Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ thiết kế thi công đê biển bằng vật liệu tại chỗ

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Sử dụng vải Địa kỹ thuật và các tiến bộ kỹ thuật khác để xử lý nền đất yếu, cải thiện tính chất cơ lý của đất đắp thân đê nhằm mục tiêu xây dựng đê biển bằng vật liệ

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM

VIỆN THUỶ CÔNG -o0o -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM CẤP BỘ NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ THI CÔNG

ĐÊ BIỂN BẰNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ

CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM

Địa chỉ: 171 Tây sơn, Đống đa, Hà Nội

CƠ QUAN THỰC HIỆN: VIỆN THUỶ CÔNG

Địa chỉ: Số 3, ngõ 95, Chùa bộc, Đống Đa, Hà Nội

Chủ nhiệm đề tài:

Họ và tên: PGS TS Nguyễn Quốc Dũng

Địa chỉ: Viện Thuỷ công - Số 3, Ngõ 95, Chùa bộc, Hà Nội

8851

VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM

VIỆN THUỶ CÔNG

Số 3 - Ngõ 95 - Chùa Bộc - Hà Nội; ĐT: 04.35632821; Fax: 04.35637750

Hà Nội năm 2010

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM

VIỆN THUỶ CÔNG

-o0o -

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN DỰ ÁN

Tên dự án: Hoàn thiện công nghệ thiết kế, thi công đê biển bằng vật liệu tại chỗ

1 PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng Viện Thủy công -

Viện KHTL Việt nam Chủ nhiệm dự án

2 ThS Đỗ Thế Quynh Viện Thủy công Thư ký (giai đoạn sau)

3 ThS, NCS Khổng Trung Duân Bộ NN&PTNT Thư ký (giai đoạn trước)

4 Ths, NCS Phùng Vĩnh An Viện Thủy công Tham gia

5 ThS Nguyễn Quý Anh Viện Thủy công Tham gia

6 ThS Vương Xuân Huynh Viện Thủy công Tham gia

7 ThS Nguyễn Tuấn Anh Viện Thủy công Tham gia

10 CN Nguyễn Thị Mỹ Ngọc Viện Thủy công Kế toán dự án

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

PGS, TS Nguyễn Quốc Dũng

CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI

VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM

(Ký và ghi rõ họ tên, đóng dấu)

Hà nội năm 2010

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU 7

1.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 7

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 7

1.3 CẤU TRÚC BÁO CÁO 7

1.3.1 Chương 1: Phần mở đầu 7

1.3.2 Chương 2: Tổng quan những vấn đề nghiên cứu và ứng dụng 7

1.3.3 Chương 3: Quy trình khảo sát nền đê và vật liệu đắp đê 7

1.3.4 Chương 4: Quy trình xử lý nền đê vùng đất yếu 8

1.3.5 Chương 5: Thiết kế đê biển theo công nghệ đất có cốt vải địa kỹ thuật 8

1.3.6 Chương 6: Các nghiên cứu điển hình (Case Study) 9

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG 10

2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐÊ BIỂN VIỆT NAM 10

2.1.1 Hiện trạng chung 10

2.1.2 Đê biển các tỉnh Bắc Bộ 10

2.1.3 Đê biển Bắc Trung Bộ 11

2.1.4 Đê biển Trung Trung Bộ 11

2.1.5 Đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên giang 12

2.2 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ THỰC HIỆN 13

2.2.1 Chương trình KHCN phục vụ nâng cấp đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Ngãi 13

2.2.2 Chương trình KHCN phục vụ nâng cấp đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang 18

2.2.3 Các đề tài, dự án khác 20

2.3 KẾT LUẬN PHẦN TỔNG QUAN 20

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KHẢO SÁT NỀN ĐÊ VÀ VẬT LIỆU ĐẮP ĐÊ 22

3.1 MỤC ĐÍCH 22

3.2 CÁC GIAI ĐOẠN KHẢO SÁT 22

3.2.1 Giai đọan điều tra ban đầu: 23

3.2.2 Giai đoạn khảo sát phục vụ lập dự án (khảo sát sơ bộ) 24

3.2.3 Giai đoạn khảo sát phục vụ thiết kế kỹ thuật (khảo sát chi tiết) 27

3.3 BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT 29

3.3.1 Báo cáo kết quả khảo sát đất nền: 29

3.3.2 Phần phân tích địa kỹ thuật 30

3.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ 30

3.5 THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH (CPT) 31

3.5.1 Giới thiệu khái quát 32

3.5.2 Một số áp dụng xuyên tĩnh 32

3.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CẦN THIẾT VÀ THÍCH HỢP CHO THIẾT KẾ, THI CÔNG ĐẮP ĐÊ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 35

3.6.1 Cho thân đê (khối đắp) 35

3.6.2 Cho nền đê đất yếu 35

3.7 VẬT LIỆU ĐẮP ĐÊ TRÊN ĐẤT YẾU 36

3.7.1 Phương pháp thi công đắp đất trên nền đất yếu 36

3.7.2 Vật liệu đắp đê 36

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐÊ VÙNG ĐẤT YẾU 37

4.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG 37

4.2 CÁC DẠNG NỀN ĐẤT CẦN PHẢI XỬ LÝ 37

4.2.1 Khái niệm chung: 37

4.2.2 Các loại đất yếu thường gặp [27]: 37

4.3 NGUYÊN TẮC CHUNG 40

4.4 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 41

4.5.LẬP PHƯƠNG ÁN THI CÔNG ĐẮP ĐẤT THEO GIAI ĐOẠN 43

4.6 MỘT SỐ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 47

4.6.1 Phương pháp bệ phản áp 47

4.6.2 Phương pháp thay thế một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu: 48

4.6.3.Giải pháp kết hợp thay thế kết hợp lót vải Địa kỹ thuật: 49

4.6.4 Các giái pháp khác: 49

4.7 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỀ THẤM 49

4.8 THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU 50

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN THEO CÔNG NGHỆ ĐẤT CÓ CỐT VẢI ĐỊA KỸ THUẬT 57

5.1 THIẾT KẾ MÁI DỐC ĐÊ CÓ CỐT 57

5.1.1 Các hệ số được sử dụng trong thiết kế 58

5.1.2 Các trạng thái giới hạn 59

5.1.3 Ổn định bên ngoài 61

5.1.4 Ổn định nội bộ 62

5.1.5 Ổn định hỗn hợp 68

5.1.6 Các trạng thái giới hạn sử dụng 69

5.2 THIẾT KẾ ĐÊ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VỚI MÓNG ĐẤT CÓ CỐT 69

5.2.1 Cốt được dùng để khống chế độ ổn định của nền đắp 71

5.2.2 Cốt tăng cường được sử dụng để góp phần khống chế cả ổn định và lún của nền đắp 80

5.3 CỐT VẢI ĐỊA KỸ THUẬT GIA CỐ ĐẤT 89

5.3.1 Các chức năng của VĐKT khi làm cốt cho đất 89

5.3.2 Chọn vải để gia cố 90

5.3.3 Chọn VĐKT theo độ bền cơ học 90

5.3.4 Chọn VĐKT theo yêu cầu chặn đất và thấm nước 92

5.3.5 Yêu cầu tuổi thọ 93

5.4 THI CÔNG, KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VẢI ĐKT GIA CỐ ĐẤT 94

5.4.1 Yêu cầu và nguyên tắc thi công đê biển theo công nghệ 94

5.4.2 Thi công đê biển theo công nghệ đất có cốt 99

5.4.3 Kiểm tra chất lượng thi công 107

CHƯƠNG 6: CÁC NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH 110

6.1 QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐÊ BIỂN ĐẦM NẠI 110

6.1.1 Quy mô tuyến đê biển thiết kế: 110

6.1.2 Giải pháp thiết kế thi công ban đầu 111

6.1.3 Những ghi nhận thành công: 112

6.1.4 Những điều chỉnh trong quá trình thi công 112

6.1.5 Bài học kinh nghiệm 115

6.1.6 Kết luận 118

6.2 SỰ CỐ ĐÊ NỐI TIẾP CỐNG TRÀ LINH VÀ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 118

6.2.1 Miêu tả sự cố và phân tích nguyên nhân 118

6.2.2 Nghiên cứu đề xuất các phương án xử lý 126

6.2.3 Tính toán, thiết kế phương án xử lý bằng bằng cọc XMĐ 128

6.2.4 Kết quả và bình luận 139

6.3 ĐÊ BAO VÙNG DỰ ÁN THƯỢNG MỸ TRUNG – TỈNH QUẢNG BÌNH 140

6.3.1 Khái quát về dự án 140

6.3.2 Một số mặt cắt đê điển hình 144

6.3.3 Một số hình ảnh đê bao vùng Thượng Mỹ Trung 146

6.3.4 Đánh giá, nhận xét về công tác thiết kế, thi công 148

6.3.5 Một số bài học kinh nghiệm 148

TÀI LIỆU THAM KHẢO 149

CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đê biển có thể là đê đắp bằng đất được gia cố bảo vệ bề mặt chống sóng và xói mòn, cũng có thể đê bằng vật liệu cứng (bê tông cốt thép, đá xây) Trong phạm vi dự

án chỉ đề cập đến đê đắp bằng đất

Kết cấu đê biển bao gồm thân đê đắp bằng đất, kết cấu bảo vệ mái phía biển, bảo vệ mái phía đồng, kè hộ chân, tường chắn sóng và mặt đê kết hợp giao thông v.v Trong dự án cũng chỉ đề cập đến các vấn đề liên quan đến kết cấu thân đê đắp bằng đất

Đê biển có khối lượng đất đắp rất lớn, thường nằm ở vùng đất yếu khó tiếp cận,

xa các mỏ vật liệu đất đắp đạt tiêu chuẩn, do đó việc sử dụng vật liệu tại chỗ để đắp là vấn đề rất quan trọng quyết định đến giá thành và tiến độ xây dựng Vật liệu tại chỗ trong phạm vi dự án cũng chỉ đề cập đến vật liệu đất đắp, khai thác trong vùng dự án, tức là trong phạm vi dọc 2 bên tuyến đê

Một con đê đắp bằng đất phải đảm bảo ổn định về cường độ (sức chịu tải, chống trượt) và biến dạng (lún) Do đê biển thường đắp trên nền đất, đặc biệt là đất yếu, vì vậy điều kiện an toàn của đê không chỉ liên quan đến bản thân khối đất đắp đê

mà còn liên quan đến nền đê Đối tượng nghiên cứu trong dự án này bao gồm cả thân

đê và nền đê

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Sử dụng vải Địa kỹ thuật và các tiến bộ kỹ thuật khác để xử lý nền đất yếu, cải thiện tính chất cơ lý của đất đắp thân đê nhằm mục tiêu xây dựng đê biển bằng vật liệu tại chỗ, công trình ổn định cao, thi công nhanh, giá thành hạ

1.3.2 Chương 2: Tổng quan những vấn đề nghiên cứu và ứng dụng

1.3.3 Chương 3: Quy trình khảo sát nền đê và vật liệu đắp đê

Đê biển có đặc điểm tuyến dài và hẹp, đi qua nhiều vùng có địa chất khác nhau

và phần lớn là đất yếu Đê biển chủ yếu đắp bằng đất, việc sử dụng vật liệu địa phương, vật liệu tại chỗ sẽ quyết định đến giá thành Hiện nay, việc khảo sát địa hình địa chất, đặc biệt là việc thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đê biển còn nhiều chỗ chưa hợp lý, chưa quan tâm đúng mức đến đặc điểm nói trên dẫn đến khó khăn cho công tác thiết kế Ví dụ: còn quá lạm dụng phương pháp khoan mà ít sử dụng các phương pháp thí nghiệm hiện trường, các chỉ tiêu thí nghiệm chưa đủ cho việc tính toán biến dạng,

cố kết,

Dự án đã xây dựng quy trình (Dự thảo) khảo sát nhanh địa chất nền đê và vật liệu đắp đê, trong đó trình những nội dung chủ yếu và cần thiết sau:

− Nội dung yêu cầu, thành phần khối lượng của các giai đoạn khảo sát;

− Nội dung yêu cầu của Báo cáo khảo sát địa ký thuật;

−Lựa chọn phương pháp khảo sát và thí nghiệm phù hợp với đặc điểm đất yếu;

− Lựa chọn vật liệu đắp đê

1.3.4 Chương 4: Quy trình xử lý nền đê vùng đất yếu

Đê biển có chiều cao không lớn, nhưng thường nằm trên đất yếu, thi công trong điều kiện khó khăn phức tạp Theo truyền thống ngàn năm nay, cha ông chúng ta đắp

đê biển trong nhiều năm, lấn dần từ tuyến trong ra tuyến ngoài để xử lý hiện tượng đất nền chậm cố kết và giảm thiểu tác động của sóng bão Ngày nay, do yêu cầu xây dựng nhanh các con đê lớn, nếu không xử lý nền thì không đảm bảo an toàn về ứng suất và biến dạng Hiện có nhiều giải pháp xử lý nền, từ đơn giản đến phức tạp, nhưng lựa chọn giải pháp nào phải tùy thuộc vào tình hình cụ thể

Dự án đã xây dựng quy trình (dự thảo) hướng dẫn xử lý nền đê gồm các nội dung sau:

− Nhận biết các dạng đất nền cần xử lý;

− Nguyên tắc chung trong việc lựa chọn giải pháp xử lý;

−Phương pháp xác định an toàn ổn định về độ bền (ứng suất nền, trượt trụ tròn);

− Phương pháp xác định an toàn ổn định về biến dạng (lún);

− Một số giải pháp xử lý chủ yếu, từ đơn giản đến phức tạp

1.3.5 Chương 5: Thiết kế đê biển theo công nghệ đất có cốt vải địa kỹ thuật

Trong các giải pháp xử lý nền nói trên đã đề nghị sử dụng Vải ĐKT như một giải pháp cần ưu tiên (chưa phải là số 1) xem xét Trong đó vải ĐKT đóng vai trò phân cách giữa nền đất yếu và đất đắp phía trên, trong trường hợp cần tăng chiều sâu móng,

có thể đào rãnh và lót vải ĐKT trước khi đắp đê Khi đó, Vải ĐKT được bọc cuốn đất lại như một móng nông

Tuy nhiên, đối với đất đắp thân đê, đặc biệt là đê đắp bằng đất tại chỗ thì Vải ĐKT sử dụng với chức năng làm cốt đất, gia tăng ổn định mái, thóat nước và cố kết nhanh, được chứng minh là ưu việt nhất trong các giải pháp hiện dùng

Báo cáo Dự án đã trình bày những vấn đề liên quan đến sử dụng Vải ĐKT để làm cốt đất, từ phân tích ứng xử của cốt vải và đất đắp, nguyên tắc thiết kế, chỉ dẫn kỹ thuật thi công và nghiệm thu

Do đặc thù của đê biển, công nghệ thi công nhiều khi quyết định giá thành công trình Ví dụ, khi tuyến đê biển không có đường bộ để vận chuyển vật liệu; hoặc khi trên tuyến đê dài có nhiều nhà thầu cùng thi công; hoặc khi mà vật liệu tại chỗ không đáp ứng yêu cầu để đắp thì phương án vận chuyển cát đến chân công trình bằng xà lan, sau đó bơm hút bằng tàu hút bùn là giải pháp khả thi và kinh tế nhất Việc lựa chọn giải pháp nào còn tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng công trình

Báo cáo dự án trình bày công nghệ thi công xử lý nền móng, đắp thân đê, lắp đặt Vải ĐKT, xen kẽ trong các chương có liên quan Đặc biệt, công nghệ thi công các công trình thử nghiệm được trình bày trong chương cuối (Nghiên cứu điển hình tổng kết các công trình thử nghiệm) là những bài học được rút ra từ thực tiễn rất có giá trị

1.3.6 Chương 6: Các nghiên cứu điển hình (Case Study)

Case study 1: Đắp đê biển Đầm Nại (Ninh Thuận)

Case study 2: Xử lý sự cố đê nối tiếp cống Trà Linh (Thái Bình)

Case study 3: Cải tạo, nâng cấp vùng đầm phá Thượng Mỹ Trung (Quảng Bình) Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG

2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐÊ BIỂN VIỆT NAM

2.1.1 Hiện trạng chung

Hiện nay các tuyến đê biển, đê cửa sông từ Quảng Ninh đến Quảng Nam có tổng chiều dài khoảng 1.454km, trong đó có khoảng 853km đờ biển, còn lại là đê cửa sông Đê biển vùng đồng bằng Bắc Bộ phần lớn được đắp từ đời nhà Trần, đê biển Thanh Hóa, Nghệ An được hình thành từ những năm 1930, phần lớn đê biển và đê cửa sông khu vực miền Trung được đắp trước và sau năm 1975 Theo cách làm truyền thống, đê biển thường được đắp dần trong nhiều năm bằng thủ công là chính Vùng ven biển miền Bắc, ban đầu thường chọn các tuyến đi qua vùng đất cao, lấy đất ven đê

để đắp mỗi năm cao dần lên một vài chục cm Vùng ven biển Nam Bộ ban đầu cũng chỉ là các đê bao, bờ bao đắp bằng xáng cạp, rất ít bờ bao đắp bằng xáng thổi (tàu hút bùn), dần dần mới cho phép đắp cao hơn nhưng cũng chỉ cho phép đến mức độ giới hạn vì nền không được xử lý Ban đầu được đắp chủ yếu do nhân dân tự đắp để bảo vệ sản xuất, Nhà nước hỗ trợ kinh phí để tu bổ, nâng cấp đắp một số tuyến đê biển quan trọng

Hiện trạng các tuyến đê biển tại các khu vực có thể tóm tắt chung như sau:

2.1.2 Đê biển các tỉnh Bắc Bộ

Các tỉnh từ Quảng Ninh đến Ninh Bình Vùng ven biển đồng bằng Bắc Bộ là

nơi có địa hình thấp trũng, là một trung tâm kinh tế của cả nước - đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, tập trung dân cư đông đúc Đây là vùng biển có biên độ thuỷ triều cao (khoảng 4m) và nước dâng do bão cũng rất lớn Để bảo vệ sản xuất và sinh hoạt của nhân dân, các tuyến đê biển, đê cửa sông ở khu vực này được hình thành từ rất sớm và

cơ bản được khép kín Tổng chiều dài các tuyến đê biển, đê cửa sông khoảng 484 km, trong đó có trên 350 km đê trực tiếp biển

Đê biển Bắc Bộ có bề rộng mặt đê nhỏ khoảng từ 3,0m đến 4,0m, nhiều đoạn

đê có chiều rộng mặt đê < 2,0m như một số đoạn thuộc các tuyến đê Hà Nam, đê Bắc cửa Lục, đê Hoàng Tôn (tỉnh Quảng Ninh), đê biển số 5, số 6, số 7, số 8 (tỉnh Thái Bình), đê Cát Hải (Hải Phòng), mái phía biển 2/1 đến 3/1 (sau này được nâng cấp từ 3/1 đến 4/1), mái phía đồng từ 1,5/1 đến 2/1 (sau này được nâng cấp từ 2/1 đến 3/1), cao độ đỉnh đê dao động từ +3,5 đến +5,0, một số nơi sau khi được đầu tư bởi dự án PAM 5325 có cao độ đỉnh đê (hoặc tường chắn sóng) là +5,5 như đê biển Hải Hậu, Giao Thuỷ (Nam Định), đê biển số I, II (Hải Phòng)

Chất lượng đất thân đê là đất thịt nhẹ, đất phù sa cửa sông Hàm lượng cát tăng đối với các tuyến xa dần cửa sông Một số tuyến đê hoàn toàn bằng đất cát như đê Hải Thịnh (Nam Định) Đất đắp đê chủ yếu là đất cát pha, có độ chua lớn không trồng cỏ

được, có tuyến được đắp chủ yếu bằng cát, phủ lớp đất thịt Hầu hết mái đê phía đồng chưa có biện pháp bảo vệ, nên thường xuyên bị xói, sạt khi mưa, bão

Mái đê cửa sông ven biển Bắc Bộ phần lớn được bảo vệ bằng trồng cỏ Những đoạn chịu tác dụng trực tiếp của sóng, gió bảo vệ bằng kè đá lát mái, kết cấu kè đá đang sử dụng ở các địa phương là lớp đá hộc dày 30cm xếp khan trên một lớp đá dăm dày 10cm, lát từ chân đê phía biển lên đến đỉnh đê Trọng lượng mỗi viên đá khoảng

10 ÷ 40kg Một số nơi bãi biển bị bào mòn, ngoài lát mái đá làm kè cần làm một số mỏ hàn dọc và ngang để bảo vệ bãi Kè mỏ hàn bằng đá hộc cao 1m, mái hai phía 1/1, mặt rộng 1m dài 70m, xây dựng thành hệ thống như ở khu vực Văn Lý (Hải Hậu-Nam Định)

2.1.3 Đê biển Bắc Trung Bộ

Các tỉnh từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh Vùng ven biển Bắc Trung Bộ là vùng đồng bằng nhỏ hẹp của hệ thống sông Mã, sông Cả, cũng là một trong những vùng kinh tế phát triển, địa hình ven biển thấp trũng và cao dần về phía Tây Đây là vùng thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai (đặc biệt là bão, áp thấp nhiệt đới), biên độ thuỷ triều nhỏ hơn vùng biển Bắc Bộ, bắt đầu xuất hiện các cồn cát có thể tận dụng được như các đoạn đê biển tự nhiên

Chất lượng đất đắp đê: phần lớn các tuyến là đất thịt nhẹ pha cát Một số tuyến nằm sâu so với cửa sông và ven đầm phá, đất thân đê được đắp là đất sét pha cát, đất thịt nặng Cũng có nhiều tuyến đê ven biển thân đê là đất cát như các tuyến đê ở các huyện Quảng Xương, Tĩnh Gia (Thanh Hóa), Diễn Châu (Nghệ An), Kỳ Anh (Hà Tĩnh) v.v

Mặc dù đã được quan tâm đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua các dự án PAM 4617, OXFAM, CEC, CARE, đặc biệt ADB hỗ trợ khôi phục sau trận bã số 4 năm 2000, nhưng các tuyến đê biển nhìn chung là thấp, nhỏ

2.1.4 Đê biển Trung Trung Bộ

Các tỉnh từ Quảng Bình đến Quảng Nam Vùng ven biển Trung Trung Bộ là vùng có diện tích nhỏ hẹp, phần lớn các tuyến đê biển đều ngắn, bị chia cắt bởi các sông, rạch, địa hình đồi cát ven biển Một số tuyến bao diện tích canh tác nhỏ hẹp dọc theo đầm phá Đây là vùng có biên độ thuỷ triều thấp, thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai Khác với vùng cửa sông đồng bằng Bắc Bộ chủ yếu là bồi, các cửa sông miền Trung có thể thay đổi tuỳ theo tính chất của từng con lũ, do vậy đê được đắp theo một tuyến, không cô tuyến quai đê lấn biển hoặc tuyến đê dự phòng

Đê biển, đê cửa sông khu vực Trung Trung Bộ với nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt, chống lũ tiểu mãn hoặc lũ sớm bảo vệ sản xuất ăn chắc 2 vụ lúa đông xuân và hè thu, đồng thời phải đảm bảo tiêu thoát nhanh lũ chính vụ Một số tuyến đê bảo vệ các khu nuôi trồng thuỷ sản Đa số các tuyến đê biển bảo vệ diện tích canh tác nhỏ dưới 3.000 hecta.Với mục tiêu, nhiệm vụ như trên, đê không cần đắp cao, nhưng cần phải

gia cố 3 mặt để chống hư hỏng khi lũ tràn qua

Phần lớn các tuyến đê được đắp bằng đất thịt nhẹ pha cát, một số tuyến nằm sâu

so với cửa sông và đầm phá đất thân đê là đất sét pha cát như đê tả Gianh (Quảng Bình), đê Vĩnh Thái (Quảng Trị), Một số đoạn được bảo vệ 3 mặt hoặc 2 mặt bằng tấm bê tông để cho lũ tràn qua như tuyến đê phá Tam Giang (Thừa Thiên Huế), đê hữu Nhật Lệ (Quảng Bình), Ngoài các đoạn đê trực tiếp chịu tác động của sóng gió, hầu hết mái đê được bảo vệ bằng cỏ, đê vùng cửa sông được bảo vệ bằng cây chắn sóng loại cây sú, vẹt, đước

2.1.5 Đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên giang

a Đặc điểm địa hình

Vùng ven biển từ Quảng Ngãi đến Bình Thuận có địa hình dốc và cao, địa hình thấp dần từ Tây sang Đông Miền núi đến đồng bằng gần như không có vùng trung du chuyển tiếp Dải ven biển có độ dốc từ 3 – 10%, diện tích đất thổ cư, đất nông nghiệp vùng ven biển có cao trình : +2,00 đến - 0,50 m; có những cồn cát ở dọc bờ biển, cao

độ các cồn cát khoảng từ : +2,50 đến +28,00m;

Địa hình dọc theo bờ biển bị chia cắt bởi các dãy núi nhô ra biển theo hình răng cưa, khúc khủy Nằm giữa các dãy núi đá là các vùng vịnh như: Nước Ngọt, Làng Mai (Bình Định); Đầm Cù Mông, Xuân Đài (Phú Yên); Vũng Rô, Văn Phong, Cam Ranh (Khánh Hòa); Đầm Nại (Ninh Thuận), Cà Ná, Phan Rí, Phan Thiết (Bình Thuận) và đồng bằng của các sông

Bờ biển từ Bà Rịa Vũng Tàu đến Kiên Giang có địa hình bằng phẳng với nhiều vùng trũng thấp Do có sự tương tác giữa chuyển tải và ngưng tụ phù sa, ven bờ biển thường tạo thành các giồng cát có độ cao phổ biến từ 0,5 – 1,0 m; riêng một số đọan thuộc khu vực Gò Công, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng có độ cao từ 1,5 - 3,0m Các giồng cát có dạng hình cung có mặt lồi ra phía biển, nhất là các vùng giữa bờ hai sông Các giồng cát này, theo thời gian liên tục được hình thành và lấn dần ra biển Xen kẽ hay bắt đầu các giồng cát là các vùng trũng thấp ngập mặn khi triều lên với cao trình 0,5-0,7m Đoạn bờ từ cửa Mỹ Thanh đến cửa Giang Thành, tuy ở mức độ thấp hơn, cũng có hiện tượng tương tự Dọc theo bờ biển có nhiều bãi bồi, thường ngập nước vào lúc triều cao (đỉnh triều), và lộ đất vào lúc triều thấp (chân triều) Phía ngoài các bãi bồi là vùng biển nông Dọc bờ biển là các dải rừng ngập mặn

Tại các cửa sông, do lưu tốc dòng chảy giảm mạnh, một lượng phù sa lớn bị ngưng tụ và bồi tụ giữa dòng hình thành nên các cù lao và chia dòng chính thành các dòng rẽ Dưới cù lao là các khoảng sông rộng lớn Trước cửa sông thường hình thành các vùng biển nông, cũng do ngưng tụ phù sa sông tạo nên Sự thay đổi bậc thềm biển nông trước cửa sông có sự liên quan đến sự thay đổi của chính bờ biển

Vùng ven biển có nhiều cửa sông và cửa rạch thông ra biển, trong đó cần phải

kể đến các cửa sông Mêkong: Cửa Tiểu, Cửa Đại, Ba Lai, Hàm Luông, Cổ Chiên,

Cung Hầu, Định An, Trần Đề Hiện nay cửa Ba Lai đã được lấp và thay bằng một cống đóng mở 2 chiều với khẩu diện B=85 m nhằm ngăn mặn giữ ngọt, tiêu chua rửa phèn và giao thông Ngoài ra trên dải ven biển đang xét còn có các cửa sông Thị Vải, Vàm Cỏ, Soài Rạp, Mỹ Thanh, Gành Hào, Bảy Háp, Ông Đốc, Cái Lớn-Cái Bé, Giang Thành Do lượng phù sa được chuyển về từ thượng lưu các con sông về nhiều nên đã ảnh hưởng lớn tới diễn biến đường bờ dải ven biển từ Bà Rịa – Vũng Tàu tới Hà Tiên

b.Đặc điểm địa chất

Khu vực từ Quảng Ngãi đến Bình Thuận:

Nhìn chung cấu trúc địa chất khu vực này không phức tạp lắm, các nhà địa chất xếp miền kiến tạo Nam trung bộ thuộc đới họat hóa Mezozoi Đà Lạt

Các trầm tích đệ tứ gồm: Cát cuội, cuội tảng, cát, sét tuổi đệ tứ phân bố dọc các thung lũng sông miền núi với bề dày tối đa không quá 20m Các thành tạo cát, cuội sét chủ yếu nguồn gốc sông, sông biển lộ ra ở rìa phía tây, ở phần đông bị các thành tạo QII có nguồn gốc biển, sông biển, gió biển (QIV) phủ lên Thành phần thạch học nhìn chung không đa dạng, các thành tạo macma xâm nhập chủ yếu là Granit

Khu vực ven biển Bà Rịa Vũng Tàu –Kiên Giang:

Khu vực này là một dải hẹp gồm các dạng bãi cát, đùn cát, cồn cát chạy gần như liên tục dọc theo bờ biển đông và biển tây kéo dài tới Hà Tiên Về phía biển tây, dải này bị gián đoạn và thắt hẹp lại, càng về phía sát biển thì lớp cát càng dày, và càng vào sâu trong đất liền thì lớp cát càng vạt nhọn Các hình trụ hố khoan có độ sâu đạt đến 40m, cho biết lớp cát hạt mịn kém chặt dễ biến thành dạng cát chảy hoặc bùn cát khi có tác động lực cơ học, thường có độ dày 8-10m dưới là tầng sét bùn dày khoảng 15-16m, dưới cùng là tầng sét dẻo cứng Tầng bồi tích trẻ ở đây có chiều sâu trên 50m

2.2 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ THỰC HIỆN

2.2.1 Chương trình KHCN phục vụ nâng cấp đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Ngãi

Trong quá trình thực hiện công tác củng cố, nâng cấp đê biển theo Quyết định

số 58/2006/QĐ-TTg ngày 14/3/2006 của Thủ tướng Chính phủ, Bộ Nông nghiệp đã cho tiến hành chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ phục vụ nâng cấp đê biển

và công trình Thuỷ lợi vùng cửa sông ven biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam nhằm giải quyết một số vấn đề cấp bách mà tiêu chuẩn hiện hành chưa có, hoặc chưa rõ gồm:

1 Thiếu tài liệu về thuỷ triều thiên văn và thuỷ triều thực đo tại các trạm thuỷ văn dọc theo bờ biển, đây là những cơ sở dữ liệu rất quan trọng để xác định các thông

số thiết kế đê biển;

2 Chưa đề cập đầy đủ việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chiều cao sóng trước công trình như: địa hình bãi trước đê, cây chắn sóng và các công trình giảm sóng

trước đê, hướng gió và hướng sóng chính Trong khi đó cây chắn sóng có vai trò rất lớn trong việc ổn định đê biển, giảm kinh phí đầu tư, đây là biện pháp đa mục tiêu nhưng chưa được chú trọng đúng mức;

3 Việc xác định mặt cắt ngang đê biển hợp lý với từng loại đê và phù hợp với điều kiện từ vùng còn nhiều hạn chế cả về cơ sở khoa học lẫn thực tiễn;

4 Thiếu cơ sở khoa học để xác định cụ thể:

- Các phương pháp để tạo bãi trước đê phù hợp với điều kiện từng vùng;

- Các thành phần bảo vệ đê biển theo hướng đơn giản trong sản xuất, thuận tiện trong thi công, dễ sửa chữa, duy tu bảo dưỡng và giảm gía thành xây dựng;

- Tuyến đê biển xây dựng mới và điều chỉnh cục bộ tuyến đê biển hiện có theo hướng tăng cường ổn định, kết hợp đa mục tiêu và phát triển bền vững;

- Đắp đê bằng vật liệu địa phương và đắp đê trên nền đất yếu phù hợp với điều kiện tự nhiên từng vùng

Chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ phục vụ nâng cấp đê biển và các công trình vùng cửa sông ven biển giai đoạn 1 gồm 5 đề tài:

Đề tài số 1- Nghiên cứu để cập nhật, chi tiết hoá bộ số liệu cơ bản về triều,

nước dâng dọc bờ biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam phục vụ tính toán thiết kế, củng cố, nâng cấp đê biển;

Đề tài số 2- Xác định chiều cao sóng trong tính toán thiết kế đê biển từ Quảng

Ninh đến Quảng Nam;

Đề tài số 3- Nghiên cứu, đề xuất mặt cắt ngang đê biển hợp lý với từng loại đê

và phù hợp với điều kiện từng vùng từ Quảng Ninh đến Quảng Nam;

Đề tài số 4- Nghiên cứu xây dựng yêu cầu xác định tuyến đê biển mới ở vùng

chưa có đê và điều chỉnh cục bộ tuyến đê biển hiện có từ Quảng Ninh đến Quảng Nam;

Đề tài số 5- Nghiên cứu giải pháp đắp đê bằng vật liệu địa phương và đắp đê

trên nền đất yếu từ Quảng Ninh đến Quảng Nam

Chương trình KHCN phục vụ nâng cấp đê biển và công trình Thuỷ lợi vùng cửa

sông ven biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam đã kết thúc năm 2009 Kết quả của

chương trình là ban hành được Tiêu chuẩn thiết kế đê biển thay thế cho TCN

130-2002 Nội dung của Tiêu chuẩn gồm các chương mục sau:

1 QUY ĐỊNH CHUNG

2 CÁC YÊU CẦU TÀI LIỆU ĐỂ THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN

2.1 Tài liệu địa hình

2.2 Tài liệu địa chất

2.3 Tài liệu khí tượng, thủy, hải văn

2.4 Tài liệu dân sinh, kinh tế và môi trường

3 XÁC ĐỊNH TIÊU CHUẨN AN TOÀN VÀ PHÂN CẤP ĐÊ

3.1 Xác định tiêu chuẩn an toàn

3.2 Xác định cấp đê

4 THIẾT KẾ TUYẾN ĐÊ

4.1 Yêu cầu chung

4.2 Yêu cầu về vị trí tuyến đê

4.3 Yêu cầu về hình dạng tuyến đê

4.4 Thiết kế tuyến đối với từng loại đê

4.4.1 Thiết kế tuyến đê quai lấn biển

4.4.2 Tuyến đê vùng bãi biển xói (biển lấn)

4.4.3 Tuyến đê vùng cửa sông

5 THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ KẾT CẤU ĐÊ BIỂN

5.1 Thiết kế mặt cắt đê biển cần tiến hành cho từng phân đoạn

5.2 Dựa vào đặc điểm hình học của mái đê phía biển, mặt cắt đê biển chia thành

3 loại

5.3 Nội dung thiết kế mặt cắt đê biển

5.4 Xác định cao trình đỉnh đê

5.4.1 Công thức chung để xác định cao trình đỉnh đê

5.4.2 Trường hợp sóng tràn qua đỉnh đê

5.8.2 Cơ đê trên mái phía đồng

5.8.3 Cơ đê trên mái phía biển

5.9 Thân đê

5.9.1 Vật liệu đất đắp đê

5.9.2 Tiêu chuẩn về độ nén chặt của thân đê

5.9.3 Nền đê và thiết kế xử lý nền đê yếu

5.9.4 Công trình qua thân đê

5.10 Hệ thống thoát nước mặt

5.11 Tính toán ổn định đê biển

5.11.1 Nội dung tính toán

5.11.2 Tính toán ổn định chống trượt mái đê

5.11.3 Tính toán ổn định đê biển dạng tường đứng

6.1.3 Độ sâu tới hạn ở chân kè

6.1.4 Kích thước vật liệu chân kè

6.2 Thân kè

6.2.1 Dạng kết cấu và điều kiện áp dụng

6.2.3 Chiều dày lớp phủ mái

6.2.4 Các loại cấu kiện lát mái bằng bêtông đúc sẵn

6.2.5 Lỗ thoát nước và khe biến dạng

6.3 Đỉnh kè

6.3.1 Trường hợp đỉnh đê không có tường

6.3.2 Trường hợp đỉnh đê có tường hắt sóng

7.2.1 Chức năng, nhiệm vụ

7.2.2 Thiết kế mỏ hàn, tường giảm sóng

7.3 Thiết kế đê công trình ngăn cát, giảm sóng dạng thành đứng

7.3.1 Các loại kết cấu công trình dạng thành đứng

7.3.2 Cấu tạo công trình thành đứng dạng trọng lực

9 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG THI CÔNG ĐÊ BIỂN

9.1 Yêu cầu kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng đắp đê

9.1.1 Yêu cầu kỹ thuật đắp đê

9.1.2 Các quy định về kiểm tra chất lượng

9.2 Yêu cầu kỹ thuật thi công công trình bảo vệ mái đê

9.2.1 Kè đá

9.2.2 Công trình kè bê tông

9.3 Yêu cầu kỹ thuật thi công và giám sát chất lượng lớp lọc cát và sỏi9.3.1 Chiều dày và cách đặt

9.3.2 Cấp phối lớp lọc

9.3.3 Kiểm tra chất lượng lớp lọc

9.4 Quy trình kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng vải lọc geotextile9.4.1 Đặt vải lọc

9.4.2 Kiểm tra chất lượng thi công vải lọc

9.5 Quy trình kỹ thuật và kiểm tra chất lượng trồng cỏ mái đê hạ lưu

9.5.1 Quy trình kỹ thuật

9.5.2 Kiểm tra chất lượng

9.6 Quy trình kỹ thuật trồng cây ngập mặn

9.6.1 Quy trình kỹ thuật

9.6.2 Kiểm tra chất lượng: bằng mắt thường về phạm vi và mật độ9.7 Yêu cầu

kỹ thuật về thi công đê mỏ hàn mái nghiêng

9.7.1 Đổ cát xử lý nền

9.7.2 Đổ đá và khối bê tông hình hộp

9.7.3 Chế tạo và xây các khối phủ

10 QUẢN LÝ, DUY TU, BẢO DƯỠNG ĐÊ BIỂN71

10.1 Các quy định chung

10.2 Bảo dưỡng và sửa chữa công trình

10.2.1 Kiểm tra, giám sát làm việc của công trình và thay đổi điều kiện thủy lực 10.2.2 Sửa chữa, thay thế các bộ phận công trình không còn phù hợp

PHỤ LỤC A: ĐƯỜNG TẦN SUẤT ĐẢM BẢO CAO ĐỘ MỰC NƯỚC BIỂN VEN BỜ

PHỤ LỤC B: TÍNH TÓAN SÓNG LEO/SÓNG TRÀN THIẾT KẾ

PHỤ LỤC D: TÍNH TOÁN ÁP LỰC SÓNG

PHỤ LỤC E: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

2.2.2 Chương trình KHCN phục vụ nâng cấp đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang

Mục tiêu chung:

- Chủ động phòng tránh bão, triều dâng, ngăn mặn bảo vệ dân sinh và các vùng trọng điểm kinh tế Đối với đê biển Miền Trung đảm bảo ngăn mặn và chống lũ (lũ sớm, lũ muộn) để phát triển sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản

- Chuyển đổi cơ cấu cây trồng, thu hút đầu tư, góp phần phân bố lại dân cư, tăng thu nhập cho người lao động, xoá đói giảm nghèo

- Kết hợp xây dựng tuyến đường giao thông ven biển, góp phần giữ vững quốc phòng, an ninh, phát triển du lịch dịch vụ,

Mục tiêu trước mắt:

- Củng cố chống xuống cấp và chống vỡ các tuyến đê biển đã được đầu tư khôi phục, nâng cấp nhằm phát huy những thành quả của các dự án được đầu tư những năm trước đây

- Xây dựng mới các tuyến đê quan trọng bảo vệ dân cư và các vùng kinh tế trọng điểm

- Hoàn thiện các công trình phụ trợ để nâng cao hiệu quả đầu tư (trồng rừng ngập mặn trước đê vừa để chống sóng cho đê vừa cải tạo môi trường sinh thái; xây dựng mới hoặc sửa chữa các cống dưới đê đảm bảo tưới, tiêu phát triển sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản)

Mục tiêu lâu dài:

- Xây dựng hoàn thiện các tuyến đê, kể cả các tuyến mới tạo ra hạ tầng đồng bộ

để phát triển bền vững kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng;

- Đảm bảo thực hiện thắng lợi chương trình phát triển kinh tế biển, đảm bảo phòng chống giảm nhẹ thiên tai

Phạm vi Chương trình:

Phạm vi của dự án là toàn bộ hệ thống đê biển các tỉnh từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang, bao gồm 15 tỉnh thành phố: Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa-Vũng Tàu, Tp Hồ Chí Minh, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên Giang

Nội dung thực hiện:

1 Thu thập, tổng hợp và phân tích các kết quả nghiên cứu, các tài liệu điều tra

cơ bản liên quan tới đê biển, đê cửa sông từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang từ năm 1997 đến nay Đánh giá hiện trạng và khả năng ngăn triều, chống lũ của từng tuyến đê

2 Thu thập, phân tích các tài liệu về định hướng phát triển kinh tế, xã hội, phát triển thuỷ lợi, giao thông, thuỷ sản các tỉnh ven biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang

3 Nghiên cứu, đề xuất các nguyên tắc về điều chỉnh tuyến đê hiện có, tuyến đê xây dựng mới, trong đó cần kết hợp với các tuyến đường giao thông, các công trình thuỷ lợi, dải cồn cát ven biển, và lồng ghép với các dự án đang được triển khai thực hiện

4 Nghiên cứu để xác định mực nước triều thiên văn ứng với tần suất 5% cho 3 trạm đo đại diện (Quy Nhơn, Vũng Tàu và Mũi Nai) và xác định hệ số thuỷ triều của các trạm thuộc phạm vi Chương trình so với các trạm này

5 Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp kỹ thuật, bao gồm biện pháp công trình

và phi công trình (đề cao việc trồng và bảo vệ rừng ngập mặn ven biển) để củng cố, nâng cấp và xây dựng mới hệ thống đê biển

6 Khái toán kinh phí thực hiện toàn bộ Chương trình

7 Xác lập tiêu chí về thứ tự ưu tiên và tầm quan trọng của các tuyến đê biển Đi thực địa, làm việc với các địa phương để xác định cấp cho từng tuyến đê và sắp xếp thứ tự ưu tiên trong đầu tư xây dựng

8 Đề xuất biện pháp tổ chức thực hiện

9 Viết báo cáo Chương trình

2.2.3 Các đề tài, dự án khác

Năm 2001: Đề tài nghiên cứu của GS Trần Như Hối "Nghiên cứu xây dựng đê bao vùng đồng bằng sông Cửu long" Đề tài đã có những kiến nghị đề xuất phương pháp tính toán sóng và nước dâng cho vùng ven biển Vũng Tàu đến Gò Công, phương pháp tính toán chiều cao đắp đê theo phương pháp ứng suất giới hạn

Năm 2003: Luận án Tiến sỹ kỹ thuật của Lương Ngọc Lâm "NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MỚI: CƠ GIỚI - THUỶ LỰC ĐỂ XÂY DỰNG ĐÊ, ĐẬP VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG" Trong công trình này tác giả đã có những nghiên cứu thực nghiệm về quy luật phân bố đường kính hạt đất từ miệng xả của tàu hút đến cửa xả bùn, áp dụng cho các công trình san nền vùng Đồng bằng sông cửu long

Năm 2000, Viện Khoa học Thuỷ lợi đã tiến hành đề tài đầu tiên ở nước ta về nghiên cứu ứng dụng vải ĐKT tổng hợp làm cốt gia cố nền và bờ bao vùng đất yếu

Đề tài đã có một thử nghiệm nhỏ đắp bờ vai cống sông Cui - Long An Hạng mục này

ổn định đến nay đã gần 5 năm

Năm 2003, Trung tâm Thuỷ công - VKHTL đã nghiên cứu ứng dụng VĐKT làm cốt cho bờ kênh cát tại vùng cát ven biển Quảng Trị, xây dựng thử nghiệm một đoạn kênh dài hơn 100m

Năm 2004 - 2005, Viện Khoa học thủy lợi đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu công nghệ xây dựng đê biển bằng vật liệu có hàm lượng cát cao ở miền Bắc Việt Nam” Đề tài đã thành công với công nghệ chủ đạo là đất có cốt vải ĐKT, có nghiên cứu thêm cốt rời Đề tài cũng đã thử nghiệm thành công xây dựng 150 m đê biển Bình Minh III - Kim Sơn - Ninh Bình

2.3 KẾT LUẬN PHẦN TỔNG QUAN

Đê biển là công trình quan trọng trong chiến lược đối phó thiên tai của nước ta

Đê biển đã được xây dựng từ nhiều thế hệ và vẫn đang và sẽ được tiếp tục xây dựng trong những năm sắp tới Tuy nhiên, cơ sở khoa học cho xây dựng đê biển ở nước ta vẫn còn hạn chế và chưa đồng bộ Chính vì vậy, từ năm 2006 đến nay Bộ Nông nghiệp

đã đầu tư cho công tác nghiên cứu về đê biển qua 2 Chương trình khoa học công nghệ phục vụ nâng cấp đê biển và công trình Thuỷ lợi vùng cửa sông ven biển, GĐ 1 từ Quảng Ninh đến Quảng Nam và GĐ 2 từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang

Tuy nhiên, như đã trình bày trong phần tổng quan các công trình đã và đang nghiên cứu ở trên cho thấy mục tiêu và kết quả nghiên cứu trong dự án này vẫn không

bị trùng lặp Kết quả nghiên cứu của dự án tập trung vào việc hoàn thiện công nghệ thiết kế và thi công đê biển đắp bằng vật liệu tại chỗ Qua các công trình thử nghiệm

để đúc rút kinh nghiệm thực tiễn trình bày trong báo cáo này có tác dụng quan trọng, giúp cho các kỹ sư tư vấn và cán bộ kỹ thuật chỉ đạo thi công tham khảo

Báo cáo này sẽ trình bày các vấn đề được đúc rút, tổng kết qua việc thực hiện

dự án Gồm các nội dung sau đây:

Chương 1: Phần mở đầu

Chương 2: Tổng quan những vấn đề nghiên cứu và ứng dụng

Chương 3: Quy trình khảo sát nền đê và vật liệu đắp đê

Chương 4: Quy trình thiết kế xử lý nền đê vùng đất yếu

Chương 5: Thiết kế đê biển theo công nghệ đất có cốt vải địa kỹ thuật

Chương 6: Các nghiên cứu điển hình (Case Study)

Case Study 1: Đắp đê biển Đầm Nại (Ninh Thuận)

Case Study 2: Xử lý sự cố đê nối tiếp cống Trà Linh (Thái Bình)

Case Study 3: Cải tạo, nâng cấp vùng đầm phá Thượng Mỹ Trung (Quảng Bình)

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KHẢO SÁT NỀN ĐÊ VÀ VẬT LIỆU ĐẮP ĐÊ

3.1 MỤC ĐÍCH

Mục đích của công tác khảo sát là xác định được đặc điểm và tính chất của đất nền và vật liệu đắp, qua đó cung cấp những thông tin cần thiết cho công tác thiết kế, lập biện pháp thi công và dự toán công trình Trước khi khảo sát cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa chủ nhiệm thiết kế và chủ nhiệm địa chất

Mục đích cụ thể công tác khảo sát bao gồm:

- Làm sáng tỏ được thứ tự, hình dạng, thế nằm, diện tích phân bố (theo diện và theo chiều sâu) của các lớp đất đá trong phạm vi công trình;

- Xác định được tính chất cơ lý, tổng quát và đặc thù của nền đê và vật liệu đắp cho mục đích đắp đê và xây dựng công trình trên đê;

- Xác định mực nước dưới đất phục vụ thiết kế giải pháp thi công;

- Cần khoanh khu vực có cùng điều kiện địa chất;

Trong công tác khảo sát cần quan tâm đến:

- Chiều sâu móng dự kiến của đê và công trình trên đê;

- Tính xâm thực của môi trường đối với các loại vật liệu xây dựng;

- Hiện trạng mất ổn định của các tuyến đê, hoặc công trình tương tự trong khu vực;

- Ảnh hưởng của việc thi công đê đến các công trình hiện có dọc theo tuyến đê

và ngược lại, ảnh hưởng của các công trình xung quanh đến việc thi công đê

3.2 CÁC GIAI ĐOẠN KHẢO SÁT

- Công tác khảo sát địa kỹ thuật được tiến hành theo các giai đoạn phù hợp với các bước thiết kế của dự án;

- Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp khảo sát cần được kết hợp và trao đổi giữa chủ trì thiết kế và chủ nhiệm địa chất;

- Thông thường, khảo sát địa kỹ thuật được chia ra 4 giai đoạn chính:

1 Giai đoạn điều tra ban đầu (có thể kết hợp thăm dò sơ bộ) sử dụng cho bước thiết kế quy hoạch;

2 Giai đoạn thăm dò, trong đó được chia ra hai giai đoạn nhỏ:

+ Giai đoạn khảo sát sơ bộ: giai đoạn lập dự án phục vụ thiết kế cơ sở;

+ Giai đoạn khảo sát chi tiết: phục vụ thiết kế kỹ thuật thi công

3 Giai đoạn khảo sát bổ sung: Giai đoạn được thực hiện khi trong quá trình thi công cần phải kiểm tra và đánh giá lại các địa chất nền đặc biệt, để phân tích thiết kế các hạng mục đặc biệt, phục vụ gia cố xử lý đặc biệt

4 Giai đoạn khảo sát sau khi thi công: phục vụ công tác thí nghiệm kiểm tra đánh giá chất lượng thi công

3.2.1 Giai đọan điều tra ban đầu:

- Công tác khảo sát giai đoạn điều tra ban đầu gồm 2 công việc chính là:

+ Thu thập và nghiên cứu tài liệu hiện có liên quan đến hiện trường và công trình dự kiến xây dựng;

+ Thị sát hiện trường

- Nghiên cứu tài liệu thu thập được nên tiến hành đồng thời trong thời gian thị sát hiện trường, tốt nhất là những tài liệu thu thập được phục vụ cho việc thị sát hiện trường;

3.2.1.1 Nội dung công tác thu thập và nghiên cứu tài liệu

a) Thu thập các tài liệu khảo sát liên quan đến hiện trường:

- Các tài liệu hố khoan, mặt cắt địa chất, thí nghiệm hiện trường và trong phòng, đã tiến hành trong hoặc lân cận tuyến đê dự kiến xây dựng, nhất là các tài liệu của giai đoạn trước

- Điều tra về tình trạng ổn định và biến dạng của tuyến đê, công trình trên đê đã xây dựng hoặc của công trình tương tự

b) Thu thập và nghiên cứu bản đồ địa chất khu vực: Nghiên cứu tổng quát về địa tầng, tuổi thành tạo địa chất và các mối quan hệ của chúng, các đứt gẫy, hang hốc cáctơ (nếu có);

c) Thu thập và nghiên cứu bản đồ địa hình: nghiên cứu tổng thể bản đồ địa hình khu vực và hiện trường, tìm mối liên hệ giữa công trình dự kiến và các công trình lân cận, làm cơ sở để vạch tuyến thị sát hoặc đo vẽ khảo sát sau này

c) Lập báo cáo kết quả giai đoạn điều tra ban đầu:

- Nghiên cứu tổng hợp các số liệu thu thập được kết hợp kết quả thị sát hiện trường;

- Lập báo cáo kết quả giai đoạn điều tra ban đầu và kiến nghị cho giai đoạn sau

3.2.1.2 Nội dung thị sát hiện trường

Công tác thị sát hiện trường có thể được chia thành 2 giai đoạn, tùy thuộc mức

độ quan trọng của dự án và mức độ phức tạp của địa chất đất nền: Thị sát hiện trường

và đo vẽ địa chất công trình

a) Thị sát hiện trường: Nhiệm vụ của công tác này là tiến hành đi quan sát hiện trường và các khu vực lân cận, ghi chép lại các các đặc điểm chính sau:

- Các đặc trưng về địa hình, thủy văn nước mặt, nguồn cấp và thoát nước, các loại đất

cơ bản đã lộ ra (qua vết lộ, công trình khai đào, giếng nước, )

- Ngoài ra cần tìm hiểu thêm về mức độ xâm thực hoặc bồi tụ của hình thái bờ biển, tình trạng rừng ngập mặn, về điều kiện giao thông, các công trình đang tồn tại ở hiện trường và khu vực lân cận;

- Sơ bộ đánh giá các công trình xung quanh tác động hoặc bị tác động tuyến đê;

- Thị sát nhằm tìm kiếm các mỏ vật liệu xây dựng ở địa phương, khả năng khai thác vật liệu tại chỗ để đắp đê, giới hạn sử dụng chúng cho nhu cầu dự án

b) Đo vẽ địa chất công trình: Công tác đo vẽ địa chất công trình là kết quả nghiên cứu bản đồ địa chất, sử dụng một bản đồ địa hình tỉ lệ thích hợp để tiến hành vừa thị sát, vừa nghiên cứu các tuyến vạch sẵn Ngoài các nhiệm vụ thị sát như nói ở mục a), công tác đo vẽ địa chất công trình cần thêm những việc sau:

- Phát hiện các vết lộ trên tuyến thị sát để mô tả, ghi chép về thạch học, địa tầng, thế nằm và tính chất đất đá tại hiện trường;

- Nghiên cứu địa chất cấu tạo, các hiện tượng đứt gẫy, phong hóa,

- Nghiên cứu đặc điểm về địa hình;

- Nghiên cứu về nước mặt, nước dưới đất;

- Xem mẫu đất đá và nước ở các vết lộ Tiến hành lấy một số mẫu (nguyên dạng hoặc đã bị xáo động) về thí nghiệm trong phòng

- Kết quả đo vẽ địa chất công trình cho phép lập bản đồ khá chi tiết các điều kiện về địa chất công trình vùng dự án, phục vụ lập đề cương khảo sát cho giai đoạn tiếp theo

3.2.2 Giai đoạn khảo sát phục vụ lập dự án (khảo sát sơ bộ)

Tương ứng với giai đoạn thiết cơ cơ sở là giai đoạn khảo sát lập dự án (khảo sát

sơ bộ), với mục đích cung cấp một cách tổng quát các điều kiện về địa tầng, tính chất

cơ lý, nước dưới đất và môi trường xung quanh

3.2.2.1 Lựa chọn phương pháp khảo sát sơ bộ

Giai đoạn khảo sát sơ bộ thường sử dụng các phương pháp thăm dò nhanh, nhẹ

và rẻ tiền Phương pháp và loại hình phổ biến áp dụng trong giai đoạn khảo sát sơ bộ gồm:

- Thí nghiệm xuyên tĩnh hoặc xuyên động;

- Khoan xoay, kết hợp thí nghiệm SPT lấy mẫu xem phục vụ trực tiếp cho mô tả phân tầng Mẫu nguyên dạng để thí nghiệm trong phòng chỉ nên lấy trong một số hố khoan đại diện hoặc đặc trưng cho từng khu vực khác nhau

- Nếu nền đất yếu cần bố trí thêm thí nghiệm cắt cánh hiện trường;

- Thí nghiệm trong phòng được thực hiện với mẫu nguyên dạng lấy từ hố khoan hoặc hố đào Ngoài các thông số về phân loại đất, cần nghiên cứu tổng quát tính bền

và tính biến dạng của các loại đất;

- Xác định mực nước dưới đất trong hố khoan và điều kiện địa chất thủy văn

3.2.2.2 Bố trí mạng lưới thăm dò

- Các điểm thăm dò (khoan, đào, xuyên, ) được bố trí phụ thuộc vào chiều cao

đê, mức độ phức tạp của địa chất, tính chất cơ lý của đất, tình trạng nước dưới đất Mật

độ bố trí và chiều sâu các điểm thăm dò có thể kiến nghị ở bảng sau

Bảng 3.1 Khoảng cách bố trí các điểm thăm dò - Giai đoạn khảo sát lập dự án [16]

Mức độ

phức tạp Khoảng cách bố trí (m) Thuyết minh

1 Tuyến đê

Phức tạp - Riêng khoan: 200 - 500 - Có thể xen kẽ xuyên: 50-150

- Công trình quan trọng, quy mô lớn (chiều cao đê > 8m)

- Địa chất, địa hình phức tạp, nhiều loại đất yếu, đất yếu dày biến đổi mạnh

Trung bình - Riêng khoan: 50 - 100 - Có thể xen kẽ xuyên: 25-50

- Công trình khá quan trọng, quy mô vừa;

- Địa chất khá phức tạp, có đất yếu Đơn giản - Riêng khoan: 50 - 100

- Có thể xen kẽ xuyên: 25-50

- Công trình quy mô vừa;

- Địa chất đơn giản, đất tốt, đồng nhất

Ghi chú:

1/ Khoan thăm dò kết hợp lấy mẫu thí nghiệm trong phòng;

2/ Tùy theo yêu cầu kỹ thuật mà đi liền với khoan thăm dò có thể hoặc không kèm với các loại thí nghiệm hiện trường như: Xuyên tiêu chuẩn (SPT), cắt cánh (VST) và nén ngang (PMT);

3/ Thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT), ngoài chức năng là thí nghiệm hiện trường có thể dược xem như là một điểm thăm dò, vì có thể sơ bộ phân chia loại đất

3.2.2.3 Độ sâu thăm dò - Giai đoạn khảo sát lập dự án

Độ sâu thăm dò quy định cho hố khoan, hố xuyên Còn độ sâu hố đào thường không quá 3m

Độ sâu thăm dò trong giai đoạn thiết kế lập dự án được xác định tùy thuộc dạng công trình, mức độ phức tạp của địa chất, cơ lý và nước dưới đất Độ sâu quy định ở bảng 3.2 là kết hợp kinh nghiệm của các nước tiên tiến và thực tiễn áp dụng ở Việt nam

Bảng 3.2 Độ sâu thăm dò - Giai đoạn khảo sát lập dự án [16]

- Đất tốt chỉ cần khoan sâu: 5 - 10m;

Trung bình

- Đất yếu: khoan hết lớp đất yếu, vào đất tốt (N>10) ít nhất 1m, nhưng không nhỏ hơn 5m

- Đất tốt chỉ cần khoan sâu: 8m;

4 Gặp đá nông: khoan chạm đá;

- Công trình khá quan trọng, quy mô vừa (chiều cao đê từ 5 đến 8m);

- Địa chất, địa hình khá phức tạp, tồn tại đất yếu

Đơn giản

- Gặp đất yếu: Khoan đến 8m

Có ít nhất 1/3 hố khoan khoan hết lớp đất yếu, vào đất tốt (N>10) ít nhất 1m

- Đất tốt chỉ cần khoan sâu: 6m;

Trung bình

- Đất yếu: khoan hết lớp đất yếu, vào đất tốt (N ≥ 50) ít nhất 3m

Đơn giản

- Đất yếu: khoan hết lớp đất yếu, vào đất tốt (N ≥ 50) ít nhất 3m

- Đất tốt chỉ cần khoan sâu: 10

- 15m;

- Gặp đá nông: khoan vào đá tươi ít nhất 0,5m;

- Công trình quy mô vừa;

- Địa chất đơn giản, đất tốt, đồng nhất

3.2.3 Giai đoạn khảo sát phục vụ thiết kế kỹ thuật (khảo sát chi tiết)

Với các công trình đơn giản, quy mô không lớn có thể sử dụng kết luận từ giai đoạn điều tra ban đầu rồi chuyển sang giai đoạn thăm dò chi tiết, bỏ qua giai đoạn thăm dò sơ bộ

3.2.3.1 Lựa chọn phương pháp thăm dò - Giai đoạn khảo sát chi tiết

- Khoan và lấy mẫu nguyên dạng: áp dụng bắt buộc cho các loại và quy mô công trình;

- Thí nghiệm SPT áp dụng tốt cho các loại công trình và luôn đi liền với khoan thăm dò kết hợp lấy mẫu;

- Thí nghiệm xuyên tĩnh: sử dụng kết hợp rất tốt cho các loại đất mịn và ít sạn sỏi, nhất là phục vụ thiết kế móng cọc;

- Thí nghiệm cắt cánh: áp dụng tốt cho đất yếu (bùn, than bùn) đặc biệt cho nghiên cứu đất đắp trên đất yếu, được bố trí xen kẽ với khoan và xuyên tĩnh

- Xác định mực nước dưới đất trong hố khoan và điều kiện địa chất thủy văn

- Thí nghiệm trong phòng được thực hiện với đất nguyên dạng lấy trong các hố khoan và đào Các thông số sau cần được cung cấp cho thiết kế:

+ Độ ẩm, dung trọng, dung trọng ẩm và khô, tỷ trọng, độ rỗng, độ bão hòa, giới hạn Etterberg, thành phần hạt, hàm lượng hữu cơ

+ Đặc trưng bền (cắt nén theo sơ đồ dài hạn, ngắn hạn thích hợp cho các trường hợp tính toán);

+ Đặc trưng biến dạng (lún, cố kết)

3.2.3.2 Bố trí mạng lưới thăm dò - Giai đoạn khảo sát chi tiết

Trong giai đoạn khảo sát chi tiết, mạng lưới thăm dò phải bố trí trực tiếp trong phạm vi móng công trình Khoảng cách các điểm thăm dò tùy thuộc mức độ quan trọng và phức tạp của công trình, đất nền và có thể tham khảo bảng 3.3

Bảng 3.3 Khoảng cách bố trí các điểm thăm dò - Giai đoạn khảo sát chi tiết [16]

30 - 80m

- Bố trí vào các vị trí có biến đổi địa tầng, ưu tiên vào các

vị trí cống, cầu,

- Khoảng 500m bố trí một mặt cắt ngang với 3 điểm thăm

Trung bình

- Khoảng cách khoan: 250 - 500m, có thể bổ sung xuyên

100 - 250m

- Bố trí vào các vị trí có biến đổi địa tầng, ưu tiên vào các

vị trí cống, cầu,

- Khoảng 1000m bố trí một mặt cắt ngang với 3 điểm thăm dò

- Công trình khá quan trọng, quy mô vừa (chiều cao đê từ 5 đến 8m);

- Địa chất, địa hình khá phức tạp, tồn tại đất yếu

Đơn giản

- Khoảng cách khoan: 500 - 1000m, có thể bổ sung xuyên

250 - 500m

- Bố trí vào các vị trí có biến đổi địa tầng, ưu tiên vào các

vị trí cống, cầu,

- Khoảng 2000m bố trí một mặt cắt ngang với 3 điểm thăm dò

- Công trình quy mô nhỏ (chiều cao

Mỗi cống ít nhất 5 điểm thăm

dò, ít nhất 3 hố khoan lấy mẫu

Còn lại xuyên hoặc khoan

- Công trình quan trọng, quy mô lớn

- Địa chất phức tạp, không đồng nhất; đất yếu dày, biến đổi

Trung bình

Mỗi cống ít nhất 3 điểm thăm

dò, ít nhất 1 hố khoan lấy mẫu

Còn lại xuyên hoặc khoan

- Công trình khá quan trọng, quy mô vừa;

- Địa chất khá phức tạp, có đất yếu

Đơn giản

Mỗi cống ít nhất 2 điểm thăm

dò, ít nhất 1 hố khoan lấy mẫu

Còn lại xuyên hoặc khoan

- Công trình quy mô vừa;

- Địa chất đơn giản, đất tốt, đồng nhất

3.2.2.3 Xác định chiều sâu thăm dò - Giai đoạn khảo sát chi tiết

Trên cơ sở kết luận của giai đoạn trước, độ sâu thăm dò của cho giai đoạn thiết

kế chi tiết phụ thuộc vào vùng ảnh hưởng của móng theo chiều sâu đất nền, bảo đảm nguyên tắc:

- Bố trí thăm dò bao trùm tối đa để có thể xem xét các điều kiện đất nền khác nhau theo diện

- Độ sâu thăm dò tới hết vùng ảnh hưởng tải trọng cần nghiên cứu

Bảng 3.4 Độ sâu thăm dò - Giai đoạn khảo sát chi tiết [16]

Loại móng Chiều rộng vùng chịu tải (m) Chiều sâu thăm dò tối thiểu nằm

đơn Cọc đơn có đường kính D

- 1,5D dưới đáy mũi cọc

- hoặc 3D trong tầng chịu lực

- hoặc 5m vào đất tốt có N ≥ 50

Móng nhóm

cọc Chiều rộng nhóm cọc B

- 1,5B dưới đáy mũi nhóm cọc

- hoặc 2/3 chiều sâu ngàm trong đất tốt

- hoặc vào đá tươi ít nhất 3m

3.3 BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT

Báo cáo khảo sát ĐKT gồm 2 phần: Kết quả khảo sát đất nền và Kết quả phân tích ĐKT

3.3.1 Báo cáo kết quả khảo sát đất nền:

a) Thuyết minh:

- Nêu mục đích, phạm vi và phương pháp tiến hành khảo sát

- Khối lượng và tiến độ đã thực hiện

- Phân biệt, phân chia và mô tả đất, đá theo thứ tự địa tầng trong đó đề cập đến diện phân bố, thế nằm qua kết quả khảo sát

- Nước dưới đất và các vấn đền liên quan đến thi công

- Tổng hợp tính chất cơ lý của các lớp đất theo các loại thí nghiệm và lựa chọn

giá trị đại diện phục vụ tính toán thiết kế nền móng'

- Kết luận và kiến nghị cho công tác khảo sát đất nền liên quan đến địa tầng,

tính chất cơ lý đại diện và các vấn đề cần giải quyết tiếp theo

- Các biểu đồ thí nghiệm hiện trường và trong phòng (đất, đá, nước)

- Các biểu bảng khác có liên quan

3.3.2 Phần phân tích địa kỹ thuật

Nội dung cơ bản của phân tích địa kỹ thuật bao gồm:

- Nêu khái quát đặc trưng kết cấu và phân bố tải trọng của các hạng mục công

trình;

- Lựa chọn mô hình địa tầng và thông số ĐKT đại diện cho tính toán

- Nêu nguyên lý và phương pháp phân tích cho từng loại nền móng;

- Tiến hành tính toán theo kích thước lựa chọn về sức chịu tải, độ lún, độ ổn

định, mức độ an toàn v.v cho các loại móng áp dụng và tổng hợp kết quả;

- Nêu nguyên lý và kiến nghị phương thức xử lý móng với kết cấu và địa tầng

hiện có

- Lựa chọn kích thước móng kiến nghị cho thiết kế;

- Đề xuất cho việc khảo sát tiếp theo (nếu có)

3.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ

Bảng 3.5 Lựa chọn phương pháp thiết bị khảo sát theo loại đất [16]

Phương pháp khoan

Phương pháp lấy mẫu nguyên dạng

Phương pháp thí nghiệm hiện trường Xoay ống

Khoan đập cáp Đơn Đôi

Đón

g ống mẫu

Nén mẫu Pitôn

g SPT CPT

Nén ngang PMT

Cắt cánh VST Bùn, sét

(-): Phương pháp kém hiệu quả, thận trọng khi sử dụng số liệu; (0): Phương

pháp không ý nghĩa hoặc không thể áp dụng

Bảng 3.6 Lựa chọn phương pháp thí nghiệm theo giải pháp nền móng [16]

Thí nghiệm hiện trường Thí nghiệm trong phòng SPT CPT PMT VST Sức kháng cắt Nén lún

(OCT) Giải pháp nền móng

3.5 THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH (CPT)

3.5.1 Giới thiệu khái quát

Thí nghiệm xuyên tĩnh (Cone Penetrometer Test) là loại thí nghiệm hiện trường phát triển rộng rãi trên thế giới, đặc biệt ở Châu Âu Nguyên lý thí nghiệm xuyên tĩnh

là đo sức kháng của đất khi ấn một mũi côn có hình dạng và kích thước quy định vào trong đất

Có thể phân làm 2 lọai xuyên tĩnh dựa trên cách di chuyển mũi côn:

- Xuyên tĩnh mũi côn di động: gồm các lọai nhãn mác thiết bị Gouda, Pilcon, Soletance,

- Xuyên tĩnh mũi côn cố định: như của PVS (LPC), Andina, Fondasol,

Do phương thức chuyển động của mũi côn khác nhau dẫn đến kết quả thí nghiệm có theo khác nhau ở một số loại đất

3.5.2 Một số áp dụng xuyên tĩnh

a) Xuyên tĩnh với phân loại đất

Quan sát trên biểu đồ xuyên ta dễ dàng phân chia ranh giới các lớp đất Thông qua các đặc điểm khác biệt về sức kháng mũi côn, ma sát thành, dạng uốn lượn với thông số tỷ sức kháng FR (xem bảng dưới) có thể sơ bộ nhận biết và phân loại các lớp đất

Bảng 3.7 Phân loại đất đồng nhất theo chỉ tiêu sức kháng xuyên [16]

Giá trị q c

(kg/cm 2 )

F R = f s /q c (%)

Dạng đường cong

q c theo độ sâu Loại đất

qc < 30 < 0,1 Răng cưa nhọn Sạn, xốp mới đắp

qc >30 < 0,6 Không định hình Đá mềm, cát lẫn vỏ sò

qc >30 0,6< fs/qc < 2 Răng cưa dích dắc Cát và sạn

15 < qc < 30 2 < fs/qc < 4 Răng cưa biến đổi Cát bụi hỗn hợp Cát lẫn sét bui

6 < qc < 35 4 < fs/qc < 8 Uốn lượn khá đều Sét

qc ≤ 6 6 < fs/qc Uốn lượn đồng

đều

Đất hữu cơ, bùn, trầm tích đầm lầy

b) Xác định lực dính không thoát nước của đất dính

Lực dính không thoát nước của đất dính được xác định từ kết quả xuyên tĩnh theo biểu thức [16]:

10 20

c u q

C =

−

Trong đó:

10 - áp dụng cho mũi côn cố định

20- áp dụng cho mũi côn di động

c) Sức chịu tải của móng nông trên đất loại cát

Sử dụng phương pháp Mayerhof để xác định nhanh sức chịu tải của móng nông

từ kết quả xuyên tĩnh, thể hiện dưới dạng toán đồ như hình 3.1

d) Sức chịu tải móng nông trên đất sét

Theo Casan (Pháp), sức chịu tải móng nông, đặt trên đất có c - ϕ có thể xác định trực tiếp theo sức kháng mũi côn:

(mũi côn di động) (mũi côn cố định)

Hình 3.1 Toán đồ Mayerhof tính toán móng nông trên cát [16]

e) Sức kháng mũi côn và tính biến dạng của đất

Tương quan giữa thông số biến dạng của đất với sức kháng mũi côn ( Eo = α.qc ) được nhiều tác giả nghiên cứu Có thể tham khảo kết quả của Vũ Công Ngữ:

Bảng 3.8 Hệ số α theo sức kháng xuyên của mũi côn [16]

Sét, sét pha dẻo cứng trở lên qc < 15 kg/cm

2

qc > 15 kg/cm2

5 < α < 8

3 < α < 6 Sét, sét pha dẻo mềm đến dẻo

W > 70 % 2 < α < 4 Cát pha 10 < qc < 35 kg/cm2 3 < α < 5 Cát (kiến nghị sử dụng)

f) Sức kháng mũi côn và mức độ đầm chặt:

Ngoài các phương pháp truyền thống để kiểm tra độ đầm chặt như bàn nén tải trọng tĩnh, đầm chặt, rót cát, Tuy nhiên trong thực tế thi công đắp đất rất khó kiểm tra toàn diện ở công trường lớn, hàng ngày đắp 20.000 - 40.000 m3 trong điều kiện xe máy thi công đi lại và đôi khi ngập nước, nhất là khi đắp theo từng lớp

Để khắc phục nhiều hạn chế trong quá trình kiểm tra độ chặt đất đắp, có thể lập

đề cương kết hợp giữa phương pháp kiểm tra truyền thống kết hợp với xuyên tĩnh (hoặc xuyên động) để lập tương quan giữa độ chặt thiết kế với sức kháng mũi xuyên (ở giai đoạn đắp thử) làm cơ sở để kiểm tra rộng rãi về sau

Bảng 3.9 Tương quan giữa độ chặt đất đắp và sức kháng mũi côn q c [16]

Việc tính toán lực phương ngang tác động vào cọc là rất phức tạp, trong đó đánh giá được mô đun phản lực ngang kH của các lớp đất khác nhau mà cọc cắm qua là rất cần thiết Lacroix & Marche kiến nghị công thức sau [16]:

kHB= 4,5

Trong đó D là đường kính cọc

g) Tương quan giữa xuyên tĩnh (qc) và xuyên tiêu chuẩn (N):

Trong một số trường hợp không có số liêu xuyên tĩnh, có thể dự đoán từ kết quả xuyên tiêu chuẩn theo kết quả nghiên cứu của nước ngoài

- Với đất loại cát lẫn sạn qc = 0,5 N (MPa)

- Với đất loại cát qc = 0,4 N (MPa)

- Với đất loại cát pha bụi qc = 0,3 ~ 0,5 N (MPa)

- Với đất loại bụi lẫn sét qc = 0,2 N (MPa)

- Với đất loại sét qc = 0,1 ~ 0,2 N (MPa)

3.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CẦN THIẾT VÀ THÍCH HỢP CHO THIẾT KẾ, THI CÔNG ĐẮP ĐÊ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

3.6.1 Cho thân đê (khối đắp)

Bảng 3.10 Phương pháp thí nghiệm cho thân đê [16]

Thiết kế đắp đê (Kiểm tra

độ chặt)

4 Dung trọng

hiện trường γ

PP rót cát hoặc PP dao vòng (Bắt buộc)

Kiểm tra độ chặt của đất đắp trong quá trình thi công

5 Tính bền ϕ , c Cắt trực tiếp (Nên làm) Thiết kế đất đắp (Kiểm tra

chất lượng)

3.6.2 Cho nền đê đất yếu

Bảng 3.11 Phương pháp thí nghiệm cho nền đê [16]

1 Dung trọng γw Bắt buộc Phân tích lún cố kết và ổn

định mái dốc

cu Cắt cánh hiện trường (bắt buộc cho bùn và than bùn) Phân tích ổn định mái dốc

qu TN nén nở hông (cu = 1/2

qu)

Phân tích ổn định mái dốc Thiết kế gia tải, PVD

cuu

TN nén ba trục, sơ đồ UU (không thhíc hợp cho đất nhão)

Phân tích ổn định mái dốc

2 Sức kháng cắt

ϕcu

TN nén ba trục, sơ đồ CU (bắt buộc cho bùn và than bùn)

Thiết kế đắp theo giai đoạn

σc

cc

eoThí nghiệm nén cố kết Bắt buộc cho đất lọai sét

Tính độ lún cố kết tổng thể

3 Tính nén lún

cv Thí nghiệm nén cố kết (Bắt buộc cho đất lọai sét)

Tính thời gian cố kết - Thiết kế gia tải - PVD

4 Sức kháng

Thí nghiệm CBR hiện trường (có thể sử dụng)

Thiết kế móng đường nếu

đê kết hợp đường giao thông

3.7 VẬT LIỆU ĐẮP ĐÊ TRÊN ĐẤT YẾU

3.7.1 Phương pháp thi công đắp đất trên nền đất yếu

- Khi thiết kế biện pháp đắp đất phải chú ý xem xét để có giải pháp an toàn mà không quá phức tạp Cần dựa vào các tiêu chí sau đây để so chọn:

+ Hiện trường khô hay ngập nước;

+ Các lớp đất yếu có mặt (chiều dầy, bản chất)

+ Chiều cao đất đắp cần thi công;

+ Mức độ quan trọng của dự án, tính đến yếu tố kinh tế (thi công và bảo dưỡng) và yếu tố kỹ thuật (yêu cầu về biến dạng cho phép);

+ Thời hạn ấn định cho thi công mà nhà thầu phải thực hiện

- Trong phần lớn các trường hợp thời hạn thi công 1 - 3 năm là khả dĩ chấp nhận được, vừa để đắp đến độ cao thiết kế, vừa có thể đảm bảo ổn định và xử lý lún cố kết dư

Để bảo vệ mái đê chống xói mòn bề mặt (do mưa) và hiện tượng rút đất (áp lực

âm do sóng rút ) cần phải bọc 2 mái (có thể cả trên mặt đê nếu không có lớp phủ mặt đường) bằng đất sét dính (hàm lượng sét > 30%), với chiều dày khoảng 1m Cần chú ý lắp đặt thiết bị tiêu nước từ trong ruột cát ra ngoài

b) Đất loại sét

Sức chịu tải của nền yếu nhìn chung là rất nhỏ nên nếu dùng đất sét để đắp sẽ

có nhiều khả năng tạo ra rạn nứt khối đắp Dưới mực nước thì đất loại sét khó thi công đắp và đầm chặt

Cách đắp đê kiểu thủ công "ba chồng đấu", tức là xắn đất từng cục rồi đắp trực tiếp tạo ra nhiều lỗ rỗng trong đê không thể chấp nhận được, cần ngăn cấm

c) Đất tàn tích: Bụi - sét lẫn sạn sỏi (đất đồi)

Đất tàn tích có thể làm vật liệu đắp tốt, vì chúng chứa nhiều sạn sỏi lẫn mảnh đá gốc thuận tiện cho công tác đầm chặt

Tuy nhiên, các tuyến đê biển thường nằm xa các mỏ vật liệu dạng này Vì vậy, cần xem xét yếu tố vận chuyển trước khi quyết định

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ XỬ

LÝ NỀN ĐÊ VÙNG ĐẤT YẾU

4.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG

Quy trình này trình bày các yêu cầu về kỹ thuật trong công tác thiết kế xử lý

nền đê biển đi qua vùng đất yếu và công trình tương tự, như:

− Đê bảo vệ vùng dân cư, vùng kinh tế trong phạm vi ảnh hưởng của biển;

− Đê lấn biển để mở mang vùng đất mới;

− Đê quây các vùng hải đảo;

− Đê phục vụ các mục đích quốc phòng, nuôi trồng và khai thác thuỷ sản, đồng muối, du lịch…;

− Đê cửa sông trong phạm vi có ảnh hưởng đáng kể của các yếu tố triều và sóng

từ biển

4.2 CÁC DẠNG NỀN ĐẤT CẦN PHẢI XỬ LÝ

4.2.1 Khái niệm chung:

Nền cần phải xử lý là loại đất mềm yếu có các đặc tính như sau: Tính nén lún bao gồm cát pha (e > 0,7 ÷ 0,9), sét pha (e > 1) và sét (e > 1,1÷1,5), đất bùn (biển hoặc nước ngọt), đất than bùn, than bùn (lộ thiên hay chôn vùi), bùn hữu cơ, cát tơi xốp, đất bồi chất bột bão hòa nước

Phần lớn đất đó được đặc trưng bởi: độ ẩm cao thường độ bão hòa G ≥ 80% và tính nén lún lớn E ≤ 5000 Kpa trong khoảng áp suất thường gặp đối với các móng nhà

và công trình Ngoài ra các đất đó còn có đặc tính lún kéo dài theo thời gian, tính biến

dị và tính dị hướng về các đặc trưng độ bền, biến dạng, thấm và từ biến

Các đất nén lún lớn kể trên còn có tính xúc biến lớn, gây hóa lỏng tạm thời khi chịu tác động của tải trọng động

4.2.2 Các loại đất yếu thường gặp [27]:

• Bùn (Ил) - Là trầm tích hiện đại bão hòa nước, chủ yếu thuộc vùng bờ biển,

có chứa vật chất hữu cơ dưới dạng tàn dư thực vật và mùn Lớp bùn mặt phía trên thường có hệ số rỗng e ≥ 0,9, ở trạng thái chảy IL > 1, có chứa 30 ÷ 50% các hạt nhỏ hơn 0,01mm tính theo khối lượng

• Bùn thối (Сапропель) - Là loại bùn nước ngọt, được hình thành từ sản vật phân rã xác chủ yếu là thực vật dưới vùng nước đọng, chứa trên 10% (theo khối lượng) vật chất hữu cơ dưới dạng mùn và tàn tích thực vật

Bùn thối có hệ số rỗng e > 3, độ sệt IL > 1, tính phân tán cao, lượng chứa các hạt lớn hơn 0,25 mm thường không vượt quá 5% theo khối lượng

• Than bùn (Торф) - Là loại đất hữu cơ được hình thành từ các thực vật chết khô tự nhiên vùng đầm lầy chưa phân hủy hoàn toàn do không đủ dưỡng khí trong điều kiện độ ẩm cao, chứa trên 50% (theo khối lượng) các vật chất hữu cơ

• Đất than bùn (Грунт заторфованный) - Là cát và đất sét, chứa 10 đến 50%

(theo khối lượng) than bùn khi cân khô

Các loại đất này có thể gặp tại hai vùng đồng bằng lớn là đồng bằng Sông Hồng

và đồng bằng Sông Cửu Long, cũng như tại một số vùng đồng bằng ven biển miền Trung …

Các loại đất nêu trên được nhận biết và đánh giá theo TCXD 45-78, GOST

25100 – 95 và Sổ tay Nền móng và Công trình Ngầm (Nga, 1985) biểu thị trong các

bảng sau dùng để tham khảo:

Bảng 4.1a Phân loại bùn theo chỉ số dẻo và hệ số rỗng e [25]

Tên loại đất Chỉ số dẻo Chỉ tiêu bổ sung để

Bảng 4.1b Tính chất biến dạng của bùn để tham khảo

Bùn Hệ số rỗng e Mô đun biến dạng E, MPa

Bùn cát pha 0,8

1,2

0,5 0,35 Bùn sét pha 0,9

1,6

0,19 0,12

2,0

0,16 0,08

Bảng 4.1c Phân loại bùn thối theo lượng chứa tương đối hữu cơ

Phân loại bùn thối Lượng chứa tương đối vật hữu cơ I om

Khoáng vật 0,1 < Iom ≤ 0,3

Khoáng vật vừa 0,3 < Iom ≤ 0,5

Ít khoáng vật Iom > 0,5

Bảng 4.1d Phân loại đất than bùn theo lượng chứa tương đối vật chất hữu cơ

Lượng chứa tương đối vật chất hữu cơ Iom Tên đất

Than bùn phân giải mạnh

Than bùn phân giải vừa

Than bùn phân giải ít

Than bùn lẫn ít vật hữu cơ

0,5 ÷ 0,4 0,40 ÷ 0,25 0,25 ÷ 0,10 0,10 ÷ 0,05

-

-

- 0,10 ÷ 0,03

Bảng 4.1e Phân loại than bùn theo mức độ phân giải

Than bùn Mức độ phân giải, D dp %

Phân giải ít Phân giải vừa Phân giải mạnh

Ddp< 20

20 < Ddp ≤ 45

Ddp > 45

c dp

m

D = (4.1a)

Ghi chú: m dp – khối lượng các hạt bị phân giải hoàn toàn (gồm axid humic và

những hạt nhỏ tàn dư thực vật chưa hóa mùn); m c – tổng khối lượng mẫu than bùn

Bảng 4.1f Phân loại than bùn theo hàm lượng tro

Than bùn Độ tro Dds (%)

Bình thường Cao

Dds < 20

Dds ≥ 20

c ds ds

m m

D = (4.1b)

Ghi chú: m ds – khối lượng các hạt khoáng; m c – tổng khối lượng của mẫu ở

trạng thái khô tuyệt đối

Bảng 4.1g Đặc trưng bền và biến dạng của đất sét lẫn tàn tích hữu cơ và đất than bùn

Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng của đất với Iom bằng

Khi hệ số rỗng e bằng Chỉ tiêu độ

sệt I L

Đặc trưng của đất

12

21 0,033

11

20 0,037

10

16 0,045

8,5

15 0,048

10

21 0,022

8,5

20 0,024

7,5

17 0,033

7

17 0,048

8

16 0,036

5,5

15 0,039

5

13 0,042

0,5 <IL< 0,75 E, Mpa

c, MPa

8,5 0,018

7 0,019

6,5 0,019

5,5 0,021

5 0,023

8 0,024

4,5 0,026

4 0,028

3 0,016

3 0,017

3 0,018

-

-

Bảng 4.1h Tính chất cơ lý của than bùn lộ thiên

Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng cơ lý của than

bùn lộ thiên

Khi độ phân rã Dpd, % bằng

Đặc trưng của than bùn

5÷20 20÷30 30÷40 40 5÷25 25÷40 40

Độ ẩm bão hòa, wsat , (%)

Khối lượng riêng hạt đất ρs, g/cm3

Môđun biến dạng khi BH hoàn

toàn E, MPa

Hệ số áp lực hông ξ

Hệ số cố kết cv, m2/năm

14,5 1,62 0,11

0,12

10

12,5 1,56 0,15

0,19

5

11,8 1,49 0,23

0,28

2 10,01,400,25

0,351,0 11,5 1,58 0,1

0,22 5,0

7,5 1,51 0,24

0,43 2,0

5,8 1,500,31

0,5 1,0

Bảng 4.1i Tính chất cơ lý của than bùn chôn vùi

Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng cơ lý của than bùn chôn vùi theo mức độ phân rã

Dpd, % Đặc trưng của than bùn

20 ÷ 30 31 ÷ 40 41 ÷ 60

Độ ẩm tự nhiên, w

Khối lượng đơn vị của đất ρ, g/cm3

Khối lượng đơn vị của hạt đất ρs,

1,1 5,5

22 0,02 0,24

2,2 1,05 1,6

2

4

12 0,025 0,28

1,7 1,2 1,8

3

3

10 0,03 0,32

4.3 NGUYÊN TẮC CHUNG

4.3.1 Khi đắp trên đất tốt thì độ ổn định của đất đắp phụ thuộc vào vật liệu đắp

và kỹ thuật đầm chặt Còn khi đắp trên nền đất yếu thì độ ổn định và mức độ biến dạng không chỉ phụ thuộc chất lượng đất đắp mà chủ yếu phụ thuộc vào nền đất yếu

4.3.2 Việc tính toán ổn định, biến dạng và sử dụng các biện pháp xử lý đất yếu phụ thuộc vào độ chính xác của công tác khảo sát địa chất Chi tiết về phương pháp khảo sát, thăm dò và thí nghiệm cần thiết thích hợp cho đất yếu trình bày trong bảng 3.5, 3.6, 3.10 và bảng 3.11