ngầm): (6-3) + Trư­ờng hợp 0,25 > a/H s > 0 (đê nhô): (6-4) Công thức (6-3) thích hợp khi B = (1á3) H s ; L s /H s = 10 á30, mái dốc và sau đê đều có m = 2; h/H s = 2,5; Trong đó: H sl , H sl - Chiều cao sóng trư­ớc và sau đê, m; a - Độ sâu n­ước trư­ớc đỉnh đê m; Đê ngầm a có giá trị âm, Đê nhô a có giá trị dư­ơng; d - Độ cao đê ngầm (m); B - Chiều rộng đỉnh đê (m). Hình 6-10. Hiệu quả giảm sóng của đê đá đổ c) Bố trí đê giảm sóng Đê giảm sóng có thể dài liên tục, phủ hết chiều dài bờ bị sạt lở, thường bố trí từng đoạn, để chừa các cửa nhằm trao đổi bùn cát ngoài và trong đê. - Vị trí đặt đê: Căn cứ vào mục đích khai thác, sử dụng vùng bãi cần đư­ợc bảo vệ, so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật các phương án vừa quyết định. Khoảng cách giữa bờ và đê giảm sóng nên lấy khoảng 1,0 á1,5 chiều dài sóng nư­ớc sâu. - Chiều dài đoạn đê giảm sóng đứt khúc lấy bằng1,5 á3,0 lần khoảng cách giữa đê và đư­ờng bờ, Khoảng cách giữa hai đoạn đê đứt khúc (cửa đê) lấy bằng 1/3 á1/5 chiều dài một đoạn đê và bằng hai lần chiều dài sóng. - Cao trình đỉnh đê: Đối với đê ngầm: có thể lấy bằng H Tp - 1/2 H S ở vị trí đê + Độ lún; - Đối với đê nhô: có thể lấy bằng H Tp + 1/2 H S ở vị trí đê + Độ lún. - Chiều rộng đỉnh đê giảm sóng: Xác định qua tính toán ổn định công trình, thư­ờng lấy lớn hơn độ sâu nư­ớc dư­ới Z tp ở vị trí đê. 6.3.3. Hệ thống công trình phức hợp ngăn cát - Giảm sóng Trong điều kiện thuỷ hải văn phức tạp, cần kết hợp công trình ngang bờ và công trình dọc bờ, phối hợp hiệu quả chắn cát dọc bờ và giảm sóng, chắn cát ngang bờ. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể có thể bố trí công trình theo 3 sơ đồ sau: a) Sơ đồ 1 : kết hợp giữa hệ thống mỏ hàn và đê giảm sóng, tạo thành một tổ hợp đê bao ngăn ô (hình 6-11). Hình 6-11. Đê bao ngăn ô b) Sơ đồ 2 : Hệ thống mỏ hàn (hình 6-12). Hình 6-12: Hệ thống công trình chữ T c) Sơ đồ 3 : hệ thống công trình phức hợp giữa phư­ơng ngang, phương dọc và cao thấp khác nhau (hình 6-13). Hình 6-13. Hệ thống công trình phức hợp 6.4. Thiết kế đê công trình ngăn cát, cản sóng dạng thành đứng 6.4.1. Các loại kết cấu công trình dạng thành đứng a) Công trình bằng kết cấu trọng lực: Dùng để ngăn cát, cản sóng vùng gần bờ, bảo vệ đê biển, không cần sử dụng các loại thùng chìm, cọc trụ đ­ường kính lớn, thư­ờng sử dụng kết cấu khối chuồng (hoặc cũi) và kết cấu khối xếp. - Công trình có kết cấu chuồng (hoặc cũi) gỗ hoặc bê tông cốt thép (hình 6.14a). Gỗ tràm dùng đóng chuồng rất tốt, trong chuồng (hoặc cũi) chất bao tải cát, đá hộc. - Công trình có kết cấu khối xếp bê tông: hình dạng đơn giản như­ (hình 6.11b). b) Công trình bằng kết cấu cọc, cừ: - Loại 1 hàng cọc gỗ đơn: cần đóng thẳng, bố trí dích dắc, so le, có thanh giằng, chiều cao khoảng 1,5 m (hình 6,15 a). Quanh chân cọc rải đá hộc chống xói: dùng để ngăn cát ven bờ; - Loại 2 hàng cọc gỗ: tạo thành tư­ờng vây có liên kết ngang, dọc, chất vật liệu tạo khối giữa 2 hàng cọc (hình 6-15b). - Cọc bê tông cốt thép đơn hoặc kép: có bản chắn, sử dụng trong công trình chắn sóng không lớn, thi công đóng cọc bê tông cốt thép thuận tiện (hình 6-15c). - Công trình cừ thép đơn hoặc kép: dùng trong vùng sóng lớn, bãi biển tương đối sâu, yêu cầu độ ổn định cao (hình 6-15d). 6.4.2. Cấu tạo công trình thành đứng dạng trọng lực a) Trọng lư­ợng và kích th­ước khối xếp - Trọng l­ượng khối bê tông không nhỏ hơn các trị số trong bảng 6-1. Bảng 6-1. Trọng lượng khỗi bê tông xếp Chiều cao sóng thiết kế, m: 2,6á3,5 3,6á4,5 4,6á5,5 5,6á6,0 6,1á6,5 6,6á7,0 Trọng lượng khối xếp, tấn: 30 40 50 60 80 100 Có thể dùng các khối có trừ lỗ để sau khi lắp đặt sẽ đổ bê tông bổ sung tăng trọng lượng. Các khối xếp nên ít chủng loại. Tỷ lệ giữa kích thư­ớc cạnh dài và chiều cao £ 3 lần, giữa kích thư­ớc cạnh ngắn và chiều cao ³ 1 lần. Khối bê tông đỉnh cần phủ hết chiều rộng mặt cắt ngang, chiều dày ³ 1,0 m, có liên kết chặt chẽ với thân đê. b) Cách xếp khối - Chiều rộng khe thẳng đứng giữa các khối xếp khoảng 2 cm, bố trí lệch nhau với khoảng cách như bảng 6-2. Bảng 6-2. Độ lệch vị trí các khe Độ lệch vị trí các khe Trọng l­ượng khối xếp (tấn) £ 40 > 40 Trên mặt cắt ngang ³ 0,8 m ³ 0,9 m Trên phẫu diện dọc hoặc trên mặt bằng ³ 0,5 m ³ 0,6 m - Trong tr­ường hợp đặc biệt: khoảng cách chênh lệch giữa các khe biến dạng có thể lấy từ 10 á30 cm, khe biến dạng liên thông từ đỉnh đến đáy t­ường rộng từ 2á 5 cm. Khe biến dạng nên bố trí ở các vị trí có sự thay đổi về dạng kết cấu, chiều cao thân t­ường hoặc độ dày bệ, tính chất đất nền. c) Bệ công trình - Độ dày bệ đá đổ đư­ợc xác định qua tính toán, nên ³ 1,0 m. Đá hộc đổ bệ có trọng l­ượng từ 10 á100 kg. Bệ cần được đầm nện theo yêu cầu đẩm bảo kỹ thuật. - Dọc theo chân bệ, cần có sân gia cố bằng đá hộc, rộng khoảng 0,25 lần chiều cao sóng thiết kế. Chiều dày lớp gia cố đáy ³ 0,5 m, thường dùng 2 lớp đá xác định theo vận tốc dòng chảy do sóng tạo ra ở thành đứng (phụ lục H). Hình 6-14. Sơ đồ cấu tạo công trình thành đứng dạng trọng lực a) Bằng chuồng gỗ, hoặc bê tông; b) Bằng khối xếp bê tông. Hình 6-15. Sơ đồ cấu tạo công trình dạng thành đứng có kết cấu cọc cừ d) Đoạn đầu mũi: Quy định là phần ngoài cùng của công trình có độ dài bằng 2 lần chiều rộng đỉnh, cần tăng c­ường gia cố phần vai bệ bằng các khối bê tông hình hộp lập phư­ơng nặng gấp 2á3 lần khối phủ mái. Nếu là bệ đắp cao, mái bệ cần lấy thoải hơn so với đoạn trong. e) Đoạn gốc: th­ường dùng kết cấu mái nghiêng, nối tiếp tốt với bờ, không cần gia cố đặc biệt nếu không có tập trung năng l­ượng sóng rõ rệt. 6.4.3. Tính toán công trình thành đứng trọng lực a) Tổ hợp tải trọng - Tổ hợp thiết kế: với các trường hợp sau: + Mực n­ước cao thiết kế và chiều cao sóng lấy chiều cao sóng thiết kế. + Mực n­ước thấp thiết kế và chiều cao sóng thiết kế xác định bằng phương pháp tính toán khúc xạ từ các yếu tố sóng n­ước sâu trong điều kiện mực n­ước thấp thiết kế. + Trường hợp mực nư­ớc cao thiết kế trư­ớc công trình có sóng đứng và mực nước thấp thiết kế, sóng bị vỡ, cần phải tính toán theo mực n­ước gây ra áp lực sóng lớn nhất trong quá trình mực n­ước thay đổi từ mực nư­ớc thấp thiết kế đến mực nư­ớc cao thiết kế. - Tổ hợp kiểm tra: với các trường hợp sau: + Mực n­ước cao kiểm tra và chiều cao sóng lấy chiều cao sóng thiết kế. + Mực nư­ớc thấp kiểm tra, không xét đến tác dụng của sóng. Trong quá trình thiết kế và kiểm tra có thể không xét đến tổ hợp sóng ở cả hai phía trong và ngoài đê, mà coi ở phía khuất sóng có mực n­ước tĩnh. b) Nội dung tính toán, bao gồm: - Ổn định chống lật dọc theo đáy đê và theo các khe nằm ngang, khe răng trong thân công trình; - Ổn định chống trượt theo đáy công trình và theo các khe nằm ngang trong thân công trình; - Ổn định chống trư­ợt theo đáy bệ; - Sức chịu tải của bệ và đất nền; - Ổn định tổng thể; - Lún nền; - Trọng l­ượng ổn dịnh của các viên đá, cấu kiện bệ và gia cố đáy. Cách tính toán theo phụ lục H. 6.4.4. Tính toán công trình thành đứng bằng cọc, cừ a) Tổ hợp tải trọng - Tổ hợp cơ bản (thiết kế): chủ yếu là áp lực sóng; - Tổ hợp đặc biệt: chủ yếu là các lực xuất hiện trong quá trình thi công. b) Áp lực đất và phản lực nền - Đối với cọc cứng: Áp lực chủ động và bị động tính theo ph­ương pháp Coulomn. - Đối với cọc mềm: Áp lực đất cần tính sự tư­ơng tác giữa c­ường độ áp lực đất với biến dạng của tư­ờng cọc. c) Xác định độ sâu chôn cọc, nội lực trong cọc Dùng phương pháp đồ giải, hoặc giải tích theo tiêu chuẩn hiện hành để tính (hình 6-16). - Chiều sâu chôn cọc, t (m); - Mô men ở bụng cọc, M (tm); - Độ võng của cọc, f (mm). d) Tính độ bền của cọc và các cấu kiện khác - Độ bền của cọc: Xác định theo mục Điều 6.4.4 và những yêu cầu khi thi công, chế tạo. Cần kiểm tra nứt và các yêu cầu khác theo điều kiện làm việc của cọc. - Các cấu kiện khác như: Thanh neo, dầm mũ, dầm ốp, khối phủ mặt, cọc chống xiên, bản chắn, khối hoặc gờ cản sóng ở đỉnh v.v… phải tính nội lực và độ bền. Hình 6-16. Các sơ đồ tính toán cọc đơn (tự do) e) Phạm vi gia cố chân công trình (hình 6-17) (6-5) Trong đó: l k - Phạm vi gia cố chân công trình; L S - Chiều dài sóng có ý nghĩa tại chân công trình. Hình 6-17. Phạm vi gia cố chân công trình bằng cọc, cừ 6.5. Thiết kế công trình ngăn cát, giảm sóng dạng mái nghiêng 6.5.1. Các loại hình mặt cắt ngang đê mái nghiêng Cấu tạo đê mái nghiêng ngăn cát, giảm sóng bao gồm: - Th­ượng tầng: khối t­ường đỉnh đê; - Trung tầng: lõi đê, mái đê, lớp phủ mái; - Hạ tầng: lớp đệm, lăng thể chân đê. Thường có 4 loại hình mặt cắt (hình 6-18): a) Loại 6-18a: Lõi đê đá đổ không phân loại, đ­ược bọc một lớp đá hộc lớn xếp khan, lớp phủ mái bằng đá hộc hoặc khối bê tông, có lăng thể chân đê phía biển. b) Loại 6-18b: Tại mực n­ước thi công đặt bậc cơ. Mái phía trên bậc cơ là đá lát khan hoặc đá xây. c) Loại 6-18c: Các khối bê tông hình hộp đ­ược chất trực tiếp trên đệm đá, hình thành thân đê. d) Loại 6-18d: Trên đỉnh có đặt khối bê tông dạng t­ường góc. Mặt cắt đê cần chọn thích hợp với các điều kiện tự nhiên tại vùng xây dựng. Nên sử dụng các khối bê tông dị hình trong mái đê nghiêng. Một số ví dụ: xem ở hình từ 6-19 đến 6-22. Hình 6-18. Các dạng mặt cắt ngang đê mái nghiêng 6.5.2. Xác định kích th­ước mặt cắt ngang a) Cao trình và chiều rộng đỉnh công trình: Căn cứ yêu cầu kỹ thuật về ngăn cát và mức độ giảm sóng cho phía sau công trình để xác định. - Nếu chỉ ngăn cát, đỉnh công trình chỉ cần ngang với mực nư­ớc giờ có tần suất bảo đảm 50%. - Nếu kết hợp giảm sóng, thì tham khảo phần hiệu quả giảm sóng ở Điều 6.3.2. - Ngoài ra cần xét thêm các vấn đề sau: + Sóng và dòng chảy khi tràn qua không ảnh hư­ởng đến diễn biến luồng và sự đi lại của tàu thuyền. + Nhu cầu đi lại, giao thông trên đỉnh trong giai đoạn thi công và khai thác. + Chiều rộng của đỉnh công trình: Mái nghiêng lấy bằng 1,1á1,25 lần chiều cao sóng thiết kế, có thể lấy bằng chiều sâu n­ước thiết kế (ở đầu mũi), tối thiểu nên bằng 3 lần chiều rộng khối phủ mái phía biển. b) Khối t­ường đỉnh, nhằm: - Tăng độ cao đỉnh mà không mở rộng thân công trình; - Chống sự phá hoại của sóng tràn; - Tạo đ­ường giao thông đi lại. Để chắn sóng, cao trình đỉnh t­ường không nên đặt thấp hơn so với mực n­ước cao thiết kế một lần chiều cao sóng thiết kế. Nếu không có yêu cầu cao về chắn sóng thì có thể đặt thấp hơn. Nếu mái phía biển phủ đá hộc hoặc bê tông khối hình chữ nhật thì đỉnh của mái dốc cần cao hơn mực n­ước thiết kế từ 0,6 á 0,7 lần chiều cao sóng thiết kế. Chân tư­ờng đỉnh phải cách mép lõi đá mái nghiêng tối thiểu là 1m. Phần giữa mép lõi đá và chân tường đỉnh gọi là vai phải đủ rộng để lắp đặt đ­ược ít nhất một hàng khối phủ. Nếu mái phía biển đ­ược phủ một lớp tetrapod hoặc dolos thì cao trình đỉnh mái không đư­ợc thấp hơn cao trình đỉnh tư­ờng. Vai phải đủ rộng để xếp được 2 hàng, 2 lớp khối phủ (hình 6-23). Hình 6.23. Sơ đồ vai và t­ường đỉnh c) Lăng thể đá đổ chân mái phía biển Cao trình đỉnh lăng thể th­ường thấp hơn cao trình mực nư­ớc thấp thiết kế khoảng 1 lần chiều cao sóng thiết kế. Chiều rộng đỉnh mặt lăng thể không nhỏ hơn 1,0 m. Đối với mặt cắt ngang có bậc cơ, chiều rộng bậc cơ lấy khoảng 2,0 m. d) Độ dốc mái Thư­ờng kết cấu đá hộc thiết kế với mái dốc có m = 2,0 á 3,0. Khối bê tông nhân tạo có thể lắp đặt trên mái dốc m = 1,5 á 2,0. Ghi chú: Đối với mặt cắt dùng khối đổ bê tông trên đệm đá, chiều rộng thân đê tại mực nước thiết kế không đ­ược nhỏ hơn 3 lần chiều cao sóng thiết kế. Hình 6-25 c,d,e. Các dạng lăng thể chân dốc mái 6.5.3. Trọng lư­ợng ổn định của khối phủ mái nghiêng a) Khối bê tông dị hình phủ mái nghiêng Khối bê tông dị hình đư­ợc sử dụng làm khối phủ mái cho các công trình chịu tác động của sóng lớn, một số loại th­ường sử dụng giới thiệu trong hình 6-26. Khối tetrapop (hình 6-27) và dolos (hình 6-28) có thể sử dụng rộng rãi trong công trình mỏ hàn và đê dọc bờ trong hệ thống bảo vệ bờ biển. Hình 6-27. Khối tetrapod Thể tích khối tetrapod {V} = 0,28 H 3 Kích thước X A B C D E F G I J K L X/H 0,302 0,151 0,477 0,470 0,235 0,644 0,215 0,606 0,303 1,091 1,200 Hình 6-28. Khối dolos Thể tích khối dolos {V} = 0,16 C 3 A = 0,020 B = 0,32 C D = 0,057 E = 0,364 C b) Trọng l­ượng khối phủ - Trọng lư­ợng ổn định khối phủ trên mái nghiêng của đê mỏ hàn hay đê dọc xa bờ tính toán theo công thức Hudson (5-1), hệ số K D đối với các khối bê tông dị hình lấy theo bảng 6-3. Bảng 6-3. Hệ số K D đối với các khối bê tông dị hình Cấu kiện Số lớp K D Tetrapod 2 6 á 8 Dolos 2 10 á 12. - Các trư­ờng hợp cần tăng trọng l­ượng so với tính toán theo công thức Hundson: + Cần xét đến tầm quan trọng, tính phức tạp, nguồn tài liệu đầu vào không đủ tin cậy v.v…để tăng lên thích ứng. + Đê nằm trong vùng sóng vỡ, trọng l­ượng khối phủ cần tăng lên từ 10 á 25% so với vùng sóng không vỡ. + Vùng đầu mũi đê, trọng l­ượng khối phủ cần tăng lên từ 20 á 30% so với trọng lư­ợng tính toán cho thân đê. - Các trư­ờng hợp xét giảm trọng l­ượng: + + Chân mái đê vùng n­ước sâu: Ở vị trí thấp hơn mực nư­ớc thiết kế một khoảng từ 1,0 á 1,5 lần chiều cao sóng thiết kế, trọng l­ượng khối phủ mái phía bờ lấy bằng trọng l­ượng tính toán cho khối phủ mái phía biển. + + Phần mái dư­ới mực n­ước thấp thiết kế, có thể sử dụng đá có trọng l­ượng bằng đá lót d­ưới lớp phủ mái ngoài, như­ng không nhỏ hơn 150 á 200 kg, phải kiểm tra theo sóng tính toán ở sau đê. c) Trọng l­ượng khối gia cố đỉnh: Thư­ờng lấy bằng trọng l­ượng khối phủ mái ngoài t­ương ứng. Nếu đỉnh đê thấp (trên mực n­ước cao thiết kế không đến 0,2 lần chiều cao sóng thiết kế), trọng l­ượng khối gia cố đỉnh (không phải tư­ờng đỉnh), th­ường lấy gấp 1,5 lần trọng l­ượng khối phủ mái ngoài t­ương ứng. 6.5.4. Cấu tạo công trình mái nghiêng a) Chiều dày lớp phủ mái phía biển d f tính theo công thức: (6-6) Trong đó: d t - Chiều dày lớp phủ, m; n - Số lớp khối phủ; C f - Hệ số, cho ở bảng 6-4; Bảng 6-4. Hệ số C f Loại khối Cấu tạo C f P% P% Đá hộc Đổ 2 lớp 1,0 40 Tetrapod Xếp hai lớp 1,0 50 Dolos Xếp hai lớp 1,2 60 Xếp không theo quy tắc 1,1 60 Xếp theo quy tắc Đá hộc Xếp (đứng) 1 lớp 1,3 á 1,4 b) Số lư­ợng khối bê tông phủ mái tính: theo công thức: (6-7) Trong đó: N K - Số lư­ợng khối phủ, chiếc; F - Diện tích trung bình lớp phủ mái (tính vuông góc với độ dày), m 2 ; n - Số lớp khối phủ; p - Hệ số rỗng (%), tra bảng 6-4. c) Khối l­ượng bê tông lớp phủ mái tính theo công thức: (6-8) Trong đó: - A: Khối lư­ợng bê tông, m 3 ; - Các ký hiệu khác có ý nghĩa như­ đã giải thích trên. d) Đá lót d­ưới lớp phủ mái, lõi đê và lớp đệm - Lớp đá lót ngay d­ưới lớp phủ mái: cần bảo đảm 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 cuốn đi khi chư­a có khối phủ che chở. Th­ường trọng l­ượng viên đá lớp lót lấy bằng 1/10 á 1/20 trọng l­ượng khối phủ lớp ngoài. Chiều dày lớp lót th­ường lấy bằng 2 lần đường kính viên đá lót. - Lõi đê: thư­ờng dùng đá hộc có trọng lư­ợng từ 10 á 100 kg. Ở vùng đáy có thể bị xói dư­ới tác dụng của sóng, khối phủ mái và đá hộc lớn của lăng thể chân mái cũng cần đặt trên lớp đá đệm (loại đá 10 á100 kg), độ dày lớp đệm không nhỏ hơn chiều dày lớp chống xói đáy. e) Lớp gia cố đáy Dọc chân đê mái nghiêng, nếu đáy biển dễ xói cần bố trí sân gia cố đáy. Chiều rộng gia cố đáy bằng 0,25 chiều dài sóng ở phía đầu đê và ở mái phía chịu tác dụng sóng lớn, ở những phần khác lấy bằng 2,0 m. 6.5.5. Tính toán ổn định công trình mái nghiêng a) Đối với khối t­ường đỉnh - Áp lực sóng tác động lên khối tư­ờng đỉnh (hoặc khối bê tông phủ đỉnh), được xác định theo phư­ơng pháp như­ đối với công trình t­ường đứng, cần chú ý: + Nếu trư­ớc tư­ờng, mái chỉ phủ đá hoặc một khối bê tông hình vuông, thì không cần xét đến tác dụng chiết giảm của các khối đó đối với tư­ờng. + Khi các khối phủ nhô cao hơn đỉnh tư­ờng, và ở vai có hai hàng, hai lớp khối tetrapod hoặc dolos, áp lực sóng đối với t­ường (áp lực ngang và áp lực đẩy nổi), thì cần nhân với hệ số chiết giảm 0,6. - Tiến hành kiểm tra ổn định lật, tr­ượt của khối t­ường theo các phư­ơng pháp như­ đối với công trình t­ường đứng. b) Đối với ổn định đất nền - Công trình mái nghiêng trên nền không phải nham thạch thì kiểm tra ổn định tổng thể theo phư­ơng pháp tr­ượt cung tròn, tr­ường hợp có lớp kẹp đất yếu, phải tính theo phư­ơng pháp mặt tr­ượt gãy khúc (theo phụ lục G). - Gia cố nền đất yếu cho công trình mái nghiêng, thường sử dụng lớp đệm cát thoát nư­ớc. Khoảng cách thoát n­ước cố kết theo ph­ương thẳng đứng th­ường nhỏ hơn 5 m. Độ dày lớp cát đệm thư­ờng 1á2 m. Chiều rộng lớp cát đệm phải rộng hơn chiều rộng đáy đê. Khi lớp đất yếu dày, cần gia cố theo phư­ơng pháp thoát nư­ớc bằng giếng cát. Khi chiều dày lớp đất yếu mỏng, có thể dùng ph­ương pháp đổ đá hộc để ép trồi. 7. YÊU CẦU KỸ THUẬT THI CÔNG ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ ĐÊ BIỂN 7.1. Yêu cầu kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lư­ợng đắp đê 7.1.1. Yêu cầu kỹ thuật đắp đê a) Lên ga đảm bảo mặt cắt đê: Sử dụng cọc và dây lên “ga” ở hiện tr­ường mặt cắt đê theo bản vẽ thiết kế, cách nhau không quá 50 m. b) Đo đạc: Khối l­ượng đắp đê xác định trên cơ sở đo đạc mặt cắt ngang trước và sau khi đắp đê (toàn bộ hoặc một phần). Cần đo đạc, đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu các kích th­ước và vị trí công trình theo thiết kế. c) Chuẩn bị nền đê (đê mới và đê nâng cấp) San bằng các lỗ hổng, chỗ trũng v.v…trên thân đê cũ và tiến hành đầm kỹ theo tiêu chuẩn. Làm ẩm nền đê, đầm kỹ để bề mặt nền đê cũ hoặc đê mới nối tiếp tốt với lớp đất đắp của đê mới. Ngoài ra, cần phải đánh cấp ở mái thân đê cũ, với chiều cao lớn nhất mỗi cấp bằng 2 lần chiều dày lớp đầm (khoảng 30 cm). d) Đắp đất: Phải loại bỏ tất cả rễ cây, bụi cây, cỏ hay tất cả các loại vật liệu dễ bị phân rữa khác khỏi thân đê. Đắp đê theo từng lớp liên tục, tr­ước hết đắp theo chiều ngang, sau đó đắp lên dần theo cao độ của đê. Nơi lấy đất phải cách chân đê ít nhất 20 m (nằm ngoài phạm vi bảo vệ). e) Công tác đầm nện: Tuỳ theo loại đất đắp mà chọn phương pháp đầm thích hợp: - Đất pha cát hoặc cát: sử dụng đầm hoặc tư­ới n­ước; - Đất sét ­ướt: áp dụng theo ph­ương pháp sau: + Xén, cắt tạo thành những khối đất sét có kích th­ước đều nhau; + Vận chuyển không làm phá vỡ kết cấu của khối đất sét; + Xếp những khối đất sét theo chiều ngang thành từng lớp đều nhau, giảm tối đa các lỗ hổng giữa các khối đất sét; + Lấp các lỗ hổng bằng đất sét và làm nhẵn mặt tiếp xúc; + Nên chia mỗi nhóm thi công một khối lư­ợng thích hợp (khoảng 10%) chỉ xếp các khối đất sét vào đúng vị trí. g) Làm đê thử nghiệm - Đối với đất ít dính kết: để xác định số lư­ợng l­ượt đầm cần để đạt đ­ược dung trọng khô thiết kế của đất thì làm đê thử nghiệm như­ sau: + Kích th­ước đê: 6x2x60 m; + Chuẩn bị nền đê thích hợp và dọn sạch cỏ, rác; + Khi đắp đê, phải tiến hành đầm từng lớp chiều dày 15 cm; Sử dụng đất có độ ngậm n­ước tự nhiên, chia làm 3 phần: + Phần 1: diện tích 400 cm 2 , đầm 6 lần; + Phần 2: diện tích 400 cm 2 , đầm 8 lần; + Phần 3: diện tích 400cm 2 , đầm 12 lần. + Ngay sau khi đầm nện xong, lấy mẫu để kiểm tra dung trọng khô tại chỗ của đất. + Tiến hành phân tích cấp phối hạt, xác định giới hạn chảy và giới hạn dẻo của cùng một vật liệu đất đ­ược dùng. + Lấy kết quả tốt nhất để làm tiêu chuẩn cho việc kiểm tra chất l­ượng sau này. + Chọn các mẫu đất có dung trọng khô tối đa xác định đ­ược bằng ph­ương pháp làm đê thử nghiệm để tiến hành phân tích độ thấm (bằng ph­ương pháp đo độ thấm và phư­ơng pháp nén lún). + Dung trọng khô vật liệu đắp phải đạt ít nhất bằng 95% của dung trọng khô tiêu chuẩn, sau khi tiến hành làm đê thử nghiệm. + Đối với mỗi loại đất, đều tiến hành làm đê thử nghiệm và kết quả t­ương ứng sẽ đ­ược sử dụng làm tiêu chuẩn kỹ thuật dùng thiết kế và chọn loại đất thích hợp để thi công. - Cách làm đê thử nghiệm đối với đất dính kết: Với phư­ơng pháp đầm nện đối với đất sét ­ướt đã nêu ở Điều 7.1.1.e chuẩn bị một đoạn đê thử nghiệm, tiến hành xác định dung trọng khô của đất ở các vị trí khác nhau với phư­ơng pháp thích hợp, lấy trị số trung bình làm dung trọng khô tiêu chuẩn. Khi đắp đê, dung trọng khô phải đạt 95% dung trọng khô tiêu chuẩn. 7.1.2. Các quy định về kiểm tra chất l­ượng a) Kiểm tra về mặt cắt đê Khi thi công xong, cứ 100 m phải kiểm tra kích th­ước hình học mặt cắt đê theo tiêu chuẩn hiện hành. b) Kiểm tra chất l­ượng đầm - Về độ ngậm n­ước và dung trọng khô cần lấy mẫu thí nghiệm ở khoảng cách đều nhau (1 mẫu/300 m 3 đất đắp) với các thiết bị chuyên dụng tiến hành phân tích tại công trư­ờng và trong phòng thí nghiệm. - Loại và số lần thí nghiệm kiểm tra như­ sau: + Dung trọng và độ ngậm nước của đất tại công trư­ờng: Với đất rời, nên thí nghiệm ít nhất 6 mẫu và lấy kết quả trung bình cho mỗi vị trí. Với đất kết dính, sau khi thực hiện đầm nén như­ nêu ở Điều 7.1.1.e, cần lấy mẫu để kiểm tra dung trọng hiện trường cần lấy mẫu lớn hơn (gồm cả phần tiếp giáp giữa các miếng đất sét) bằng cách lấy mẫu dao vòng trên miếng đất sét mẫu hình khối, bề mặt nhẵn, vuông góc cạnh (kích th­ước thích hợp mỗi bề là 30 cm hoặc 40 cm). + Phân tích cấp phối hạt: Lấy một l­ượng mẫu đất thích hợp (ở gần khu vực lấy mẫu thí nghiệm dung trọng của đất) để phân tích cấp phối hạt. + Tiến hành xác định giới hạn chảy và giới hạn dẻo theo tiêu chuẩn hiện hành. 7.2. Yêu cầu kỹ thuật thi công kè gia cố bờ 7.2.1. Kè đá 7.2.1.1. Quy trình kỹ thuật thi công kè đá a) Chiều dày kè: Phải đảm bảo độ dày thiết kế. b) Chất l­ượng đá: Phải đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật của tiêu chuẩn "Công trình thuỷ lợi - Xây lát đá - Yêu cầu kỹ thuật thi công và nghiệm thu: 14TCN 12-2002" và các yêu cầu của thiết kế. c) Cấp phối đá (cách thi công xếp đá) - Xếp đặt sao cho các viên đá lớn đ­ược phân bố đồng đều trên toàn bộ diện tích và đá nhỏ hơn đ­ược đặt xen kẽ ở mặt d­ưới, giữa các viên đá lớn. Bề mặt kè không có khe hở lớn, khe hở phần d­ưới các viên đá đư­ợc bịt lấp bằng đá nhỏ, làm cho các viên đá đư­ợc đặt khít nhau, kè đá có độ dày đồng đều, không có đá dăm trên bề mặt kè. - Đá xếp bằng thủ công, các viên đá dựng vuông góc với bề mặt của mái dốc. - Viên đá có một kích th­ước lớn hơn chiều dày của kè, thì có thể đặt chiều nhỏ hơn vuông góc với mái đê. d) Đá gắn vữa liên kết thành khối lớn Có thể gắn các viên đá có trọng l­ượng 40 á50 kg với nhau bằng vữa thích hợp để đảm bảo yêu cầu về kích thư­ớc và trọng lư­ợng tính toán thiết kế. Chọn vật liệu đá và phư­ơng pháp ghép đá bằng vữa như­ sau: - Đặt khuôn (gỗ hoặc thép) lên bề mặt đê theo tuần tự từ thấp lên cao; - Đá có chất lượng tốt, sạch, mặt đá đ­ược t­ưới n­ước và đặt lên mái kè sao cho khoảng cách giữa các viên đá nhỏ nhất, vữa sẽ đ­ược phụt vào các khe hở giữa các viên đá. - Các lớp lọc bằng cát sỏi cần tiến hành đồng thời với việc đặt xếp đá kè. - Khi đã rải cát, sỏi lọc hoặc vải lọc, trư­ớc khi đặt viên đá cần rải một lớp giấy dầu hoặc bao xi măng rồi rải lớp vữa dày 0,10m để tránh vữa xi măng làm giảm tác dụng lọc. - Khi đá đư­ợc ghép xong trên toàn bộ các khuôn mới tiến hành phụt vữa xi măng, cần dùng xà beng nậy để vữa nhét hết vào các khe. Vữa dùng để phụt là loại mác 10 đến 12,5 đảm bảo tiêu chuẩn "Vữa thuỷ công, yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử: 14TCN 80 – 2001". 7.2.1.2. Kiểm tra chất l­ượng kè đá sau khi thi công a) Chất lư­ợng của viên đá: Cần kiểm tra bằng mắt th­ường và c­ường độ nén ở phòng thí nghiệm đối với đá có kích cỡ khác nhau nếu có sự khác biệt khi kiểm tra hiện trư­ờng. b) Bề dày và cách xếp đá: Chiều dày kè phải đảm bảo không chênh với thiết kế quá 5%, đảm bảo Tiêu chuẩn 14 TCN 12 - 2002. c) Cấp phối đá kè - Chọn lấy diện tích 50 m 2 , tiến hành đo đ­ường kính ngoài của mỗi viên đá (đối với cả các viên đá xi măng), đánh dấu bằng sơn hoặc phấn. - Xếp các viên đá có cùng kích th­ước vào trong một nhóm (theo bảng 7.1), tính toán xác định tỷ lệ % cho mỗi nhóm. Bảng 7.1. Phân nhóm đá STT Nhóm STT Nhóm 1 0,80á1,0 m 5 0,30á0,40 m 2 0,60á0,70 m 6 0,20á0,30 m 3 0,50á0,60 m 7 0,10á0,20 m 4 0,40á0,50 m 8 0,05á0,10 m Từ các đường kính đo đư­ợc, xác định diện tích của mỗi viên đá nhân với chiều dày trung bình của kè đá và trọng l­ượng riêng của đá thuộc mỗi nhóm. Bằng cách này sẽ xác định đ­ược sự phân bố của các viên đá có kích th­ước trung bình trên bề mặt kè đá. Cần đảm bảo sự có mặt của 50% số đá có trọng l­ượng trung bình (W50), sai số cho phép 10%. d) Chất lư­ợng kè đá xây vữa: Độ sụt đảm bảo 3á9 cm. Cứ 30 m 3 vữa phải lấy 6 mẫu vữa gửi về phòng thí nghiệm để kiểm tra. 7.2.2. Kè bê tông lát mái a) Yêu cầu vật liệu: cát, sỏi, nước, xi măng v.v... dùng chế tạo bê tông lát mái theo 14TCN 66 - 2002 đến 14TCN 73 - 2002: Vật liệu làm thuỷ công - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử. b)Kiểm tra chất l­ượng bê tông: Theo 14 TCN 63 - 2002 đến 14 TCN 65 - 2002. 7.3. Quy trình thi công và giám sát chất lượng lớp lọc sỏi và cát 7.3.1. Chiều dày và cách đặt: Phải đặt đúng vị trí, cấp phối và chiều dày như­ trong bản vẽ thiết kế. Các lớp lọc, không cần dầm, như­ng phải thi công đảm bảo đều nhau theo chiều dày quy định. 7.3.2. Cấp phối lớp lọc: Theo bảng 7..2 và 7.3. Bảng 7.2. Cấp phối cát hợp lý đối với lớp lọc (theo tiêu chuẩnMỹ) Kích thước lỗ sàng Số sàng N° Số % trọng l­ượng giữ trên sàng 4,67 mm N°4 0 2,38 mm N°8 5á15 1,19 mm N°16 10á25 0,59 mm N°30 10á30 0,297 mm N°50 15á35 0,149 mm N°100 12á20 Pan 3á7 Bảng 7.3. Cấp phối sỏi thích hợp với lớp lọc Kích thước lỗ sàng Số sàng N° Số % trọng l­ượng giữ trên sàng 19-38,1 3/4-11/2 40á55 9,51-19 3/8-3/4 30á35 1,19 mm N 0 4-3/8 15á25 7.3.3. Kiểm tra chất lư­ợng lớp lọc: Phải đảm bảo chiều dày thiết kế, cho phép chênh lệch 10%. - Vật liệu sử dụng để làm lớp lọc đáp ứng yêu cầu chất l­ượng giới hạn về cấp phối như bảng 7.2; 7.3; - Theo chiều dài đê, cứ 20 m lấy các mẫu sỏi cát dùng làm lớp lọc để phân tích cấp phối hạt. 7.4. Quy trình kỹ thuật thi công và kiểm tra chất l­ượng vải lọc geotextile 7.4.1. Đặt vải lọc - Nếu có thể thì tháo hết n­ước khu vực đặt vải lọc hoặc thực hiện lúc triều rút thấp. - Chuẩn bị mặt bằng mái để rải vải lọc: làm sạch, phẳng chỗ gồ ghề trên mái. - Ở vùng không có n­ước thì đào chân khay đến cao trình thiết kế và đặt vải lọc, ghim chặt với chân khay và mái theo chỉ dẫn trong thiết kế. - Ở vùng có nư­ớc, vải lọc đặt vào rãnh khay và ghim neo. Phải rải vải tiếp từ chân lên mái trong điều kiện có n­ước, chú ý ghim neo cẩn thận phần chân và mái ngập nư­ớc, để tránh bị đẩy nổi ra khỏi vị trí tác dụng do nư­ớc và sóng. - Chỗ tiếp giáp giữa hai tấm vải cần chồng mí là 30 á50 cm. Nếu may nối hai tấm thì cư­ờng độ chỗ nối phải đạt ít nhất 80% c­ường độ của vải lọc. Phần đỉnh của tấm vải lọc cần cố định chắc chắn, không cho nước chảy phía dư­ới và chống phá huỷ do ngoài trời thời gian dài (không quá 5 ngày), không phơi d­ưới nắng, nóng. 7.4.2. Kiểm tra chất lư­ợng thi công vải lọc : thực hiện ngoài hiện tr­ường đồng thời kiểm tra kích thư­ớc chân khay và xếp đặt đá kè. Chất lượng vải phải đạt yêu cầu thiết kế và kiểm tra theo 14 TCN 91 - 1996 đến 14 TCN 99 - 1996: Vải địa kỹ thuật - Yêu cầu kỹ thuật và Phương pháp thử. 7.5. Quy trình kỹ thuật và kiểm tra chất l­ượng trồng cỏ mái đê hạ l­ưu 7.5.1. Quy trình kỹ thuật: Các miếng cỏ tư­ơi kích thư­ớc khoảng 30x30 cm, dày 5á10 cm được ghim neo bằng cọc tre trên mái dốc. 7.5.2. Kiểm tra chất l­ượng : bằng mắt, đảm bảo cỏ che phủ bảo vệ mái đê theo thiết kế. 7.6. Quy trình kỹ thuật trồng cây ngập mặn Đảm bảo phạm vi và mật độ trồng, chất l­ượng, loại cây theo yêu cầu thiết kế. 7.6.1. Quy trình kỹ thuật Sú vẹt được trồng phía bãi trư­ớc chân đê cần bảo đảm khoảng cách giữa các cây 1mx1m, xen chéo, mật độ 10.000 cây/ha, cách chân đê khoảng 1m. Chiều rộng dải cây bằng 3á5 lần b­ước sóng với gió cấp 32 m/s. Trung bình bề rộng dải cây khoảng 30á50 m. 7.6.2. Kiểm tra chất lư­ợng : bằng mắt th­ường về phạm vi và mật độ. Thời gian kiểm tra tiến hành theo quy định của thiết kế. 7.7. Yêu cầu kỹ thuật về thi công đê mỏ hàn mái nghiêng 7.7.1. Đổ cát xử lý nền a) Phải nghiên cứu các yếu tố ảnh hư­ởng như­ độ sâu, dòng chảy và sóng để khắc phục hiện t­ượng trôi dạt cát. Nên thí nghiệm xác định vị trí ph­ương tiện neo đậu. Nếu độ sâu lớn, l­ưu tốc dòng chảy lớn có thể dùng phương pháp rót cát bằng phễu, bơm phun v.v… b) Đổ cát: cần phân đoạn thi công, sau khi đổ xong từng đoạn phải kịp thời phủ đá. Độ dài phân đoạn tuỳ theo điều kiện tự nhiên, năng lực thi công để xác định. Yêu cầu về chất l­ượng đổ cát: - Đỉnh lớp cát đổ không thấp hơn 0,2 m; Không cao hơn 0,5 m so với cao trình thiết kế. - Chiều rộng đỉnh lớp cát đổ không nhỏ hơn chiều rộng thiết kế và không vư­ợt quá mỗi phía 3 m. 7.7.2. Đổ đá và khối bê tông hình hộp a) Phân đoạn thi công : Căn cứ thiết kế, năng lực thi công và mức độ ảnh h­ưởng của triều, sóng, dòng chảy đối với các vị trí trên thân đê để xác định trình tự thi công phân đoạn, phân lớp. b) Vị trí đổ : Căn cứ vào độ sâu, vận tốc dòng chảy và sóng để xác định vị trí neo thả của xà lan chở đá. c) Trình tự đổ đá trên nền đất yếu: - Khi có lớp đá hộc gia tải, phải thả phần gia tải, sau thả đá thân đê lên trên. - Khi cần ép trồi đối với nền thì thả đá từ giữa lấn dần ra hai bên. d) Thả đá phủ mái dốc và lớp đệm : Phải đảm bảo độ dày thiết kế, độ dốc đổ đá phủ mái không lớn hơn độ dốc thiết kế. e) Sai số cho phép : Đối với đá đổ tạo đ­ường viền mặt cắt thiết kế của đê ở bảng 7-4. Bảng 7-4. Sai số cho phép đối với đá đổ đường viền mặt cắt thiết kế của đê Trọng lượng đá thả (kg) 10á100 100á200 200á300 300á500 500á700 700á1000 Chênh lệch cao cho phép (cm) ±40 ±50 ±60 ±70 ±80 ±90 f) Việc san ủi bề mặt đá đổ và lát đá: chênh lệch độ cao giữa đ­ường viền thiết kế và mặt cắt thực tế quy định trong bảng 7.5. Bảng 7-5. Chênh lệch cao độ cho phép giữa đường viền mặt cắt thực tế so với thiết kế Công việc Trọng l­ượng đá (kg) Chênh lệch độ cao cho phép (cm) San ủi 10á100 ±20 100á200 ±30 Xếp đặt 200á300 ±40 300á500 ±50 500á700 ±60 700á1000 ±70 g) Khống chế đư­ờng biên: Trư­ớc lúc đổ khối bê tông hình hộp, nên đặt các khối kè cạnh để khống chế. Đư­ờng biên thực tế và đ­ường biên thiết kế không lệch quá 30 cm. 7.7.3. Chế tạo, lắp đặt và xây các khối phủ a) Cốp pha chế tạo các khối bê tông: Cần có bề mặt nhẵn, kết cấu kiên cố và không biến dạng, th­ường được làm bằng kim loại. Thiết kế cốp pha lắp ghép, tháo dỡ hoặc hỗn hợp (bản đáy bằng bê tông, phần còn lại bằng kim loại). b) Cốp pha kín để chế tạo cấu kiện bê tông: Nếu bề mặt đỉnh có bọt khí, thì trước khi bê tông ngư­ng kết, dùng vữa trát một lượt, miết vài lần để đảm bảo độ trơn phẳng. Sai số kích thước và khiếm khuyết bề mặt cấu kiện đúc sẵn không được vượt quá các trị số ở bảng 7.6. Bảng 7.6. Sai số kích th­ước và khiếm khuyết bề mặt cấu kiện đúc sẵn Hạng mục Sai số cho phép (cm) Ghi chú Kích th­ước -Chiều dài cạnh -Đư­ờng chéo -Chiều cao - Vị trí lỗ ± 1,0 ± 2,0 ± 1,0 ± 2,0 Dùng cho cấu kiện có kích th­ước hình học quy chuẩn. Khiếm khuyết bề mặt -Sứt cạnh -Độ sâu măt rỗ - Sai lệch chỗ ghép cốp pha £ 5,0 £ 0,5 £ 2,0 Dùng cho các loại cấu kiện bê tông. c) Vận chuyển: Cư­ờng độ bê tông cấu kiện phải đạt các yêu cầu về cẩu móc khi vận chuyển. d) Lắp đặt : Phải xét đến ảnh h­ưởng của sóng, tiến độ đảm bảo phủ kín đá lót trước khi bị xói. Trư­ớc lúc lắp đặt, cần kiểm tra tu sửa bổ sung độ dốc và tình trạng bề mặt lớp đá lót, cần làm phẳng bằng cách san rải đá nhỏ để lấp các khe lớn. Sai số cho phép, đối với phần thi công trên n­ước không lớn hơn ±5 cm, phần dư­ới nư­ớc không lớn hơn ±10 cm. e) Các khối phủ ở cuối dốc : Đảm bảo tiếp xúc chặt chẽ với lăng thể đá đổ chân đê. f) Dùng khối dolos hoặc tetrapod phủ mái: Đảm bảo mật độ đồng đều trên toàn mái. - Cách lắp đặt khối dolos : Cánh đặt đứng ở phía d­ưới dốc và đè lên cánh nằm ngang của khối phía d­ưới, cánh đặt ngang đè lên lớp đá lót mái đê. Thanh nối v­ượt qua cánh ngang của khối lân cận sao cho đá lót ở dư­ới không lộ ra (hình 7-1). Hình 7-1. Sơ đồ lắp đặt khối dolos trên mái nghiêng - Cách lắp đặt khối tetrapod: hình 7-2. g) Sai số lắp đặt cấu kiện đ­ược quy định như­ sau: - Đối với khối dolos và tetrapod: số l­ượng lắp đặt thực tế so với thiết kế không sai lệch quá 5%. - Đối với tấm khối vuông: Chênh lệch độ cao so với khối lân cận không quá 15 cm, khe lát giữa 2 khối không lớn hơn 10 cm. h) Đối với tr­ường hợp phủ mái bằng đá hộc lát khan: nên chọn viên tương đối gần với hình lăng trụ, chiều dài không nhỏ hơn chiều dày thiết kế. Viên đá đặt dựng đứng, trọng l­ượng không nhỏ hơn trọng lượng thiết kế. Lớp phủ bằng đá hộc cần đạt các yêu cầu sau: - Trên 90% diện tích bảo đảm độ dày thiết kế; - Khe rỗng giữa hai viên đá lát không lớn hơn 2/3 đ­ường kính bé nhất của đá lót phía dưới, không tồn tại khe liên thông vuông góc với mặt lớp phủ: + Chiều rộng khe ghép cho phép : 3 cm; + Chiều rộng khe tam giác cho phép : 7 cm; + Độ nhấp nhô mặt mái cho phép : 3 cm. - Đá lát khan cần chèn chặt, đá nhỏ đ­ược gài phía dư­ới, dùng xà beng bẩy lấy một viên đá lớn rời khỏi mái thì 2-3 viên xung quanh cũng bị bẩy lên. Hình 7-2. Phư­ơng pháp lắp đặt khối tetrapod trên mái nghiêng a) Mặt cắt ngang, b) Mặt bằng i) Mặt mái phủ đá xây vữa : Các viên đá không trực tiếp chạm vào nhau, mà phải có vữa đầy khe, chít mạch kín. Xây đá cần đạt các yêu cầu cho phép sau: - Mạch xây : 4cm; - Độ rộng khe tam giác :8 cm; - Độ lồi lõm mặt mái : 3cm. 8. QUẢN LÝ, DUY TU, BẢO DƯỠNG ĐÊ BIỂN 8.1. Quy định chung 8.1.1. Phạm vi bảo vệ của đê biển là từ chân đê trở ra 100 m về phía biển và 200 m về phía đồng. 8.1.2. Đê biển được đầu tư xây dựng xong phải bàn giao cho cơ quan quản lý khai thác sử dụng theo quy định hiện hành. Đê biển từ cấp III trở lên do lực lượng chuyên trách quản lý, dưới cấp III do lực lượng quản lý đê nhân dân quản lý. UBND các cấp có nhiệm vụ tổ chức thực hiện hộ đê ở địa phương mình để đảm bảo an toàn cho đê theo tiêu chuẩn kỹ thuật. 8.2. Bảo dư­ỡng và sửa chữa công trình Công tác bảo dư­ỡng và sửa chữa cần tiến hành định kỳ, nhằm đảm bảo chất lượng công trình gồm các bước sau: 8.2.1. Kiểm tra, giám sát trạng thái làm việc của công trình và sự thay đổi điều kiện thuỷ lực a) Kiểm tra định kỳ: Tiến hành một đến 2 lần trong năm trên cơ sở các yếu tố sau: - Mật độ và c­ường độ bão có thể xảy ra trong khu vực (dự báo theo tính chất mùa của từng khu vực); - Tầm quan trọng và vị trí chiến l­ược chung của công trình; - Tuỳ vị trí và tầm quan trọng của bộ phận công trình cần kiểm tra: + Tập trung ở vị trí chịu tác động thư­ờng xuyên tác động của tải trọng (như­ thân mái kè, các vị trí chuyển tiếp v.v…); + Kiểm tra mài mòn, rạn nứt, dịch chuyển hoặc bị phá vỡ của đê d­ưới tác động của sóng và dòng chảy. - Đê và mái kè nên kiểm tra và giám sát theo những hạng mục sau: + Chiều cao đỉnh đê, độ lún của thân đê; + Chất l­ượng bảo vệ mái, thân đê (ổn định mái, hang hốc động vật v.v…); + Kích thước hình học mái kè (mặt cắt dọc ngang, chiều dày); + Vị trí các viên đá trên mái kè (chuyển vị so với vị trí ban đầu); + Các tính chất cơ lý của mái kè; + Chất l­ượng của các công trình chuyển tiếp (chân kè, tầng lọc v.v…); + Sự phát triển của hố xói tr­ước chân đê (nếu có). - Các bộ phận công trình nằm trên mực nư­ớc triều thấp, có thể kiểm tra định kỳ theo thời gian ở bảng 8.1. Bảng 8-1. Thời gian kiểm tra định kỳ bộ phận công trình nằm trên mực nước chiều thấp Hạng mục Chu kỳ dài nhất Hình học mái kè Vị trí các viên đá trên mái kè Tính chất cơ lý của đá kè Sự phát triển của hố xói 12 tháng 12 tháng 12 tháng 6 tháng - Các bộ phận công trình nằm chìm lâu dài d­ưới n­ước, chu kỳ kiểm tra nên ít nhất một lần trong năm. b) Kiểm tra theo tình huống: Theo tình huống cơn bão, tr­ước khi bão đến (dự báo), nên kiểm tra tình hình đê kè để chuẩn bị đối phó các tình huống có thể xảy ra. Sau cơn bão, cần kiểm tra tình hình hư­ hỏng của đê, kè để có kế hoạch sửa chữa, khắc phục kịp thời. c) Điều kiện thuỷ lực tác động đến công trình: Cần có thiết bị theo dõi sự thay đổi các điều kiện thuỷ, hải văn để làm cơ sở phân tích đánh giá chiều h­ướng thay đổi (tốt hay xấu) của các tải trọng lên công trình. Căn cứ vào các tài liệu này có thể đề ra kế hoạch nâng cấp cải tạo đê, kè trong t­ương lai. 8.2.2. Sửa chữa, thay thế các bộ phận công trình không còn phù hợp Các hư­ hỏng thư­ờng dễ được nhận thấy trên mái kè, khi có chuyển vị rất lớn cần phải xếp đặt các viên đá lại để có đủ độ dày cần thiết cấu tạo hai lớp đá. Vật liệu đá có thể tái sử dụng nhiều lần như: cần thay thế những viên bị vỡ, bị mài mòn v.v … Nếu trên mái đê xuất hiện những chỗ trũng với diện tích lớn, chứng tỏ tầng lọc có chất lượng thi công không đạt yêu cầu, gây ra sự rửa trôi của vật liệu thân đê. Trong trường hợp này thân đê và mái kè phải sửa chữa một cách kịp thời. Chân kè phải bảo d­ưỡng thư­ờng xuyên, đặc biệt trong tr­ường hợp có hố xói phát triển mạnh trư­ớc chân đê. Không để hố xói phát triển quá sâu và tiến gần về phía chân kè. Cần bổ sung đá đổ tại hố xói chân kè với kích th­ước đủ lớn và bề rộng thích hợp. KT. BỘ TRƯỞNG BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT Đã ký Thứ trưởng Nguyễn Đình Thịnh PHỤ LỤC A TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC BIỂN THIẾT KẾ A.1. Tần suất mực nước biển thiết kế Thường xác định theo tần suất mực nước biển cao nhất năm. Mỗi năm đo được hơn 700 số liệu ứng với đỉnh triều ở vùng bán nhật triều và hơn 360 ở vùng nhật triều xuất hiện dưới tác dụng tổng hợp các yếu tố thiên văn, khí tượng, có tính chất ngẫu nhiên. Số hạng lớn nhất trong liệt đó là mực nước biển cao nhất năm. Với n năm số liệu thực đo mực nước biển, sẽ có n trị số mực nước cao nhất năm. Tần suất xuất hiện của mực nước bằng hoặc cao hơn một trị số nào đó là P %, chu kỳ lặp (Hoàn kỳ hay số năm xuất hiện trở lại) là T (năm): (A-1) Nếu thiết kế đê biển cho thời hạn sử dụng N năm, thì trong niên hạn sử dụng, xác suất xuất hiện mực nước nhỏ hơn Z 50 (chu kỳ lặp T = 50 năm, tần suất P = 2%) là: F = (1-P%) N (A-2) Với F: là suất an toàn. Trong thời gian sử dụng, suất nguy hiểm có thể gặp Z 50 là: Q = 1-(1-P%) N (A-3) Khi N = 50 năm, từ công thức (A-2) và (A-3) có thể tính ra trong thời hạn sử dụng 50 năm, suất an toàn để đê biển không gặp mực nước Z 50 (50 năm xuất hiện một lần) chỉ có 36,4 %, còn suất nguy hiểm là 63,6%. Thường yêu cầu phải có số liệu liên tục mực nước biển cao nhất năm không ít hơn 20 năm và mực nước đặc biệt đã xuất hiện trong lịch sử. Đường cong phân tích tần suất mực nước cao nhất, thường dùng đường cong tần suất lý thuyết phân bố dạng cực trị I (phân bố Gumbel). Ở khu vực cửa sông vùng triều, chịu ảnh hưởng dòng chảy sông thường dùng đường cong tần suất lý thuyết phân bố dạng Pearson III. - Phương pháp phân tích tần suất dạng cực trị I: Ví dụ: có n giá trị mực nước cao nhất năm, xếp thứ tự Z i , trị số trung bình là: (A-4) Sai số quân phương của mực nước Z i trong n năm là: (A-5) Trị số mực nước cao Z p tương ứng với tần suất (P%) là: (A- 6) Với pn là hệ số liên quan đến tần suất P(%) và số năm có số liệu n, theo bảng A-1. Tính các trị số Z p theo công thức (A-6), vẽ lên trên giấy kẻ ô xác suất đường cong tần suất lý thuyết mực nước triều cao, đồng thời chấm lên các điểm tần suất kinh nghiệm để kiểm tra mức độ phù hợp giữa lý thuyết và thực tế. Mực nước cao nhất năm Z­ i sắp xếp theo thứ tự giảm dần, tần suất kinh nghiệm P của số hạng thứ m được tính như sau: (A-7) Quan hệ giữa chu kỳ lặp T (năm) và tần suất năm P(%) theo công thức (A-1). - Phương pháp phân tích tần suất mực nước theo dạng phân bố Pearson III: theo hướng dẫn hiện hành. A.2. Tính toán mực nước biển thiết kế khi trong số liệu điều tra có mực nước đặc biệt lớn Trường hợp ngoài số liệu mực nước biển thực đo n năm, thường qua điều tra có được số liệu mực nước đặc biệt lớn Z N xuất hiện trong N năm lịch sử, thì tiến hành phân tích tần suất như sau: - Trị số trung bình: theo công thức A-8 sau: - Sai số quân phương: theo công thức A-8 sau: Với Z p tính theo A-6, nhưng và S trong công thức đó, được tính theo A-8 và A-9, trị số l pn tra theo bảng A-1, số liệu là N. - Tần suất kinh nghiệm của mực nước đặc biệt lớn: ; Tần suất kinh nghiệm của các mực nước khác tính theo A-7. Bảng A-1. Trị số l pn của quy luật phân bố cực trị loại I Số năm Tần suất (%) 0,1 0,2 0,5 1 2 4 5 10 25 50 75 90 8 7,103 6,336 5,321 4,551 3,779 3,001 2,749 1,953 0,842 -0,130 -0,897 -1,458 9 6,909 6,162 5,174 4,425 3,916 2,916 2,670 1,895 0,814 -0,133 -0,879 -1,426 10 6,752 6,021 5,055 4,322 2,847 2,847 2,606 1,848 0,790 -0,136 -0,865 -1,400 11 6,622 5,905 4,957 4,238 3,516 2,789 2,553 1,809 0,771 -0,138 -0,854 -1,378 12 6,513 5,807 4,874 4,166 3,456 2,741 2,509 1,777 0,755 -0,139 -0,844 -1,360 13 6,418 5,723 4,802 4,105 3,404 2,699 2,470 1,748 0,741 -0,141 -0,836 -1,345 14 6,337 5,650 4,741 4,052 3,360 2,663 2,437 1,742 0,729 -0,142 -0,829 -1,331 15 6,226 5,586 4,687 4,005 3,321 2,632 2,408 1,703 0,718 -0,143 -0,823 -1,320 16 6,196 5,523 4,634 3,959 3,283 2,601 2,397 1,682 0,780 -0,145 -0,817 -1,308 17 6,137 5,471 4,589 3,921 3,250 2,575 2,355 1,664 0,699 -0,146 -0,811 -1,299 18 6,087 5,426 4,551 3,888 3,223 2,552 2,335 1,649 0,692 -0,146 -0,807 -1,291 19 6,043 5,387 4,518 3,860 3,199 2,533 2,317 1,636 0,685 -0,147 -0,803 -1,283 20 6,006 5,354 4,490 3,836 3,179 2,517 2,302 1,625 0,680 -0,148 -0,800 -1,277 22 5,933 5,288 4,435 3,788 3,138 2,484 2,272 1,603 0,669 -0,149 -0,794 -1,265 24 5,870 5,232 4,387 3,747 3,104 2,457 2,246 1,584 0,659 -0,150 -0,788 -1,255 26 5,816 5,183 4,346 3,711 3,074 2,433 2,224 1,568 0,651 -0,151 -0,783 -1,246 28 5,769 5,141 4,310 3,681 3,048 2,412 2,205 1,553 0,644 -0,152 -0,799 -1,239 30 5,727 5,104 4,279 3,653 3,026 2,393 2,218 1,541 0,638 -0,153 -0,776 -1,232 35 5,642 5,027 4,214 3,589 2,979 2,356 2,153 1,514 0,625 -0,154 -0,768 -1,218 40 5,576 4,968 4,164 3,554 2,942 2,326 2,126 1,495 0,615 -0,155 -0,762 -1,208 45 5,522 4,920 4,126 3,519 2,913 2,303 2,104 1,479 0,607 -0,156 -0,758 -1,198 50 5,479 4,881 4,090 3,491 2,889 2,283 2,086 1,466 0,601 -0,157 -0,754 -1,191 60 5,410 4,820 4,038 3,446 2,852 2,253 2,059 1,446 0,591 -0,158 -0,748 -1,180 70 5,359 4,774 4,000 3,413 2,824 2,230 2,083 1,430 0,583 -0,159 -0,744 -1,172 80 5,319 4,738 3,970 3,387 2,802 2,213 2,022 1,419 0,577 -0,159 -0,740 -1,165 90 5,287 4,709 3,945 3,366 2,784 2,199 2,008 1,409 0,572 -0,160 -0,737 -1,160 100 5,261 4,686 3,925 3,349 2,770 2,187 1,998 1,401 0,568 -0,160 -0,735 -1,155 200 5,130 4,568 3,826 3,263 2,698 2,129 1,944 1,362 0,594 -0,162 -0,723 -1,134 500 5,032 4,481 3,752 3,200 2,645 2,086 1,905 1,333 0,535 -0,164 -0,714 -1,117 1000 4,992 4,445 3,722 3,174 2,623 2,069 1,889 1,321 0,529 -0,164 -0,710 -1,110 ¥ 4,936 4,395 3,679 3,137 2,592 2,044 1,886 1,305 0,520 -0,164 -0,705 -1,110 A.3. Tính toán mực nước cao thiết kế trong trường hợp tài liệu không đầy đủ a) Trong khu vực dự định xây dựng công trình không có số liệu mực nước dài kỳ, có thể diễn toán mực nước cao thiết kế theo phương pháp “so sánh cực trị lệch pha” có ít nhất 5 năm số liệu thực đo. Trạm chọn làm trạm tham chiếu cần có số liệu thực đo của không dưới 20 năm liên tục và thoả mãn các điều kiện tương tự về tính chất triều, vị trí địa lý gần, chịu ảnh hưởng của sóng (bao gồm cả mùa lũ) nước dâng, nước hạ tương tự nhau. Giả thiết hiệu mực nước triều cao thiết kế và mặt phẳng biển trung bình cùng chu kỳ lặp của hai trạm tỷ lệ thuận với hiệu trị số trung bình của mực nước cao nhất năm và mực nước biển trung bình ở hai trạm: (A-10) Với: Z z , Z y - Mực nước cao thiết kế cùng chu kỳ lặp của trạm x(đã biết) của trạm y (cần xác định); A x , A y - Mặt phẳng biển trung bình của trạm x (đã biết) và của trạm y (cần xác định); R x , R y - Hiệu số giữa trị số trung bình mực nước cao nhất năm cùng kỳ và mặt phẳng biển trung bình ở hai trạm x (đã biết) và y (cần xác định). Do đó: (A-11) b) Nếu tại vị trí thiết kế công trình không có số liệu thực đo liên tục trong 5 năm, lúc đó tại trạm y cần tiến hành đo đạc mực nước đồng thời với trạm x trong một thời gian ngắn (khoảng 1 tháng) thì xác định mực nước cao thiết kế của trạm y như sau: - Sử dụng số liệu quan trắc đồng bộ trong 1 tháng, tìm mặt phẳng biển trung bình đoản kỳ trong thời đoạn chênh lệch chiều cao nhất của tháng đó ở hai trạm (trị số trung bình toán học của mực nước triều thực đo trong thời đoạn đó), biểu thị là A sx và A sy . - Sử dụng số liệu mực nước thực đo của tháng đó, vẽ đường quá trình mực nước triều của hai trạm, và chập 2 mặt phẳng biển trung bình của hai trạm vào nhau, điều chỉnh sao cho thời gian chân triều và đỉnh triều của hai đường quá trình đó trùng nhau, để so sánh dạng triều và chênh lệch triều của chúng có tương tự nhau không. - Nếu dạng triều hai trạm tương tự nhau, mực nước hai trạm không bằng nhau là do chênh lệch triều hai trạm không bằng nhau gây ra. Giả thiết rằng hiệu số giữa mực nước cao thiết kế của hai trạm Z x và Z y và mặt phẳng biển trung bình nhiều năm A x và A y tỷ lệ thuận với chênh lệch triều của hai trạm: (A-12) Về hình thức, công thức A-12 giống với công thức A-10, nhưng vế phải của hai công thức khác nhau: Tỷ số ở A-12 biểu thị trị số trung bình của tỷ số chênh lệch triều ở hai trạm, phân biệt tính toán chênh lệch triều R yi và R xi của mỗi ngày (ở vùng bán nhật triều có hai trị số trong một ngày) và , sau đó tính . Với n là số chênh lệch triều thống kê thực tế trong một tháng thực đo. - Giả thiết hiệu số giữa mặt phẳng biển trung bình nhiều năm và đoản kỳ ở hai trạm bằng nhau: A y - A sy = A x - A sx = ∆A ( A-13) hoặc A y = A sy + (A x - A sx ) Trong đó ∆A là trị số hiệu chỉnh tháng của mặt phẳng trung bình ở hai trạm. Tính: (A-14) Với: A x - mặt phẳng biển trung bình của trạm x (đã biết); Z x - mực nước cao thiết kế năm ở một chu kỳ lặp nào đó của trạm x (đã biết); Z y - mực nước cao thiết kế cùng chu kỳ lặp ở trạm y (cần xác định). Biểu đồ quan hệ các mực nước triều đặc trưng công thức A-13 và A-14 trong hình A-1. Hình A-1. Quan hệ các mực nước triều đặc trưng A.4. Mực nước triều cực trị tại một số trạm tiêu biểu của Việt Nam Mực nước triều cực đại và cực tiểu trong chu kỳ 19 năm (1972ữ1990) và mực nước triều cực trị thiên văn của các trạm mực nước tiêu biểu dọc bờ biển Việt Nam trong bảng A-2. Bảng A-2 . Mực nước triều cực đại, cực tiểu và cực trị thiên văn ở các trạm (Nguồn: Đề tài KHCN-06-10, Phân viện Cơ học Biển, Viện Cơ học Việt Nam) TT Tên trạm Mực nước TB (cm) Cực trị theo dự báo chu kỳ 19 năm Cực trị thiên văn Ngày tháng năm max (cm) Ngày tháng năm min (cm) Mực nước max (cm) Mực nước min (cm) 1 Hòn Dấu (20 0 40, 106 0 49) 191 23/12/1987 15/12/1989 404 404 04/07/1989 -7 401,96 -9,42 2 Hòn Gai (21 0 57, 107 0 04) 206 23/12/1987 442 01/01/1987 -5 441,14 -6,58 3 Cửa Ông (21 0 02, 107 0 22) 219 23/12/1987 478 14/06/1987 -4 468,51 -14,30 4 Cô Tô (20 0 58, 107 0 46) 208 14/06- 23/12/1987 467 22- 23/12/1987 -9 468,62 -11,57 5 Ba Lạt (20 0 21, 106 0 38) 192 23/12/1987 01/07/1988 364 364 15/06/1987 23/12/1987 11 11 364,40 10,85 6 Lạch Trường (19 0 53, 105 0 56 184 23/12/1987 341 15/06/1987 -9 343,76 -10,50 7 Lạch Thới (19 0 06N, 105 0 40E) 150 01/01/1987 267 14/06/1987 15/06/1987 17 17 271,99 12,67 8 Cửa Hội (18 0 46, 105 0 45) 171 25/11/1987 324 15/06/1987 -20 323,61 -11,41 9 Cửa Nhượng (18 0 15, 106 0 06) 133 13- 14/06/1987 23/12/1987 241 241 14-15/06/1987 31/12/1987 00 00 242,36 -1,43 10 Nhật Lệ (17 0 29, 106 0 27) 82 13/06/1987 15/11/1989 142 142 03/01/1987 -10 143,74 -10,65 11 Cửa Gianh (17 0 42, 106 0 28) 107 23- 24/11/1972 28/10/1988 210 210 13/07/1987 -13 183,25 -1,50 12 Cửa Việt (16 0 53, 107 0 10) 60 24/10/1972 103 13/07/1987 2 106,53 2,72 13 Thuận An (16 0 53, 107 0 37) 50 05/07/1972 75 23/02/1972 23 76,40 23,50 14 Đà Nẵng (16 0 07, 108 0 13) 90 21- 22/11/1972 162 14/06/1987 7 161,95 5,74 15 Dung Quất (15 0 24, 108 0 45) 120 14/06/1987 200 13/06/1987 27 200,85 26,50 16 Quy Nhơn (13 0 45, 109 0 13) 125 24/11/1987 234 11/07/1987 20 211,73 31,47 17 Nha Trang (12 0 12, 109 0 18) 123 21/12/1987 22/12/1987 229 229 12/07/1987 46 203,43 48,57 18 Mũi La Gàn (11 0 10, 108 0 42) 186 14/06/1987 282 13/06/1987 01/01/1987 22/12/1987 55 55 55 282,12 54,37 19 Phan Thiết (10 0 55, 108 0 06) 200 21/12/1987 314 11/07/1987 52 300,06 59,05 20 Vũng Tàu (10 0 20, 107 0 04) 259 01/01/1987 02/01/1987 416 416 12/07/1987 -5 407,31 3,83 21 Cửa Đại (10 0 12, 106 0 45) 260 02/01/1987 23/12/1987 435 435 12/07/1987 -8 405,47 14,89 22 Trà Vinh (9 0 56, 106 0 25) 265 02/01/1987 436 12/07/1987 0 417,69 12,18 23 Cửa Định An (9 0 32, 106 0 22) 275 22/11/1972 23/11/1987 468 468 12/07/1987 -3 445,00 11,84 24 Côn Đảo (8 0 41, 106 0 36) 240 01/01/1987 376 01/01/1987 0 376,85 -0,99 25 Cửa Bồ Đề (8 0 47, 105 0 11) 250 12/06/1987 401 01/01/1987 12 402,53 10,74 26 Cửa Ông Đốc (9 0 02, 104 0 48) 80 12/06/1987 13/06/1987 134 134 14/06/1987 26 135,37 26,34 27 Rạch Giá (10 0 00, 105 0 05) 76 24/11/1987 153 19/07/1987 25 147,43 32,96 28 Hà Tiên (10 0 22, 104 0 28) 76 01/01/1989 04/06/1989 140 140 19/07/1986 27 142,14 29,33 29 Phú Quốc (10 0 13, 103 0 58) 87 15/05/1987 16/05/1987 128 128 17/05/1987 30 129,09 28,89 30 Trường Sa (8 0 38, 111 0 55) 119 01/01/1987 220 01/01/1987 1 221,49 1,03 Ghi chú: Hệ cao độ sử dụng trong bảng trên là hệ cao độ hải đồ (0 hải đồ trùng với mực nước ròng thấp nhất có thể xẩy ra, các vùng khác nhau có mực chuẩn khác nhau). PHỤ LỤC B TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ SÓNG DO GIÓ (Theo kết quả đề tài KHCN – 06 – 10 của Viện Cơ học Việt Nam) B.1. Chỉ dẫn chung B.1.1. Các số liệu về gió dùng để tính sóng a ) Tốc độ gió: Tốc độ gió tính toán là tốc độ gió lấy trung bình trong 10 phút tự ghi của máy đo gió ở độ cao 10m trên mặt nước: Tính: W 10 =k l . k đ . k 10 .W t (B-1) Trong đó: W t - Tốc độ gió thực đo, lấy trung bình trong 10 phút và với tần suất quy định; k l - Hệ số tính lại tốc độ gió đo được bằng máy đo gió: k đ - Hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước: + Khi đo trên bãi cát bằng phẳng k đ =1. + Khi đo trên các loại địa hình A, B, C trị số k đ lấy theo bảng B-1. Bảng B-1 . Hệ số K đ theo địa hình Tốc độ gió W t (m/s) Giá trị của k đ ở các loại địa hình A B C 10 15 20 25 30 35 40 1,10 1,10 1,09 1,09 1,09 1,09 1,08 1,30 1,28 1,26 1,25 1,24 1,22 1,21 1,47 1,44 1,42 1,39 1,38 1,36 1,34 Ghi chú: - Dạng địa hình A: địa hình trống trải (bờ biển, bờ hồ trống trải, đồng cỏ, đồng cỏ có rừng thưa hay rừng non). - Dạng địa hình B: vùng thành phố, kể cả ngoại ô, các vùng rừng rậm và các địa hình tương ứng có các vật chướng ngại phân bố đều khắp, với chiều cao chướng ngại vật cao hơn 10m so với mặt đất. - Dạng địa hình C: khu thành phố với các nhà cao hơn 25m. k 10 - Hệ số chuyển đổi sang vận tốc gió ở độ cao 10m trên mặt nước, xác định theo bảng B-2. Bảng B-2 . Hệ số K 10 chuyển đổi Khoảng cách giữa máy đo gió và mặt nước, m 5 6 7 8 9 10 11 12 K 10 1,14 1,11 1,07 1,04 1,02 1,00 0,98 0,97 Khoảng cách giữa máy đo gió và mặt nước, m 13 14 15 16 17 18 19 20 K 10 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 0,89 b ) Đà gió : Xác định theo thực tế ở địa điểm dự báo: - Nếu là vùng nước hẹp, đà gió D xác định theo phương pháp đồ giải "đà gió tương đương” D e (hình B -1): (B-3) Trước hết, từ vị trí dự báo vẽ một đường thẳng theo hướng gió chính (tia xạ chính). Đường này, có i=0, a =0 0 . Tiếp theo, trong phạm vi ± 45 0 của hai phía tia xạ chính, cứ 7,5 0 vẽ một tia xạ, góc của chúng a i =7,5i. Khoảng cách đến trên gió là r i . Đà gió tương đương D e là trị số trung bình hình chiếu của các trị số r i lên tia xạ chính. Hình B-1. Xác định đà gió tương đương D e - Đối với vùng không có yếu tố địa hình hạn chế, giá trị trung bình của đà gió D (m), đối với một tốc độ gió tính toán W (m/s) cho trước, được xác định theo công thức:. (B-4) Trong đó: n là hệ số nhớt động học của không khí, lấy bằng 10 -5 (m 2 /s). - Giá trị lớn nhất của đà gió D max , theo 22TCN222-95, được xác định theo bảng B-3. Bảng B-3. Giá trị lớn nhất của đà gió Tốc độ gió tính toán W (m/s) 20 25 30 40 50 Đà gió D max (km) 1600 1200 600 200 100 Ghi chú: - Tốc độ gió tính toán khi đà gió nhỏ hơn 100 km, được xác định theo số liệu quan trắc thực tế đối với tốc độ gió cực đại hàng năm, không xét đến độ dài thời gian có gió. - Khi đà gió lớn hơn 100km, tốc độ gió tính toán phải xác định có xét đến sự phân bố tốc độ gió theo không gian. B.1.2. Mực nước tính toán sóng: Là mực nước cao nhất năm, có tần suất đảm bảo tương ứng với các cấp công trình, theo bảng B-4. Bảng B-4. Tần suất mực nước tính toán Cấp công trình Đặc biệt I và II III và IV Tần suất Mực nước cao nhất năm (%) 2 5 10 Nếu mực nước chưa kể đến chiều cao nước dâng do bão, thì phải cộng thêm trị số nước dâng tính toán vào mực nước tính toán sóng. B.1.3. Các yếu tố sóng (Hình B.2) Phần sóng trên mặt nước tĩnh gọi là ngọn sóng , điểm cao nhất ngọn sóng là đỉnh sóng. Phần sóng dưới mặt nước tĩnh gọi là bụng sóng, chỗ thấp nhất của bụng sóng gọi là chân sóng. Khoảng cách thẳng đứng giữa đỉnh sóng và chân sóng gọi là chiều cao sóng H S . Khoảng cách nằm ngang giữa hai đỉnh sóng hoặc hai chân sóng kề nhau gọi là chiều dài sóng L S . Tỉ số giữa chiều cao sóng và chiều dài sóng H S /L S gọi là độ dốc sóng. Đường nằm ngang chia đôi chiều cao sóng gọi là đường trung bình sóng. Hình B-2. Các yếu tố sóng Đường trung bình sóng thường có vị trí cao hơn đường mặt nước tĩnh, độ cao chênh lệch gọi là độ dướn, ký hiệu là d . Thời gian để thực hiện một lần nhô lên, thụt xuống của sóng gọi là chu kỳ sóng T S . Trong quá trình nổi sóng, loại sóng có các yếu tố di chuyển về phía trước gọi là sóng tiến . Tốc độ mà ngọn sóng di chuyển theo phương ngang gọi là tốc độ sóng C. Độ cao sóng H S , chiều dài sóng L S , độ dốc sóng, tốc độ sóng C và chu kỳ sóng T S đều là những đại lượng chủ yếu xác định hình thái sóng, gọi chung là các yếu tố sóng. B.1.4. Các đặc trưng thống kê của sóng Trên thực tế, sóng là một quá trình ngẫu nhiên, các yếu tố sóng có thể tuân theo một quy luật thống kê nhất định. Vì vậy để dự báo sóng, cần dùng các đặc trưng thống kê của sóng: a ) Loại 1 là sử dụng giá trị trung bình chiều cao của một bộ phận sóng lớn nào đó trong liệt sóng đo đạc Ví dụ: - Chiều cao sóng trung bình H spj : cộng chiều cao tất cả các sóng liên tục đo được chia cho tổng số con sóng N: (B-5) - Chiều cao trung bình của 1/3 con sóng lớn H s1/3 (còn gọi là sóng có ý nghĩa Significant wave height): Sắp xếp chiều cao N con sóng đo được theo thứ tự lớn đến bé, trích ra N/3 con sóng từ trên xuống, tính trị số trung bình của chiều cao số sóng đó: (B-6) - Chiều cao trung bình của 1/10 sóng lớn H s1/10 : Sắp xếp chiều cao của tất cả N con sóng đo được theo thứ tự từ lớn đến bé, lấy ra N/10 trị số đầu tiên và tính trung bình của chúng: (B-7) b ) Loại 2 là sử dụng chiều cao sóng tần suất luỹ tích H sp %. Ví dụ: - Chiều cao sóng có tần suất 1% (H s1% ): 1% số con sóng thống kê có chiều cao bằng hoặc lớn hơn trị số đó. - Chiều cao sóng có tần suất 5% (H s5% ): 5% số con sóng thống kê có chiều cao bằng hoặc lớn hơn trị số đó. Ghi chú: H sp% chỉ có ý nghĩa về sự phân bố của liệt sóng trong một quá trình sóng gió, không có ý nghĩa hoàn kỳ của chiều sóng (số năm lặp lại). Một số quan hệ kinh nghiệm giữa H SP% và có thể tính theo B-8, B-9. + Trong vùng nước sâu: (B-8) + Trong vùng nước nông: (B-9) Hoặc theo quy phạm thiết kế đê của Trung Quốc (năm 1998), quan hệ giữa H sp % và H s trong bảng B-5. Bảng B-5. Mối tương quan giữa H sp% , P(%) 0,1 1 2 3 4 5 10 13 20 50 0 2,97 2,42 2,23 2,11 2,02 1,95 1,71 1,61 1,43 0,94 0,1 2,70 2,26 2,09 2,00 1,92 1,86 1,65 1,56 1,41 0,96 0,2 2,46 2,09 1,96 1,88 1,81 1,76 1,59 1,51 1,37 0,98 0,3 2,23 1,93 1,82 1,76 1,70 1,66 1,52 1,45 1,34 1,00 0,4 2,01 1,78 1,69 1,64 1,60 1,56 1,44 1,39 1,30 1,01 0,5 2,80 1,63 1,56 1,52 1,49 1,46 1,37 1,33 1,25 1,01 Ghi chú: Chiều cao sóng tính toán không thể lớn hơn 0,78h (h là chiều sâu nước tại điểm tính toán) vì ở giới hạn đó sóng sẽ đổ. Theo kinh nghiệm của chuyên gia Hà Lan, ở giai đoạn thiết kế sơ bộ có thể lấy H s1/3 = 0,6h. - Chu kỳ sóng không đều có thể biểu thị bằng chu kỳ trung bình của sóng . - Chiều dài sóng: tính theo công thức B-10 hoặc tra bảng B-6. (B-10) Bảng B-6 . Quan hệ L s = ¦ (T s ,h) (Đơn vị L s trong bảng là m) Chu kỳ sóng T S (s) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 Độ sâu h (m) 1,0 5,21 6,68 11,9 15,2 18,4 21,6 24,7 27,9 31,1 2,0 6,04 11,3 16,2 20,9 25,5 30,1 34,6 39,1 43,6 3,0 6,21 12,6 18,9 24,9 30,7 36,4 42,0 47,5 53,1 4,0 6,23 13,3 20,8 27,9 34,7 41,4 47,9 54,4 60,9 5,0 13,7 22,1 30,3 38,7 45,6 53,0 60,3 67,6 82,0 96,3 110, 124, 138, 6,0 13,9 23,1 32,1 40,8 49,2 57,4 65,5 73,6 89,4 105, 102, 136, 151, 7,0 13,9 23,7 33,6 43,2 52,4 61,3 70,2 78,9 96,0 113, 130, 146, 163, 8,0 14,0 24,1 34,8 45,2 55,1 64,8 74,2 83,7 102, 120, 138, 156, 174, 9,0 14,0 24,4 35,8 46,9 57,6 68,0 78,2 88,4 108, 127, 146, 166, 185, 10,0 14,0 24,6 36,5 48,3 59,8 70,8 81,7 92,3 113, 133, 154, 174, 194, 12,0 14,0 24,8 37,6 50,7 63,4 75,8 87,8 99,7 112, 145, 168, 190, 212, 14,0 24,9 38,2 52,4 66,3 79,9 93,1 106, 131, 156, 180, 204, 228, 16,0 24,9 38,5 53,6 68,6 88,4 97,7 111, 139, 165, 191, 217, 243, 18,0 24,9 38,7 54,4 70,5 86,3 101, 116, 146, 174, 202, 230, 257, 20,0 38,8 55,0 72,9 88,7 105, 121, 152, 182, 212, 241, 270, 22,0 38,9 54,4 73,0 90,8 108, 125, 158, 190, 221, 252, 282, 24,0 38,9 55,6 73,9 92,5 110, 128, 163, 197, 229, 262, 294, 26,0 39,0 55,8 78,5 93,5 113, 131, 168, 203, 238, 271, 305, 28,0 39,0 55,9 75,0 95,0 115, 134, 172, 209, 245, 280, 315, 30,0 39,0 56,0 75,4 96,0 116, 137, 176, 215, 252, 289, 525, 32,0 56,0 75,7 96,7 118, 139, 180, 220, 259, 297, 335 34,0 56,1 75,9 97,4 119, 141, 184, 225, 266, 305, 344, 36,0 56,1 76,0 97,9 120, 143, 187, 230, 272, 312, 353, 38,0 56,1 76,1 98,3 121, 144, 190, 235, 278, 320, 361, 40,0 56,1 76,2 98,6 122, 146, 193, 239, 238, 326, 369, 42,0 56,1 76,3 98,9 123, 147, 196, 243, 288, 233, 377, 44,0 56,1 76,3 99,1 123, 148, 198, 240, 293, 339, 384, 46,0 56,1 76,3 99,2 124, 149, 200, 250, 298, 345, 391, 48,0 76,4 99,4 124, 150, 202, 253, 903, 351, 398, 50,0 76,4 99,5 124, 151, 204, 256, 307, 357, 405, 55,0 76,4 99,7 125, 152, 208, 264, 317, 370, 421, 60,0 76,4 99,7 125, 158, 212, 270, 327, 382, 436, 65,0 76,4 99,8 126, 154, 214, 275, 335, 393, 449, 70,0 99,85 126, 155, 216, 280, 342, 402, 462, Sóng nước sâu 6,24 24,0 24,9 39,0 56,1 76,4 99,8 126, 156, 224, 305, 399, 505, 623, B.2. Các phương pháp tính toán các yếu tố sóng do gió B.2.1. Tính toán sóng theo phương pháp Bretshneider Phương pháp Bretshneider dựa trên giả thiết là sóng sinh ra do gió trong khu vực trong điều kiện bão thiết kế, phù hợp khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp trên hướng gió thổi. (B-11) (B-12) Trong đó: Hs - Chiều cao sóng tính toán (m); Tp - Chu kỳ đỉnh sóng tính toán (s); D - Đà gió thiết kế (m); h - Độ sâu nước trung bình của khu vực (m); w - Vận tốc gió thiết kế (m/ s). Sóng được xác định trong điều kiện gió thổi qua khu vực với một vận tốc không đổi trong một khoảng thời gian đủ dài (từ mười lăm phút đến hàng giờ) để sóng có thể đạt được mức phát triển lớn nhất, thích hợp với việc sử dụng tài liệu thống kê gió trung bình hàng giờ của các trạm khí tượng. Trong tính toán sơ bộ, có thể tham khảo các bảng tính sẵn từ B-7-1 đến B-7-12 được Pilarczyk lập cho một số khoảng vận tốc và đà gió ngắn. Chiều cao sóng tính toán ở đây là chiều cao sóng có ý nghĩa (H S 1/3 ). Bảng B-7. Bảng tra các yếu tố sóng do gió Bảng B-7-1. Chiều cao sóng tính toán (m), D £ 5 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) W £ 10 10 < W £ 15 15 < W £ 20 20 < W £ 25 10 < h £ 15 £ 0.50 £ 0.75 £ 1.05 £ 1.35 5 < h £ 10 £ 0.50 £ 0.75 £ 1.00 £ 1.30 h £ 5 £ 0.50 £ 0.70 £ 0.90 £ 1.10 Bảng B-7-2. Chu kỳ đỉnh sóng Tp (s), D £ 5km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) W £ 10 10 < W £ 15 15 < W £ 20 20 < W £ 25 10 < h £ 15 £ 2.5 £ 3.0 £ 3.6 £ 4.5 5 < h £ 10 £ 2.5 £ 3.0 £ 3.6 £ 4.2 h £ 5 £ 2.5 £ 3.0 £ 3.5 £ 4.0 Bảng B-7-3. Chiều cao sóng tính toán (m), 5km < D £ 10 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) w £ 10 10 < w £ 15 15 < w £ 20 20 < w £ 25 10 < h £ 15 £ 0.60 £ 1.00 £ 1.35 £ 1.70 5 < h £ 10 £ 0.60 £ 0.95 £ 1.30 £ 1.60 h £ 5 £ 0.55 £ 0.80 £ 1.10 £ 1.25 Bảng B-7-4. Chu kỳ đỉnh sóng Tp (s), 5km < D £ 10 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) W £ 10 10 < W £ 15 15 < W £ 20 20 < W £ 25 10 < h £ 15 £ 3.0 £ 3.7 £ 4.2 £ 4.7 5 < h £ 10 £ 2.9 £ 3.6 £ 4.1 £ 4.5 h £ 5 £ 2.8 £ 3.4 £ 3.8 £ 4.2 Bảng B-7-5. Chiều cao sóng tính toán (m), 10 km < D £ 15 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) w £ 10 10 < w £ 15 15 < w £ 20 20 < w £ 25 10 < h £ 15 £ 0.75 £ 1.15 £ 1.55 £ 1.95 5 < h £ 10 £ 0.70 £ 1.10 £ 1.45 £ 1.75 h £ 5 £ 0.60 £ 0.90 £ 1.15 £ 1.30 Bảng B-7-6. Chu kỳ đỉnh sóng Tp (s), 10 km < D £ 15 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) W £ 10 10 < W £ 15 15 < W £ 20 20 < W £ 25 10 < h £ 15 £ 3.2 £ 4.0 £ 4.6 £ 5.1 5 < h £ 10 £ 3.2 £ 3.9 £ 4.4 £ 4.9 h £ 5 £ 3.0 £ 3.6 £ 4.1 £ 4.5 Bảng B-7-7. Chiều cao sóng tính toán (m), 15 km < D £ 20 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) w £ 10 10 < w £ 15 15 < w £ 20 20 < w £ 25 0 < h £ 15 £ 0.85 £ 1.25 £ 1.70 £ 2.10 5 < h £ 10 £ 0.80 £ 1.20 £ 1.55 £ 1.90 h £ 5 £ 0.70 £ 0.95 £ 1.15 £ 1.35 Bảng B-7- 8. Chu kỳ đỉnh sóng Tp (s), 15 km < D £ 20 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) W £ 10 10 < W £ 15 15 < W £ 20 20 < W £ 25 10 < h £ 15 £ 3.5 £ 4.2 £ 4.8 £ 5.3 5 < h £ 10 £ 3.3 £ 4.1 £ 4.6 £ 5.1 h £ 5 £ 3.1 £ 3.7 £ 4.2 £ 4.6 Bảng B-7-9. Chiều cao sóng tính toán (m), 20 km < D £ 25 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) w £ 10 10 < w £ 15 15 < w £ 20 20 < w £ 25 10 < h £ 15 £ 0.90 £ 1.35 £ 1.80 £ 2.25 5 < h £ 10 £ 0.85 £ 1.25 £ 1.65 £ 1.95 h £ 5 £ 0.70 £ 1.00 £ 1.20 £ 1.40 Bảng B-7-10. Chu kỳ đỉnh sóng Tp (s), 20 km < D £ 25 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) W £ 10 10 < W £ 15 15 < W £ 20 20 < W £ 25 10 < h £ 15 £ 3.6 £ 4.5 £ 5.0 £ 5.6 5 < h £ 10 £ 3.5 £ 4.2 £ 4.8 £ 5.3 h £ 5 £ 3.2 £ 4.0 £ 4.5 £ 4.8 Bảng B-7-11. Chiều cao sóng tính toán (m), 25 km < D £ 30 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) w £ 10 10 < w £ 15 15 < w £ 20 20 < w £ 25 10 < h £ 15 £ 0.95 £ 1.45 £ 1.90 £ 2.35 5 < h £ 10 £ 0.90 £ 1.30 £ 1.70 £ 2.05 h £ 5 £ 0.75 £ 1.00 £ 1.20 £ 1.40 Bảng B-7-12. Chu kỳ đỉnh sóng Tp (s), 25 km < D £ 30 km Độ sâu trung bình (m) Vận tốc gió trung bình (m/ s) W £ 10 10 < W £ 15 15 < W £ 20 20 < W £ 25 10 < h £ 15 £ 3.7 £ 4.5 £ 5.2 £ 5.7 5 < h £ 10 £ 3.6 £ 4.3 £ 4.90 £ 5.5 h £ 5 £ 3.3 £ 4.0 £ 4.5 £ 4.9 B.2.2. Tính toán sóng theo các phần mềm máy tính của các mô hình toán Được sử dụng các phần mềm máy tính do cơ quan có thẩm quyền cho phép. Ghi chú: Hiện nay, ở Việt Nam phần mềm ACES ver. 1.06 (1992) được dùng để tính toán các đặc trưng sóng nước sâu từ số liệu gió bão. Các đặc trưng này được lấy làm đầu vào cho một mô hình thứ hai, mô hình truyền sóng tuyến tính RCPWAVE (1986) kết hợp hiệu ứng khúc xạ- nhiễu xạ nhằm tính truyền sóng nước sâu vào khu vực dự án. Mô hình OUTRAY của Viện Thuỷ Lực Wallingford (Anh) cũng được các nhà tư vấn nước ngoài ứng dụng tính toán cho một số công trình ở Việt Nam. B.2.3. Tính toán theo biểu đồ Hindcast B.2.3.1. Tính toán sóng khi không có số liệu thực đo 1. Sóng không bị vỡ a) Trường hợp sóng nước sâu: (D > Lo/2) Trong đó: D - Độ sâu nước; L o - Chiều dài sóng ở vùng nước sâu. - Có thể sử dụng phương pháp đơn giản để tính các tham số sóng ở biểu đồ B-3. Phương pháp này dùng cho các trường hợp đà gió vừa và gió giả thiết đều, ổn định trên khắp đà gió. Ghi chú: Khi tra bảng cần tính đại lượng ứng suất gió U A từ vận tốc gió: U A = 0,71 U 1,23 U: Vận tốc gió (m/s) T 1/3 = 0,95 T m ; H 1/3 = H mo (Tại vùng nước sâu). + Các tham số sóng thu được phải được hiệu chỉnh bằng hệ số nông và khúc xạ để thu được giá trị chiều cao sóng có ý nghĩa dùng cho công tác thiết kế. Với các công trình cấp đặc biệt và cấp I cần thí nghiệm trên mô hình vật lý. + Đối với các công trình đê biển thông thường (cấp II, III,IV) có thể tính chiều cao sóng thiết kế theo: H TK = H o x K sh xK R Trong đó: H TK : Sóng thiết kế trong điều kiện sóng không vỡ (D > L o /2); K sh : Hệ số nông; K R : Hệ số khúc xạ. (B-13) Hệ số K sh : cũng có thể tính đơn giản theo các tỷ số d/L o và d/L; L o : Chiều dài sóng ở vùng nước sâu; L: Chiều dài sóng ở vùng có chiều sâu nước = d; K: Số sóng = 2 p /L; (B-14) d: Độ sâu nước trước công trình. Tại mực nước thiết kế: f 0 : Góc giữa đỉnh sóng và đường đẳng sâu ở vùng nước sâu; f 1 : Góc giữa đỉnh sóng và đường đẳng sâu tại vị trí tính sóng. Thí dụ 1 : Tính sóng trong điều kiện nước sâu: d > L o /2 - Điều kiện : Vận tốc gió: V = 17 m/s Thời gian gió thổi: t 1 = 5 giờ t 2 = 2 giờ. Đà sóng: F = 30 km. - Tìm: Chiều cao và chu kỳ sóng cho hai trường hợp t 1 = 5giờ và t 2 = 3 giờ. - Giải: + Ứng suất gió: U A = 0,71U 1,23 = 0,71 x 17 1,23 = 21,88 (m/s). + Với t 1 = 5 giờ theo biểu đồ (1) nếu như đà gió không hạn chế H s có thể đặt 2,5 (m) nhưng F = 30 km. T m = 5,5 (s) = T 1/3 = 5,2 (s) do vậy: H s = 1,95 (m) – Trường hợp hạn chế về đà gió. + Với t 2 = 3 giờ, F = 30 km, rơi vào trường hợp hạn chế về thời gian gió thổi. Do vậy các tham số sóng chỉ cần xác định theo U A và t 2 theo biên độ ta có: H s = 1,40 (m) T m = 4,4 (s) Þ T 1/3 = 0,95 T m = 4,18 b) Sóng thiết kế cho vùng nước nông được xác định theo các biểu đồ B-4 đến B-13, Các biểu đồ này được xây dựng dựa trên các phương trình: (B-15) (B-16) (B-17) - Đối với đáy không đồng nhất phải dùng ảnh hàng không và thí nghiệm mô hình vật lý để tìm thông tin chính xác về khúc xạ. - Nếu độ sâu không trùng với các biểu đồ, thì nội suy theo các biểu đồ lân cận. Đối với độ sâu d s trong phạm vi 15 m < d s < 90 m thì sử dụng các công thức B-14; B-15; B-16. Thí dụ 2: - Điều kiện: + Đà sóng: F = 24,4 km; + Tốc độc gió: U = 17 m/s; + Độ sâu nước d = 11m. - Tìm: chiều cao sóng H s ; Chu kỳ sóng T. - Giải: Ứng suất gió U A = 0,71 U 1,23 = 0,71x1,7 1,23 = 21,88 m/s. Từ biểu đồ B-10 hoặc công thức B-14; B-15; H s = 1,5 (m) T = 4,4 (s) 2. Trường hợp sóng vỡ Thường nếu công trình ven biển đặt ở độ sâu nước d s (độ sâu với mực nước thiết kế) sẽ bị tác dụng của sóng vỡ nếu: d s £ 1,3 H; Với H: Chiều cao sóng thiết kế. (B-18) Khi thiết kế công trình trong điều kiện sóng vỡ cần thiết phải tính được chiều cao sóng vỡ cực đại H b tác động lên công trình theo công thức sau: (B-19) (B-19) Với: d s : Chiều sâu nước trước công trình; b : Tỷ số giữa chiều sâu nước khi sõng vỡ với chiều cao sóng vỡ; m: Độ dốc bãi biển; t P : Hệ số không thứ nguyên (4,0 – 9,25); Tính H b theo biểu đồ B-14 theo tỷ số d s /gT 2 và d s . Thí dụ 3: - Điều kiện: a: Chiều sâu nước trước công trình: d s = 2,5m; b: Độ dốc bãi biển trước công trình: 1: 20 = 0,050; c: Chu kỳ sóng trong thiết kế: T 1 = 6 giây T 2 = 10 giây - Tìm: Chiều cao sóng vỡ cực đại tác động lên công trình trong trường hợp chu kỳ sóng cực đại và cực tiểu. - Giải: Với trường hợp T 1 = 6 giây. Tính: Biểu đồ B-14 . Quan hệ giữa chiều cao sóng vỡ và độ sâu nước trước công trình Theo biểu đồ B-14 tương ứng với trị số d s /gT 2 vừa tính được ta tìm ra trị số H b /d s ứng với đường cong độ dốc m = 0,050. - Với T 2 = 10 giây ta có: Biểu đồ B-3. Tính sóng có ý nghĩa ở vùng nước sâu PHỤ LỤC C PHÂN BỐ NƯỚC DÂNG DO BÃO DỌC BỜ BIỂN VIỆT NAM C .1. Các vùng ảnh hưởng bão C.1.1. Phân vùng ảnh hưởng bão Thống kê 39 năm (từ 1954 ¸ 1993) vùng bão đổ bộ theo vĩ độ như bảng C-1. Bảng C-1. Tần số hoạt động của bão phân theo vĩ độ Vĩ độ bắc Số cơn bão đổ bộ P% Số cơn bão trung bình/ năm 21- 22 29 12,04 0,74 20 -21 39 16,19 1,0 19 -20 34 14,11 0,87 18 -19 29 12,04 0,74 17 -18 16 6,64 0,41 16 -17 9 3,73 0,23 15- 16 23 9,54 0,59 14- 15 23 9,54 0,59 13- 14 11 4,56 0,28 12- 13 9 3,73 0,23 11- 12 10 4,15 0,26 10- 11 4 1,66 0,1 9- 10 3 1,24 0,08 8- 9 2 0,83 0,06 Cộng 241 100% 6,18 Số cơn bão ảnh hưởng vào bờ biển miền Trung và miền Bắc cao hơn nhiều so với miền Nam. C.1.2. Phân theo thời gian bão - Thời gian xuất hiện bão thống kê trong bảng C-2. - Khu vực đổ bộ và ảnh hưởng của bão có xu thế dịch chuyển từ Bắc vào Nam theo thời gian: ở vùng bờ biển Bắc và Trung Bộ vào thời kỳ từ tháng 5 đến tháng 10 và ở Nam Bộ vào thời kỳ từ tháng 10 đến tháng 11. Một số cơn bão xuất hiện không theo quy luật chung. Bảng C-2. Tần số bão hoạt động phân theo các tháng trong năm Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 39 Số cơn 0 0 2 1 4 23 31 38 46 58 30 4 241 Tần số 0 0 0,05 0,3 0,1 0,59 0,79 1 1,18 1,49 0,77 0,18 6,18 C-2. Trị số nước dâng C.2.1. Vùng bờ biển Bắc vĩ tuyến 16 - Trị số nước dâng theo tần suất (%) ở bảng C-3. Bảng C-3. Chiều cao nước dâng vùng bờ biển Bắc vĩ tuyến 16 theo tần suất % Vĩ tuyến Đoạn bờ Chiều cao nước dâng(m) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 > 2,5 Bắc ÷ 21 o N Phía Bắc - Cửa Ông 50 38 5 6 2 0 21 o N ÷ 20 o N Cửa Ông - Cửa Đáy 35 38 17 8 3 0 20 o N ÷ 19 o N Cửa Đáy - Cửa Vạn 41 34 15 9 1 1 19 o N ÷ 18 o N Cửa Vạn - Đèo Ngang 46 37 10 5 2 1 18 o N ÷ 17 o N Đèo Ngang - Cửa Tùng 71 19 8 2 1 0 17 o N ÷ 16 o N Cửa Tùng - Đà Nẵng 95 4 1 0 0 1 - Nước dâng lớn nhất đã xảy ra và có thể xảy ra: xem hình C-1. Hình C-1. Nước dâng lớn nhất đã và có thể xảy ra tại vùng bờ biển bắc vĩ tuyến 16 (Nguồn: Phân viện Cơ học biển – Viện cơ học) C.2.2. Vùng bờ biển Nam vĩ tuyến 16 - Trị số nước dâng lớn nhát đã xảy ra và có thể xảy ra: xem hình C-2. Hình C-2. Nước dâng lớn nhất đã xảy ra và có thể xảy ra từ vĩ tuyến 16 trở vào ( Nguồn: Phân viện Cơ học biển – Viện cơ học) PHỤ LỤC D XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO SÓNG LEO D .1. Trường hợp mái nghiêng chỉ có một độ dốc Chiều cao sóng leo trên mái nghiêng đơn của sóng đến từ hướng vuông góc với bờ, được xác định theo các trường hợp sau: D.1.1. Trường hợp hệ số mái dốc m = 1,5 ¸ 5,0 (D -1) Trong đó: R P - Chiều cao sóng leo có tần suất luỹ tích là p; K D - Hệ số nhám và tính thấm của mái nghiêng, dựa vào tính chất của vật liệu gia cố mặt để tra bảng D- 1 K­ W - Hệ số kinh nghiệm, tra bảng D-2 theo đại lượng ; K­­ p - Hệ số tính đổi tần suất luỹ tích của chiều cao sóng leo, xác định theo bảng D -3. Tần suất luỹ tích chiều cao sóng leo lấy 2%; m - Hệ số mái dốc, m = cotg a với a là góc nghiêng của mái đê (độ); ­ - Chiều cao trung bình của sóng trước đê; L­ S - Chiều dài sóng trước đê. D.1.2. Trường hợp hệ số mái dốc m £ 1,25 (D -2) Trong đó: R 0 - Chiều cao sóng leo khi không có gió, mặt dốc trơn và không thấm nước (K­­­­­­­­­­ D = 1). Chiều cao trung bình của sóng = 1m, trị số R­­ 0 xác định theo bảng D -4. D.1.3. Trường hợp hệ số mái dốc 1,25 < m < 1,5 Có thể nội suy chiều cao sóng H s ­­­ từ trị số m = 1,25 và m = 1,5. Bảng D.1. Hệ số nhám và thấm của mái dốc K­ D Loại hình gia cố mái K D Trơn phẳng không thấm nước (Bê tông nhựa đường) 1,0 Bê tông và tấm lát bê tông 0,9 Lát cỏ 0,85 4 0,9 Đá xây 0,75 4 0,8 Đá hộc đổ hai lớp (nền không thấm nước) 0,60 4 0,65 Đá hộc đổ hai lớp ( nền thấm nước) 0,50 4 0,55 Khối vuông 4 chân ( lắp đặt 1 lớp) 0,55 Tetrapod (2 lớp) 0,40 Dolos (2 lớp) 0,38 Bảng D - 2. Hệ số kinh nghiệm K W . W/ £ 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 ³ 5 K W 1 1,02 1,08 1,16 1,22 1,25 1,28 1,30 Bảng D -3. Hệ số tính đổi K P cho tần suất luỹ tích chiều cao sóng leo p(%) 0,1 1 2 3 4 5 10 13 20 50 < 0,1 2,66 2,23 2,07 1,97 1,90 1,84 1,64 1,54 1,39 0,96 0,1 ¸ 0,3 2,44 2,08 1,94 1,86 1,80 1,75 1,57 1,48 1,36 0,97 > 0,3 2,13 1,86 1,76 1,70 1,65 1,61 1,48 1,40 1,31 0,99 Ghi chú: chiều cao sóng leo trung bình. Bảng D -4. Trị số R O M = ctg a 0 0,5 1,0 1,25 R O (m) 1,24 1,45 2,20 2,50 D . 2. Trường hợp mái dốc phức hợp có thềm giảm sóng (TGS) Khi mái dốc có TGS, chiều cao sóng leo tính toán theo công thức trong mục D-1, nhưng hệ số mái dốc phải được tính đổi thành hệ số mái dốc tương đương m e . Trị số m e được xác định theo các trường hợp sau: D.2.1. Trường hợp trên và dưới TGS có cùng độ dốc (D -3) (D -4) Với: D.2.2. Trường hợp D m > 0, m D > m T (D-5) D.2.3. Trường hợp D m < 0, m D < m T (D-6) Trong các công thức trên: m T ,m D - Hệ số mái dốc phần trên, dưới TGS; h W - Độ sâu nước trên TGS: + Khi TGS ở dưới mực nước tĩnh thì h W lấy giá trị dương; + Khi TGS ở trên mực nước tĩnh thì h W lấy giá trị âm. - Biểu thị giá trị tuyệt đối; b f - Chiều rộng TGS (m); L S - Chiều dài sóng (m). Ghi chú: Phương pháp độ dốc tương đương thích hợp với điều kiện: m T = 1,0 ¸ 4,0; m D = 1,5 ¸ 3,0 D -3. Trường hợp hướng sóng đến xiên góc với tuyến tim đê Khi hướng sóng đến xiên một góc b (độ) với đường tim đê, chiều cao sóng leo R P tính toán cần nhân với hệ số K b . Trường hợp mái dốc có hệ số m ³ 1, hệ số K b xác định theo bảng D.5. Bảng D.5. Hệ số K b b (độ) £ 15 20 30 40 50 60 K b 1 0,96 0,92 0,87 0,82 0,76 D - 4. Trường hợp đặc biệt Đối với những tuyến đê quan trọng có hình dạng mặt cắt phức tạp, chiều cao sóng leo cần được xác định thông qua thí nghiệm trên mô hình vật lý. PHỤ LỤC E TÍNH TOÁN ÁP LỰC SÓNG E-1. Phân bố áp lực sóng trên mái nghiêng Đối với mái dốc được gia cố bằng những tấm bê tông lắp ghép hoặc đổ tại chỗ có 1,5 £ cotg j £ 5, biểu đồ áp lực sóng thể hiện trên hình E.1. Trong biểu đồ này, áp lực sóng tính toán lớn nhất p d (KPa) xác định theo công thức: p d = k s k t p tcl r g H s (E-1) Trong đó: k s - Hệ số xác định theo công thức: (E-2) k t - Hệ số lấy theo bảng E-1; P tcl - Trị số lớn nhất của áp lực sóng tương đối trên mặt dốc tại điểm 2 (Hình E-1) lấy theo bảng E-2. Hình E-1. Biều đồ áp lực sóng tính toán lớn nhất tác dụng lên mái dốc được gia cố bằng các tấm bản Bảng E-1. Hệ số k t Độ thoải của sóng L s /H s 10 15 20 25 35 Hệ số k t 1 1,15 1,3 1,35 1,48 Bảng E .2. Hệ số P tcl Chiều cao sóng H s /m 0,5 1 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 ³ 4 Trị số lớn nhất của áp lực sóng tương đối P tcl 3,7 2,8 2,3 2,1 1,9 1,8 1,75 1,7 - Tung độ Z 2 (m) của điểm 2 (điểm đặt của áp lực sóng tính toán lớn nhất P d ) được xác định theo công thức: (E-3) Trong đó: A và B là các đại lượng tính bằng m, xác định theo công thức sau : (E-4) (E-5) - Tung độ Z 3 (m) ứng với chiều cao sóng leo lên mái dốc xác định theo phụ lục D. Trên các đoạn mái dốc nằm cao hơn hoặc thấp hơn điểm 2 (xem hình V.1) phải lấy các tung độ P (KPa) của biểu đồ áp lực sóng ở các khoảng cách như sau: P = 0,4p d tại P = 0,1p d tại Trong đó: (E-6) - Tung độ p c của biểu đồ phản áp lực sóng dưới các tấm bản gia cố đê mái dốc phải xác định theo công thức: p C = k S k t p crcl ­ r gH s (E-7) Trong đó: p crcl - Phản áp lực tương đối của sóng, lấy theo đồ thị ở hình E-2. Đối với các công trình cấp I và cấp II khi chiều cao sóng có tần suất bảo đảm H SP > 1,5m, nếu có đủ luận cứ thì được phép xác định tải trọng sóng lên mái dốc có tấm bản gia cố bằng các phương pháp có xét đến tính không điều hoà của sóng do gió. Khi có các bậc cơ hoặc có sự thay đổi độ nghiêng trên từng đoạn mái dốc của công trình thì tải trọng do sóng lên kết cấu gia cố mái phải xác định theo các kết quả nghiên cứu trên mô hình. Hình E.2. Đồ thị để xác định phản áp lực của sóng E.2. Tải trọng sóng lên các loại công trình bảo vệ đê biển E.2.1. Đối với tường ngầm cản sóng Giá trị lớn nhất của hình chiếu theo phương ngang P z (KN/m) và các hình chiếu theo phương thẳng đứng P z và P c (KN/m) của hợp lực tải trọng do sóng tác động trên một tường ngầm cản sóng khi chịu chân sóng, phải tính toán theo các biểu đồ áp lực sóng theo hướng ngang và theo hướng đứng (hình E-3). Trong các biểu đồ này, các giá trị P (KPa) phải xác định có xét đến độ dốc i của đáy theo công thức sau: Hình E-3. Các biểu đồ áp lực sóng lên một đoạn tường ngầm cản sóng a) Trường hợp độ dốc đáy i £ 0,04 - Tại độ sâu a 1 : p 1 = z g (a 1 - a 4 ) Khi a 1 < a 2 (E-8) p 1 = p 2 Khi a 1 > a 2 (E-9) - Tại độ sâu a 2 : (E-10) - Tại độ sâu a 3 = h P 3 = K W P 2 (E-11) b) Trường hợp độ dốc đáy i > 0,04 - Tại độ sâu a 1 : p 1 xác định theo công thức (E-8) và (E-9) - Tại độ sâu a 2 : p 2 = z g (a 2 - a 4 ) (E-12) - Tại độ sâu a 3 = h P 3 = P 2 (E-13) Trong đó: a 1 - Độ sâu từ đỉnh công trình đến mực nước tính toán, m ; a 2 - Độ sâu từ mực nước tính toán đến chân sóng (m), lấy theo bảng (E-3); K W - Hệ số, lấy theo bảng (E-4); a 4 - Độ sâu từ mặt nước sau đê chắn sóng ngập đến mặt nước tính toán(m), xác định theo công thức: a 4 = - k th (a 1 - a 5 ) - a 1 (E-14) k th - Hệ số, lấy theo bảng (E-3); a 5 - Độ sâu từ lưng sóng trước đê chắn sóng ngập nước đến mực nước tính toán (m), lấy theo bảng (E-3); z - Hệ số sóng vỡ. Bảng E-3. Hệ số K th Chiều cao tương ứng của sóng H s /h 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Độ hạ thấp tương đối của chân sóng a 2 /h 0,14 0,17 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 Độ vượt cao tương đối của lưng sóng a S /h -0,13 -0,16 -0,20 -0,24 -0,28 -0,32 -0,37 Hệ số k th 0,76 0,73 0,69 0,66 0,63 0,60 0,57 Bảng E-4. Hệ số K W Độ thoải của sóng L s /H s 8 10 15 20 25 30 35 Hệ số K W 0,73 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 E.2.2. Đối với tường cản sóng xa bờ Giá trị lớn nhất của hình chiếu theo phương ngang P z (KN/m) và hình chiếu theo phương đứng P z (KN/m) của hợp lực tải trọng do sóng vỡ tác động lên tường cản sóng thành đứng (khi không có đất lấp ở phía bờ) phải xác định các biểu đồ áp lực sóng theo phương ngang và theo phương đứng (hình E.4) trong số các giá trị p (KPa) và h C (m) phải xác định tuỳ thuộc vào vị trí công trình: a ) Khi công trình nằm ở độ sâu mà tại đó sóng bị đổ lần cuối cùng (Hình E.4a) thì dùng công thức: p =p u = x gH SD ( 0,033 L S /h +0,75) (E-15) (E-16) b ) Khi công trình nằm ở vùng mép nước ( Hình E.4b) thì dùng các công thức: p = p i = (1-0,3a i /a u )p u (E-17) (E-18) c ) Khi công trình nằm trên bờ, cao hơn mép nước nhưng còn trong phạm vi sóng leo(hình E.4c) thì dùng công thức: p = p i = 0,7(1-a 1 /a r )p n (E-19) (E-20) Trong đó: h c - Độ cao lưng sóng so với mặt nước tính toán tại vị trí tường chắn sóng, m; H Sb - Chiều cao sóng tại vị trí sóng đổ lần cuối, m; a u - Khoảng cách từ vị trí sóng đổ lần cuối đến mép nước, m; a i - Khoảng cách từ vị trí sóng đổ lần cuối đến công trình, m; a l - Khoảng cách từ mép nước đến công trình, m; a r - Khoảng cách từ mép nước đến ranh giới leo bờ của sóng vỡ (khi không có công trình) xác định theo công thức: a r = R S l % cotg j (E-21) Ghi chú: Nếu độ cao từ đỉnh công trình đến mực nước tính toán Z 1 ³ -0,3 H S thì trị số áp lực sóng xác định theo công thức E-15, E-17, E-19 phải nhân với hệ số k Zd lấy theo bảng E-5. Bảng E-5. Hệ số k Zd Độ cao từ đỉnh công trình đến mực nước tính toán Z 1 , m - 0,3H s 0,0 +0,3H s +0,65H s Hệ số k Zd 0,95 0,85 0,8 0,5 Hình E.4. Các biểu đồ áp lực sóng lên tường cản sóng thành đứng E.2.3. Đối với tường đứng liền bờ Giá trị lớn nhất của hình chiếu theo phương ngang P Z (KN/m) và hình chiếu theo phương thẳng đứng P Z (KN/m) của tải trọng do sóng vỡ tác động lên tường chắn sóng thẳng đứng (có đất lấp ở phía bờ) khi sóng rút, được tính toán qua các biểu đồ áp lực sóng theo phương ngang và theo phương thẳng đứng (Hình E.5) trong đó giá trị p r (KPa) xác định theo công thức: p r = z g( D z 1 - 0,75H Sb ) (E-22) Trong đó: D z 1 - Độ hạ thấp của mặt nước so với mực nước tính toán ở phía trước tường thẳng đứng khi sóng rút (m). Tuỳ vào khoảng cách a 1 từ mép nước đến công trình mà D z 1 được lấy như sau: Z r = 0 Khi a 1 ³ 3H Sb Z r = 0,25 H Sb Khi a 1 < 3H Sb Hình E.5. Các biểu đồ áp lực sóng lên tường chắn sóng thẳng đứng khi sóng rút E.2.4. Đối với mỏ hàn Giá trị lớn nhất của các hình chiếu theo phương ngang P x,ext, P x,int (KN) và hình chiếu theo phương đứng P Z (KN) của hợp lực tải trọng sóng trên một đoạn mỏ hàn được tính toán qua các biểu đồ áp lực sóng theo các hướng ngang và hướng đứng (Hình E-6). Trong các biểu đồ này, giá trị áp lực sóng ở mặt ngoài P ext (KPa) và ở mặt khuất P int (KPa) của mỏ hàn và các độ cao tương ứng của lưng sóng h ext (m) và h int (m) phải xác định theo công thức: P ext = k a z gH S (1+cos 2 a ) (E-23) h ext = P ext / z g h int = P int / z g (E-24) Trong đó: k a - Hệ số, lấy theo bảng E-6 tuỳ thuộc góc tới a của đầu sóng khi tiến đến đập có chiều rộng b và chiều dài đoạn mỏ hàn là l. Bảng E-6. Hệ số K a Mặt bên mỏ hàn ctg a Hệ số k a khi l/L s bằng £ 0,03 0,05 0,1 ³ 0,2 Mặt ngoài - 1,0 0,75 0,65 0,6 Mặt khuất 0 1,0 0,75 0,65 0,6 0,2 0,45 0,45 0,45 0,45 0,5 0,18 0,22 0,30 0,35 1,0 0 0 0 0 Hình E-6. Các biểu đồ áp lực sóng tác động lên một mỏ hàn PHỤ LỤC G TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ MÁI NGHIÊNG G -1. Tính toán trượt cung tròn theo phương pháp thụy điển Tính toán ổn định mái đê theo phương pháp tổng ứng lực và phương pháp ứng lực hữu hiệu. G.1.1. Theo phương pháp tổng ứng lực - Trong thời kỳ thi công: (G-1) - Trong thời kỳ mực nước hạ thấp: (G-2) (G-3) G.1.2. Theo phương pháp ứng lực hữu hiệu trong thời kỳ thấm ổn định (G-4) Trong đó: b - Chiều rộng của dải tính toán trong khối trượt; w - Trọng lực của dải đất trượt w = w 1 +w 2 + r w Z b ; w 1 - Trọng lực của dải ở phần trên mực nước; w 2 - Trọng lực của dải ở phần dưới mực nước; Z ­- Khoảng cách từ mực nước đến trung điểm mặt đáy dải tính toán; u - Áp lực khe rỗng trong thân đê hoặc nền đê trong thời kỳ thấm ổn định; u 1 - Áp lực khe rỗng của thân đê trước khi mực nước hạ xuống; b - Góc kẹp giữa tuyến trọng lực của dải với bán kính đi qua trung điểm mặt đáy dải đó (độ); g w - Trọng lượng riêng của nước; C u , j u , C cu , C ’ , j ’ : Các chỉ tiêu cường độ chống cắt của đất, xác định theo bảng G-1. Hình G.1. Sơ đồ tính toán theo phương pháp trượt cung tròn Bảng G –I. Phương pháp xác định chỉ tiêu C u , j u , C’, j ’, C’ Trường hợp làm việc của đê Phươngpháp tính toán Máy sử dụng Phương pháp thí nghiệm Chỉ tiêu cường độ Thời kỳ thi công Tổng ứng lực Cắt thẳng Cắt nhanh C u , j u Cắt 3 trục Cắt không thoát nước Thời kỳ thấm ổn định Ứng lực hữu hiệu Cắt thẳng Cắt chậm C’, j ’ Cắt 3 trục Cắt thoát nước cố kết Thời kỳ mức nước hạ thấp Tổng ứng lực Cắt thẳng Cắt nhanh cố kết C u , j u Cắt 3 trục Cắt không thoát nước cố kết G.1.3. Tính toán ổn định mái đê theo phương pháp trượt cung tròn cải tiến Hệ số ổn định của mái đê được tính toán theo các công thức sau: (G-5) (G-6) Trong đó: W - Trọng lượng hữu hiệu của khối đất B ’ BCC ’ (hình G-.2); C, j - Lực dính và góc ma sát trong (độ) của tầng đất mềm yếu; P a - Lực gây trượt; P n - Lực chống trượt. Hình G.2. Sơ đồ tính toán theo phương pháp trượt cung tròn cải tiến G.2. Tính toán ổn định cho tường đỉnh G.2.1. Ổn định chống trượt (G-7) Trong đó: K c - Hệ số an toàn ổn định chống trượt; S W - Tổng của các lực thẳng đứng tác dụng lên khối tường; S P - Tổng của các lực đẩy ngang tác dụng lên khối tường; f - Hệ số ma sát giữa đáy công trình và nền. G.2.2. Ổn định chống lật (G-8) Trong đó: K o - Hệ số an toàn ổn định chống lật; M v - Momen lực chống lật; M H - Momen lực gây lật. G.2.3. Kiểm tra ứng suất đất nền (G-9) Trong đó: - Ứng suất cực đại (cực tiểu) của đất nền; S G - Tải trọng thẳng đứng; A - Diện tích bản đáy; S M - Momen của tải trọng đối với trục tâm hình học bản đáy; S X - Hệ số tiết diện của bản đáy. PHỤ LỤC H TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH DẠNG THÀNH ĐỨNG CÓ KẾT CẤU TRỌNG LỰC H-1. Ổn định chống lật Tính ổn định chống lật theo đáy khối thành đứng và theo các khe nằm ngang, khe răng (như khe abcd trong hình H-1) được xác định như sau: (H-1) Trong đó: K 0 - Hệ số an toàn chống lật, không nhỏ hơn trị số trong bảng (H-1); M R - Momen chống lật đối với mép sau của mặt tính toán (khi đỉnh sóng chạm thành) hoặc mép trước của mặt tính toán (khi chân sóng chạm thành); M 0 - Momen lật đối với mép sau hoặc mép trước của mặt tính toán, trong đó bao gồm cả momen do lực đẩy nổi của sóng gây ra. Hình H-1 Sơ đồ tính toán lật qua khe răng khối xếp Ghi chú: Trường hợp đỉnh sóng chạm tường, áp suất đẩy nổi của sóng trong khe khối xếp phần dưới nước của đê có phân bố hình tam giác theo chiều rộng B của đê. Áp lực cực đại của nó là áp lực bên của sóng ở cùng một cao trình. Áp suất bên của sóng trên khe bc trong hình H-1, đối với điểm b và điểm c phân biệt sử dụng áp suất đẩy nổi tại cùng một thời điểm tương ứng. Giữa 2 điểm b và c, áp lực phân bố đường thẳng. Áp lực đẩy nổi của sóng tác dụng lên mặt dưới của khối phủ đỉnh (toàn khối hoặc lắp ghép) chỉ phân bố trên một chiều rộng hữu hạn B’: (H-2) Trong đó: Z max - Độ cao đỉnh sóng trên mặt nước tĩnh (m); Z o - Độ cao của mặt đáy tấm phủ đỉnh so với mặt nước tĩnh (m). Áp lực đẩy nổi của sóng phân bố hình tam giác dựa theo B’, trị số cực đại bằng áp lực bên của sóng ở cùng độ cao. Áp lực đẩy nổi của sóng ở trên mặt đáy của tường được tính toán theo phụ lục E. Áp lực đẩy nổi của sóng trong khe khối xếp ở phần dưới nước khi chịu tác dụng của chân sóng được tính toán theo nguyên tắc giống như trường hợp chịu tác dụng của đỉnh sóng. H-2. Ổn định chống trượt H.2.1. Tính ổn định chống trượt theo đáy khối thành đứng và theo các khe nằm ngang trong thân khối xếp: được xác định như sau: (H-3) Trong đó: K s - Hệ số an toàn chống trượt, không nhỏ hơn trị số quy định trong bảng H-1; G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt tính toán, bao gồm cả lực đẩy nổi của sóng; P - Hợp lực phương ngang trên mặt phẳng tính toán; f - Hệ số ma sát trên mặt tính toán, trường hợp không có số liệu thực đo, có thể dùng số liệu trong bảng H-2. Bảng H-1. Hệ số K 0 và K S Hệ số Cấp công trình Tổ hợp thiết kế Tổ hợp kiểm tra Tổ hợp đặc biệt K O I-II 1,6 1,5 1,4 III-IV 1,5 1,4 1,3 K S I-II 1,3 1,2 1,1 III-IV 1,2 1,1 1,0 Bảng H-2. Hệ số ma sát f Vật liệu Hệ số ma sát f Bê tông và bê tông đá xây Đá xây và đá xây 0,55 0,65 Đáy tường và bệ đê đá đổ Thân đê là BT đúc sẵn hoạc BTCT Thân đê là kết cấu bằng khối đá hộc xây 0,60 0,65 Bệ đê đá đổ vàđất nền Đất nền là cát mịn~ cát thô Đất nền là cát bột Đất nền là á cát Đất nền là sét và á sét 0,50 ¸ 0,60 0,40 0,35 ¸ 0,50 0,30 ¸ 0,45 H.2.2. Tính ổn định chống trượt theo đáy bệ đá a) Đối với bệ đê đắp cao: (H-4) Ổn định chống trượt theo mặt ABD (hình H-2a) được tính như sau: Trong đó: G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt đáy bệ, bao gồm cả lực đẩy nổi của sóng; g 1 - Trọng lượng dưới nước của khối bệ ABCD; P - Hợp lực theo phương ngang phía trên mặt đáy tường; f - Hệ số ma sát giữa bệ đê đá hộc và đất nền (xem bảng H-2). a) Bệ đắp cao b) Bệ chân trong đất Hình H-2. Sơ đồ tính trượt bệ đá Ghi chú: Khi bệ có chiều rộng lớn, cần xét đến khả năng trượt nội bộ trong bệ đó. b) Đối với bệ chân trong đất: Tính ổn định chống trượt theo mặt ABDE được tính như sau: (H-5) Trong đó: g 2 - Trọng lượng dưới nước của phần bệ đê ABDK; E P - Áp lực đất bị động trên mặt KD của đất nền, có thể lấy 30% trị số tính toán. Khối bệ tương đối mỏng, đất nền yếu thì có thể bỏ qua. H-3. Sức chịu tải của khối bệ công trình H.3.1. Ứng suất mặt đỉnh bệ công trình (H-6) Trong đó: s max ; s min - Ứng suất cực đại, cực tiểu của mặt đứng đỉnh bệ; B - Chiều rộng đáy tường; e - Khoảng cách lệch tâm của điểm tác dụng hợp lực trên mặt đáy tường. (H-7) x - Khoảng cách từ điểm tác dụng của hợp lực trên mặt đáy tường đến điểm mép sau (nếu chân sóng chạm tường là đến điểm mép trước); (H-8) Khi x < B/3, ứng suất mặt đỉnh bệ tường được tính như sau: (H-9) (H-10) s max phải nhỏ hơn sức chịu tải cho phép của bệ tường (thường là 600KPa). H.3.2. Trên mặt đáy thành đứng, khoảng cách từ điểm tác dụng của hợp lực đến điểm mép sau (khi chân sóng tác dụng thì lấy mép trước), thường không nhỏ hơn 1/4 chiều rộng đáy khối thành đứng. H-4. Sức chịu tải của đất nền H.4.1. Ứng suất bề mặt đất nền (H -11) (H-12) (H-13) Trong đó: - Ứng suất cực đại và cực tiểu của bề mặt đất nền; B 1 - Chiều rộng chịu lực thực tế của mặt đáy công trình; Khi x > B/3 thì B 1 = B; x < B/3 thì B 1 =3 x t - Chiều dày bệ công trình; g - Trọng lượng riêng của đá hộc bệ công trình; e - Độ lệch tâm của điểm tác dụng hợp lực trên đáy bệ đá hộc. Kiểm tra ứng suất đất nền theo các quy định về thiết kế nền móng. H.4.2. Đối với công trình thành đứng xây dựng trên nền phi nham thạch, tính ổn định tổng thể của nó thường theo phương pháp trượt cung tròn. Khi có lớp kẹp đất yếu, tính theo phương pháp mặt trượt phi cung tròn. H-5. Tính toán lún H.5.1. Tính toán lún theo các phương pháp quy định trong nền móng. H.5.2. Trị số lún trung bình của công trình thành đứng không được vượt quá trị số: Đối với thùng chìm: 35cm; Đối với khối xếp: 30cm. Chú ý: Thiết kế cao trình đỉnh công trình thành đứng cần dự phòng độ lún, xác định theo tình hình đất nền và tình hình thi công. H-6. Trọng lượng ổn định của viên đá bệ công trình H.6.1. Đá vai bệ và đá lát mái bệ công trình Trọng lượng ổn định của viên đá được xác định theo biểu đồ trong hình H-3. Hình H-3. Biểu đồ xác định trọng lượng ổn định của viên đá bệ công trình Ghi chú: a ) Chiều cao sóng H S dùng H S5% . b ) Cách tra hình : Từ trị số h 1 /h của nửa phải trục hoành, dóng thẳng lên gặp đường cong h/L S được giao điểm 1. Từ giao điểm 1 dóng ngang sang trái, gặp đường cong H S được giao điểm 2. Từ giao điểm 2 này dóng xuống nửa trái trục hoành, sẽ tìm được trị số trọng lượng ổn định của khối phủ W. Có thể từ giao điểm 1 dóng sang trái, thu được trị số K trên trục tung, thay vào công thức . c ) Nếu đá hộc được lát chèn cẩn thận, trọng lượng khối đá có thể lấy bằng 0,6 trọng lượng viên đá thả rối. Khi mái dốc bệ đê bằng 1:1,5, trọng lượng khối đá phủ lấy gần đúng bằng 1,33 lần trị số W trung bình. H.6.2. Viên đá gia cố đáy trước công trình a ) Lưu tốc đáy cực đại của dòng sông xuất hiện trước công trình thành đứng U max (m/s) được tính như sau: - Trường hợp sóng đứng: (H-14) - Trường hợp sóng vỡ xa: (H-15) - Trường hợp sóng vỡ gần: (H-16) b ) Trọng lượng viên đá ổn định để gia cố đáy trước công trình quy định trong bảng H-3. Bảng H-3. Trọng lượng viên đá ổn định gia cố đáy trước công trình U max (m/s) 2,0 3,0 4,0 5,0 W (kg) 40 80 140 200 PHỤ LỤC I CÁC KÝ HIỆU, THÔNG SỐ, ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ ĐO I.1. Các ký hiệu chính sử dụng Ký hiệu Thông số, đại lượng a Góc nghiêng giữa mái đê và đường nằm ngang b Góc giữa đường bờ và hướng sóng tới g , g ­ B Trọng lượng riêng của nước, của vật liệu g . Dung trọng khô của đất r , r B Khối lượng riêng của nước, của vật liệu d d Chiều dày lớp gia cố bằng đá hộc d B Chiều dày lớp gia cố bằng tấm bê tông d f Chiều dày lớp bảo vệ mái bằng khối phủ n Hệ số nhớt động học g Gia tốc trọng trường n - Hệ số nhám - Số lần m - Hệ số mái dốc, m = ctg a - Các loại số mũ x Khoảng cách theo chiều dòng chảy t Thời gian p Tần suất B Chiều rộng lòng sông h Chiều sâu nước i Độ dốc đáy Q Lưu lượng dòng chảy V Vận tốc dòng chảy H sl Chiều cao sóng leo H nd Chiều cao nước dâng H s Chiều cao sóng Chiều cao sóng trung bình H s1/3 Chiều cao trung bình của 1/3 số con sóng lớn nhất trong liệt số thống kê về chiều cao sóng H s1% Chiều cao sóng có tần suất luỹ tích là 1% L s Chiều dài sóng T s Chu kỳ sóng C - Vận tốc truyền sóng - Hệ số Chezy W Vận tốc gió D Đà gió Z t Cao trình mực nước triều D Chênh lệch mực nước triều Z đ Cao trình đỉnh đê a Trị số gia tăng độ cao an toàn B đ Chiều rộng đỉnh đê b đ Chiều rộng cơ đê b f Chiều rộng thềm giảm sóng trên mái ngoài của đê n` k Số lượng cấu kiện bê tông khối phủ G Trọng lượng của cấu kiện khối phủ A Khối lượng bê tông P Áp lực e Hệ số rỗng của đất S Độ lún R s Độ nén chặt thiết kế của đất có tính dính R ds Độ nén chặt tương đối của đất rời k Các loại hệ số an toàn (trong tính toán ổn định công trình) Ghi chú: Một số ký hiệu sử dụng trong các phụ lục được giải thích rõ trong từng trường hợp cụ thể, không hoàn toàn theo quy định trong bảng trên. I.2. Thứ nguyên và đơn vị I.2.1. Các đơn vị chính a) Hệ MKGS Loại đơn vị Đại lượng Đơn vị Tên gọi Thứ nguyên Tên gọi Ký hiệu Cơ bản Chiều dài Lực Thời gian L F T Mét Kilôgam lực Giây m kG s Dẫn xuất Mật độ FT 2 L -4 Kilôgam lực-giây bình phương trên mét luỹ thừa 4 kG.s 2 /m 4 Khối lượng FT 2 L -1 Kilôgam lực-giây bình phương trên mét kG.s 2 /m Trọng lượng đơn vị FL -3 Kilôgam lực-giây bình phương trên mét khối kG/m 3 Ứng suất (áp suất) FL -2 Kilôgam lực-giây bình phương trên mét vuông kG/m 2 Nhớt động lực FTL -2 Kilôgam lực-giây bình phương trên mét vuông kG.s/m 2 Nhớt động học T -1 L 2 Mét bình phương trên giây m 2 /s b) Hệ SI Loại đơn vị Đại lượng Đơn vị Tên gọi Thứ nguyên Tên gọi Ký hiệu Cơ bản Chiều dài Khối lượng Thời gian L M T Mét Kilôgam Giây m Kg s Dẫn xuất Mật độ L 3 M Kilôgạm trên mét khối Kg/m 3 Lực LMT -2 Niu tơn N Ứng suất (áp suất) L -1 MT 2 Paxcan Pa Mô men lực L 2 MT 2 Niutơn- mét Nm Nhớt động lực L -1 MT -1 Paxcan- giây Pa.s Nhớt động học L 2 T -1 Mét vuông trên giây m 2 /s I.2.2. Quan hệ giữa đơn vị của hệ thống MKGS với hệ SI và các đơn vị của hệ thống khác a) Đơn vị chiều dài Đơn vị chiều dài Km M cm insơ (inch) fut (foot) Hải lý Anh Hải lý biển 1km 1 10 3 10 5 3,94.10 4 3,28.10 3 0,655 0,54 1m 10 -3 1 10 2 39,4 3,28 6,55.10 -4 5,4.10 -4 1cm 10 -5 10 -2 1 0,394 32,8 6,55.10 -6 5,4.10 -6 1insơ (inch) 2,54.10 -5 2,54.10 -2 2,54 1 8,33.10 -2 1,655.10 -5 1,37.10 -5 1fut (foot) 3,05.10 -4 0,305 30,5 12 1 0,2.10 -3 0,165.10 -3 1 hải lý Anh 1,525 1525 152,5.10 3 60.10 -3 5000 1 0,825 1 hải lý biển 1,8532 1853,2 185,32.10 3 72,9.10 3 6080 1,23 1 b) Đơn vị góc phẳng Đơn vị góc Rad Độ Phút Giây 1Rad 1 57,3 3,44.10 3 2,06.10 5 1 0 1,75.10 -2 1 60 3,6.10 3 1’ 2,91.10 -4 1,67.10 -2 1 60 1’’ 4,85.10 -6 2,87.10 -4 1,67.10 -2 1 c) Đơn vị lực Đơn vị lực N Dyn kG 1n 1 10 5 0,10 2 1dyn 10 -5 1 1,02.10 -6 1kG 9,81 9,81.10 5 1 d) Đơn vị áp lực Đơn vị áp lực Pa dyn/cm 2 kg/cm 2 atm (tuyệt đối) 1Pa (N/m 2 ) 1 10 1,02.10 -5 9,87. 10 -6 1dyn/cm 2 0,1 1 1,02.10 -6 9,87. 10 -7 1kG/cm 2 (atm) 9,81.10 4 9,81.10 5 1 0,968 1atm(tuyệt đối) 1,01.10 5 1,01.10 6 1,03 1 e) Đơn vị khối lượng Đơn vị khối lượng kg g kg.s 2 /m T 1kg 1 10 3 0,102 10 3 1g 10 3 1 1,02.10 4 10 6 1kg.s 2 /m 9,81 9,81.10 3 1 9,81.10 3 1T 10 3 10 6 10 2 1 f) Trọng lượng của một m 3 các vật chất (ở điều kiện tiêu chuẩn) Vật chất KN T (lực) Nước ngọt Nước biển Đá hộc Bê tông 9,18 9,40 24,32 22,03 1 1,025 2,65 (*) 2,40 Ghi chú: (*) Cần xác định cụ thể tại công trình. PHỤ LỤC H CÁC TIÊU CHUẨN TRÍCH DẪN (CHỦ YẾU) CÓ LIÊN QUAN 1 - Vữa Thuỷ công - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử: 14 TCN80- 2001; 2 - Bê tông thuỷ công và vật liệu làm bê tông thuỷ công - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử: Từ 14 TCN 63 - 2002 đến 14 TCN 73 - 2002; 3 - Quy phạm thiết kế đập đất đầm nén: QPTL 11.77; 4 - Tải trọng tác động lên công trình: TCVN 2737-78; 5 - Nền công trình thuỷ lợi - Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 4253-86; 6 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thuỷ công - Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 4416-85; 7 - Quy phạm thiết kế tầng lọc ngược công trình thuỷ công: QPTC.C5.75 (14TCN 11-85); 8 - Tiêu chuẩn thiết kế tường chắn các công trình thuỷ công: TCXD.57.73; 9 - Hướng dẫn thiết kế tường chắn công trình thuỷ lợi: HDTC.C.4-76 (14TCN 35-85); 10 - Chỉ dẫn thiết kế và sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc trong công trình thuỷ lợi (Quyết định 1871 NN-KHCN /QĐ ngày 4/11/1996; 11 - Công trình thuỷ lợi - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu kỹ thuật thi công và nghiệm thu: 14TCN 59 - 2002; 12 - Công trình thuỷ lợi - Xây lát đá - Yêu cầu kỹ thuật thi công và nghiệm thu: 14 TCN 12 - 2002; 13 - Công trình thuỷ lợi - Xây lát gạch - Yêu cầu kỹ thuật thi công và nghiệm thu: 14TCN 120 - 2002; 14 - Vải địa kỹ thuật - Phương pháp xác định các chỉ tiêu cơ lý: từ 14TCN 91 - 1996 đến 14TCN 99 - 1996. ____________________________________________ MỤC LỤC 1. QUY ĐỊNH CHUNG 1.1.Phạm vi ứng dụng................................................................................................................. 7 1.2.Các căn cứ thiết kế .............................................................................................................. 7 1.3.Các ký hiệu chính sử dụng..................................................................................................... 8 1.4.Thứ nguyên và đơn vị ........................................................................................................... 9 2. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CỦA ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ ĐÊ BIỂN. 2.1.Trị số gia tăng độ cao an toàn............................................................................................... 11 2.2.Hệ số an toàn ổn định chống trượt của công trình bằng đất ................................................... 11 2.3.Hệ số an toàn ổn định chống trượt của công trình thành đứng................................................. 11 2.4. Hệ số an toàn ổn định chống lật ........................................................................................... 12 3.TUYẾN ĐÊ BIỂN 3.1. Yêu cầu chung..................................................................................................................... 13 3.2.Tuyến đê quai lấn biển........................................................................................................... 13 3.3.Tuyến đê vùng bãi biển xói (biển lấn)...................................................................................... 14 3.4.Tuyến đê vùng cửa sông....................................................................................................... 14 4 - THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ KẾT CẤU ĐÊ BIỂN 4.1.Chỉ dẫn chung....................................................................................................................... 15 4.2.Cao trình đỉnh đê................................................................................................................... 15 4.3.Thiết kế mặt cắt ngang và kết cấu đê biển.............................................................................. 16 4.4.Tính toán ổn định công trình đê biển....................................................................................... 20 5 - CÔNG TRÌNH GIA CỐ MÁI ĐÊ BIỂN 5.1.Dạng kết cấu và thành phần công trình................................................................................... 22 5.2.Thiết kế lớp phủ mái ............................................................................................................. 25 5.3.Thiết kế tầng đệm, lọc ngược................................................................................................ 30 5.4.Thiết kế chân khay................................................................................................................. 30 5.5.Tính toán ổn định công trình gia cố mái đê.............................................................................. 33 6 -THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH NGĂN CÁT-CẢN SÓNG GIỮ BÃI 6.1.Chỉ dẫn chung....................................................................................................................... 36 6.2.Thiết kế rừng ngập mặn chống sóng...................................................................................... 38 6.3.Bố trí và các loại kết cấu công trình ngăn cát - cản sóng......................................................... 39 6.4.Thiết kế công trình dạng thành đứng...................................................................................... 46 6.5.Thiết kế công trình dạng mái nghiêng..................................................................................... 53 7 - CÁC YÊU CẦU TRONG THI CÔNG ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN 7.1.Yêu cầu về thi công và kiểm tra chất lượng đắp đê ................................................................ 63 7.2.Yêu cầu về thi công và kiểm tra chất lượng kè bảo vệ mái đê................................................. 66 7.3.Quy trình kỹ thuật thi công và giám sát chất lượng lớp lọc sỏi và cát....................................... 67 7.4.Quy trình kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng vải lọc........................................................ 68 7.5.Quy trình kỹ thuật và kiểm tra chất lượng trồng cỏ mái đê hạ lưu............................................. 68 7.6.Quy trình kỹ thuật trồng cây ngập mặn .................................................................................. 68 7.7.Yêu cầu kỹ thuật của thi công công trình mái nghiêng............................................................. 70 8- CÁC QUY ĐỊNH VỀ QUẢN LÝ, DUY TU, BẢO DƯỠNG ĐÊ BIỂN 8.1. Các quy định chung.............................................................................................................. 74 8.2. Bảo dưỡng và sửa chữa công trình ..................................................................................... 74 PHỤ LỤC A. TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC BIỂN THIẾT KẾ A - 1 . Tính toán mực nước biển thiết kế ...................................................................................... 76 A -2. Tính toán mực nước biển thiết kế khi trong số liệu điều tra có mực nước đặc biệt lớn ------------------------------------------------------------------------------------------------- 77 A -3 . Tính toán mực nước cao thiết kế trong trường hợp tài liệu không đầy đủ--------- 78 A -4. Mực nước triều cực trị tại một số trạm tiêu biểu của Việt Nam----------------------80 PHỤ LỤC B. TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ SÓNG DO GIÓ (THEO KẾT QUẢ ĐỀ TÀI KHKT – 06 – 10 NĂM CỦA VIỆN CƠ HỌC VN) B-1. Chỉ dẫn chung-------------------------------------------------------------------------------83 B-2. Các phương pháp tính toán các yếu tố sóng do gió-------------------------------------89 PHỤ LỤC C. PHÂN BỐ NƯỚC DÂNG DO BÃO DỌC BỜ BIỂN VIỆT NAM C-1. Các vùng ảnh hưởng bão-------------------------------------------------------------------97 C-2. Trị số nước dâng----------------------------------------------------------------------------97 PHỤ LỤC D. XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO SÓNG LEO D-1. Trường hợp mái nghiêng chỉ có một độ dốc-------------------------------------------100 D-2. Trường hợp mái dốc phức hợp có thềm giảm sóng (TGS)---------------------------101 D-3. Trường hợp hướng sóng đến xiên góc với tuyến tim đê.-----------------------------102 PHỤ LỤC E. TÍNH TOÁN ÁP LỰC SÓNG E-1. Phân bố áp lực sóng trên mái nghiêng-------------------------------------------------103 E-2. Tải trọng sóng lên các loại công trình bảo vệ đê biển-------------------------------105 PHỤ LỤC G. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ MÁI NGHIÊNG G-1. Tính toán trượt cung tròn theo phương pháp Thuỵ Điển-----------------------------111 G-2. Tính toán ổn định cho tường đỉnh------------------------------------------------------112 PHỤ LỤC H. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH DẠNG THÀNH ĐỨNG CÓ KẾT CẤU TRỌNG LỰC H-1. Ổn định chống lật-------------------------------------------------------------------------114 H-2. Ổn định chống trượt----------------------------------------------------------------------115 H-3. Sức chịu tải của khối bệ công trình-----------------------------------------------------117 H-4. Sức chịu tải của đất nền------------------------------------------------------------------117 H-5. Tính toán lún------------------------------------------------------------------------------118 H-6. Trọng lượng ổn định của viên đá bệ công trình---------------------------------------118 PHỤ LỤC I Các tiêu chuẩn trích dẫn (chủ yếu) có liên quan--------------------------------------------120