Kính gửi: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh/thành phố ven biển

Triển khai Quyết định 1434/QĐ-TTg ngày ngày 22/9/2017 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chương trình mục tiêu “Phát triển kinh tế thủy sản bền vững giai đoạn 2016-2020”, nhằm nâng cao hiệu quả đầu tư các dự án đầu tư các cảng cá, khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá được đầu tư trong Chương trình mục tiêu “Phát triển kinh tế thủy sản bền vững giai đoạn 2016-2020”,

Tổng cục Thủy sản hướng dẫn các địa phương một số nội dung về hướng dẫn xác định yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của công tác thiết kế công trình hạ tầng Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá.

Khi xây dựng nhiệm vụ thiết kế và triển khai công tác thiết kế công trình, các chủ đầu tư công trình phải yêu cầu đơn vị tư vấn thiết kế thuyết minh, tính toán so sánh với hướng dẫn này để lựa chọn, đảm bảo hiệu quả, sử dụng an toàn công trình.

Trong quá trình triển khai thực hiện, nếu có vướng mắc, đề nghị các tổ chức, cá nhân phản ánh kịp thời về Tổng cục Thủy sản để xử lý, hướng dẫn./.

HƯỚNG DẪN

XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH HẠ TẦNG KHU NEO ĐẬU TRÁNH TRÚ BÃO CHO TÀU CÁ
(Kèm theo văn bản số 76 /TCTS-KHTC ngày 11/01/2019 của Tổng cục Thủy sản)

HƯỚNG DẪN YÊU CẦU KỸ THUẬT

THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH KHU NEO ĐẬU TRÁNH TRÚ BÃO CHO TÀU CÁ THUỘC CHƯƠNG TRÌNH MỤC TIÊU PHÁT TRIỂN KINH TẾ THỦY SẢN BỀN VỮNG

CHƯƠNG I. YÊU CẦU CHUNG

A. PHẠM VI ÁP DỤNG:

Tài liệu này hướng dẫn một số nội dung cần thiết để giúp cho việc tổ chức lập nhiệm vụ thiết kế và thiết kế các công trình hạ tầng thiết yếu, các công trình công cộng (Khu nước, đê kè, công trình neo đậu…) thuộc Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá (sau đây gọi tắt là Khu neo đậu),

Hướng dẫn yêu cầu kỹ thuật thiết kế Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá chỉ áp dụng trong các dự án đầu tư ngành thủy sản khi có cơ sở pháp lý. Nội dung dưới đây được tham khảo từ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành về thiết kế công trình cảng biển và các tài liệu chuyên khảo. Lưu ý: Đây là các yêu cầu tối thiểu, khi tổ chức thiết kế công trình phải có so sánh đánh giá các nội dung tương đương và tính toán theo điều kiện cụ thể của từng công trình để xác định các yêu cầu cụ thể về thiết kế, kiểm tra.

B. CÁC QUY CHUẨN, TIÊU CHUẨN THAM CHIẾU

- Bộ tiêu chuẩn TCVN 11820 “Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế “

- TCVN 11419:2016 Luồng tàu biển – Yêu cầu thiết kế;

- 22TCN 260-2000 Quy trình khảo sát địa chất công trình các công trình thủy;

- TCVN 9398:2012 Công tác trắc địa trong xây dựng công trình - Yêu cầu chung;

- 22TCN 207-92 Công trình bến cảng biển;

- 22TCN 219-94 Công trình bến cảng sông;

- TCVN 10304-2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 9901-2014 Yêu cầu thiết kế đê biển;

- TCVN 11153:2016 Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá - Yêu cầu chung;

- QCVN 02-12:2009 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia cảng cá – Điều kiện đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm;

- QCVN 72:2014/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phân cấp và chế tạo phao neo, phao tín hiệu;

- QCVN 20:2015/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo hiệu hàng hải;

- QCVN 07-2010-BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị;

- QCVN 24:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp;

- TCVN 5945:1995 Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải;

- TCXDVN 33:2006 Cấp nước, mạng lưới đường ống và công trình;

- TCVN 7957:2008 Thoát nước. Mạng lưới bên ngoài và công trình;

- TCVN 2737, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế;

C. MỘT SỐ YÊU CẦU BƯỚC ĐẦU TRƯỚC KHI THIẾT KẾ KHU NEO ĐẬU:

- Dự án phải nằm trong quy hoạch được cấp có thẩm quyền phê duyệt, có tổng mặt bằng hiện trạng, có đủ điều kiện địa hình, địa chất, điều kiện thủy hải văn, điều kiện kinh tế xã hội.

- Dự kiến quy mô đầu tư, phân loại:

+ Công suất thiết kế: Số liệu sử dụng theo Quyết định phê duyệt quy hoạch của cấp có thẩm quyền;

+ Phân loại Khu neo đậu: Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá cấp vùng; Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá cấp tỉnh (theo tiêu chí phân loại Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá quy định tại Điều 84 Luật Thủy sản).

Chương II

THIẾT KẾ QUY HOẠCH MẶT BẰNG

A. VỊ TRÍ XÂY DỰNG KHU NEO ĐẬU

Địa điểm xây dựng Khu neo đậu được quy định trong Quy hoạch hệ thống cảng cá, khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá (hiện nay là Quy hoạch Hệ thống cảng cá và Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 được phê duyệt tại Quyết định số 1976/QĐ-TTg ngày 12/11/2015 của Thủ tướng Chính phủ). Khi lựa chọn vị trí xây dựng cụ thể tại địa điểm theo quy hoạch, cần xem xét các tiêu chí sau:

1. Chọn vị trí có điều kiện tự nhiên, địa hình thuận lợi cho việc di chuyển nhanh nhất của tàu cá vào tránh trú bão và neo đậu tránh trú bão, được che chắn tốt trong các điều kiện khi hậu cực đoan (bão, áp thấp nhiệt đới...), giảm tác động của sóng, gió, dòng chảy, ít sa bồi; Chất đáy khu nước neo đậu đảm bảo cho thiết bị neo tàu làm việc hiệu quả (cát, cát pha hoặc sét).

2. Diện tích mặt bằng vùng nước có tiềm năng mở rộng, nâng cấp theo quy mô, công suất phục vụ tàu trú bão, đảm bảo yêu cầu theo cấp loại Khu neo đậu quy định tại Điều 84 Luật Thủy sản.

3. Phù hợp tập quán sản xuất, đi biển của ngư dân.

4. Đối với khu neo đậu cấp vùng thì cần chọn vị trí gần ngư trường, tập trung tàu cá của nhiều tỉnh, đảm bảo phục vụ được cỡ tàu cá lớn nhất. Đối khu neo đậu cấp tỉnh cần chọn vị trí gần ngư trường truyền thống của tỉnh, đáp ứng được cỡ tàu cá nhỏ nhất vào tránh trú bão.

5. Trường hợp điều kiện tự nhiên, địa hình khu neo đậu chưa đáp ứng đủ yêu cầu về giảm sóng, giảm gió, chống bồi lắng... trong khu neo đậu thì cần xem xét các giải pháp công trình bổ sung như: Xây dựng công trình đê chắn sóng, đê chắn cát để tạo ra vùng nước neo đậu nhân tạo, đảm bảo yêu cầu về chiều cao sóng trong vùng; Trồng cây tại các vị trí thích hợp để hạn chế tốc độ gió bão trong vùng nước neo đậu.

B. CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN QUY MÔ, CÔNG SUẤT KHU NEO ĐẬU

1. Lượng tàu của khu neo đậu

Trong Quy hoạch Hệ thống cảng cá và Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 được phê duyệt tại Quyết định số 1976/QĐ-TTg ngày 12/11/2015 của Thủ tướng Chính phủ có nêu số lượng tàu và cỡ tàu có công suất lớn nhất của từng Khu neo đậu, tuy nhiên, khi bắt đầu thiết kế cần tiến hành điều tra kinh tế và chỉnh lý tài liệu để có số liệu về số lượng của từng cỡ loại tàu dùng để thiết kế phù hợp thời điểm, số liệu cập nhật khai thác Khu neo đậu tối thiểu trong năm (05) năm gần nhất (đối với Khu neo đậu nâng cấp, mở rộng).

2. Kích thước tính toán, tải trọng của tàu cá

Các thông số cơ bản của tàu thiết kế bao gồm:

T - Mớn nước đầy tải của tàu tính toán, (m)

B - Chiều rộng tính toán của tàu, (m)

L_OA - Chiều dài lớn nhất của tàu, (m)

L_W - Chiều dài tàu ứng với đường mép nước khi đầy tải (m)

L_PP - Chiều dài giữa hai đường vuông góc của tàu (m)

Trọng tải tàu có thể được xác định gần đúng như sau: 2,86m³ được coi như một tấn thô, phương pháp xác định tấn thô thường dựa trên số m3 của dung tích tàu (có xét tính chất nhọn thon của tàu), trọng tải thô (G_T) nằm trong khoảng từ 0,18 đến 0,23 số m³ dung tích tàu, công thức gần đúng như sau:

G_T = 0,2.L_OA.B.F trong đó: B là chiều rộng tàu; F là chiều cao thành tàu

Một số đại lượng đặc trưng của tàu cá vỏ gỗ xem Bảng 2 phụ lục A

3. Lựa chọn cỡ tàu vào khu neo đậu

- Xem xét số liệu thống kê của tàu đến khu neo đậu ở thời điểm hiện tại gồm: số lượng, kích thước, kiểu tàu để sơ bộ chọn cỡ tàu hợp lý.

- Xem xét tình hình phát triển công nghệ đóng tàu trong và ngoài nước (đối với Khu neo đậu cấp Vùng).

- Nghiên cứu về tình hình luồng lạch và khu nước như độ sâu, bán kính cong, lưu tốc, năng lực thông qua...

Dựa vào các bước ở trên để sơ bộ đưa ra các phương án cỡ tàu và kiểu tàu. Tính tổng chi phí khai thác và đầu tư của từng phương án, phân tích và lựa chọn một phương án thích hợp.

C. CÁC CÔNG TRÌNH CỦA KHU NEO ĐẬU

1. Khu nước: luồng ra vào khu neo đậu, vùng quay trở, vùng neo đậu, đê chắn sóng (nếu cần thiết).

2. Công trình neo tàu: phao neo, trụ neo...

3. Công trình tín hiệu hàng hải: cột đèn báo hiệu, phao báo hiệu luồng, giới hạn vùng nước...

4. Cơ sở dịch vụ hậu cần khu tránh trú bão: nhà quản lý, khu dịch vụ cung cấp nước ngọt, lượng thực thực phẩm, thông tin, y tế..., phương tiện trang thiết bị cứu hộ cứu nạn.

D. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC THIẾT KẾ QUY HOẠCH KHU NEO ĐẬU

2. Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên

a) Điều kiện địa chất

Tất cả các công trình của khu neo đậu như đê chắn sóng, công trình neo tàu... đều được xây dựng dựa vào điều kiện địa chất để sao cho đảm bảo ổn định và hoạt động bình thường trong quá trình khai thác. Ngoài ra còn phải xét đến tính chất của đất ở dưới đáy của khu nước để phục vụ cho công tác nạo vét, đi lại và neo đậu của tàu.

b) Điều kiện khí tượng

- Gió là nguyên nhân gây ra lực va tĩnh và lực neo tàu

- Hướng gió ảnh hưởng đến việc lựa chọn hướng khu neo đậu và hướng của luồng tàu ra vào.

- Gió và nhiệt độ còn ảnh hưởng đến:

+ Việc lựa chọn vị trí của công trình để đảm bảo điều kiện phòng hoả, vệ sinh của khu neo đậu cũng như các khu vực dân cư xung quanh.

Như vậy để thiết kế mặt bằng khu neo đậu ta phải biết được các đặc trưng của gió như: hướng gió, tốc độ gió thổi, tần suất xuất hiện của gió trên các tuyến, chu kỳ của gió...

c) Điều kiện thuỷ văn

* Sự dao động của mực nước: Ở các vùng biển, ven biển, các đoạn sông gần biển, sự dao động của nước chủ yếu là do các yếu tố thiên văn gây ra thuỷ triều. Hiện tượng nước dâng do khí áp (bão, áp thấp nhiệt đới) hoặc nước dâng do dòng chảy của sông ở gần cửa biển.

Sự dao động của mực nước ảnh hưởng đến sự hoạt động của thiết bị neo tàu việc lựa chọn kết cấu công trình.

* Sóng: Sóng xuất hiện trên sông hay trên trên biển chủ yếu là do gió, ngoài ra còn có các nguyên nhân khác như hoạt động của các phương tiện, thuỷ triều,...

Sóng ảnh hưởng đến công trình bảo vệ bờ, đến sự neo đậu của tàu, ảnh hưởng đến việc bố trí luồng tàu vào khu neo đậu do đó ảnh hưởng đến thời gian khai thác, chi phí đầu tư xây dựng.

Các thông số cơ bản của sóng cần thu thập gồm: chiều dài sóng, chiều cao sóng, chu kì sóng, tốc độ, tần suất, áp lực sóng. Các thông số này phụ thuộc vào chiều dài, tốc độ và chu kì gió thổi, hình dạng đường bờ, đường đáy.

* Dòng chảy: Dòng chảy ảnh hưởng đến sự neo đậu và đi lại của tàu, ảnh hưởng đến việc lựa chọn luồng lạch, sự bố trí và tính toán các công trình của cảng. Dòng chảy còn gây ra sự di chuyển của bùn cát, có thể gây bồi xói làm ảnh hưởng đến chi phí đầu tư, khai thác của khu neo đậu.

Để thiết kế qui hoạch khu neo đậu cần phải biết các đặc trưng dòng chảy: hướng, tốc độ, tính chất, tình trạng hiện tại và xu thế trong tương lai.

* Bùn cát: Sự tác động của sóng và dòng chảy làm bùn cát chuyển động không ngừng gây ra hiện tượng bồi xói làm ảnh hưởng đến sự đi lại của tàu và hư hại các công trình của khu neo đậu. Việc lựa chọn vị trí xây dựng, lối ra vào cũng như xây dựng các công trình khu neo đậu nếu không đúng có thể gây nên hiện tượng bồi hoặc xói bất lợi.

Khi thiết kế cần tìm hiểu các đặc trưng của bùn cát như: độ bão hoà, suất chuyển cát, phương vận chuyển.

E. THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG

a. Yêu cầu chung:

- Bố trí mặt bằng khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá (Khu neo đậu) phải đảm bảo các yêu cầu chung tại Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11153:2016 , bao gồm: Bố trí luồng ra vào, hướng và cửa vào khu neo đậu; Vùng nước quay tàu; Vùng nước đậu tàu; Tuyến luồng tàu di chuyển trong nội bộ khu neo đậu; Công trình/thiết bị neo tàu; Công trình chắn sóng, chỉnh trị dòng chảy...(nếu có); Công trình dịch vụ hậu cần.

- Khu nước của khu neo đậu cần:

+ Có đủ kích thước để tàu đi lại, neo đậu, quay trở.

+ Có đủ độ sâu cần thiết để tàu có thể đi lại, neo đậu, quay trở một cách thuận tiện, an toàn và nhanh chóng.

+ Phải đảm bảo độ tĩnh lặng về sóng, gió, dòng chảy.

+ Điều kiện địa chất đáy thuận lợi cho việc thả neo hoặc phải xây dựng được các công trình neo đậu cần thiết.

+ Phải đảm bảo ít bị bồi lắng bùn cát.

b. Khi bố trí tổng mặt bằng Khu neo đậu cần xem xét các yếu tố sau:

- Hướng trội của gió, sóng, dòng chảy và ảnh hưởng của chiều sâu nước;

- Biên độ thủy triều;

- Các điều kiện đáy biển để đóng cọc và thả neo;

- Hệ thống neo và phương thức neo đậu tàu trong khi trú bão;

- Các hạn chế bố trí hệ thống neo do đê biển, đê chắn sóng...;

- Độ thuận lợi để điều khiển tàu đi vào neo.

Phương thức neo tàu khi trú bão phụ thuộc nhiều vào đặc điểm địa hình; địa chất thủy văn và chủng loại tàu vào trú bão, do đó khi thiết kế cần phải điều tra thu thập, khảo sát hiện trạng việc neo đậu của tàu cá trong vùng dự án để đưa ra phương thức tối ưu cho neo đậu tàu khi trú bão.

c. Khi bố trí mặt bằng Khu neo đậu cần lưu ý:

- Diện tích hữu hiệu của khu neo đậu (cho tàu đậu và quay trở) phải ≥50% tổng diện tích khu nước.

- Thuận lợi cho việc điều khiển tàu đi vào vị trí neo đậu, việc thiết kế bố trí thiết bị neo + diện tích đậu tàu phải đảm bảo cho các tuyến luồng nội bộ Khu neo đậu đủ bề rộng cho 02 làn tàu vận hành an toàn, bán kính quay tàu theo kích thước tàu tính toán để tàu tự vận hành ra vào vị trí neo đậu an toàn. Nên bố trí khu vực neo đậu các tàu lớn gần cửa vào Khu neo đậu.

- Bố trí tàu trú bão trong Khu neo đậu có thể theo tuyến hoặc theo cụm.

CHƯƠNG III. KHU NƯỚC CỦA KHU NEO ĐẬU

A. XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU, CAO TRÌNH ĐÁY KHU NƯỚC CỦA CẢNG

Chiều sâu khu nước là một đặc trưng kỹ thuật quan trọng được xác định dựa vào mớn nước của tàu. Việc xác định đúng đắn độ sâu của khu nước sẽ làm giảm khối lượng nạo vét do đó làm giảm chi phí đầu tư và khai thác của công trình.

1. Đối với cảng biển

a) Xác định độ sâu

- Xác định độ sâu chạy tàu: H_KN = T + z₁ + z₂ + z₃ + z₄ + z₅

- Xác định độ sâu khu nước cho tàu neo đậu: H_b = T + z₁ + z₄ + z₅

T: Mớn nước của tàu tính toán

z₁: dự trữ độ sâu đảm bảo cho tàu quay trở được tự do. Giá trị của nó phụ thuộc vào chiều dài tàu, vật liệu vỏ tàu và điều kiện địa chất đáy, được lấy theo bảng sau:

Giá trị z1

z₂: dự trữ độ sâu do sóng. Dưới tác dụng của sóng, thân tàu sẽ dao động thẳng đứng tạo nên sự nghiêng dọc làm tăng mớn nước khi ở mũi, khi ở lái có thể dẫn đến sự va chạm giữa vỏ tàu với đáy, giá trị của nó được xác định theo công thức sau: z₂ =0,3hs –z₁ hs: chiều cao sóng cho phép trong khu nước của KNĐ. Nếu z₂ < 0 thì lấy z₂ = 0

z₃: dự trữ độ sâu kể đến hiện tượng tăng mớn nước khi tàu chuyển động, z₃ phụ thuộc vào tốc độ tàu, chiều dài tàu, các hệ số hình dáng của tàu và tính cân bằng mớn nước của tàu khi ở trạng thái tĩnh. z₃ = K_cv . v (m) v : vận tốc chạy tàu (km/h); Kcv: hệ số phụ thuộc vào chiều dài tàu, đối với tàu cá (thường ≤ 85m), lấy K_CV = 0,017

z₄: dự trữ độ sâu bồi lắng của bùn cát. Giá trị của nó phụ thuộc vào tốc độ bồi lắng bùn cát và chu kì nạo vét. Tuy nhiên z₄ ≥ 0,5m là chiều dày tối thiểu của lớp bùn cát để việc nạo vét đạt hiệu quả kinh tế.

z₅: dự trữ độ sâu kể đến hiện tượng nạo vét không đều. Giá trị của nó phụ thuộc vào phương tiện nạo vét.

b) Xác định cao trình đáy khu nước và cao trình đáy bến

- Xác định mực nước thấp thiết kế (MNTTK):

Để xác định được cao trình đáy khu nước và cao trình đáy bến sau khi đã tính được độ sâu khu nước, ta cần xác định được mực nước thấp thiết kế. Xác định đúng đắn MNTTK có một ý nghĩa to lớn về mặt kinh tế và khai thác của cảng vì nó liên quan đến thời gian chạy tàu và khối lượng nạo vét.

Có thể thì lấy mực nước có tần suất từ 95 ÷ 98%.

- Sau khi xác định được độ sâu khu nước đồng thời xác định được MNTTK ta sẽ tính được cao trình đáy khu nước như sau:

∇_{đáy khu nước}= ∇_MN(p%)- H_KN

Trong đó: p%: mực nước tính toán ứng với tần suất p% của đường tần suất lũy tích mực nước hàng giờ được quan trắc trong nhiều năm.

2. Đối với cảng sông

a) Xác định độ sâu

- Độ sâu chạy tàu và khu nước neo đậu: H_KN= T+z₁ +z₂ +z₃ +z₄ +z₅ 

z1: dự trữ độ sâu đảm bảo cho tàu quay trở được tự do. Giá trị của nó phụ thuộc vào chiều dài tàu, vật liệu vỏ tàu và địa chất đáy và được lấy theo bảng sau:

Giá trị z1

z₂: dự trữ độ sâu do sóng, z₂ =0,3hs –z₁, nếu z₂ <0 thì lấy z₂ =0,

trong đó: hs: chiều cao sóng cho phép trong khu nước của cảng, nếu Bến vuông góc với hướng sóng lấy bằng 0,7; nếu Bến song song với hướng sóng lấy bằng 0,5

z₃: dự trữ độ sâu đề phòng có chướng ngại vật và sự chênh lệch mực nước giữa mũi và lái tàu. z3 = 0,3 ÷ 0,5m.

z₄: dự trữ độ sâu bồi lắng của bùn cát, z₄ ≥ 0,5m

z₅: dự trữ độ sâu do nạo vét không đều, z₅ = 0,2 ÷ 0,3 m

b) Xác định cao trình đáy khu nước và cao trình đáy bến

Do tính chất dao động mực nước trong cảng nên cao trình đáy khu nước và đáy bến được xác định theo các công thức sau:

∇_{đáy khu nước}= ∇_{MN (p = 85 ÷ 99)%}- H_KN

Trong đó:

H_KN: là chiều sâu khu nước;

∇_{MN (p = 85 ÷ 99)%}: là mực nước tính toán được xác định dựa vào đường tần suất mực nước.

B. YÊU CẦU VỀ SÓNG, DÒNG CHẢY TRONG VÙNG NƯỚC NEO ĐẬU TÀU

Vùng nước neo đậu tàu phải tương đối kín gió, lặng sóng.

Chiều cao sóng giới hạn xuất hiện trong vùng nước neo đậu như bảng sau:

Tốc độ dòng chảy trong vùng nước neo đậu tàu trong mọi trường hợp nhỏ hơn 2m/s.

(trích Mục 3.4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11153:2016 )

C. YÊU CẦU VỀ DIỆN TÍCH VÙNG NƯỚC NEO ĐẬU TÀU

- Diện tích khu vực neo đậu tàu bằng trụ neo có thể xác định theo công thức: A_S là diện tích yêu cầu với một cụm neo: A_S = B_S . L_S ;

B_S là bề rộng cụm neo: B_S =  + 2ΔB; B_T là bề rộng tàu (cụm tàu) trung bình trong 1 cụm neo (m); ΔB là khoảng cách an toàn 2 bên bề rộng cụm neo.

L_S là chiều dài cụm neo: L_S =  + ΔL₁ + ΔL₂ ; L_T là chiều dài tàu trung bình trong cụm neo; ΔL₁ là chiều dài dây neo mũi; ΔL₂ là chiều dài dây neo lái (đơn vị tính bằng mét)

- Theo TCVN 11153:2016 , khi neo bằng phao neo diện tích vùng nước xác định như sau:

Khi neo bằng trụ neo nối bờ, nếu số lượng bến ở 1 phía của bến nhô từ 3 trở xuống thì chiều rộng khu nước neo đậu bằng 1,0L, nếu số lượng bến từ 4 trở lên thì chiều rộng khu nước neo đậu bằng 1,5L,

D. Các công trình trong khu nước khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá

1. Luồng tàu

Khi độ sâu tự nhiên Vùng ngoài cửa Khu neo đậu không đủ, phải nạo vét tuyến luồng để tạo thành một kênh dẫn tàu với đầy đủ báo hiệu hàng hải.

Khi thiết kế luồng tàu vào Khu neo đậu nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều (tính toán xác định chiều sâu, chiều rộng, mái dốc luồng, tốc độ chạy tàu tới hạn) phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật quy định tại TCVN 11419-2016; Bộ tiêu chuẩn TCVN 11820 và tham khảo 22TCN 207-92.

a) Các nguyên tắc chung:

*Khi thiết kế luồng tàu cần thu thập, phân tích và đánh giá các yếu tố tiềm tàng có thể tác động lên luồng tàu bao gồm:

- Đặc trưng của loại tàu thiết kế;

- Lưu lượng tàu lưu thông trên luồng;

- Điều kiện thời tiết;

- Chế độ dòng chảy;

- Đặc điểm của gió và sóng;

- Các điều kiện ràng buộc của luồng tàu biển;

- Mực nước;

- Các yếu tố khai thác;

- Đặc điểm nền đất;

- Đặc điểm bùn cát và chế độ vận chuyển bùn cát;

- Chất lượng nước dọc theo tuyến luồng tàu biển;

- Dịch vụ hỗ trợ trên luồng;

- Số liệu về luồng đã có:

- Các yếu tố đặc biệt quan tâm khác.

* Các yếu tố về khí tượng lấy theo tài liệu quan trắc của trạm trên bờ, ít nhất trong 12 năm (nên là 20 năm)

* Các yếu tố về thủy văn:

- Mực nước theo quan trắc từng giờ ít nhất trong 3 năm;

- Đường tần suất bảo đảm các loại mực nước;

- Đồ thị dao động mực nước trong tháng đặc trưng (theo các quan trắc hàng giờ);

- Bảng ghi hướng và tốc độ các dòng thủy triều lên xuống (nên lấy tùy thuộc vào chiều cao triều lên) và những thay đổi nếu có của các dòng này do các hiện tượng dồn ra trào vào.

* Về lưu lượng tàu và tàu:

- Kích thước các tàu lớn nhất (với các mớn nước được phân khoảng 2-3m từ lớn nhất đến nhỏ nhất);

- Những yêu cầu có liên quan đến chế độ chạy tàu trên luồng trong thời gian một ngày đêm, khi tầm nhìn xa xấu, những yêu cầu đặc biệt.

* Tuyến luồng ra vào cảng phải được lựa chọn phải thỏa mãn:

- Chi phí cho công tác xây dựng, khai thác và duy tu luồng là tối ưu.

- Bảo đảm an toàn và thuận tiện cho tàu đi trên luồng và vào Khu neo đậu.

- Bảo đảm có thể bố trí tổng thể công trình chắn sóng một cách thuận lợi.

- Có xét đến khả năng phát triển trong tương lai của Khu neo đậu.

- Tuyến luồng ít gây ảnh hưởng đến môi trường khu vực.

* Để đảm bảo chi phí xây dựng, khai thác và duy tu luồng tối ưu, khi chọn tuyến luồng cần phải :

- Phải chọn hướng tuyến luồng sao cho ảnh hưởng của dòng chảy, sóng và vận chuyển bùn cát là ít nhất và bảo đảm sao cho luồng bị bồi lấp là nhỏ nhất.

- Bảo đảm khả năng chọn phương thức nạo vét thuận tiện nhất và thuận lợi trong công tác chuyên chở và xả thải đất nạo vét.

- Có thể bố trí xả thải đất tại nơi tương đối gần luồng nhưng không có khả năng gây sa bồi trở lại vào luồng.

* Để bảo đảm điều kiện an toàn và thuận tiện cho tàu từ luồng vào Khu neo đậu, cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Tuyến luồng phải cố gắng là đường thẳng, trường hợp cần tạo những chỗ cong ngoặt thì góc tạo bởi hai tim tuyến luồng phải là góc nhọn và bán kính cong lớn nhất.

- Hướng của tuyến bố trí sao cho góc lệch giữa tuyến luồng và hướng gió, hướng sóng chính là bé nhất.

- Tại đoạn tiếp giáp giữa luồng dẫn với cửa Khu neo đậu và từ cửa trở vào một đoạn ít nhất bằng chiều dài đường hãm của tàu tính toán, không được bố trí đoạn cong và phương tuyến luồng tại đoạn này phải gần trùng hoặc trùng với trục tim của cửa vào cảng.

- Chiều dài đường hãm tính toán được kiểm chứng bằng mô hình mô phỏng chạy tàu dựa vào điều kiện môi trường, tốc độ chạy tàu thực tế, quá trình ra vào của tàu.

- Có thể đặt những cột báo hiệu, các mốc tiêu theo trục tim luồng sao cho các cột báo này có thể trông thấy được từ tàu và không bị chập lên các công trình hoặc cây cối cao hơn chúng.

- Đảm bảo độ tĩnh lặng của luồng tàu biển, luồng cần được thiết kế sao cho chu kỳ sóng không trùng với chu kỳ lắc ngang tự do của tàu và tàu không phải chịu sóng có chiều dài sóng bằng hoặc xấp xỉ chiều dài lớn nhất của tàu. Tránh xây dựng tuyến luồng ở khu vực cửa Khu neo đậu lệch với hướng sóng tới theo một góc ≤ 45°.

* Đối với luồng thiết kế ở khu vực cửa sông và bãi ngoài cửa sông, nên đảm bảo những yêu cầu bổ sung sau đây:

- Trước cũng như sau khi xây dựng luồng, bảo đảm lưu lượng nước và phù sa trong nhánh sông được chọn ổn định.

- Sử dụng ít nhất các biện pháp ổn định luồng tàu và bảo vệ bờ.

- Hướng tuyến luồng bố trí trùng với hướng dòng chảy từ sông ra và dòng triều rút chủ đạo.

b) Các loại luồng tàu

* Luồng có mặt cắt không bị giới hạn: là các luồng tự nhiên hoặc nạo vét một phần ở khu vực nước có độ rộng lớn, để giới hạn khu vực luồng thường bố trí các biển báo phạm vi, các phao giới hạn biên hoặc các đèn biển.

* Luồng có mặt cắt bị giới hạn một phần: là các luồng được nạo vét sâu hơn so với khu vực nước xung quanh, được giới hạn bởi hệ thống phao báo hiệu. Loại luồng này được hình thành chủ yếu do nạo vét với mặt cắt ngang là kết hợp giữa luồng không bị giới hạn và bị giới hạn hoàn toàn như trên.

* Luồng có mặt cắt bị hạn chế hoàn toàn: là luồng có chiều dày nạo vét và phạm vi nạo vét vượt trên mực nước chạy tàu hay còn gọi là luồng nhân tạo.

c) Chiều rộng luồng tàu:

Luồng tàu ra vào Khu neo đậu có chiều rộng phù hợp với số làn tàu chạy, luồng tàu ra vào Khu neo đậu thường được thiết kế 2 chiều.

Đối với đoạn ngoài biển của luồng với 02 làn tàu, theo kinh nghiệm, chiều rộng tối thiểu của luồng tàu lấy khoảng 10 lần chiều rộng của tàu lớn nhất. Đối với đoạn trong cửa sông của luồng tàu lấy bằng 8 lần chiều rộng của tàu lớn nhất.

Chiều rộng luồng 02 làn tàu có thể xác định theo công thức sau:

B_L = 2B_hd + B_t + 2B_dp + ΔB

Trong đó:

B_L là chiều rộng đáy luồng

B_hd là chiều rộng dải hoạt động của tàu. Được tính dựa vào góc lệch của tàu do dòng chảy α1 và góc lệch của tàu do gió α2 (TCVN 11419:2016 Luồng tàu biển - Yêu cầu thiết kế)

B_t là chiều rộng lớn nhất của tàu (B_t = B_tmax)

ΔB là dự phòng chiều rộng do sa bồi mái kênh

d) Mực nước chạy tàu:

Tùy thuộc vào đoạn luồng phải nạo vét và mật độ tàu qua luồng mà lựa chọn mực nước chạy tàu sao cho sự tồn tại mực nước đó đảm bảo đủ thời gian cho tàu hành hải qua kênh an toàn. Phương pháp xác định mực nước chạy tàu theo chỉ dẫn tại TCVN 11419:2016 .

Theo TCVN 11419:2016, khu neo đậu tránh trú bão, mực nước chạy tàu có thể xác định dựa trên cơ sở đường biểu diễn nhiều năm của tần suất mực nước trong suốt mùa chạy tàu, tùy thuộc vào hiệu số giữa mực nước tần suất 50% (H_50%) và mực nước thấp nhất quan trắc được (H_min), theo bảng sau:

Chú thích:

1. Đối với đoạn luồng khác nhau ở cửa sông mực nước chạy tàu phải được xác định có xét đến độ dốc mặt nước trên sông.

2. Đường biểu diễn tần suất mực nước hàng ngày đối với vùng thủy triều được vẽ theo các số liệu quan trắc hàng giờ trên cơ sở quan trắc dao động mực nước ít nhất là 3 năm.

3. Khi hiệu số mực nước lớn hơn các trị số nêu trong Bảng hoặc khi số lượng tàu qua cảng tương đối ít thì mực nước tính toán được xác định trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật bằng cách so sánh các chi phí nạo vét, các chi phí cho tàu vào cảng do phải chờ đợi hoặc phải chuyển tàu đi cảng khác vì không đủ chiều sâu nước trên luồng, mực nước tối ưu là mực nước ứng với tổng các chi phí kể trên sẽ bé nhất.

e) Báo hiệu luồng tàu biển

Báo hiệu luồng tàu cần được thiết lập để chỉ dẫn cho tàu biển định hướng, các phương tiện hoạt động trên luồng/luồng được an toàn, thuận lợi và xác định vị trí của tàu thuyền.

Vị trí đèn báo cửa khu neo đậu mằm tại cửa sông, cửa biển gần lối vào tuyến luồng hoặc trên khu vực neo đậu tránh khú bão. Tầm hiệu lực của đèn báo cửa từ 10 ÷ 15 hải lý. Chiều cao tối thiểu của tháp đèn là 9 m (tính từ mực nước biển trung bình với chiều cao mắt người quan sát là 5m).

Các báo hiệu dẫn luồng phải đáp ứng "mục tiêu tự nhiên thấy rõ": có vị trí được xác định với đọ chính xác cao; màu sắc, hình dáng khác biệt so với các vật thể xung quanh; độ cao phù hợp yêu cầu quan sát, đo đạc của người đi biển.

Kết cấu hệ thống báo hiệu phải đảm bảo độ bền và độ ổn định dưới tác động của các tải trọng trong quá trình khai thác. Tư thế của phao báo hiệu khi thả phải cân bằng và có mớn nước lớn hơn hoặc bằng 0,5 chiều cao thành phao.

Hệ thống báo hiệu trong Khu neo đậu phải thực hiện theo yêu cầu tại Mục 3.6 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11153:2016 . Thiết kế Phao (neo, tín hiệu) phải tuân thủ QCVN 72:2014/BGTVT và phải được đăng kiểm theo quy định.

g) Chống sa bồi luồng tàu

Tùy thuộc vào các yếu tố thủy động lực, mức độ diễn biến của luồng tàu biển, các yếu tố tác động và cường độ sa bồi từng mùa, từng năm mà có các biện pháp chống sa bồi cụ thể. Có thể sử dụng các giải pháp phi công trình như nạo vét, bẫy cát hoặc giải pháp công trình như: Đê hướng dòng, đê ngăn cát hoặc đê ngăn cát giảm sóng,...

* Nguyên tắc chung lựa chọn giải pháp chống sa bồi là:

- Kinh phí xây dựng là tối ưu;

- Phát huy tốt nhất hiệu quả của lợi dụng đa mục tiêu của hệ thống;

- Chi phí cho quản lý khai thác vận hành là ít nhất;

* Giải pháp phi công trình

- Chống sa bồi luồng tàu biển bằng các giải pháp phi công trình là sử dụng các biện pháp giảm thiểu sa bồi có đặc trưng thân thiện với môi trường mà không sử dụng các công trình như đê chắn sóng, đê hướng dòng, đê ngăn cát - giảm sóng.

- Giải pháp “Bẫy - hút cát” được sử dụng để chuyển hướng vận chuyển bùn cát đi ra khỏi luồng tàu theo 2 cách sau:

+ Ngăn chặn bùn cát chuyển động vào luồng bằng cách dùng hệ thống thiết bị chuyển vật liệu gây sa bồi luồng tàu biển một cách liên tục hoặc ngắt quãng.

+ Dùng hệ thống bơm thủy lực kết hợp đường ống hút liên tục hoặc ngắt quãng bùn cát tới một bãi chứa được thiết kế trước hoặc một bãi biển vùng lân cận. Vị trí hệ thống này thường ở thượng lưu của dòng bùn cát dọc bờ, trước đê ngăn cát giảm sóng, đê hướng dòng.

- Thiết kế mở rộng luồng tàu biển tại một số nơi có cường độ sa bồi lớn. Việc mở rộng luồng ngoài chống sa bồi còn có mục tiêu giảm thiểu chi phí duy tu, giảm chu kỳ tái nạo vét.

- Căn cứ vào cường độ sa bồi của luồng, trong quá trình thiết kế tăng độ sâu dự phòng sa bồi. Việc tăng độ sâu dự phòng sa bồi cũng có mục tiêu giảm thiểu chi phí duy tu, giảm chu kỳ tái nạo vét.

* Giải pháp công trình

- Chống sa bồi luồng tàu biển bằng các giải pháp công trình có thể bao gồm: đê chắn sóng, đê hướng dòng, đê ngăn cát - giảm sóng.

- Đê chắn sóng được sử dụng để bảo vệ Khu neo đậu và chống bồi lấp luồng vào. Căn cứ vào từng khu vực cụ thể, điều kiện khí tượng, thủy hải văn và bùn cát để bố trí quy hoạch tuyến đê chắn sóng.

- Đê hướng dòng thường được sử dụng để ổn định luồng cửa sông, cửa vịnh. Khi thiết kế đê hướng dòng cần xem xét để thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Đưa dòng chảy sông tiếp tục chảy dọc theo đê, mang bùn cát đẩy ra vùng ngoài biển xa hơn để cồn cát chắn cửa không ảnh hưởng đến luồng lạch.

+ Ngăn chặn dòng bùn cát dọc bờ, không cho chúng đi vào luồng tàu, đúng như chức năng của đê ngăn cát.

+ Bảo đảm sự ổn định của cửa sông, để ổn định bờ và không cho luồng lạch dao động trên mặt bằng.

- Đê ngăn cát - giảm sóng có chức năng là chặn ngang dòng bùn cát do dòng ven mang đi dọc bờ, không cho chúng đi vào luồng cửa sông, mà bồi lắng trước đê hoặc dẫn bùn cát đi ra phía ngoài biển sâu không ảnh hưởng đến luồng.

2. Vũng quay tàu

Trong công tác thiết kế vũng quay tàu cần xem xét các yếu tố điều kiện khí tượng, các tác động của sóng, gió và các công trình liên quan, để việc điều khiển quay tàu được thuận tiện và đảm bảo an toàn. Phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật quy định tại TCVN 11419:2016 Luồng tàu biển -Yêu cầu thiết kế.

a) Vị trí vũng quay tàu

Vũng quay tàu thường được đặt tại các vị trí cuối luồng (theo chiều từ biển vào cửa khu neo đậu), gần với đầu thượng lưu của luồng, hoặc tại lối vào một luồng phụ với các công trình neo đậu tàu, tại nơi ít bị ảnh hưởng bởi sóng và dòng chảy, cho phép tàu thiết kế tự quay trở hoặc quay trở thuận tiện với sự hỗ trợ của các tàu lai dắt.

Sóng cho phép trong vũng quay tàu cao từ 0,3 0,5 (m)

b) Kích thước khu nước vũng quay tàu cá

- Quay mũi không có trợ giúp của tàu lai dắt là khu nước có dạng hình tròn có đường kính 3L

- Quay mũi có dùng tàu lai dắt là khu nước có dạng hình tròn có đường kính 2L

* Thiết kế vũng quay trở tàu cho tàu cá nên sử dụng trường hợp không có hỗ trợ của tàu lai dắt.

Chương IV

Công trình neo tàu

Công trình neo tàu trong Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá có thể áp dụng kiểu trụ độc lập hoặc cụm neo bến phao (gồm phao nổi bằng thép hoặc composit liên kết với rùa neo BTCT qua xích).

- Kiểu trụ độc lập (trụ cứng) có thể gây hạn chế cho việc lưu thông tàu trong nội bộ khu neo đậu, chỉ nên áp dụng khi hình dạng kích thước và địa hình vùng nước đậu tàu cho phép (vùng nước kín, vận tốc gió nhỏ và có đủ diện tích) và có phương thức neo đậu tàu được thiết kế tối ưu cho kiểu neo này. Cao độ của mũ bê tông trụ neo phải luôn cao hơn mực nước trong Khu neo đậu.

- Cụm neo kiểu phao neo/rùa neo làm việc trong mọi điều kiện, nhưng bị hạn chế bởi tính không kinh tế của phương pháp lắp đặt.

Công trình neo được tính toán, kiểm tra theo TCVN 11820:2017; 22TCN 207-92 và các tiêu chuẩn hiện hành liên quan.

A. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NEO

- Một hệ thống neo phải đủ sức chịu được bất kỳ một tổ hợp có thể được hình thành từ các tác động sau:

+ Gió,

+ Dòng chảy,

+ Sóng,

+ Mực nước thay đổi, hay mất thăng bằng tàu.

- Các thông số khí tượng, thủy văn quan trọng trong điều kiện gió mùa hoặc gió bão có thể được xem xét như sau:

+ Tốc độ gió: Tốc độ gió mạnh nhất trung bình toàn năm là 15m/s (cấp 7); Tốc độ gió mạnh nhất trung bình lớn nhất là 21,8 m/s (cấp 9); Tốc độ gió bão lớn nhất ghi nhận được tại địa điểm xây dựng (có thể lấy là 40m/s, cấp 13); Tốc độ gió tính toán trong điều kiện gió mùa (có thể lấy là 22m/s).

Cần xem xét thêm mức độ che chắn gió của địa hình để xác định vận tốc gió bão tính toán.

+ Chiều cao sóng tính toán trong khu neo đậu đã được bảo vệ ≤ 1,0m

+ Dòng chảy tính toán trong khu neo đậu ≤ 2m/s.

- Đối với các điểm neo cố định (trụ neo liền bờ, trụ neo cứng...) sử dụng dây neo được quy định thì các điểm neo được thiết kế theo trạng thái làm việc bình thường với tổng tải trọng bằng lực gãy đứt của dây neo. Thiết kế kết cấu điểm neo phải đảm bảo sao cho khi có tình trạng quá tải thì thiết bị neo hoặc chi tiết neo năm trong kết cấu sẽ bị hỏng trước khi kết cấu bị phá hoại.

- Khi thiết kế neo tàu cá cỡ nhỏ trong bão nên cho phép "xoay" quanh một phao nổi để giảm thiểu tải trọng neo và ngăn ngừa tàu bị lật bởi các sóng ngang thân tàu.

B. TRỤ ĐỘC LẬP ĐỂ NEO

Trụ độc lập nói chung bao gồm một trụ mũ cọc, các cọc đứng và một số cọc xiên để chịu tải trọng ngang

Thiết kế các cọc và trụ độc lập phải phù hợp các tiêu chuẩn: 22TCN 207-92 Công trình bến cảng biển; 22TCN 219-94 Công trình bến cảng sông; TCVN 10304-2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.

Trụ neo tàu cần được thiết kế xét đến tác động tổ hợp của tải trọng gió, dòng chảy và sóng trên tàu hay cụm tàu được neo. Trụ neo phải đủ sức chịu được các lực sóng đỉnh.

 Cự ly, khoảng cách giữa các trụ neo trong mặt bằng khu neo đậu phụ thuộc vào kích thước tàu neo đậu, phương thức neo đậu tàu khi trú bão nhưng phải đảm bảo cho an toàn của tàu/cụm tàu neo đậu trong mọi trường hợp khẩn nguy.

Hình dạng và cấu tạo trụ neo phải phù hợp để tàu cá có thể tiếp cận an toàn, hình dạng trụ neo không nên thiết kế có cạnh góc theo phương đứng. Trên bề mặt đứng của trụ neo phải được lắp đặt hệ thống đệm tàu cá, đủ khả năng làm việc hiệu quả cho phép tàu có thể chuyển dịch an toàn trong phạm vi khoảng cách giữa các đệm tàu trong trong mọi điều kiện mực nước. (một số cấu tạo đệm tàu được trình bày tại mục 4 phần này)

Trụ neo tàu cá phải có thang để cho người lên xuống mặt trụ để thao tác dây neo được thuận lợi.

Mặt phẳng phía trên của kết cấu mũ trụ neo được lắp thiết bị neo, thông thường là bích neo hình trụ hoặc hình trụ có tai.

Bích neo liên kết với kết cấu trụ neo bằng một số cách sau: Liên kết bằng ống thép; Liên kết bằng bulon cùng các tấm thép lót hoặc tấm BTCT lót; Liên kết bằng bulon trực tiếp vào kết cấu. Bulon đặt thẳng đứng, có thể kết hợp đặt nằm ngang hoặc xiên.

C. Phao neo

Cụm phao neo bao gồm: phao neo nổi trên mặt nước được chế tạo bằng thép hoặc composite, liên kết với khối rùa neo dưới đáy khu nước qua xích neo bằng thép.

1. Rùa neo: là một khối đặc bằng bê tông, dựa vào trọng lượng và lực ma sát với đáy biển để tạo nên công suất neo giữ.

Nhìn chung, rùa neo chắc chắn và có công suất giữ độc lập với các điều kiện đáy biển, thích hợp với các lực căng dây neo thấp hơn và khi lực này có ở tất cả các hướng.

Hiệu quả neo của rùa neo (neo tự trọng)

Theo TCVN 11153:2016, yêu cầu đối với rùa neo là khối lượng và hình dạng của rùa neo giữ được phao an toàn dưới tác động của lực neo tàu lớn nhất, phù hợp với điều kiện địa chất, chiều sâu khu nước nới đặt rùa và vị trí của rùa không bị dịch chuyển trong mọi điều kiện khai thác.

Khi thiết kế rùa neo phải kiểm tra khả năng chịu lực của rùa theo điều kiện trượt và điều kiện ổn định lật của rùa theo 22 TCN 207-92.

2. Phao neo: Phao nổi làm việc hiệu quả khi hoạt tải nhỏ (dùng để neo tàu thuyền nhỏ) và biên độ mực nước lớn, dễ dàng bổ sung hoặc thay đổi vị trí, có thể chế tạo trong các điều kiện được kiểm soát và xa hiện trường.

Vật liệu cấu tạo phổ biến nhất của các phao nổi là thép, vật liệu tổng hợp như composite của được sử dụng.

Theo TCVN 11153:2016, yêu cầu đối với phao neo là không bị chìm khi neo tàu do lực căng của dây neo, khi không neo tàu nổi lên mặt nước với chiều cao mạn khô bằng 1/3 chiều cao của phao, tư thế của phao neo khi chưa sử dụng ở trạng thái cân bằng.

Kết cấu phao neo đảm bảo độ bền và độ ổn định dưới tác động của tải trọng trong quá trình chế tạo, khai thác và bảo trì. Các kết cấu và kiên kết phải đủ độ bền riêng. Phao neo được chế tạo theo tiêu chuẩn kỹ thuật đóng tàu biển và hợp với quy chuẩn quốc gia QCVN 72:2014/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phân cấp và chế tạo phao neo, phao tín hiệu; các thiết bị của phao neo trước khi sử dụng cho công trình phải được Đăng kiểm.

3. Xích neo:

Theo TCVN 11153:2016, yêu cầu đối với xích neo là;

- Chiều dài của xích neo không nhỏ hơn 3 lần chiều dài tàu, hoặc 3 đến 5 lần độ sâu vùng nước neo đậu.

- Kết cấu xích neo phải giữ được phao an toàn dưới tác động của lực neo tàu lớn nhất.

- Đường kính của xích neo tính theo công thức d= 4,7  (mm),

trong đó; D là lượng chiếm nước của tàu (tấn).

4. Ma ní:

Xích neo được liên kết với rùa neo, phao neo qua các mối nối, thường được làm bằng các ma ní được chế tạo chính xác. Các ma ní được Đăng kiểm cấp chứng chỉ về vật liệu, tải trọng sàn và thí nghiệm phá hoại (nếu thích hợp). Nhìn chung, các ma ní được thử tải trọng sàn bằng hai lần tải trọng làm việc an toàn của chúng và sức chịu giới hạn của ma ní bằng sáu lần tải trọng làm việc an toàn của chúng.

4. THIẾT BỊ ĐỆM TÀU:

Hiện nay thiết bị đệm tàu cá thường chế tạo bằng gỗ, cao su.

1. Đệm tàu bằng gỗ: có thể gắn trực tiếp từng tấm gỗ vào thành bến qua hệ thống bulon. Nếu dao động mực nước nhỏ thì nên gắn các thành tựa ngang có các thanh lót dọc, trường hợp mực nước dao động lớn thì các thanh tựa nên đặt dọc.

Sự hấp thụ năng lượng của các đệm gỗ bằng khung không lớn. Nếu gỗ có E=50.000T/m2 và tiết diện F=0,4x0,4m, năng lượng hấp thụ trên 1 mét dài tấm gỗ chỉ 0,025T/m.

2. Đệm tàu bằng cao su: có khả năng hấp thụ lớn, sức kháng vật liệu cao, chịu được mọi điều kiện khí hậu và môi trường nước biển, hiện đang được sử dụng phổ biến tại các bến cá.

* Đệm cao su có các hình dạng như:

- Ống đặc nén ngang;

- Ống rỗng nén ngang (ống rỗng thường có chiều dài 2,0÷3,0m; đường kính ngoài 300 ÷ 400mm);

- Đệm cao su nén dọc chịu được áp lực lớn hơn nhiều đệm cao su nén ngang, có các dạng như: Ống nén dọc; đệm hình thang.

Tùy theo chênh lệnh giữa mực nước cao và mực nước thấp mà các thiết bị đệm cao su được đặt ngang, đứng, hoặc xiên lên thành kết cấu bến; nếu chênh lệch lớn, đặt thẳng đứng đối với các ống cao su và đặt ngang kế tiếp nhau đối với các loại đệm hình thang.

* Cự ly giữa các đệm tàu đặt đứng trên trụ neo:

Việc tác nghiệp sẽ rất linh hoạt đối với nhiều loại tàu. Các đệm phải ngăn được việc tàu đâm vào kết cấu trụ neo khi va bằng mũi hoặc đuôi.

Khoảng cách giữa các đệm (bước đệm) lớn nhất không vượt quá 0,15L_s, trong đó L_s là chiều dài tàu bé nhất, khoảng cách đệm tàu bố trí trên trụ neo hình tròn còn phụ thuộc vào kích thước đường kính của trụ, phải đảm bảo cho tàu không va trực tiếp vào kết cấu trụ theo mọi góc độ.

* Ngoài các loại đệm cao su nêu trên, cũng có thể áp dụng đệm bằng lốp ô tô. Lốp được đặt dẹt theo thành mép Trụ neo hoặc ghép nhiều chiếc vào một trục rồi treo vuông góc với thành mép trụ neo.

* Thiết kế đệm va tàu:

Cần xem xét Năng lượng cập tàu (E) và Phản lực cập tàu và sự phân bố tải trọng theo đặc trưng của hệ thống đệm va. Tải trọng cập tàu được phân bố sao cho áp lực tiếp xúc trên vỏ tàu nằm trong giới hạn cho phép (phụ thuộc vào cấu tạo tàu), không cho vỏ tàu trực tiếp va chạm vào kết cấu trụ neo, không vượt quá năng lực của đệm.

Chương V

ĐÊ CHẮN SÓNG, NGĂN CÁT VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN

A. ĐÊ CHẮN SÓNG, NGĂN CÁT

Xây dựng công trình đê chắn sóng, đê chắn cát để tạo ra vùng nước neo đậu nhân tạo, đảm bảo yêu cầu về chiều cao sóng trong vùng trong trường hợp điều kiện tự nhiên, địa hình khu neo đậu chưa đáp ứng đủ yêu cầu về giảm sóng, giảm gió, chống bồi lắng... trong khu neo đậu.

Các tuyến đê chắn sóng có thể có chân nối với bờ hoặc không có chân nối với bờ tạo thành một tuyến đê đảo, việc tính toán các loại đê này tương tự như nhau và vai trò của nó đều mang tính chất để bảo vệ khu nước.

1. Yêu cầu về che chắn sóng và ngăn cát cho vùng nước neo dậu tàu

Ngoài việc tạo ra một vùng nước an toàn cho tàu với mọi hướng sóng tác dụng và có đủ diện tích hữu hiệu cho tàu neo đậu trú bão, đê còn ngăn chặn hoặc giảm đến mức tối thiểu sự lắng đọng của bùn cát do dòng chảy mang đến.

Việc bố trí đê chắn sóng bảo vệ Khu neo đậu phải đảm bảo cho tàu ra vào thuận tiện, tốc độ phát triển ngưỡng cạn vô cùng chậm hoặc bằng không.

2. Cửa vào khu neo đậu

Cửa vào khu neo đậu, ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu về che chắn sóng và ngăn cát cho khu neo đậu, khi thiết kế phải xem xét các vấn đề: Hướng tàu vào; Chiều rộng cửa; Vị trí đặt cửa.

a) Hướng tàu vào:

Hướng tàu vào cửa khu nước neo đậu trước hết không được song song với bờ vì tạo ra diện tích hứng gió và sóng tối đa, làm tàu dễ bị chệch hướng khó lái.

Sơ đồ hướng tàu vào khu nước neo đậu tàu

Góc α hợp bởi giữa hướng tàu vào cửa khu neo đậu (trục dọc luồng tàu) và bờ phải thỏa mãn α ≥ 30^o. Ngoài ra hướng tàu vào không được trùng với hướng sóng chính thống, khi trùng dễ bị va quyệt vào 2 đầu đê. Góc β giữa hướng gió chính và hướng tàu vào nên lấy β trong khoảng 45^o ÷ 60^o

Trường hợp có kênh dẫn tàu vào cảng (luồng tàu vào cảng) khi thiết kế phải tuân thủ quy định về điều kiện an toàn tại TCVN 11419-2016.

c) Chiều rộng cửa vào khu neo đậu:

Chiều rộng cửa vào khu neo đậu được thiết kế như cửa vào cảng cá, theo kinh nghiệm chiều rộng B của cửa khu neo đậu lấy bằng B = (1 ÷ 1,5)L _T ( L_T là chiều dài tàu lớn nhất), tối thiểu B ≥ 0,8L_T . Đối với tàu cá thường lấy B = 50 ÷ 70m.

Các chiều rộng B nêu trên là ứng với chiều rộng đủ độ sâu cho tàu ra vào. Nếu kết cấu đê mái nghiêng thì chiều rộng thực tế thường lớn hơn chiều rộng tính toán. Chiều rộng tối ưu được chọn qua nhiều thí nghiệm mô hình vật lý về chế độ sóng trong khu nước neo đậu với đầy đủ các hướng sóng tác dụng.

d) Vị trí đặt cửa:

Vị trí đặt cửa khu neo đậu chỉ nên bố trí tại nơi xa nhất theo chiều dọc của một tuyến đê chính xuất phát từ bờ để:

+ Tạo ra diện tích mặt nước sóng nhiễu xạ rộng ra.

+ Có độ sâu cho tàu ra vào và thực hiện các thao tác khác

+ Đẩy được nhiều bùn cát ra xa bờ

3. Phân cấp, phân loại đê chắn sóng

a) Phân cấp: Cấp công trình đê chắn sóng bảo vệ khu nước neo đậu xác định theo chiều cao sóng tính toán của tần suất h_1% tại chân công trình, chỗ có độ sâu lớn nhất dọc tuyến đê chính. Cấp I: h_1%≥7,0m; Cấp II: h_1%<7,0m; Cấp III: h_1%<5,0m và đê tạm.

b) Phân loại

- Phân loại theo mặt bằng: Đê nhô; Đê đảo; Đê hỗn hợp

- Phân loại theo tương quan với mực nước: Đê ngập (đỉnh đê thấp hơn mực nước); Đê không ngập.

- Phân loại theo công dụng: Đê chắn sóng; Đê ngăn cát; Đê chắn sóng- ngăn cát; Đê hướng dòng.

- Phân loại theo hình dạng mặt cắt ngang: Đê tường đứng trọng lực; Đê mái nghiêng; Đê bằng cừ, cọc; Đê hỗn hợp; Đê thủy khí và các loại đặc biệt khác.

4. Yêu cầu chung khi thiết kế

Thiết kế phải đảm bảo tính kinh tế của công trình. Việc xác định tham số sóng và mực nước khi bắt đầu thiết kế có ý nghĩa quyết định. Với gió/sóng lớn công trình sẽ có kích thước lớn. Tuy nhiên nếu xác định thông số gió yếu, sóng nhỏ, công trình sẽ có kích thước nhỏ, tuổi thọ công trình ngắn. Để dung hòa cần chọn thông số gió và sóng sao cho giá thành suy diễn của công trình là tối ưu.

Khi thiết kế đê phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật quy định tại TCVN 9901:2014 -Yêu cầu thiết kế đê biển.

Công tác khảo sát địa hình thực hiện theo TCVN 9398:2012 (yêu cầu chung về Công tác trắc địa trong xây dựng công trình) và TCVN 8481:2010 ; Công tác khảo sát địa chất thực hiện theo 22TCN 259:2000 (Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình), 22TCN 260:2000 (Quy trình khảo sát địa chất công trình các công trình đường thủy); Công tác khảo sát thủy hải văn: Thực hiện theo TCVN 8481:2010 .

5. Cao trình đỉnh đê chắn sóng ngăn cát

Để tiết kiệm, cao trình đỉnh đê chắn sóng thường cho sóng tràn qua chút ít, chiều cao đỉnh đê thỏa mãn lượng nước tràn qua không gây phá hoại công trình trên mặt đê.

Cao trình đỉnh đê biển cho phép nước tràn qua xác định theo TCVN 9901:2014 , như sau: Z_đ = Z_tkp + R_cp + a + b

Trong đó:

R_cp là độ cao lưu không cần thiết (tính bằng mét) trên mực nước biển thiết kế đảm bảo khống chế được lưu lượng sóng tràn không vượt quá trị số lưu lượng sóng tràn cho phép thiết kế,. Rcp được tính toán với sóng thiết kế;

Z_tkp là cao trình mực nước biển thiết kế tương ứng với tần suất thiết kế (bao gồm tổ hợp của tần suất mực nước triều, tần mực nước dâng do bão và các yếu tố tác động tự nhiên khác gây ra). Z_tkp phụ thuộc vào tần suất thiết kế (hay chu kỳ số năm lặp lại) và vị trí địa lý của khu vực xây dựng công trình. (Tần suất thiết kế, cao trình mực nước biển thiết kế được nêu tại TCVN 9901:2014 Yêu cầu thiết kế đê biển).

a là trị số gia tăng độ cao an toàn phụ thuộc vào cấp công trình, có trị số không nhỏ hơn 0,6 ÷ 0,2 (mét) tùy theo cấp công trình. Trị số a bao gồm sai số trong tính toán chiều cao đỉnh đê thiết kế, không bao gồm độ cao phòng lún và nước biển dâng do ảnh huởng của biến đổi khí hậu toàn cầu;

b là độ dâng cao của mực nước biển do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu, tính bằng mét. Căn cứ vào kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam và điều kiện cụ thể của từng công trình, tư vấn thiết kế đề xuất trị số của b phù hợp nhưng phải được chủ đầu tư hoặc cơ quan có thẩm quyền chấp thuận;

Nếu công trình chỉ dùng để ngăn cát và gây bồi lắng, cao trình đỉnh lấy bằng mực nước giờ có tần suất bảo đảm 50 %.

6. Một số dạng đê chắn sóng

a) Đê trọng lực tường đứng:

* Ứng dụng: Điều kiện cơ bản để áp dụng là trong nền móng phải có các loại đất không bị xói hoặc đất được bảo vệ chống xói lở do dòng chảy gây nên, công trình đê chắn sóng tường đứng trọng lực có thể được ứng dụng trong các điều kiện sau:

- Trên nền đất đá mọi độ sâu.

- Trên nền đất rời, khi:

+ 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 dự kiến sẽ bị xói.

+ Với độ sâu không quá 20 ÷ 28m (khi đó áp lực của công trình lên nền đất ở giới hạn cho phép)

* Các bộ phận cơ bản của đê trọng lực tường đứng

Đê chắn sóng theo chiều dọc trên mặt bằng có thể chia làm 3 phần: gốc đê, thân đê, đầu đê. Mỗi phần có thể có nhiều giải pháp cấu tạo khác nhau. Phần gốc đê được bố trí sâu vào bờ 1 đoạn bằng 1,5 lần chiều cao sóng và có thể có biện pháp gia cố bảo vệ đường bờ tại đoạn này.

Dọc theo chiều dài đê phải chia làm các phân đoạn dài từ 25m đến 40m, các phân đoạn này cách nhau bởi các khe lún thẳng đứng (khi chiều cao của lớp đệm đá >2m thì phân đoạn lún thường lấy bằng 25m; khi chiều cao của lớp đệm đá <2m thì phân đoạn lún < 45m; bề rộng khe lún ≤5cm). Phần đầu đê và thân đê cũng được phân cách bởi khe lún thẳng đứng.

Trong trường hợp tổng quát, kết cấu đê trọng lực tường đứng bao gồm 02 bộ phận cơ bản: Lớp đệm đá và Tường đứng. tường đứng bao gồm phần dưới nước và kết cấu bên trên.

- Lớp đệm đá:

+ Chiều dầy lớp đệm đá

Trường hợp đất nền yếu thì lớp đệm có thể bao gồm lớp đệm cát, tầng lọc ngược và lăng thể đá, chiều dầy lớp đệm đá phải đảm bảo áp lực truyền xuống đất đủ nhỏ so với khả năng chịu tải của đất nền. σ_td+da ≤  σ_td+da là ứng suất trên mặt nền đất do tường đứng và lớp đệm gây ra;  là khả năng chịu tải của đất nền

Trường hợp nền là đá thì chiều dày lớp đệm bằng vật liệu đá đổ phải ≥0,5m (điều kiện rải được lớp đá hộc) hoặc 0,25m bằng vữa bê tông đựng trong các túi bằng vật liệu độ bền cao.

+ Cao trình của lớp đệm đá phải nằm ở độ sâu >1,25 chiều cao sóng tại chân công trình, được lấy sao cho tránh trường hợp tạo ra sóng vỡ trước mặt công trình. _đệm = _MNLTS - 1,25H_TK H_TK là chiều cao sóng thiết kế

+ Mái dốc thềm đá nằm trong khoảng 1:2 ÷ 1:3

+ Chiều rộng thềm đá: b = max(2H_TK;0,4d_s) H_TK là chiều cao sóng thiết kế; d_s là chiều sâu ngang trước thềm đá

Kích thước viên đá chân thềm được xác định theo kích thước công trình và thông số sóng thiết kế. Việc lựa chọn kích thước viên đá trong thềm, các khối bảo vệ... được tính toán và kiểm tra theo TCVN 9901-2014.

- Phần dưới nước: có các loại: Kết cấu bê tông khối xếp; Kết cấu thùng chìm (là các hình thức kết cấu được ứng dụng nhiều trong xây dựng công trình thủy sản ở ta hiện nay) và các loại Kết cấu khối rỗng; Kết cấu khối xếp cyclopit; Kết cấu chuồng.

+ Đê chắn sóng làm bằng khối xếp có độ ổn định và tuổi thọ cao, thi công không phức tạp (chủ yếu là cần thiết bị cẩu phù hợp). Nhược điểm công trình bê tông khối xếp là có độ nhạy cảm cao đối với hiện tương lún không đều của đất nền. Nếu đê chắn sóng có dạng đường cong trên mặt bằng thì phải xếp các khối hình thang trên suốt đoạn cong, không được nắn tuyến đê bằng các điều chỉnh bề rộng khe hở giữa các khối. Góc của đỉnh của đường gẫy khúc ≥170^o.

+ Thùng chìm là những hộp nổi kín nước bằng BTCT được chế tạo trên bờ và chuyển đến vị trí công trình bằng tàu lai dắt và đánh chìm sau đó được lấp đầy bằng bê tông hoặc đá dăm/sỏi/cát. Các khoang của thùng được đậy bằng tấm BTCT dày 0,4÷0,5m.

Chiều dày của tường và đáy thùng được xác định bằng tính toán với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất. Khoảng cách giữa các thùng lấy bằng 20÷25cm.

Khi thiết kế thùng chìm cần lưu ý kiểm tra độ nổi của thùng (sau khi đã hoàn thành các bước tính toán độ bền và độ ổn định công trình). Kiểm tra này đảm bảo an toàn khi vận chuyển thùng đến vị trí lắp đặt.

* Kiểm tra độ nổi: Độ nổi của thùng được đảm bảo khi: T + 1,0m ≤ H'

Trong đó:

H' - chiều sâu từ mặt nước đến đáy thùng

T - mớn nước của thùng: T=  hoặc T=  trong đó: V là lượng dãn nước của thùng V=  g là trọng lượng của thùng; γ_n là khối lượng riêng của nước biển (γ_n = 1,008 ÷1,028 T/m³); ν là thể tích của conxon, sườn chống, phần đáy... vượt ra ngoài giới hạn tiết diện chính của thùng; L là chiều dài của thùng; b là chiều rộng tiết diện chữ nhật của thùng

* Ngoài việc kiểm tra độ nổi cần kiểm tra độ ổn định nổi của thùng, là khả năng quay trở lại vị trí ban đầu khi bị nghiêng. Để thùng ổn định khi bơi thì khoảng cách từ trọng tâm thùng đến khuynh tâm của thùng phải ≥ 0,2m.

- Kết cấu phần trên: Công dụng cơ bản của kết cấu phần trên là đảm bảo sự liên kết chắc chắn giữa các bộ phận riêng biệt của phần dưới nước, đặc biệt là với kết cấu khối xếp. Chiều dày tối thiểu của bản liên kết ở phần trên thường lấy khoảng từ 1,5 ÷ 2m. Cao trình bản mặt phụ thuộc vào việc sử dụng mặt đê (vd: nếu dọc đê có dự kiến đi lại thì cao trình mặt đê phải cao hơn cao trình đỉnh sóng cực đại và cũng phải phù hợp cao trình khu đất trong cảng...)

* Tính toán công trình thành đứng trọng lực theo Mục 12.3.3 TCVN 9901:2014 , xem xét và tính toán với các trường hợp: (1) Mực nước cao nhất thiết kế và chiều cao sóng thiết kế; (2) Mực nước thấp nhất thiết kế và chiều cao sóng thiết kế tương ứng với mực nước thấp nhất thiết kế; và các trường hợp đặc biệt khác. Nội dung tính toán bao gồm:

+ Ổn định tổng thể của nền và công trình;

+ Ổn định chống lật dọc theo đáy công trình 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;

+ Lún nền;

+ Trọng lượng ổn định của các viên đá, lớp gia cố, cấu kiện bệ và gia cố đáy.

b) Đê chắn sóng mái nghiêng:

Đê mái nghiêng tốn rất nhiều vật liệu (gấp hai, ba lần so với đê tường đứng ở cùng độ sâu) song lại tận dụng được vật liệu địa phương, có khả năng tiêu hao năng lượng sóng tốt, thi công đơn giản. Đê chắn sóng mái nghiêng được sử dụng tại những nơi có địa chất không cần tốt lắm, độ sâu không quá 20m.

Kết cấu Đê chắn sóng mái nghiêng được phân loại thành: (1) Đê mái nghiêng bằng đá; (2) Đê mái nghiêng với khối bê tông gia cố hình hộp; 2) Đê mái nghiêng với khối bê tông phức hình (khối dị dạng).

* Các bộ phận cơ bản của đê mái nghiêng

- Chân khay: Chân kè (còn gọi là chân khay), là bộ phận kết cấu chuyển tiếp của mái kè với bãi trước đê, có tác dụng giữ lớp phủ mặt kè và chống xói. Chân khay thường làm bằng đá đổ tuy nhiên có những trường hợp do kích thước lớn phải dùng khối bê tông.

Lựa chọn dạng kết cấu chân khay phụ thuộc vào sóng, tình hình xâm thực bãi biển, cấu tạo lớp phủ. Việc tính toán thiết kế chân khay, độ sâu xói tới hạn của chân kè... theo Mục 11.2 TCVN 9901:2014 .

- Kết cấu khối bê tông đỉnh đê: Khối bê tông này nhằm mục đích tăng ổn định tổng thể, khối bê tông đỉnh có thể có gờ hắt sóng để giảm cao trình đỉnh đê.

- Kết cấu thân đê:

Độ dốc mái (Hệ số độ dốc mái, ký hiệu là m) chọn như sau:

- Đối với kết cấu đá hộc: m lấy từ 2,0 đến 3,0;

- Đối với khối bê tông nhân tạo có thể lắp đặt trên mái dốc: m lấy từ 1,5 đến 2,0.

+ Đê mái nghiêng bằng đá: Phân loại đá như bảng sau

Đê mái nghiêng bằng đá có thể phân thành nhiều lớp với nhiều cỡ đá, kích thước đá bên ngoài phụ thuộc vào chiều cao sóng. Kích thước đá lớp lõi được xác định sao cho đảm bảo tính kinh tế. Giữa lớp lõi và lớp mặt có lớp đệm để viên đá lõi không bị lọt ra ngoài lớp phủ kết cấu.

+ Đê mái nghiêng với khối bê tông gia cố hình hộp:

Khi kích thước viên đá của lớp phủ bên ngoài lớn hơn so với điều kiện cung cấp ta cần thay nó bằng các khối bê tông (có thể là hình lập phương hoặc hình khối hộp). Phương án phủ mặt đê mái nghiêng bằng các khối bê tông hình hộp có thể được ứng dụng ở mọi độ sâu với chiều cao sóng từ 5 ÷ 6m, trọng lượng từ 10 ÷ 50T.

Nhược điểm của khối bê tông hình hộp là trọng lượng lớn nhưng sự liên kết giữa các khối không bằng khối kỳ dị. Khối bê tông hình hộp thường được sử dụng để phủ mặt ngoài của thềm đá hoặc gia cố phần mái nghiêng nơi có chiều cao sóng bé.

+ Đê mái nghiêng với khối bê tông phức hình (khối dị dạng):

Để tăng sự liên kết giữa các khối với nhau ở những nơi có tải trọng sóng lớn, người ta thay khối bê tông hình hộp bằng các khối bê tông phức hình (khối dị dạng) để làm lớp phủ mặt cho đê mái nghiêng. Dưới lớp phủ mặt có thể có lớp đệm đá phụ thuộc kích thước lớp ngoài và vật liệu lõi.

Ngoài khả năng liên kết, các khối dị dạng còn có khả năng tiêu sóng tốt với mọi chiều cao sóng leo. Có nhiều loại khối dị dạng như: Tetrapod, Stoneblock, Dolos, Rakuna IV... tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể của công trình (hình dạng mặt cắt ngang thiết kế, điều kiện chịu tác động của sóng biển, chế độ thủy động lực học của dòng ven bờ và điều kiện thi công xây dựng v.v…) có so sánh tính kinh tế, thuận lợi trong thiết kế và thi công để lựa chọn loại khối phủ.

+ Kết cấu đầu đê chắn sóng, mái dốc sau:

Nếu cùng tác động của sóng thì yêu cầu ổn định vật liệu đầu đê cao hơn thân đê, nguyên nhân là: Các khối phủ đầu đê liên kết kém hơn so với thân đê; Vận tốc tràn trên phần hình nón có giá trị lớn, đôi khi được tăng lên do sóng khúc xạ; Các khối phủ phía sau chịu tác động cùng chiều với phương trượt.

Cao trình đỉnh đê có thể lấy cao hơn cao trình thân đê 1 ÷ 2m

Bề rộng đỉnh đê có thể rộng hơn thân đê với chiều dài lấy theo kinh nghiệm sau: B_đ = (1,5 ÷ 2)B_t ; L_đ = (2 ÷ 2,5)B_đ ,khi thiết kế phải tính toán, so sánh trên cơ sở tác động của sóng, hướng sóng tới, sóng nhiễu xạ để có kết quả tối ưu.

Kích thước khối phủ đầu đê chắn sóng hoặc đê chắn cát được kéo dài một khoảng 15 ÷ 45m cho mái dốc sau. Khoảng cách này còn phụ thuộc cao trình đầu đê.

Kết cấu mái dốc sau phụ thuộc vào sóng tràn và sóng trực tiếp. Nếu sóng không tràn thì mái dốc sau phụ thuộc tác động sóng trực tiếp. Trường hợp sóng tràn ít thì kích thước khối mái dốc sau giống mái dốc trước và kéo dài đến -0,5H tính từ mực nước lặng thấp nhất. Trường hợp sóng tràn nhiều thì lớp phủ mái dốc sau giống mái dốc trước và kéo dài đến chân công trình. Với đê chắn cát và đập đinh chịu tác động sóng 2 bên như nhau thì kết cấu mái dốc sau giống mái dốc trước.

* Thiết kế các bộ phận công trình mái nghiêng theo Mục 11.2 TCVN 9901:2014 .

c) Đê hỗn hợp: Khắc phục được các nhược điểm của hai kết cấu Đê mái nghiêng và đê tường đứng trọng lực, đồng thời phát huy được các ưu việt của hai loại kết cấu này. Đê hỗn hợp được xây dựng ở độ sâu lớn hơn 20m hoặc trong trường hợp làm giảm áp lực sóng lên tường đứng.

Có các loại: Đê hỗn hợp tường đứng trên mái nghiêng; Đê hỗn hợp mái nghiêng bên ngoài tường đứng. Tính toán đê hỗn hợp cơ bản giống đê tường đứng và đê mái nghiêng.

7. Đê chắn cát

Thường được áp dụng để bảo vệ luồng tàu tránh bị bồi/xói, có kết cấu dạng đối xứng, không có khối bê tông đỉnh. Đê chắn cát có các đặc điểm sau:

- Chiều dài đê chắn cát vươn xa đến đầu luồng (đến độ sâu không cần nạo vét)

- Cao trình thân đê chi làm 3 đoạn:

+ Đoạn ngoài vùng sóng đổ, lấy cao trình bằng mực nước trung bình của tháng cao nhất.

+ Đoạn trong vùng sóng đổ, lấy cao trình bằng tổng mực nước trung bình của tháng cao nhất và 0,6H_s

+ Đoạn mép nước có chiều cao bằng chiều cao gia cố bờ với mục đích không để sóng tràn qua.

Tính toán đê chắn cát giống đê chắn sóng mái nghiêng.

B. CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ KHU NEO ĐẬU

Trong công trình khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá có thể cần bảo vệ bờ biển, vừa có tính ngăn cách vùng đất và vùng nước vừa có tính chịu sóng, dòng chảy và áp lực đất. Những công trình bảo vệ bờ này có thể khác nhau nhưng có đặc điểm chung là không phải là nơi cập tàu và không chịu tải trọng do các thiết bị phục vụ cho tàu truyền đến.

1. Công trình bảo vệ bờ có những loại sau:

- Tường chắn sóng: là kết cấu bảo vệ bờ chịu tác động của sóng là chính nhưng nó còn có tác dụng giữ đất (khác với đê chắn sóng). Ở vùng có sóng lớn (chiều cao có hiệu sau khi vỡ ≥2m) thì cần chọn loại kết cấu tường đứng, mặt cong hay đê đá đổ bằng các khối dị hình. Ở vùng sóng nhỏ hơn (khoảng từ 1,0 ÷ 2,0m) thì có thể dùng bất cứ loại kết cấu nào.

- Tường chắn đất: là kết cấu bảo vệ bờ có tác dụng giữ đất là chính nhưng nó vẫn được thiết kế để chịu xói mòn do tác dụng của dòng chảy và sóng. Chủ yếu là những tường cọc đứng có neo sau hay các tường trọng lực

- Kè: là kết cấu bảo vệ bờ được thiết kế để chịu xói mòn do tác dụng của dòng chảy và sóng nhẹ.

Kè thường có dạng mái nghiêng, mặt kè có 2 kiểu: Kiểu cứng bê tông đổ tại chỗ và kiểu mềm bằng viên phủ có liên kết.

2. Tính toán công trình bảo vệ bờ: tải trọng tính toán cần xét đến

- Trọng lượng bản thân, trọng lượng khối đắp và có thể có hoạt tải;

- Áp lực đất phía sau;

- Tải trọng sóng;

- Áp lực thủy tĩnh do thủy triều;

- Gia tải;

- Lực đẩy nổi;

Các xác định các tải trọng và tính toán công trình bảo vệ bờ biển theo TCVN 9901:2014 và công trình bảo vệ bờ sông theo TCVN 8419 : 2010 .

Khi tính toán công trình bảo vệ bờ biển cần lưu ý:

a) Tải trọng do sóng: cần phải xét đến độ sâu trước công trình theo các mực nước thiết kế và các loại sóng có thể xảy ra trước kết cấu để chọn chiều cao sóng thiết kế.

* Sóng vỡ: nếu d_S ≤ 1,3H thì kết cấu sẽ chịu tác động của sóng vỡ

trong đó: dS là chiều cao nước trước công trình tính với mực nước thiết kế; H là chiều cao sóng thiết kế

Khi thiết kế với điều kiện sóng vỡ cần xác định chiều cao sóng vỡ thiết kế (H_b), Hb phụ thuộc vào độ sâu thiết kế giới hạn tại chân công trình, mái dốc nơi kết cấu được xây dựng, độ dốc sóng tới và khoảng truyền của sóng sau khi vỡ.

* Sóng không vỡ: trường hợp này cần sử dụng số liệu sóng nước sâu hoặc điều kiện độ sâu cách bờ một khoảng nào đó để phân tích phản xạ và ảnh hưởng đáy để xác định các đặc trưng sóng tại khu vực gần bờ.

b) Ảnh hưởng của sóng leo, sóng tràn

* Sóng leo: Chiều cao thẳng đứng trên mực nước tĩnh mà từ đó một sóng tới sẽ leo trên bề mặt của kết cấu sẽ xác định chiều cao của kết cấu, nếu không cho phép sóng tràn. Sóng leo phụ thuộc vào độ nhẵn và hình dạng của kết cấu, độ sâu nước tại chân công trình, độ dốc đáy phía trước công trình và các đặc trưng của sóng tới.

*Sóng tràn: Có thể sẽ rất tốn kém để thiết kế kết cấu công trình bảo vệ bờ nhằm loại bỏ hoàn toàn sóng tràn ngay cả với sóng lớn nhất của phổ sóng. Mức độ khối lượng của sóng tràn phụ thuộc vào chiều cao của kết cấu, độ sâu nước tại chân công trình, mái dốc kết cấu và mặt mái dốc là nhẵn, bậc hay đá đổ.

Tính toán sóng leo, sóng tràn theo quy định tại Phụ lục C; D của TCVN 9901:2014 .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Phạm Văn Giáp, Nguyễn Hữu Đẩu, Nguyễn Ngọc Huệ. Công trình bến cảng. NXB Xây dựng. Hà Nội, 2010;

- Nguyễn Quốc Tới. Bến cầu tàu trong công trình bến cảng. NXB Xây dựng. Hà Nội, 2015;

- Đào Văn Tuấn. Đê chắn sóng và công trình bảo vệ bờ biển. NXB Xây dựng. Hà Nội, 2011;

- Thiều Quang Tuấn. Đê biển và kè mái nghiêng. NXB Xây dựng. Hà Nội, 2016;

- Trần Minh Quang. Cảng chuyên dụng. NXB Giao thông vận tải, 1998;

- Bsi. BS 6349: Part 4:1985. Công trình biển, Thiết kế hệ thống đệm và neo tàu. NXB Xây dựng. Hà Nội, 2002;

- Bsi. BS 6349: Part 2:1988. Công trình biển, Thiết kế tường bến cầu tàu, trụ độc lập. NXB Xây dựng. Hà Nội, 2002;

- Bsi. BS 6349: Part 6:1991. Tiêu chuẩn thực hành thiết kế neo ven bờ và các kết cấu nổi. NXB Xây dựng. Hà Nội, 2003;

- Đại học Hàng Hải, Khoa công trình thủy. Giáo trình môn Quy hoạch cảng;