Tài liệu Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn bằng gầu xúc trên phao nổi

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm luận văn, với sự nổ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn bằng gầu xúc trên phao nổi ” đã được hoàn thành. Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đối với ban giám hiệu, quý thầy cô giáo Phòng đào tạo Đại học và sau đại học, Khoa công trình trường Đại học Thủy lợi đã giảng dạy, giúp đỡ tận tình suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Đặc biệt tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo GS.TS Vũ Trọng Hồng. Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã động viên, tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn này. Tuy nhiên, do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý chỉ bảo hơn nữa từ quý thầy cô, các chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp. Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2014 Tác giả Nguyễn Văn Hòa LỜI CAM ĐOAN Tôi là Nguyễn Văn Hòa, Học viên cao học lớp 19C21 – Trường Đại học Thủy lợi, tác giả luận văn, xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Văn Hòa i MỤC LỤC MỤC LỤC ..................................................................................................... i DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................... iv DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................... v I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................. 1 II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................... 1 III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................... 2 CHƯƠNG 1 .................................................................................................. 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN ...................... 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM ...................................................................................... 3 1.2. HIỆU QUẢ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN TRONG CÁC VÙNG ĐẦM LẦY VEN BIỂN. ........................................................ 14 1.3. PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT. ........................................................... 15 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1. ................................................................... 17 CHƯƠNG 2 ................................................................................................ 18 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG BẰNG GẦU XÚC KẾT HỢP VỚI Ô TÔ TRÊN PHAO NỔI ...................................................................................... 18 2.1. LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ BIỆN PHÁP DI CHUYỂN KHI LÀM VIỆC. ........................................................................................ 18 2.1.1. Lựa chọn kết cấu phao nổi. ............................................................... 18 2.1.2. Biện pháp di chuyển khi làm việc. .................................................... 19 2.2. TỔ CHỨC DÂY CHUYỀN MÁY ĐÀO VÀ XE VẬN CHUYỂN .... 20 2.3. BỐ TRÍ THI CÔNG TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH ............ 20 2.3.1. Điều kiện tổng quát khu nạo vét ....................................................... 21 2.3.2. Các phướng án thi công đắp bờ bao nạo vét bùn tạo hồ chứa hay đầm thủy sản. .............................................................................................. 23 2.3.3. Bố trí dây chuyền thi công nạo vét ở khu đầm lầy ven biển ............. 25 2.4. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỂ LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG HỢP LÝ. ......................................................................................... 27 2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................... 28 CHƯƠNG 3 ................................................................................................ 29 KẾT CẤU PHAO NỔI VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN KIỂM TRA LỰC NỔI VÀ ỔN ĐỊNH KHI LÀM VIỆC......................................................... 29 3.1. NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN. ............................................................... 29 3.1.1. Điều kiện nổi. .................................................................................... 29 3.1.2. Lực tác dụng lên phương phao nổi và điều kiện cân bằng của phương phao nổi trên nước tĩnh. ............................................................... 31 ii 3.2. NỘI DUNG TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA PHAO KHI LÀM VIỆC............................................................................................................ 35 3.2.1. Phương tiện nổi không nghiêng và không chúi (Hình 3.2) ............... 36 3.2.2 . Phương tiện nổi bị nghiêng ngang và không bị chúi (Hình 3.3). .... 37 3.2.3. Phương tiện nổi bị chúi, không bị nghiêng ngang (Hình 3.4) .......... 37 3.2.4. Phương tiện nổi vừa bị nghiêng,vừa bị chúi (Hình 3.5) . ................. 39 3.2.5. Xác định thể tích chiếm nước và tọa độ tâm nổi của phương tiện nổi. ..................................................................................................................... 40 3.2.6. Bài toán yếu tố nổi với sự thay đổi trọng tâm và tâm nổi khi làm việc. ..................................................................................................................... 41 3.3. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH BỀN CỦA PHAO KHI CÁC THIẾT BỊ LÀM VIỆC............................................................................................................ 43 3.3.1. Các vấn đề chung .............................................................................. 43 3.3.2 Mô men phục hồi, cánh tay đòn ổn định tĩnh và điều kiện ổn định. .. 46 3.3.3. Công thức ổn định ban đầu. Xác định các bán kính nghiêng. .......... 48 3.3.4 Bài toán dịch chuyển phương tiện theo chiều ngang thân của phao nổi. ............................................................................................................... 49 3.3.5. Bài toán dịch chuyển theo phương ngang theo chiều dọc thân phao nổi. ............................................................................................................... 50 3.4. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ. ............................................................ 51 3.5. BÀI TOÁN CỤ THỂ ÁP DỤNG CHO THIẾT BỊ BÈ NỔI ............... 52 3.5.1. Tính áp lực đáy móng........................................................................ 52 3.5.2. Tính sức chịu tải của nền .................................................................. 53 3.5.3. Tính năng suất của thiết bị phao nổi và tôn chống lầy ..................... 54 ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH “NÂNG CẤP HỒ CHỨA NƯỚC CÀNH CHẼ”. .......................................................................................................... 56 4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH. ........................................ 56 4.1.1. Tình hình dân sinh kinh tế trong vùng .............................................. 56 4.1.2. Tên, vị trí, phạm vi và nhiệm vụ của dự án ....................................... 56 4.1.3. Vị trí địa lý - Diện tích lưu vực – Khối lượng nạo vét. ..................... 57 4.1.4. Điều kiện địa hình khu vực dự án ..................................................... 57 iii 4.2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH. ..................................................................................................................... 57 4.2.1. Địa hình địa chất thổ nhưỡng lưu vực .............................................. 57 4.2.2. Thực vật ............................................................................................. 59 4.2.3. Đặc điểm khí hậu .............................................................................. 59 4.3. ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀO LỰA CHỌN KẾT CẤU PHAO NỔI. ....................................................................................... 61 4.3.1. Nạo vét mở rộng lòng hồ................................................................... 61 4.3.2. Nâng cấp đập đất .............................................................................. 62 4.3.3. Tính toán chọn kết cấu phao nổi phục vụ thi công nạo vét hợp lý ... 63 4.4. LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN KHI BỐ TRÍ ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN .................................................................................................... 65 4.4.1. Chia các dải để nạo vét trình tự........................................................ 65 4.4.2. Vận chuyển bùn ................................................................................. 65 4.5. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................. 65 4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .................................................................... 66 CHƯƠNG 5 ................................................................................................ 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 67 5.1. KẾT LUẬN: ......................................................................................... 67 5.2. KIẾN NGHỊ: ........................................................................................ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 68 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Gầu sấp làm việc trên Xà Lan ........................................................... 5 Hình 1.2. Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy đơn).............. 10 Hình 1.3. Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy giàn) ............. 10 Hình 1.4. Sơ đồ súng phun nước YII ∋ M-360................................................. 11 Hình 1.5. Đất khô trộn với bùn xúc lên ô tô ................................................... 12 Hình 1.6. Tàu nạo vét tự hành hiện đại Uilenspiegel của Bỉ .......................... 13 Hình 3.1. Các lực tác dụng lên phương tiện nổi trên mặt nước ...................... 33 Hình 3.2. Mô phỏng phương tiện nổi không nghiêng và không chúi ............. 36 Hình 3.3. Mô phỏng phương tiện nổi bị nghiêng ngang và không bị chúi ..... 37 Hình 3.4. Phương tiện nổi bị chúi, không bị nghiêng ngang .......................... 38 Hình 3.5. Mô phỏng phương tiện nổi vừa bị nghiêng,vừa bị chúi.................. 39 Hình 3.6. Thể tích chiếm nước và tọa độ tâm nổi ........................................... 40 Hình 3.7. Mặt cắt ngang đường sườn .............................................................. 41 Hình 3.8. Mô men gây nghiêng phương tiện nổi ............................................ 43 Hình 3.9. Nghiêng dọc .................................................................................... 46 Hình 3.10. Nghiêng ngang .............................................................................. 46 Hình 3.11. Mô men phục hồi nghiêng ngang có giá trị dương ....................... 47 Hình 3.12. Mô men phục hồi nghiêng ngang có giá trị âm ............................ 47 Hình 3.13. Dịch chuyển phương tiện theo chiều ngang của phao nổi ............ 50 Hình 3.14. Dịch chuyển phương tiện theo chiều dọc của phao nổi ................ 51 Hình 3.15. Các lực tác dụng lên đất dưới tôn chống lầy................................. 53 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Tỷ số của thể tích đất ở thể chặt và thể tích nước ............................ 7 Bảng 2-1. Những đặc trưng kỹ thuật của phao KC-Y và KC-3 ...................... 18 Bảng 2-2. Mô men uốn và lực cắt cho phép đối với hệ phao lắp bằng phao KC-3 ................................................................................................................ 19 Bảng 3.1: Nhóm tải trọng tác dụng lên phao nổi ............................................ 35 Bảng 3.2: Các điều kiện ổn định của phương tiện nổi .................................... 48 Bảng 3.3: Các trạng thái ổn định của phương tiện nổi ................................... 49 Bảng 4.1: Lượng bốc hơi các tháng trạm Hòn Gai ......................................... 61 Bảng 4.2 : Tính với trường hợp chiều rộng phao CR =12m. .......................... 64 1 MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tỉnh Quảng Ninh là địa phận có bờ biển trải dài theo diện tích đất liền rất lớn, nằm giáp ranh với biển là những khu vực đầm lầy, bãi sú, vẹt, lăn đã tạo nên những khu vực đất hoang. Biện pháp kinh tế hiệu quả nhất là sử dụng công nghệ nạo vét bùn và đắp đập biến những đầm lầy ấy thành những Hồ chứa nước ngọt đựng nước mưa hay nước thừa của các Hồ chứa nước đã được xây dựng theo các kênh dẫn nước để nuôi trồng thủy sản. Ngoài ra việc nạo vét bùn tạo thành các đầm chứa nước biển nhờ thủy triều lên xuống qua các cống ngăn triều phục vụ cho việc nuôi trồng thủy hải sản và tạo cảnh quan môi trường, du lịch, sinh thái. Về công nghệ nạo vét bùn có 03 phương pháp phổ biến : - Dùng xà lan và gầu ngoạm xúc bùn đưa lên xà lan rồi chuyển đi đổ ở bãi thải. - Dùng bơm bùn rồi chuyển qua ống dẫn bùn đưa đến bãi thải. - Dùng đất trộn với bùn rồi dùng gầu xúc lên ô tô chuyển ra bãi thải. Vì vậy đề tài: “ Nghiên cứu phương pháp nạo vét bùn bằng gầu xúc trên phao nổi ” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn lao trong chiến lược phát triển con người nói chung và tài nguyên nước nói riêng. II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 1. Mục đích đào tạo: Để học viên tổng hợp được các kiến thức đã học của chương trình cao học và chuyên ngành thủy lợi với ứng dụng công việc thi công dưới nước, đồng thời nắm được phương pháp luận nghiên cứu và giải quyết một vấn đề thực tế trên các cơ sở khoa học và tiếp cận với các giải pháp công nghệ phù hợp. 2. Mục đích nghiên cứu: 2 - Nghiên cứu đưa ra biện pháp thi công nạo vét bùn một cách hợp lý nhất đối với từng loại bùn cụ thể, tính toán sử dụng chống lầy bằng bè nổi, nhằm tiết kiệm về mặt kinh tế và nâng cao chất lượng về mặt kỹ thuật đảm bảo thi công công trình dưới nước. - Đề xuất giải pháp nạo vét bùn cho công trình “ Nâng cấp hồ chứa nước Cành Chẽ ” tại xã Hoàng Tân – thị xã Quảng Yên – tỉnh Quảng Ninh. III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Do điều kiện thời gian không cho phép và các điều kiện nghiên cứu cần thiết khác về lĩnh vực thi công nạo vét bùn học viên chỉ tập trung vào nghiên cứu những cơ sở khoa học chính và đề xuất những giải pháp thật cơ bản để nạo vét lòng hồ. Phương pháp nghiên cứu cụ thể là: - Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đúc rút kinh nghiệm thực tế, dựa trên chỉ dẫn tính toán của các quy trình quy phạm, sử dụng mô hình toán . - Phương pháp chuyên gia, hội thảo. Sự góp ý của các chuyên gia, bạn bè đồng nghiệp để phát triển ý tưởng và hạn chế nhược điểm của đề tài trong quá trình thực hiện. - Phương pháp phân tích tổng hợp. Đánh giá tổng quát kết quả nghiên cứu, về ưu nhược điểm và phương hướng giải quyết. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠO VÉT BÙN 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NẠO VÉT BÙN Ở VIỆT NAM Để thi công nạo vét bùn phải chọn thiết bị và dây chuyền hợp lý trên cơ sở những đặc trưng cơ lý của loại bùn, điều kiện thủy lực, khối lượng và yêu cầu nạo vét. Đó là: hút bùn, bơm bùn kết hợp ống dẫn trên phao, máy đào gầu ngoạm kết hợp xà lan vận chuyển, máy đào gầu sấp kết hợp xà lan vận chuyển hoặc ô tô chạy trên phao. Đôi khi dùng súng phun nước để đào đất.v.v… Người ta thường sử dụng 3 phương pháp thi công nạo vét bùn đối với một số công trình ở Việt Nam. - Phương pháp 1: Dùng xà lan và gầu sấp (có tay cần dài) xúc bùn đưa lên xà lan rồi chuyển đi đổ ở bãi thải, phương pháp này đã ứng dụng với công trình “nạo vét luồng sông Tiền (khu vực giữa cồn Thới Sơn và Bến tre) xã Phú Túc – An Khánh – Tân Thạch – Huyện Châu Thành – Tỉnh Bến Tre”. Dự án nạo vét công trình với tổng diện tích 873.680 m2 , chiều dài 7,7km đường sông, khối lượng nạo vét 2.500.000m3, trong đó : + Khối lượng bùn-sét: 220.514 m3, chiếm tỷ lệ 8,51%. + Khối lượng cát: 1.193.059 m3, chiếm tỷ lệ 46,08%. + Khối lượng lớp phủ: 1.175.715 m3, chiếm tỷ lệ 45,41%. - Thông số thiết bị thi công : tàu ngoạm (xà lan-gầu ngoạm) - Chiều dài tàu 60,0m - Chiều rộng tàu 20m - Mớn nước 2,5m - Độ sâu hạ cần gầu 8,0m - Công suất máy 1.950 CV - Bán kính quay cần 10 m 4 - Dung tích gầu 1,7m3 - Năng suất xúc 300m3/ca Khi sử dụng gầu sấp kết hợp các phương tiện vận chuyển như xà lan vận chuyển cát tự hành hoặc xà lan có tàu kéo. + Địa hình khu nạo vét : Khu vực nạo vét nằm trên một nhánh rẽ bên phải của sông Tiền , thuộc phần trung lưu của sông Tiền-trước đây gọi là sông Mỹ Tho. Khu vực này nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Cửu Long. Địa hình hai bên bờ của khu vực lập phương án nạo vét khá bằng phẳng, chủ yếu là đất cù lao-cồn nổi, được đắp đê bao, có độ cao mặt đê thay đổi từ 2 đến 3 mét. Trên bề mặt địa hình bên trong bờ đê là vườn cây ăn trái, phía ngoài là bãi bồi và phần mặt nước được tận dụng để nuôi trồng thuỷ sản - bè cá nổi, bên trong đê có xen kẻ những ngôi nhà độc lập theo từng mãnh vườn. Lòng sông cần nạo vét có mực nước sâu nhất lên tới 10,5m. Theo tài liệu khảo sát, lạch nước sâu ép về phía bờ Bắc-cồn Thới Sơn, với độ sâu tăng dần từ phía cầu Rạch Miễu 7,0m về phía đuôi cồn Thới Sơn 9,0m, trong khi đó đáy sông phía bờ Nam - cồn Phụng- vừa thoải và vừa cạn hơn với độ sâu thay đổi từ 5,0m ngay cầu Rạch Miễu đến 9,5m -gần đuôi cồn Phụng. Trắc diện dọc sông có dạng lượn sóng, trắc diện ngang biến đổi mạnh, có sự xen kẻ giữa các lạch sâu (phía giữa dòng gần bờ Bắc) và bãi bồi ngầm (phía giữa dòng gần bờ Nam). Quá trình bồi tụ phía bờ Nam, xâm thực phía bờ Bắc đã hình thành một số doi cát ngầm trải dài từ gần đầu cồn Thới Sơn cho đến đuôi cồn Phụng (nơi tuyến phà Rạch Miễu cũ qua lại). Sự hình thành bãi bồi này có ảnh hưởng lớn đến việc đi lại của các phương tiện giao thông thủy, nhất là những loại có tải trọng lớn 500 tấn trở lên. Trên đoạn sông lập phương án nạo vét, chiều rộng lòng thay đổi từ 500m (đầu cồn Thới Sơn) đến 900m (ngay cầu Rạch Miễu), chiều rộng trung bình là 400m. Dòng chảy theo hướng Tây Tây Nam-Đông Đông Bắc, tốc độ 5 dòng chảy thay đổi theo thuỷ triều và mùa nước lũ. Đoạn sông này vẫn chịu ảnh hưởng của thủy triều với biên độ dao động từ 2,0 ÷ 3,5m. + Mạng lưới sông rạch, thủy văn : Trong phạm vi khu vực nghiên cứu, hệ thống sông, rạch khá chằng chịt. Lưu lượng sông Tiền dòng 2 trong đoạn lập phương án nạo vét vào mùa khô (tháng kiệt nhất) vào khoảng 15m3/s. Về mùa lũ, lưu lượng của dòng sông chính khá lớn, tốc độ dòng chảy mạnh, gây nhiều sóng, phần nào ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế và đời sống nhân dân sống ven sông. Hình 1.1. Gầu sấp làm việc trên Xà Lan - Phương pháp 2: Dùng bơm bùn rồi chuyển qua ống dẫn bùn đưa đến bãi thải, phương pháp này đã ứng dụng với công trình “nạo vét luồng tàu thuyền vào neo đậu tránh trú bảo cửa sông Bến Hải” do sở NN & PTNT tỉnh Quảng Trị làm chủ đầu tư. Giúp người dân và tàu thuyền ở trong tỉnh và các tỉnh bạn có thể vào tránh trú bão nhằm bảo vệ tính mạng và tài sản cho ngư dân. Khối lượng bùn, cát dự tính là 1.5 triệu m3 , Sử dụng máy hút bùn thủy lực miệng kiểu vành, lượng bùn cát được vận chuyển qua ống dẫn mềm dưới dạng vữa bùn sẽ chịu tác động của lực hút mà đi vào ống hút , đi qua bơm bùn ,đẩy qua ống áp lực chuyển tới địa điểm cần đắp. Công trình còn sử dụng tàu hút bùn tự hành 500m3 với các thông số sau: - Công năng: hút bùn, nạo vét sông biển. - Tổng công suất: 500CV - Chiều dài lớn nhất: 30m 6 - Chiều rộng: 8,6m - Chiều cao: 3,5 m - Chiều chìm trung bình: 2,5m - Dung tích khoang chứa cát-đất: 500m3 - Độ sâu nạo hút: min 5m, max 15m - Lưu lượng hút nước + bùn cát: 1.500 +300 m3/h Sử dụng tàu hút tự hành 500m3 có thể hút hỗn hợp bùn-sét-cát lẫn nước (tỷ lệ 1:5) từ lòng sông lên với công suất 300 m3 cát/giờ. Như vậy nếu mỗi giờ tàu hút lên khoang chứa được hỗn hợp gồm 300 m3 bùn-sét-cát+1.500 m3 nước, 300 m3 cát sẽ được giữ lại và 1.500 m3 nước sẽ thải trở lại sông, lượng bùn-cát sẽ được tàu chuyển đi đổ ở bải thải qui định của chủ đầu tư. Địa chất khu vực nạo vét như sau: + Trầm tích sông: đây là trầm tích hình thành nên các bãi bồi và trầm tích tại các lòng sông hiện đại. Trong khu vực lập phương án nạo vét và lân cận, trầm tích loại này phân bố dọc theo lòng sông và kéo dài theo từng đoạn sông. Chúng tạo thành các cồn cát, doi cát ngầm dưới lòng sông, thường xuyên bị ngập nước. Thành phần chủ yếu là cát, bột lẫn ít sét và mùn thực vật. Chiều dày thay đổi từ 0,5 ÷ 3,0m. Các thành tạo này hàng năm vẫn được bồi tụ. Chúng mang tính ổn định thấp. Đơn vị địa tầng này là đối tượng chính của công tác lập phương án nạo vét. Thành phần độ hạt của đơn vị địa tầng này (trong phần diện tích lập phương án nạo vét ) bao gồm 2 loại như sau: + Trầm tích bùn sét: trầm tích này hiện diện tại doi bồi tụ ngầm của phân nữa dòng , thuộc bờ Nam, kéo dài khoảng 500m. Thành phần độ hạt như sau: Cát hạt nhỏ (kích thước 0,25 ÷ 0,1mm) chiếm tỷ lệ 15,2% Cát hạt mịn (kích thước 0,1->0,05mm) chiếm tỷ lệ 16,78%. 7 Bột sét (kích thước <0,05mm) chiếm tỷ lệ 60,03%. + Đây là phương pháp thi công đất bằng máy thủy lực , là phương pháp thi công cơ giới hóa tổng hợp, dùng sức nước để đào, vận chuyển và đắp đất. Khi đào đất cát thì sử dụng tàu hút bùn là hiệu quả kinh tế nhất. Trong trường hợp này thì đất ở dưới nước được đào bằng phương pháp hút. Theo kết cấu của thiết bị hút, tàu hút bùn được chia ra: tàu hút bùn có bộ phận làm tơi đất và tàu hút bùn không có bộ phận làm tơi đất. Tàu hút bùn có hiệu suất đạt (50 ÷ 200m3/h và lớn hơn) đồng thời cho phép tiến hành ở độ sâu 10m. Việc sử dụng tàu hút bùn cũng bị hạn chế vì khó đào được đất sét chặt và các loại đá. Trong một số trường hợp yêu cầu phải làm tơi đất trước nhờ thiết bị phay đất gắn với ống hút (xem bảng 1-1). Bảng 1-1: Tỷ số của thể tích đất ở thể chặt và thể tích nước Trọng Thành phần bùn 3 lượng 1m (tỷ số của thể tích đất ở thể Ghi chú Đất,kg Đất chặt và thể tích nước) Có thể đào mà Cát nhỏ và cát vừa ở 1500 1:6 không có máy làm trạng thái tơi tơi đất Có thể đào mà Cát to 1650 1:7 không có máy làm tơi đất Bắt buộc phải làm Cát sét và cát dính kết 1600 1:8 tơi đất Bắt buộc phải làm Đất hoàng thổ, xốp 1600 1:8 tơi đất Bắt buộc phải làm Sét cát nhẹ và vừa 1650 1:12 tơi đất Bắt buộc phải làm Sét cát nặng 1750 1:15 tơi đất Nhất thiết phải làm Sỏi nhỏ không dính kết 1700 1:10 tơi đất Cát sét và sét cát nhẹ có 1:12 Nhất thiết phải làm chứa sỏi (4-8%) hoặc đá 1700 1:16 tơi đất dăm 8 Máy hút bùn là thiết bị nhỏ, được sử dụng khi khối lượng công tác đất không lớn. Được áp dụng trong tất cả các dạng thi công dưới nước (hạ cọc ống, đào hố móng trong vòng vây cọc ván, hạ giếng cửa công trình lấy nước) cũng như khi khắc phục các sự cố. Tùy thuộc vào thiết bị tăng áp mà máy hút bùn được chia ra máy hút bùn thủy lực và máy hút bùn không khí. Máy hút bùn thủy lực có những dạng khác nhau và dùng để hút bùn lỏng, sỏi nhỏ, đất sét tơi, cát và đá nhỏ. Khác với tàu nạo vét, máy xúc, khi bơm hút đất cát, bánh xe công tác, vỏ máy và những bộ phận khác tiếp xúc với đất, bị mài mòn nhanh, thì khi sử dụng máy hút bùn thủy lực, máy bơm cấp nước sạch, nên đất mài mòn chỉ đi qua ống xả. Máy hút bùn thủy lực cần lưu lượng nước lớn, thường người ta dùng ống thoát nước và bùn mềm, ống hút là ống mềm cao áp. Do kích thước giới hạn kết cấu máy không lớn lắm, nên thợ lặn có thể trực tiếp điều phối máy hút bùn thủy lực ở những chổ chật hẹp, hoặc ở những chổ có gò đống. Trong những trường hợp khác người ta treo máy hút bùn vào cần của cần cẩu. Khi tiến hành công tác nạo vét lòng sông, những máy hút bùn thủy lực có miệng kiểu vành có thể hút được những mảnh vụn của bê tông, gạch đá v.v…miệng hút kiểu vành tạo thành bởi phần giới hạn của buồng hỗn hợp hình côn và buồng hút. Trục của miệng hút giao với trục của máy hút bùn thủy lực dưới góc 160. Nguyên tắc hoạt động của máy hút bùn thủy lực là nước từ buồng tăng áp, dưới áp lực cao hướng vào miệng hút của vành và đi vào buồng hỗn hợp đều đặn trên toàn bộ chu vi của miệng hút dưới dạng tia. Do sự chuyển động của dòng nước tạo nên trạng thái chân không trong buồng hút, và vì thế đất bị đẩy ra theo ống xã. Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành có những chỉ tiêu kỹ thuật hầu như gấp 2 lần so với máy hút bùn thủy lực có miệng kiểu trục. ngoài 9 ra máy hút bùn thủy lực có miệng kiểu vành có khả năng hút được sỏi và đá có kích thước lớn (bằng đường kính lỗ dẫn vào ống khuếch tán). Máy hút bùn thủy lực là thiết bị đơn giản, giá thành không đắt, có thể chế tạo ở xưởng cơ khí tại công trường. Trong một số trường hợp (độ sâu nước lớn, làm việc trong cột ống.v.v…) để lấy đất người ta dùng máy hút bùn không khí. Sự hoạt động của máy hút bùn không khí dựa vào không khí nén, được cung cấp dưới dạng bọt vào trong ống, nó cùng với nước tạo thành thể bọt có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước nằm bên ngoài của ống. Do sự chênh lệch tỉ trọng này tạo nên chuyển động đi lên của thể bọt (hổn hợp khí nén và nước) và kéo theo nó là đất yếu hoặc đất ở trạng thái phân tán. Việc sử dụng máy hút bùn không khí chỉ hợp lý khi hố móng ngập nước và chiều sâu nước trong nó không bé hơn 3m. Hiệu suất cao nhất của nó ứng với chiều sâu nước lớn hơn 8m. + Tổ chức thi công bằng máy hút bùn thủy lực: Trước hết phải chia mặt cắt khối đào thành các dải đào, mỗi dải đào rộng 3 -5m, bố trí hút lấn dần theo dải đào. Trong quá trình hút thì phải bố trí luân truyên cung cấp đủ nước, thường chú trọng đến việc nước hồi, đắp bờ tạo hố chứa bùn và thu hồi nước một cách luân hoàn. Súng phun nước được áp dụng rộng rãi trong thực tế đối với công tác kỹ thuật dưới nước để xói đất bằng cách sử dụng tia nước có áp. Súng phun nước có loại điều khiển bằng tay (bơm thủy lực) và loại sử dụng cơ giới hóa (máy phụt nước). Ở trường hợp thứ nhất việc xói đất do thợ lặn tiến hành và hiệu suất của súng phun nước phụ thuộc vào những lực vật lý của thợ lặn, di chuyển ống mềm có áp của súng phun nước. Trong trường hợp thứ hai, thiết bị xói sử dụng có công suất lớn hơn, được điều khiển từ trên mặt nước, nó gọn nhẹ, cho phép thợ lặn làm việc trong điều kiện chật hẹp, ở khoảng cách gần chổ xói và thực hiện hiệu quả trong điều kiện mực nước không vượt quá mặt đất. 10 Súng phun nước vạn năng YII ∋ M-360, được ghép bộ với động cơ điezen, cho phép làm việc với nguồn năng lượng của bản thân máy, máy được lắp trên 4 phao. Nhờ cấu tạo khớp- ống lồng, cho phép thiết bị làm việc ở độ sâu 6m mà không cần nối ống. Độ chìm của hệ phao được chất tải đầy đủ là 1m. Chiều dày lớn nhất của lớp cắt đối với đất cát sau một hành trình xói xấp xỉ bằng 1,8m. Trong trường hợp cần thiết phải xói đường hào ở độ sâu lớn, thì đất được đào thành từng lớp. Tính vạn năng của thiết bị đạt được nhờ những bộ phận công tác thay thế được các loại miệng phun khác nhau của súng phun nước để xói được đất các loại. Hình 1.2: Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy đơn) Hình 1.3: Máy hút bùn thủy lực có miệng hút kiểu vành (máy giàn) 11 Hình 1.4 : Sơ đồ súng phun nước YII ∋ M-360 1- Phao; 2- Máy bơm 3B-200x2; Động cơ 3 Π -12; 4- Ống có áp; 5- Tời 1T; 6-Tời 3T; 7- Vòi phu của súng phun nước. - Phương pháp 3: Dùng đất trộn với bùn rồi dùng gầu xúc lên ô tô chuyển ra bãi thải , phương pháp này đã ứng dụng với công trình nạo vét “Hồ chứa nước Khe Măn” tại xã Vũ Oai – huyện Hoành Bồ - tỉnh Quảng Ninh.Công trình do ủy ban nhân dân huyện Hoành Bồ làm chủ đầu tư. Nguồn vốn: Ngân sách nhà nước. Quản lý dự án: Trung tâm phát triển quỹ đất huyện Hoành Bồ. Với tổng diện tích nạo vét 82.516m2, khối lượng nạo vét 146.446m3. Công trình nằm giáp ranh với đường tỉnh lộ 328, là địa điểm giữa hai xã Thống Nhất và xã Hòa Bình, ranh giới giữa địa phận công trình là các khu đầm tôm. Phạm vi nạo vét lòng hồ là lượng bùn đất nạo vét chủ yếu lớp đất sét màu đốm nâu phớt vàng, phớt trắng, dẻo mềm đến nửa cứng, kết cấu chặt vừa, chiều dầy lớp từ 1,60m đến 2,20m. Việc đầu tư xây dựng hồ Khe Măn để khai thác triệt để và phát huy hết hiệu quả của công trình phục vụ sản xuất ngư nghiệp, tạo cảnh quan môi trường sinh thái, nhằm góp phần phát triển kinh tế xã hội và nâng cao chất lượng cuộc sống của nhân dân trong khu vực. cách công trình khoảng 4km 12 chủ yếu là đồi núi cao, việc lấy đất trộn lẫn lượng bùn để phục vụ nạo vét hồ là rất phù hợp. Từ đó phương án thi công nạo vét cho công trình là làm đường công vụ (bè nổi, tôn chống lầy, đường đất )từ các vị trí khảo sát ra các hướng của hồ sử dụng máy xúc kết hợp ô tô tự đổ vận chuyển đất khô trộn lẫn đất hồ với nhau theo tỷ lệ hợp lý rồi xúc lên ô tô vận chuyển ra san lấp mặt bằng cách lòng hồ 2km phục vụ xây dựng khu tái định cư. Hình 1.5: Đất khô trộn với bùn xúc lên ô tô - Ngoài ra với công trình “Nạo vét luồng Soài Rạp (TP.HCM - Long An - Tiền Giang)” khởi công vào ngày 24-11-2012: Dùng tàu nạo vét tự hành hiện đại Uilenspiegel của Bỉ, đây là một trong những tàu hút bùn hiện đại nhất với chiều dài 142,8m, rộng 26,8m, có khoang chứa 13.700m3 bùn, cát và có thiết bị nạo vét ở độ sâu 50m dưới lòng sông với công suất nạo vét đến 70.000m3 bùn, cát /ngày. Dự án có tổng chiều dài 54km từ khu công nghiệp Hiệp Phước ra khu công nghiệp Cần Giờ, có quy mô nạo vét khoảng 11,5 triệu m3 bùn, cát. Tàu Uilenspiegel phải nạo vét ngoài cửa biển Cần Giờ dài 24km để mở luồng tàu rộng 160m và sau đó tiếp tục thi công nạo vét từ cửa biển Cần Giờ vào khu công nghiệp Hiệp Phước dài 30km để mở luồng tàu rộng 120m. Dự kiến tháng 4-2014 sẽ hoàn thành việc nạo vét, khi đó luồng tàu trên sông Soài Rạp sẽ có độ sâu khoảng 9,5m cho tàu biển từ 30.000 – 13 50.000 tấn lưu thông vào cảng biển Thành Phố. Đây là luồng tàu biển thứ hai ở TP.HCM, sẽ rút ngắn khoảng hơn 20km so với hướng tàu đi theo sông Lòng tàu hiện hữu. Dự án nạo vét luồng Soài Rạp có tổng mức đầu tư là 2.797 tỉ đồng, trong đó vốn tài trợ từ Vương quốc Bỉ là 76 triệu Euro, vốn từ ngân sách Thành phố là 624 tỉ đồng. Theo lãnh đạo Bộ Giao thông vận tải, dự án này hoàn thành sẽ tạo tiền đề khai thác tiềm năng phát triển cảng và thúc đẩy sự phát triển hơn nữa các khu đô thị, các khu công nghiệp dọc sông Soài Rạp, thu hút đầu tư vào TP.HCM, Long An, Tiền Giang và vùng phụ cận. Hình 1.6: Tàu nạo vét tự hành hiện đại Uilenspiegel của Bỉ