Một vài suy nghĩ về vấn đề lựa chọn phương án hợp lý cho công trình biển thép móng cọc trên nền san hô

Bài viết này phân tích nguyên nhân một số sự cố đã sảy ra trong quá trình xây dựng và khai thác các công trình thép móng cọc trên nền san hô (DKI) và bước đầu đưa ra các giải pháp kết cấu mới nhằm hạn chế và phòng tránh sự cố khi xây dựng và khai thác các công trình DKI.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một vài suy nghĩ về vấn đề lựa chọn phương án hợp lý cho công trình biển thép móng cọc trên nền san hô172 Hội nghị Khoa học và Công nghệ Biển toàn quốc lần thứ V MỘT VÀI SUY NGHĨ VỀ VẤN ĐỀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ CHO CÔNG TRÌNH BIỂN THÉP MÓNG CỌC TRÊN NỀN SAN HÔ Đinh Quang Cường Viện Xây dựng Công trình biển, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, Hà Nội Email: dqc@hn.vnn.vn Tóm tắt: Bài báo này phân tích nguyên nhân một số sự cố đã sảy ra trong quá trình xây dựng và khai thác các công trình thép móng cọc trên nền san hô (DKI) và bước đầu đưa ra các giải pháp kết cấu mới nhằm hạn chế và phòng tránh sự cố khi xây dựng và khai thác các công trình DKI. SOME THINKING ABOUT SELECTION OF APPROPRIATE OF OFFSHORE - STEEL JACKET PLAFORM ON THE CORAL BASIS Abstract: This article find the cause of several incidents have happened during the construction and exploitation of the offshore - steel jacket platform on the coral basis (DKI) and initially launched the new DKI structural measures to limit and prevent problems when building and and employ the DKI. 1. Điểm qua tình hình xây dựng các công trình DKI Cho đến nay chúng ta đã xây dựng hơn 20 công trình DKI. Hầu hết các công trình DKIđã xây dựng đều là dạng công trình thép, móng cọc, trên nền san hô. Sau khoảng 10 nămsử dụng các công trình đều bị rung lắc mạnh, có ba công trình đã bị đổ (DKI/3, DKI/5 vàDKI/6), hai công trình không sử dụng được (DKI/1 và DKI/4), chỉ có duy nhất một côngtrình không bị rung lắc đó là DKI/10 được xây dựng năm 1994 ở bãi cạn Cà Mâu, trên nềntrầm tích sa bồi. Nguyên nhân gây ra sự cố tại các công trình DKI cơ bản là: Nguyên nhân 1: Kinh nghiệm và thiết bị phục vụ thi công xây dựng công trình biển củachúng ta còn hạn chế, nhất là kỹ thuật xây dựng các công trình thép móng cọc trên nền sanhô. Nguyên nhân 2: Chúng ta chưa có đủ số liệu tin cậy về nần san hô, vì vậy chưa đánhgiá đúng được sự làm việc tương tác giữa cọc thép và nền san hô thông qua việc xác địnhhệ số ma sát giữa cọc thép và nền san hô.Tiểu ban Năng lượng, Kỹ thuật công trình, Vận tải và Công nghệ Biển 173 Đã có rất nhiều nghiên cứu về hệsố ma sát giữa cọc thép và nền san hô[1], [2], [3], [4]. Tác giả bài viết nàyhoàn toàn đồng ý rằng: khi cọc thép tiếpxúc với san hô thì chắc chắn giữa cọc vànền tồn tại một lực ma sát. Tuy nhiên,khi phân tích ảnh chụp được khi khảosát các DKI/5 và DKI/6 đã gặp sự cố, Khe hở giữahình 1, cho thấy chân cọc thép đã tách cọc và nềnkhỏi nền. Khe hở giữa cọc và nền khálớn. Như vậy tại những chỗ cọc đã táchkhỏi nền thì giữa cọc và nền không tiếpxúc và mất ma sát. Khi đó lực ma sátcòn lại (có thể ở phần gần mũi cọc)không còn đủ khả năng thắng lực nhổ.Đây có thể là một cách lý giải cho sự cố Hình 1, chân cọc gẫy ở DKI/6rung lắc và dẫn đến phá hủy các côngtrình DKI. Nguyên nhân 3: Chúng ta chưa có đủ số liệu tin cậy về điều kiện khí tượng, hải văn tạikhu vực xây dựng công trình, nhất là số liệu về chiều cao sóng thiết kế. Số liệu sóng thiếtkế ban đầu là 6,9m; 9m; 10,5m (1988); 14m (1990-1998). Số liệu sóng để thiết kế gia cốcác công trình DKI là 15,8m. Số liệu để thiết kế mới các công trình DKI/14M và DKI/15Mlà 16,56m. Có thể tính lại chiều cao công trình DKI/14 theo số liệu sóng mới như sau: Độ sâunước: d = 22,0m; Chiều cao sóng: H = 16,56m; Chiều dài sóng: L = 298,38m; Chu kỳsóng:T = 13,83s;  H/(GT2) = 0,009; d/(GT2) = 0,012. Lý thuyết sóng phù hợp theo tiêuchuẩn API RP 2A là sử dụng lý thuyết sóng hàm dòng bậc 9 (Stream Function), hình 2.Theo yêu cầu thiết kế thì sàn công tác phải đảm bảo không bị sóng trùm lên trong điều kiệnsóng cao H1% = 16,56m, vậy cao trình đáy sàn công tác có thể được tính theo công thứcsau: Hsct  Hđỉnh sóng + Htriều + Hnước dâng + Htĩnh không. Trong đó: Hđỉnh sóng = 13,77m (tính theolý thuyết sóng hàm dòng bậc 9); Htriều = 2,11m; Hnước dâng = 1,15m; Htĩnh không  1,5m (theotiêu chuẩn DNV)  Hsct  18,53m.174 Hội nghị Khoa học và Công nghệ Biển toàn quốc lần thứ V 2. Đánh giá các giải pháp gia cố các công trình DKI 2.1. Nguyên lý chung để thiết kế gia cố các công trình DKI Các công trình DKI đã xây dựng bằng thép, móng cọc hầu hết bao gồm 04 ống chínhbằng thép ống. Cọc thép được đóng lồng trong các ống chính. Khi chịu lực sóng, thôngthường hai cọc ở mặt đón sóng sẽ chịu nhổ, hai cọc còn lại chịu nén, hình 3a. Lực nhổ cọc,theo thiết kế sẽ được triệt tiêu nhờ lực ma sát giữa cọc và nền và trọng lượng bản thân côngtrình truyền xuống cọc. Tuy nhiên vì trong quá trình c ...