Nghiên cứu lựa chọn phương án kết cấu hợp lý cho đê bao lấn biển huyện Tiên Lãng thành phố Hải Phòng.

- Ngày nay ta có thể áp dụng đắp đê biển bằng đất có cốt, dùng vải địa kỹ thuật và các phương pháp mới…để tăng nhanh quá trình cố kết của đất, tăng sức chống cắt của đất làm cho đê sớm ổ

Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong Trường Đại học Thủy

Lợi, Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Công ty TNHH MTV KTCT thủy

lợi An Hải và lãnh đạo Ban chuẩn bị dự án quai đê lấn biển Tiên Lãng - Hải Phòng đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho tác giả trong quá trình học tập cũng như hoàn thiện luận văn

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè

và đồng nghiệp đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành quá trình

học tập và viết luận văn

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác gi ả

Tr ần Thị Thủy

M ỤC LỤC

M Ở ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG D ỤNG ĐÊ BAO LẤN BIỂN 11

1.1 Tổng quan về đê bao lấn biển ở Việt Nam 11

1.2 Đặc điểm kết cấu của đê bao lấn biển 17

1.2.1 Tổng quát về các điều kiện xây dựng đê bao lấn biển 17

1.3 Tình hình làm việc của các hệ thống đê bao lấn biển đã xây dựng 23

1.3.1 Trên thế giới 23

1.4 Các kết quả nghiên cứu về kết cấu đê bao lấn biển hiện đại 31

1.4.1 Đê có lõi bằng vật liệu tại chỗ kết hợp gia cố nền và mái: 32

1.4.3 Đê bằng hệ thống các xà lan bê tông cốt thép nối tiếp nhau 35

1.4.4 Đê biển có cấu tạo bằng hệ thống tường ô vây 36

1.4.6 Đê biển có cấu tạo bằng hệ thống xà lan tạo chân 39

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU ỨNG DỤNG CHO ĐÊ BAO LẤN BIỂN TIÊN LÃNG 42

2.1.Giới thiệu vị trí, nhiệm vụ công trình 42

2.1.1 Vị trí địa lý: 42

2.1.2.Nhiệm vụ công trình: 43

2.2.Các điều kiện xây dựng công trình đê bao lấn biển Tiên Lãng 44

2.2.1.Điều kiện địa chất công trình 44

2.2.2.Điều kiện khí tượng, thủy văn, hải văn 51

2.2.3.Vật liệu xây dựng 56

2.3.Đề xuất các giải pháp kết cấu 59

2.4.Phân tích, lựa chọn phương án tính toán 67

2.5.Kết luận chương 2 72

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN THÂN ĐÊ BẰNG TÚI

V ẢI ĐỊA KỸ THUẬT CHỨA CÁT 73

3.1 Kích thước cơ bản của mặt cắt 73

3.1.1 Xác định cao trình đỉnh đê 73

3.1.2 Xác định chiều cao san nền thiết kế 75

3.1.3 Thân đê 77

3.1.4 Chiều rộng và kết cấu mặt đê: 78

3.1.5 Mái đê: 79

3.2.Phân tích ứng suất - biến dạng và ổn định của đê và nền 79

3.2.1 Mục đích tính toán 79

3.2.2 Lựa chọn phương pháp tính 80

3.2.2.2 Ứng dụng mô hình toán 89

3.2.2.3 Lựa chọn phần mềm tính toán 91

3.2.3 Lựa chọn mặt cắt tính toán 92

3.2.4 Trình tự thi công và các bước tính toán 93

3.2.5 Mô hình tính toán 94

3.2.6 Kết quả tính toán và phân tích 96

3.2.7 Tính toán cho phương án rút ngắn thời gian chờ cố kết 104

3.3 Tính toán lớp bảo vệ mái 110

3.3.1 Xác định các loại tải trong tác dụng lên mái đê: 110

3.3.2 Tính toán sơ bộ lớp gia cố mái nghiêng 114

3.3.3 Thiết kế tầng đệm và tầng lọc ngược 116

3.3.4 Thiết kế chân khay 116

3.3.5 Thiết kế lăng trụ đá phản áp 117

3.3.6 Thiết kế tường đỉnh 118

3.4 Giải pháp thi công 118

3.4.1 Trình tự thi công quai đê lấn biển 118

3.4.2 Phương pháp thi công các bộ phận của đê 119

3.5 Kết luận chương 3 121

K ẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 122

1 Kết quả đạt được của luận văn 122

2 Một số điểm tồn tại 123

3 Hướng tiếp tục nghiên cứu 123

TÀI LI ỆU THAM KHẢO

PH Ụ LỤC TÍNH TOÁN

DANH M ỤC HÌNH

Hình 1.1 - K ết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam 13

Hình 1.2 - M ột số công trình đê biển ở Hải Phòng, Nam Định 14

Hình 1.3 - M ột số công trình đê biển ở Trà Vinh, Kiên Giang 15

Hình 1.4 - M ặt cắt sơ họa thân đê bằng đá hộc 21

Hình 1.5 - M ặt cắt sơ họa thân đê bằng cọc ống BTCT 21

Hình 1.6 - M ặt cắt sơ họa thân đê bằng đất mái nghiêng 22

Hình 1.7 - Mặt cắt sơ họa thân đê bằng túi geotube 23

Hình 1.8 - T ổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan 24

Hình 1.9 - M ặt cắt ngang đê Afsluitdijk 25

Hình 1.10 - M ặt cắt ngang đê Saemangeum 25

Hình 1.11 - Đê biển Saemangeum 26

Hình 1.12 - V ị trí của dự án New Orleans Surge Barrier 26

Hình 1.13 - M ặt cắt ngang New Orleans 27

Hình 1.14 - Đê biển Bình Minh 1,2,3 28

Hình 1.15 - Đê biển Bình Minh 2 29

Hình 1.16 - Đê biển Bình Minh 3 30

Hình 1.17 - Cắt ngang kết cấu đê biển dạng 1 32

Hình 1.18- Cấu kiện kè mái đê 33

Hình 1.19 -C ấu tạo đê biển dạng 2 34

Hình1.20 - M ặt cắt ngang đê biển dạng 3 35

Hình 1.21 - Kết cấu đê biển dạng tường ô vây 37

Hình 1.22 - M ặt cắt ngang đê biển dạng 5 38

Hình 2.1 – V ị trí xây dựng tuyến đê quai lấn biển Tiên Lãng 42

Hình 2.2 - Tuyến đê quai lấn biển Tiên Lãng 43

Hình 2.3 – Hình d ạng mặt cắt ngang túi vải địa kỹ thuật 58

Hình 2.4 - M ặt cắt đại biểu đê đất đắp 60

Hình 2.5 - Hình ảnh thi công đê quai lấn biển Seamangeum 61

Hình 2.6 - M ặt cắt đại biểu thân đê bằng đá đổ 62

Hình 2.7 - Túi vải địa kỹ thuật trong quá trình thi công 64

Hình 2.8 - M ặt cắt đại biểu thân đê bằng các túi vải địa kỹ thuật chứa cát 64

Hình 2.9 - Hình ảnh đê quai lấn biển bằng cọc bê tông 66

Hình 2.10 - M ặt cắt đại biểu thân đê bằng cọc ống bê tông cốt thép đóng xiên 66

Hình 2.11 - Sử dụng túi vải địa kỹ thuật xây dựng cảng tại Busan, Hàn Quốc, 70

Hình 2.12 - S ử dụng túi vải ĐKT đắp đê lấn biển tại Hàng Châu, Trung Quốc 70

Hình 3.1- T ổ hợp 349 trận bão trong lịch sử hoạt động trên biển Đông 74

Hình 3.2 – V ị trí tính sẵn đường tần suất mực nước biển tổng hợp 74

Hình 3.3 - M ặt cắt đại diện thân đê bằng túi cát vải địa kỹ thuật 79

Hình 3.4: Xác định mômen chống trượt, gây trượt với mặt trượt trụ tròn 82

Hình 3.5: Xác định góc ma sát và lực dính huy động 86

Hình 3.6: Quan h ệ ∑Msft ~ chuyển vị 88

Hình 3.7: Mô hình tính toán 95

Hình 3.8: Lưới phần tử phân tích 95

Hình 3.9: Điểm khảo sát chuyển vị 96

Hình 3.10 - Chuy ển vị đứng của các điểm khảo sát theo quá trình đắp 96

Hình 3.11 - Chuy ển vị ngang của các điểm khảo sát theo quá trình đắp 97

Hình 3.12 – Chuy ển vị đứng (lún) của nền đê sau giai đoạn đắp +0,0 100

Hình 3.13 – Chuyển vị đứng (lún) của nền đê sau giai đoạn đắp +2,0 100

Hình 3.14 – Chuy ển vị đứng (lún) của nền đê sau giai đoạn đắp +4,5 100

Hình 3.15 – Chuy ển vị đứng (lún) của nền đê sau giai đoạn đắp đất nền đường .101

Hình 3.16 - Lún theo thời gian của điểm B và E trong thời gian thi công 102

Hình 3.17 - Độ lún cuối cùng của điểm B và E 102

Hình 3.18- H ệ số ổn định M sf = 1,421 103

Hình 3.19 - Hình d ạng mặt trượt khi đê vừa đắp xong 104

Hình 3.20 - Chuy ển vị đứng của các điểm khảo sát theo quá trình đắp 105

Hình 3.21 - Chuyển vị ngang của các điểm khảo sát theo quá trình đắp 105

Hình 3.22 - Lún theo th ời gian của điểm B và E trong thời gian thi công 109

Hình 3.23 - Độ lún cuối cùng của điểm B và E 109

Hình 3.24 - H ệ số ổn định M sf = 1,403 110

Hình 3.25 - Hình dạng mặt trượt khi đê vừa đắp xong 110

Hình 3.26 - Bi ểu đồ áp lực sóng lên mái đê 111

Hình 3.27 - Sơ đồ áp lực đẩy nổi lên mái nghiêng 113

Hình 3.28 - Hình v ẽ khối bê tông âm dương 115

Hình 3.29 - Chân khay ống buy và lăng trụ phản áp 117

Hình 3.30 – Hình dạng tường đỉnh 118

DANH M ỤC BẢNG BIỂU

B ảng 2.1 - Một số chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng lớp đất 3,4,5 45

Bảng 2.2 - Một số chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng lớp đất 6,7,7a 46

B ảng 2.3 -Một số chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng lớp đất 8,9,10 48

B ảng 2.4 -Một số chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng lớp đất 10a,10b,11 49

B ảng 2.5 - Các đặc trưng mực nước triều 55

B ảng 3.2 - Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý các lớp đất tại hố khoan HD18.93 B ảng 3.3 - Các thông số khai báo trong mô hình 94

B ảng 3.4 - Kết quả tính toán chuyển vị nền theo Plaxis 101

Bảng 3.5 - Độ cố kết của nền tại một số vị trí 102

B ảng 3.6 - Kết quả tính toán chuyển vị nền theo Plaxis 108

Bảng 3.7 - Độ cố kết của nền tại một số vị trí 109

B ảng 3.8 - Kết quả tính áp lực sóng cực đại 112

B ảng 3.9 - Kết quả tính toán điểm đặt của áp lực sóng lớn nhất 112

B ảng 3.10 - Kết quả tính toán tọa độ áp lực 113

B ảng 3.11 - Kết quả tính áp lực đẩy nổi 114

B ảng 3.12 – Hệ số φ theo cấu kiện và cách lắp đặt 115

M Ở ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất nước ta đang trong quá trình phát triển nền kinh tế thị thường và hội nhập, vùng đồng bằng Bắc Bộ cần xây dựng một số cảng biển và sân bay lớn nhằm đáp ứng nhu cầu vận chuyển hành khách và hàng hóa của khu vực Hải Phòng là thành phố ven biển hội tụ đủ điều kiện thuận lợi về vị trí địa lý

và các điều kiện tự nhiên để thực hiện điều đó

Theo định hướng phát triển giao thông hàng không trong cả nước, sân bay Quốc tế Nội Bài cần một sân bay dự phòng, để loại máy bay lớn có thể hạ cánh khi không đủ điều kiện hạ cánh ở sân bay Nội Bài Theo quyết định 1448/QĐ-TTg ngày 16 tháng 6 năm 2009 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt điều chỉnh quy hoạch xây dựng chung xây dựng thành phố Hải Phòng đến năm 2025 và tầm nhìn 2050, đã xác định xây dựng sân bay Quốc tế Tiên Lãng tại khu vực bãi bồi phía ngoài đê biển III

Bộ Chính trị, Chính phủ đã quyết định xây dựng cảng nước sâu Lạch Huyện, vùng bãi bồi Tiên Lãng cách cảng nước sâu Lạch Huyện khoảng 10,0

km theo đường biển, nếu sân bay quốc tế được xây dựng ở đây sẽ tạo được quần thể vận chuyển hàng hóa liên hoàn giữa đường biển và đường không Xuất phát từ nhu cầu vận chuyển hành khách và hàng hóa phục vụ cho sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 640/QĐ-TTg ngày 28 tháng 4 năm 2011 về việc phê duyệt quy hoạch vị trí cảng hàng không quốc tế Tiên Lãng - Hải Phòng thuộc

4 xã: Vinh Quang, Tiên Hưng, Đông Hưng, Tây Hưng trong đó cần diện tích

hạ tầng phục vụ cho xây dựng sân bay là 4.500 ha

Nghiên cứu đề tài đê bao lấn biển huyện Tiên Lãng có chiều dài khoảng 22,5 km, bao khu bãi bồi nằm giữa hai cửa sông Văn Úc và Thái Bình với

mục tiêu tạo quỹ đất làm hạ tầng xây dựng sân bay quốc tế Tiên Lãng - Hải Phòng

về hệ thống sân đỗ máy bay, đáp ứng hơn 30 vị trí đỗ và có thể mở rộng sân

đỗ, đảm bảo đáp ứng 50 vị trí đỗ, có tổng công suất đạt trên 20 triệu hành khách/năm, trên 200.000 tấn hàng hóa/năm.)

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tiếp cận các cơ sở khoa học, các công trình thực tế đã và đang thiết kế, thi công, các tài liệu đo đạc làm cơ sở cho việc tính toán

Sử dụng các phần mềm tính toán chuyên dụng tiên tiến để tính toán, nghiên cứu để làm sáng tỏ các quan điểm khoa học

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG

D ỤNG ĐÊ BAO LẤN BIỂN 1.1 T ổng quan về đê bao lấn biển ở Việt Nam

Lịch sử hình thành hệ thống đê biển nước ta có từ thế kỷ 13 ở đồng bằng Bắc Bộ Từ thế kỷ 15, sau khi chiến thắng quân Minh xâm lược, triều đình

nhà Lê đã có nhiều chính sách khuyến khích khai hoang lấn biển Vào thời

vua Lê Nhân Tông (1456), khi mảnh đất Giao Thủy (Nam Định) còn là vùng

sình lầy chưa được khai phá, có dòng họ Nguyễn từ làng Hòe Nha ở thành

phố Nam Định xuống đây khai hoang, lập ấp mới (xã Giao Tiến ngày nay)

Công cuộc lấn biển được tiếp tục dưới triều Hậu Lê, nhiều chính sách khuyến

khích được ban hành cho dân khai khẩn vùng đất này để mở rộng bờ cõi ra

phía biển Đông Không chỉ có người Nam Định, nhân dân các nơi từ Hải

Dương, Thanh Hoá, Sơn Tây và nhiều nơi khác nữa lần lượt đến đây quai đê,

lấn biển, khai khẩn lập nên các làng xã Công cuộc lấn biển cũng diễn ra

mạnh mẽ tại Hải Hậu, mảnh đất đầu sóng, ngọn gió Qua gần nửa thiên niên

kỷ liên tục quai đê lấn biển, có thể nói, Hải Hậu là nơi sức mạnh và khí phách

con người còn mạnh hơn biển cả Biển đã phải nhường bước, lùi ra xa, để lại

cho con người ruộng lúa mênh mông, đồng muối bát ngát, cây trái xum xuê

Trong giai đoạn Pháp thuộc, việc đầu tư cho cải tạo, củng cố hệ thống đê

điều ít được quan tâm, nhiều tuyến đê sông cũng như đê biển bị phá hỏng do

bão, lũ Ruộng đất canh tác bị bỏ hoang hóa, mất mùa, nạn đói triền miên Từ

sau năm 1954 - 2005, công cuộc quai đê lấn biển được quan tâm và do lực

lượng quân đội, Thanh niên xung phong đảm nhiệm, đã hình thành các vùng

đất mới Đến nay, hệ thống đê biển ở đồng bằng Bắc Bộ (Hải Phòng, Thái

Bình, Nam Định và Ninh Bình) có tổng chiều dài 267 km.Với hơn 70km bờ

biển, công cuộc lấn biển diễn ra mạnh mẽ ở Nam Định (với 3 huyện Giao

Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng)

Do biện pháp thi công đắp đê cho tới năm 1990 chủ yếu là thi công bằng thủ công, dùng sức người, lợi dụng thời tiết, thủy triều để quai đê lấn biển, nên trong quá trình thi công gặp rất nhiều sự cố Chủ yếu là các sự cố sau:

- Bão, thủy triều và sóng biển tràn qua các đoạn đê và đường trục vừa mới đắp chưa đủ cao trình vượt triều, làm cuốn đi toàn bộ khối lượng đất mới đắp (ví dụ như cơn bão số 2 (02/7/1981) đổ bộ vào bờ biển Ninh Bình với đỉnh triều cao nhất lên tới (+3,90) làm toàn bộ tuyến đê Bình Minh 1 vừa mới đắp ngập hoàn toàn trong nước và bị cuốn đi 3.600m đê; sóng đánh tuột mất 9.299

- Đê bị lún nhiều và quá trình lún kéo dài do đất nền, đất đắp là đất yếu, đất sét chảy có hệ số thấm nhỏ

Qua các thời kỳ lịch sử quai đê lấn biển, ông cha ta đã đúc rút ra được nhiều kinh nghiệm và những biện pháp xử lý các sự cố trong quá trình quai đê như sau:

- Lựa chọn thời gian đắp đê khi có triều thấp, không có gió bão để tránh

đê bị sóng biển và thủy triều tràn qua phá hoại

- Xử lý lớp tiếp giáp nền: vét sạch bùn loãng, lót nền bằng bó cây hoặc đá hộc

- Lựa chọn thời gian thi công, đưa ra tiến độ thích hợp, chiều dày các lớp đắp phù hợp để đắp các lớp trên đảm bảo thời gian cố kết ổn định lớp dưới không gây sạt trượt khi thi công Lựa chọn hệ số mái phù hợp đảm bảo đê ổn định trong quá trình thi công và quản lý vận hành

- Ngày nay ta có thể áp dụng đắp đê biển bằng đất có cốt, dùng vải địa kỹ thuật và các phương pháp mới…để tăng nhanh quá trình cố kết của đất, tăng

sức chống cắt của đất làm cho đê sớm ổn định trong quá trình thi công và khai thác sử dụng

Việt Nam là một quốc gia nằm trong khu vực ổ bão Tây Bắc Thái Bình Dương với đường bờ biển dài trên 3.260 km, tỷ lệ giữa đường bờ biển so với diện tích lục địa là rất lớn Hiện nay dọc theo bờ biển đã có các hệ thống đê

biển với quy mô khác nhau được hình thành qua nhiều thời kỳ, bảo vệ cho sản

xuất, dân sinh kinh tế của các vùng trũng ven biển Tuy nhiên, hiện nay Việt Nam chỉ có hệ thống đê ven bờ biển, chủ yếu có kết cấu là đê đất, cao trình đỉnh đê thấp, thường ở cao độ +5,0m; bề rộng đỉnh đê khoảng từ 2,0m đến 5,0m; điều này cũng gây khó khăn cho việc duy tu, bảo dưỡng đặc biệt là sau

những trận sạt lở đê do bão lũ

Đê biển miền Bắc thuộc loại lớn nhất cả nước tập trung chủ yếu ở các tỉnh Hải Phòng, Thái Bình và Nam Định Một số tuyến đê biển đã được nâng cấp hiện nay có cao trình đỉnh phổ biến ở mức +5,5 m (kể cả tường đỉnh)

Mặt đê được bê tông hóa 1 phần, nhưng chủ yếu vẫn là đê đất, sình lầy trong mùa mưa bão và dễ bị xói bề mặt

Hình 1.1 - K ết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam

(a) Đê biển Cát Hải, Hải Phòng (b) Đê biển Đồ Sơn, Hải Phòng

(c ) Đê biển Nghĩa Hưng - Nam Định Hình 1.2 - M ột số công trình đê biển ở Hải Phòng, Nam Định

Với ĐBSCL, tổng chiều dài tuyến đê là khoảng 1.359 km, trong đó 618

km đê biển và 741 km đê cửa sông Chiều dài đê cửa sông là 30 km cho sông lớn và 10÷15 km cho các sông rạch nhỏ Hầu hết các tuyến đê biển nằm dọc

và cách bờ biển 200÷500m đối với tuyến biển Tây, 500÷2.000 m đối với các tuyến biển Đông Theo dự báo, nếu không chủ động ứng phó trong một khoảng thời gian ngắn nữa do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, nước biển dâng cao sẽ làm cho khoảng 15.000÷20.000 km2 tại ĐBSCL bị ngập, trong đó có 9/13 tỉnh bị ngập gần như hoàn toàn, làm cho sản xuất nông nghiệp gặp khó khăn lớn.Trong khi đó, độ cao và sức chịu đựng của hệ thống

tuyến đê biển tại ĐBSCL hiện chưa đáp ứng yêu cầu ngăn nước biển dâng và sức tàn phá của sóng biển với cường độ mạnh Đoạn đê biển đi qua huyện U Minh, Trần Văn Thời, Phú Tân ở tỉnh Cà Mau và huyện Hòn Đất ở tỉnh Kiên Giang thuộc tuyến biển Tây, kéo dài từ Cà Mau đến Kiên Giang dài khoảng 260km hiện bị xói lở nghiêm trọng Theo quy hoạch gần 620km đê biển và hơn 740km đê cửa sông tại vùng ĐBSCL được nâng cấp hoặc xây dựng mới với chiều rộng mặt đê 6m kết hợp giao thông, mái trong mt=2÷3, mái ngoài

mn=3÷4, lưu không 10m phía đồng và 50m phía biển; bên ngoài đê là rừng phòng hộ để bảo vệ và giảm sóng

(a) Đê Hiệp Thạnh - Trà Vinh (b) Đê biển Rạch Giá - Kiên Giang

Hình 1.3 - M ột số công trình đê biển ở Trà Vinh, Kiên Giang

Trước diễn biến phức tạp của việc biến đổi khí hậu, ngoài việc nâng cấp đê thì các dự án xây dựng đê quai lấn biển không chỉ là một giải pháp để

mở rộng quỹ đất mà còn chủ động ứng phó với thực trạng biển đang ngày một

ăn sâu vào đất liền Kế thừa, phát huy những kinh nghiệm quai đê của ông cha

và học hỏi khoa học kỹ thuật của các nước trên thế giới, Việt Nam đã và đang thi công một số công trình lấn biển như:

- Khu du lịch Hòn Dáu Resort - Đồ Sơn - Hải Phòng gồm phần lấn biển

mở rộng đảo Hòn Dáu với diện tích sử dụng khoảng 54 ha và phần lấn biển

mở rộng bán đảo Đồ Sơn với diện tích sử dụng trên 60 ha (đã hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật phần lấn biển), khu vực lấn biển được bao bọc bằng hai lớp kè

vững chãi, lớp thứ nhất được thiết kế đảm bảo cho các công trình vĩnh cửu,

lớp kè thứ hai cách lớp kè thứ nhất 100m và bao quanh dự án đảm bảo tuyệt đối an toàn trước những cơn bão lớn cấp 15-16

- Xây dựng tuyến đê biển Nam Đình Vũ thuộc Khu kinh tế Đình Vũ - Cát Hải - Hải Phòng có nhiệm vụ chủ động phòng chống lụt, bão, nước biển dâng, bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản, các công trình của tổ chức cá nhân trong

và ngoài nước kinh doanh, hoạt động tại đảo Đình Vũ, đảm bảo cho phát triển

ổn định bền vững khu kinh tế Đình Vũ - Cát Hải

- Tuyến đê lấn biển tại Cần Giờ (thành phố Hồ Chí Minh) với chiều rộng

lấn biển 300 mét, kết cấu tường chắn sóng, kè mái nghiêng, hành lang và đường giao thông ven biển dọc theo kè trên địa bàn thị trấn Cần Thạnh và xã Long Hòa, huyện Cần Giờ nhằm phục vụ dân sinh, phát triển kinh tế xã hội,

an ninh quốc phòng, thích ứng với nguy cơ nước biển dâng và những tác động bất lợi từ biển

-…v…v…

Ngoài ra, còn một số dự án xây dựng đê bao lấn biển quy mô lớn như:

- Dự án xây dựng tuyến đê lấn biển từ Vũng Tàu – Gò Công và các hạng mục công trình phụ trợ khác như cống kiểm soát triều, âu thuyền, cầu giao thông, v.v… không những sẽ tạo nên một hệ thống công trình phòng chống, bảo vệ vùng nội địa khỏi bị lũ lụt và thiên tai khác từ phía biển mà còn hình thành nên một khu vực rộng lớn đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội và

du lịch sinh thái

- Dự án xây dựng tuyến đê bao lấn biển Tiên Lãng – Hải Phòng tạo hạ tầng xây dựng sân bay Quốc tế Tiên Lãng

-….v…v…

Nếu như từ xa xưa con người luôn sợ hãi trước sự khắc nhiệt của thiên nhiên thì nay - khi trải qua nhiều quá trình phát triển tư duy, tầm hiểu biết, con

người đã tiến hành các phương pháp dần khắc phục, cải tạo, lợi dụng thiên nhiên để phục vụ cuộc sống của mình Mỗi thời kì, mỗi giai đoạn đều có sự cải

tiến rõ rệt về quá trình đắp đê, vật liệu đắp đê, phương thức thi công và giải pháp công nghệ đem lại hiệu quả tốt hơn trước để dần đáp ứng được nhu cầu, bảo vệ lãnh thổ và khát vọng chinh phục thiên nhiên của con người Việt Nam

1.2 Đặc điểm kết cấu của đê bao lấn biển

1.2.1 T ổng quát về các điều kiện xây dựng đê bao lấn biển

1.2.1.1 Điều kiện địa hình

Tiền đề để xây dựng đê bao lấn biển là khu vực xây dựng tuyến đê phải

nằm trong quy hoạch tổng thể của hệ thống công trình khai thác vùng đất mới

cửa sông ven biển, quy hoạch hệ thống kênh mương thủy lợi, hệ thống đê ngăn và cống thoát nước trong khu vực được đê bảo vệ, hệ thống giao thông phục vụ thi công và khai thác cũng như các yêu cầu về thoát lũ, giao thông thủy, bảo vệ môi trường, du lịch v.v…

Các bãi bồi ở vùng cửa sông, ven biển có cao độ mặt đất cao hơn mực nước biển trung bình (từ cao độ 0,00 m trở lên) đều có thể xây dựng đê bao để

bảo vệ diện tích đất lấn biển và sử dụng quỹ đất đó vào mục đích nhất định

Địa hình ở khu vực xây dựng đê bao lấn biển cần phải thuận tiện giao thông cả về đường thủy, đường bộ và đường hàng không (nếu có) Giao thông không thuận tiện sẽ hạn chế trong việc vận chuyển vật liệu đến địa điểm xây

dựng, khiến thời gian thi công lâu Trong quá trình thi công xây dựng nếu không tận dụng được đường giao thông vốn có thì có thể xây mới nhưng phải xét sao cho có hiệu quả tối đa về mặt kinh tế

Vị trí tuyến đê bao phải đáp ứng đi qua vùng thuận lợi để bố trí các công trình phụ trợ nối tiếp thông thuận với các công trình đã có Tuyến đê sau khi xây dựng không làm ảnh hưởng, cản trở khả năng thoát lũ của khu vực

Quỹ đất sau khi lấn ra biển nhờ có đê bao sẽ trở thành khu kinh tế, trung tâm thương mại…nên địa hình khu vực phải đảm bảo sự thuận tiện cho việc thông thương tới các vùng lân cận trong nước và quốc tế, có tầm nhìn quan trọng trong việc định hướng phát triển kinh tế - xã hội trong tương lai và

đáp ứng yêu cầu trở thành vùng kinh tế trọng điểm của khu vực

1.2.1.2 Điều kiện địa chất

Đê bao lấn biển là công trình bảo vệ cho một khu vực riêng biệt Nên

để tuyến đê bao có thể làm việc hiệu quả điều kiện đặt ra là nền địa chất khu

vực xây dựng phải tương đối tốt, có độ nén chặt nhất định, không bị lún sụt

một cách nghiêm trọng Tránh tình trạng vùng ven biển đó bị xói lở, hoặc sau khi xây dựng đê bao có hiện tượng nắn dòng gây xói lở sẽ gây khó khăn cho việc lấn biển, giữ ổn định công trình

Có nguồn cung cấp nước ngọt từ nguồn nước mặt đáp ứng nhu cầu sinh

hoạt của người dân đóng vai trò quyết định cho sự thành công của các kế

hoạch lấn biển Nhưng ở những vùng lấn biển, có những giếng khoan sâu đến

gần 100m cũng không có nước Trong khi các vùng quai đê lấn biển dự kiến đều nằm cuối các hệ thống thủy lợi hiện có Cần tiến hành cung cấp nước

sạch song song với các kế hoạch quai đê lấn biển Như khu vực Nghĩa Hưng (Nam Định) là khu vực thuận lợi về nguồn nước ngọt hơn các khu vực khác

nhờ có 2 nguồn từ sông Đáy, sông Ninh Cơ Khoảng cách từ các cửa lấy nước đến vùng bãi khoảng dưới 20 km Ở vùng đê lấn biển Cồn Xanh (Nghĩa Hưng), do được quy hoạch từ trước nên hệ thống thủy lợi, thủy nông ở vùng nuôi thủy sản đã khá hoàn chỉnh: từ cống lấy nước, cống tiêu nước, hệ thống tưới tiêu riêng biệt đến tận các ô đầm

Khu vực sẽ được đê bao bảo vệ phải đảm bảo không bị nước mặn xâm thực quá gay gắt hoặc đã có định hướng phương pháp giải quyết vấn đề đó

nhằm đảm bảo sau khi xây dựng đê bao xong sẽ có quỹ đất phục vụ dân sinh – xã hội, xây dựng hạ tầng kĩ thuật

1.2.1.3 Điều kiện về vật liệu xây dựng

Khi xây dựng đê bao lấn biển, điều đầu tiên xét đến khi lựa chọn vật liệu xây dựng chính là tận dụng tối đa vật liệu tại chỗ (vật liệu địa phương có

sẵn) hoặc khai thác ở các bãi vật liệu lân cận công trình đê

Trong điều kiện không cho phép, vật liệu xây dựng có thể thu mua từ nơi khác vận chuyển đến chân công trình với yêu cầu thuận tiện giao thông và chi phí xây dựng đê bao sau vận chuyển vẫn ở mức cho phép và không tăng giá lên quá cao so với tổng mức đầu tư ban đầu

1.2.1.4 Điều kiện về khí tượng thủy văn hải văn

Để xây dựng đê bao lấn biển phải xét tới nhiệt độ khí hậu cao nhất và thấp nhất, lượng mưa, giông bão, chế độ gió trung bình theo các hướng,… trong nhiều năm trở lại Ưu tiên xây dựng cho vùng chịu nhiều ảnh hưởng

khắc nhiệt và chịu nhiều gió bão tàn phá làm tăng nguy cơ mất mát của cải vật

chất, nước biển dâng cao làm gia tăng truyền mặn sâu vào lục địa, tăng cường

ngập lụt ven bờ, xói lở biển và làm suy thoái rừng ngập mặn

Khi xây dựng đê bao lấn biển cần quan tâm đến mực nước dâng theo

từng năm (biến đổi khí hậu), tốc độ gió theo mùa, mực triều cực đại, mực triều cao nước cường, mực triều cao nước kém, mực triều trung bình, mực triều thấp nước kém, mực triều thấp nước cường, mực triều thấp nhất…

Kết cấu, cấp đê và độ cao của đê bao cũng phụ thuộc vào cấp bão cao nhất mà vùng ven biển đó hứng chịu, đặc biệt chú ý đến mực nước dâng trong bão khi trùng kỳ triều cường ngay cả khi trị số nước dâng không lớn

1.2.2 Các d ạng kết cấu mặt cắt đê bao

Hệ thống đê biển Việt Nam được xây dựng, bồi trúc và phát triển từ lâu đời, do nhiều thế hệ người Việt Nam thực hiện Đê chủ yếu là đê đất, đê đất độn cành cây, độn đá hộc được tôn lên trong nhiều năm và thời gian cố kết lâu Vật liệu đắp đê được lấy tại chỗ và dân địa phương tự đắp bằng phương pháp thủ công Cao trình đỉnh đê thấp, thường ở cao độ dưới +5,0m, bề rộng đỉnh đê từ 2,0m đến 3,0m, gây khó khăn cho việc duy tu, bảo dưỡng đặc biệt

là sau những trận sạt lở đê do bão lũ Với kết cấu đê này, coi đê như một tuyến giao thông thì hoàn toàn không đảm bảo với nền đê và kết cấu thân đê không cho phép

Kế thừa kinh nghiệm của thế hệ trước, con người đã ngày tiến bộ hơn trong các hoạt động chinh phục biển của mình Các kết cấu đê hiện đại hơn

lần lượt ra đời nhằm khắc phục tồn tại hạn chế của đê truyền thống và ngày càng góp phần to lớn trong việc bảo vệ con người, đất đai vùng ven biển

Có nhiều kết cấu đê đã được đưa vào nghiên cứu nhưng nhìn chung có các dạng kết cấu đê chính sau đây:

Hình 1.4 - M ặt cắt sơ họa thân đê bằng đá hộc

+ Thân đê bằng cọc ống BTCT đúc sẵn đóng ken sít hoặc cừ bản bê tông đóng ken sít chắn đất, chiều dài ống (cừ) đóng sâu vào nền tùy thuộc vào cấu tạo địa chất của nền Sử dụng lăng đá đổ phía ngoài cọc ống, có tác dụng bảo vệ chân cọc ống, chống sự tác động của sóng biển gây xói, làm mất ổn định của thân đê.Đây là một giải pháp tương đối gọn nhẹ, phù hợp với những vùng có địa chất yếu Tuy nhiên nhược điểm của loại kết cấu này là biện pháp thi công phức tạp, đòi hỏi một số thiết bị thi công đặc chủng, khó kết hợp đường giao thông, giá thành rất đắt

Hình 1.5 - M ặt cắt sơ họa thân đê bằng cọc ống BTCT

Kết cấu đê rời khi gặp lún, lún không đều kết cấu thân đê dạng rời sẽ tự chèn vào phần bị lún, từng phần rời rạc tự dịch chuyển mà kết cấu tổng thể

khụng bị phỏ hỏng, vẫn đảm bảo cho tuyến đờ làm việc bỡnh thường Với dạng kết cấu đờ cứng này thỡ mặt cắt khỏ nhỏ gọn, khả năng giảm súng leo

hạn chế, chỉ phự hợp với cỏc vị trớ cú chiều cao súng nhỏ, địa hỡnh tự nhiờn sõu để thi cụng đúng cọc và thi cụng bờ tụng Mặt khỏc cần cú yờu cầu phải

kết nối hài hũa với cỏc cụng trỡnh khỏc trong quy hoạch tổng thể chung của khu cụng nghiệp

b) K ết cấu đờ mềm :

+ Đờ đắp bằng đất hoặc cỏt theo mỏi nghiờng thoải dài, bờn ngoài bảo

vệ bằng đỏ đổ và cỏc cấu kiện bờ tụng Đõy là dạng kết cấu truyền thống, tận dụng vật liệu địa phương, thiết bị và biện phỏp thi cụng khỏ đơn giản Tuy nhiờn, kớch thước mặt cắt đờ này thườn lớn, chiếm nhiều diện tớch đất để xõy

dựng, rủi ro trong quỏ trỡnh thi cụng và vận hành cao

Cấu kiện P.Đ.TAC-CM5874 D24 M300

Đá dăm 1x2 dày 20cm Cát đắp k=0.9 +0.00

+5.00 +1.00 m=3.5

m=2.0

+3.00

700 800 400 300 400 1000 6178

Bao tải cát Bao tải cát Cát đắp

Đá dăm 1x2 dày 20cm Cấu kiện P.Đ.TAC-CM5874 D24 M300

Đá dăm 1x2 dày 20cm Vải địa kỹ thuật

Đá hỗn hợp dày 50cm Bao tải cát

Cấu kiện P.Đ.TAC-CM5874 D24 M300

Đá dăm 1x2 dày 20cm Vải địa kỹ thuật

Đá hỗn hợp dày 50cm Bao tải cát Vải địa kỹ thuật

Đất đắp k=0.9 Cấu kiện P.Đ.TAC-CM5874 D16 M300

Đá dăm 1x2 dày 20cm Đất đắp k=0.9

BTCT dày 16cm

BT lót M150; 10cm Lót tấm vải bạt

Mố phá sóng

Đất đắp

Đất đắp

Hỡnh 1.6 - M ặt cắt sơ họa thõn đờ bằng đất mỏi nghiờng

+ Sử dụng cỏc tỳi geotube cú chứa cốt (đất, cỏt) để làm chõn đờ và xếp

dần lờn mỏi theo bậc thang để bảo vệ mỏi và giữ ổn định cho khối cỏt đắp

hoặc đất đắp phớa trong Cỏc tỳi vải địa kỹ thuật này ngoài việc tăng tớnh ổn định cho đờ, nú cũn giống như là một đờ quai trong quỏ trỡnh thi cụng, giữ cho cỏc vật liệu bờn trong thõn đờ khụng bị súng cuốn ra biển, nhờ đú mà quỏ trỡnh thi cụng đờ được thuận lợi hơn

Hình 1.7 - M ặt cắt sơ họa thân đê bằng túi geotube

Kết cấu đê mềm khi nền lún, lún không đều thân đê có thể chuyển vị theo, nhưng tổng thể kết cấu không bị phá hỏng, vẫn đảm bảo làm việc bình thường Kết cấu đê mềm phù hợp với các vị trí công trình có chiều cao sóng

lớn, yêu cầu giảm năng lượng sóng khi tác động vào công trình là ưu tiên số

1 Nền đất tự nhiên cao, bởi vì nếu nền sâu thì khối lượng đắp rất lớn và để ổn định được trên nền đất yếu thì cần phải mái rất thoải và dài Mặt khác không

có yêu cầu hạn chế không gian xây dựng công trình

1.3 Tình hình làm vi ệc của các hệ thống đê bao lấn biển đã xây dựng

1.3.1 Trên thế giới

Ở các nước phát triển như Hà Lan, Đức, Đan Mạch, Nhật Bản đê biển

đã được xây dựng rất kiên cố nhằm chống được bão lũ (triều cường kết hợp với nước dâng) với tần suất hiếm Khoảng vài thập niên trước đây, quan điểm thiết kế đê biển truyền thống ở các nước châu Âu là hạn chế tối đa sóng tràn qua, do vậy cao trình đỉnh đê rất cao Nhưng vì lượng sóng tràn qua là rất ít nên mái phía trong đê thường được bảo vệ rất đơn giản như chỉ trồng cỏ bản địa, phù hợp cảnh quan với môi trường Nhìn chung, mặt cắt ngang đê điển hình rất rộng, mái thoải, có cơ mái ngoài và trong kết hợp làm đường giao thông dân sinh và bảo dưỡng cứu hộ đê Ngoài ra, cơ đê phía ngoài còn đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là giảm sóng leo sóng tràn qua đê, góp phần hạ thấp cao trình đỉnh đê thiết kế

Một số tuyến đê điển hình trên thế giới như là:

-Đê biển Afsluitdijk là một trong những minh chứng điển hình nhất cho đất nước Hà Lan trong lĩnh vực đê biển Mục đích chính của dự án là nhằm giúp Hà Lan giảm thiểu tối đa các tác động của biển Bắc đến hoạt động thuỷ sản và nông nghiệp khu vực các tỉnh phía Bắc

Hình 1.8 - T ổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan

Tổng chiều dài tuyến đê biển hơn 30km, rộng 90m; với độ cao ban đầu 7,50m trên mực nước biển trung bình, nền đất yếu được xử lý bằng thảm cây nhấn chìm bằng đá hộc; 5 cống thoát với tổng lưu lượng qua cống 5.000m3

/s,

mỗi cống có 5 cửa rộng 12m, sâu 4m; âu thuyền đảm bảo cho tàu có tải trọng

6000 tấn Giai đoạn thi công được tiến hành từ bốn điểm xuất phát, bao gồm hai đầu từ hai phía đất liền và hai đảo thi công trung gian được hình thành ngay giữa biển Bắc Từ bốn điểm xuất phát này, chân đê cơ bản được mở rộng dần bằng cách đóng cọc và phun trực tiếp sét tảng lăn xuống biển từ tàu thi công, tạo nên hai chân đập nhỏ song song đồng thời, phần lòng giữa được

bổ sung bằng cát Tiếp theo, các phương tiện thi công cơ giới bao mặt đê bằng sét, gia cố móng bằng đá bazan Bề mặt trên cùng được phủ cát, đất, trồng cỏ

và trải nhựa phục vụ mục đích giao thông Hiện nay mực nước phía trong đất liền được kiểm soát và điều chỉnh mức thấp hơn mực nước biển bên ngoài khoảng 5÷6m Tuyến đê được xây dựng từ năm 1927 đến năm 1933 nhưng

đến nay nó vẫn hoạt động bình thường; ngoài việc là một đê biển bảo vệ Hà Lan khỏi lũ lụt, nó còn là một đường cao tốc được sử dụng bởi hàng ngàn người mỗi ngày

Hình 1.9 - Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk

-Đê biển Saemangeum cách thành phố Seoul khoảng 200km về phía nam Nó có một hệ thống đường giao thông ở phía trên Đê biển mang tên Saemangeum bao quanh một vùng biển có diện tích 401km2

bằng khoảng 2/3

diện tích thành phố Seoul Với chiều dài 33,9 km; nằm giữa biển Hoàng Hải

và cửa sông Saemangeum Dự án được kỳ vọng mang lại lợi ích to lớn cho phát triển công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và kết nối giao thông thuận lợi giữa hai khu vực quan trọng là Gunsan và Buan (rút ngắn khoảng cách giữa 2 khu vực này từ 99 km xuống còn 33 km) Cao trình đỉnh đê so với mực nước biển từ +8,50m đến +11,0m Đê có kết cấu dạng mái nghiêng với vật liệu hỗn hợp bao gồm đá, dăm sỏi và cát Thân đê được chia thành nhiều phần, trên đỉnh là đường giao thông rộng 35m Dự án được tiến hành từ năm

1991 và được hoàn thành năm 2010, đến nay tuyến đê vẫn rất vững chắc giữa

biển khơi…

Hình 1.10 - M ặt cắt ngang đê Saemangeum

Hình 1.11 - Đê biển Saemangeum

- Công trình đê biển New Orleans - Mỹ nằm trong vùng đất ngập nước

của hồ Borgne, phía đông của thành phố New Orleans, gần với nơi hợp lưu của vịnh Intracoastal và cửa ra của sông Mississippi Mục tiêu của công trình được thiết kế là để làm giảm nguy cơ thiệt hại do bão cho một số khu vực dễ

bị ảnh hưởng nhất như: phía đông của New Orleans, các ga tàu điện ngầm

và khu vực St Bernard Parish

Hình 1.12 - V ị trí của dự án New Orleans Surge Barrier

Toàn bộ tuyến đê có cấu tạo bởi 1.271 cọc ống bê tông dự ứng lực đường kính 1,7m; chiều dài mỗi cọc là 44m, trọng lượng mỗi cọc là gần 96 tấn Hệ

thống cọc xiên gia cường có cấu tạo là cọc ống thép được đóng xiên 1:1,5 Phần dầm đầu cọc kết hợp làm cầu công tác là những khối bê tông đúc sẵn Đất nền được thay thế 1 lớp bằng cấu tạo dạng bên trái và bên phải được

đổ bằng đá hộc chạy dọc theo tuyến tường cừ, ở giữa được đổ bằng cát Đáy biển phía trước chân công trình được gia cố bằng một lớp đá hộc kết hợp với

vải địa kỹ thuật để bảo vệ và chống lại sự xói mòn Hiện nay, tuyến đê này

vùng ven biển Việt Nam là đầu tư xây dựng, nâng cấp hệ thống đê biển, đê

cửa sông

Tuy nhiên việc nâng cấp sửa chữa này chỉ mang tính chấp chắp vá, hỏng đến đâu sửa đến đó mà không mang tính toàn diện Đê biển ở các địa phương còn thiếu tính đồng bộ và còn rất yếu so với yêu cầu phòng, chống thiên tai

Ví dụ như: đê biển Bình Minh 1,2,3– Ninh Bình, đê Tiền Hải – Thái Bình…

Hình 1.14 - Đê biển Bình Minh 1,2,3

Đê Bình Minh 1 được đắp năm 1959, có chiều dài gần 10 km, lấn biển

gần 1.100 ha đất, gần trọn thị trấn Bình Minh ngày nay Ban đầu đê còn thấp

và bé Về sau, đê đã được nâng cấp hoàn thiện với bề rộng mặt đê là 7,0m, cao trình đê +3,5m, mái đê trồng cỏ chống xói mòn, sạt lở Sau đó rải đá cấp phối mặt đê rồi cứng hóa bằng bê tông dày 25cm, rộng 6 m và xây dựng hệ thống gờ chắn sóng vào năm 2010

Hình 1.15 - Đê biển Bình Minh 2

Tuyến đê Bình Minh 2 là tuyến đê biển chính của tỉnh Ninh Bình, quai năm 1980 Cơn bão năm 2005 sóng tràn qua mặt đê làm sạt lở khoảng 200m Khiến 2.230 nhà ở, trường học bị đổ, tốc mái và hư hại nặng; hàng trăm mét

đê sạt lở; hàng trăm cột điện hạ thế và cao thế bị đổ, khiến 2 người mất tích Trước tình hình làm việc không mấy hiệu quả như vậy, năm 2010 đã được nâng cấp qua dự án PAM 5325 với tổng chiều dài 22,8 km, lấn biển 1.932 ha đất, chịu được bão cấp 12 đoạn đê được khoan phụt vữa, gia cố thân đê, mặt

đê rộng hơn 7m, đảm bảo cao trình đê +4m, trong đó đổ bê tông rộng 6m, mái

đê phía giáp sông kè bảo vệ bằng đá lát dày 30cm, mái đê phía trong đồng thì trồng cỏ chống xói mòn và tạo cảnh quan môi trường Tuyến đê sau khi được nâng cấp đã đảm bảo chủ động phòng, chống bão lụt, nước biển dâng, hạn chế được thiệt hại do thiên tai gây ra; phục vụ ngăn mặn, giữ ngọt và tưới tiêu chủ động cho 9.800 ha đất tự nhiên, trong đó có 4.000 ha đất canh tác trong vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp Tuy nhiên cao trình đã được nâng cấp này còn thấp hơn nhiều so với các tuyến đê biển được PAM nâng cấp đê Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng, Quảng Ninh

Hình 1.16 - Đê biển Bình Minh 3

Tuyến đê Bình Minh 3 được đắp từ năm 2000 trở lại đây, có chiều dài

16 km nhưng chưa khép kín Cơn bão số 7 năm 2005 có gió cấp 11 kết hợp triều cao 3,7 – 4,0 m đã tràn qua tuyến đê biển Bình Minh 3 và làm sạt lở nhiều đoạn

Các tuyến đê Bình Minh 1,2,3 tuy đã và đang được nâng cấp nhưng cao

độ vẫn còn thấp và thực tế vẫn chưa đáp ứng được sự đảm bảo phòng chống bão lụt Như một trong những cơn bão gần đây, cơn bão số 6 năm 2013 đã làm tỉnh Ninh Bình ngập úng 1.000 ha lúa và 27ha ngô bị gẫy đổ, 54 căn nhà

và 160 lều chòi bị sập và tốc mái, 67 cột điện và gần 1.000 cây xanh bị bật gốc, gẫy đổ

Nhìn chung những tuyến đê, đoạn đê xung yếu nhất ở các địa phương được nâng cấp qua dự án PAM 5325 trên thực tế mới chống đỡ được gió cấp

9 khi triều ở mức trung bình Mặt đê còn nhỏ, không được cứng hóa, mái đê phía đồng chưa có giải pháp kỹ thuật chống xói lở, cho nên khi nước tràn qua trong những cơn bão vừa qua, đê bị phá vỡ đầu tiên là ở phía đồng

Các công trình đê bao do trung ương quản lý thì được tu bổ và kiên cố với quy mô lớn, còn lại các tuyến đê do địa phương quản lý do nhiều yếu tố mà không được nâng cấp đồng bộ, kiên cố, rất dễ xảy ra sự cố khi gặp gió bão và triều cường

Từ xa xưa tới nay, ông cha ta đã nhận thức được rằng việc đắp đê bao lấn

biển là rất quan trọng và có lợi cho việc bảo vệ quỹ đất cũng như phòng chống thiên tai, bão lũ Kết quả là đã tạo dựng, giữ gìn và phát triển diện tích quỹ đất như ngày nay Nhưng công nghệ đắp thủ công, hầu hết đắp bằng đất, đá, thiếu qui hoạch, đắp theo chu kỳ lấn biển Do đó hầu hết các đê bao lấn biển ở Việt Nam chưa đáp ứng yêu cầu thiết kế như: cao trình đỉnh đê còn thấp, chất lượng

đê thấp, độ rộng mặt đê chưa đảm bảo…, nhiều tuyến đê thiếu hẳn rừng ngập

mặn do phá để phục vụ mục đích riêng, do quản lý chưa tốt khiến nhiều tuyến

đê bị người dân chiếm đê làm vườn canh tác, xây dựng nhà cửa…

Vì vậy, yêu cầu thực tiễn đặt ra là phải nghiên cứu và áp dụng công nghệ mới

để xây dựng các tuyến đê bao lấn biển hiện đại đáp ứng được yêu cầu thiết kế

1.4 Các k ết quả nghiên cứu về kết cấu đê bao lấn biển hiện đại.[7]

Với đặc điểm thủy hải văn, sóng bão, đặc điểm địa hình toàn tuyến công trình, đặc điểm làm việc và điều kiện sử dụng đê và điều kiện thi công đê

biển Có nhiều kết cấu đê đã được đưa vào nghiên cứu nhưng nhìn chung có

các kết cấu đê chính sau đây được đề xuất nghiên cứu áp dụng cho đê biển

trên nền đất yếu :

1.4.1 Đê có lõi bằng vật liệu tại chỗ kết hợp gia cố nền và mái (hình 1.17):

a Cấu tạo và điều kiện áp dụng:

Thân đê được cấu tạo bởi rọ đá kết hợp với đá hộc đổ trong nước, cát bơm

từ ngoài biển làm lõi đê Mái đê được thiết kế với m=3÷5 và có thể bố trí cơ

đê theo từng độ sâu thích hợp Phần mái đê phía biển được bảo vệ trước tác

động của sóng biển bằng các kết cấu Tetrapods trọng lượng 8÷10 tấn hoặc

cấu kiện Accropode (hình 1.18)

Trong một số trường hợp có thể gia cố nền đê bằng cọc xi măng đất, cọc

cát hoặc thay lớp đất nền v.v…để tăng sức chịu tải của đất nền

Chiều rộng đỉnh đê tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu kết hợp làm đường

giao thông đi lại Trên đỉnh đê phía biển bố trí tường chắn sóng, hệ thống lan

can bảo vệ và một số hệ thống phụ trợ khác

Hình1.17 - Cắt ngang kết cấu đê biển dạng 1

- Điều kiện áp dụng: Với phương án này có thể áp dụng cho các khu vực

có địa chất nền không cần tốt lắm, phù hợp với hầu hết các loại đất nền Tuy

nhiên, cũng chỉ nên áp dụng khi độ sâu nước < 20m

Hình1.18- Cấu kiện kè mái đê

b Ưu nhược điểm:

* Ưu điểm:

- Tận dụng được vật liệu có sẵn, khả năng ổn định tổng thể vững chắc, thích hợp với hầu hết các loại đất nền

- Tiêu hao năng lượng sóng tốt, sóng phản xạ ít

- Công nghệ thi công đơn giản, có thể kết hợp hiện đại và thủ công

+ Giá thành công trình cao

1.4.2 Đê biển bằng tường cừ kết hợp với cọc xiên (hình 1.19):

a Cấu tạo và điều kiện áp dụng:

Hệ thống cọc ly tâm BTCT đường kính từ 100÷120cm được đóng sát nhau tạo thành một tường cừ có tác dụng ngăn chặn sự xâm nhập của thủy triều Để đảm bảo và tăng cường sự ổn định của tường cừ có thể sử dụng hệ thống cọc xiên bằng cọc ống thép hoặc cọc bê tông dự ứng lực đóng cách nhau từ 5÷10m tùy thuộc vào việc tính toán các thông số đầu vào

Mặt đê kết hợp làm cầu công tác trong quá trình vận hành, chiều rộng khoảng từ 3÷5m; có cấu tạo bằng các dầm bê tông cốt thép đúc sẵn và được

lắp ghép sau khi đã thi công xong hệ thống cọc thân đê

Dưới chân hàng cọc cừ được gia cố bằng vật liệu đá hộc đổ trong nước kết hợp với cấu kiện Tetrapods, vừa có tác dụng ổn định cho thân đê, vừa có tác dụng chống xói cho toàn bộ hệ thống công trình

b Ưu nhược điểm:

Với phương án này thì thi công đơn giản hơn, thời gian thi công nhanh và giá thành công trình thấp hơn so với các phương án khác

Tuy nhiên, với phương án này đòi hỏi thiết bị thi công phải chuyên dụng

và kỹ thuật thi công phức tạp hơn Đồng thời, bề rộng mặt đê và khả năng chịu lực đứng của phương án này hạn chế, do đó chỉ thích hợp khi không đòi hỏi kết hợp với giao thông đi lại trên mặt đê Một vấn đề nữa là khi chênh lệch cột nước trong và ngoài đê lớn thì phương án này cũng không phải là sự lựa chọn phù hợp nhất

1.4.3 Đê bằng hệ thống các xà lan bê tông cốt thép nối tiếp nhau (hình 1.20)

a Cấu tạo và điều kiện áp dụng:

+ Cấu tạo: Tuyến đê biển được cấu tạo từ các đơn nguyên xà lan ghép lại với nhau, các đơn nguyên này có kích thước BxH khoảng 25x50m được thi công tại các bãi đúc đã bố trí sẵn, sau đó được di chuyển và hạ chìm tại vị trí công trình trước khi được bơm đầy cát để giữ ổn định trượt

+ Trước khi hạ chìm các xà lan, nền công trình được xử lý đảm bảo ổn định

về mặt chịu lực đồng thời phải đảm bảo tương đối bằng phẳng Trong trường hợp cần thiết, nền đê có thể được gia cố bằng cọc xi măng đất, cọc cát hay một

số giải pháp thông thường khác để tăng khả năng chịu tải của đất nền

+ Để đảm bảo ổn định và làm giảm các ảnh hưởng của sóng biển, mái đê được gia cố bằng đá hộc đổ trong nước và cấu kiện Tetrapods có trọng lượng từ

8 ÷ 10 tấn

Hình1.20 - Mặt cắt ngang đê biển dạng 3

- Điều kiện áp dụng: Giải pháp này thường dùng cho các vị trí đê có cột nước sâu, chênh lệch cột nước lớn và đòi hỏi có kết hợp với giao thông đi lại trên mặt đê Đặc biệt giải pháp này có thể ứng dụng trong xây dựng cảng biển

và đê chắn sóng

b Ưu nhược điểm:

+ Ưu điểm: Kết cấu công trình ổn định vững chắc, thời gian thi công nhanh và chủ động, có thể mở rộng mặt đê để kết hợp với giao thông

+ Nhược điểm: Kỹ thuật thi công phức tạp hơn và giá thành công trình

cao hơn

1.4.4 Đê biển có cấu tạo bằng hệ thống tường ô vây (hình 1.21)

a Cấu tạo và điều kiện áp dụng:

+ Cấu tạo: Đê biển được hình thành bởi nhiều ô vây ghép lại với nhau tạo thành một bức tường ngăn nước Đường kính của một ô vây trong khoảng từ

20 ÷ 30m tùy thuộc vào việc tính toán ổn định và công năng sử dụng của hệ thống Ô vây có cấu tạo bởi các thanh cừ được đóng ken xít với nhau tạo thành một vòng tròn khép kín, chiều dài của các thanh cừ đảm bảo cắm sâu vào lớp đất có tính chất cơ lý tốt, khả năng chịu lực cao Phần khung ô vây từ

mực nước thấp nhất trở nên được đổ 1 lớp bê tông cốt thép có bề dày khoảng 50cm tạo thành một lớp vỏ bọc

Trong phạm vi ô vây, sau khi nạo bỏ lớp đất xấu bên trên được điền đầy bằng vật liệu thay thế, lớp trên cùng có thể đổ bằng đá hộc và làm mặt cấp phối để phục vụ cho giao thông đi lại

Ở đoạn tiếp xúc giữa các ô vây được thi công khép kín và đổ bù bằng vật liệu chèn đảm bảo độ kín nước cho toàn bộ công trình

Phía trước và sau của tường ô vây được gia cố bằng thảm đá kết hợp với các cấu kiện chắn sóng như Tetrapods hay Accropode v.v…

+ Điều kiện áp dụng: Giải pháp này thường được áp dụng để làm đê chắn sóng cho cảng biển

Hình 1.21 - Kết cấu đê biển dạng tường ô vây

b Ưu nhược điểm:

+ Ưu điểm: Kết cấu công trình vững chắc, sử dụng ít vật liệu đắp, thời gian thi công nhanh, giảm thiểu được diện tích mặt bằng thi công + Nhược điểm: Kỹ thuật thi công phức tạp, giá thành công trình cao

1.4.5 Đê biển có cấu tạo mái nghiêng kết hợp với tường cừ (hình 1.22)

a Cấu tạo và điều kiện áp dụng:

+ Giải pháp kết cấu cho phương án này là mái đê phía biển có cấu tạo bằng một hàng cọc cừ bê tông cốt thép dự ứng lực cường độ cao đóng đến độ sâu thiết kế Hệ thống cọc xiên có tác dụng tăng khả năng chịu lực cho thân

đê Mái đê phía trong được đắp bằng cát bơm từ lòng sông lên với hệ số mái

m = 3,0÷5,0 sau đó thả đá hộc kết hợp với thảm đá để giữ ổn định mái

+ Chân mái đê trước và sau công trình được gia cố bằng đá hộc thả trong nước

+ Nền đê tại các vị trí có địa chất mềm yếu được gia cố bằng hệ thống cọc cát D40cm, chiều dài L=10

Hình 1.22 - Mặt cắt ngang đê biển dạng 5

+ Điều kiện áp dụng: thường áp dụng cho thi công đê biển tại các vị trí

có cột nước nông ( h< 20m)

b Ưu nhược điểm:

+ Ưu điểm: Áp dụng được cho cả những khu vực có nền địa chất mềm yếu Tận dụng được lượng cát bơm từ lòng hồ để làm lõi đê Đảm bảo sự ổn định của mái đê phía biển, giảm được chiều rộng chân đê Đặc biệt một số vị trí còn có thể kết hợp làm cảng biển hoặc bến neo đậu tàu thuyền + Nhược điểm: Kỹ thuật thi công phức tạp hơn, đòi hỏi phải có các thiết bị chuyên dụng, thời gian thi công và ổn định công trình lâu hơn

1.4.6 Đê biển có cấu tạo bằng hệ thống xà lan tạo chân (hình 1.23)

a Cấu tạo và điều kiện áp dụng:

- Cấu tạo: Các xà lan được đúc sẵn và di chuyển đến vị trí công trình, sau khi hạ chìm nối tiếp với nhau tiến hành bơm đầy vật liệu vào thân xà lan tạo thành một hệ thống chân đê vững chắc Tùy thuộc vào tính chất và yêu cầu về thi công mà chiều cao của các xà lan tạo chân có thể bằng hoặc cao hơn mực nước biển tính toán khi thi công công trình Lõi đê có cấu tạo bằng vật liệu địa phương đổ trong nước Mặt đê có chiều rộng từ 20 ÷ 30m và có thể kết hợp làm đường giao thông bộ

+ Tại các vị trí có địa chất mềm yếu, nền công trình được tính toán gia

cố bằng hệ thống cọc xi măng đất hoặc cọc cát

- Điều kiện áp dụng: Giải pháp này được áp dụng thi công đê biển trong điều kiện cột nước sâu, yêu cầu về chiều rộng đỉnh đê nhỏ, công trình có tính chất vĩnh cửu

Hình 1.23 - Mặt cắt ngang đê dạng 6

b Ưu nhược điểm:

+ Ưu điểm: Phương án này có ưu điểm là thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh hơn do có hệ thống xà lan tạo chân, giảm thiểu được khối lượng vật liệu tạo lõi đê và công trình có tính chất kiên cố

+ Nhược điểm: Việc thi công hạ chìm các xà lan chân đê đòi hỏi kỹ thuật thi công phức tạp và phải có độ chính xác cao

1.5 K ết luận chương 1.

Quai đê lấn biển là sự nghiệp lâu dài của nhân dân ta nhằm mở rộng diện tích đất đai phục vụ phát triển kinh tế vùng ven biển và bảo vệ các khu dân cư, kinh tế, văn hóa… Nhận thức rõ tầm quan trọng đó, từ xa xưa ông cha

ta đã rất quan tâm đến việc đắp đê, nhất là đê biển Việc đắp đê lấn biển thường phải thực hiện trong điều kiện khó khăn do điều kiện địa chất nền yếu, sóng gió, thủy triều biến đổi thường xuyên Khi khoa học kĩ thuật chưa phát triển và du nhập vào nước ta, như một quy luật tất yếu của lịch sử đê truyền thống xuất hiện Đê truyền thống chủ yếu là được đắp bằng vật liệu tại chỗ,

hiện còn nhiều tồn tại và chỉ chịu đựng được đến bão cấp 9 kết hợp với triều cường Với tình hình thời tiết diễn biến phức tạp như ngày nay, đê truyền thống trở nên lạc hậu và không còn đáp ứng được yêu cầu về công năng sử dụng, nên thực tế yêu cầu những loại đê mới hiện đại xuất hiện Hiện nay, nhiều mặt cắt đê hiện đại bền vững và đa năng đã được đề xuất, nghiên cứu và