“Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long – Tỉnh Ninh Bình

“Nghiên c ứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long – Tỉnh Ninh Bình” được hoàn thành với

“Nghiên c ứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long – Tỉnh Ninh Bình” được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công trình cùng các thầy, cô giáo, các bộ môn của trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình

Tác gi ả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo TS Đồng Kim Hạnh

đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn: Phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công trình, các th ầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy trực tiếp lớp Cao học 19C1.2 Xây d ựng công trình thuỷ - Trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức

Tác gi ả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ

v ề mọi mặt cũng như động viên khích lệ tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả như ngày hôm nay

Do còn nhiều hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có

h ạn, nên trong quá trình làm luận văn tác giả không tránh khỏi sai sót, tác giả mong mu ốn tiếp tục nhận được chỉ bảo của các thầy, cô giáo và sự góp ý của các b ạn bè đồng nghiệp, để tác giả hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình

Hà N ội, tháng 8 năm 2013

Tác giả

B ùi Xuân Thư

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung th ực và không trùng lặp với các đề tài khác Tôi cũng xin cam đoan

r ằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích d ẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

B ùi Xuân Thư

M ỤC LỤC

L ỜI TÁC GIẢ i

L ỜI CAM ĐOAN ii

M ỤC LỤC iii

DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU viii

DANH M ỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ viii

M Ở ĐẦU 1

I Tính cấp thiết của đề tài 1

II Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài 3

III Phương pháp nghiên cứu 3

IV Nội dung nghiên cứu: 4

V Kết quả dự kiến đạt được: 4

CHƯƠNG 1. T ỔNG QUAN GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI ĐÊ SÔNG 5

1.1. Mở đầu 5

1.2. Tổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông trên thế giới 5

1.2.1. Giải pháp bảo vệ mái đê phía sông 5

1.2.1.1 Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn 5

1.2.1.2 Gia cố mái đê bằng nhựa đường 9

1.2.1.3 Thảm bê tông 10

1.2.1.4 Thảm đá 10

1.2.1.5 Thảm bằng các túi địa kỹ thuật chứa cát 11

1.2.1.6 Hệ thống ống địa kỹ thuật chứa cát 12

1.2.1.7 Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp 12

1.2.2. Giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng 13

1.2.2.1 Trồng cỏ 13

1.2.2.2 Thảm ba chiều bằng sợi tổng hợp 13

1.2.2.3 Giải pháp kết cấu thuỷ công giảm vận tốc xói do sóng tràn 14

1.3. Tổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông ở Việt Nam 15

1.3.1. Một số hình thức kết cấu kè mái đê phía sông 15

1.3.1.1 Kè lát mái bằng đá lát khan 15

1.3.1.2 Kè lát mái bằng đá xây, đá chít mạch 16

1.3.1.3 Kè mái bằng bê tông 17

1.3.2. Bảo vệ mái đê phía trong đồng 20

1.4. Một số vấn đề gây mất ổn định lớp bảo vệ mái đê sông thường gặp 20

1.4.1. Cơ chế phá huỷ đê khi sóng tràn 20

1.4.1.1 Tải trọng tác động lên mái kè phía sông 21

1.4.1.2 Tính toán gia cố mái đê 21

1.4.2. Một số tồn tại kỹ thuật của kè bảo vệ mái đê phía sông và mất ổn định do xói mái đê trong đồng 23

1.4.3. Sự phá huỷ đê sông do sóng tràn 26

1.4.4. Hướng tiếp cận lựa chọn giải pháp công nghệ mới 26

1.5. Kết luận chương 1 27

CHƯƠNG 2.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHỐNG SẠT LỞ BẢO VỆ BỜ SÔNG 29

2.1. Một số nguyên nhân sạt lở 29

2.1.1. Tác dụng xâm thực của sông 29

2.1.2. Quá trình tẩm ướt đất đá 29

2.1.3. 2.1.3 Tác động của áp lực thủy tĩnh 30

2.1.4. Tác động của áp lực thủy động 30

2.1.5. Hoạt động nhân sinh 31

2.2. Giải pháp xử lý chống sạt lở bảo vệ bờ phía sông 32

2.2.1. Giải pháp giảm lực gây trượt bảo vệ bờ phía sông 32

2.2.1.1 Xử lý chống sạt lở bờ sông bằng kè mỏ hàn 33

2.2.1.2 Xử lý chống sạt lở bờ sông bằng kè lát mái 42

2.2.1.3 Xử lý chống sạt lở bờ bằng rọ đá 55

2.2.1.4 Xử lý chống sạt lở bờ bằng các loại cây, cỏ bó cành cây 62

2.2.2. Giải pháp tăng lực kháng trượt bảo vệ bờ phía sông 70

2.2.2.1 Gia cố sử dụng vải địa kỹ thuật chống sạt lở bảo vệ bờ 71

2.2.2.2 Gia cố làm cứng đất bảo vệ bờ sông chống sạt lở 74

2.2.2.3 Sử dụng tường chắn bảo vệ bờ chống xói lở 75

2.2.2.4 Gia cố nền mái bờ sông bằng công nghệ NeowebTM 78

2.3. Giải pháp xử lý chống sạt lở bảo vệ bờ phía đồng 78

2.3.1. Giải pháp chống sạt trượt do mái đê phía đồng đắp quá dốc 78

2.3.2. Giải pháp chống thấm, thẩm lậu, rò rỉ qua thân đê phía đồng trong điều kiện nước lũ dâng cao 79

2.3.3. Giải pháp chống rò rỉ, sập tổ mối, lỗ sủi, mạch sủi, mạch đùn bục đất, giếng phụt 80

2.3.3.1 Giếng quây lọc ngược, giảm cột nước chênh lệch: 82

2.3.3.2 Xử lý giếng đùn, giếng phụt: 83

2.3.3.3 Xử lý bãi sủi: 84

2.3.3.4 Nước lũ tràn đỉnh đê: 85

2.4. Kết luận chương 2 85

CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ CHO ĐÊ HỮU HOÀNG LONG – TỈNH NINH BÌNH 86

3.1. Giới thiệu về hệ thống sông và đê sông tỉnh Ninh Bình 86

3.1.1. Vị trí địa lý 86

3.1.2. Mạng lưới sông ngòi 87

3.1.2.1 Đặc trưng một số sông trục chính 87

3.1.2.2 Các sông trục nội đồng 89

3.2. Đặc điểm của sông và đê sông Hoàng Long 90

3.2.1. Quá trình phát triển và nghiên cứu 90

3.2.2. Hệ thống đê điều 91

3.2.2.1 Tuyến đê tả Hoàng Long 91

3.2.2.2 Tuyến đê hữu Hoàng Long 93

3.2.2.3 Tuyến đê Trường Yên 94

3.2.2.4 Tuyến đê Năm Căn 95

3.2.2.5 Tuyến đê Gia Tường - Đức Long - Lạc Vân 95

3.2.2.6 Tuyến đê Đầm Cút 96

3.2.3. Thực trạng hoạt động của hệ thống công trình đê điều trên sông Hoàng Long 96

3.2.3.1 Chất lượng thân đê: 96

3.2.3.2 Cao trình các tuyến đê 97

3.3. Các tài liệu dùng trong thiết kế 98

3.4. Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ cho một số đoạn xung yếu 104

3.4.1. Kiểm tra ổn định mái cho một số đoạn xung yếu 104

3.4.1.1 Mực nước tính toán: 104

3.4.1.2 Tài liệu sử dụng trong tính toán 104

3.4.1.3 Kết quả tính toán 105

3.4.1.4 Đánh giá nguyên nhân mất ổn định: 108

3.4.2. Kết luận: 110

3.4.2.1 Nguyên nhân một số đoạn xung yếu bị mất ổn định: 110

3.4.2.2 Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ 111

3.5. Phân tích ứng dụng giải pháp bảo vệ và đánh giá hiệu quả kỹ thuật 113

3.5.1. Tuyến đê: 113

3.5.2. Kè bảo vệ đê: 113

3.5.2.1 Phương án kè mái nghiêng (PA1): 113

3.5.2.2 Phương án kè đứng (PA2): 115

3.5.3. Phân tích lựa chọn phương án: 116

3.6. Kết luận chương 3 116

K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117

1 Kết luận: 117

2 Kiến nghị: 117

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 119

DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU

B ảng 2.1 : Bảng phân loại mỏ hàn 34

B ảng 2.2 : Một số thông số kích thước để tham khảo nhằm sơ bộ xác định 36

kích thước kè mỏ hàn 36

B ảng 2.3: Bảng xác định hệ số động lực (ξ) 37

B ảng 2.4 : Bảng tham khảo chọn rồng đá chống xói mũi kè 39

B ảng 2.5 : Một số kiểu rọ đá và phạm vi ứng dụng 55

B ảng 2.6 : Chiều dày của thảm rọ đá t(m) 60

B ảng 3.1: Tổng hợp các tuyến đê chính sông Hoàng Long 98

B ảng 3.2: Các chỉ tiêu tính toán của các lớp đất 102

Bảng 3.3 Các chỉ tiêu cơ lý đất nền dùng trong tính toán 104

B ảng 3.4: Kết quả tính toán ổn định mái một số đoạn xung yếu khi chưa xây dựng kè 105

DANH M ỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1.1: Gia cường mái đê ở Hà Lan 6

Hình 1.2: C ấu kiện bê tông lắp ghép 7

Hình 1.3: M ột dạng cấu kiện gia cố đê sôngNhật Bản 7

Hình 1.4: Thi ết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan 7

Hình 1.5: C ấu kiện bê tông gia cố dạng cột 8

Hình 1.6: Kè đê bằng đá xếp phủ nhựa đường 9

Hình 1.7: Th ảm bê tông liên kết bằng dây cáp 10

Hình 1.8: Th ảm bê tông được sử dụng làm kè đê sông Hà Lan 10

Hình 1.9: Th ảm gia cường bằng hệ thống túi vải địa kỹ thuật 11

Hình 1.10: M ở rộng ứng dụng của túi địa kỹ thuật 11

Hình 1.11: Ống địa kỹ thuật trong xây dựng đê kè 12

Hình 1.12: Công ngh ệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp 12

Hình 1.13: Th ảm cỏ chống xói mái đê 13

Hình 1.14: S ử dụng lưới sợi tổng hợp kết hợp trồng cỏ chống xói 14

Hình 1.15: B ể bê tông có bố trí ống tiêu nước 14

Hình 1.16: B ể bê tông có tính năng tiêu năng 14

Hình 1.17: Kè b ảo vệ mái bằng đá lát khan ở Hải Hậu-Nam Định 15

Hình 1.18: Kè đá xây liền khối ở Thái Bình 16

Hình 1.19: Kè lát mái b ằng bê tông đổ tại chỗ 17

Hình 1.20: Kè b ằng cấu kiện bê tông tấm nhỏ ; 17

Hình 1.21:Kè b ằng cấu kiện bê tông khối lớn 18

Hình 1.22: Kè lát mái b ằng cấu kiện TSC-178 19

Hình 1.23: Kè b ằng cấu kiện BT liên kết 2 chiều 19

Hình 1.24: Cơ chế phá huỷ đê khi sóng tràn (K.W.Pilarczyk-2006) 20

Hình 1.25: L ực tác dụng của sóng lên mái kè dạng tấm bê tông 21

Hình 1.26: T ấm lát mái đê sông bị lún sụt; 23

Hình 1.27: T ấm lát mái đê sông bị bong tróc 24

Hình 1.28: Phá hu ỷ mái phía sông dẫn đến xói hỏng nền đê 24

Hình 1.29: Các viên gia c ố không đủ trọng lượng 24

Hình 1.30: Mái đê sông phía đồng bị sóng tràn qua 25

Hình 1.31: Đê sông đắp bằng đất có hàm lượng cát cao bị xói hỏng 25

Hình 1.32: Viên gia c ố bị đẩy ngược 25

Hình 1.33: Đê sông Hải Phòng được cứng hoá bề mặt-chống sóng tràn 26

Hình 1.34: Bão s ố 2-2005 mái hạ lưu bị phá huỷ toàn bộ do sóng tràn 26

Hình 2.1: Sơ đồ lực tác động lên sườn dốc khi có áp lực thủy động 31

Hình 2.2: H ệ thống các giải pháp giảm lực gây trượt 32

Hình 2.3 : M ặt cắt ngang mỏ hàn 36

Hình 2.4 : B ố trí đệm chống xói bằng bè chìm 39

Hình 2.5: Kè m ỏ hàn bằng hai hàng cọc ống BTCT trên sông Brahmaputra – Jamuna – Băngladet 40

Hình 2.6: Công trình b ảo vệ bờ sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận) bằng hệ thống công trình hoàn lưu 41

Hình 2.7: Kè m ỏ hàn chữ G ngắt quãng 41

Hình 2.8: C ấu tạo kè lát mái 42

Hình 2.9 là m ặt cắt ngang của một số dạng kết cấu kè gia cố mái đê, mái sông 44

Hình 2.10: K ết cấu chân kè khi không có lạch sâu 47

Hình 2.11 : K ết cấu chân kè khi có lạch sâu 47

Hình 2.12: Chân kè b ằng đá đổ 48

Hình 2.13 : Chân kè b ằng rồng 48

Hình 2.14: Ch ống xói chân kè bằng rồng hoặc bè chìm 48

Hình 2.15 : K ết cấu thân kè bằng đá lát khan 50

Hình 2.16 : Kè b ảo vệ bờ bằng đá lá khan của đê ngăn mặn Bình Sơn - Quảng Ngãi lúc đang thi công 53

Hình 2.17 : Kè b ảo vệ bờ bằng đá lá khan của đê ngăn mặn Bình Sơn - Quảng Ngãi lúc đã thi công xong 53

Hình 2.18 : Hình ảnh thả thảm đá gia cố chân kè sông Hoàng Long tỉnh Ninh Bình53 Hình 2.19 : Hình ảnh thi công tấm lát bê tông thân kè sông Hoàng Long 54

t ỉnh Ninh Bình 54

Hình 2.20 : Hình ảnh kè bằng tấm lát bê tông đúc sẵn đang thi công của kè sông Hoàng Long t ỉnh Ninh Bình 54

Hình 2.21: R ọ đá gia cố bảo vệ bờ 57

Hình 2.22 : Lát mái b ờ bằng thảm rọ đá 58

Hình 2.23 C ải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép 61

Hình 2.24 Các r ồng đá túi lưới đơn 61

Hình 2.25 Th ảm rồng đá túi lưới 61

Hình 2.26 Th ảm đá bảo vệ bờ sông 62

Hình 2.27 Tr ồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông 62

Hình 2.28 Kè k ết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật 63

Hình 2.29 : Tuy ến kè bảo vệ bờ sông bằng cỏ Vetiver 67

Hình 2.30: Bó rong 68

Hình 2.31: R ồng 68

Hình 2.32: Khung giá 69

Hình 2.32: Khung giá t ứ diện bằng bê tông cốt thép (cm) 69

Hình 2.33: Khung hình h ộp bằng thanh ray cũ 69

Hình 2.34: Bè chìm cành cây 70

Hình 2.35 th ể hiện sơ đồ các giải pháp tăng lực kháng trượt bảo vệ bờ phía sông 70

Hình 2.36 Tr ải vải địa kỹ thụât là tầng lọc mái kè 71

Hình 2.37 M ột số loại thảm bêtông túi khuôn 72

Hình 2.38: K ết cấu thảm FS 72

Hình 2.39: Th ảm túi cát và kè bằng thảm túi cát ở bờ sông Sài Gòn 73

Hình 2.40: Kè b ằng GeoTube 73

Hình 2.41: M ột loại túi địa kỹ thuật 74

Hình 2.42 : Tường đá đặt trên nền đất yếu bảo vệ bờ khi chịu ảnh hưởng của mực nước dao động 76

Hình 2.43 : Tường đá đặt trên nền đất tốt bảo vệ bờ khi chịu ảnh hưởng của mực nước dao động 76

Hình 2.44: Gia c ố bờ bằng đá trường hợp đáy sông không xói, bờ bị xói mạnh khi

ch ịu ảnh hưởng của mực nước dao động 77

Hình 2.45 : Gia c ố bờ bằng tường đá trường hợp đáy sông không xói, bờ không bị trượt khi chịu ảnh hưởng của mực nước dao động 77

Hình 2.46 B ảo vệ bờ bằng cừ Lasen bản nhựa 78

Hình 2.47: H ệ thống ô ngăn cách trong công nghệ NeowebTM 78

Hình 2.48: Gi ếng quây lọc ngược giảm cột nước chênh lệch 83

Hình 2.49: X ử lý giếng đùn, giếng phụt, bãi sủi 84

Hình 3.1: V ị trí địa lý tỉnh Ninh Bình 86

Hình 3.2: B ản đồ hành chính tỉnh Ninh Bình 87

Hình 3.3: K ết quả tính ổn định ứng với trường hợp mực nước sông min 105

Hình 3.4: K ết quả tính ổn định ứng với trường hợp mực nước lũ rút nhanh 107

Hình 3.5 Lưu tốc cực đại dọc sông trong miền tính toán của trường hợp tính toán (lũ 5% ) 112

Hình 3.6 Bi ến trình tốc độ dòng chảy và độ sâu tại mặt cắt ngang sông trong trận lũ tháng 9 năm 1996 112

M Ở ĐẦU

I Tính c ấp thiết của đề tài

Ninh Bình là t ỉnh ở phía Nam của vùng đồng bằng Bắc Bộ, nơi chuyển tiếp địa

lý mi ền Bắc với miền Trung bởi dãy núi Tam Điệp hùng vĩ Phía Bắc giáp tỉnh Hà Nam phía Tây giáp t ỉnh Hoà Bình, phía Đông giáp tỉnh Nam Định và biển Đông, phía Tây giáp t ỉnh Thanh Hoá

b ị ảnh hưởng lũ do mưa nội đồng và bão biển Trong giai đoạn từ năm 2000 đến 2010, hàng năm Ninh Bình bị thiệt hại do thiên tai bão, lũ

Sông Hoàng Long thu ộc Ninh Bình có lưu vực rộng lớn bắt nguồn từ vùng rừng núi thu ộc tỉnh Hòa Bình và một phần rừng núi tỉnh Ninh Bình Sông Hoàng Long dài

125 km đoạn chẩy giữa khu Bắc Ninh Bình có chiều dài là 31 km chảy qua địa phận các huy ện: Gia Viễn, Nho quan, huyện Hoa Lư Bao gồm các tuyến đê:

+ Tuy ến đê tả, hữu Hoàng Long (Nho Quan, Gia Viễn), đê Trường Yên, đê Gia Tường - Đức Long (Nho Quan); đê Năm Căn (Nho Quan);

+ Các tuy ến đê ngăn lũ núi và hồ chứa lớn như: đê Đầm Cút (Gia Viễn); hồ Yên Quang (Nho Quan)

Ch ế độ dòng chảy của sông Hoàng Long rất phức tạp :

- M ực nước mùa ki ệt phụ thuộc vào nước dềnh lên do ảnh hưởng thủy triều từ sông Đáy và lượng nước bổ xung từ sông Hồng vào sông Đáy (qua sông Đào Nam Định)

- V ề mùa lũ sông Hoàng Long có lưu vực rộng lớn vừa có độ dốc lớn mang đặc trưng của sông mi ền núi nên nước lũ tập trung rất nhanh, cường suất lũ lớn từ 5-7 cm/gi ờ (có trận lũ cường suất tới 9-10 cm/giờ), nước lũ dâng cao

- T ỉnh Ninh Bình nằm phía Nam đồng bằng Bắc Bộ lại tiếp giáp với Bắc Khu

B ốn cũ nên chịu ảnh hưởng khí hậu thời tiết của cả hai vùng do vậy lũ sông Hoàng Long thường kéo dài trong năm và thương xẩy ra lũ kép

Ch ế độ dòng ch ảy đặc biệt là lũ của sông Hoàng long diễn biến rất phức tạp;

M ột số vị trí xung yếu mùa mưa lũ lại thường xẩy ra sạt trượt, địa phương phải xử lý

trong điều kiện mưa to, lũ lớn rất phức tạp vất vả nhưng hiệu quả không cao

Đê hữu Hoàng Long toàn tuyến dài 20,85 km từ đồi 94 - Nho Quan đến Gia Sinh - Gia Vi ễn có 16 cống và 1 âu Trên tuyến có tràn Lạc Khoái dài 730 m có nhiệm

v ụ phân lũ bảo vệ an toàn đê khi mực nước lũ sông Hoàng Long lên trên +4,3 m

Th ực trạng hoạt động của hệ thống công trình chống lũ sông Hoàng Long sau

tr ận lũ tháng 10/2007:

- Các tuy ến đê hiện có về cơ bản là ổn định, một vài đoạn có hiện tượng thẩm

l ậu, mạch đùn, m ạch sủi xuất hiện dưới chân đê và sạt lở nhỏ mái đê tại các vị trí mới đắp

- Tuy ến đê hữu Hoàng Long là đê cấp IV, đoạn từ K10 đến K20+850, có cao trình đỉnh là+5,55 m đến +5,30 m là đoạn chịu tác động lớn nhất của lũ sông Hoàng Long Theo k ết quả tính toán, phân tích mực nước lũ thực tế giai đoạn (1960 - 2007)

hi ện tại cao trình đỉnh đê hữu Hoàng Long chỉ ngăn được lũ với tần suất mực nước 10%

- Tuy ến đê Tả Hoàng Long đã có một số vị trí xuất hiện mạch sủi, cột điện ngay trên thân đê và nhất là có một số lối lên xuống từ trên đê vào các khu dân cư trên toàn tuy ến làm biến dạng mái đê Một số đoạn đê còn chưa có cơ đê như đoạn đê từ K3+500 đến K3+045

- Tuyếnđê Trường Yên do đi qua một số điểm có địa chất yếu đẽ bị thẩm lậu,

s ạt trượt khi mực nước sông Hoàng Long lên trên báo động II

Các gi ải pháp công trình chống lũ cơ bản phòng chống lũ sông Hoàng Long

g ồm có:

- Nâng cấp các tuy ến đê ngăn lũ theo các yêu cầu chống lũ

- Phân chậmlũ vào các khu để hạ thấp mực nước lũ trên sông Hoàng Long

- Xây dựng h ồ chứa Hưng Thi ở thượng nguồn để cắt, giảm lũ cho hạ du

Do đó việc lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp

b ảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long – Tỉnh Ninh Bình” là rất cấp thiết cho giai đoạn hiện nay,

cũng như sự phát tri ển lâu dài trong tương lai phục vụ phát triển kinh tế - xã hội của

t ỉnh nâng cao khả năng phòng chống lũ cho tuyến đê sông Hoàng Long

II M ục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài

III P hương pháp nghiên cứu

- Nghiên c ứu lý thuyết kết hợp đúc rút kinh nghiệm thực tế và tính toán giải quy ết các bài toán thi ết kế thực tế giải pháp bảo vệ bờ sông

- T ổng hợp tài li ệu nghiên cứu đã có về gia cố chống sạt lở bờ sông, các quy trình, quy ph ạm tính toán thiết kế và chỉ dẫn thi công

- Phân tích l ựa chọn gi ải pháp và thiết kế công trình hợp lý cho tuyến đê hữu Hoàng Long, sông Hoàng Long, t ỉnh Ninh Bình

IV N ội dung nghiên cứu:

- Nghiên c ứu tổng quan các phương pháp gia cố chống sạt lở bờ sông

- Phân lo ại, rút ra ưu nhược điểm và đề xuất phương pháp xử lý, phạm vi áp

d ụng thích hợp cho từng loại sạt lở

- Phân tích l ựa chọn giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long thuộc Tỉnh Ninh Bình trên cơ sở các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế, xã hội và điều kiện tự nhiên của vùng nghiên c ứu

V K ết quả dự kiến đạt được:

- Đưa ra được một số phương pháp xử lý chống sạt lở bờ sông Biện pháp xử lý cho t ừng loại sạt lở

- Đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long thuộc Tỉnh Ninh Bình.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI ĐÊ SÔNG

đê sông nói riêng và hệ thống đê nói chung là đảm bảo an toàn về dân sinh, kinh tế, an ninh quốc phòng

Các nước phát triển đã có nhiều đầu tư về nghiên cứu khoa học, công nghệ đảm bảo sự an toàn tuyệt đối cho đê sông Các giải pháp gia cường, bảo

vệ đê sông trước kia có thể được bóc bỏ, thay mới bằng giải pháp công nghệ an toàn vững chắc hơn Việt Nam cũng có những chuyển biến tích cực, nhưng chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của đê sông hiện tại Các phần tổng quan về gia cường đê sông trên thế giới và của Việt Nam được trình bày sau đây cho toàn cảnh về cải tiến công nghệ cũng như những tồn tại về kỹ thuật Từ đó sẽ phân tích, đánh giá rút ra được đề xuất khoa học công nghệ sao cho có tính sáng tạo, tăng thêm an toàn, kinh tế và Việt Nam

T ổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông trên thế giới

1.2.

1.2.1.Gi ải pháp bảo vệ mái đê phía sông

1.2.1.1 Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn

Phổ biến nhất vẫn là các hình thức bảo vệ mái bằng đá đổ, đá lát khan, cấu

kiện bê tông đúc sẵn, cấu kiện bê tông lắp ghép với các dạng liên kết khác nhau Hình 1.1 thể hiện một đoạn đê ở Hà Lan, mái đê được gia cường bằng các biện pháp là một đoạn đê dùng đá lát khan, một đoạn đê sử dụng kết cấu bê tông lắp ghép và phía trên cơ được trồng cỏ bảo vệ

Cấu kiện bê tông tự

Để gia tăng ổn định và giảm thiểu kích thước cấu kiện người ta không ngừng nghiên cứu cải tiến hình dạng cấu kiện và kiên kết giữa các cấu kiện theo hình thức tự chèn Kết cấu loại này dễ thoát nước, dễ biến dạng cùng với

đê nên có độ ổn định của kết cấu tương đối cao

Các cấu kiện bê tông gia cố đúc sẵn có xu hướng chuyển từ dạng “bản” như đang được sử dụng phổ biến hiện nay sang dạng “cột” để tăng ổn định và

dễ sửa chữa khi có sự cố Với các nước phát triển, vì có điều kiện kinh tế nên các cấu kiện gia cường trước kia không đảm bảo trọng lượng được bóc bỏ, thay

thế bằng các cấu kiện dày hơn, nặng hơn Hình 1.2 thể hiện so sánh giữa cấu

kiện bảo vệ mái đê trước kia và cấu kiện đang thay mới ở một đoạn đê của Hà Lan

a) Bóc b ỏ cấu kiện gia cường cũ b) Thay th ế bằng cấu kiện mới

Hình 1.2: Cấu kiện bê tông lắp ghép

kết cấu gia cố đê sông

Hình 1.4 là ảnh thiết bị thi công lắp ghép các cấu kiện bê tông khối lớn gia

cố mái đê phía sông

Hình 1.4: Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan

Hình 1.5: Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột

Tính đến thời điểm hiện tại, gia cố mái đê sông bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn vẫn phổ biến nhất do các ưu điểm nổi trội về sự ổn định của mảng gia

cố dưới tác động của sóng và dễ thi công, thuận tiện cả dùng thi công cơ giới Tiêu chuẩn ổn định của cấu kiện gia cố mái đê thường dùng công thức ứng dụng của Pilarczyk (1990) đề xuất dựa trên cơ sở thí nghiệm mô hình tỷ lệ lớn:

b p u m

Φ : Hàm ổn định của cấu kiện ứng với thời điểm bắt đầu chuyển dịch;

H s : Chiều cao sóng (m);

T p Chu k ỳ sóng (s);

L o : Chiều dài sóng (m);

D : Chi ều dầy cấu kiện gia cố (m); α: Góc mái dốc (độ);

∆m : Tỷ trọng vật liệu cấu kiện;

b : H ệ số tương tác của sóng lên kè có các độ nhám khác nhau

Các đại lượng D , ∆ m xác định theo dạng kè bảo vệ mái

1.2.1.2.Gia c ố mái đê bằng nhựa đường

Hàng thế kỷ trước đây, vật liệu nhựa đường đã được sử dụng ở vùng Trung Âu vào việc làm kín nước Vào năm 1893, Italy dùng nhựa đường phủ mái đập đá đổ Năm 1934 Hà Lan dùng nhựa đường phủ đáy âu thuyền Fuliana Sau cơn bão 1953, Hà Lan đã sử dụng bê tông nhựa đường vào xây

dựng đê Vật liệu này thường dùng kết hợp với vật liệu khác để gia cường,

chẳng hạn nhựa đường-đá xếp, nhựa đường-bê tông khối, bê tông Asphalt ứng dụng trong xây dựng công trình thủy lợi, đê sông của nhiều nước tiên tiến như Nauy, Hà lan, Mĩ và một số nước khác

1.2.1.3.Th ảm bê tông

Các cấu kiện bê tông được nối với nhau tạo thành mảng liên kết (hình 1.7) Các cấu kiện này liên kết với nhau bằng dây cáp, bằng các móc, giữa các

cấu kiện thường đệm bằng cao su, hoặc lấp đầy bằng sỏi, gạch xỉ Phải bố trí

tầng lọc ngược giữa thảm bê tông với thân đê

Cấu kiện kiểu này

thường xuyên được cải

tiến về hình dạng và liên

kết giữa các cấu kiện

Hình 1.7: Thảm bê tông liên kết bằng dây cáp

Hình 1.8 thể hiện thảm bê tông đang được thi công trên một đoạn đê, bên dưới lót vải địa kỹ thuật làm lọc

Sau khi thi

Các rọ bằng thép bọc chất dẻo hoặc chất dẻo trong đựng đầy đá gọi là

“thảm đá” Thảm đá dùng để chống xói cho đê và bờ sông, bờ sông do tác động

của sóng và dòng chảy Ý tưởng của kết cấu này là liên kết đá nhỏ lại thành khối lớn để sóng và dòng chảy không phá hỏng được

1.2.1.5.Th ảm bằng các túi địa kỹ thuật chứa cát

Các túi địa kỹ thuật được bơm đầy cát đặt trên lớp vải địa kĩ thuật, liên kết

với nhau thành một hệ thống gọi là thảm túi cát để bảo vệ mái dốc của đê, bờ sông, bờ biển

Hình 1.9: Thảm gia cường bằng hệ thống túi vải địa kỹ thuật

Hình 1.10 là một số ứng dụng khác của túi địa kỹ thuật, có thể xây dựng

kè chắn sóng, sửa chữa trụ cầu, gia tăng trọng lượng cho đường ống, neo giữ…

d) Bảo vệ xói trên các ống chôn, gia

tăng sự neo giữ

e) Gia tăng trọng lực, ổn định cho

đường ống dẫn nước

f) Neo giữ kết cấu mỏ

g) Sửa chữa xốp rỗng trong các kết

cấu xây

Hình 1.10: Mở rộng ứng dụng của

túi địa kỹ thuật

1.2.1.6.H ệ thống ống địa kỹ thuật chứa cát

Sử dụng ống địa kĩ thuật, có đường kính từ 0,5m đến 2,5m, kích thước tuỳ

60m-100m Định vị ống vào vị trí dự kiến sau đó bơm dung dịch tỉ lệ 1 phần cát với 4 phần nước, cho đến khi ống đầy cát hoặc vữa xi măng

Hình thành mặt

cắt đê sông hoặc kết

cấu dự định xây dựng

(hình 1.11)

Hình 1.11: Ống địa kỹ thuật trong xây dựng đê kè

1.2.1.7.Công ngh ệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp

Sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp (vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật) làm chức năng gia cố dạng đất có cốt, chức năng phân cách các lớp vật liệu có nhóm đường kính hạt khác nhau, gia cường làm nền khi đắp đê trên nền đất

yếu Như vậy tăng cường đuợc ổn định tổng thể cho đê (hình 1.12)

Hình 1.12: Công nghệ sử dụng vật liệu

địa kỹ thuật tổng hợp

Vải địa kĩ thuật được dệt từ sợi tổng hợp có thể dùng làm tăng ổn định mảng gia cố mái đê hoặc sợi tổng hợp dệt thành màng địa kỹ thuật làm chức năng chống thấm, chức năng phân cách giữa các lớp vật liệu Nhìn chung với

sự thay đổi về công nghệ vật liệu đã giải quyết được nhiều vấn đề kỹ thuật, đảm bảo sự an toàn và ổn định lâu dài của đê sông

1.2.2.Gi ải pháp bảo vệ mái đê phía đồng

1.2.2.1.Tr ồng cỏ

Trồng cỏ để bảo vệ chống xói mái đê phía trong đồng được sử dụng từ lâu

và khá phổ biến trên thế giới Trồng cỏ là hình thức kết cấu đơn giản thân thiện với môi trường Cỏ trồng trên mái dốc để cỏ và bộ rễ tạo thành lớp bảo vệ chống xói bề mặt đê (hình 1.13), hoặc trồng cỏ trong ô được chia ra bởi các

khối xây hoặc trong những cấu kiện đúc sẵn

Nhìn chung giải pháp

tạo thảm cỏ được đánh giá

là hiệu quả và là giải pháp

được sử dụng từ lâu vì lá cỏ,

rễ cỏ đều có tác dụng chống

xói bề mặt đê khi có dòng

chảy tràn Tuy nhiên, lớp cỏ

bảo vệ chỉ chịu được lưu

lượng tràn nhất định

Hình 1.13: Thảm cỏ chống xói mái đê

1.2.2.2.Th ảm ba chiều bằng sợi tổng hợp

Thảm ba chiều bằng sợi tổng hợp kết hợp với trồng cỏ tăng cường sức

chịu tải cho lớp đất, tạo điều kiện thuận lợi ban đầu cho cỏ phát triển

Bảo vệ mái đê theo

công nghệ này đảm bảo

được điều kiện thân

thiện với môi trường và

tăng khả năng chống xói

hơn so với thảm cỏ

thông thường (hình

cỏ chống xói

1.2.2.3.Gi ải pháp kết cấu thuỷ công giảm vận tốc xói do sóng tràn

Giải pháp này bố trí một bể bê tông đựng nước do sóng tràn ở trên đỉnh

Hình 1.16 là bể bê tông tiêu năng, kích thước bể được tính toán đủ sâu để tiêu năng năng lượng sóng tràn

Trên đây là tổng hợp các giải pháp công nghệ bảo vệ mái và tăng cường

ổn định cho mái đê sôngcủa một số nước trên thế giới Có thể thấy rõ nhất là đê sôngcủa họ vững chãi, an toàn và mỹ quan nhờ có sự thay đổi công nghệ vật

liệu và gia tăng trọng lượng của cấu kiện gia cố Tiếp sau đây là một số tổng

hợp các giải pháp bảo vệ mái đê sông đang áp dụng ở Việt Nam

T ổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông ở Việt Nam

xô lệch, dồn đống trong khung bê tông cốt thép Hình thức này đã được sử

dụng ở hầu hết các địa phương, vật liệu hay dùng là đá hộc có kích thước trung bình mỗi chiều khoảng 0,25m - 0,30m

Ưu điểm của hình thức này: Khi ghép chèn chặt làm cho mỗi viên đá hộc được các viên khác giữ bởi bề mặt gồ ghề của viên đá, khe hở ghép lát lớn sẽ thoát nước mái đê nhanh, giảm áp lực đẩy nổi và liên kết mềm dễ biến vị theo

độ lún của nền

Hình 1.17: Kè bảo vệ mái bằng đá lát khan ở Hải Hậu-Nam Định

Bề mặt gồ ghề, độ nhám lớn làm giảm sóng leo lên mái và giảm vận tốc dòng rút Về mặt kỹ thuật thì thi công và sửa chữa dễ dàng

Nhược điểm: Khi nền bị lún cục bộ hoặc dưới tác dụng của sóng dồn nén, các liên kết do chèn bị phá vỡ, các hòn đá tách rời nhau ra Vì trọng lượng bản thân quá nhỏ nên dễ bị sóng cuốn trôi Khe hở giữa các hòn đá khá lớn, vận tốc sóng làm cho dòng chảy trong các khe đá ép xuống nền thúc đẩy hiện tượng trôi đất nền tạo nhiều hang hốc lớn, sụt sạt nhanh, gây hư hỏng đê

1.3.1.2.Kè lát mái b ằng đá xây, đá chít mạch

Hình thức này đã được sử dụng ở Thái Bình, Nha Trang, với vật liệu là

đá hộc kích thước trung bình mỗi chiều khoảng 0,25 – 0,3m (tận dụng cả đá

Hình 1.18: Kè đá xây liền khối ở Thái Bình

Kè lát mái bằng đá xây: Đổ vữa lót nền và xây từng viên đá liên kết thành tấm lớn có chiều rộng 2m, tạo khớp nối bằng bao tải nhựa đường

Kè lát mái bằng đá chít mạch: Xếp đá chèn chặt và đổ vữa chít các mạch phía trên

- Ưu điểm của hình thức này: Liên kết các viên đá lại với nhau thành

tấm lớn đủ trọng lượng để ổn định, đồng thời các khe hở giữa các hòn đá được bịt kín, chống được dòng xói ảnh hưởng trực tiếp xuống nền

- Nhược điểm: Khi làm trên nền đất yếu, lún không đều sẽ làm cho tấm lớn đá xây, đá chít mạch lún theo tạo vết nứt gẫy theo mạch

vữa, dưới tác động của dòng chảy trực tiếp xuống nền và dòng

thấm tập trung thoát ra gây mất đất nền gây lún sập kè nhanh chóng Khi thi công tại chỗ vữa xây bị mặn xâm thực sẽ làm giảm cường độ của khối xây

1.3.1.3.Kè mái b ằng bê tông

Kè lát mái bê tông đổ tại chỗ: Bê tông tấm lớn đổ tại chỗ có khớp nối với kích thước và trọng lượng theo tính toán cho từng công trình cụ thể, thường là lớn đủ trọng lượng chống sóng, tuy nhiên nếu nền lún không đều tấm bản dễ bị gãy, sập gây mất đất nền và do đó cường độ chịu lực kém (hình 1.19)

Kè lát mái bê tông đổ

một mặt hình vuông: Tấm bê tông đúc

sẵn chất lượng tốt, thi công nhanh, có

khe hở làm thoát nước mái đê để giảm

áp lực đẩy nổi, nhưng tấm bản nhỏ

không đủ trọng lượng và dễ bị bóc ra

tấm nhỏ;

Kè lát mái bê tông tấm lập

phương: Các khối có kích thước: (0,45

x 0,45 x 0,45)m, nặng 218kg và (0,53 x

lượng của khối bê tông lớn, bề dày lớn

không bị gẫy nhưng thi công phải có

cần cẩu rất khó khăn (hình 1.21) Hình 1.21:Kè bằng cấu kiện bê tông

khối lớn

Kè lát mái bê tông tấm lắp ghép có lỗ thoát nước: Đã được xây dựng ở Bầu Tró - Quảng Bình Kích thước của tấm: (0,45 x 0,5 x 0, 5)m Loại này có

ưu điểm thoát nước mái đê tốt, thi công nhanh, dễ sửa chữa nhưng dễ xói đất

nền dưới tác động của dòng chảy

Kè lát mái bê tông tấm lắp ghép liên kết một chiều: Do lắp ghép có ngàm nên trọng lượng bản thân được tăng lên và chiều có ngàm giảm đáng kể dòng xói trực tiếp xuống nền, nhưng không có khả năng liên kết thành tấm lớn nên

- Ưu điểm: Có khả năng phân bố lực xung, lực cục bộ cho các cấu kiện bên cạnh Vì vậy giảm được hiện tượng lún sâu, cục bộ, đồng thời do nối với nhau bằng các ngàm đối xứng dạng nêm hai chiều đan giằng vào nhau chặt chẽ đã tạo được một kết cấu như một tấm

bản lớn và khớp nối dích dắc hạn chế dòng xói trực tiếp xuống nền

- Nhược điểm: Ban đầu các loại TAC-2, TAC-3 chiều dày độ vát quá nhỏ dễ bị gẫy, sứt mẻ trong quá trình vận chuyển và thi công, vì

vậy các loại sau có độ dày lớn hơn nên khắc phục được nhược điểm này

Kè lát mái bê tông tấm lắp ghép có ngàm ba chiều TSC 178 Dạng kè này

đã được thi công ở Hải Phòng, Nam Định hiện đang sử dụng loại bề dày 0,28m

Hình 1.22: Kè lát mái bằng cấu kiện

rộng, giảm đáng kể ứng suất của trọng lượng mảng và áp lực sóng

xuống nền, hạn chế hiện tượng lún cục bộ của từng cấu kiện Bề mặt cấu kiện được tạo mố nhám tiêu năng giảm chiều cao sóng leo

và vận tốc dòng rút

- Nhược điểm: Vì liên kết mảng khi sóng đã đánh bung thì bung cả

mảng, các cấu kiện trọng lượng nhỏ rời ra dễ bị cuốn trôi theo sóng Do liên kết giữa các cấu kiện rất khít nên khi nền lún sụt, mảng vẫn ổn định do vậy tạo hốc dưới nền, khó phát hiện Một nhược điểm nữa là chỉ có thể thi công thủ công nên giá thành xây

dựng cao

Các hình thức kè bảo vệ mái rất phong phú và đa dạng, nhưng việc áp dụng hình thức nào thì căn cứ vào điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của từng khu vực sao cho hệ thống kè đó hạn chế được nhiều nhất nhược điểm và tận

dụng được hết các ưu điểm, đem lại lợi ích lớn nhất

1.3.2.B ảo vệ mái đê phía trong đồng

Mái trong đồng chủ yếu trồng cỏ bảo vệ mái, hoặc bê tông hoá phía trên đỉnh đê, phía dưới trồng cỏ Nhìn chung vấn đề gia cường mái đê trong đồng

với đê sôngViệt Nam là chưa được chú trọng

Kết quả thống kê cho thấy Việt Nam cũng đã có những nghiên cứu đầu tư

để đê sôngViệt Nam bền vững hơn Các cấu kiện TAC-2, TAC-3 TSC-178, chân kè lục lăng đã chứng minh điều này Tuy nhiên, hiện nay đê sôngViệt Nam phần lớn chỉ chống chọi được với gió bão cấp 8 Nhiều tuyến đê vẫn bị

sụt sạt, mảng gia cố bị bong tróc không đảm bảo an toàn cho đê Tiếp theo sẽ phân tích chi tiết vấn đề gây mất ổn định bảo vệ mái đê biển

M ột số vấn đề gây mất ổn định lớp bảo vệ mái đê sông thường gặp 1.4.

1.4.1.Cơ chế phá huỷ đê khi sóng tràn

Thân đê có thể bị phá hỏng ở phía sông do tác động của sóng và áp lực thấm đẩy ngược dưới đáy viên gia cố Đỉnh đê có thể bị xói bề mặt, lớp sét bọc ngoài thân đê có thể bị xói, trượt cục bộ do thấm hoặc trượt tổng thể cả mái

Vậy khi sóng tràn, cả mái trong đồng và mái ngoài sông đều bị tác động

1.4.1.1.T ải trọng tác động lên mái kè phía sông

Quá trình sóng leo lên, vỡ ra rồi rút xuống sẽ gây ra các áp lực nước động tác dụng lên đất thân đê và kết cấu kè Các lực thuỷ động này bao gồm: Áp lực sóng dương tác dụng lên mái dốc làm thay đổi trạng thái của ứng suất của đất thân đê Khi sóng rút, mực nước bên ngoài mái đê hạ thấp, tạo ra sự chênh lệch

áp lực nước bên trong thân đê và mặt ngoài kết cấu kè - đó chính là áp lực sóng

âm đẩy lên mặt đáy kết cấu kè, có xu thế kéo vật liệu đất ra ngoài gây lún sụt thân đê Các đợt sóng leo lên và rút xuống liên tục, áp lực thuỷ động tác dụng

lệch tâm tạo ra động ngẫu lực làm bập bênh kết cấu kè, tróc và moi đất thân đê Khi sóng đến gây nén bề mặt kè, nước theo các khe trên bề mặt kè thấm vào lớp đất thân đê

Khi sóng rút,

áp lực nước từ trong

thân đê hướng ra

ngoài tạo thành lực

đẩy ngược nâng

viên gia cố lên, gây

dão và biến dạng bề

mặt kè (hình 1.25) Hình 1.25: Lực tác dụng của sóng lên mái kè dạng tấm bê tông

1.4.1.2.Tính toán gia c ố mái đê

Ngoài công thức (1.1) của Pilarczyk (1990) một số tác giả khác cũng đưa các công thức kinh nghiệm để tính toán ổn định các cấu kiện gia cố

Tính trọng lượng viên gia cố theo công thức Hudson:

W 50 =

α

ρ

g K

H

D

s s

H s : Chi ều cao sóng thiết kế (m);

ρs : Khối lượng riêng của vật liệu ( kg / m3

Điều kiện nước sâu:

+ Trường hợp 1: Đối với sóng đổ, hệ số sóng vỡ   (2  3)

2 , 0 2 , 0 18

, 0 50

2 ,

, 0 13

, 0 50

cot 0

H

ξ

α (1.6) Điều kiện nước nông:

+ Đối với sóng đổ:

2 , 0 2 , 0 18

, 0 50

+ Đối với sóng dềnh

2 , 0 2

, 0 13

, 0 50

% 2

cot 4

S P

D

Nh ận xét: Trong khi chưa có các công thức của nghiên cứu trong nước để

tính toán khối lượng và chiều dày của viên gia cố bảo vệ mái, phải dùng các công thức của nước ngoài, tuy nhiên cần lưu ý các điểm sau:

- Công thức Hudson tính toán khối lượng viên đá rời trong trường hợp

thấm rất tốt Vì vậy công thức này dùng tính toán cho các đập phá sóng, kè mỏ hàn tiếp xúc với nước và chịu tác động trực tiếp của sóng

- Khi tính toán khối lượng và chiều dày lớp bảo vệ mái đê kè bằng đá, công thức Pilarczyk cho kết quả hợp lý nhất

- Khi bảo vệ mái bằng khối bê tông đúc sẵn thì nên sử dụng công thức của Van der meer

1.4.2.M ột số tồn tại kỹ thuật của kè bảo vệ mái đê phía sông và mất ổn định

do xói mái đê trong đồng

Hình 1.26 thể hiện các tấm lát

mái của đê bị lún sụt Vấn đề lún

sụt mảng gia cố nếu loại trừ nguyên

nhân do thi công kém, thì cũng có

phần nguyên nhân do sự lôi cuốn

vật liệu lọc bởi sóng rút Sự lôi

cuốn vật liệu lọc ra ngoài chỉ xảy ra Hình 1.26: Tấm lát mái đê sông bị lún sụt;

được nếu có chuyển vị lớn của mảng gia cố dưới tác dụng của áp lực đẩy ngược từ trong thân đê khi sóng rút Vì vậy cần phải có giải pháp hạn chế chuyển vị của mảng gia cố, chống được sự đẩy ngược của áp lực nước phía trong thân đê

Hình 1.27 cho thấy tình trạng các

mảng gia cố bị bong tróc do sóng ở

đê Nam Định Tình trạng kỹ thuật

này sẽ dẫn đến mất an toàn cho đê

mảng gia cố là do trọng lượng viên

gia cố không đủ giữ ổn định Hình 1.27: Tấm lát mái đê sông bị bong

tróc

Hình 1.28 thể hiện

một đoạn đê bị phá huỷ

mảng gia cố phía sông dẫn

đến phá huỷ đê, phá huỷ

nền đê Nền đê bị sóng xói

sâu, nên phải gia cố lại nền

hỏng nền đê

Hình 1.29 cho thấy

các viên gia cố bằng bê

tông không đủ trọng lượng

đống lại trên mái kè đê Hải

Hậu - Nam Định

Hình 1.29: Các viên gia cố không đủ trọng lượng

mưa của một tuyến đê, tuyến

đê này được đắp bằng đất có

hàm lượng cát cao, khi mưa

nước tập trung thành dòng trên

mái đê và hình thành rãnh xói

Tình trạng này gặp ở rất nhiều

tuyến đê ở các địa phương

vùng Bắc Bộ

Hình 1.31: Đê sông đắp bằng đất có hàm

lượng cát cao bị xói hỏng

Hình 1.32 cho thấy viên

gia cố bị nhấc lên khỏi mảng

do áp lực đẩy ngược từ trong

thân đê khi sóng rút Mảng

gia cố bị áp lực đẩy ngược

nên có chuyển vị lớn, một số

viên gia cố bị xô lệch không

trở lại được vị trí ban đầu gây

rão mái kè

Hình 1.32: Viên gia cố bị đẩy ngược

1.4.3.S ự phá huỷ đê sông do sóng tràn

Đê Hải Phòng được cứng hoá bề mặt đê bằng bê tông để đảm bảo an toàn khi nước tràn, mái hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ (hình 1.33) Nhưng thực tế qua

trận bão số 2 năm 2005, mái hạ lưu đê bị phá huỷ toàn bộ khi sóng tràn qua (hình 1.34)

Hình 1.33: Đê sông Hải Phòng được

cứng hoá bề mặt-chống sóng tràn Hình 1.34: Bão số 2-2005 mái hạ lưu bị phá huỷ toàn bộ do sóng tràn

Vậy việc áp dụng giải pháp bảo vệ khi đê sông tràn nước là chưa đầy đủ

và vấn đề là áp dụng chưa đồng bộ Hình 1.33 thể hiện vấn đề gia cường, bảo

vệ chỉ mới tập trung cho mái thượng lưu và đỉnh đê Thực tế sau bão thì phần phá huỷ nặng nề lại là mái hạ lưu Như vậy có thể thấy, đối với đê sông tràn nước thì vấn đề gia cường đồng bộ các bộ phận của đê, đặc biệt là mái hạ lưu là cần thiết và phải có giải pháp đúng

1.4.4.Hướng tiếp cận lựa chọn giải pháp công nghệ mới

Các giải pháp bảo vệ mái đê sông của các nước trên thế giới cho thấy kết

cấu bảo vệ mái đê có kích thước lớn, kiên cố Vật liệu xây dựng được cải tiến mạnh mẽ để ứng dụng trong xây dựng đê Vì vậy mà hệ thống đê sông của họ khá vững chắc, an toàn

Các giải pháp bảo vệ mái đê sông ở Việt Nam thể hiện kết cấu gia cố có kích thước chưa thực sự hợp lý dẫn đến các tồn tại về kỹ thuật như đã thống kê

ở trên Chưa ứng dụng được nhiều các cải tiến công nghệ vật liệu trong xây dựng Đê sôngViệt Nam, điển hình là đê sông Bắc Bộ được hình thành từ lâu đời nên nền đê khá ổn định, ngoại trừ việc bị phá huỷ kết cấu bảo vệ mái dẫn đến phá hoại thân đê và nền

Để kiên cố hoá đê sông hiện tại, tăng cường ổn định đê sông và nền đê sôngkhi nước tràn, trên cơ sở các phân tích tổng hợp ở trên cần tăng cường ổn định bảo vệ mái đê biển:

Đề xuất giải pháp gia cố để gia tăng trọng lượng các viên gia cố hiện có,

hạn chế chuyển vị và tăng ổn định của cả mảng gia cố dưới tác động của sóng Vật liệu đắp đê chủ yếu là vật liệu tại chỗ, có hàm lượng cát cao vì vậy dễ

bị xói hỏng khi nước tràn Cần có lớp vỏ bọc chống xói bên ngoài Trong điều

kiện ngày càng hiếm đất sét làm vỏ bọc cho đê thì việc sử dụng phụ gia để gia cường đất tại chỗ làm vỏ bọc đê sônglà một giải pháp kinh tế và đảm bảo môi trường

Trên cơ sở phân tích tổng quan các giải pháp bảo vệ mái đê sông của các nước trên thế giới, cho thấy các nước đã đầu tư nhiều công trình nghiên cứu và tài chính để tăng cường sự ổn định bảo vệ mái của đê biển Các viên gia cố đê sôngkhông đủ trọng lượng được bóc bỏ, thay thế bằng những viên gia cố có kích thước, trọng lượng lớn Chuyển hình dạng viên gia cố từ dạng tấm sang dạng cột để ổn định hơn Thay đổi nhiều về vật liệu gia cường thân đê, nền đê, mái đê kết hợp với biện pháp gia cường truyền thống Sự thay đổi công nghệ nhanh chứng tỏ kết cấu bảo vệ mái đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo

ổn định đê và nền đê sông

K ết luận chương 1

1.5.

Đê sông Việt Nam hiện có hai tồn tại chính là đê thấp thường bị nước tràn phá huỷ mái trong đồng và phần lớn đê trực diện với sông vì vậy kết cấu bảo vệ mái đê phía sông thường chịu tác động trực tiếp của sóng sông nên thường bị