Bài viết trên trích từ trang thông tin Viện Thủy công - được tóm tắt lại theo công trình nghiên cứu về: "C ỬA VAN KHẨU ĐỘ LỚN TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGĂN SÔNG LỚN" của nhóm tác giả PGS. TS Tr ần Đình Hoà – GS.TS Trương Đình Dụ - KS. Lê Đình Hưng – ThS. Thái Quốc Hiền – KS. Vũ Tiến Thư – KS. Nguyễn Đức Hưng - Viện Thủy công

 

Giới thiệu các loại cửa van khẩu độ lớn trong xây dựng công trình ngăn sông

 

 

Trong công trình ngăn sông lớn, cửa van thường rất rộng và có những đặc tính kỹ thuật phức tạp hơn nhiều so với các công trình thông thường. Ngoài vấn đề đảm bảo kết cấu chịu lực, hình thức cửa van còn phải phù hợp với đặc điểm, nhiệm vụ của công trình đồng thời hệ thống thiết bị đóng mở cửa van phải đảm bảo tuyệt đối an toàn trong quá trình vận hành khai thác.

Từ những mục tiêu cụ thể của công trình như khống chế mực nước, khả năng tiêu thoát, chống sóng triều, đảm bảo giao thông thủy và kết hợp các nguyên lý kết cấu, thủy động lực học, các nhà nghiên cứu đã đề xuất và ứng dụng nhiều loại hình cửa van lớn khác nhau, mỗi loại có một đặc điểm và khả năng đáp ứng nhiệm vụ công trình khác nhau. Dưới đây là một số loại cửa van khẩu độ lớn trên thế giới có thể áp dụng cho các công trình ngăn sông lớn ở Việt Nam:

 

Cửa van cung trục đứng(Vertical axis sector gates):

  

Cửa van cung trục đứng có kết cấu phần động với mặt cắt ngang dạng hình cung. Khi hoạt động, cửa quay quanh trục thẳng đứng đi qua tâm cối quay, lực tập trung về cối trục do vậy cửa van có khả năng chịu lực lớn. Nhưng loại cửa van có hạn chế là mặt bằng bố trí cửa rất lớn và thường chỉ bố trí cho công trình có một khoang thông nước.

Cửa van loại này đã được ứng dụng ở một số công trình như cống Maeslant thuộc dự án Delta – Hà Lan (2 cửa van cung trục đứng có bán kính cửa van 240m), công trình ngăn sóng bão St petersburg – Nga (khẩu độ thoát nước 200m với hai cửa van cung trục đứng có bán kính 126m).

 

 

 

Cửa van lưỡi trai (Visor gate):

Đây là loại cửa van có hình dạng bán trụ, cánh cửa liên kết cối bản lên hai trụ pin của công trình. Quá trình hoạt động, cửa van quay quanh cối bản lề, khi không ngăn giữ nước cửa quay lên, khi ngăn giữ nước cửa quay xuống.

 

Loại kết cấu cửa có khả năng chịu lực lớn, khi cửa mở có thể cho tàu thuyền di chuyển qua công trình, lực nâng hạ cửa van cổng có lợi về lực do quá trình cửa van đóng mở quay quanh cối bản lề cho nên một phần trọng lượng cửa truyền lên cối quay, khi cửa kéo hết hành trình thì trọng lượng cửa van gây ảnh hưởng lên lực kéo càng giảm, quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng và thuận tiện khi cửa van quay lên trên khỏi mặt nước. Tuy nhiên loại cửa này có hạn chế là cần khoảng không gian trụ pin lớn, phần tiếp xúc ở đáy của cửa van cổng với công trình theo một cung tròn cho nên việc bố trí kết cấu bản đáy công trình phức tạp.

            Loại cửa van này đã ứng dụng trong công trình tiêu biểu như ngăn sông Rhine – Hà Lan (2 khoang cửa rộng 54 m), đập AJi – Nhật Bản (công trình được xây dựng để phòng chống lũ cho thành phố OSAKA, cửa van được thiết kế với khẩu độ rộng 57 m).

 

Cửa van phẳng kéo đứng(Vertical lift gate):

 

Kết cấu cửa van dạng giàn bản chắn, khi làm việc được nâng lên hạ xuống theo phương thẳng đứng. Loại cửa van này khi ngăn nước cửa hạ xuống và kéo lên cao phía trên không khi không ngăn nước.

Loại cửa van này có độ ổn định cao trong quá trình vận hành, kết cấu cửa là một tổ hợp kết cấu giàn cho nên giảm được trọng lượng cửa van, thiết bị đóng mở đơn giản, lợi về lực đóng mở, quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng và thuận tiện khi cửa van được kéo lên khỏi mặt nước. Hạn chế của cửa loại này là khi nâng ảnh hưởng tới không gian của công trình và chắn gió gây ra lực tác dụng lên công trình và đặc biệt khi có gió bão.

            Loại cửa này đã ứng dụng vào trong công trình ngăn sông của Hà Lan tiêu biểu là đập Hartel (01 khoang cửa rộng 49,3 m và 01 khoang cửa rộng 98 m), đập chắn sóng Hollandse Ijsel (01 khoang cửa rộng 96 m), cống Beernem – Bỉ (Cửa cao 8.05m và rộng 17.9m), Ở Nhật Bản có cống Kamihirai (4 cửa rộng 30m,trong đó 2 cửa cao 9.2m và 2 cửa còn lại cao 9.5m) Cống Shinanogawa (3 cửa van, mỗi cửa rộng 30m cao 24.5m).

 

Cửa van cung (Radial gates):

Mặt cắt ngang cửa van cung có dạng hình cung tròn, tâm cung là tâm quay của cửa, phần chắn nước là tổ hợp bản mặt lắp ghép lên các kết cấu dầm, thông qua kết cấu giàn càng chuyền lực lên trụ pin thông qua cối quay, với cửa van có khẩu độ lớn thì để đảm bảo điều kiện ổn định và an toàn trong quá trình làm việc của cửa van thì ngoài 2 càng van 2 dầu còn có một số càng van trung gian ở giữa.

Cửa này co khả năng chịu lực lớn, cột nước cao, lực nâng hạ cửa van cung có lợi về lực vì quá trình cửa van đóng mở quay quanh cối bản lề cho nên một phần trọng lượng cửa chuyền lên cối quay, hơn nữa nhờ bản mặt hình cung cho nên có thể lợi dụng sức nước để giảm lực nâng cửa van, kết cấu cửa van không quá phức tạp cho nên khả năng chế tạo và lắp đặt có thể thực hiện được dề dàng, quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng và thuận tiện khi cửa van quay lên trên khỏi mặt nước. Tuy nhiên hạn chế của cửa van loại này là mở quay lên trên chiếm một khoảng không gian của công trình và tạo thành một tấm chắn gió gây ra lực tác dụng lên công trình.

 

Loại cửa này đã ứng dụng cho một số công trình, tiêu biểu là cống Haringvliet – Hà Lan (17 khoang bố trí 02 lớp cửa rộng 56m), Đập Upper Meuse – Bỉ, đập Braddock – Mỹ (4 cửa rộng 33.53m), đập Iron – Romania (7 cửa rộng 21m)

Cửa trụ xoay (segment gate):

Kết cấu cửa van bằng thép gồm phần chăn nước là một phần hình trụ tròn quanh trục nằm ngang gắn trên hai trụ pin. Cửa vận hành nhờ vào cơ cấu hai xilanh thuỷ lực nối với một khâu bốn khớp và một thanh nối dài. Cửa có thể quay quanh trục nằm ngang trong phạm vi 180 độ và làm việc tại 5 vị trí khác nhau: (a) thân cửa cửa nằm ngang sử dụng khi cần thông thuyền, (b) bản mặt cửa nghiêng 450 sử dụng khi chắn sang và ngăn triều thấp, (c) bản mặt nghiêng 900 sử dụng khi ngăn triều và chắn sóng ngăn triều trung bình, (d) bản mặt cửa nghiêng 1350 sử dụng khi ngăn sóng cao và sửa chữa bảo dưỡng cửa, (e) bản mặt nghiêng 1800 dùng khi sửa chữa, bảo dưỡng mà vẫn đảm bảo cho các tầu cỡ nhỏ đi qua.

 

Cửa van trụ xoay khẩu độ lớn có góc quay làm việc lớn nên cửa đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của công trình mà các loại cửa khác không thể làm đươc, kết cấu cửa cứng và ổn định, không giới hạn chiều cao thông thuyền. Có thể mở rộng khẩu độ cống lên đến 60m hoặc hơn nữa.

 

Hạn chế của cửa van trụ xoay khẩu độ lớn là cụm vận hành cửa van phức tạp, hệ thống điều khiển cửa yêu cầu kỹ thuật cao. Gây ra lực tập trung lớn tác dụng lên trụ tại vị trí trục quay, khi ở trạng thái mở để thông thuyền, thân cửa được hạ xuống đáy nên có thể gây bồi lắng.

Cửa trụ xoay đã được ứng dụng tróng các công trình như: Cống trình ngăn sông Thames – Anh (gồm 4 khoang cửa trụ xoay rộng 61m, hai khoang cửa trụ xoay rộng 31.5m và 4 khoang cửa cung rộng 31.5m được hoàn thành năm 1982); Công trình ngăn sông EMS – Đức (Gồm một cửa van trụ xoay rộng 60m, một cửa cung rộng 50m và 5 cửa phẳng rộng từ 50-62.5m được hoàn thành năm 2002)

   

 

 

 

Cửa van clape trục dưới 

 

Kết cấu cửa van có dạng kết cấu bản dầm, phía dưới cánh cửa bố trí các cối quay, các cối quay có thể gắn trực tiếp lên bản đáy công trình hoặc lắp trên kết cấu dầm định vị, trường hợp khẩu độ lớn, cửa van được chế tạo dạng hộp phao. Quá trình vận hành, cửa van quay quanh cối quay, khi ngăn giữ nước cửa quay lên và khi tháo nước cửa van quay xuống nằm sát đáy công trình.

 

  Loại của van này có khả năng chịu lực lớn, lực nâng hạ cửa van có lợi về lực vì quá trình cửa van đóng mở quay quanh cối bản lề cho nên một phần trọng lượng cửa chuyền lên cối quay, nếu cửa dạng phao thì sử dụng được sức đẩy nổi trong nước nên có thể thiết kế đóng mở tự động. khi mở, cửa van nằm sát đáy công trình cho nên không chiếm mất không gian của công trình.

            Hạn chế của loại cửa này là quá trình làm việc của cửa van luôn nằm trong nước cho nên rất khó khăn cho việc bảo dưỡng và sửa chữa, đối với cửa van có kết cấu lớn đòi hỏi cần phải có hệ thống ống thông hơi để giảm lực chân không khi nâng hạ cửa van.

       Tiêu biểu ứng dụng cửa van này là công trình ngăn mặn giữ ngọt Thảo Long - Thừa Thiên Huế (15 khoang cửa rộng 31,5m và 01 khoang âu thuyền rộng 8m), dạng hộp phao được sử dụng cho công trình chắn sóng MOSE – ITALIA (78 cửa van clape ở 04 vị trí, kích thước của mỗi mô đun cửa rông từ 3,6m đến 5m và chiều cao từ 18m đến 28m).

Công trình cống đập ngăn mặn giữ ngọt Thảo Long - Thừa Thiên Huế là công trình do nhóm cán bộ của Viện Thủy công thiết kế đã đạt cúp vàng chất lượng xây dựng Việt Nam năm 2010. Viện Thủy công là một đơn vị có bề dầy lịch sử nghiên cứu về cửa van và thiết bị điều khiển, đã từng đạt giải thưởng nhà nước về cụm công trình cửa van tự động trong công trình thủy lợi và nhiều huy chương tại các triển lãm Khoa học và Kỹ thuật trong và ngoài nước. Hiện nay, việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến về cửa van đang được các cán bộ Viện thủy công nghiên cứu và đưa vào thiết kế trong các công trình  thuộc Dự án chống ngập úng Thành phố Hồ Chí Minh.

 

 

 

 

 


Trở lại      In      Số lần xem: 2605
Thư viện ảnh
666666666
VIDEO
Hỗ trợ trực tuyến