Nghiên Cứu Kết Cấu Bảo Vệ Mái Đập Phá Sóng Phù Hợp Với Điều Kiện Thi Công Tại Cảng Nghi Sơn

Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phù hợp với điều kiện thi công tại cảng Nghi Sơn, Thanh Hóa, đảm bảo hiệu quả và an toàn.

• Tác giả: Nguyễn Văn Lượng
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Xuân Roanh
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy
• Đề tài: Lựa Chọn Kết Cấu Bảo Vệ Mái Đập Phá Sóng Phù Hợp Với Điều Kiện Thi Công Từng Vùng, Ứng Dụng Cho Đập Phá Sóng Cảng Nghi Sơn – Thanh Hóa
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP PHÁ SÓNG VÀ KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI ĐẬP
• 1.1. Khái niệm về đập phá sóng và kết cấu bảo vệ mái
• 1.2. Giới thiệu chung và phân loại đập phá sóng
• 1.3. Kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng
• 1.4. Công tác thiết kế kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN LỰA CHỌN KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI ĐẬP PHÁ SÓNG
• 2.1. Cơ sở pháp lý thiết kế kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng
• 2.2. Cơ sở thiết kế kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng
• 2.2.1. Theo tiêu chuẩn thiết kế của Nhật Bản
• 2.2.2. Chiều dày khối phủ mặt được xác định theo tiêu chuẩn Anh
• 2.3. Tính toán lực tác động lên kết cấu
• 2.3.1. Các thông số trong tính toán kết cấu
• 2.3.2. Các dạng làm việc cơ bản của đập phá sóng
• 2.3.3. Tính toán lan truyền sóng
• 2.3.4. Các đặc trưng thống kê của sóng
• 2.3.5. Tính toán ổn định
• 2.3.6. Kiểm tra trọng lượng khối gia cố
• 2.3.7. Tính toán ổn định tổng thể
• 2.4. Phân tích lựa chọn kết cấu, vật liệu
• 2.4.1. Yêu cầu chung của các loại kết cấu, vật liệu
• 2.4.2. Lựa chọn vật liệu, kết cấu phù họp với điều kiện thi công
• 2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết cấu bảo vệ mái
• 2.5.1. Ảnh hưởng của yếu tố địa hình
• 2.5.2. Ảnh hưởng của yếu tố địa chất
• 2.5.3. Ảnh hưởng của yếu tố thủy hải văn khu vực
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI ĐẬP PHÁ SÓNG CHO CẢNG NGHI SƠN THANH HÓA
• 3.1. Giới thiệu chung về cảng Nghi Sơn – Thanh Hóa
• 3.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên khu vực
• 3.2. Cơ sở tính toán và thiết kế
• 3.2.1. Động lực và tính ổn định
• 3.2.2. Điều kiện thủy hải văn
• 3.2.3. Tính toán điều kiện thủy hải văn thiết kế
• 3.3. Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng Nghi Sơn
• 3.3.1. Những ưu nhược điểm của khối phủ Rakuna - IV
• 3.3.2. So sánh khối phủ Rakuna - IV với một số khối phủ khác
• 3.3.3. Đề xuất phương án sử dụng khối phủ Rakuna – IV
• 3.3.4. Tính toán kiểm tra ổn định và độ bền của kết cấu
• 3.4. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng

Nghiên cứu kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng tại cảng Nghi Sơn là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy. Đập phá sóng không chỉ giúp giảm thiểu tác động của sóng biển mà còn bảo vệ an toàn cho các công trình ven biển. Việc lựa chọn kết cấu phù hợp với điều kiện thi công là rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả và tính kinh tế cho dự án.

1.1. Khái niệm về đập phá sóng và kết cấu bảo vệ mái

Đập phá sóng là công trình nhằm giảm năng lượng sóng trước khi vào khu vực bảo vệ. Kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bờ biển và các công trình ven biển khỏi tác động của sóng.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu tại cảng Nghi Sơn

Cảng Nghi Sơn là một trong những cảng biển quan trọng của Việt Nam. Nghiên cứu kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng tại đây giúp đảm bảo an toàn cho hoạt động hàng hải và phát triển kinh tế khu vực.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế kết cấu bảo vệ mái đập

Thiết kế kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng gặp nhiều thách thức do điều kiện tự nhiên và kỹ thuật. Các yếu tố như địa hình, địa chất và thủy hải văn đều ảnh hưởng đến hiệu quả của kết cấu. Việc phân tích và đánh giá các yếu tố này là rất cần thiết để đưa ra giải pháp tối ưu.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết cấu bảo vệ mái

Địa hình và địa chất khu vực có thể gây ra những khó khăn trong quá trình thi công và thiết kế. Cần phải xem xét kỹ lưỡng các yếu tố này để đảm bảo tính ổn định của kết cấu.

2.2. Thách thức từ biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu dẫn đến mực nước biển dâng cao và tần suất bão lớn gia tăng, gây ra áp lực lớn lên các công trình ven biển. Điều này đòi hỏi các giải pháp thiết kế phải linh hoạt và hiệu quả hơn.

III. Phương pháp lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng

Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng cần dựa trên các tiêu chí kỹ thuật và kinh tế. Việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại giúp đánh giá chính xác hơn về hiệu quả của các loại kết cấu khác nhau.

3.1. Phân tích các loại kết cấu bảo vệ mái

Có nhiều loại kết cấu bảo vệ mái như khối bê tông dị hình, đập tường đứng, và mái nghiêng. Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng, cần được phân tích kỹ lưỡng.

3.2. Tiêu chí lựa chọn kết cấu phù hợp

Tiêu chí lựa chọn bao gồm khả năng chịu lực, độ bền, và chi phí thi công. Việc lựa chọn đúng kết cấu sẽ giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu tại cảng Nghi Sơn

Nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp tính toán để lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng cho cảng Nghi Sơn. Kết quả cho thấy việc sử dụng khối bê tông dị hình mang lại hiệu quả cao trong việc giảm thiểu tác động của sóng.

4.1. Kết quả tính toán và phân tích

Kết quả tính toán cho thấy khối bê tông dị hình có khả năng tiêu tán năng lượng sóng tốt hơn so với các loại kết cấu truyền thống.

4.2. Ứng dụng thực tiễn tại cảng Nghi Sơn

Việc áp dụng kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng tại cảng Nghi Sơn đã giúp bảo vệ an toàn cho các công trình ven biển và đảm bảo hoạt động hàng hải diễn ra thuận lợi.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng tại cảng Nghi Sơn đã chỉ ra tầm quan trọng của việc lựa chọn kết cấu phù hợp. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới để ứng phó với biến đổi khí hậu và các thách thức khác.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới trong thiết kế và thi công kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng.

5.2. Định hướng phát triển bền vững

Cần có các giải pháp phát triển bền vững để bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn cho các công trình ven biển trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu bờ biển dài với nhiều khu vực cảng biển quan trọng, trong đó cảng Nghi Sơn – Thanh Hóa là một trong những điểm nhấn phát triển kinh tế trọng điểm khu vực Bắc Trung Bộ. Vịnh Nghi Sơn có diện tích khoảng 27 km², với chiều dài 10,5 km và chiều rộng 3 km, thuộc loại vũng lớn, có địa chất phức tạp gồm đá gốc trầm tích và các lớp cát, sét rời rạc. Khu vực này chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của sóng biển, gió bão và biến đổi khí hậu toàn cầu, đặc biệt là hiện tượng mực nước biển dâng cao, gây ra nhiều thách thức trong việc bảo vệ an toàn các công trình cảng biển.

Đập phá sóng là công trình thiết yếu nhằm giảm năng lượng sóng, bảo vệ bờ và các công trình ven biển khỏi tác động của sóng, gió và dòng chảy. Tuy nhiên, việc lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phù hợp với điều kiện thi công từng vùng vẫn còn nhiều khó khăn do đặc thù địa chất, thủy hải văn và điều kiện thi công phức tạp. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng tối ưu, đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật và phù hợp với điều kiện thi công tại cảng Nghi Sơn – Thanh Hóa.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phân tích, tính toán và so sánh các loại kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng hiện có, áp dụng cho khu vực cảng Nghi Sơn trong giai đoạn từ năm 2010 đến 2017. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả bảo vệ công trình cảng biển, góp phần phát triển kinh tế-xã hội bền vững cho tỉnh Thanh Hóa và khu vực lân cận.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình thiết kế kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng, bao gồm:

• Lý thuyết truyền sóng và lan truyền năng lượng sóng: Giúp xác định chiều cao, chu kỳ và lực tác động của sóng lên kết cấu đập phá sóng, dựa trên các mô hình như Bretshneider và phân bố xác suất Weibull.
• Mô hình ổn định kết cấu: Bao gồm kiểm tra ổn định trượt, ổn định lật và ổn định tổng thể của kết cấu đập phá sóng theo tiêu chuẩn OCDI 2009 và 22 TCN 207-92.
• Khái niệm về khối phủ dị hình: Các khối bê tông phức hình như Tetrapod, Dolos, Accropode, Rakuna – IV được sử dụng để tiêu hao năng lượng sóng và tăng cường liên kết giữa các khối, đảm bảo độ bền và ổn định công trình.
• Tiêu chuẩn thiết kế: Áp dụng các tiêu chuẩn Việt Nam như TCVN 9901-2014 về thiết kế đê biển, 22 TCN 207-92 về công trình bến cảng biển, cùng các quy chuẩn QCVN 02:2009/BXD.

Các khái niệm chính bao gồm: chiều cao sóng thiết kế, trọng lượng khối phủ, hệ số ổn định, chiều dày lớp phủ mặt, và các yếu tố ảnh hưởng như địa hình, địa chất, thủy hải văn.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tích tài liệu và tính toán kỹ thuật kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng. Cụ thể:

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thủy hải văn, địa chất, khí tượng từ các báo cáo ngành, số liệu quan trắc sóng gió tại khu vực Nghi Sơn trong vòng 5 năm gần nhất.
• Phương pháp phân tích: Tính toán chiều cao sóng thiết kế, lực tác động lên kết cấu theo các tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam; so sánh các loại khối phủ dị hình về trọng lượng, độ ổn định và chi phí.
• Mô hình vật lý: Áp dụng mô hình phần tử hữu hạn 3D và mô hình vật lý trong phòng thí nghiệm thủy lực để kiểm chứng tính ổn định và hiệu quả của các kết cấu.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2015 đến 2017, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích lý thuyết, tính toán kỹ thuật và đề xuất phương án.

Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ các kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phổ biến trong và ngoài nước, với trọng tâm ứng dụng cho cảng Nghi Sơn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ưu điểm của khối phủ dị hình Rakuna – IV: Khối phủ Rakuna – IV có hệ số rỗng 56,5%, số ổn định 2,53, trọng lượng đa dạng từ 6,25 tấn đến 80,98 tấn, giúp tăng khả năng phá sóng và liên kết chắc chắn giữa các khối. So với khối Tetrapod truyền thống, Rakuna – IV tiết kiệm vật liệu và có hiệu quả tiêu hao năng lượng sóng cao hơn khoảng 15-20%.

2. Tính ổn định kết cấu: Kiểm tra ổn định trượt và lật theo tiêu chuẩn OCDI 2009 cho thấy hệ số an toàn đều vượt mức yêu cầu (hệ số an toàn chống trượt ≥ 1,5; chống lật ≥ 1,55), đảm bảo độ bền vững trong điều kiện sóng bão tần suất 50-100 năm.

3. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất và thủy hải văn: Địa chất khu vực Nghi Sơn gồm lớp cát rời rạc và sét dẻo chảy, phù hợp với kết cấu đập phá sóng mái nghiêng sử dụng khối phủ dị hình. Chiều cao sóng thiết kế trung bình khoảng 3,5 m, chu kỳ sóng 6-8 giây, đà gió thiết kế lên đến 1200 m, ảnh hưởng lớn đến lựa chọn trọng lượng và kích thước khối phủ.

4. So sánh chi phí và hiệu quả thi công: Phương án sử dụng khối phủ Rakuna – IV có chi phí thấp hơn khoảng 10-15% so với khối Tetrapod và Accropode, đồng thời rút ngắn thời gian thi công nhờ trọng lượng khối phù hợp với thiết bị thi công hiện có.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc lựa chọn khối phủ dị hình Rakuna – IV là phù hợp nhất với điều kiện thi công và môi trường biển tại cảng Nghi Sơn. Khối phủ này không chỉ đảm bảo độ ổn định và khả năng chịu lực tốt mà còn tối ưu hóa chi phí và tiến độ thi công. So với các nghiên cứu trước đây về khối Tetrapod và Accropode, Rakuna – IV có thiết kế cải tiến với các hốc trên bề mặt giúp tăng khả năng phá sóng và liên kết giữa các khối, giảm thiểu hiện tượng dịch chuyển do sóng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hệ số ổn định và chi phí giữa các loại khối phủ, bảng thống kê trọng lượng và kích thước khối phủ, cũng như sơ đồ mặt cắt đập phá sóng ứng dụng tại Nghi Sơn. Những phát hiện này góp phần nâng cao hiệu quả thiết kế và thi công công trình bảo vệ bờ biển trong điều kiện khí hậu biến đổi phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng khối phủ Rakuna – IV cho đập phá sóng cảng Nghi Sơn: Đề nghị sử dụng khối phủ Rakuna – IV với trọng lượng từ 16 đến 40 tấn cho các phân đoạn đập chính, nhằm đảm bảo ổn định và tiết kiệm vật liệu. Thời gian thực hiện trong vòng 2 năm, do chủ đầu tư phối hợp với nhà thầu thi công.

2. Tăng cường khảo sát địa chất và thủy hải văn định kỳ: Thực hiện khảo sát hàng năm để cập nhật số liệu sóng, gió và địa chất nhằm điều chỉnh thiết kế và bảo trì công trình kịp thời. Chủ thể thực hiện là Ban quản lý cảng và các đơn vị chuyên môn.

3. Ứng dụng công nghệ thi công lắp ghép đúc sẵn: Sử dụng thiết bị cần cẩu nổi và tàu chuyên dụng để lắp ghép các khối bê tông dưới nước, giảm thiểu thời gian thi công và rủi ro do sóng gió. Thời gian áp dụng ngay trong giai đoạn thi công chính.

4. Xây dựng hệ thống quan trắc và bảo dưỡng định kỳ: Lắp đặt hệ thống quan trắc sóng, dịch chuyển khối phủ để phát hiện sớm các hư hỏng, tổn thất. Thực hiện bảo dưỡng định kỳ 6 tháng/lần nhằm duy trì hiệu quả công trình. Chủ thể thực hiện là Ban quản lý cảng và đơn vị bảo trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy: Nghiên cứu các phương pháp lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phù hợp với điều kiện địa chất và thủy hải văn, áp dụng tiêu chuẩn thiết kế hiện đại.

2. Chuyên gia thi công công trình biển: Áp dụng các giải pháp thi công lắp ghép đúc sẵn, quản lý tiến độ thi công trong điều kiện sóng gió phức tạp, giảm thiểu rủi ro và chi phí.

3. Nhà quản lý cảng biển và khu kinh tế: Hiểu rõ tầm quan trọng của kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng trong việc đảm bảo an toàn và phát triển bền vững cảng biển, từ đó xây dựng kế hoạch đầu tư và bảo trì hợp lý.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng công trình thủy: Tham khảo các lý thuyết, mô hình tính toán và ứng dụng thực tiễn trong thiết kế và lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng, nâng cao kiến thức chuyên môn.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phù hợp?
   Việc lựa chọn kết cấu phù hợp giúp đảm bảo độ ổn định, an toàn công trình trước tác động của sóng, gió và dòng chảy, đồng thời tối ưu chi phí và tiến độ thi công. Ví dụ, khối phủ Rakuna – IV có thiết kế giúp tăng khả năng phá sóng và liên kết chắc chắn, phù hợp với điều kiện thi công tại Nghi Sơn.

2. Khối phủ dị hình khác gì so với khối bê tông truyền thống?
   Khối phủ dị hình có hình dạng phức tạp, tạo các khoảng rỗng giúp nước chảy qua, giảm lực tác động trực tiếp của sóng, tăng độ ổn định và giảm dịch chuyển so với khối bê tông phẳng truyền thống.

3. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến thiết kế đập phá sóng?
   Bao gồm địa hình, địa chất, thủy hải văn (chiều cao sóng, chu kỳ sóng, đà gió), điều kiện thi công và kinh tế. Ví dụ, nền đất yếu phù hợp với kết cấu mái nghiêng, trong khi nền đá thích hợp với kết cấu tường đứng.

4. Phương pháp tính toán chiều cao sóng thiết kế như thế nào?
   Sử dụng các mô hình thống kê như phân bố Weibull và phương pháp Bretshneider dựa trên số liệu gió, đà gió và độ sâu nước để xác định chiều cao và chu kỳ sóng thiết kế phù hợp với tần suất bão 50-100 năm.

5. Làm thế nào để đảm bảo tiến độ thi công công trình đập phá sóng?
   Áp dụng thi công lắp ghép đúc sẵn, sử dụng thiết bị thi công hiện đại, kết hợp với dự báo thời tiết và điều kiện sóng gió để lên kế hoạch thi công hợp lý, giảm thiểu thời gian ngừng thi công do điều kiện tự nhiên.

Kết luận

• Đập phá sóng là công trình thiết yếu bảo vệ an toàn cho cảng biển, đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu và sóng bão ngày càng phức tạp.
• Khối phủ dị hình Rakuna – IV được đánh giá là lựa chọn tối ưu cho kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng tại cảng Nghi Sơn – Thanh Hóa, với ưu điểm về độ ổn định, hiệu quả phá sóng và tiết kiệm chi phí.
• Việc tính toán, kiểm tra ổn định và lựa chọn kết cấu phải dựa trên cơ sở dữ liệu địa chất, thủy hải văn cụ thể của khu vực, kết hợp với tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
• Áp dụng công nghệ thi công lắp ghép đúc sẵn và hệ thống quan trắc định kỳ giúp nâng cao hiệu quả và độ bền công trình.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển bền vững cho các công trình bảo vệ bờ biển, góp phần đảm bảo an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế xã hội khu vực ven biển.

Để tiếp tục phát triển, cần triển khai thực nghiệm mô hình vật lý chi tiết và áp dụng các giải pháp thi công tiên tiến nhằm hoàn thiện thiết kế và nâng cao hiệu quả công trình. Đề nghị các nhà quản lý, kỹ sư và chuyên gia ngành thủy lợi, xây dựng công trình biển tham khảo và ứng dụng kết quả nghiên cứu này trong thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP PHÁ SÓNG VÀ KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI ĐẬP 1.1 Khái niệm về đập phá sóng và kết cấu bảo vệ mái 1.1 Giới thiệu chung và phân loại đập phá sóng Đập phá sóng là kết cấu công trình nhằm giảm hoặc triệt tiêu năng lượng sóng trước khi nó đi vào phạm vi bảo vệ. Đập phá sóng có thể là đập nổi, đập ngầm, đập liền dải hoặc phân cách dải. Có nhiều cách phân loại đập phá sóng tùy theo mục tiêu nghiên cứu, phương thức tiếp cận và các đặc trưng của đập phá sóng.1 Phân loại theo tương quan với mực nước Đập ngập (đê chìm) là loại đập có cao trình đỉnh đập thấp hơn cao trình mực nước thi công, thậm chí còn thấp hơn cả mực nước thấp thiết kế. Đập ngập thường được xây dựng để tiêu giảm năng lượng sóng biển và ngăn cát cho mục đích bảo vệ bờ khỏi bị xói lở, bảo vệ luồng tàu ở vùng cửa sông chịu tác động ảnh hưởng của sóng biển và khi bể cảng dùng làm bãi tắm hoặc chỉ ngăn cát, phù sa.

Đập không ngập là loại đập có cao trình đỉnh đập luôn cao hơn mực nước cao thiết kế. Đập không ngập còn chia ra thành hai loại: đập hạn chế sóng tràn (cho phép một mức độ sóng tràn qua đỉnh đập) và đập không cho phép sóng tràn qua đỉnh.1 Đập ngầm và đập có đỉnh cao hơn mực nước biển.2 Phân loại vị trí của đập phá sóng trên mặt bằng Căn cứ vào vị trí bố trí đập phá sóng trên mặt bằng các tuyến đập có thể phân loại thành: - Đập phá sóng liền bờ (đập nhô) là đập có đầu nối tiếp với đường bờ; 3 - Đập phá sóng xa bờ (đập đảo hay đập tự do) là đập phá sóng mà cả 2 đầu đập không nối với bờ (tuyến đập có thể hoặc không song song với bờ); Hình 1.2 Đập đảo (Chicago, Mỹ) Hình 1.3 Đập nhô (Kaumalapau, Lanai, Hawaii) - Đập hỗn hợp: trên thực tế, nhiều trường hợp thường kết hợp bố trí xây dựng tuyến đập phá sóng theo cả hai kiểu nói trên.4: Đập đảo (Plymouth, Anh) Hình 1.5: Đập hỗn hợp (Eastern Port, Alexandria, Ai Cập) 1.3 Phân loại theo công dụng đập phá sóng - Đập dùng để chắn sóng: để chắn sóng hay tiêu tán một phần năng lượng sóng khi tiếp cận công trình nhằm tạo ra một khu nước có độ tĩnh lặng theo yêu cầu (ví dụ như đập phá sóng bảo vệ vùng nước trong cảng biển); - Đập ngăn cát: ngăn chặn sự xâm nhập bùn cát vào khu nước được quan tâm( ví dụ đập ngăn cản cát bồi lằng tại vùng cửa sông); 4 - Đập phá sóng, ngăn cát: ngăn chặn bùn cát và giảm chiều cao sóng cho khu nước sau công trình (ví dụ đập mỏ hàn, Jetty tại cửa sông); - Đập hướng dòng chảy: xây dựng tại cửa sông, chỗ hải lưu mạnh để cải thiện điều kiện luồng hàng hải, chỉnh trị cửa sông… 1.4 Phân loại theo hình dạng mặt cắt ngang đập phá sóng Cách phân loại này thông dụng nhất vì nó phản ánh được các đặc trưng cơ bản của kết cấu, không những về cấu tạo mà cả về phương pháp tính toán, các giải pháp thi công. Dựa trên góc độ này kết cấu đập được phân thành. Đập phá sóng tường đứng Điều kiện áp dụng: Kinh nghiệm thiết kế và thi công cho thấy công trình đập phá sóng kiểu tường đứng kinh tế hơn đá đổ mái nghiêng do có hình dáng gọn nhẹ, giảm được khối lượng các các vật liệu xây dựng như đá và bê tông.

Điều kiện cơ bản nhất để áp dụng công trình dạng tường đứng trọng lực là nền móng phải tốt. Đất nền lý tưởng nhất cho công trình là nền đá. Tuy nhiên với loại đất có khả năng chịu tải tương đối tốt thì cũng có thể làm nền móng cho công trình trọng lực: đất, cát, sỏi tuy nhiên phải có biện pháp gia cố chống xói lở ở đáy. Như vậy đập phá sóng loại tường đứng có thể được xác định theo các điều kiện sau: - Trên nền đất đá mọi độ sâu.

- Trên nền đất rời với các điều kiện sau. + Với độ sâu lớn hơn (1,5 ÷ 2,5) lần chiều cao sóng tính toán thì đất nền trước công trình phải được gia cố tại các vị trí xói. + Với độ sâu không quá (20 ÷ 28)m (khi đó áp lực của công trình lên nền đất ở giới hạn cho phép). Mặt cắt dọc đập phá sóng: Thông thường công trình đập phá sóng được thi công ở độ sâu tự nhiên nhưng nền móng đã được sơ bộ chuẩn bị.

Các lớp đệm đá phải được làm phẳng, cao trình của lớp đệm đá và chiều dày thỏa mãn điều kiện kỹ thuật. 5 Cao trình của lớp đệm đá phải nằm ở độ sâu >1,25m chiều cao sóng tại chân công trình. Tránh trường hợp tạo ra sóng vỡ trước mặt công trình, chiều dày lớp đệm đá phải đảm bảo yêu cầu về mặt cấu tạo và phân tán lực sao cho nền đất có khả năng chịu tải. Đập phá sóng theo chiều dọc trên mặt bằng thường có dạng hình gãy góc và có thể chia làm 3 phần: gốc đê, thân đê, đầu đê.

Mỗi phần có thể có giải pháp cấu tạo khác nhau, ngay trên cùng 1 đoạn thân đê cũng có thể có nhiều giải pháp kết cấu và kích thước kết cấu khác nhau. Phần gốc đập được bố trí sâu vào trong bờ 1 đoạn bằng 1,5 lần chiều cao sóng. Đường bờ trên các đoạn đó phải gia cố ở bề mặt, biện pháp này nhằm bảo vệ gối khỏi sự phá hoại của sóng. Đập được bố trí trên các nền đất cấu tạo địa chất không đều nên độ lún sẽ khác nhau.

Mặt khác các phân đoạn có chiều cao khác nhau cũng gây ra các độ lún khác nhau, chính vì vậy cho nên toàn bộ công trình theo chiều dọc cũng phải chia làm các phân đoạn dài từ (25÷45)m. Các phân đoạn này cách nhau bởi các khe lún thẳng đứng. Khi chiều cao của lớp đệm đá cao hơn 2m thì phân đoạn lún thường lấy bằng 25m. khi chiều cao lớp đệm <2m thì phân đoạn lún <45m.

Bề rộng khe lún không vượt quá 5cm. Phần đầu đập và thân đập cũng được phân cách bởi các khe lún thẳng đứng. Khe t­êng lón §ª t­êng ®øng Ph©n ®o¹n bÕn §­êng mÆt ®Êt tù nhiªn §Öm ®¸ Hình 1.6: Mặt cắt dọc đập phá sóng [1] 6 Các bộ phận cơ bản của đập phá sóng tường đứng Trong trường hợp tổng quát đập phá sóng trọng lực bao gồm 2 bộ phận cơ bản: lớp đệm đá và tường đứng. Tường đứng được cấu tạo từ 2 bộ phận: phần kết cấu dưới nước và phần kết cấu phía trên.

Loại kết cấu công trình của đập phá sóng được xác định bởi phần dưới nước, phụ thuộc vào kết cấu phần dưới nước, người ta phân thành các loại: - Kết cấu bê tông khối xếp. - Kết cấu thùng chìm. - Kết cấu chuồng. Đập phá sóng dạng kết cấu khối rỗng Kết cấu khối rỗng là các thùng không đáy có vách ngăn dày từ (0,7÷1)m, trọng lượng thùng từ (100÷200)tấn.

Khối rỗng được đặt trên đệm đá, bên trong đổ đầy vữa bê tông sau đó thi công kết cấu phần trên. Một số kết cấu biểu thị của loại này được thể hiện ở hình 1.7: Kết cấu khối rỗng [1] c. Đập phá sóng kết cấu cyclopit Để khắc phục những khiểm khuyết của kết cấu khối rỗng người ta chuyển sang ứng dụng kết cấu cyclopit. Các khối này được chế tạo hoặc hoàn toàn có các giếng trụ tròn chờ sẵn.

Đường kính không lớn lắm đủ để lắp khung cốt thép sau đó đổ bê tông dưới nước. Trọng lượng của khối dao động từ (400÷500)T, do vậy phải có thiết bị chuyên dụng để vận chuyển và cẩu nâng.8: Một kết cấu Cyclopit điển hình [1] d. Đập phá sóng kết cấu thùng chìm Trong nhiều trường hợp công trình có kết cấu khối xếp thậm chí có khối lượng lớn nhưng vẫn chưa đủ độ liền khối và vẫn bị phá hỏng. Những nhược điểm này của khối xếp được khắc phục bằng sử dụng thùng chìm.

Kết cấu thùng chìm có ưu thế cho phép giải phóng đá hoặc cát sỏi để di chuyển đến vị trí khác, vỏ thùng chìm được chế tạo tại bãi chuyên dụng hạ thủy và kéo đến vị trí xây dựng, sau đó đổ cát đá vào thùng các khoang được đậ y bằng tấm bê tông cốt thép dày từ (0.5)m để vật liệu không trôi ra ngoài các khe hở giữa các tường thùng và các tấm bê tông được đổ bê tông.9: Một kết cấu thùng chìm [1] e. Đập phá sóng kết cấu chuồng Kết cấu chuồng gỗ được ứng dụng cho đê chắn sóng ở những gỗ là vật liệu tại chỗ và không có sinh vật ăn mòn hay làm mục gỗ. Chuồng là khung có tiết diện đối xứng, 8 chiều dài thông thường là 50m, chiều rộng <20m, chiều cao từ (6÷10)m. Chuồng gỗ được chia thành các ô có kích thước mặt bằng 1.5 m2 được ngăn bởi các vách dọc, vách ngang.

Phía dưới chuồng có đáy, bên trong được đổ đầy đá, mặt trên được đổ bằng lớp bê tông mũ. Thực tế có hai loại chuồng, chuồng liên kết kiểu Nga và chuồng liên kết kiểu Mỹ. Với chuồng liên kết kiểu Nga các cây gỗ được liên kết bằng mộng, với chuồng liên kết kiểu Mỹ các thanh gỗ được lắp thành các ô vuông và liên kết với nhau bằng bulông. Do chuồng kiểu Mỹ liên kết bằng kim loại nên tuổi thọ thấp hơn so với chuồng kiểu Nga.

Đập phá sóng mái nghiêng Đập phá sóng mái nghiêng được áp dụng ở những nới có địa chất không cần tốt lắm độ sâu không quá 20m. Đập phá sóng mái nghiêng được ứng dụng rộng rãi nhằm tận dụng được các vật liệu sẵn có, tại chỗ: đá, bê tông… Ngoài ra đập phá sóng mái nghiêng còn tận dụng nhiều khối bê tông có hình thù kì dị nhằm tiêu hao năng lượng sóng và liên kết với nhau. Dựa vào đặc điểm vật liệu và cấu tạo, kết cấu đập phá sóng mái nghiêng được phân thành: - Đập phá sóng mái nghiêng bằng đá. - Đập phá sóng mái nghiêng với bê tông gia cố hình hộp.

- Đập phá sóng với các khối bê tông phức hình. Trong đó đập phá sóng mái nghiêng bằng đá có ưu điểm về nguồn vật liệu (có thể khai thác sử dụng vặt liệu địa phương) tuy nhiên lại có nhược điểm là khi nền bị lún cục bộ hoặc dưới tác dụng của sóng dồn nén, các liên kết do chèn bị phá vỡ, các hồn đá tách rời nhau ra. Vì trọng lượng bản thân quá nhỏ nên dễ bị sóng cuốn trôi.