Chương 1 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH CỐNG VÙNG TRIỀU 1. Khái niệm chung về cống vùng triều. Cống vùng triều là công trình thủy lợi cấp thoát nước được xây dựng ở hạ lưu các cửa sông ven biển. Cống được xây dựng ở hạ lưu, cửa sông tiếp giáp với biển nên chịu ảnh hưởng bởi địa chất yếu, thủy triều và mực nước dâng.3 Mục đích xây dựng.
Ngày nay, với sự biến đổi khí hậu làm cho nguồn nước ngày càng cạn kiệt, nước biển dâng cộng với việc các nước ở thượng nguồn các con sông phát triển kinh tế ngày càng mạnh, sẽ dùng hết nguồn nước đầu nguồn làm cho đồng bằng ven biển sẽ thiếu nước ngọt trầm trọng. Vậy nên cấp thiết cần xây dựng các công trình ngăn sông ở các cửa sông trong đó có cống vùng triều, với mục đích xây dựng: • Ngăn mặn, giữ ngọt không cho nước thủy triều dâng vào đồng ruộng. • Cấp nguồn nước tưới cho nông nghiệp và công nghiệp. • Tiêu thoát lũ trong lũ chính vụ.
• Ngăn xâm nhập mặn vào nội thành các thành phố Đồng bằng sông cửu long. Sự phát triển và tình hình xây dựng cống vùng triều ở nước ta. Đặc điểm vùng cửa sông nước ta. • Nước ta là nước có đường bờ biển kéo dài với hơn 3260km kéo dài từ Móng Cái tới Hà Tiên, vậy nên địa hình bờ biển rất phức tạp không bằng phẳng chỗ cao chỗ thấp, có nhiều sông ngòi cắt ngang, cứ khoảng 20km có một con sông • Đặc điểm bờ biển nước ta phần lớn là bờ biển cát và bùn.
Bờ biển cát thường xuất hiện ở miền Trung có nhũng nơi có đụn, đồi cát rất lớn và cao với độ dốc từ 1/5-1/500. Còn trong bờ bùn thường xuất hiện ở các vùng có cửa sông lớn mang nhiều phù xa như vùng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long có độ dốc từ 1/5- 4 1/2000. Bên cạnh đó rải rác cũng có bờ biển là đá, cuội sỏi hay nhũng vùng bờ biển có sét cao, đặc biệt vùng có bờ bằng đá cuội dài hàng trăm cây số được sóng và dòng chảy sắp xếp thành nhiều bậc như bờ biển bắc xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận • Thủy triều. Thủy triều ở vùng biển ven bờ Việt Nam rất phong phú và đa dạng, bao gồm cả 4 kiểu thủy triều chính của thế giới: Nhật triều, nhật triều không đều, bán nhật triều không đều, bán nhật triều.
Nguyễn Ngọc Thụy ở Việt Nam có bốn loại thủy triều truyền vào sông như sau: - Thủy triều có biên độ lớn truyến rất sâu vào đồng bằng lớn đó là đồng bằng sông Cửu Long. Sóng triều truyền khá nhanh trung bình khoảng 15÷20km/h. Dòng triều hoạt động cách biển 50-100km, lưu tốc có thể đạt 0,75÷2,0m/s - Thủy triều có biên độ lớn truyền khá sâu vào đồng bằng đó là đồng bằng sông Hồng và sông Thái Bình gồm nhiều hướng truyền khác nhau. Dòng triều hoạt động trong khoảng 150÷180km, lưu tốc dòng chính đạt 1÷2m/s.
- Thủy triều truyền vào một số đồng bằng nhỏ của Việt Nam với ít cửa vào và giới hạn truyền vừa phải nằm ở miền Trung: sông Mã, sông Chu…. - Thủy triều truyền vào một số sông có độ dốc lớn khoảng cách rất hạn chế ở các núi giáp biển miền Bắc và miền Trung Việt Nam. Sự phát triển và tình hình xây dựng cống vùng triều ở nước ta. • Trong giai đoạn hiện nay, nước ta tập trung công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước: trước tiên cần pháp triển nông nghiệp để tránh tình trạng thiếu đói, và các công trình thủy lợi được xây dựng để phục vụ cho nông nghiệp, trong đó cống ngăn mặn ngày càng nhiều, quy mô khác nhau do công nghệ thi công phát triển nhanh ở trong nước và trên thế giới.
5 • Với khí hậu ngày càng khắc nghiệt, nhiệt độ tăng cao làm băng tan chảy dẫn tới mực nước biển tăng lên, trong khi ở nước ta đặc biệt là Đồng bằng sông Cửu Long thường bị triều cường dâng cao làm ngập lụt, do vậy cấp thiết cần xây dựng hệ thống cống vùng triều để ngăn mặn và chống triều cường vào thành phố, đồng ruộng. • Một số công trình tiêu biểu cống vùng đã được xây dựng đến nay.1: Các cống vùng triều tiêu biểu Việt Nam đến năm 2013 Địa điểm Năm xd- TT Tên Công trình Quy mô Nhiệm vụ hoàn xây dựng thành Cống ngăn mặn 15khoang x31m - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, Huyện Phú Vang - 2001-2007 1 giữ ngọt Thảo cấp nước, cải tạo phù xa Thừa thiên Huế Long Cống Đò Điệm 16khoang x 8m - Ngăn mặn giữ ngọt, cấp Huyện Thạch Hà – 2004-2007 2 nước tưới Hà Tĩnh Cống kiểm soát 2khoangx22,5m - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh 2010-2012 3 Triều Nhiêu Lộc 2khoangx6,5m giữ ngọt Cống vùng Ô 10 cống - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, Hậu Giang, Kiên 2012- 4 Môn – Xà No giữ ngọt cấp nước sinh Giang, Cần Thơ hoạt Cống Thủ Bộ 4 khoang cống - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, Long An 2011-2014 5 - Âu thuyền giữ ngọt cấp nước sinh hoạt Cống Kinh Lộ - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh 2011-2014 6 giữ ngọt cấp nước sinh hoạt Cống Mương - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh 2011-2014 7 Chuối giữ ngọt cấp nước sinh hoạt Công Trình B = 10m - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh 2003-2007 8 Kiểm Soát Nước giữ ngọt cấp nước sinh Triều Cầu Bông hoạt Công Trình B = 20m - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh 2003-2007 9 Kiểm Soát Nước giữ ngọt cấp nước sinh Triều Bình Triệu hoạt 10 Công Trình B = 20m - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh 2003-2007 Kiểm Soát Nước giữ ngọt cấp nước sinh Triều Bình Lợi hoạt 6 1. Công nghệ xây dựng cống vùng triều. Xây dựng cống theo công nghệ truyền thống.
Trước khi có công nghệ thi công xây dựng cống hiện đại như cống trụ đỡ, hay cống đập xà lan, thì cống theo công nghệ truyền thống đã được áp dụng chủ yếu, với các đặc điểm: 1. Cấu tạo Gồm: Bản đáy dày 0.5m, trụ pin, kết cấu tiêu năng, cửa van, mang cống, cầu công tác, cầu giao thông.1: Cấu tạo cống truyền thống 1. Nguyên lý làm việc - Ổn định chịu lực ngang (chống trượt và chống lật) bằng trọng lượng bản thân - Chống thấm: theo đường viền ngang giữa đáy và nền. - Chống xói hạ lưu bằng kết cấu nối tiếp tiêu năng.
Điều kiện thi công Làm đê quây trong lòng sông để thi công cống trong hố móng khô ráo. Ưu điểm: Thi công đơn giản, dễ dàng kiểm soát trong thi công. Nhược điểm. - Khối lượng thi công lớn.
- Mặt bằng thi công rộng, đền bù giải phóng mặt bằng. - Ảnh hưởng môi trường, thời gian thi công lâu. Công nghệ cống đập trụ đỡ. Gồm trụ chịu lực, dầm đỡ van, khung vây chống thấm, thảm đá chống xói phía hạ lưu, cửa van, mang cống, và cầu công tác có thể kết hợp làm cầu giao thô ng.2: Cấu tạo cống đập trụ đỡ.2 Nguyên lý làm việc của cống.
- Ổn định chịu lực ngang (chống trượt, chống lật) bằng từng trụ độc lập trên hệ cọc ngàm sâu vào trong đất nền (cọc đóng hoặc cọc khoan nhồi). - Ổn định chống thấm. Theo đường viền thẳng đứng bằng hệ cừ thấm (cừ BTCT hoặc cừ thép). - Ổn định chống xói.
Mở rộng khẩu độ cống để có lưu tốc sau cống nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của nền, chỉ cần gia cố bằng thảm đá.3 Điều kiện thi công. - Thi công cống trong lòng chảy giữa sông.4 Ưu điểm: - Giá thành giảm 30% so với thi công cống truyền thống cùng nhiệm vụ. - Không phụ thuộc chế độ thủy văn nên thời gian thi công rút ngắn. - Thi công được trên trên sông rộng và sâu 8 1.5 Nhược điểm.
- Mặt bằng thi công chật hẹp. Công nghệ đập xà lan.1 Cấu tạo - Đập xà lan hộp mà đáy và trụ pin đều là hộp rỗng để di rời và đánh đắm - Đập xà lan bản dầm mà loại mà đáy và trụ pin đều bản dầm cùng với hai bản mặt thượng hạ lưu cấu tạo thành hộp nổi để di chuyển để đánh đắm các bộ phận khác như đập trụ đỡ.3: Cấu tạo đập xà lan 1.2 Nguyên lý làm việc. - Ổn định lún: Giảm trọng lượng cống tác dụng lên nền. - Ổn định chống trượt: Bằng đường viền ngang giữa bản đáy và đất nền.
- Ổn định chống xói: Mở rộng khẩu độ cống để lưu tốc sau cống nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của đất nền.3 Điều kiện thi công. Cống được đúc trên cạn sau đó lai dắt đến vị trí xây dựng và đánh chìm.4 Ưu điểm: - Giá thành giảm 60% so với thi công cống truyền thống cùng nhiệm vụ. - Không phụ thuộc chế độ thủy văn nên thời gian thi công rút ngắn. - Chế tạo và lắp ghép theo tính chất công nghiệp.5 Nhược điểm.
9 - Phải lai dắt từ vị trí xây dựng tới vị trí xây dựng cống - Đánh chìm cống cần có biện pháp định vị chính xác. Một số biện pháp thi công cống vùng triều truyền thống. • Do đặc thù cống vùng triều thi công dưới mực nước thủy triều do đó nhất thiết phải phải tạo vòng vây tạm để đồng thời vừa ngăn nước, đào đất hố móng và hút nước trong hố móng trong quá trình thi công. Vòng vây phải đảm bảo thu hẹp tới mức tối thiểu để tránh cho lưu tốc dòng chảy tăng lên đột ngột quá nhiều làm xói mòn đáy sông và sạt lở chân vòng vây đồng thời gây cản trở cho giao thông đường thủy.
• Đặc điểm nữa là vùng cửa sông thường có bồi lắng cát và bùn có chiều dày lớn nên trong quá trình thi công hố móng thường xảy ra tình trạng thấm nước vào hố móng, nên cần chọn biện pháp thi công cho hố móng là khô ráo nhất. • Về điều kiện thi công vùng triều phức tạp hơn rất nhiều khi thi công trên cạn cũng như thi công trên lòng sông như: khâu đo đạc, định vị công trình, phương án vận chuyển vật liệu trang thiết bị, nhân lực để thi công vòng vây, hố móng. Nội dung và cách tổ chức thi công hố móng vì vậy cũng phức tạp hơn nhiều, cần phải tính toán các biện pháp thi công hố móng khác nhau để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế. • Một số biện pháp thi công hố móng cống vùng triều được áp dụng: 1.
Các biện pháp thi công cống vùng triều. Xây dựng cống trên bãi sông tại vị trí dòng sông cong. §Ëp ng¨n s«ng S«ng Th−îng l−u Cèng H¹ l−u Hình 1.
