Tiêu chuẩn TCVN 11820-9:2023 Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 9: Nạo vét và tôn tạo

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11820-9:2023

CÔNG TRÌNH CẢNG BIỂN - YÊU CẦU THIẾT KẾ - PHẦN 9: NẠO VÉT VÀ TÔN TẠO

Marine Port Facilities - Design Requirements - Part 9: Dredging and Reclamation

Lời nói đầu

TCVN 11820-9: 2023 được biên soạn trên cơ sở tham khảo OCDI 2020 và BS 6349-5:2016.

TCVN 11820-9: 2023 do Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải biên soạn, Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 11820 Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế bao gồm các phần sau:

Phần 1: Nguyên tắc chung;

Phần 2: Tải trọng và tác động;

Phần 3: Yêu cầu kỹ thuật về vật liệu;

Phần 4-1: Nền móng;

Phần 4-2: Cải tạo đất;

Phần 5: Công trình bến;

Phần 6: Đê chắn sóng;

Phần 9 : Nạo vét và tôn tạo;

Công trình cảng biển - Thi công và nghiệm thu;

Công trình cảng biển - Yêu cầu về bảo trì.

CÔNG TRÌNH CẢNG BIỂN - YÊU CẦU THIẾT KẾ - PHẦN 9: NẠO VÉT VÀ TÔN TẠO

Marine port facilities - Design requirements - Part 9: Dredging and Reclamation

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với công tác khảo sát, thiết kế nạo vét và tôn tạo sử dụng chất nạo vét trong các vùng nước của cảng biển, luồng hàng hải trên lãnh thổ và vùng biển Việt Nam.

Tiêu chuẩn này có thể tham khảo áp dụng cho công tác nạo vét trên sông, hồ, luồng đường thủy nội địa và công tác tôn tạo từ chất nạo vét nói chung.

Khi thiết kế nạo vét và tôn tạo các công trình trong phạm vi bảo vệ đê điều ngoài việc áp dụng tiêu chuẩn này còn phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia về công trình đê điều có liên quan.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4419:1987, Khảo sát cho xây dựng - Nguyên tắc cơ bản.

TCVN 4447:2012, Công tác đất - Thi công và nghiệm thu.

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

TCVN 9401:2012, Kỹ thuật đo và xử lý số liệu GPS trong trắc địa công trình.

TCVN 9437:2012, Khoan thăm dò địa chất công trình.

TCVN 10336:2015, Khảo sát độ sâu trong lĩnh vực hàng hải - Yêu cầu kỹ thuật.

TCVN 11820-1:2017, Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 1: Nguyên tắc chung.

TCVN 11820-2:2017, Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 2: Tải trọng và tác động.

TCVN 11820-3:2019, Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 3: Vật liệu.

TCVN 11820-4-1:2020, Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 4-1: Nền móng.

TCVN 11820-4-2:2020, Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 4-2: Cải tạo đất.

TCVN 8478:2018, Công trình thủy lợi - Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế.

TCVN 8303:2022, Quy trình khảo sát, đánh giá diễn biến lòng sông, bờ biển để viện dẫn trong công tác khảo sát địa hình bờ, đường mép nước, khảo sát, thu thập số liệu thủy hải văn.

TCVN 12636-1:2019, Quan trắc khí tượng thủy văn - Phần 1: Quan trắc khí tượng bề mặt.

TCVN 12636-3:2019, Quan trắc khí tượng thủy văn - Phần 3: Quan trắc hải văn.

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các ký hiệu, thuật ngữ và định nghĩa nêu trong TCVN11820-1: 2017, TCVN11820-2:2017, TCVN11820-3:2019, TCVN11820-4-1:2020, TCVN11820-4-2:2020, TCVN11820- 5:2021 và các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Nạo vét (Dredging)

Hoạt động sử dụng phương tiện, thiết bị cơ giới, thủy lực thi công dưới nước để lấy đi vật chất dưới đáy (chất nạo vét); bao gồm các hoạt động nạo vét thi công công trình, nạo vét thu hồi sản phẩm.

3.2

Nạo vét cơ bản (Capital dredging)

Hoạt động nạo vét được thực hiện lần đầu tiên nhằm tạo ra một khu nước, vùng nước mới đáp ứng nhu cầu khai thác sử dụng hoặc hạ độ sâu, mở rộng phạm vi của khu nước, vùng nước hiện có.

3.3

Nạo vét duy tu (Maintenance dredging)

Hoạt động nạo vét được thực hiện nhằm duy trì độ sâu, phạm vi của một khu nước, vùng nước đã được thiết lập thông qua hoạt động nạo vét cơ bản.

3.4

Nạo vét đá (Rock dredging)

Một loại hình nạo vét đặc biệt phải dùng đến các thiết bị chuyên dụng để phá và vận chuyển đá, có thể gặp trong nạo vét cơ bản lần đầu hoặc hạ độ sâu so với độ sâu nạo vét ban đầu.

3.5

Chất nạo vét (Dredging material)

Chất thu được từ hoạt động nạo vét dưới đáy ở vùng nước đường thủy nội địa, vùng nước cảng biển và vùng biển Việt Nam.

3.6

Nao vét sục khuấy (Agitation dredging)

Việc đưa các chất trầm tích ở đáy biển thành chất lơ lửng và phân tán bằng dòng chảy và độ dốc địa hình.

3.7

Che phủ (Capping)

Việc dùng một vật liệu sạch phủ lên chất nạo vét bị nhiễm bẩn nhận chìm ở biển để làm lớp ngăn cách các chất bị nhiễm bẩn với môi trường biển.

3.8

Lớp phủ trên mặt nước (Capping - above water)

Sử dụng lớp đắp phủ lên bề mặt khu chứa chất nạo vét, công trình tôn tạo trên mặt nước để bảo vệ chống hư hỏng, xói mòn do nước chảy, gió và ngăn cản sự dịch chuyển (thoát ra ngoài) của chất nạo vét.

3.9

Lớp phủ dưới nước (Capping - underwater)

Sử dụng chất nạo vét sạch làm lớp phủ cho vật liệu đáy bị ô nhiễm hoặc chất nạo vét đặt dưới lớp đệm để cách ly vật liệu bị ô nhiễm khỏi môi trường biển / thủy sinh.

3.10

Tàu nạo vét (Dredger)

Thiết bị cơ khí, thủy lực hoặc điện được dùng để nạo vét.

3.11

Tôn tạo (Reclaimation)

Quá trình tạo ra vùng đất mới trên biển, các vùng nước khác và các khu vực bị ngập lụt, bằng cách nâng cao nền đất chủ yếu sử dụng các vật liệu thu hồi từ quá trình nạo vét.

3.12

Lấn biển (Sea encroachment)

Việc sử dụng đất, đá và vật liệu khác để san lấp, lấn biển trong phạm vi từ đường mép nước biển thấp nhất trung bình nhiều năm trở ra đến hết vùng biển Việt Nam nhằm tạo quỹ đất cho các mục đích phát triển kinh tế - xã hội; quỹ đất lấn biển được quản lý, sử dụng theo quy định của pháp luật về đất đai.

3.13

Đáy biển (Seabed)

Nền đất ở dưới đáy cột nước của bất kỳ khối nước nào, bao gồm đáy bến cảng, cửa sông, sông, hồ và các khối nước tương tự.

3.14

Bồi lắng (Sedimentation)

Quá trình lắng đọng bùn cát, phù sa trong nước.

3.15

Sử dụng có hiệu quả chất nạo vét (Beneficial use of dredging material)

Sử dụng vật chất nạo vét cho các mục đích có ích như: san lấp, tôn tạo, lấn biển; cải tạo hoặc hoàn trả môi trường; sử dụng cho mục đích nông nghiệp; hoặc sản xuất các sản phẩm.

3.16

Nạo vét vượt quá (Over-dredging)

Do tính chất của quá trình thi công nạo vét dưới nước, cần tăng thêm độ sâu và chiều rộng nạo vét một giá trị vượt quá để đạt được chuẩn tắc thiết kế.

3.17

Độ sâu nạo vét vượt quá (Over-dredging depth)

Do tính chất của quá trình thi công nạo vét dưới nước, cần tăng thêm độ sâu nạo vét một giá trị vượt quá để đạt được chuẩn tắc thiết kế.

3.18

Chiều rộng nạo vét vượt quá (Over-dredging width)

Do tính chất của quá trình thi công nạo vét dưới nước, cần tăng thêm chiều rộng nạo vét một giá trị vượt quá để đạt được chuẩn tắc thiết kế.

3.19

Giá trị độ nông (Shallowness value)

Giá trị độ nông là độ chênh cao của cao trình điểm nông so với cao trình đáy nạo vét thiết kế.

3.20

Trầm tích đáy (Bottom sediment)

Đất nguyên thổ tại cao trình đáy ở khu vực nạo vét hoặc các vật liệu trầm tích khác được dịch chuyển ở đáy do tác động của dòng chảy.

3.21

Lớp bùn lỏng (Fluid mud)

Lớp bùn lắng nằm giữa vùng nước với đáy sông hoặc đáy biển, được tạo thành do kết tụ, có đặc tính thay đổi hình dạng và dòng chảy.

3.22

Đê bao (Dike)

Công trình đê bao xung quanh khu vực bồi đắp tôn tạo nhằm giữ đất bồi đắp tôn tạo.

3.23

Đê bao tạm thời (Temporary dike)

Đê bao được xây để giữ đất bồi đắp tôn tạo trong thời gian thi công.

3.24

Độ sâu nạo vét thiết kế (Design dredging depth)

Độ sâu nạo vét do người thiết kế xác định để đạt được chức năng của công trình.

3.25

Độ sâu duy trì (Maintained depth)

Độ sâu tối thiểu để đảm bảo hoạt động hàng hải có tính đến tất cả các yếu tố liên quan đến đáy biển bao gồm cả quá trình sa bồi.

4. Nguyên tắc chung

4.1  Tiêu chuẩn quy định yêu cầu công tác khảo sát, thiết kế nạo vét - tôn tạo sử dụng chất nạo vét trong các vùng nước của cảng biển, luồng hàng hải.

4.2  Cần thu thập đầy đủ số liệu về địa chất thủy văn, hải văn, khí tượng, địa hình, địa chất và các điều kiện khác ở khu vực thi công nạo vét, khu vực chứa chất đổ thải và khu vực tôn tạo làm cơ sở thiết kế công trình nạo vét - tôn tạo.

4.3  Hoạt động nạo vét - tôn tạo rất nhạy cảm với điều kiện hiện trường, đặc biệt là điều kiện đất đá đáy biển nơi nạo vét. Do đó công tác khảo sát cần phải được chú ý và thực hiện đầy đủ ngay từ giai đoạn đầu của dự án.

4.4  Khi thực hiện khảo sát, thiết kế dự án nạo vét - tôn tạo, ngoài việc tuân thủ các quy định trong tiêu chuẩn này, còn phải phù hợp với các quy định hiện hành có liên quan.

5. Vấn đề môi trường khi thiết kế nạo vét - tôn tạo

a) Các dự án nạo vét phải được đánh giá tác động môi trường theo quy định của pháp luật về bảo vệ môi trường;

b) Cần phải thiết kế và thực hiện quan trắc môi trường đối với các dự án nạo vét - tôn tạo ở các khu vực nhạy cảm với môi trường hoặc do các yêu cầu khác theo quy định;

c) Quan trắc có thể tập trung vào một hoặc nhiều thông số môi trường cụ thể, tùy thuộc vào độ nhạy cảm của môi trường khu vực và các tác động tiềm năng của việc nạo vét và/hoặc tôn tạo;

d) Quan trắc giám sát cần thực hiện trong suốt quá trình và/hoặc sau khi thực hiện nạo vét - tôn tạo để so sánh giữa các tác động môi trường được dự đoán và tác động môi trường thực tế, từ đó cải thiện hiệu quả của các đánh giá tác động trong tương lai và thực hiện các biện pháp giảm thiểu;

e) Thiết kế quan trắc cần phải tính đến quy mô không gian và thời gian, bao gồm đầy đủ chu kỳ của các tác động môi trường tiềm năng, vị trí, địa điểm và phạm vi tác động;

f) Việc quan trắc phải kết hợp các phương pháp luận và tiêu chuẩn thích hợp, thực hiện theo đúng quy trình, đồng thời sử dụng thiết bị và công nghệ thích hợp.

6. Thu thập dữ liệu và khảo sát hiện trường

6.1  Yêu cầu

a) Thu thập dữ liệu và khảo sát hiện trường cần được thực hiện đối với tất cả các dự án nạo vét - tôn tạo;

b) Trước khi thực hiện công việc khảo sát cần phải lập đề cương nhiệm vụ khảo sát, trong đó thể hiện phạm vi, tỷ lệ, phương pháp đo, thiết bị đo, thời gian khảo sát và các nội dung liên quan khác;

c) Thu thập dữ liệu và khảo sát hiện trường dự án nạo vét - tôn tạo chủ yếu bao gồm các nội dung cơ bản sau: (1) Đo địa hình, độ sâu nước; (2) Khí tượng, thủy - hải văn; (3) Khảo sát địa chất và thí nghiệm; (4) Khảo sát hiện trường tôn tạo; (5) Điều tra môi trường; (5) Điều kiện tổ chức thi công.

d) Mức độ chi tiết của việc điều tra, khảo sát phải dựa trên tính chất, quy mô, tầm quan trọng của dự án kết hợp với các thông tin đã thu thập được, đồng thời phân tích rõ nguồn gốc và mức độ tin cậy của những thông tin này;

e) Phạm vi công việc nghiên cứu trong phòng, khảo sát địa vật lý, địa kỹ thuật và bất kỳ việc thu thập dữ liệu liên quan nào khác phải được tích hợp để đảm bảo tính nhất quán và tránh trùng lặp. Các dữ liệu còn thiếu cần phải tiếp tục được bổ sung bằng công tác khảo sát hiện trường;

f) Trong mọi trường hợp, cần phải thu thập tài liệu, kinh nghiệm sẵn có từ các dự án trước có liên quan để xây dựng kế hoạch, nội dung và khối lượng khảo sát hiện trường cho phù hợp, đảm bảo mục tiêu của công việc khảo sát.

g) Việc khảo sát độ sâu, đo đạc địa hình phải đáp ứng được các mục tiêu để thiết kế mặt cắt, tính toán khối lượng nạo vét, khối lượng vận chuyển, xử lý; thiết kế biện pháp tổ chức thi công nạo vét phù hợp với điều kiện mực nước, dòng chảy; lựa chọn thiết bị nạo vét, vận chuyển phù hợp; là cơ sở để nghiệm thu kích thước hình học; là cơ sở để nghiệm thu, thanh toán khối lượng; và tính toán, dự báo sa bồi để xây dựng kế hoạch duy tu.

h) Khảo sát đo đạc địa hình, độ sâu bao gồm khảo sát địa hình đường bờ, các cơ sở hạ tầng có liên quan đến dự án; độ sâu trong khu vực nạo vét; và địa hình đáy biển khu vực nạo vét.

6.2  Khảo sát địa hình khu vực nạo vét và tôn tạo

6.2.1  Khảo sát địa hình

a) Cần thực hiện khảo sát địa hình khu vực nạo vét và tôn tạo bao gồm khảo sát dưới nước và khảo sát trên cạn (nếu có) để phục vụ thiết kế thông số kỹ thuật của công trình nạo vét và tôn tạo. Số liệu khảo sát và tỷ lệ bản đồ địa hình phù hợp theo quy định về khảo sát hiện hành;

b) Trước khi tiến hành đo đạc khảo sát, cần phải xây dựng thành lập lưới khống chế tọa độ, kinh tuyến trung tâm phù hợp với khu vực đo đạc lưới khống chế độ cao phù hợp với cấp hạng công trình, tuân thủ đúng quy trình, đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản được quy định tại các tiêu chuẩn TCVN 8478:2018, TCVN 4419:1987, TCVN 9401:2012 và các quy định khác có liên quan;

c) Mốc khống chế độ cao phải là mốc được thành lập trong hệ cao độ Hải đồ khu vực, hoặc lập trong hệ thống độ cao Nhà nước và được tính chuyển về hệ độ cao Hải đồ khu vực;

d) Hệ tọa độ sử dụng trong khảo sát địa hình và độ sâu là hệ tọa độ quốc gia VN-2000;

e) Đối với khảo sát để thiết kế mới công trình, cần căn cứ vào quy mô khu vực dự án, phạm vi dự kiến của dự án để xác định phạm vi khảo sát;

f) Đối với khảo sát phục vụ công tác nạo vét duy tu, kiểm tra, thông báo cao độ luồng tàu, vùng nước trước bến, vùng quay tàu, các khi neo đậu, phạm vi khảo sát có thể tham khảo là phần diện tích được xác định bởi đường ranh giới khu vực cần khảo sát mở rộng ra các bên 01 khoảng ΔB tính theo công thức sau:

Trong đó:

B - Chiều rộng của luồng (m);

ΔB - phạm vi khảo sát mở rộng ra biên luồng (m);

H - độ sâu thiết kế luồng tính theo số “0” Hải đồ (m);

m - mái dốc taluy luồng theo thiết kế. Trường hợp luồng tự nhiên lấy m=1 đến m=5 tùy theo điều kiện cụ thể;

Δb - Khoảng cách giữa các tuyến đo liên tiếp nhau (m), xác định theo Bảng 1.

Bảng 1 - Khoảng cách giữa các tuyến đo

g) Đối với các tuyến luồng, vùng nước cần khảo sát mở rộng để xác định tuyến luồng tối ưu hoặc các mục tiêu khác, phạm vi khảo sát căn cứ yêu cầu cụ thể quyết định.

6.2.2  Khảo sát đo sâu

Công tác khảo sát đo sâu được thực hiện theo quy định tại tiêu chuẩn Khảo sát độ sâu trong lĩnh vực hàng hải TCVN 10336:2015.

6.2.3  Khảo sát địa hình bờ, đường mép nước

Việc khảo sát địa hình bờ, đường mép nước tương ứng với thời điểm triều cường, triều kiệt được thực hiện theo quy định tại TCVN 8303:2022, TCVN 8478:2018, TCVN 4419:1987, TCVN 9401:2012 và các quy định khác có liên quan.

6.3  Khảo sát địa chất

6.3.1  Nguyên tắc chung

6.3.1.1  Số liệu địa chất cần phải được thu thập phù hợp và đầy đủ trong toàn bộ khu vực nạo vét - tôn tạo.

6.3.1.2  Các đặc tính của nền đất nạo vét ảnh hưởng đến tính năng của thiết bị nạo vét. Do đó, các đặc tính này phải được xác định trước khi thực hiện nạo vét.

6.3.1.3  Khảo sát địa chất phải đáp ứng được những mục tiêu cơ bản dưới đây:

a) Là cơ sở để xác định khối lượng đất, đá cần nạo vét, vận chuyển, xử lý (kết hợp với dữ liệu đo địa hình, độ sâu);

b) Xác định các đặc tính cơ, lý của vật liệu tác động đến quá trình nạo vét và vận chuyển;

c) Xác định khả năng và lợi ích của việc sử dụng đất được nạo vét vào các mục đích xây dựng khác, khối lượng phải nhận chìm ngoài biển;

d) Thiết kế độ dốc nạo vét và tính toán ổn định cho bờ dốc và các công trình liên quan (như cầu cảng, tường chắn, đê chắn sóng, vv.).

6.3.1.4  Công tác khảo sát ĐCCT đối với dự án nạo vét - tôn tạo gắn liền với công tác khảo sát chung cho xây dựng, thực hiện theo quy định tại TCVN 4419:1987.

6.3.1.5  Khảo sát địa chất phải đảm bảo cung cấp đủ số liệu để tính toán đánh giá độ lún, độ ổn định, khả năng chịu lực và chống hóa lỏng của nền đất tôn tạo cũng như đối với công trình lân cận trong giai đoạn thi công và ổn định lâu dài.

6.3.1.6  Các phương pháp khảo sát trực tiếp như khoan, đào, vv. thực hiện theo quy định tại TCVN 9437:2012, TCCS 01:2022/CHHVN, TCVN 9155: 2019. Phương pháp khảo sát gián tiếp bằng địa vật lý, tham khảo TCVN 12298-2:2018 và Phụ lục A.

6.3.1.7  Cần kết hợp giữa khảo sát trực tiếp và khảo sát gián tiếp. Kết quả của phương pháp khảo sát gián tiếp chỉ mang tính giải đoán và yêu cầu phải được xác minh, hiệu chuẩn bằng khảo sát trực tiếp, do đó không nên chỉ sử dụng riêng lẻ phương pháp khảo sát gián tiếp. Tỷ lệ khối lượng công việc khảo sát trực tiếp và gián tiếp tùy trường hợp cụ thể quyết định, tham khảo Điều 6 của TCVN 11820-2:2017.

6.3.1.8  Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của đất đá cần xác định cho mục đích nạo vét tham khảo Bảng 2.

6.3.2  Phân loại đất

Việc phân loại và mô tả đất nạo vét - tôn tạo tham khảo Phụ lục C và TCVN 4447:2012, TCXDVN 5747: 1993, TCVN 8217:2009.

6.3.3  Thí nghiệm trong phòng và hiện trường

6.3.3.1  Trong giai đoạn thiết kế công trình, cần căn cứ vào quy mô và đặc điểm công trình nạo vét - tôn tạo để tiến hành thí nghiệm mẫu khảo sát.

6.3.3.2  Thí nghiệm hiện trường thường có giá trị cao vì khi được thực hiện đúng cách, kết quả sẻ phản ánh các đặc tính tổng hợp của khối vật liệu do mẫu nguyên dạng ít bị xáo trộn. Các thí nghiệm hiện trường khuyến nghị sử dụng trong khảo sát nạo vét cho mục đích tôn tạo được nêu trong Bảng 3.

CHÚ THÍCH: Bảng 3 chỉ mô tả các phép thử phổ biến nhất thường được sử dụng, các phép thử khác không phù hợp không được khuyến nghị sử dụng cho khảo sát nạo vét.

Bảng 2 - Chỉ tiêu cơ lý cơ bản của đất đá cho mục đích nạo vét - tôn tạo

Bảng 3 - Các thí nghiệm hiện trường khuyến khích sử dụng trong khảo sát nạo vét cho mục đích tôn tạo

6.3.3.3  Khi dự án gặp địa chất phức tạp hoặc điều kiện đặc biệt khác có thể cần phải tiến hành nạo vét thử. Trước khi nạo vét thử cần phải xem xét đến các yếu tố sau:

a) Vấn đề chi phí cho nạo vét thử;

b) Vị trí lựa chọn để nạo vét thử phải có tính đại diện;

c) Hoạt động của thiết bị nạo vét và việc hình thành mặt bằng sau nạo vét phải được theo dõi cẩn thận trong suốt quá trình nạo vét thử, các thông số chính phải được lựa chọn trước và ghi chép cẩn thận trong khi thực hiện. Phải tính đến thay đổi thời tiết trong quá trình nạo vét thử để đánh giá hoạt động của thiết bị nạo vét;

d) Có thể tham khảo các hợp đồng nạo vét trước đó về khối lượng, chất lượng đất đá và loại tàu nạo vét đã sử dụng trước đó nhưng phải hết sức thận trọng.

6.3.3.4  Phương pháp thí nghiệm trong phòng và hiện trường phải thực hiện tuân thủ các quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành có liên quan.

6.3.4  Mật độ khoan khảo sát

6.3.4.1  Bố trí điểm khảo sát (bao gồm lỗ khoan, hố khoan, giếng khoan) được xác định dựa trên yêu cầu giai đoạn khảo sát khác nhau và độ phức tạp của tầng địa chất, địa hình, địa mạo của khu vực nạo vét.

6.3.4.2  Phương pháp và mật độ khoan khảo sát tùy thuộc vào giai đoạn lập dự án hoặc thiết kế; quy mô; mức độ phức tạp về điều kiện ĐCCT; đặc điểm dự án (ví dụ khảo sát nạo vét luồng thường theo dạng tuyến, khảo sát nạo vét vùng nước thường theo dạng lưới).

6.3.4.3  Khối lượng khảo sát ĐCCT ở giai đoạn sau phải được kế thừa trên cơ sở phân tích, tổng hợp đánh giá khối lượng và chất lượng khảo sát ĐCCT đã có trong các giai đoạn trước. Trước khi triển khai công tác khảo sát ĐCCT cần thu thập, nghiên cứu kỹ để tận dụng, kế thừa các tài liệu địa chất đã có liên quan đến dự án, nhất là các hồ sơ ĐCCT đã có ở các giai đoạn khảo sát trước.

6.3.4.4  Khi có nghi ngờ về địa chất nạo vét, có thể thực hiện khảo sát địa chất bổ sung trong giai đoạn thi công.

6.3.4.5  Đo vẽ ĐCCT được thực hiện trên bản đồ có tỷ lệ từ 1:5.000 đến 1:10.000 tùy thuộc vào mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT và quy mô, tầm quan trọng của công trình.

6.3.4.6  Phạm vi đo vẽ là toàn bộ khu nước, vùng nước cảng biển hoặc luồng hàng hải về mỗi bên từ 500m đến 1000m. Cần tận dụng quan sát các vết lộ thiên và nhân tạo ở phần không ngập nước: hai bờ, các bãi cạn, ghềnh đá v.v...

6.3.4.7  Công tác thăm dò ĐCCT được tiến hành để thu thập các số liệu cung cấp cho thiết kế. Tùy theo mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT, quy mô công trình mà bố trí công trình theo mạng lưới ô vuông từ 100m x 100m đến 300m x 300m hoặc bố trí theo trắc dọc và trắc ngang.

6.3.4.8  Nếu phát hiện đá gốc nằm trên cao độ thiết kế trong phạm vi luồng chính cần tiến hành thăm dò chi tiết hơn (theo mạng lưới 25x25m đến 50x50m) để xác định khối lượng phá đá hoặc khả năng cải tạo tuyến luồng.

6.3.4.9  Giai đoạn thiết kế, có thể dựa vào Bảng 4 để xác định khoảng cách giữa các điểm, tuyến khảo sát.

Bảng 4 - Khoảng cách giữa các điểm, tuyến khảo sát

CHÚ THÍCH: Đối với những khu vực có địa hình phức tạp, cần tăng mật độ khảo sát dựa theo nhu cầu công trình.

6.3.4.10  Độ sâu hố khoan cần đáp ứng các yêu cầu sau:

a) Độ sâu hố khoan khu nạo vét nên đạt ở mức thấp hơn độ sâu nạo vét thiết kế 2m đến 5m trong đất và 0,5m đến 1,0m trong đá. Nếu tiếp tục nạo sâu hơn, thì tăng độ sâu hố khoan tương ứng.

b) Độ sâu hố khoan khu bồi đắp tôn tạo được xác định dựa trên các yếu tố như độ dày bồi đắp tôn tạo, tình trạng địa chất hiện trường, đặc tính địa kỹ thuật, tác dụng và kết cấu đê bao,...

c) Căn cứ thiết kế kết cấu đê và tham chiếu các tiêu chuẩn liên quan để xác định độ sâu hố khoan đê công trình bồi đắp tôn tạo.

d) Độ sâu hố khoan khu lấy đất được xác định dựa trên các yếu tố địa chất khu lấy đất, lượng đất dùng trong công trình bồi đắp tôn tạo, khoảng cách băng tải, địa hình v.v...

6.3.4.11  Nếu điều kiện địa chất hiện trường quá phức tạp, lớp đất cứng, với phương pháp khảo sát thông thường không thể hiện đúng tình hình địa chất thực tế, nên tiến hành đào thử, đồng thời giám sát đo đạc và ghi lại các tham số và điều kiện đào thử, từ đó đưa ra các đánh giá về hiệu suất đào thử và tính năng của thiết bị.

6.4  Điều tra, khảo sát vật liệu nổ (UXO)

Cần phải thực hiện điều tra, khảo sát, rà phá bom mìn, vật liệu nổ tương ứng với phạm vi nạo vét - tôn tạo. Phương pháp và nội dung thực hiện tuân theo các quy định hiện hành về rà phá bom mìn, vật liệu nổ.

6.5  Thu thập số liệu khí tượng, thủy - hải văn

6.5.1  Nguyên tắc chung

6.5.1.1  Đối với dự án nạo vét cơ bản, phải thực hiện khảo sát, thu thập số liệu khí tượng, thủy - hải văn như: dòng chảy, mực nước, sóng, thủy triều, vv. để làm căn cứ tính toán, xác định các công trình phụ trợ, biện pháp và tiến độ thi công nạo vét.

6.5.1.2  Đối với dự án nạo vét duy tu, sử dụng số liệu thu thập đã thực hiện ở các giai đoạn trước. Trong trường hợp cần thiết, có thể khảo sát bổ sung.

6.5.2  Dòng chảy

6.5.2.1  Việc xác định tốc độ, hướng của dòng chảy rất quan trọng nhằm để đánh giá sự phân bố của mọi bồi tích ở thể huyền phù, hoạt động của tàu nạo vét và sự ổn định của đáy biển.

6.5.2.2  Việc thu thập tài liệu và theo dõi đo đạc lưu tốc dòng chảy cần đáp ứng các yêu cầu sau:

a) Đối với những đoạn cửa sông giáp giới với biển hoặc thủy triều, cần điều tra về tốc độ dòng chảy lớn nhất, bình quân tốc độ dòng chảy và hướng chảy của dòng triều dâng và dòng triều rút. Ít nhất nên thu thập dữ liệu trên hai tuần bao gồm độ sâu, thời gian, lưu tốc và hướng chảy khác nhau giữa thủy triều lớn và thủy triều nhỏ.

b) Nếu hiện trường thiếu các tài liệu về tốc độ dòng chảy, thì tiến hành quan sát đo đạc dòng chảy theo nhu cầu công trình. Việc quan trắc đo bằng phương pháp thủ công hoặc các thiết bị đo tự ghi nhằm thu thập được các giá trị cần thiết về lưu tốc (vận tốc, hướng) có độ chính xác lưu tốc cần đạt đến 0,1 knot, độ chính xác hướng chảy đạt 1°.

c) Công tác đo dòng chảy cần phối hợp mật thiết với các công tác đo đạc như đo tốc độ gió, mực nước, sóng, bùn cát, v.v.

6.5.2.3  Phương pháp và nội dung thực hiện tham khảo tiêu chuẩn TCVN 12636-8: 2020, TCVN 12636-9: 2020.

6.5.3  Chiều cao, chu kỳ và hướng sóng

6.5.3.1  Công việc nạo vét chủ yếu và quan tâm hàng đầu đến sóng trọng lực bề mặt, có chu kỳ từ 1 đến 30 s và có gió là lực gây nhiễu chính.

6.5.3.2  Tất cả các tài liệu sóng thu thập được cần bao gồm chiều cao sóng, chiều dài, chu kỳ, hướng sóng, đồng thời tiến hành thống kê phân tích tần số xuất hiện và thời gian duy trì của sóng có hướng và loại hình khác nhau. Đặc biệt là các tài liệu về tần số, thời gian duy trì, mùa xuất hiện của những con sóng lớn có thể gây bất lợi cho việc thi công tàu nạo vét cùng với tốc độ và hướng gió tương ứng. Khi thu thập tài liệu về sóng, cần nắm rõ vị trí quan sát sóng, độ chính xác và phương pháp quan sát.

6.5.3.3  Những nơi thiếu tài liệu về sóng, cần tiến hành theo dõi dựa trên nhu cầu công trình, đồng thời lựa chọn vị trí theo dõi có tính thay thế ở khu thi công.

6.5.4  Mực nước

6.5.4.1  Thu thập dữ liệu mực nước phải căn cứ vào đặc điểm vị trí khác nhau để lựa chọn phương pháp phù hợp. Cần phải phân biệt giữa biển khơi, vùng nước nội địa (sông, hồ và kênh) và sông có thủy triều. Chú ý là thời gian quan trắc phải đảm bảo liên tục, chu kỳ quan trắc càng dài thì kết quả càng chính xác, nhưng phải đảm bảo chu kỳ quan trắc tối thiểu là một tháng.

6.5.4.2  Sự thay đổi của mực nước biển, ngoài những thay đổi dài hạn (ví dụ: do sự nóng lên toàn cầu và sự biến đổi đẳng áp), do lịch thủy triều thiên văn, địa chấn, sự hình thành sóng và nước dâng do bão gây ra

6.5.4.3  Yêu cầu về mức độ chi tiết của dữ liệu thu thập tùy thuộc vào loại vị trí, như đối với vùng biển, cần có các dự đoán thủy triều thiên văn dưới dạng bảng thủy triều. Ngoài ra, cần trình bày sự phân bố tích lũy (đồ thị) của mực nước do các nguyên nhân khác.

6.5.4.4  Thông tin và công tác quan trắc mực nước phải đáp ứng các yêu cầu sau:

a) Đối với đoạn luồng chịu ảnh hưởng của thủy triều, cần thu thập các tài liệu về mực nước thủy triều tại khu vực;

b) Khi thi công trong vùng thủy triều bằng tàu nạo vét, nên thu thập tài liệu về đường cong tần số tích lũy thủy triều dâng, thủy triều hạ và mực nước thủy triều trong vòng 1 năm hoặc nhiều năm;

c) Khi thu thập các tài liệu về mực nước, cần nắm rõ các mối liên kết giữa vị trí trạm mực nước, phương pháp và độ chính xác quan sát mực nước, các mốc đã sử dụng trong thước đo mực nước, điểm mốc độ cao mặt đất hoặc mốc độ sâu sử dụng trong công trình;

d) Ở những nơi thiếu tài liệu quan sát mực nước, cần thiết lập tạm thời trạm đo mực nước để tiến hành theo dõi đo đạc, và tìm ra quan hệ giữa mực thủy triều của khu vực với trạm mực nước lân cận. Trong thời gian thủy triều dâng, cần theo dõi đồng bộ liên tục 24/24h từ 1~3 lần hoặc liên tục theo dõi mực nước 15 ngày.

6 5.5  Thủy triều

6.5.5.1  Cần tính đến sự thay đổi cao độ mực nước do thủy triều khi nạo vét, tôn tạo trong vùng ven biển hẹp và nông. Đối với các cảng lớn đều sẵn có số liệu quan trắc và dự báo thủy triều được xuất bản dưới dạng bảng ghi. Đối với các cảng nhỏ hoặc các cảng chưa có số liệu quan trắc thủy triều, có thể sử dụng số liệu được hiệu chỉnh từ các cảng gần đó để dự báo.

6.5.5.2  Dự báo thủy triều ở cảng chính có thể được hiệu chỉnh để xác định nước thủy triều dự báo cho các cảng phụ.

6.5.5.3  Nơi không có sẵn tài liệu hoặc dự báo, mức thủy triều phải được theo dõi qua một số chu kỳ để thấy được mối quan hệ thật sự giữa các điều kiện tại chỗ và với cảng tiêu chuẩn gần nhất, ít nhất việc quan sát thủy triều nên dài hơn các chu kỳ kém là 24h và ít nhất 24h đối với các chu kỳ triều cường. Việc quan sát thủy triều liên tục nên được tiến hành trong thời gian ít nhất là hai tuần, tốt hơn là bốn tuần. Các số liệu có thể thu thập được bằng cách lắp đặt máy triều ký tự ghi, hoạt động nổi hoặc khí nén, biểu đồ nên lấy theo một chuẩn cao độ đã được thiết lập.

6.6  Điều tra môi trường

Việc điều tra, thu thập số liệu môi trường phải được thực hiện theo luật Môi trường và các tiêu chuẩn liên quan như TCVN6663-1:2011 và phải được thể hiện trong báo cáo ĐTM của dự án. Các thông số cần điều tra, thu thập có thể bao gồm:

a) Chất lượng nước;

b) Chất rắn lơ lửng;

c) Chất lượng trầm tích;

d) Vận chuyển bùn cát;

e) Hệ sinh thái biển;

f) Các loài chim;

g) Thủy sản và ngư nghiệp;

h) Tiếng ồn trong không khí;

i) Tiếng ồn dưới nước;

j) Môi trường con người.

6.7  Điều tra, khảo sát đối với dự án tôn tạo

6.7.1  Khảo sát khí tượng, thủy - hải văn

6.7.1.1  Điều kiện khí tượng và thủy - hải văn cần được thu thập và xem xét khi thực hiện dự án tôn tạo bao gồm sóng, gió, mực nước, thủy triều, v.v., thủy lực cửa sông và trôi dạt ven bờ.

6.7.1.2  Phương pháp điều tra, khảo sát điều kiện khí tượng và thủy - hải văn, thực hiện theo 6.6 như đối với dự án nạo vét.

6.7.2  Điều kiện đất nền

Nền đất khu vực tôn tạo cần phải được điều tra, khảo sát trước khi thực hiện tôn tạo. Nội dung và phương pháp khảo sát thực hiện tương tự như đối với khảo sát nền móng công trình thông thường.

6.7.3  Vật liệu đắp

6.1.1.1  Năng lực cung cấp vật liệu đắp ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ thi công tôn tạo. Vì vậy, cần phải khảo sát kỹ lưỡng khu vực khai thác vật liệu đắp và cân nhắc phương án cung cấp.

6.1.1.2  Đặc điểm và yêu cầu của các phương pháp tôn tạo sử dụng chất nạo vét thực hiện theo 10.5.

7. Thiết kế nạo vét

7.1  Yêu cầu

7.1.1  Tùy theo đặc điểm công trình, nạo vét lần đầu hay nạo vét duy trì cao độ thiết kế, thiết kế nạo vét phân ra 3 loại là nạo vét cơ bản, nạo vét duy tu (bao gồm nạo vét duy tu hàng năm và duy tu đột xuất để đảm bảo an toàn giao thông) và nạo vét đá (xem 7.2, 7.3, 7.4).

7.1.2  Hồ sơ thiết kế nạo vét cần đáp ứng các yêu cầu sau:

a) Được lập trên cơ sở bình đồ khảo sát hoặc bình đồ khảo sát thông báo độ sâu luồng hàng hải gần nhất nhưng không quá 06 tháng tính đến thời điểm duyệt thiết kế; trường hợp thông báo hàng hải quá 06 tháng tính đến thời điểm duyệt thiết kế hoặc không có số liệu thông báo hàng hải, phải tiến hành khảo sát để lập thiết kế bản vẽ thi công, dự toán.

b) Khối lượng nạo vét thiết kế được tính thêm phần khối lượng sa bồi dự kiến từ thời điểm khảo sát đo đạc thông báo hàng hải đến thời điểm khảo sát đo đạc bàn giao mặt bằng.

c) Khối lượng nạo vét duy trì chuẩn tắc được xác định theo khối lượng nạo vét duy tu bình quân 03 năm gần nhất hoặc khối lượng tính toán trên cơ sở kết quả đo đạc sa bồi thực tế bình quân 03 năm gần nhất hoặc thông qua kết quả quan trắc và nghiên cứu mô hình.

d) Tỷ lệ bình đồ, trắc dọc, trắc ngang thiết kế nạo vét - tôn tạo phải phù hợp với quy mô, đặc điểm, tính chất và yêu cầu của dự án nạo vét - tôn tạo, đồng thời cần thống nhất và phù hợp với phương pháp đo đạc kiểm tra, nghiệm thu.

1) Tỷ lệ bình đồ nên lựa chọn tùy thuộc vào giai đoạn của dự án và phù hợp với quy định tại Bảng 5;

Bảng 5 - Tỷ lệ bình đồ thiết kế nạo vét - tôn tạo

2) Trắc dọc tuyến nạo vét thường có tỷ lệ (ngang - đứng) từ 1/2000 - 1/200 đến 1/1000 - 1/100;

3) Khoảng cách giữa các mặt cắt ngang nạo vét được xác định tùy theo mức độ thay đổi của địa hình và tỷ lệ bình đồ khảo sát. Khi cần thể hiện chi tiết để làm rõ sự thay đổi địa hình, địa vật, có thể bổ sung thêm mặt cắt cho phù hợp.

7.1.3  Thiết kế công trình nạo vét bao gồm các nội dung chủ yếu sau:

a) Xác định vị trí và quy mô khu nạo vét và khu vực chứa;

b) Sử dụng tài liệu điều tra khảo sát để phân tích các yếu tố ảnh hưởng công trình;

c) Nắm rõ các đặc tính thiết bị nạo vét, sự liên kết giữa công trình nạo vét với tổng thể công trình;

d) Thông qua lựa chọn so sánh phương án, lựa chọn phương pháp và thiết bị nạo vét phù hợp kinh tế, nhằm đạt được mục đích đảm bảo thời gian và chất lượng công trình, giảm chi phí công trình, sử dụng nguồn tài nguyên phù hợp và bảo vệ môi trường.

7.1.4  Khi thiết kế nạo vét, cần phân tích các yếu tố sau:

a) So sánh các phương án về địa điểm và quy mô của khu nạo vét và xử lý, khu vực nhận chìm ở biển, tôn tạo;

b) Chất lượng đất và tính chất cơ, lý, hóa của chất nạo vét;

c) Tác động của nạo vét đến môi trường, hệ sinh thái và phạm vi điều chỉnh của các quy định pháp luật có liên quan;

d) Đánh giá khả năng, khối lượng có thể tái sử dụng chất nạo vét;

e) Đánh giá phương pháp và thiết bị nạo vét có thể cung cấp, sử dụng;

f) Mối quan hệ giữa quá trình vận chuyển bùn cát, sa bồi trở lại, xói lở, duy tu.

g) Ảnh hưởng của công trình nạo vét đến đường di chuyển của tàu thuyền và việc thi công của những công trình khác, trình tự và công đoạn thi công phù hợp nhất;

h) Cân đối giữa nạo vét, san lấp với quy hoạch phát triển lâu dài;

i) Cần phải luôn giám sát chặt chẽ chất lượng công trình và tiến hành các thí nghiệm khi cần thiết.

7.1.5  Việc thiết kế, xử lý vật chất nạo vét được thực hiện theo Điều 9.

7.1.6  Khi thiết kế nạo vét kết hợp với mục đích tôn tạo thì ngoài những quy định ở phần này còn phải tuân thủ các quy định ở Điều 10 và Điều 11.

7.1.7  Thiết kế nạo vét phải tính đến việc đảm bảo ổn định lòng sông, bãi sông, bờ sông, bờ biển; an toàn công trình cảng, đê điều, kè bảo vệ đê, bờ, công trình phòng, chống thiên tai và các công trình xây dựng có liên quan khác khi thiết kế, thi công nạo vét, tôn tạo; không làm gia tăng nguy cơ sạt lở khu vực nạo vét, tôn tạo và vùng phụ cận.

7.2  Nạo vét cơ bản

7.2.1  Khái quát

7.2.1.1  Đặc điểm khu vực nạo vét cần được mô tả dựa trên kết quả khảo sát, chủ yếu những nội dung cơ bản sau đây:

a) Đặc điểm về độ sâu;

b) Đặc điểm về địa chất;

c) Đặc điểm về khí tượng, thủy - hải văn;

d) Đặc điểm về môi trường.

7.2.1.2  Nạo vét cơ bản thường gặp nhiều loại vật liệu khác nhau và yêu cầu của công việc có thể rất đa dạng, do đó, báo cáo khảo sát yêu cầu phải được mô tả đầy đủ và chất lượng.

7.2.1.3  Kế hoạch và phương án thiết kế nạo vét phải đáp ứng các mục tiêu tại Điều 4. và yêu cầu về môi trường tại Điều 5.

7.2.1.4  Khi tham khảo để thiết kế nạo vét cơ bản thuộc dự án đường thủy nội địa còn phải tuân thủ các quy định về quản lý hoạt động nạo vét trong vùng nước đường thủy nội địa.

7.2.2  Thiết bị nạo vét cơ bản

7.2.2.1  Thiết bị sử dụng để nạo vét cơ bản nên lựa chọn loại có kết cấu chắc chắn và công suất lớn. Việc lựa chọn thiết bị nạo vét cơ bản thực hiện theo Điều 8 và Phụ lục B.

7.2.2.2  Cần phải thận trọng trong quá trình thiết kế, lựa chọn và vận hành thiết bị khi gặp những loại địa chất đặc biệt dưới đây:

a) Mảnh vụn

1) Ở khu vực có khối lượng mảnh vụn tập trung cao, cần phải khảo sát chi tiết để dọn dẹp, thanh thải trước khi thực hiện nạo vét;

2) Việc thanh thải mảnh vụn cần phải chú ý và tuân thủ các quy định liên quan.

b) Đất sét

Một số loại đất sét có độ dẻo cao có thể bám và dính chặt vào gầu, khoang chứa, cửa xả, làm giảm năng suất nạo vét, do đó nếu cần, phải bổ sung các thiết bị phun cao áp để hỗ trợ việc làm sạch.

c) Than bùn

1) Do trọng lượng riêng của than bùn thấp, nên có xu hướng bị nổi lên ngay khi nạo vét tầng phủ bên trên nên nếu cần thiết, có thể phải áp dụng các biện pháp đặc biệt khi nạo vét than bùn;

2) Nếu bơm đổ trên bờ, khu vực chứa phải tính toán dung tích dự phòng khi xảy ra trường hợp vật liệu bị tăng thể tích;

3) Không nên sử dụng phương pháp hút để nạo vét than bùn;

4) Khi bơm chất nạo vét vào khoang chứa, tải trọng tối đa bị chi phối bởi tỷ trọng than bùn trong hỗn hợp bơm. Không được tăng tải khoang chứa bằng cách tiếp tục bơm sau khi khoang chứa đã chứa đầy.

d) Đá lửa

1) Cần phải tính đến đặc tính mài mòn cao của đá lửa, có thể gây mòn máy bơm và đường ống, đặc biệt khu vực tập trung nhiều đá cuội hoặc đá sắc cạnh thường xuất hiện trên bề mặt tầng đá phấn trầm tích bị phong hóa;

2) Nên ưu tiên sử dụng thiết bị nạo vét dạng gầu để có hiệu quả kinh tế.

e) Thực vật

1) Những khu vực thực vật mọc dày, nhiều lau sậy hay rừng ngập mặn,... thì hạn chế sử dụng thiết bị nạo vét kiểu xén hút (hút bụng) và phải chú ý đến việc thực vật có thể làm tắc nghẽn đầu hút khi nạo vét;

2) Khi thảm thực vật tập trung với mật độ cao, nên sử dụng thiết bị nạo vét dạng gầu hoặc sử dụng thiết bị chuyên dụng để dọn dẹp trước khi tiến hành nạo vét.

f) Cuội sỏi và đá tảng

1) Cuội sỏi và đá tảng tập trung nhiều thường gây khó khăn cho công tác nạo vét. Do đó nên lựa chọn sử dụng thiết bị nạo vét như đối với nạo vét vật liệu là mảnh vụn;

2) Khi năng suất nạo vét bị giảm đi đáng kể có nguyên nhân do đá tảng, cần phải nghiên cứu điều chỉnh phương pháp và thay đổi hoặc bổ sung thiết bị nếu cần thiết.

g) Cát tự nhiên có cấp phối tốt

1) Cát tự nhiên có cấp phối tốt thường ở trạng thái chặt, rắn chắc và có khả năng chống xâm nhập rất lớn, ngay cả khi đã được lấy ra khỏi đáy biển và bơm vào khoang chứa vẫn có thể tạo thành khối rắn chắc rất khó đổ xả, do đó cần thiết phải có biện pháp hỗ trợ phù hợp;

2) Đầu cắt của tàu nạo vét kiểu xén hút phải lắp thêm vòi xả nước cao áp hoặc thêm bộ phận làm tơi bùn đất;

3) Chọn tàu kiểu xén hút hoặc sà lan có khoang chứa nghiêng đổ thuận tiện để khi đổ bùn đất, tận dụng dòng nước để hỗ trợ đổ xả và làm sạch khoang chứa.

7.3  Nạo vét duy tu

7.3.1  Khái quát

7.3.1.1  Thiết kế nạo vét duy tu cần phải đảm bảo đáp ứng nhu cầu vận hành và tốc độ sa bồi được giảm thiểu. Các kỹ thuật nạo vét vượt quá và sử dụng bẫy trầm tích nên được xem xét áp dụng để thiết kế cho các khu vực được dự đoán có tốc độ sa bồi cao.

7.3.1.2  Tần suất nạo vét duy tu quyết định tùy thuộc vào mức độ sa bồi và đặc điểm cụ thể tại mỗi vị trí (xem 7.3.6).

7.3.1.3  Phải thu thập tài liệu sa bồi của bến cảng, tuyến luồng và các khu nước khác một cách chi tiết, tìm hiểu và nắm bắt nguồn gốc của bùn cát, cơ chế di chuyển, cơ chế bồi lắng, cường độ sa bồi, khối lượng sa bồi, phân bố sa bồi theo mùa, theo năm và theo không gian để xác định tuyến nạo vét hợp lý.

7.3.1.4  Phải dự báo và giải quyết các mâu thuẫn giữa hoạt động khai thác luồng, bến cảng với hoạt động nạo vét duy tu; lựa chọn thiết bị sao cho phát huy tối đa hiệu quả của thiết bị nạo vét.

7.3.2  Thiết bị nạo vét duy tu

7.3.2.1  Thiết bị nạo vét duy tu yêu cầu phải phù hợp với đặc điểm tự nhiên từng vị trí, điều kiện thi công từng dự án cụ thể và ưu tiên lựa chọn các thiết bị có sẵn trong nước, ít ảnh hưởng đến các hoạt động khai thác xung quanh trong quá trình nạo vét. Việc lựa chọn thiết bị nạo vét duy tu thực hiện theo Điều 8 và Phụ lục B.

7.3.2.2  Khi nạo vét duy tu bến cảng hoặc luồng, ưu tiên dùng tàu nạo vét hút bụng, gầu ngoạm để bảo đảm kinh tế - kỹ thuật; tại vị trí trung chuyển (hố chứa tạm) có khối lượng nạo vét tập trung và không ảnh hưởng đến hoạt động hàng hải thì có thể sử dụng tàu xén thổi (hút phun).

7.3.2.3  Khi nạo vét ở khu vực có lẫn tạp chất như sắt thép, phế liệu, rác thải,... nên ưu tiên sử dụng thiết bị nạo vét loại gầu ngoạm.

7.3.3  Tính toán sa bồi

7.3.3.1  Tính toán sa bồi giữa 2 kỳ nên sử dụng dữ liệu khảo sát độ sâu tại vị trí nạo vét duy tu. Cao độ đáy trước, trong và sau khi nạo vét duy tu phải được đo đạc một cách cẩn thận và nhất quán.

7.3.3.2  Để nâng cao độ tin cậy trong tính toán sa bồi, nên sử dụng một phương pháp nhất quán. Những khu vực nghi ngờ có tồn tại bùn lỏng thì nên sử dụng máy đo sâu hồi âm tần số kép có tần số âm xấp xỉ (15÷33) kHz và (200÷210) kHz.

7.3.4  Lập kế hoạch nạo vét duy tu

7.3.4.1  Khi lập kế hoạch nạo vét duy tu cần phải tính toán, cân nhắc đến các hoạt động khai thác bình thường của cảng, có tính đến loại hình và mật độ phương tiện giao thông.

7.3.4.2  Thiết kế nạo vét duy tu phải đảm bảo tuân thủ các quy định về bảo đảm an toàn hàng hải, an ninh hàng hải, trật tự an toàn giao thông hàng hải, phòng ngừa ô nhiễm môi trường, đảm bảo an toàn và phòng chống thiên tai, phòng chống sạt lở lòng, bờ, bãi sông và không ảnh hưởng đến kết cấu hạ tầng hàng hải và các công trình khác.

7.3.5  Lựa chọn phương pháp nạo vét

7.3.5.1  Lựa chọn phương pháp nạo vét và loại thiết bị cụ thể được sử dụng phải được xác định dựa trên yêu cầu nạo vét cụ thể và đặc điểm cụ thể của hiện trường (xem Điều 8).

7.3.5.2  Ở khu vực có yêu cầu nghiêm ngặt phải giảm thiểu việc giải phóng trầm tích ra môi trường thì phải xem xét lựa chọn phương pháp nạo vét có tỷ lệ phát thải thấp (sử dụng tàu nạo vét gầu nghịch hoặc gầu ngoạm có tấm che), kết hợp với sử dụng các kỹ thuật khác như đổ xả bằng sà lan không tràn.

7.3.5.3  Khi thường xuyên nạo vét duy tu bằng phương pháp phun sục, cần tính đến hậu quả là làm thô trầm tích tại chỗ theo thời gian, cuối cùng có thể cần phải sử dụng tàu hút bụng định kỳ để loại bỏ các trầm tích thô.

7.3.5.4  Nên xem xét lựa chọn những vị trí thuận lợi nhất định trên cầu cảng để có thể đặt thiết bị nạo vét trên bờ.

7.3.5.5  Khi nạo vét gần công trình, cần chú ý cách thức loại bỏ vật liệu mà không gây ra hư hỏng cho công trình. Cần chú ý và thống nhất phương pháp quan trắc tính toàn vẹn của công trình.

7.3.6  Tần xuất nạo vét duy tu

7.3.6.1  Phải căn cứ vào thông báo hàng hải và có tính đến đặc điểm thực tế về hàng hải, hiệu quả, tính sẵn có của thiết bị nạo vét, thời tiết, phạm vi hoạt động và tác động môi trường để xác định phương pháp và tần xuất nạo vét tối ưu về mặt kinh tế và môi trường.

7.3.6.2  Đối với nạo vét duy tu bến cảng, tuyến luồng có thể căn cứ vào lượng sa bồi trung bình hàng năm để lập kế hoạch nạo vét tương ứng.

7.3.6.3  Khi xuất hiện sa bồi đột ngột hoặc sa bồi tương đối tập trung, thì có thể sử dụng phương pháp tăng thêm độ sâu nạo vét dự trữ để duy trì độ sâu thiết kế.

7.3.7  Mật độ đất và nạo vét duy tu

7.3.7.1  Một số trầm tích đáy có tính chất bán lỏng, bao gồm các hạt rất mịn trong dung dịch đậm đặc (bùn lỏng). Độ đậm đặc của bùn có thể ảnh hưởng đến an toàn và khả năng hàng hải của tàu. Do đó cần phải được khảo sát, đánh giá để tính toán thời gian nạo vét duy tu cho phù hợp.

7.3.7.2  Cần chú ý đến sự thay đổi mật độ và tính chất lưu biến của bùn lỏng tại đáy theo không gian và thời gian (đặc biệt là theo ngày và theo mùa).

7.3.7.3  Tại một số khu vực, có thể sử dụng phương pháp nạo vét phun sục để làm giảm mật độ bùn lỏng, tăng cường khả năng vận chuyển của nó và đảm bảo khả năng hàng hải.

7.3.8  Thiết kế công trình bổ sung và thay thế

7.3.8.1  Có thể cân nhắc việc xây dựng các công trình cứng như đê chỉnh trị và nắn dòng để giảm tần xuất và kéo dài chu kỳ nạo vét duy tu.

7.3.8.2  Có thể thiết kế các hố “bẫy trầm tích” trong khu vực nạo vét để kéo dài khoảng cách giữa các lần nạo vét duy tu.

7.3.8.3  Việc thiết kế bất kỳ công trình bổ sung hoặc thay thế nào cần phải được nghiên cứu chi tiết trước khi thực hiện, và có thể phải lập mô hình số. Ngoài mục tiêu hiệu quả về chi phí và lợi ích, còn phải xem xét tác động tiêu cực đến môi trường và cơ sở hạ tầng xung quanh.

7.4  Nạo vét đá

7.4.1  Khái quát

7.4.1.1  Khi nghi ngờ nạo vét sẽ gặp đá, cần phải tiến hành khảo sát hiện trường để xác định sự tồn tại và trữ lượng. Trường hợp gặp đá cuội hay đá tảng, thực hiện theo 7.2.2.2.

7.4.1.2  Phải căn cứ vào mức độ kiên cố của đá để xác định là nạo vét trực tiếp hay phải qua xử lý sơ bộ rồi mới tiến hành nạo vét.

7.4.1.3  Cần chú ý đến việc xử lý sơ bộ đá sẽ làm tăng đáng kể độ phức tạp và thời gian thực hiện dự án, đồng thời đòi hỏi các biện pháp an toàn đặc biệt, bổ sung giấy phép nổ phá và máy móc chuyên dụng.

7.4.2  Thiết bị nạo vét đá

7.4.2.1  Thiết bị sử dụng nạo vét đá cần phải chú ý và đáp ứng những yêu cầu dưới đây:

a) Thiết bị nạo vét phải là chuyên dụng, có tính bền, dẻo dai cao. Nếu là tàu nạo vét xén thổi nên sử dụng loại mũi khoan đá có thể thay lưỡi, nếu là tàu nạo vét gầu ngoạm nên sử dụng gầu hạng nặng;

b) Các bộ phận dễ mài mòn như lưỡi khoan, gầu ngoạm, bơm bùn cần phải chuẩn bị đầy đủ số lượng dự phòng để thay thế khi cần thiết, giảm bớt thời gian ngừng thi công;

c) Khi lập tiến độ thi công nạo vét đá, nên cân nhắc dự phòng thời gian ngừng nghỉ, sửa chữa, thay thế bộ phận bị hư hỏng cho phù hợp;

d) Khi nạo vét đá sẽ gây ra các chấn động tương đối lớn, nên phải thường xuyên chú ý kiểm tra tình trạng động cơ của tàu nạo vét và vị trí lắp đặt máy móc;

e) Để tránh các khối đá lớn làm tắc miệng hút máy bơm, tại đầu hút nên lắp lưới ngăn hoặc vòng chặn đá khối lớn.

7.4.2.2  Lựa chọn thiết bị nạo vét đá cần phải căn cứ vào đặc điểm thiết bị nạo vét, đặc tính của đá và các điều kiện hiện trường cụ thể, sơ bộ ở giai đoạn thiết kế có thể tham khảo hướng dẫn tại Điều 8.

7.4.3  Nạo vét trực tiếp

Thiết bị để nạo vét trực tiếp phải đủ khả năng xuyên qua và phá vỡ đá trong quá trình đào. Sơ bộ có thể tham khảo Điều 8 và Phụ lục B.

7.4.4  Nạo vét đá đã xử lý sơ bộ

Mức độ khó, dễ của việc thi công nạo vét đá đã được xử lý sơ bộ phụ thuộc vào mức độ vỡ vụn và rời rạc của đá đã xử lý. Căn cứ vào mức độ vỡ vụn và rời rạc của đá đã xử lý để tiến hành lựa chọn thiết bị nạo vét. Sơ bộ có thể tham khảo Bảng B.2 trong Phụ lục B.

7.4.5  Xử lý đá sơ bộ

7.4.5.1  Các loại đá mắc ma, đá biến chất và đá trầm tích, nhất thiết phải được xử lý sơ bộ rồi mới tiến hành nạo vét. Mức độ xử lý sơ bộ sẽ do loại hình, công suất, quy mô của tàu nạo vét được sử dụng và chủng loại, cường độ của đá quyết định.

7.4.5.2  Xử lý đá sơ bộ có thể bằng phương pháp nổ mìn bề mặt, khoan nổ mìn, búa đập để làm vụn đá. Căn cứ vào cường độ, khối lượng, độ dày của tầng đá, loại hình và tính năng thiết bị nạo vét đá sau khi xử lý sơ bộ để lựa chọn phương pháp.

7.4.5.3  Khoan nổ mìn là phương pháp xử lý sơ bộ thường được áp dụng cho nạo vét đá khối lượng lớn, vì phương pháp này có hiệu quả và năng xuất cao.

7.4.5.4  Khi sử dụng biện pháp nổ mìn, thực hiện theo TCVN 9161:2012 và cần phải tuân thủ các quy định hiện hành khác có liên quan về sử dụng vật liệu nổ.

7.4.6  Nổ mìn bề mặt

7.4.6.1  Phương pháp nổ mìn bề mặt thường sử dụng ở nơi đá bị lộ hoặc nơi có thể làm sạch tầng phủ bên trên trước khi định vị thuốc nổ. Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào độ sâu của nước và chất lượng tiếp xúc giữa lượng thuốc nổ và đá. Hiệu quả được cải thiện khi độ sâu của nước tăng.

7.4.6.2  Nổ mìn bề mặt có hiệu quả đối với đá tảng, đá trầm tích yếu và các lớp đá mỏng, đặc biệt là khi được phủ bằng lớp vật liệu yếu.

7.4.5.3  Thuốc nổ phải được định vị chính xác theo khoảng cách bằng các khung hoặc nêm và phải được vật nặng đè lên hoặc giữ cố định trong các khu vực sóng hoặc dòng chảy mạnh.

7.4.7  Khoan nổ mìn

7.4.7.1  Khoan nổ mìn chủ yếu là công tác khoan lỗ trên đá bằng thiết bị đặt trên phao nổi hoặc thợ lặn theo sơ đồ và độ sâu định trước, nạp chất nổ vào lỗ khoan và kích nổ. Sơ đồ và chiều sâu khoan phụ thuộc vào đường kính lỗ khoan và lượng chất nổ cần thiết để làm đá vỡ vụn đến chiều sâu thiết kế như mong muốn.

7.4.7.2  Cần phải xem xét các điều kiện hiện trường cụ thể, đặc biệt khi độ dày của tầng đá lớn, phải chú ý đến việc kiểm soát độ lệch so với khoan đứng.

Hình 1 - Bê rộng luồng đào, rãnh đào khi tàu nạo vét làm việc ở vùng nước nông

7.5  Thiết kế thông số nạo vét

7.5.1  Thiết kế chiều rộng luồng đào, chiều sâu nạo vét

7.5.1.1  Thiết kế chiều rộng luồng đào, rãnh đào sao cho hiệu suất nạo vét là lớn nhất.

7.5.1.2  Chiều rộng tối đa, tối thiểu của luồng đào, rãnh đào hiệu quả phụ thuộc vào loại tàu nạo vét và chiều sâu nước trong khu vực thi công. Khi mực nước thi công thấp hơn mớn nước của tàu nạo vét thì chiều rộng rãnh đào cuối cùng không được nhỏ hơn chiều rộng của tàu nạo vét. Trường hợp có cả sà lan thì phải cộng thêm chiều rộng của sà lan.

7.5.1.3  Tàu nạo vét khi hoạt động phải quay từ bên nọ sang bên kia như tàu xén thổi, chiều rộng đào sẽ bằng vệt cắt rộng nhất tại đầu hút hoặc đầu xén kéo dài mở rộng ra ngoài góc thân tầu (Hình 1).

7.5.1.4  Khi sử dụng loại tàu cuốc nhiều gầu múc xả bùn lên sà lan, chiều rộng tối thiểu của luồng đào, rãnh đào ở vùng nước nông phải đủ cho không chỉ cho thiết bị nạo vét mà còn cả cho một hoặc nhiều sà lan neo đậu bên cạnh.

7.5.1.5  Đối với loại tàu xén thổi, tàu nạo vét gầu nghịch và gầu ngoạm do giới hạn của tầm với, nếu chiều rộng luồng thiết kế lớn hơn so với góc quay tối đa của tàu, thì cần xén thêm các rãnh đào song song với rãnh thứ nhất để đạt được chiều rộng luồng thiết kế.

7.5.1.6  Cần xác định độ sâu nạo vét tối thiểu cần thiết có xét đến dự trữ lượng sa bồi hàng năm và các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định công trình để lựa chọn độ sâu nạo vét thiết kế cho phù hợp, đảm bảo đạt được chức năng công trình.

7.5.1.7  Để đạt được chuẩn tắc thiết kế yêu cầu của công trình nạo vét, cần phải xem xét và tính đến nạo vét vượt quá khi thi công, không được phép nạo vét sót lỏi về chiều sâu, chiều rộng và chiều dài thiết kế của luồng đào.

7.5.1.8  Độ sâu và chiều rộng nạo vét vượt quá được quy định trong hồ sơ thiết kế để tính toán, xác định các công trình phụ trợ, biện pháp và tiến độ thi công nạo vét.

7.5.2  Thiết kế độ sâu nạo vét vượt quá

7.5.2.1  Giá trị độ sâu nạo vét vượt quá phụ thuộc vào chất nạo vét, đặc điểm của tàu nạo vét, điều kiện khí tượng, thủy - hải văn trong khu vực, độ sâu nạo vét và sai số của thiết bị đo. Giá trị độ sâu nạo vét vượt quá không lớn hơn giá trị quy định trong Bảng 6, trong đó độ chính xác cao được áp dụng đối với các công trình có yêu cầu cao về độ chính xác như móng công trình đê, kè, khu nước trước bến.

7.5.3  Thiết kế chiều rộng nạo vét vượt quá

7.5.3.1  Thiết kế chiều rộng nạo vét vượt quá phải tính đến trường hợp bị mở rộng do nạo vét đến độ sâu nạo vét vượt quá, rủi ro sạt lở mái dốc hoặc dòng chảy trầm tích.

7.5.3.2  Chiều rộng vượt quá tính toán cho phép mỗi bên ngoài phạm vi của luồng đào phụ thuộc độ chính xác theo phương ngang có thể đạt được mà không ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm việc của tàu nạo vét, nhưng không vượt quá giá trị sau:

(1) Trường hợp nạo vét duy tu 2 m;

(2) Trường hợp nạo vét cơ bản 3 m;

Sai số đối với bờ trên mặt nước phải giảm đi 1,0 m.

7.5.3.3  Sơ đồ mặt cắt thể hiện chiều rộng, độ sâu nạo vét thiết kế và độ sâu, chiều rộng nạo vét vượt quá như ở Hình 2.

Bảng 6 - Giá trị độ sâu nạo vét vượt quá

Hình 2- Mặt cắt thể hiện chiều sâu và chiều rộng nạo vét vượt quá

7.5.4  Thiết kế độ dốc nạo vét

7.5.4.1  Thiết kế độ dốc nạo vét cần phải phân tích, cân nhắc đến các yếu tố dưới đây:

a) Độ ổn định của mái dốc dựa trên các đặc tính cơ lý của đất, đá, điều kiện thủy động lực và ảnh hưởng của dòng chảy, thủy triều, sóng;

b) Đối với lớp đất dưới nước, thông thường không phải toàn bộ đều cố kết mà còn áp lực nước dư, cường độ khá thấp, đặc biệt dưới tác động của thủy triều và vận tốc dòng chảy tại một mực nước nhất định, cần phải xem xét về mức độ ổn định của mái dốc;

c) Đối với đất sét và đất mềm có hàm lượng nước thấp hơn giới hạn dẻo chịu sự tác động của mực nước, lưu tốc và sóng là yếu tố thay đổi, do vậy cần có tài liệu quan trắc lâu dài đồng thời thông qua việc khảo sát chất lượng đất, điều kiện dòng chảy để xác định mái dốc;

d) Đối với lớp phù sa có tính lưu động, khi nạo vét với độ dày lớp phù sa lớn và độ sâu nước nhỏ, thì lấy chuyển động bùn cát làm yếu tố chính để thiết kế mái dốc;

e) Tại cùng một luồng, nhưng tính chất đất và môi trường động lực lại có sự biến đổi lớn, thì cần chia thành nhiều đoạn có mái dốc khác nhau, nếu các đoạn tương đối ngắn thì có thể sử dụng chung một độ dốc và nên chọn mái dốc thoải;

f) Khi thiết kế nạo vét trước hết cần xem xét độ ổn định của mái dốc nạo vét để lựa chọn phương pháp thi công và loại hình thiết bị nạo vét phù hợp;

g) Đối với những công trình có yêu cầu đặc biệt về độ chính xác của mái dốc như nạo vét hố móng, nạo vét công trình lân cận nhau, đào móng đặt đường ống dưới nước,... cần tiến hành xem xét một cách cẩn thận về thiết bị nạo vét, phương pháp thi công, biện pháp định vị, phương pháp giám sát, đồng thời đưa ra các điều kiện và biện pháp đảm bảo tương ứng.

7.5.4.2  Tùy vào từng điều kiện cụ thể có thể sử dụng các phương pháp đào sau đây để tạo mái dốc:

a) Đào thành từng bậc từ trên xuống để mái dốc tự hình thành theo góc nghỉ tự nhiên của đất;

b) Đào thành từng bậc theo mặt cắt hình thang gần đạt đến độ dốc thiết kế, sau khi để cho luồng đào tự nhiên sụp xuống, tiệm cận mái dốc thiết kế (Hình 3). Cao độ đào bậc thang thường trong khoảng từ 1,0÷2,5m;

c) Mái dốc ở phép luồng đào lấy theo mái dốc thiên nhiên tạo thành khi đo đạc nghiệm thu. Không dùng tàu cuốc để san mái dốc hố đào dưới nước. Khối lượng thi công nạo vét sẽ được nghiệm thu theo mái dốc thực tế đo đạc khi nghiệm thu.

Hình 3- Sơ đồ thiết kế mái dốc nạo vét

d) Tàu nạo vét xén thổi được điều khiển bởi nhân viên có nhiều kinh nghiệm, bằng cách vừa di chuyển ngang vừa nâng mũi dao để tạo nên mái dốc;

e) Tàu nạo vét xén thổi sử dụng xe định vị, dụng cụ điều khiển mũi dao tự động có bộ hiển thị.

7.5.4.3  Lựa chọn độ dốc nạo vét phù hợp cần dựa trên đặc tính của đất để giữ cho mái đào ổn định trong điều kiện biển. Độ dốc ổn định dưới nước của một số loại đất, sơ bộ tham khảo trong Bảng 7.

Bảng 7 - Độ dốc ổn định dưới nước của một số loại đất

7.5.4.4  Tại những khu vực chịu tác động của sóng lớn, dòng chảy mạnh, dòng xoáy chân vịt của tầu, hoặc vùng thủy triều lên xuống, độ dốc nạo vét được lựa chọn trên cơ sở kiểm toán ổn định của mái dốc bằng phương pháp trượt cung tròn.

8. Lựa chọn thiết bị nạo vét

8.1  Việc lựa chọn loại, công suất tàu và sơ đồ công nghệ nạo vét phải tính đến các điều kiện hàng hải, địa chất, khí tượng, thủy - hải văn, khối lượng công việc và sự sẵn có thực tế của thiết bị. Ưu tiên lựa chọn các thiết bị nạo vét sẵn có trong nước.

8.2  Mỗi thiết bị nạo vét sẽ có những tính năng nổi trội phù hợp với điều kiện cụ thể nhất định. Khi cần sử dụng đồng thời nhiều chủng loại hoặc nhiều thiết bị, phải đánh giá tính kinh tế và tính hợp lý của các phương án, đồng thời xem xét ảnh hưởng khi làm việc đồng thời của các thiết bị để lựa chọn phương án phù hợp, phát huy hết khả năng của thiết bị nạo vét.

8.3  Ngoài những quy định ở phần này, khi lựa chọn thiết bị nạo vét còn phải tuân thủ các quy định liên quan trong các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu hiện hành.

8.4  Đặc tính và điều kiện hoạt động của các tàu nạo vét trong nước và nước ngoài tham khảo tại Phụ lục B.

9. Sử dụng có hiệu quả, xử lý và di dời chất nạo vét

9.1  Yêu cầu

9.1.1  Vật liệu từ hoạt động nạo vét thường được xử lý hoặc nhận chìm ngoài biển tại các vị trí được cấp phép; tuy nhiên, loại vật liệu trầm tích này cần được xác định là một nguồn tài nguyên tiềm năng.

9.1.2  Việc thu hồi tài nguyên, khoáng sản thông qua hoạt động nạo vét thực hiện theo quy định của pháp luật về tài nguyên, khoáng sản, các quy định về công tác thi công, đổ chất nạo vét và bảo đảm an toàn giao thông đối với hoạt động nạo vét.

9.1.3  Phương pháp sử dụng có hiệu quả và xử lý chất nạo vét nên được coi là một trong những cân nhắc quan trọng nhất ở giai đoạn thiết kế của dự án nạo vét. Việc xử lý, nhận chìm ở biển và sử dụng có hiệu quả chất nạo vét là một phần công việc khi lập kế hoạch dự án, cần được giải quyết và phải được mô tả một cách thích hợp trong giai đoạn đánh giá môi trường.

9.1.4  Khi lập kế hoạch xử lý, nhận chìm và sử dụng có hiệu quả chất nạo vét phải xét đến các thành phần trầm tích, rác, các chất có khả năng gây ô nhiễm lẫn trong đó; phải đáp ứng các tiêu chí cần thiết cho bảo vệ môi trường. Đồng thời cần phải xác định phương tiện vận chuyển chất nạo vét đến vị trí sử dụng hoặc xử lý.

9.1.5  Nếu chất nạo vét có chứa chất gây ô nhiễm đến mức không thể sử dụng hoặc sử dụng hạn chế thì phải đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc xử lý để cải thiện tiềm năng sử dụng.

9.1.6  Khi thực hiện nạo vét khắc phục nhằm loại bỏ trầm tích bị ô nhiễm có khả năng gây hại, cần phải có các biện pháp kiểm soát phù hợp để tránh phát thải ra môi trường.

9.1.7  Khi không đáp ứng các yêu cầu để thu hồi tái sử dụng, chất nạo vét sẽ được vận chuyển và nhận chìm tại các vị trí được cấp phép ở biển (xem 9.4.1) hoặc tại bãi chứa (xem 9.5.3). Việc cấp phép nhận chìm chất nạo vét ở biển phải được xem như là lựa chọn cuối cùng.

9.1.8  Chất nạo vét phải được quản lý theo quy định của pháp luật về bảo vệ môi trường, pháp luật về đất đai, pháp luật về tài nguyên, môi trường biển và hải đảo và các quy định khác liên quan.

9.1.9  Phương án xử lý chất nạo vét phải được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt.

9.2  Phân loại chất nạo vét

9.2.1  Chất nạo vét cần phải được phân loại và mô tả đầy đủ nhằm đánh giá, cân nhắc lựa chọn phương pháp nạo vét, vận chuyển và đánh giá khả năng tái sử dụng.

9.2.2  Chất nạo vét có thể được phân loại thành 4 nhóm, bao gồm: nhóm vật liệu đất, nhóm vật liệu đá, nhóm trầm tích bị ô nhiễm và nhóm vật liệu khác (xem Phụ lục C).

9.2.3  Đối với vật liệu là đất, đá, ngoài việc phải tuân thủ cách phân loại đất đá theo mục đích sử dụng trong các tiêu chuẩn hiện hành như tiêu chuẩn Công tác đất - Thi công và nghiệm thu TCVN 4447:2012, việc phân loại và mô tả đất đá cho mục đích nạo vét - tôn tạo cần phải mô tả rõ tính khó, dễ khi thi công trong quá trình nạo vét - tôn tạo. Tham khảo Bảng C.1, C.2 trong Phụ lục C.

9.2.4  Chất nạo vét thuộc nhóm vật liệu khác có thể có tác động lớn đến hiệu quả, chi phí và / hoặc sự an toàn của hoạt động nạo vét - tôn tạo, do đó cũng cần được mô tả đầy đủ. Các vật liệu khác có thể bao gồm những vật liệu như được chỉ ra trong Phụ lục C.

9.2.5  Nhóm trầm tích bị ô nhiễm bao gồm và được phân loại theo các quy chuẩn kỹ thuật về giới hạn cho phép của một số chất ô nhiễm trong đất và các quy định hiện hành khác về môi trường.

9.3  Sử dụng có hiệu quả chất nạo vét

9.3.1  Khái quát

Chất nạo vét có thể tận dụng để sử dụng cho những mục đích như: làm vật liệu đắp bãi sau kè, san lấp tạo mặt bằng, lấn biển, nuôi các vùng bãi triều ở cửa sông; xây dựng cánh đồng muối; bồi lấp bãi biển, bảo vệ bờ biển; làm vật liệu xây dựng; đắp đê phòng lũ lụt.

9.3.2  Sử dụng đất nạo vét để bồi lấp bãi biển và bờ biển

9.3.2.1  Bồi lấp bãi biển và bờ biển nhằm thay thế trầm tích bị mất đi do xói mòn bằng cách bổ sung trầm tích mang từ nơi khác đến. Trầm tích từ nhiều nguồn khác nhau có thể được sử dụng để bổ sung, bao gồm trầm tích từ hoạt động nạo vét luồng hàng hải hoặc từ các khu vực dưới đáy biển được cấp phép cho đến các nguồn tổng hợp và trên đất liền.

9.3.2.2  Trước khi bồi lấp bờ biển và bãi biển bằng chất nạo vét, cần phải tiến hành thí nghiệm vật liệu (phân tích kích thước hạt và độ nhiễm bẩn) đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và môi trường theo các quy định hiện hành.

9.3.2.3  Vật liệu bồi lấp bãi biển phải có kích thước sao cho tổn thất xảy ra tự nhiên dưới tác động của sóng, thủy triều và dòng chảy là không bị vượt quá. Thành phần vật liệu bổ sung phải tương tự hoặc thô hơn vật liệu tự nhiên trên các bãi biển ổn định có điều kiện tương tự. Thông thường sử dụng vật liệu có kích thước hạt dạng cát (0,063 mm đến 2 mm)).

9.3.3  Sử dụng đất nạo vét làm vật liệu san lấp hoặc vật liệu đắp

9.3.3.1  Khi sử dụng đất nạo vét dạng cát làm vật liệu san lấp hoặc vật liệu đắp có thể làm cho nền đất tôn tạo ổn định về mặt tĩnh nhưng cần phải chú ý đến biện pháp đối phó với hiện tượng hóa lỏng.

9.3.3.2  Khi sử dụng đất nạo vét dạng kết dính làm vật liệu san lấp hoặc vật liệu đắp thường khiến cho nền đắp trở nên rất yếu vì hàm lượng nước cao, do đó cần phải có biện pháp cải thiện đặc tính của đất nạo vét khi đắp hoặc cải tạo đất sau khi đắp để tăng cố kết và tăng cường độ.

9.3.4  Cải thiện đặc tính của đất nạo vét bằng phụ gia ổn định hóa học

9.3.4.1  Một số phương pháp đã được phát triển nhằm để cải thiện đặc tính của đất nạo vét, sau đó sử dụng nó làm vật liệu san lấp hoặc vật liệu đắp bằng cách trộn đất nạo vét với phụ gia ổn định hóa học (thường là xi măng và các chất phụ gia cần thiết khác). Các phương pháp cải thiện đặc tính của đất nạo vét bằng phụ gia ổn định hóa học như: phương pháp trộn dòng khí nén, phương pháp đất xử lý nhẹ, phương pháp trộn trước và phương pháp đất biến đổi Calcia.

9.3.4.2  Các tính năng cơ bản và loại đất phù hợp để áp dụng đối với từng phương pháp được liệt kê trong Bảng 8. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của đất sau xử lý được liệt kê trong Bảng 9.

9.3.4.3  Đặc tính ổn định sau khi trộn đất mềm nạo vét với phụ gia thường được đánh giá thông qua cường độ trung bình của đất xử lý tại chỗ và hệ số điều chỉnh. Cần phải thực hiện kiểm soát chặt chẽ các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả cải tiến đất nạo vét.

9.3.4.4  Khi chất ổn định được bơm vào và trộn với đất nạo vét, có thể làm thay đổi thể tích đất ban đầu. Khi sử dụng, cần thực hiện các biện pháp thích hợp đối với sự dịch chuyển ngang của đất có thể gây ảnh hưởng xấu đến các công trình lân cận nếu có.

9.3.4.5  Khi tôn tạo bằng đất nạo vét có sử dụng chất ổn định hóa học, cần phải xem xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả cải thiện như liệt kê tại Bảng 9.

9.3.4.6  Đất nạo vét cần phải được thí nghiệm để xác định xem có phù hợp với các phương pháp xử lý tương ứng hay không.

a) Trường hợp cải tiến đất nạo vét bằng phương pháp đất xử lý nhẹ và phương pháp trộn dòng khí nén, đối tượng cần xác định là khối lượng riêng của đất nạo vét sẽ ảnh hưởng đến đặc tính vật lý của đất cải tạo, hàm lượng nước, phân bố thành phần hạt, giới hạn chảy và dẻo, dung trọng ướt, hàm lượng hữu cơ và độ pH trong đất nếu cần thiết;

b) Trường hợp áp dụng phương pháp trộn dòng khí nén, thành phần hạt cát trong đất nạo vét từ 30% trở xuống và hàm lượng nước từ 90 đến 110% (gấp 1,3 đến 1,5 lần giới hạn chảy) được coi là tối ưu cho quá trình vận chuyển khí nén của hỗn hợp vật liệu đất và chất ổn định;

c) Phương pháp trộn trước thường phù hợp đối với đất nạo vét có hàm lượng nước tự nhiên từ 15% trở xuống và thành phần hạt mịn từ 15% trở xuống. Các chỉ tiêu cần phải xác định là khối lượng riêng, hàm lượng nước, phân bố thành phần hạt, tỷ lệ tối thiểu và tối đa thành phần hạt cát. Khi mục đích nhằm để giảm áp lực đất, cần tiến hành thí nghiệm nén cố kết ba trục có thoát nước (CD);

d) Các thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn trong phòng thí nghiệm được tiến hành để xác định cường độ, tính lưu động và trạng thái hỗn hợp của đất được xử lý. Mẫu chế bị phải phù hợp theo chỉ dẫn kỹ thuật của các phương pháp tương ứng.

Bảng 8 - Phương pháp cải tiến đất nạo vét bằng phụ gia ổn định hóa học

9.3.4.7  Phải đảm bảo hàm lượng Crôm VI khi trộn tại công trường đáp ứng quy định trong các quy chuẩn và tiêu chuẩn quốc gia hiện hành về giới hạn cho phép của một số chất ô nhiễm trong đất.

9.3.4.8  Tính toán áp lực chủ động tác động lên kết cấu của đất cải tiến bằng chất ổn định hóa học thực hiện theo Điều 5 của TCVN 11820-4-1 và Phụ lục D.

Bảng 9- Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng cải tiến của xi măng và chất kết dính gốc xi măng

9.3.5  Phương pháp đất xử lý nhẹ

9.3.5.1  Phương pháp đất xử lý nhẹ mục đích là tạo ra đất có trọng lượng nhẹ và ổn định bằng cách bổ sung phụ gia làm cứng và làm nhẹ vào đất nạo vét hoặc đất thải xây dựng ở trạng thái lỏng (bùn) với hàm lượng nước cao hơn giới hạn chảy của đất vật liệu ban đầu, và sau đó sử dụng chúng làm vật liệu đắp hoặc san lấp. Đất xử lý nhẹ bằng bọt hay hạt nở được gọi là đất xử lý bọt và đất xử lý hạt nở.

9.3.5.2  Phương pháp đất xử lý nhẹ được sử dụng với kỳ vọng làm giảm độ lún tương đối hoặc độ lún không đều, giảm áp lực đất và chuyển vị ngang, cải thiện khả năng thi công. Khi áp dụng phương pháp này, khối lượng đơn vị và cường độ của đất nhẹ, ảnh hưởng đến chất lượng nước, v.v., phụ thuộc vào mô hình sử dụng mục tiêu. Cần phải đánh giá sự phù hợp bao gồm cả đánh giá môi trường, ứng dụng và hiệu quả của phương pháp được tổng hợp trong Bảng 10.

9.3.5.3  Phương pháp kiểm tra tính năng của đất xử lý nhẹ có thể thực hiện như đối với đất quy định tại các Điều 6, 7, 8, 9, 10 của TCVN 11820-4-1, trừ thí nghiệm xác định tỷ lệ phối trộn.

9.3.5.4  Các thử nghiệm trong phòng phải được tiến hành để xác định tỷ lệ hỗn hợp thỏa mãn các thông số đặt ra trong quá trình kiểm tra tính năng như cường độ, tính lưu động và trạng thái hỗn hợp của đất được xử lý. Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ trọng của đất sau xử lý là hiệu suất khử bọt, sự giảm kích thước bong bóng do áp lực nước khi bơm vận chuyển vào vị trí xây dựng và sự co ngót của bọt trong quá trình phát triển cường độ. Ngoài ra, phải tiến hành các thí nghiệm về khả năng chống tách lớp dưới nước, suy giảm cường độ trong quá trình xây dựng. Phương pháp thực hiện tham khảo trong Phụ lục E và tiêu chuẩn OCDI 2020, Phần III, Chương 2, 5.6.

Bảng 10 - Ứng dụng và hiệu quả của phương pháp đất xử lý nhẹ

9.3.6  Phương pháp trộn trước

9.3.6.1  Phương pháp trộn trước là phương pháp trộn thêm các chất kết dính và phụ gia vào đất nạo vét để tạo ra đất ổn định, sau đó sử dụng đất ổn định này làm vật liệu đắp. Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng chất ổn định gốc xi măng để tạo sự kết dính cho đất nạo vét thông qua phản ứng hóa học giữa đất nạo vét và chất ổn định.

9.3.6.2  Trong phương pháp này, đất đã qua xử lý được vận chuyển đổ vào một nơi đã xác định trước, sau đó một nền đất ổn định sẽ được tạo ra mà không cần bất kỳ xử lý đặc biệt nào.

9.3.6.3  Khi xây dựng dưới nước, độ chặt không tăng lên bởi lu nèn, nhưng cường độ được tăng lên nhờ tác dụng ổn định của xi măng.

9.3.6.4  Đất nạo vét phù hợp để áp dụng phương pháp này phải có chứa hàm lượng hạt cát từ 80% trở lên. Đất dính không phù hợp vì có thể gây ra dao động đáng kể trong các đặc tính cơ học của đất sau xử lý tùy thuộc vào tính chất đất ban đầu.

9.3.6.5  Các thử nghiệm hỗn hợp trong phòng thí nghiệm phải được tiến hành để xác định loại, khối lượng phụ gia và chất chống phân tách.

9.3.6.6  Phương pháp trộn trước có thể sử dụng nhằm giảm áp lực đất và chống hóa lỏng, gia cố nền đất yếu hoặc nhằm giảm bớt chuyển vị ngang của cầu tàu. Phương pháp trộn trước có thể tham khảo thêm trong Phụ lục F và tiêu chuẩn OCDI 2020, Phần III, Chương 2, 5.8.

9.3.7  Phương pháp trộn dòng khí nén

9.3.7.1  Phương pháp trộn dòng khí nén là tạo ra đất ổn định bằng cách trộn chất kết dính với đất nạo vét và sử dụng hiệu ứng hỗn loạn của dòng chảy được tạo ra bên trong các đường ống áp lực trong khi vận chuyển bằng khí nén đến vị trí xác định trước.

9.3.7.2  Đất nạo vét sau xử lý bằng phương pháp trộn dòng khí nén có thể thi công trên cạn hoặc dưới nước. Đối với phương pháp thi công dưới nước, cần chú ý sử dụng đường ống để không thả đất ổn định trực tiếp xuống nước.

9.3.7.3  Ứng dụng chính của phương pháp là tạo ra vật liệu san lấp, đắp mở rộng kè và vật liệu ngăn cách cho các bãi chôn lấp trên đất liền và trên biển, làm vật liệu đắp nền hoặc vật liệu đắp sau tường cho kè và cầu tàu, giảm áp lực đất và chống hóa lỏng, và có thể tùy chỉnh cường độ. Ứng dụng và hiệu quả của phương pháp như liệt kê ở Bảng 11.

Bảng 11- Ứng dụng và hiệu quả chính của phương pháp trộn dòng khí nén

9.3.7.4  Bùn đất nạo vét hoặc đất dư thừa tạo ra từ các công trường xây dựng có đặc tính phù hợp như tóm tắt trong Bảng 12 đều có thể áp dụng phương pháp này.

9.3.7.5  Việc kiểm tra tính năng của đất sau xử lý bằng trộn dòng khí nén thực hiện như đối với đất được quy định trong các Điều 6, 7, 8, 9, 10 của TCVN 11820-4-1.

9.3.7.6  Độ lưu động của hỗn hợp đất nạo vét và chất kết dính khi vận chuyển và bơm khí nén đóng vai trò quan trọng trong quá trình việc xây dựng. Do đó, các thử nghiệm hỗn hợp trong phòng phải được thực hiện để xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu về cường độ và độ lưu động yêu cầu. Tham khảo thêm trong Phụ lục G và tiêu chuẩn OCDI 2020, Phần III, Chương 2, 5.17.

Bảng 12 - Ứng dụng của đất ổn định bằng phương pháp trộn dòng khí nén

9.3.8  Phương pháp đất biến đổi Calcia

9.3.8.1  Phương pháp đất biến đổi Calcia tạo ra đất ổn định bằng cách trộn xỉ luyện thép chuyển đổi làm nguyên liệu thô (được gọi là chất điều chỉnh Calcia) với đất nạo vét. Đất nạo vét có hàm lượng hạt mịn từ 20% trở lên thích hợp áp dụng với phương pháp này.

9.3.8.2  Đất biến đổi Calcia là một loại vật liệu có các đặc tính lý, hóa học đã được thay đổi, tăng cường độ, giảm độ đục và làm sạch trầm tích đáy biển, và có thể được sử dụng để xây dựng vùng bãi triều nông, làm vật liệu đắp cho bến cảng, sân bay, công trình ven biển, san lấp, lấn biển, và tôn tạo, v.v., Các ứng dụng chính như trong Bảng 13.

Bảng 13 - Ứng dụng chủ yếu của đất biến đổi Calcia

9.3.8.3  Đất biến đổi Calcia phát triển cường độ bằng phản ứng hydrat hóa giữa canxi giải phóng từ chất điều chỉnh Calcia và Silica hoặc Alumin có trong đất nạo vét. Cường độ sẽ thay đổi tùy thuộc vào sự kết hợp của từng yếu tố, do đó, thiết kế tỷ lệ hỗn hợp nên được quyết định bằng cách thực hiện phối trộn sơ bộ.

9.3.8.4  Đất biến đổi Calcia có thể được trộn và sản xuất bằng các phương pháp xây dựng thông thường, hiện đang được sử dụng tại các công trường xây dựng như trộn trạm trộn liên tục, trộn dòng khí nén và trộn bê tông.

9.3.8.5  Cần phải khẳng định về chất lượng và phải hiểu rõ các đặc tính của đất biến đổi Calcia trước khi sử dụng.

9.3.8.6  Chất điều chỉnh Calcia là sản phẩm được chỉ định bởi các nhà sản xuất thép. Khi sản xuất và sử dụng chất điều chỉnh Calcia, cần tuân thủ các luật và / hoặc quy định liên quan, đặc biệt chú ý đến tác động môi trường sống của con người.

9.3.8.7  Đất biến đổi Calcia phải được thiết kế để đáp ứng các tiêu chí và chức năng được chỉ định theo mục đích ứng dụng.

9.3.8.8  Việc kiểm tra tính năng của đất biến đổi Calcia thực hiện như đối với đất được quy định trong TCVN 11820-4-1. Tham khảo thêm về phương pháp đất biến đổi Calcia trong Phụ lục H.

9.4  Nhận chìm chất nạo vét ở biển

9.4.1  Nhận chìm chất nạo vét ở biển là một thực tế phổ biến đối với vật chất phát sinh từ hoạt động nạo vét, khi đó chất nạo vét được nhận chìm tại vị trí được cấp phép và được kiểm soát bởi các quy định của pháp luật.

9.4.2  Xem xét phương án nhận chìm ở biển khi việc thu hồi để sử dụng có hiệu quả chất nạo vét là không khả thi. Quy trình cấp phép để nhận chìm chất nạo vét trên biển được thực hiện theo các quy định hiện hành.

9.4.3  Việc nhận chìm chất nạo vét ở biển phải đáp ứng các yêu cầu sau:

a) Tuân thủ các quy định kỹ thuật đánh giá chất nạo vét để nhận chìm ở biển;

b) Tuân thủ các quy định kỹ thuật xác định khu vực nhận chìm chất nạo vét ở biển;

c) Lựa chọn vị trí xả thải không phát tán chất nạo vét gây ảnh hưởng tới môi trường và các hệ sinh thái ven bờ;

d) Phải nghiên cứu quy luật chuyển động của bùn cát trong khu vực bãi thải để ngăn chặn bùn cát nhận chìm cuối cùng quay trở lại; cố gắng rút ngắn khoảng giữa khu vực nạo vét và vị trí xả chất nạo vét;

e) Phải căn cứ vào khối lượng cần nhận chìm để xác định phạm vi, vị trí và giới hạn của khu vực xả bùn;

f) Nơi xả bùn phải có đủ vùng nước tác nghiệp, nếu khối lượng công trình lớn, nhiều tàu thuyền đồng thời tác nghiệp thì có thể chọn nhiều nơi xả bùn;

g) Độ sâu nước tối thiểu cần thiết trong khu vực xả bùn có thể được tính theo công thức sau:

trong đó:

h - độ sâu nước tối thiểu của khu vực xả bùn (m);

h_T - mớn nước thiết kế của tàu nạo vét hoặc sà lan chở bùn (m);

h_k - độ sâu nước tăng thêm (m), có thể lấy giá trị từ Bảng 14;

h_B - độ sâu vượt đáy tàu khi cửa xả bùn mở, (m);

h_n - độ dày bùn thiết kế (m).

- Khi tàu lai được sử dụng để kéo sà lan chở bùn, nếu mớn nước lớn nhất của tàu lai lớn hơn khi sà lan mở xả đáy h_T + h_B, thì h_T + h_B trong công thức trên được thay thế bằng mớn nước lớn nhất của tàu lai.

- Khi chiều sâu nước thực tế tại khu xả bùn nhỏ hơn h + 2m, cần phải theo dõi độ sâu mực nước của khu đổ bùn trong quá trình thi công.

Bảng 14 - Độ sâu nước tăng thêm theo loại chất nạo vét

9.5  Di dời vật chất nạo vét

9.5.1  Đổ bên cạnh

9.5.1.1  Đổ bên cạnh là việc đổ chất nạo vét bằng gầu hoặc bằng cách bơm đến khu vực liền kề với khu vực nạo vét như trường hợp nạo vét rãnh tạm thời để đặt đường ống hoặc cáp.

9.5.1.2  Khi thực hiện đổ bên cạnh, vị trí đổ phải đủ cách xa khu vực nạo vét và nằm ở phía hạ lưu để giảm thiểu rủi ro chất nạo vét quay trở lại khu vực nạo vét sau khi đổ.

9.5.1.3  Đối với vật liệu dạng hạt, phạm vi lắng đọng phải nằm bên ngoài biên tự nhiên của khu vực nạo vét.

9.5.2  Khuấy trộn (bằng tàu nạo vét sục khuấy)

9.5.2.1  Nạo vét bằng khuấy trộn là phương pháp chuyển bùn đất thành huyền phù bằng cơ học hoặc thủy lực, sau đó tận dụng dòng chảy và độ dốc tự nhiên để vận chuyển bùn đất dạng huyền phù ra khỏi khu vực ban đầu.

9.5.2.2  Khuấy trộn thích hợp để loại bỏ bùn, cát mịn và các lớp bùn mới bồi lắng. Bùn cát được loại bỏ khỏi khu vực cần nạo vét, nhưng vẫn còn trong hệ sinh thái tự nhiên và do đó trạng thái cân bằng của nó ít bị xáo trộn hơn. Khuấy trộn thường được sử dụng trên sông, hồ, biển, nạo vét phù sa, nạo vét hải cảng ... (tham khảo tại Phụ lục B).

9.5.3  Chứa chất nạo vét trên bờ

9.5.3.1  Các khu vực chứa trên bờ được xây dựng đặc biệt để chứa vật liệu không thể sử dụng (tôn tạo đất là một hình thức). Cần phải tính đến việc khu vực này có thể bị chiếm chỗ trong một thời gian dài mà không thể thực hiện các hoạt động khác trên đó.

9.5.3.2  Khu vực chứa nên bố trí gần vị trí neo đậu của tàu nạo vét trong vùng được che chắn để giảm thiểu sự gián đoạn đối với các hoạt động trên biển và trên đất liền.

9.5.3.3  Khi chứa chất nạo vét trên bờ, cần phải tiến hành phân tích các điều kiện sau:

a) Đặc điểm nền móng khu vực chứa: cường độ, khả năng chịu tải và độ ổn định, bề mặt có cần dọn dẹp hay không;

b) Đặc điểm của đất nạo vét: tính cố kết, tính thoát nước và cường độ;

c) Tính khả thi về vật liệu xây dựng công trình lấn biển hoặc đê bảo vệ bờ;

d) Địa hình và hệ thống thoát nước tại hiện trường;

e) Điều kiện hoạt động bình thường của thiết bị.

9.5.3.4  Dung tích của khu vực chứa trên bờ có thể được xác định theo công thức sau:

Trong đó: V_P - Dung tích khu vực chứa (m³)

V_W - khối lượng bùn nạo vét (m³)

h₁ - độ sâu tăng thêm dự phòng lượng mưa (m), lấy bằng 0,5m;

h₂ - chiều cao dềnh khi đổ xả (m), lấy bằng 0,5m;

A_P - diện tích khu chứa (m₂);

K_S - hệ số tơi xốp của đất, xác định qua thí nghiệm, khi không có tài liệu thí nghiệm có thể tham khảo Bảng 15 và Bảng 16 để xác định.

Bảng 15- Hệ số tơi xốp của đất hạt mịn K_s

Bảng 16- Hệ số tơi xốp của đất hạt lớn K_s

9.5.3.5  Độ sâu tối ưu của lắng đọng thay đổi tùy theo từng điều kiện cụ thể, tuy nhiên khi đắp theo một quy trình, độ sâu được hoàn thành không được vượt quá 1,5m. Đối với các khu chứa lâu dài, có thể tiến hành đắp dần dần, trong trường hợp đó, mỗi lần nâng cao độ đắp trung gian phải được giới hạn trong khoảng 1m.

9.5.3.6  Tổng dung tích khu chứa phải đảm bảo đủ sức chứa khối lượng chất nạo vét cuối cùng theo cách tính tại 9.5.3.4. Khi khối lượng chất nạo vét quá lớn, cần phải tính đến các biện pháp xử lý làm giảm thể tích đất nạo vét (như làm tăng tốc độ cố kết bằng thoát nước và gia tải, cố kết chân không) để kéo dài thời gian khai thác và tăng công suất của khu chứa.

9.5.3.7  Thiết kế chứa chất nạo vét trên bờ cần phải tính đến các giải pháp thoát nước và ổn định đê bao.

9.5.4  Khu vực chứa ngoài khơi

9.5.4.1  Khu vực chứa ngoài khơi được xây dựng đặc biệt để chứa chất nạo vét nhằm đạt được chức năng của dự án, khi các phương pháp xử lý khác không có hiệu quả.

9.5.4.2  Khu vực chứa ngoài khơi cần tuân thủ các khuyến nghị chung tại 9.4.1, ngoại trừ các khu vực được hình thành do các hố nạo vét dưới đáy biển (thường tận dụng khu vực đã đào hoặc nạo vét sâu). Trong trường hợp cần thiết, để đảm bảo môi trường, có thể bố trí một lớp phủ bằng vật liệu phù hợp để bảo vệ vật liệu chứa bên dưới. Loại, hình thức và độ dày của lớp phủ xác định trên cơ sở đánh giá cẩn thận các điều kiện hiện trường để đảm bảo rằng khả năng bảo vệ có hiệu quả.

10. Thiết kế tôn tạo

10.1  Yêu cầu

10.1.1  Công tác tôn tạo được thực hiện nhằm phục vụ các mục đích như:

a) Tạo mặt bằng để xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông;

b) Tạo mặt bằng xây dựng nhà ở, xây dựng cơ sở cộng đồng và không gian công cộng;

c) Tạo mặt bằng xây dựng cho cảng và các khu công nghiệp;

d) Lấn biển;

e) Loại bỏ các khu vực nước bị ô nhiễm nặng và cải thiện điều kiện thủy lực bằng cách cải tạo lại đường bờ biển.

10.1.2  Thiết kế công trình tôn tạo phải đáp ứng các yêu cầu của kế hoạch sử dụng và phát triển trong tương lai, đặc biệt liên quan đến yếu tố thời gian thi công, độ lún của khối đắp tôn tạo và đất nền và yếu tố môi trường.

10.1.3  Cần phải thu thập đầy đủ thông tin về điều kiện khí tượng, thủy văn, đặc điểm đất nạo vét và tôn tạo, mục đích sử dụng công trình tôn tạo, thời gian sử dụng và cao độ tôn tạo để thiết kế phương pháp tôn tạo có hiệu quả kinh tế nhất. Nội dung và phương pháp khảo sát, thực hiện theo Điều 6.

10.1.4  Trước khi thiết kế tôn tạo, phải thực hiện và hoàn thành những công việc sau:

a) Thủ tục cấp phép về thu hồi và sử dụng chất nạo vét cho mục đích tôn tạo;

b) Vị trí và địa hình của nơi lấy đất và khu vực cần tôn tạo, tính chất cơ lý của đất, phân bố và trữ lượng;

c) Khả năng thích ứng của thiết bị nạo vét đối với điều kiện tại hiện trường và điều kiện bố trí lắp đặt đường ống vận chuyển bùn (nếu phải sử dụng đường ống);

d) Điều kiện thải nước dư từ khu vực tôn tạo và tác động đến môi trường xung quanh, yêu cầu về bảo vệ môi trường;

e) Điều kiện thủy văn, địa chất để xây dựng và nguồn vật liệu xây dựng tường chắn nước;

f) Yêu cầu về thời gian và chất lượng thi công;

g) Đánh giá tính khả thi về kinh tế - kỹ thuật của công trình.

10.1.5  Thiết kế công trình tôn tạo phải bao gồm nội dung các công việc sau:

a) Xác định vị trí và phạm vi nơi lấy đất và khu vực tôn tạo;

b) Xác định trữ lượng và chất lượng vật liệu đắp phù hợp với yêu cầu tôn tạo;

c) Tính toán xác định độ lún của đất nền nơi tôn tạo, độ lún của khối đắp, khối lượng đắp bù lún và cao trình thiết kế tôn tạo;

d) Lựa chọn thiết bị nạo vét và phương pháp thi công tôn tạo hợp lý;

e) Thiết kế tường chắn nước và đường xả nước dư;

f) Lập phương án bố trí lắp đặt đường ống bơm bùn;

g) Cân nhắc những yêu cầu về thiết bị thoát nước cần thiết để gia cố nền;

h) Phương pháp xây dựng và giám sát chất lượng;

i) Xây dựng tiến độ thi công;

j) Lập dự toán công trình.

10.2  Xác định tiêu chí tính năng tôn tạo

Vật liệu đắp và phương pháp thi công tôn tạo phải đáp ứng được các tiêu chí tính năng tôn tạo, bao gồm độ ổn định, độ lún, cường độ và khả năng thoát nước.

10.2.1  Độ lún

10.2.1.1  Cần phải xác định được tốc độ và tổng độ lún của nền đất khi đắp dựa vào các đặc tính của nền đất nơi tôn tạo và vật liệu đắp thông qua khảo sát hiện trường và các thí nghiệm trong phòng.

10.2.1.2  Khi tôn tạo trên nền đất yếu như bùn, sét hoặc than bùn không cố kết, do tải trọng của vật liệu đắp dẫn đến sự cố kết của nền đi kèm với độ lún của khối đắp. Độ lún này được xác định theo lý thuyết cơ học đất dựa trên đặc điểm đất nền và tải trọng khối đắp, tham khảo trong tiêu chuẩn TCVN4253-2012.

10.2.1.3  Việc xác định độ lún và ảnh hưởng của nó đến khối lượng đất đắp cuối cùng cần được thực hiện trước khi đắp. Cần phải tính đến việc lún không đều (lún lệch) khác nhau ở những vùng địa chất phức tạp.

10.2.14  Cao độ thiết kế của công trình tôn tạo được tính toán theo công thức sau:

Trong đó: h_R - Cao độ tôn tạo thiết kế (m);

h_S - Cao độ tôn tạo hoàn thiện yêu cầu (m);

Δh - Chiều dày dự phòng do lún (m). Giá trị Δh tính toán phụ thuộc phương pháp gia cố đất nền, phương pháp xác định tham khảo tại tiêu chuẩn TCVN4253-2012.

10.2.1.5  Khối lượng vật liệu đắp cần thiết để đạt được cao độ tôn tạo thiết kế (h_R) được xác định theo công thức sau:

Trong đó: V - khối lượng đất đắp cần thiết (m³);

V₁ - khối lượng đất đắp bao gồm cao độ dự phòng thiết kế (m³);

ΔV₁ - khối lượng đắp bù do khối đất đắp cố kết trong thời gian thi công (m³);

ΔV₂ - khối lượng đắp bù lún do tải trọng khối đắp gây ra trong quá trình thi công (m³);

P - tỉ lệ hao hụt vật liệu khi đắp (%).

10.2.1.6  Trong quá trình nạo vét, vận chuyển, đắp đất, khối lượng đất đắp cần phải dựa vào tình hình cụ thể và kinh nghiệm mà điều chỉnh cho phù hợp. Khi thiếu tài liệu tin cậy, trong giai đoạn thiết kế, các tham số trong công thức (5) có thể xác định dựa theo nguyên tắc sau:

a) P cần được xác định theo kích thước hạt của đất, vị trí của cửa xả nước, chiều cao và khoảng cách từ ống xả bùn, cách bố trí ống xả bùn, cao độ tôn tạo và điều kiện thủy lực, điều kiện thi công cụ thể và kinh nghiệm để xác định, đặc biệt phải chú ý đến sự thất thoát của thành phần đất hạt mịn;

b) Khối lượng bù lún ΔV₂ được xác định dựa vào tính chất cơ lý của nền đất ở khu vực tôn tạo, phương pháp tính toán có thể tham khảo trong TCVN4253-2012;

c) Bản thân khối đất đắp cố kết gây ra khối lượng bù lún ΔV₁, giá trị của nó được xác định qua các trường hợp sau:

- Nếu là đất cát thì bù thêm tối đa bằng 5% chiều dày ban đầu;

- Nếu là đất dính, bù thêm 20% chiều dày ban đầu;

- Nếu là đất sét pha hoặc cát pha, lấy khoảng từ 10%~15% chiều dày ban đầu.

d) Khối lượng đất đắp bao gồm cao độ dự phòng thiết kế V₁ tính toán dựa vào đường thiết kế và đường địa hình tự nhiên.

10.2.1.7  Ngoài việc tính toán đảm bảo độ lún của khu vực tôn tạo, cần chú ý phải xem xét sự ảnh hưởng lún đến các công trình và cơ sở hạ tầng bên cạnh.

10.2.2  Cường độ và độ ổn định công trình tôn tạo

10.2.2.1  Cần phải tính đến độ bền cắt của vật liệu đắp cũng như khả năng chịu lực của đất nền trong khu vực tôn tạo.

10.2.2.2  Khi công trình tôn tạo có chiều cao đắp lớn, cần phải tính toán và có biện pháp đảm bảo độ ổn định trong quá trình đắp và sau khi đắp.

10.2.2.3  Phương pháp tính toán khả năng chịu lực và ổn định mái dốc công trình tôn tạo như đối với công trình đắp nền đất thông thường, có thể tham khảo trong TCVN 4253- 2012.

10.2.3  Tính thấm

10.2.3.1  Khả năng thoát nước của công trình tôn tạo phụ thuộc vào khả năng thoát nước của vật liệu đắp. Do vậy, cần phải thí nghiệm xác định tỷ lệ thành phần hạt mịn phù hợp trong vật liệu đắp để đảm bảo khả năng thoát nước cho công trình tôn tạo.

10.2.3.2  Có thể tham khảo phương pháp tính toán khả năng thấm của vật liệu đất hạt mịn trong TCVN 4253-2012 để tính toán khả năng thoát nước công trình tôn tạo.

10.2.4  Độ trương nở và hao hụt

10.2.4.1  Khi thiết kế, tính toán khối lượng tôn tạo, cần phải tính đến tính trương nở và hao hụt của loại vật liệu trầm tích. Mức độ trương nở phụ thuộc vào đặc tính hiện trường của trầm tích, phương pháp nạo vét, vận chuyển và tôn tạo.

10.2.4.2  Phương pháp xác định đặc trưng trương nở của đất có thể tham khảo trong TCVN 8719: 2012.

10.3  Chuẩn bị hiện trường

10.3.1  Mặt bằng tôn tạo phải đảm bảo đáp ứng mục đích và hiệu suất chức năng cần thiết của công trình bên trên trong suốt thời gian tính toán, có tính đến các điều kiện tự nhiên, tình trạng sử dụng và các điều kiện khác nhau của vật liệu cải tạo.

10.3.2  Trong trường hợp khu vực tôn tạo có các lớp bùn yếu trên bề mặt thì cần loại bỏ hoặc phải tiến hành cải tạo nền trước khi đắp. Phương pháp cải tạo nền đất công trình tôn tạo thực hiện theo Điều 11.

10.3.3  Việc dự báo và kiểm soát độ lún của khu vực tôn tạo cần phải được tiến hành trong suốt quá trình tôn tạo.

10.3.4  Loại bỏ đất trong quá trình chuẩn bị ở khu vực tôn tạo chắc chắn để lại một lớp đất bị xáo trộn mềm phía sau quá trình hình thành nên được giải quyết trên thực tế hoặc theo thiết kế.

10.3.5  Lựa chọn khu vực nạo vét lấy đất để tôn tạo phải phù hợp với những nguyên tắc dưới đây:

a) Khu lấy đất phải gần nơi tôn tạo, rút ngắn tối đa khoảng cách vận chuyển, giảm giá thành. Khi có thể kết hợp nạo vét và tôn tạo, phải cố gắng tận dụng triệt để đất nạo vét phù hợp với yêu cầu tôn tạo;

b) Chất lượng, khối lượng đất nạo vét phải thỏa mãn yêu cầu thiết kế, vật liệu đất phải là lớp không có vỏ che đậy và lớp giữa, hoặc lớp phủ hoặc lớp giữa rất mỏng, độ sâu khai thác của vật liệu đất đạt chuẩn phải nằm trong phạm vi độ sâu làm việc bình thường của tàu nạo vét;

c) Khu vực nạo vét và lân cận phải có điều kiện thi công tốt, giao thông đường thủy của khu tôn tạo phải lưu thông tốt, khi cần thiết có thể tính đến việc mở đường thông thi công tạm thời phục vụ công tác đào, vận chuyển bùn;

d) Khu vực nạo vét phải tránh chướng ngại vật dưới nước, thuốc nổ, vùng nuôi trồng thủy sản và vùng nhạy cảm môi trường;

e) Khu vực nạo vét lấy đất không nên ảnh hưởng đến sự ổn định của bờ biển, trạng thái dòng sông và công trình kiến trúc, luồng lạch, đê lân cận.

10.3.6  Phải kết hợp dựa vào yêu cầu của công trình tôn tạo và điều kiện hiện trường để lựa chọn đất nạo vét phù hợp sử dụng tôn tạo. Trong trường hợp có thể, chỉ sử dụng chất nạo vét dạng hạt để tôn tạo.

10.3.7  Trường hợp tôn tạo đất lâu dài có thể sử dụng đất nạo vét từ hoạt động nạo vét duy tu, giai đoạn cố kết thường tính hàng năm và nền đất đắp chỉ có thể chịu tải nhẹ trừ khi đất lấp đã được ổn định hoặc cải thiện để giảm hàm lượng nước.

10.3.8  Khi khu vực nạo vét cách xa nơi tôn tạo, có thể cần phải trung chuyển chất nạo vét. Khi này, cần phải tính đến thể tích đắp cuối cùng phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng hạt mịn có trong chất nạo vét và lượng hao hụt của chúng trong quá trình vận chuyển.

10.3.9  Khi tỷ lệ vật liệu không thích hợp để đắp là đáng kể hoặc sự hao hụt vật liệu mịn không chấp nhận được thì cần nạo vét chọn lọc để loại bỏ và di dời lớp vật liệu không thích hợp. Trong một số trường hợp có thể nạo vét vật liệu chất lượng tốt bên dưới lớp phủ bằng phương pháp hút sâu.

10.3.10  Khi chất nạo vét được vận chuyển đến nơi đắp bằng phương pháp thủy lực, cần phải xem xét đến sự ảnh hưởng do hiện tượng phân tầng của vật liệu hạt mịn, hạt thô sẽ lắng gần điểm xả và hạt nhỏ hoặc có trọng lượng riêng nhỏ hơn được chuyển đi xa làm cho vật liệu mịn có thể tập trung ở phía trên mặt ngoài lớp vật liệu đắp chắc hơn, tạo thành lớp đắp yếu trước khi thực hiện việc đắp chính.

10.3.11  Nếu khu vực nạo vét là vùng quan trọng cho cư dân ven biển hoặc là cần thiết cho việc tái sinh sản các sinh vật biển, thì cần cân nhắc kỹ lưỡng nguồn lợi mang lại của việc khai thác vật liệu này so với những thiệt hại tiềm ẩn tạm thời hay lâu dài. Thường thì hậu quả sẽ giảm thiểu bằng cách chỉ khai thác lớp bề mặt mỏng và tiến hành nạo vét trong mùa thích hợp.

10.3.12  Thiết kế đê bao phải phù hợp với các quy định sau:

a) Đối với đê bao bằng đất, có thể áp dụng các hình thức như đê bùn, đê đất cát, đê làm bằng túi vải địa kỹ thuật và đê làm bằng vật liệu hỗn hợp, phải xem xét tính kinh tế để chọn dùng vật liệu xây đê tại địa phương cho phù hợp, khi cần thiết phải tính đến việc xử lý nền đất.

b) Đối với công trình lấn biển hoặc tôn tạo quy mô lớn và khu vực tôn tạo gần mặt nước, phải xây dựng đê chắn sóng, ngăn dòng chảy mang tính bảo vệ vĩnh viễn đối với khu vực tôn tạo chống lại sự xâm hại lâu dài.

c) Đối với khu vực tôn tạo theo giai đoạn, phân chia khu vực hoàn công, kể cả những khu vực đắp đất cần phân cách để tạo điều kiện cho chất nạo vét đắp tôn tạo lắng đọng thì phải thiết kế tường chắn nhỏ riêng biệt nếu công trình yêu cầu.

d) Khi chiều dày tôn tạo quá lớn cần phải phân lớp đắp, phân lớp xử lý, để tiết kiệm vốn đầu tư xây kè, đê bao, nếu điều kiện cho phép thì có thể tiến hành thiết kế theo phương thức chia giai đoạn, chia lớp xây đê (Hình 4), đồng thời áp dụng biện pháp sử dụng đất thích hợp từ công trình tôn tạo để đắp đê.

e) Thiết kế kích thước đê bao tạm, phải xác định dựa vào quy định dưới đây:

1) Phân lớp đắp và tạo đê như Hình 4;

Hình 4- Sơ đồ phân lớp đắp và tạo đê bao

- Kích thước các loại đê làm từ vật liệu khác nhau, xem Bảng 17.

Bảng 17- Kích thước đê bao khuyến nghị ứng với loại vật liệu chất nạo vét

2) Chiều cao đê bao xác định theo công thức sau:

Trong đó: h - Chiều cao đê thiết kế (m);

h_R - Chiều dày thiết kế tôn tạo xác định từ công thức (4) (m);

h_c - Độ lún dự phòng của bản thân đê (m);

h_A - Chiều cao an toàn (m).

3) Khi thi công đê trên nền đất yếu hoặc chiều cao đê vượt quá 3m thì phải tính toán tính ổn định cho đê. Phương pháp tính toán có thể tham khảo trong TCVN4253-2012;

4) Khối lượng công trình đê bao phải bao gồm tổng khối lượng các đê nhỏ.

f) Khi sử dụng ống vải địa kỹ thuật nhồi đất làm đê, cần phải tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của vật liệu nhồi và của vải địa kỹ thuật được quy định trong TCVN 13565:2022.

g) Thiết kế cửa thoát nước và kênh thoát nước cho công trình tôn tạo phải phù hợp với quy định dưới đây:

h) Bố trí cửa thoát nước khu vực tôn tạo phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

1) Vị trí của cửa thoát nước phải dựa trên địa hình, hình dạng của khu vực tôn tạo, sự bố trí ống xả bùn, khả năng chứa bùn và tổng lưu lượng bùn xả;

2) Cửa thoát nước cần được đặt ở vị trí có lợi cho việc kéo dài dòng chảy của bùn và quá trình lắng cặn. Nó thường được lắp đặt ở góc chết của khu vực tôn tạo hoặc xa đầu ra của đường ống xả bùn;

3) Tại khu vực cảng có thủy triều, phải tính đến sự ảnh hưởng của mực nước triều đối với khả năng xả nước trong thời gian triều cường kéo dài;

4) Cửa thoát nước nên bố trí tại những nơi có điều kiện thoát nước tốt như gần sông, hồ, biển v.v...

i) Kết cấu của cửa thoát nước được thiết kế theo quy mô dự án, điều kiện hiện trường, điều kiện thi công, và yêu cầu thiết kế. Thông thường, áp dụng một số dạng điển hình sau:

Hình 5 - Sơ đồ cửa thoát nước chảy tràn

Hình 6 - Sơ đồ cống thoát nước đập tràn thành mỏng

1) Cửa thoát nước chảy tràn (Hình 5), độ cao của đỉnh đập thấp hơn độ cao của đê, nước thoát ra trực tiếp tràn vào kênh thoát nước. Thích hợp sử dụng kết cấu bê tông, đá, hỗn hợp gạch đá. Đập tràn bền kiên cố, vốn đầu tư tương đối lớn nên chỉ thích hợp với công trình bồi lấp tôn tạo quy mô vừa và lớn.

2) Trong quá trình tôn tạo cần khống chế mực nước đỉnh đập. Độ cao đỉnh đập tăng lên đồng thời khi chiều dày tôn tạo tăng. Độ cao mỗi lần tăng của đỉnh đập phải dựa vào kế hoạch thi công để xác định. Phương pháp nâng cao có thể dùng bao cát vải địa kỹ thuật, trực tiếp chất lên đỉnh đập.

3) Cống thoát nước kiểu đập tràn thành mỏng (Hình 6), thân cống đặt trong tường chắn, có thể điều tiết mực nước, lượng nước xả, bên trong và ngoài của thân cống phải thiết kế tường cánh đập hình chữ bát để dẫn dòng.

Hình 7 - Sơ đồ cống thoát nước kiểu hầm và chôn ống

4) Cổng thoát nước kiểu ống chôn ngầm có thể phân thành hai kiểu chính đó là kiểu hầm (Hình 7(1)) và kiểu chôn ống trong lòng đê chắn (Hình 7(2)). Cổng thoát nước kiểu ống chôn trong lòng đê chắn không thể khống chế mực nước, nhưng có thể căn cứ vào yêu cầu của công trình san lấp tiến hành chôn vài chùm ống ở những cao độ khác nhau để khống chế mực nước và lưu lượng; lỗ tiêu nước kiểu hầm, trước tiên dựa vào phai cửa cống để khống chế mực nước và lưu lượng xả. Kết cấu của hai loại cổng thoát nước này đơn giản, thi công tháo dỡ tiện lợi, kinh tế, đáng tin cậy, thích hợp đối với công trình tôn tạo quy mô nhỏ.

j) Lưu lượng xả nước của cửa thoát nước và cách tính toán chiều rộng mặt cắt của nó được xác định dựa vào công thức sau:

1) Khả năng xả nước của cống thoát nước kiểu đập tràn và chiều rộng mặt cắt của nó được xác định bằng các công thức sau:

Trong đó: Q_x - Lưu lượng xả ra sau khi đi qua đập tràn (m³/s);

b - Chiều rộng đập tràn (m);

M - Hệ số, có thể lấy theo Bảng 18;

H - Cột nước tràn (m);

Q_x2 - Lưu lượng xả là tổng lưu lượng bùn đất do 1 hoặc nhiều tàu nạo vét bùn tập trung xả vào khu vực tôn tạo;

K - Hệ số hiệu chỉnh, thông thường dựa vào kinh nghiệm lấy từ 1,1 đến 1,5;

Q - Tổng lưu lượng bùn đất xả vào khu vực bồi đắp tôn tạo thông qua tàu nạo vét bùn (m³/s);

ρ - Nồng độ bùn cát khi bồi đắp tôn tạo (%);

n - Số lượng cống thoát nước;

b₁ - Chiều rộng của mỗi cống thoát nước.

Bảng 18 - Bảng giá trị hệ số M

- Đối với công trình bồi đắp tôn tạo vừa và nhỏ, chiều rộng của đập tràn có thể xác định bằng kinh nghiệm hoặc căn cứ vào công suất của tàu nạo vét bùn, tham khảo Bảng 19 để xác định.

Bảng 19 - Bảng mối quan hệ công suất tàu nạo vét bùn và chiều rộng đập tràn

2) Khả năng xả dòng của cống thoát nước đập thành mỏng và chiều rộng mặt cắt của nó được tính toán riêng biệt qua hai công thức sau:

3) Cống thoát nước kiểu ống chôn ngầm: ống xả của cống thoát nước kiểu ống chôn ngầm thích hợp áp dụng cho ống xả bùn cũ. Mặt cắt của ống xả nước có thể lấy giá trị dựa vào 3 lần đến 6 lần diện tích mặt cắt ống xả bùn của tàu thi công. Bồi đắp tôn tạo kiểu gián đoạn, khi nạo vét hút bùn hoặc tàu nạo vét bùn đang bồi đắp, diện tích mặt cắt ống thoát nước có thể giảm thích hợp.

k) Tính toán cách bố trí, hình thức kết cấu và khả năng tiêu nước của kênh thoát nước phải phù hợp với quy định sau:

1) Bố trí kênh thoát nước cần xem xét đầy đủ tác động của hệ thống thoát nước đối với sự xói mòn và phù sa của các cầu tầu, bến cảng, cầu cống, đất canh tác, bờ bao, v.v. gần đó;

2) Hình thức kết cấu của kênh thoát nước được lựa chọn dựa vào điều kiện địa hình, thủy văn và điều kiện kỹ thuật cụ thể của công trình, mặt cắt kênh thoát nước nên áp dụng loại hình thang, hình tròn v.v...;

3) Khả năng xả dòng của kênh thoát nước dựa vào công thức (13) và công thức (14) tiến hành tính toán.

Trong đó: Q_x - Lưu lượng xả từ lỗ tiêu nước sau khi thông qua kênh thoát nước (m³/s);

W - Diện tích mặt cắt nước đi qua kênh thoát nước (m²);

V - Vận tốc dòng chảy trung bình qua mặt cắt kênh thoát nước (m/s);

C - Hệ số Chezy theo bảng hệ số Chezy thủy lực học;

R - Bán kính thủy lực;

i - Thoát nước đáy kênh theo chiều dọc.

l) Bố trí đường ống xả bùn phải dựa vào nguyên tắc dưới đây:

1) Mặt bằng bố trí hợp lý, dễ thi công, an toàn và tiết kiệm;

2) Mặt bằng bố trí cần phải xem xét tổng thể các điều kiện cột áp toàn phần của tàu thuyền, địa hình khu tôn tạo đến nơi lấy đất, khoảng cách vận chuyển, độ cao tôn tạo, mực nước, sự thay đổi thủy triều v.v...;

3) Đường ống nên bố trí nơi có đường đi lại thuận tiện, chạy men theo tuyến kè, bờ sông, bờ biển. Tránh giao nhau, đan chéo với đường sắt, đường cao tốc, v.v... Hướng đường ống phải thẳng;

4) Bố trí đường ống trong khu vực tôn tạo cần xem xét kích thước hạt của đất lấp, công suất máy bơm, độ cao tôn tạo và độ bằng phẳng, v.v... Ngoài việc bố trí đường ống chính ra còn phải bố trí đường ống nhánh. Khoảng cách từ vòi phun đến đê bao thường từ 10m đến 30m để hạn chế xói đê;

5) Đường ống xả bùn trên nước của tàu nạo vét hút bù phải có đủ độ dài uốn cong tự nhiên. Trong trường hợp có thể, phải giảm độ dài đường ống trên mặt nước, để tránh ảnh hưởng đến tàu bè qua lại. Có thể lắp đặt đường ống chìm dưới nước, đường ống dưới nước phải bố trí trong lòng sông bằng phẳng, khu vực dòng chảy chậm, ít xói mòn. Tại nơi giao nhau giữa đất liền và mặt nước của đường ống, phải lắp bệ đỡ hoặc giá đỡ, sử dụng khớp nối linh hoạt (dẻo). Độ cao và vị trí bệ đỡ phải thích ứng với sự thay đổi của mực nước và thủy triều lên xuống.

10.4  Lựa chọn phương pháp tôn tạo

10.4.1  Cần lựa chọn phương pháp tôn tạo phù hợp, đồng thời phải xem xét loại vật liệu tôn tạo, công nghệ tôn tạo và phương pháp xử lý nền đất. Công tác tôn tạo nên được thực hiện kết hợp giữa các biện pháp căn cứ theo tiến độ yêu cầu. Cần phải chú ý kiểm soát độ lún không đồng đều khi thi công. Có các phương pháp chính tôn tạo trực tiếp chất nạo vét như dưới đây:

a) Tôn tạo trực tiếp bằng sà lan có khoang chứa

Phương pháp này phù hợp khi tôn tạo trong vùng nước tương đối sâu.

b) Tôn tạo trực tiếp bằng sà lan không cửa xả và sà lan có cửa xả

Vật liệu tôn tạo sẽ được xả trực tiếp từ sà lan vì sà lan khó di chuyển trong vùng nước nông. Do phần đất dưới mặt nước sẽ nổi lên do quá trình tôn tạo, tải trọng xuống đáy biển sẽ tăng lên đột ngột. Hơn nữa, số lượng diện tích có thể được tôn tạo cùng một lúc bị hạn chế trong quá trình xây dựng. Do đó, khi lớp cải tạo thi công bằng phương pháp cải tạo trực tiếp dày, cần chú ý để giảm thiểu độ lún không đều sau khi tôn tạo do chênh lệch thời điểm thi công cũng như khẳng định sự ổn định của đáy biển, bao gồm lớp tích lũy trong giai đoạn xây dựng trước.

c) Tôn tạo gián tiếp bằng sà lan dỡ tải, vận chuyển bằng xe ben, rải lớp mỏng kết hợp đầm rung;

d) Tôn tạo bằng máy bơm hút

Trong phương pháp này, vật liệu tôn tạo được hút từ đáy biển hoặc từ sà lan bằng máy bơm hút. Mặc dù phương pháp này đảm bảo tính đồng nhất của mặt bằng cải tạo, nhưng phải lưu ý đến thành phần hạt mịn có thể tập trung cục bộ nếu vật liệu tôn tạo có chứa hạt mịn. Sau khi tôn tạo, cần phải thực hiện các phương pháp xử lý bề mặt và thoát thẳng đứng để đảm bảo cường độ cần thiết.

10.4.2  Ngoài các phương pháp được đề cập ở trên, phương pháp trộn dòng khí nén, phương pháp xử lý đất nhẹ, phương pháp trộn trước và các phương pháp xử lý đất nạo vét tương tự sẽ được áp dụng để tạo cường độ, giảm áp lực đất và tải trọng đắp lên công trình tôn tạo.

10.5  Các phương pháp nạo vét - tôn tạo

10.5.1  Các sơ đồ kết hợp nạo vét - tôn tạo thường sử dụng để tăng hiệu quả tôn tạo, thể hiện ở Hình 8.

a) Đưa trực tiếp chất nạo vét đến khu vực tôn tạo bằng tàu cuốc tự hành hoặc sà lan xả đáy;

b) Đưa trực tiếp chất nạo vét vào khu vực tôn tạo thông qua đường ống xả cát nối với tàu nạo vét xén thổi hoặc tàu hút bụng;

c) Vận chuyển chất nạo vét đến vị trí gần khu vực tôn tạo bằng sà lan có khoang chứa lớn, sau đó đổ vật liệu vào khu vực tôn tạo bằng bơm khí nén, sà lan xả đáy hoặc sà lan xử lý;

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Hình 8 - Sơ đồ kết hợp nạo vét và tôn tạo

d) Vận chuyển chất nạo vét đến khu vực đáy biển gần khu vực tôn tạo bằng sà lan để lưu giữ tạm thời, sau đó tái nạo vét và xả vật liệu vào khu vực tôn tạo bằng tàu nạo vét xén thổi;

e) Vận chuyển chất nạo vét đến cầu cảng gần khu vực cải tạo, tiếp theo là vận chuyển chất nạo vét lên bờ để vận chuyển đến khu vực tôn tạo bằng xe ben.

10.5.2  Xả trực tiếp

Tàu nạo vét xén thổi hoặc sà lan có khoang chứa di chuyển đến khu vực tôn tạo, mở cửa xả đáy và đổ trực tiếp chất nạo vét vào khu vực tôn tạo. Mặc dù phương pháp này có thể thi công khối lượng lớn cùng một lúc, nhưng chỉ có thể được áp dụng ở vùng nước sâu hơn mớn nước của tàu.

10.5.3  Xả trực tiếp qua đường ống

10.5.3.1  Chất nạo vét được đổ trực tiếp vào khu vực tôn tạo thông qua đường ống nối với tàu nạo vét xén thổi hoặc tàu hút bụng nối với đường ống chạy nổi. Việc đổ xả đồng đều trên một khu vực tôn tạo có thể đạt được bằng cách thay đổi vị trí đầu ra của ống xả cát một cách có hệ thống. Phương pháp này không hạn chế độ sâu mực nước khu vực tôn tạo.

10.5.3.2  Đường ống sử dụng để vận chuyển vật liệu tôn tạo có thể đặt nổi trên mặt nước hoặc đi chìm chìm dưới đáy biển.

10.5.3.3  Ống xả chạy nổi ngoài khơi hoặc trên bờ được đặt trên một hệ khung đỡ bằng gỗ, bê tông hoặc thép được xây dựng trên biển hoặc trên đất liền. Kết nối giữa phao nổi và đường ống chìm hoặc giữa đường ống chìm và đường ống có khung đỡ ngoài khơi hoặc trên bờ.

10.5.3.4  Nếu tốc độ dòng chảy trong đường ống chậm, trầm tích sẽ lắng xuống và mặt cắt dòng chảy sẽ giảm, cuối cùng dẫn đến vật liệu không thể chảy qua ống được. Tốc độ dòng chảy trong ống phải từ 2,5 m/s trở lên. Khi trọng lượng riêng của vật liệu trong ống tăng lên, cần phải tăng tốc độ dòng chảy. Bảng 20 trình bày các yêu cầu về tốc độ dòng chảy theo loại đất. Khi kích thước hạt của tràm tích tăng lên, tốc độ dòng chảy cũng cần phải tăng theo. Các giá trị chung của mật độ bùn biểu kiến theo loại đất được thể hiện trong Bảng 21.

10.5.4  Phương pháp tôn tạo bằng sà lan không có cửa xả neo đậu gần khu vực.

Phương pháp này có thể rải chất nạo vét trên một diện tích tương đối lớn tùy thuộc vào sự bố trí của đường ống và băng tải. Sau đó xe ben được sử dụng để vận chuyển và rải chất nạo vét.

a) Sà lan bơm khí nén: Phương pháp khuấy trộn chất nạo vét để nâng cao tính lưu động của chúng và vận chuyển chúng qua đường ống bằng khí nén.

1) Thông số kỹ thuật của sà lan bơm khí nén phải được xác định theo khối lượng đất sẽ vận chuyển hàng ngày, được tính toán dựa trên khối lượng công việc, thời gian làm việc, thời gian hoạt động và khối lượng chất nạo vét được tiếp nhận;

2) Phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp để ngăn không cho chất nạo vét rơi xuống biển;

Bảng 20 - Tốc độ tối thiểu của dòng chảy tùy vào loại vật liệu

Bảng 21 - Mật độ bùn biểu kiến theo loại đất

b) Sà lan dỡ tải: Phương pháp khuấy chất nạo vét trong sà lan có khoang chứa bằng máy bơm tia nước và hút chúng lên bằng máy bơm để vận chuyển qua đường ống.

1) Thông số kỹ thuật của sà lan phải được xác định theo khối lượng đất sẽ vận chuyển hàng ngày, được tính toán dựa trên khối lượng công việc, thời gian làm việc, thời gian hoạt động và khối lượng chất nạo vét được tiếp nhận;

2) Phải tiến hành quản lý việc bốc dỡ và xả đất phù hợp để đảm bảo rằng mật độ bùn đủ để duy trì tốc độ dòng chảy bên trong đường ống, ngăn cản bùn đất nạo vét lắng đọng và cho phép san lấp đất đồng đều.

c) Sà lan có khoang chứa: Phương pháp bốc chất nạo vét bằng máy xúc đặt trên sà lan có khoang chứa và vận chuyển đến khu vực cải tạo bằng băng tải.

1) Thông số kỹ thuật của sà lan phải được xác định theo khối lượng đất sẽ vận chuyển hàng ngày, được tính toán dựa trên khối lượng công việc, thời gian làm việc, thời gian hoạt động và khối lượng chất nạo vét được tiếp nhận;

2) Phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp để ngăn không cho chất nạo vét rơi xuống biển;

3) Phải chú ý đảm bảo khối lượng vật liệu bốc dỡ từ sà lan lên chứa tạm trên cầu cảng không làm hư hỏng công trình.

10.5.5  Phương pháp lưu giữ tạm thời chất nạo vét dưới đáy biển gần khu vực tôn tạo và nạo vét lại bằng tàu nạo vét xén thổi để tôn tạo.

Phương pháp này có thể áp dụng khi tàu hút bụng không thể xả trực tiếp chất nạo vét vào khu vực tôn tạo.

10.5.6  Phương pháp bốc dỡ vật liệu từ sà lan bằng máy xúc hoặc máy cẩu gầu ngoạm đặt trên cầu cảng vào xe tải và vận chuyển đến khu vực tôn tạo.

a) Khi bốc dỡ chất nạo vét từ sà lan lên cầu cảng, phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp để ngăn chất nạo vét rơi xuống biển qua khe hở giữa mép cầu cảng và sà lan;

b) Khu vực dỡ đất phải được bảo vệ bằng các tấm thép hoặc tấm nilong và phải chú ý đầy đủ đến việc bảo vệ các kết cấu hiện có và ngăn chặn dòng nước bùn chảy ra;

c) Phải kiểm tra tải trọng thiết kế, tải trọng lu lèn của công trình;

d) Phải cẩn thận để tránh quá tải khi chất chất nạo vét lên xe ben;

e) Có thể yêu cầu nơi lưu giữ tạm thời chất nạo vét.

10.5.7  Phương pháp bơm xả trực tiếp vào bờ bằng tàu hút bụng. Tùy thuộc vào tính chất của chất nạo vét và quy hoạch của khu vực tôn tạo, sử dụng máy bơm được trang bị trên tàu để bơm xả chất nạo vét đến khu tôn tạo.

11. Xử lý nền đất để tôn tạo

11.1  Yêu cầu

11.1.1  Nền đất tự nhiên khu vực tôn tạo nên được xử lý đảm bảo ổn định trước khi tiến hành tôn tạo. Việc xử lý nền đất phải được cân nhắc dựa trên các yếu tố sau:

- Bản chất và phương pháp tôn tạo;

- Tính chất của vật liệu đắp;

- Đặc điểm đất yếu tại chỗ;

- Đáp ứng yêu cầu thiết kế.

11.1.2  Mức độ xử lý đất nền thường được xác định dựa theo các yêu cầu chức năng sử dụng cuối cùng quy định, có tính đến khả năng chịu lực và các hạn chế về phát triển độ lún.

11.1.3  Vật liệu bồi lấp tôn tạo nên sử dụng vật liệu dạng hạt với hàm lượng hạt mịn hạn chế. Khi sử dụng đất dạng hạt bồi lấp lên trên lớp đất sét, phù sa của đồng bằng ngập lũ ven biển hoặc sông, cả vật liệu tôn tạo và đất yếu tại chỗ phải được đánh giá để xử lý nhằm đáp ứng các tính năng yêu cầu.

11.1.4  Trước khi tiến hành tôn tạo bằng vật liệu dạng hạt mịn, cần phải giải quyết vấn đề lún theo ba giai đoạn: lún tức thì, lún cố kết và lún thứ cấp. Yếu tố lớn nhất là giai đoạn cố kết, trong đó nước lỗ rỗng bị ép ra khỏi nền đất gây ra bởi tải trọng của khối đắp. Cần tính đến việc thoát nước lỗ rỗng có thể phải đợi một khoảng thời gian đáng kể.

11.1.5  Cần đánh giá nguy cơ hóa lỏng khi sử dụng đất hạt mịn để tôn tạo, đặc biệt là ở các khu vực có nguy cơ cao xảy ra địa chấn. Các phương pháp xử lý nền đất phù hợp nên được lựa chọn khi tính đến nguy cơ hóa lỏng.

11.1.6  Vật liệu hạt mịn ở trạng thái bão hòa thường không phù hợp với phương pháp xử lý bằng lu rung; thông thường, thúc đẩy quá trình cố kết bằng cách gia tải và thoát nước đứng hoặc cọc đá choán chỗ.

11.1.7  Việc đổ vật liệu dạng hạt bằng phương pháp thủy lực thường dẫn đến vật liệu rời có khả năng chịu lực hạn chế và có tiềm năng đáng kể lún dư. Chúng thường được xử lý bằng các phương pháp lu rung.

11.1.8  Việc lựa chọn phương pháp xử lý nền đất phải dựa trên yêu cầu địa kỹ thuật và các mục tiêu tính năng kỹ thuật.

11.1.9  Khi thực hiện cải tạo nền đất, cần phải theo dõi độ ổn định và áp lực đất lên công trình xung quanh, kể cả trong quá trình thi công và sau khi tôn tạo.

11.2  Các phương pháp xử lý nền đất

11.2.1  Khi lập kế hoạch và thiết kế tôn tạo, cần cân bằng giữa chất lượng của đất đắp sẵn có và nhu cầu xử lý nền, đặc biệt ở những nơi chỉ có đất đắp hạt mịn. Cần tính đến những lợi ích và ưu tiên áp dụng phương pháp xử lý sẵn có để cải thiện khả năng chịu lực của vật liệu trong quá trình tôn tạo. Các phương pháp xử lý nền đất phổ biến hiện nay bao gồm:

- Chất tải trước và gia tải;

- Thoát nước;

- Thay đất;

- Lu lèn, đầm rung;

- Phương pháp kết hợp.

Các phương pháp này đã được mô tả chi tiết trong TCVN11820-4-2, TCVN9355:2012, TCVN9842:2013, TCVN 9403:2012, TCVN 9906: 2014.

11.2.2  Chiều sâu xử lý nền được tính toán cẩn thận, có xem xét đến các yếu tố sau:

a) Dưới nước, việc xử lý nền khó khăn và kém hiệu quả hơn do ứng suất hiệu quả thấp do sức đẩy nổi của các hạt đất;

b) Trên cạn, việc đắp và đầm theo từng lớp được thực hiện đơn giản bằng máy lu hoặc đầm lăn thông thường hoặc các phương pháp lu lèn tương tự;

c) Xử lý từ bề mặt tôn tạo vừa làm giảm độ sâu phải xử lý được vừa tránh phải xuyên qua lớp đất đầm chặt gần bề mặt;

d) Xử lý từ cao độ đỉnh lớp gia tải sẽ tối đa hóa ứng suất có hiệu, nhưng lại làm tăng chiều sâu xử lý;

e) Chiều sâu xử lý cần phải giới hạn để đảm bảo ổn định cho kết cấu công trình xung quanh.

11.2.3  Việc lựa chọn phương pháp xử lý nền đất cần xem xét đầy đủ đến:

a) Thời gian thi công cần thiết theo kế hoạch;

b) Ảnh hưởng của mực nước và áp lực lỗ rỗng đến trọng lượng đẩy nổi ứng suất có hiệu của đất;

c) Nguy cơ xảy ra chuyển vị, biến dạng của nền đất, khu nạo vét và công trình xung quanh;

d) Các hệ quả của công tác thi công.

11.3  Quy trình thiết kế

11.3.1  Khảo sát nền đất và chuẩn bị các yêu cầu thiết kế

11.3.1.1  Phương án xử lý nền đất được thiết kế trên cơ sở dữ liệu khảo sát và các yêu cầu thiết kế.

11.3.1.2  Khảo sát ban đầu được tiến hành nhằm đánh giá sơ bộ về sự cần thiết và mức độ xử lý nền đất để chuẩn bị các yêu cầu thiết kế và đánh giá rủi ro do điều kiện nền đất gây ra. Khảo sát ban đầu có thể bao gồm việc thí nghiệm kiểm tra cường độ và độ chặt (hoặc tính thấm và tốc độ cố kết) của đất nền.

11.3.1.3  Xây dựng yêu cầu thiết kế về phương pháp và mức độ xử lý nền đất dựa trên kết quả khảo sát, cùng với mục đích sử dụng cuối cùng.

11.3.1.4  Việc áp đặt các yêu cầu thiết kế quá cao có ảnh hưởng lớn đến mức độ xử lý cần thiết, và có thể làm tăng chi phí không cần thiết.

11.3.2  Thiết kế xử lý

11.3.2.1  Khi đã xác định là cần phải xử lý nền trước khi tôn tạo, cần phải tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu cần thiết để phục vụ kiểm toán.

11.3.2.2  Phương pháp và trình tự thiết kế xử lý tham khảo trong TCVN11820-4 2:2020, TCVN11820-4-2:2020, TCVN9355:2012, TCVN9842:2013, TCVN 9403:2012, TCVN 9906: 2014 và các tiêu chuẩn khác có liên quan.

11.3.3  Khảo sát bổ sung

11.3.3.1  Trong trường hợp kết quả khảo sát ban đầu không cung cấp đủ dữ liệu cần thiết để thiết kế, thì phải tiến hành khảo sát bổ sung.

11.3.3.2  Khảo sát bổ sung nên tập trung vào các chỉ tiêu quan trọng, cần thiết phục vụ yêu cầu thiết kế.

11.4  Quan trắc tính năng

11.4.1  Khả năng chịu lực và độ lún

11.4.1.1  Sau khi thi công xong xử lý nền đất, cần theo dõi, đánh giá xem việc tôn tạo có đáp ứng các yêu cầu thiết kế về khả năng chịu lực và độ lún. Việc theo dõi quan trắc cần chú ý những yêu cầu sau:

a) Để đánh giá sự phát triển độ lún của công trình tôn tạo, các vị trí quan trắc lún phải được lắp đặt trong khu vực tôn tạo và được theo dõi cả trong thời gian xây dựng và sau đó. Công tác ghi nhận dữ liệu quan trắc phải đảm bảo tính lục, không bị gián đoạn. Dữ liệu về lịch sử phát triển độ lún trong suốt thời gian quan trắc là cơ sở đánh giá sự ổn định lún của công trình tôn tạo.

1) Ống đứng và thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) nên được lắp đặt ở nơi có yêu cầu số liệu về mực nước ngầm và áp lực lỗ rỗng. Dụng cụ đo độ giãn dài (extensometer) có thể sử dụng quan trắc biến dạng và chuyển vị công trình;

2) Thiết bị đo nghiêng (Inclinometers) được lắp đặt ở những khu vực cần quan trắc chuyển dịch ngang của nền đất;

3) Dữ liệu từ các điểm quan sát trong quá trình xây dựng cho phép xác minh các tham số được sử dụng cho thiết kế. Nếu các thông số được phân tích ngược từ các điểm quan sát là nặng hơn so với giả định, thì việc xử lý đang áp dụng nên được đánh giá lại. Việc phân tích ngược này càng sớm được thực hiện thì thời gian thi công còn lại càng dài và ít có hơn các biện pháp xử lý nền đất bổ sung có thể được yêu cầu.

b) Lặp lại các thí nghiệm CPT (hoặc SPT / PMT) và so sánh kết quả trước và sau kiểm tra. Nếu đáp ứng các tiêu chí được đưa ra trong thiết kế về mật độ tương đối, sức kháng hoặc mô đun xuyên côn, có thể tiếp tục thực hiện khu vực tiếp theo. Nếu các tiêu chí không được đáp ứng, cần phải có phương án xử lý.

11.4.2  Phân tích và xử lý dữ liệu quan trắc

11.4.2.1  Chất lượng dữ liệu quan trắc là rất quan trọng và cần phải đủ độ tin cậy để có thể phân tích và kiểm tra ngược. Chất lượng dữ liệu quan trắc tốt sẽ đảm bảo kế hoạch tiến độ thi công và do đó hạn chế tiềm ẩn rủi ro và không làm phát sinh chi phí.

11.4.2.2  Việc nghiệm thu công tác tôn tạo phụ thuộc vào đánh giá kết quả thu được từ việc quan trắc và thí nghiệm. Khi dữ liệu có sẵn không đủ xem xét để đưa ra kết luận đáng tin cậy, cần phải tiếp tục khảo sát, thu thập bổ sung cho đến khi có được tập dữ liệu đủ tin cậy.

12. Quản lý và kiểm soát chất lượng

12.1  Yêu cầu

12.1.1  Thiết kế nạo vét - tôn tạo cần phải tích hợp các yêu cầu về chức năng và hiệu suất, trong đó cần tính đến các điều kiện biên, thiết bị và phương pháp thực hiện.

12.1.2  Thiết kế nạo vét - tôn tạo cần đảm bảo đáp ứng được mục tiêu dự án theo cách hiệu quả nhất về chi phí mà không gây ra tác động môi trường không mong muốn.

12.1.3  Tất cả các dự án nạo vét cơ bản, duy tu hay đột xuất khắc phục hậu quả đều phải lập hồ sơ thiết kế. Tất cả các giải pháp khả thi phải được xem xét một cách đầy đủ và phương án lựa chọn phải là phương án tối ưu đáp ứng các tiêu chí kinh tế, kỹ thuật và môi trường.

12.1.4  Hồ sơ thiết kế và dự toán cần phải đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy để làm cơ sở đánh giá hồ sơ dự thầu và lựa chọn nhà thầu.

12.2  Đo đạc khi thiết kế

12.2.1  Các phương pháp đo cần được mô tả rõ ràng trong thuyết minh hồ sơ thiết kế. Phương pháp luận được sử dụng cho các phép đo phải nhất quán giữa các giai đoạn khảo sát để hạn chế khả năng xảy ra sai số do thay đổi phương pháp đo.

12.2.2  Việc lựa chọn phương pháp đo (bao gồm cả các thông số kỹ thuật chi tiết) phải có tính khả thi cao, phù hợp với đặc điểm, điều kiện dự án, tuân thủ độ chính xác yêu cầu.

12.2.3  Sự sai khác lớn về khối lượng trong quá trình nạo vét và tôn tạo ngoài thực tế cần được phải tính đến khi đo đạc thiết kế.

12.2.4  Khi khảo sát, thiết kế nạo vét nên tính đến sự hiện diện của các loại vật liệu mảnh vụn, trầm tích bị ô nhiễm, đá tảng, đá phải xử lý sơ bộ và cần phải định lượng chúng.

12.2.5  Thiết kế nạo vét cơ bản và duy tu nhằm xác định kích thước hình học của khu vực nạo vét cần đạt được khi kết thúc dự án. Phải xác định giá trị sai số cho phép khi thiết kế nạo vét, phương pháp thực hiện theo 6.2 và 7.5.

12.3  Sai số nạo vét

12.3.1  Phương pháp khảo sát và cách xác định sai số nạo vét cần thống nhất và được quy định cụ thể trong hồ sơ thiết kế.

12.3.2  Sai số nạo vét cần phải tính đến loại thiết bị nạo vét được sử dụng và các điều kiện hiện trường. Đo đạc để đánh giá sự tuân thủ với dung sai phải tính đến mức độ chính xác của phương pháp đo so với biên độ của dung sai (liên quan đến khả năng của máy nạo vét và người vận hành trong các điều kiện sóng gió ngoài hiện trường).

12.4  Kiểm soát chất lượng khu vực nạo vét - tôn tạo

12.4.1  Kiểm soát chất lượng thiết kế nạo vét - tôn tạo phải đảm bảo thiết kế hình học của khu vực nạo vét - tôn tạo như độ sâu, chiều rộng, độ dốc và dung sai nạo vét, nằm trong phạm vi cho phép. Kích thước hình học và đặc tính khối đắp của công trình tôn tạo cần đạt được khi kết thúc dự án.

12.4.2  Đo đạc và kiểm tra sau nạo vét - tôn tạo, thực hiện theo các quy định trong các tiêu chuẩn hiện hành về thi công, nghiệm thu.

12.4.3  Hồ sơ thiết kế cần chú ý đến những thay đổi về thể tích tiềm ẩn phát sinh trong quá trình vận chuyển chất nạo vét và thất thoát vật liệu hạt mịn trong quá trình tôn tạo.

12.4.4  Để đánh giá về sự phù hợp của công tác tôn tạo, cần tiến hành khi kiểm tra, quan trắc các chỉ tiêu sau đây:

a) Thí nghiệm vật liệu: thông qua thí nghiệm vật liệu (lấy mẫu đất) để xác nhận vật liệu đắp đáp ứng các tiêu chí đã quy định;

b) Quan trắc: quan trắc để xác nhận các tiêu chí cụ thể về độ lún và biến dạng đáp ứng mục tiêu thiết kế;

c) Kiểm tra tính năng: tùy điều kiện và yêu cầu từng dự án cụ thể, việc kiểm tra tính năng công trình tôn tạo cần được thực hiện (cường độ, độ bền,...);

d) Giám sát quá trình thực hiện: giám sát việc tuân thủ các tiêu chuẩn, quy chuẩn, thực hành hoặc thí nghiệm có thể cung cấp các phương pháp luận xây dựng, đảm bảo đáp ứng các đặc tính năng mong muốn.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Kỹ thuật điều tra khảo sát địa vật lý

A.1  Phương pháp địa chấn khúc xạ (Seismic refraction profiling)

A1.1  Nguyên lý

Địa chấn khúc xạ là một phương pháp của Địa vật lý thăm dò, phát sóng địa chấn vào môi trường và bố trí thu trên mặt các sóng thứ cấp phát sinh do khúc xạ sóng ở các tầng đất đá dưới sâu, từ đó xác định được phân bố tốc độ truyền sóng và các ranh giới địa chấn, giải đoán ra cấu trúc địa chất và tính chất, trạng thái, thành phần của đất đá.

Phương pháp được sử dụng trong tìm kiếm dầu khí, khảo sát địa chất công trình, địa chất tổng quát, tìm nước ngầm, tìm kiếm mỏ vật liệu, khoáng sản, vv. trên đất liền và trên biển gần bờ.

Trong phương pháp khúc xạ, người ta đo các vận tốc truyền sóng qua các tầng đáy biển. Để tạo được nguồn sóng âm, một xung năng lượng sóng âm được phát ra bởi nguồn nổ, nguồn phóng điện, hoặc từ súng hơi, vv.

Nguồn năng lượng sóng âm có thể được gắn vào một lưới đầu thu sóng địa chấn trong nước, được kéo giữa các đầu thu sóng hoặc đặt độc lập dưới đáy biển. Việc lựa chọn nguồn phát sóng âm và lưới đầu thu sóng địa chấn trong nước phụ thuộc vào điều kiện hiện trường và cần được xem xét cẩn thận ở giai đoạn lập kế hoạch.

Vận tốc biểu kiến được ghi lại giữa hai đầu thu sóng bất kỳ là vận tốc truyền trong tầng mà từ đó năng lượng bị khúc xạ (thường được gọi là vận tốc địa chấn). Bằng cách này, có thể tính ra một biên dạng thẳng đứng của giá trị vận tốc và từ đó tính được độ sâu tại các điểm thay đổi vận tốc.

A1.2  Ưu, nhược điểm

Ưu điểm của phương pháp này là vận tốc địa chấn của đá phụ thuộc vào mức độ phong hóa và đứt gãy của chúng (vận tốc của năng lượng khúc xạ giảm khi nó đi qua các đới đứt gãy hoặc vùng vỡ vụn). Điều này cho phép đánh giá chất lượng đá theo chiều ngang qua một mạng đầu thu sóng địa chấn dưới nước.

Phương pháp địa chấn khúc xạ bổ sung cho phương pháp phản xạ (xem A.2) và có thể cho kết quả khả quan khi phương pháp phản xạ có độ xuyên thấu hoặc phân giải thấp do trầm tích hữu cơ, bề mặt đáy biển dạng hạt thô, vật phản xạ chất lượng kém, chất lượng các bề mặt phản xạ kém, thay đổi về địa chất hoặc sự nhiễu loạn từ các bề mặt phản xạ ở vùng nước nông. Tất cả các phương pháp địa chấn có thể đạt được kết quả kém khi trong đất hoặc đá có chứa khí.

Nhược điểm chính của phương pháp này là khó khăn trong việc đặt nguồn phát sóng âm và lưới đầu thu dưới đáy biển ở một vị trí đã biết.

Ảnh hưởng do sóng, dòng chảy, gió và độ sâu của nước, v.v. làm cho hoạt động tại hiện trường chậm hơn so với phương pháp phản xạ địa chấn. Một nhược điểm nữa là dữ liệu hiện trường ở dạng thô không thể giải đoán ngay lập tức và để có kết quả tốt nhất đòi hỏi mức xử lý cao hơn mức thường được yêu cầu đối với phương pháp phản xạ (trong trường hợp lập hồ sơ phản xạ địa chấn đơn kênh).

Phương pháp địa chấn khúc xạ có ưu điểm là nó có thể cung cấp một chỉ dẫn là vật liệu nền có thể được nạo vét trực tiếp hay cần phải được xử lý trước.

Chi tiết thực hiện Phương pháp địa chấn khúc xạ để khảo sát địa tầng tham khảo trong ASTM D6429, D5777 và TCVN 12298-2:2018.

A.2  Phương pháp địa chấn phản xạ (Seismic reflection profiling)

A2.1  Nguyên lý

Thăm dò địa chấn phản xạ là một phương pháp của địa vật lý thăm dò, phát sóng đàn hồi vào môi trường và bố trí thu trên mặt các sóng phản xạ từ các ranh giới địa chấn ở các tầng trầm tích dưới sâu. Giải đoán dữ liệu sẽ xác định được ranh giới các tầng địa chất, kết hợp với xem xét định tính đặc trưng động lực của sóng cho phép xác lập cấu trúc địa chất của vùng và định vị đối tượng quan tâm, như các tầng chứa khoáng sản, đứt gãy, vv.

Năng lượng sóng âm được phát ra bởi bộ chuyển đổi áp điện hoặc điện cơ, nguồn phóng điện, súng hơi, v.v. Có thể có các loại nguồn phát địa chấn dưới đáy sau:

- nguồn sóng siêu âm (echo sounder);

- nguồn đập búa (pinger);

- nguồn rung (chirper);

- nguồn tham số (parametric);

- nguồn nổ (boomer);

- nguồn phóng điện (sparker);

- nguồn súng hơi (airgun).

Năng lượng âm thanh được phóng ra từ một đầu phát và cường độ năng lượng âm tăng dần từ yếu đến mạnh. Các nguồn này được gắn hoặc kéo ở phía sau tàu khảo sát.

Tín hiệu năng lượng phản xạ được đầu phát hoặc dàn đầu thu dưới nước kéo phía sau tàu phát hiện và truyền lên máy ghi trên giấy hoặc số hóa.

Lớp dưới đáy biển được máy ghi thể hiện dưới dạng biểu đồ là mặt cắt độ sâu phản xạ âm, hoặc mặt cắt thời gian địa vật lý với một số gương phản xạ chính là các tầng địa chất.

A2.2  Ưu, nhược điểm

Ưu điểm chính của phương pháp này là tốc độ thu thập số liệu nhanh và thể hiện kịp thời, trình bày dữ liệu dưới dạng mặt cắt.

Vì lý do đó, cần phải đánh giá quan hệ giữa năng lượng âm thanh, tần số tín hiệu, độ phân giải và độ xuyên để lựa chọn thiết bị tối ưu cho hiện trường.

Các tần số cao hơn bị yếu đi theo độ sâu, do đó độ xuyên chỉ đạt được với các tần số thấp. Tần số càng thấp thì độ phân giải của địa tầng mỏng càng thấp. Vật liệu dưới đáy biển càng thô thì sự hấp thụ năng lượng càng lớn và độ xuyên càng ít (xem Bảng A.1).

Các điều kiện biển, đặc biệt là sóng có tác động đáng kể đến chất lượng số liệu. Khi đầu đo được kéo dưới mặt nước, tác động của sóng sẽ giảm đi nhiều, mặc dù việc tàu khảo sát chạy nhấp nhô không ổn định sẽ làm giảm chất lượng số liệu đến dưới mức chấp nhận được. Có thể sử dụng thiết bị bù để lắc ngang nhằm mở rộng phạm vi làm việc cho các thiết bị kéo trên mặt nước.

Tiêu chuẩn thực hiện phương pháp địa chấn phản xạ để khảo sát địa tầng tham khảo ASTM D6429, D7128 và TCVN 12298-2:2018.

Bảng A.1 - Độ sâu thâm nhập đối với một số loại đất

Phụ lục B

(Tham khảo)

Đặc điểm và hướng dẫn sơ bộ lựa chọn thiết bị nạo vét

B.1  Tổng quan

Phụ lục B giới thiệu việc phân loại, đặc tính, điều kiện hoạt động của các tàu nạo vét trong nước cũng như một số tàu nạo vét nước ngoài và hướng dẫn sơ bộ lựa chọn thiết bị nạo vét trong giai đoạn thiết kế.

B.2  Phân loại thiết bị nạo vét

Các loại thiết bị nạo vét phổ biến hiện nay chủ yếu phân làm 2 loại cơ bản là thiết bị nạo vét thủy lực và thiết bị nạo vét cơ học:

a) Thiết bị nạo vét thủy lực bao gồm các loại như: tàu nạo vét hút bụng (cả tự hành và không tự hành), tàu nạo vét xén thổi.

b) Thiết bị nạo vét cơ học bao gồm các loại như: tàu nạo vét dạng gầu ngoạm - xáng cạp (máy xúc gầu dây đặt trên sà lan), tàu nạo vét dạng gầu ngoạm tự hành, tàu nạo vét nhiều gầu, tàu nạo vét gầu nghịch (máy xúc gầu nghịch đặt trên sà lan).

B.3  Đặc tính và điều kiện hoạt động của các tàu nạo vét

B.3.1  Tàu hút bụng (Trailing suction hopper dredger)

Tàu hút bụng (Hình B.1) là một con tàu phù hợp với nạo vét luồng sông, vùng ven biển hoặc biển sâu, có khoang để chứa chất nạo vét từ các máy bơm ly tâm. Tàu xén và hút chất nạo vét trên đường di chuyển. Tàu có thể xả bằng cách đổ đáy hoặc bơm vào bãi chứa.

Tàu hút bụng thường được phân loại theo dung tích của khoang chứa, có thể dao động từ 750 m³ đến hơn 45 000 m³. Mớn nước đầy tải của tàu tỷ lệ với sức chứa của khoang, từ 6 đến 16 m. Tốc độ chuyển hướng của nó khi đầy tải từ 12 đến 18 hải lý/h.

Đầu vào của ống hút được trang bị một “lưỡi cắt” được thiết kế để tối đa hóa mật độ chất rắn bị cuốn vào từ đáy biển. Áp lực của lưỡi cắt tại đáy biển được điều khiển bằng hệ thống bù áp, hoạt động giữa mũi xén và tời nâng. Hệ thống này còn có tác dụng hỗ trợ để giảm bớt chuyển động thẳng đứng của tàu so với đáy biển do sóng hoặc sóng lừng.

Vì tàu hút bụng tiến hành nạo vét mà không có neo nên việc quản lý vị trí của tàu nạo vét là vô cùng quan trọng. Tàu hút bụng luôn chịu tác động của gió, thủy triều và sóng biển nên chúng được trang bị hệ thống định vị và dẫn đường tự động sử dụng hệ thống GPS tiên tiến. Ngoài ra, các kỹ sư điện tử đặc biệt phải luôn thường trực.

Các ưu, nhược điểm chính của tàu hút bụng nên được tính đến là:

a) Ưu điểm:

- Trình tự huy động đơn giản;

- Ít ảnh hưởng đến giao thông của tàu khác khi làm việc;

- Có thể hoạt động độc lập;

- Có khả năng hoạt động trong điều kiện thời tiết và biển bất lợi;

- Năng suất tương đối cao;

- Khả năng loại bỏ các lớp vật liệu mỏng trên khu vực rộng lớn một cách hiệu quả;

- Khả năng vận chuyển chất nạo vét trên một quãng đường dài;

b) Nhược điểm:

- không có khả năng làm việc trong các khu vực hành hải rất bị hạn chế và độ sâu nông;

- độ sâu nạo vét bị giới hạn bởi chiều dài ống hút;

- nhạy cảm với các mảnh vỡ và vật lạ;

- chất nạo vét có xu hướng bị pha loãng nghiêm trọng trong quá trình hút, làm tăng thể tích vật liệu chứa trong khoang hoặc cho vị trí đổ tiếp theo;

- hạn chế khả năng nạo vét vật liệu có cường độ đáng kể;

- yêu cầu cần phải xử lý sơ bộ để nạo vét vật liệu có cường độ đáng kể;

- hiệu quả giảm trong các khu vực bị hạn chế giải phóng trầm tích lơ lửng ra môi trường.

Hình B.1 - Sơ đồ tàu hút bụng hiện đại

Tàu hút bụng có dung tích khoang chứa từ 10 000 m³ đến 20 000 m³ thường được lựa chọn sử dụng vì thích hợp với nhiều quy mô, độ sâu nạo vét và cự ly vận chuyển.

Cần phải căn cứ vào loại vật liệu được nạo vét và loại tàu để lựa chọn lưỡi và đầu xén hút cho phù hợp.

Khi lựa chọn Tàu hút bụng phải tính đến loại chất nạo vét rất kết dính hoặc chứa chất rắn lớn, vì sẽ khó nạo vét và đổ xả, hay bị tắc nghẽn ở cửa đáy hoặc van xả và tại vị trí nối.

Khi mục tiêu nạo vét là để tôn tạo đất, thì vật liệu có thể được bơm trực tiếp từ khoang chứa lên khu vực tôn tạo, hoặc được xả đáy xuống hố tạm thời để xử lý lại bằng thiết bị khác.

Khi đường ống vận chuyển quá dài, cần tính đến việc sử dụng thêm máy bơm tăng áp tiếp lực để tăng áp lực bơm đẩy.

B.3.2  Tàu xén thổi (Cutter suction dredger)

Tàu xén thổi có loại tự hành và không tự hành (đặt trên phao hoặc sà lan). Tàu xén thổi thường được định vị và điều khiển bằng các cột chống và dịch chuyển bằng các dây neo dài. Đầu cắt tạo lực cắt cùng với bơm hút để xả chất nạo vét qua đường ống xuống đáy biển, xử lý lại hố, khu vực tích tụ, bãi chứa trên bờ, vào sà lan hoặc khu tôn tạo.

Tàu xén thổi (CSD) phân loại theo đường kính của ống xả, dao động từ 150 mm đến 1200 mm, hoặc theo công suất dẫn động của đầu cắt, có thể dao động từ 50 kW đến hơn 7000 kW hoặc trong trường hợp tàu nạo vét rất lớn sẽ bằng tổng công suất lắp đặt.

Hình B.2 - Sơ đồ tàu xén thổi loại lớn hiện đại được trang bị máy bơm dưới nước và đỡ trên các cột chống

Đầu cắt, có thể được điều khiển bằng điện hoặc thủy lực cùng ống hút của bơm nạo vét ly tâm. Đầu cắt được gắn ở đầu của một kết cấu khung thép, được gọi là thang, cùng hệ đỡ ống hút. Thang được gắn vào thân chính bằng bản lề to, cho phép quay trong mặt phẳng thẳng đứng. Tổ hợp thang được hạ xuống và nâng lên bằng tời nâng (hoặc bằng xi lanh thủy lực) được điều khiển từ cầu điều khiển.

Kết cấu phao chính bao gồm (các) máy bơm, động cơ chính, các động cơ phụ, hệ điều khiển và thiết bị. Có thể lắp đặt thêm cả máy bơm tăng áp dưới nước vào khung thang.

Việc xả từ (các) máy bơm nạo vét qua phía lái của tàu (hoặc đầu đối diện với đầu cắt) của phao đến một ống thép hoặc khớp nối linh hoạt, rồi được nối với một đường ống nổi để xả.

Các ưu, nhược điểm chính của tàu xén thổi nên được tính đến là:

a) Ưu điểm:

- Năng xuất tương đối cao;

- Hoạt động được trong vùng nước tương đối nông;

- Khả năng nạo vét trong phạm vi vật liệu rất rộng, từ đá yếu đến cứng vừa phải, chịu được cường độ và chất lượng đá;

- Khả năng chuyển tải bằng cách bơm chất nạo vét, bằng nước, trực tiếp đến khu vực đổ hoặc tôn tạo;

- Khả năng tạo đáy chính xác khá đồng đều;

- Có khả năng bơm trực tiếp chất nạo vét từ tàu xén thổi đến tàu hút bụng hoặc sà lan ở những vị trí nhạy cảm với môi trường nơi bị cấm tràn (mặc dù năng suất thấp);

b) Nhược điểm:

- Huy động bị ảnh hưởng bởi sự nhạy cảm với điều kiện biển;

- Cản trở tàu đi lại khi làm việc trong các khu vực có tàu đi lại;

- Độ sâu nạo vét bị giới hạn bởi chiều dài của thang;

- Bố trí neo có thể gây nguy hiểm cho hàng hải;

- Yêu cầu di chuyển neo thường xuyên;

- Hoạt động phụ thuộc vào sự bố trí neo, hoặc tàu kéo xử lý neo và tàu hỗ trợ;

- Nhạy cảm với các mảnh vỡ và vật lạ;

- Không có khả năng nạo vét hiệu quả các lớp mỏng trên diện rộng;

- Yêu cầu phải xử lý sơ bộ đối các vật liệu có cường độ khá cao;

- Chất nạo vét có xu hướng bị pha loãng nghiêm trọng trong quá trình hút, làm tăng thể tích vật liệu thải;

B.3.2.1  Đường ống

Đường ống linh hoạt nhất thường làm bằng cao su có gia cường hoặc kết hợp với ống thép.

Đường ống chìm ít bị ảnh hưởng bởi tác động thời tiết, thủy triều và dòng chảy, bởi vì không cần lớp bọc nổi, rẻ hơn đáng kể so với các đoạn đường ống nổi. Đường ống chìm thường có độ dày thành lớn hơn đường ống trên bờ. Liên kết đường ống trên bờ và nổi, thường bằng bu lông, các đường ống chìm thường là liên kết hàn.

Đường ống được chọn phải đảm bảo cả tính năng và hiệu quả hoạt động của tàu xén thổi, có tính đến đường kính của đường ống vì sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của quá trình vận chuyển bằng thủy lực.

Các đường ống được chia thành ba loại như sau:

a) Đường ống trên bờ. Các đường ống trên bờ bằng thép là phổ biến nhất với kết nối mặt bích được bắt bu lông với một miếng đệm chịu nén giữa các mặt bích, tạo thành một liên kết kín nước. Khi có sự thay đổi đáng kể về độ cao dọc theo tuyến đường ống, nên lắp thêm các van xả khí để thoát khí bị ứ, vì có thể làm giảm năng suất và để tránh tạo ra chân không quá mức, có thể làm hỏng ống.

b) Đường ống nổi. Độ bền của ống phải đủ để chống lại áp lực cao bên trong và ứng suất uốn. Thông thường để đường ống tự nổi hoàn toàn linh hoạt hoặc hỗn hợp ống thép cứng được nối với nhau bằng các phần của ống linh hoạt hoặc khớp nối bi thép.

c) Đường ống chìm. Đường ống chìm nên được chấp nhận khi cần thiết để kết nối các phần của đường ống nổi và trên bờ, và nơi các đường ống phải được đặt dưới đáy biển (như thường được yêu cầu để giảm thiểu tác động đến hành hải).

Cuối đường ống có thể xả tự do hoặc thêm cơ chế điều khiển thủy lực khuếch tán để giảm tốc độ xả và lan toả dòng chảy, giảm xói và đổ vật liệu đồng đều hơn.

B.3.2.2  Neo

Việc lựa chọn neo được sử dụng với tàu xén thổi phải dựa trên các điều kiện mặt đất tại nơi làm việc.

Khi đáy biển cứng, cần đánh giá một số loại neo trọng lực, tính toán dựa vào khối lượng và ma sát để chống lại lực kéo của tời.

B.3.2.3  Đầu cắt

Hầu hết các đầu cắt được sử dụng phổ biến là loại “vành khăn”. Thân chính của đầu cắt được chế tạo bằng hợp kim thép đúc. Có các loại lưỡi cắt như sau:

a) Lưỡi cắt phẳng. Lưỡi cắt cánh phẳng chỉ được sử dụng trong các vật liệu yếu, như bùn, cát và đất sét. Các lưỡi cắt thường có thể thay thế. Số lượng lưỡi được chọn theo dự trù sử dụng.

b) Lưỡi cắt răng cưa. Lưỡi cắt răng cưa chủ yếu được sử dụng trong các vật liệu như đất sét trung bình đến cứng, cát chặt trung bình hoặc đôi khi trong đá rất mềm hoặc phong hóa nặng. Các lưỡi cắt có thể được thay thế khi mòn.

c) Lưỡi cắt đá (xem Hình B.3). Lưỡi cắt đá được cấu trúc nặng với nhiều lưỡi. Lưỡi dao kết hợp hốc cắm tích hợp để gắn nhiều loại răng có thể thay thế. Hình dạng của lưỡi dao được thiết kế để duy trì số lượng răng tối đa tiếp xúc với bề mặt bất kể độ sâu nạo vét. Răng có thể từ dạng đục vào cho đất sét cứng và đá rất yếu đến dạng điểm để nạo vét các loại đá yếu đến mạnh vừa phải. Răng được làm từ thép hợp kim có khả năng chịu mài mòn cao và thường được gắn bằng chốt hoặc bu lông, giúp giảm thời gian cần thiết để thay đổi răng trong vài phút.

Đầu cắt cần được lựa chọn có các đặc điểm phù hợp với mục đích sử dụng.

Hình B.3 - Lưỡi cắt đá

B.3.3  Tàu hút bùn

Tàu hút bùn là một tàu hút thường xả qua một đường ống nổi ngắn hoặc xả vào sà lan. Tàu hút bùn tương tự như tàu xén thổi về nhiều mặt, điểm khác nhau lớn nhất là thiết kế của đầu hút, không có tác động cắt cơ học mà thay vào đó dựa vào một loạt các tia nước để làm tơi và hóa lỏng lớp trầm tích đáy (xem Hình B.4).

Khi hoạt động bình thường, chất nạo vét được thải qua đường ống vào nước chảy sâu hơn hoặc nhanh hơn cách khu vực nạo vét vài trăm mét.

Các tàu hút bùn thông thường chỉ được sử dụng để hút các vật liệu không kết dính và ít thích hợp cho các công việc chính xác như tạo các hồ sơ cụ thể. Tàu hút bùn rất thích hợp cho việc hút cát.

Nếu tàu hút bùn được trang bị máy bơm dưới nước, có thể nạo vét ở độ sâu trên 80m. Tùy thuộc vào công suất bơm, có thể vận chuyển vật liệu trên một khoảng cách đáng kể thông qua các đường ống thủy lực.

Tàu hút bùn thường nhẹ, có thể tháo dỡ được nên có thể được sử dụng trong các hố đào không nằm trên các tuyến đường thủy thông thuyền, nhưng thường không thích hợp để nạo vét ở vùng nước hở (trừ khi được điều chỉnh đặc biệt).

Các ưu, nhược điểm chính của máy hút bùn nên được xét đến là:

a) Ưu điểm (khác với tàu xén thổi):

- Khả năng loại bỏ trầm tích mỏng của vật liệu dạng hạt và mảnh vụn từ các khu vực tương đối lớn;

- Thích hợp cho việc di dời các bãi vật liệu nông đến các khu vực sâu hơn gần đó;

- Tàu hút bùn chuyên dụng có thể tạo ra một bề mặt phẳng dưới đáy biển để làm nền móng cho các kết cấu đúc sẵn.

b) Nhược điểm (khác với tàu xén thổi):

- Hoạt động hiệu quả bị hạn chế khi nạo vét các trầm tích không cố kết;

- Có thể tạo thành các đống trầm tích nạo vét;

- Nạo vét chính xác trên mặt bằng bị hạn chế do chùng dây neo.

Hình B.4 - Sơ đồ tàu hút bùn

B.3.4  Tàu nạo vét sục khuấy (WID - Water Injection Dredger)

WID có thể thích hợp để loại bỏ bùn cát mịn và các lớp bùn mới bồi lắng. Kỹ thuật này bao gồm việc phun nước, với khối lượng lớn nhưng áp suất thấp vào các lớp trầm tích trên cùng để làm hóa lỏng chúng và tạo ra dòng chảy vật liệu bằng cách lợi dụng tốc độ dòng chảy và độ dốc địa hình. Theo cách này, bùn cát được loại bỏ khỏi khu vực nạo vét, nhưng vẫn còn trong hệ sinh thái tự nhiên và do đó trạng thái cân bằng của nó ít bị xáo trộn hơn.

Tàu nạo vét sục khuấy thường được sử dụng trên sông, hồ, biển, nạo vét phù sa, nạo vét hải cảng...

Các tàu WID được trang bị một ống trung tâm hoặc ống chữ U được cố định vào thanh phun nước nằm ngang được định hướng vuông góc với hướng chuyển động. Thanh phun nước được cung cấp bởi một hoặc hai máy bơm phun áp suất thấp và có thể hạ xuống bằng tời xuống đáy biển. Thanh phun nước chứa một loạt vòi phun trên toàn bộ chiều dài của thanh để trải đều nước vào lớp đất trên cùng. Máy bơm phun nước áp suất thấp cung cấp lượng nước lớn cần thiết để phá vỡ sự gắn kết của đất và làm loãng đất thành một lớp dung dịch đất. Các tàu WID có khả năng nạo vét các trầm tích mịn ở độ sâu tới 30 m. Tốc độ đi thuyền khi hoạt động của WID thường thấp (1 đến 2 hải lý).

CHÚ DẪN:

1. Mực nước

2. Động cơ đẩy

3. Dàn phun tia nước

4. Máy bơm cấp cho đầu phun

Hình B.5 - Tàu nạo vét sục khuấy (WID)

Những ưu điểm và nhược điểm đặc biệt của máy nạo vét WID cần được tính đến là:

a) Ưu điểm:

- Có khả năng hoạt động trong các khu vực điều hướng rất hạn chế;

- Hoạt động trong nước tương đối nông;

- Có thể hoạt động độc lập nếu tự hành;

- Năng suất tương đối cao;

- Khả năng vận chuyển trầm tích tốt (thường <100 µm), được hỗ trợ chủ yếu bởi lực tự nhiên;

- Khả năng tạo đáy khá đồng đều;

- Có thể kiểm soát giải phóng trầm tích lơ lửng ở những khu vực nhạy cảm với môi trường.

b) Nhược điểm:

- Tương đối nhạy cảm với thời tiết và điều kiện biển bất lợi;

- Độ sâu nạo vét bị giới hạn bởi tầm với của cần hút;

- Không thích hợp để nạo vét cát thô hoặc sỏi;

- Nhạy cảm với các mảnh vụn và vật thể lạ;

- Không thích hợp để nạo vét các vật liệu có cường độ.

B.3.5  Tàu nạo vét khí nén

Tàu nạo vét khí nén tạo dòng chảy trong đường ống bằng cách bơm khí nén vào điểm ngập nhất của đường ống. Không khí bị ngăn cách dẫn đến việc giảm mật độ của hỗn hợp không khí/nước trong đường ống và gây ra dòng chảy đi lên. Đất rời chảy lỏng, bao gồm cả bùn và cát mịn, có thể bị xói mòn và mang theo huyền phù bởi dòng nước chảy.

Hệ thống hoạt động tốt nhất khi loại bỏ các vật liệu mịn trong nước sâu.

Hình B.6 - Minh họa nguyên lý hút bằng khí nén

Những ưu điểm và nhược điểm đặc biệt của máy nạo vét khí nén cần xét đến là:

a) Ưu điểm:

- Dễ dàng được lắp ráp từ các bộ phận có sẵn;

- Thích hợp để loại bỏ các bùn hạt mịn và cát;

- Tổ hợp nạo vét có thể nhỏ nhẹ, phù hợp với việc sử dụng thợ lặn để đào cục bộ;

- Hữu ích như một máy làm sạch dưới nước để làm sạch nền móng ngập nước.

b) Nhược điểm:

- Hoạt động không hiệu quả ở vùng nước nông;

- Năng suất thấp;

- Xả cục bộ đến vị trí nạo vét;

- Giới hạn trong việc nạo vét các trầm tích chưa cố kết;

- Có thể dẫn đến chất đống trầm tích đã nạo vét.

B.3.6  Tàu nạo vét gầu ngoạm tự hành

Tương tự tàu hút bụng, tàu nạo vét gầu ngoạm tự hành là một con tàu múc vật liệu bằng gầu từ các cần cẩu lắp trên boong, hoặc máy xúc gầu ngược, chứ không phải bằng máy bơm hút.

Tàu nạo vét tự hành được định vị bằng neo, số lượng cần cẩu có thể lên tới bốn trên một tàu. Dung tích khoang chứa thường nhỏ hơn 1500 m³.

Phương pháp xả là không thay đổi thông qua các cửa xả đáy.

Các ưu, nhược điểm đặc biệt của tàu nạo vét gầu ngoạm tự hành cần được tính đến là:

a) Ưu điểm:

- Trình tự huy động đơn giản;

- Ít ảnh hưởng đến giao thông của tàu khác khi làm việc;

- Khả năng miễn nhiễm tương đối với điều kiện thời tiết và biển bất lợi;

- Rất phù hợp với việc nạo vét các khu vực hạn chế, như dọc theo bến, trong các lối vào bến tàu và xung quanh;

- Độ sâu hoạt động của gầu chỉ bị giới hạn bởi công suất dây của trống tời nâng, cho phép nạo vét đến độ sâu không thể với các máy nạo vét khác có kích thước tương đương;

- Rác và mảnh vụn có thể được xử lý dễ dàng;

- Rác và mảnh vụn phức tạp có thể được tách ra và cất gọn trên boong để xử lý tiếp theo trên bờ;

- Múc chất nạo vét với sự xáo trộn hoặc pha loãng tối thiểu;

- Bụng có thể chứa đầy chất rắn, với chất đống thấp;

- Khả năng vận chuyển chất nạo vét trên một khoảng cách dài;

- Có thể hoạt động ở những khu vực nhạy cảm với môi trường.

b) Nhược điểm:

- Một số loại mảnh vụn nhất định, chẳng hạn như dây thừng, cáp và xích, có thể cản trở việc đóng cửa đáy sau khi xả;

- Dây neo có thể là mối nguy hiểm cho hàng hải khác;

- Năng suất tương đối thấp so với hầu hết các loại tàu nạo vét khác;

- Khó khăn trong việc tạo ra một cao trình đáy đáy chính xác;

- Yêu cầu xử lý trước để tạo điều kiện nạo vét vật liệu với cường độ vốn có cao;

- Giảm hiệu quả trong các khu vực nơi giải phóng trầm tích lơ lửng phải được giới hạn vì lý do môi trường.

CHÚ DẪN:

1. Máy cẩu có gầu ngoạm

2. Tời neo phía đuôi tàu

3. Tời neo phía mũi tàu

4. Khoang chứa

Hình B.7 - Tàu nạo vét gầu ngoạm tự hành với cần trục đơn

B.3.7  Tàu nạo vét gầu ngoạm/ Xáng cạp

Tàu nạo vét gầu ngoạm/ Xáng cạp về cơ bản tương tự tàu nạo vét gầu ngoạm tự hành, nhưng công suất tối đa của gầu ngoạm và cần trục có thể lớn hơn đáng kể. Tàu nạo vét vào các sà lan chứa độc lập, cho phép hoạt động nạo vét không bị gián đoạn và năng suất cao hơn.

Tàu nạo vét gầu ngoạm/ Xáng cạp thường được phân loại theo dung tích tối đa của gầu, thường từ 0,75 m³ đến 5,00 m³.

Các ưu, nhược điểm của xáng cạp nên được xét đến khi lựa chọn thiết bị nạo vét là:

a) Ưu điểm:

- Có khả năng hoạt động ở vùng nước tương đối nông;

- Độ sâu hoạt động của gầu chỉ bị giới hạn bởi chiều dài dây, cho phép nạo vét đến độ sâu lớn hơn so với các tàu nạo vét khác có cùng kích cỡ;

- Rác và mảnh vụn có thể được xử lý dễ dàng;

- Rác và mảnh vụn khó phân tách có thể được phân loại và chất trên boong cho xử lý tiếp theo trên bờ;

- Múc chất nạo vét ít bị pha loãng và xáo trộn;

- Sà lan có thể chứa phần lớn chất rắn, ít bị chất đống;

- Có thể hoạt động để hạn chế sự giải phóng trầm tích lơ lửng trong khu vực nhạy cảm với môi trường.

CHÚ DẪN:

1. Buồng điều khiển

2. Máy cẩu

3. Đầu móc

4. Gầu ngoạm

5. Vị trí móc neo

Hình B.8 - Mô hình tàu nạo vét gầu ngoạm/ Xáng cạp

b) Nhược điểm:

- Huy động bị ảnh hưởng do nhạy cảm với điều kiện biển;

- Độ nhạy tương đối với thời tiết bất lợi và điều kiện biển;

- Cản trở giao thông của phương tiện khác khi làm việc;

- Phân bố neo có thể gây nguy hiểm cho hàng hải;

- Yêu cầu phải di chuyển neo thường xuyên;

- Hoạt động phụ thuộc vào tàu xử lý neo và tàu hỗ trợ;

- Năng suất tương đối thấp so với hầu hết các loại tàu nạo vét khác;

- Kết quả phụ thuộc vào kỹ năng của người vận hành;

- Khó đạt được phạm vi bao phủ hoàn toàn và chồng lấn của đáy biển, đặc biệt là ở vùng nước sâu hoặc nơi có cường độ dòng chảy đáng kể;

- Không có khả năng nạo vét các lớp mỏng trên diện rộng;

- Khó khăn trong việc hoàn thiện có cao độ đáy chính xác;

- Yêu cầu phải xử lý trước để nạo vét vật liệu có cường độ cao;

- Giảm hiệu quả trong các khu vực phải hạn chế giải phóng trầm tích lơ lửng.

B.3.8  Tàu nạo vét gầu ngược

Tàu nạo vét gầu nghịch là thiết bị nạo vét cố định, gồm có máy nạo vét chuyên dụng được đặt trên một bệ ở một đầu của phao nổi, được neo bởi ba cọc tiêu: hai cọc tiêu cố định ở phía trước (mạn phải và mạn trái) và một mũi trục có thể di chuyển ở phía sau phao.

Tàu nạo vét gầu nghịch được phân loại theo khối lượng múc tối đa của gầu, có thể lên tới 40 m³ khi tàu nạo vét lớn. Kích thước của gầu sử dụng phải tùy thuộc vào tính chất của vật liệu được nạo vét và độ sâu nạo vét. Độ sâu nạo vét tối đa từ 4m đến 30m.

CHÚ DẪN:

1. Động cơ đẩy

2. Cột chống di động

3. Gầu ngược

4. Cột chống cố định

Hình B.9 - Tàu nạo vét gầu ngược

Tàu nạo vét gầu nghịch được sử dụng với các loại đất như đất sét cứng, đá mềm, đá cứng đã xử lý trước. Chiều dài của cần với xác định độ sâu nạo vét. Một số tàu nạo vét gầu nghịch có nhiều hơn một gầu để có thể nạo vét tốt ở nhiều độ sâu.

Tàu nạo vét gầu nghịch đặc biệt thích hợp cho công việc nạo vét chính xác, do cấu tạo của cần với.

Tàu nạo vét gầu nghịch không phù hợp để hoạt động trong điều kiện ngoài khơi, do chiều rộng phao hạn chế.

Độ lấp đầy gầu phụ thuộc vào loại vật liệu được nạo vét, như trong Bảng B.1.

Các ưu, nhược điểm của tàu nạo vét gầu nghịch cần được tính đến khi lựa chọn thiết bị nạo vét là:

a) Ưu điểm:

- Khả năng làm việc trong các khu vực hành hải rất bị hạn chế;

- Có thể hoạt động gần tường bến và các công trình;

- Năng suất hợp lý;

- Hoạt động trong vùng nước tương đối nông;

- Có khả năng nạo vét đa dạng vật liệu, bao gồm cả những vật liệu có chứa mảnh vụn;

- Các tàu nạo vét cỡ lớn có khả năng nạo vét đá tảng, đất sét cứng và đá yếu, phong hóa hoặc nứt vỡ, với điều kiện là độ sâu nạo vét tối đa cần thiết là không quá mức;

- Vệt nạo vét hoàn thiện tương đối chính xác;

- Khả năng tạo đáy đáy khá đồng đều;

- Hạn chế chất đống chất nạo vét;

- Chất nạo vét giữ lại nhiều đặc điểm cường độ tại chỗ;

- Có thể hoạt động với một gầu kín để hạn chế việc giải phóng trầm tích lơ lửng ở những khu vực nhạy cảm với môi trường.

b) Nhược điểm:

- Huy động bị ảnh hưởng bởi sự nhạy cảm với điều kiện biển;

- Nhạy cảm tương đối với thời tiết bất lợi và điều kiện biển;

- Yêu cầu phải đủ kích thước và độ ổn định ở những vị trí có sóng hoặc sóng lớn;

- Năng suất thấp hơn các tầu nạo vét hoạt động tương đối liên tục (như tàu nạo vét xén thổi và nạo vét gầu ngoạm);

- Độ sâu nạo vét bị giới hạn bởi chiều dài của cần trục và cần với;