Bài giảng Công trình bến - cảng - Chương 4: Công trình bến trọng lực

Chương 4. Công trình bến trọng lực.

Chương 4.

CÔNG TRÌNH BẾN TRỌNG LỰC.
4.1.Cấu tạo chung của công trình bến trọng lực.
4.1.1. Khái niệm chung

(1) Công trình bến trọng lực là loại công trình thỏa mãn điều kiện ổn (chống lại được
ngoại lực) nhờ vào trọng lượng bản thân công trình và phần lắp trên nó.
(2) Công trình bến trọng lực bao gồm có nhiều loại
- Khối xếp thông thường và khối xếp có khối giảm tải;
- Công trình bến trọng lực kiểu tường góc neo ngoài và neo trong;
- Công trình bến trọng lực kiểu thùng chìm, trục ống đường kính lớn.
(3) Công trình bến trọng lực được xây dựng ở những nơi địa chất tốt: nền đất chặt cứng ít
lún, nền đá, đất cát chặt...
4.1.2. Cấu tạo chung

Công trình bến trọng lực gồm 4 bộ phận chính:
4.1.2.1. Kết cấu bên trên

Dùng để liên kết các khối của công trình chính lại với nhau. Tạo thành mặt phẳng
phía trước bến cho tầu neo đậu dễ dàng đồng thời là nơi lắp đặt các thiết bị đệm tàu và
khắc phục những thiếu sót khi thi công các khối xếp.
Kết cấu của kết cấu bên trên có thể là dầm mũ (đối với công trình bến trọng lực
tường góc), tường góc nhỏ, hoặc các khối bê tông nhỏ được xây bằng vữa xi măng cát.

1

4
2

3
Hình 4_ 1 Các bộ phân công trình bến trọng lực.
4.1.2.2. Kết cấu chính của công trình:

Là phần chịu lực chính của công trình, được cấu tạo bởi các khối bê tông, các tường
góc, trụ ống đường kính lớn hoặc kết cấu thùng chìm bằng bê tông cốt thép, thép trong
công trình đây là bộ phận có trọng lượng lớn nhất quyết định sự ổn định của công trình
dưới tác dụng của tải trọng ngoài.
4.1.2.3. Lớp đệm đá
4-1

Chương 4. Công trình bến trọng lực.

Kết cấu được tạo bởi các viên đá hộc thả tự do tạo thành lớp đệm.
Nhiệm vụ:
- Tạo ra một mặt phẳng để đặt kết cấu chính công trình;
- Làm giảm áp lực do công trình truyền xuống đất nền;
- Bảo vệ nền đất dưới đáy công trình dưới tác dụng của sóng, dòng chảy, ảnh
hưởng của chân vịt tầu;

G
ϕ
σ max

ϕ

σ min

σ max

σ min

Hình 4_ 2 Sơ đồ truyền lực qua lớp đệm đá.
- Tạo điều kiện cho nước phía sau công trình thoát ra phía trước dễ dàng;
- Tạo điều kiện cho công trình liên kết chặt chẽ với đất nền.
4.1.2.4. Đất lấp sau tường

Sử dụng đất cát hoặc đá hộc, cần chú ý xây dựng tầng lọc ngược để ngăn đất sau
công trình trôi ra phía khu nước.
4.2. Cấu tạo công trình bến kiểu khối xếp.
Công trình bến kiểu khối xếp gồm hai loại:
a)

1

1

b)

1
2

2

4b

2
≥ 0,3m

3
≥ 1m

4

≥ 1m

≥ 2m

tn

3

4a

4a
3

Hình 4_ 3 Cấu tạo công trình bến kiểu khối xếp
a – Kiểu khối xếp thông thường; b – Kiểu khối xếp có giảm tải.
4.2.1. Cấu tạo công trình bến trọng lực kiểu khối xếp thông thường.
4.2.1.1. Kết cấu bên trên:

Thường là khối bê tông cốt thép đổ tại chỗ hoặc là các khối bê tông nhỏ được xây
theo kiểu hình bậc thang vữa xi măng cát. (mác bê tông các khối 200 ÷ 250).
4.2.1.2. Kết cấu chịu lực chính:
4-2

Chương 4. Công trình bến trọng lực.

Là các khối bê tông mác 200 ÷ 250 xếp thành lớp theo dạng bậc để đảm bảo điều
kiện ổn định trọng lượng 1 khối 25 ÷ 60T tùy theo cần trục.
- Để toàn bộ công trình làm việc có tính chất toàn khối thỏa mãn điều kiện ổn định
khoảng cách các khe giữa lớp trên và dưới theo phương ngang tn ≥ (0,8 ÷ 0,9m), theo
phương dọc td ≥ ( 0,6÷ 0,8)m.
- Kích thước của khối phải tuân theo quy định sau:
dµi
≥ 3;
cao

réng
≥1
cao

réng
td

dµi

cao

Hình 4_ 4 Sơ đồ xếp so le khối theo phương thẳng đứng.
- Việc chọn kích thước của từng khối là vấn đề rất khó khăn vì vừa phải thỏa mãn
kích thước các khối theo tỷ lệ trên, vừa bảo đảm số lượng loại khối không quá nhiều
đồng thời vừa bảo đảm khoảng cách so le giữa khối trên và dưới tn, td, trọng lượng các
khối phải phù hợp với sức nâng của cầu trục. Đặc biệt là ở những chỗ tiếp giáp các đoạn
bến thường là khó xác định kích thước nhất.
Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, thi công không yêu cầu cầu trục có sức nâng lớn.
Nhược điểm: Tốn vật liệu, nền chịu lực lệch tâm lớn, hiện nay ít được dùng.
4.2.1.3. Lớp đệm:

Thường là đá hộc, trọng lượng một viên ≥ 15kg/1viên. Chiều dầy lớp đệm thường ≥
1,0 mét trong trường hợp đất nền là nền đá cứng có thể làm lớp đệm bằng các bao xi
măng bề dầy tổng cộng của các bao ≥ 0,50m.
4.2.1.4. Vật liệu lấp sau tường:

1
:1

45°- ϕ/2

2-3m

Hình 4_ 5 Một số dạng khối đá giảm tải sau bến.
Vật liệu lấp sau tường có thể bằng đá hoặc bằng cát. Để giảm áp lực đất tác dụng
lên tường trong nhiều trường hợp người ta sử dụng khối lăng thể đá giảm tải (4a) kết hợp
4-3

Chương 4. Công trình bến trọng lực.

với cát lấp phía sau (4b). Giữa cát và khối đá giảm tải phải có tầng lọc ngược để ngăn
không cho cát chui vào khối đá giảm tải.
Áp lực gây trượt do lăng thể trượt gây ra nên người ta thường dùng vật liệu có ϕ
càng lớn càng tốt. Khoảng cách ụ được tính toán theo điều kiện kinh tế, nhưng thường lấy
a = 2 ÷ 3m.
Ghi chú: Khi có lăng thể đá giảm tải trọng tính toán áp lực đất cần xét điều kiện
xuất hiện áp lực phụ thêm do việc khối đá giảm tải không thay thế hết lăng thể trượt.
(điều 66-BCH 3-67).
4.2.2.Cấu tạo công trình bến khối xếp có khối giảm tải

Công trình bến trọng lực có khối xếp giảm tải có cấu tạo cơ bản như công trình bến
có khối xếp thông thường tuy nhiên có những điểm khác như sau:
- Để áp lực công trình truyền xuống đất nền đều hơn, để giảm áp lực đất tác dụng
lên tường người ta cấu tạo khối xếp giảm tải có kích thước lớn trọng lượng từ 100 ÷
120T;
- Kết cấu bên trên có cấu tạo kiểu tường góc BTCT hoặc là khối bê tông cốt thép
được đổ tại chỗ;
- Theo mặt cắt ngang mỗi một hàng chỉ xếp một khối và các khối được xếp lệch
nhau, vì vậy khi xếp phải kiểm tra khoảng cách của khối xếp dưới cùng (nhô ra khu nước
nhiều nhất) đến đáy tàu phải lớn hơn 0,30m để đảm bảo an toàn cho tầu.
Ưu điểm: Tốn ít vật liệu hơn so với khối xếp thông thường, áp lực công trình truyền
xuống đất nền tương đối đồng đều hơn.
Nhược điểm: thi công khó khăn, đòi hỏi cầu trục có sức nâng lớn.
4.3.Cấu tạo công trình bến trọng lực dạng tường góc.
Công trình bến trọng lực dạng tường góc neo trong và tường góc neo ngoài. Cấu tạo
mỗi loại đều bao gồm dầm mũ, tường mặt, bản đáy và hệ thống neo.
4.3.1.Sơ bộ định kích thước
4.3.1.1. Công trình bến tường góc neo ngoài.

- ha = (0,25 ÷ 0,35)Ht; t n ≤

Ht
t
; hn ≥ n
2
2

- B = (0,65 ÷ 0,8)Ht; hđ = (0,3 ÷ 0,4)m; a = 0,50m
- b = 1,20m.
4.3.1.2. Công trình bến tường góc neo trong

- ha = (0,25 ÷ 0,35)Ht; B = (0,7 ÷ 1,0)Ht
- hd = (0,35 ÷ 0,50)m; a = 1,00m; b = 1,20m
- α = 45o ÷ 55o; Bk = 0,1B.

4-4

Chương 4. Công trình bến trọng lực.
1
tn

hn

ha

6

ha

1

Ht

Ht

7
2

5b
a

5b
a

3

3

h®

b

5a

b

h®

6

2

B

α

B

4

Bx

5a

4

Hình 4_ 6 Cấu tạo công trình bến trọng lực.
a – Tường góc neo ngoài; b- Tường góc neo trong.
4.3.2. Mô tả cấu tạo
4.3.2.1. Dầm mũ

1). Cấu tạo:
Bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, mác 200 ÷ 300#. Có mặt cắt ngang hình chữ nhật
hoặc là hình thang vuông.
Chiều rộng đỉnh: b = 0,4 ÷ 1,0;
Chiều rộng đáy: B = 0,6 ÷ 1,20;
Chiều cao: h = 0,8 ÷ 1,5m;
Các kích thước khác:
e1; e2 = 0,2 ÷ 0,3 m;
a = 0,5 ÷ 1,0 m;
Khi tường mặt bằng cọc ván thép dầm mũ cần được kéo sân xuống dưới mực nước
thấp thiết kế 0,2m.

a

h

b

MNT

e2
0,2m

Cäc v¸n thÐp

e1
B

Hình 4_ 7 Cấu tạo dầm mũ.
4-5