NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ NGẦM GIẢM SÓNG BẢO VỆ BỜ BIỂN MŨI RẢNH TỈNH KIÊN GIANG

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận v

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

PHẠM THẾ CHUÂN

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Mã số: 60 – 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS TÔ VĂN THANH

Hà Nội – 2012

Trang 2

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè

ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại học Thủy lợi, Cơ sở 2 – trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi suốt thời gian học tập tại trường

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là Cơ sở 2 – trường Đại học Thủy lợi

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Tiến sĩ Tô Văn Thanh đã dành thời gian và tâm huyết hướng dẫn, giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng, quyết tâm hoàn thiện luận văn, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quý báu của Quý thầy cô và các bạn

TP Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2012 Học viên lớp 18C-CS2

Phạm Thế Chuân

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển, nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Tô Văn Thanh

Học viên thực hiện luận văn

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ……….1

LỜI CAM ĐOAN 2

MỤC LỤC ……… 3

DANH MỤC HÌNH 6

DANH MỤC BẢNG 7

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 8

1 Tính cấp thiết đề tài 8

2 Mục đích của luận văn 11

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 11

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 12

2.1Nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ 12

2.2Phân loại các giải pháp bảo vệ bờ 13

2.3Phân tích, đánh giá các giải pháp bảo vệ bờ biển 15

2.3.1 Giải pháp mỏ hàn (Groins) 15

2.3.2 Giải pháp đê giảm sóng (Breakwaters) 18

2.3.3 Tường kè – Kè lát mái (Sea Walls) 20

2.3.4 Công nghệ ống vải địa kỹ thuật (Geotube) 23

2.3.5 Giải pháp động (không dùng công trình): 25

2.4Nhận xét chung 28

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT TRONG BẢO VỆ BỜ SÔNG VÀ BỜ BIỂN 29

3.1Giới thiệu chung về công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong bảo vệ bờ 29

3.2Các công trình ứng dụng ống vải địa kỹ thuật vào bảo vệ bờ đã được xây dựng trong và ngoài nước 31

3.2.1 Phục hồi rừng đước để bảo vệ bờ biển Langkawi, Malaysia 31

3.2.2 Công trình đê mềm Geotube góp phần chặn đứng sự xói lở của bãi biển Upham, Florrida, Mỹ 32

3.2.3 Công nghệ Geotube làm đê quai xây đảo nhân tạo Amwaj, Bahrain 33

Trang 5

3.2.4 Công nghệ mềm bảo vệ bờ biển Lộc An, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu 36

3.2.5 Kè mỏ hàn mềm bảo vệ bờ biển Cửa Lở, tỉnh Quảng Nam 37

3.3 Kết cấu và nguyên lý ổn định của ống vải địa kỹ thuật 38

3.3.1 Các giả thiết 38

3.3.2 Hình thức kết cấu và nguyên lý ổn định ống vải địa kỹ thuật 38

3.4Qui trình thi công ống vải địa kỹ thuật 50

3.4.1 Công tác chuẩn bị thi công 50

3.4.2 Trình tự thi công 50

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ NGẦM GIẢM SÓNG, TẠO BÃI BẢO VỆ BỜ BIỂN MŨI RẢNH TỈNH KIÊN GIANG 54

4.1Tổng quan vùng nghiên cứu 54

4.1.1 Vị trí địa lý 54

4.1.2 Địa hình 55

4.1.3 Địa chất 55

4.1.4 Khí tượng, thủy văn 56

4.2Diễn biến xói lở bờ biển tại Mũi Rảnh 59

4.2.1 Thực trạng xói lở bờ biển: 59

4.2.2 Đánh giá nguyên nhân gây xói lở bờ biển Mũi Rảnh 60

4.3Giải pháp chống xói lở đã áp dụng tại bờ biển Mũi Rảnh 62

4.3.1 Các giải pháp công trình đã áp dụng: 62

4.3.2 Đánh giá hiệu quả của các giải pháp đã áp dụng 64

4.4So sánh lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh: 66

4.4.1 So sánh hình thức công trình 66

4.4.2 So sánh loại công trình 66

4.4.3 So sánh kết cấu công trình 68

4.5Tính toán qui mô kết cấu công trình 72

4.5.1 Các tiêu chuẩn áp dụng 72

4.5.2 Các thông số thiết kế 72

4.5.3 Tính toán qui mô kết cấu công trình 72

Trang 6

4.5.4 Tính toán hiệu quả tiêu sóng của đê ngầm 76

4.6Tính toán ổn định kè ngầm giảm sóng 77

4.6.1 Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền 77

4.6.2 Xử lý nền móng công trình 79

4.6.3 Tính toán lún dưới móng công trình 80

4.6.4 Tính toán ổn định chống trượt và chống lật 80

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

5.1 Kết luận 86

5.2 Kiến nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

PHẦN PHỤ LỤC 91

Trang 7

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1 Bản đồ tỉnh Kiên Giang 8

Hình 1-2 Một số hình ảnh mất rừng phòng hộ, xói lở bờ biển tỉnh Kiên Giang 9 Hình 1-3 Hình ảnh khu vực Mũi Rảnh bị xói lở 9

Hình 2-1 : Các kiểu bố trí mỏ hàn 16

Hình 2-2 Hệ thống mỏ hàn vuông góc bờ ở Mỹ 16

Hình 2-3 Mỏ hàn Tổng kho xăng dầu Nhà Bè 16

Hình 2-4 Đê ngầm giảm sóng song song đường bờ ở Mỹ 18

Hình 2-5 Tổng thể đê chắn sóng Dung Quất 19

Hình 2-6 Kè ngầm giảm sóng tạo bãi đê biển Cà Mau 19

Hình 2-7 Kè bờ cửa sông Gành Hào 21

Hình 2-8 Kè lát mái bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh 22

Hình 2-9 Geotube bảo vệ bờ sông, bờ biển 23

Hình 2-10 Công trình thô hóa bãi biển tại Anh 26

Hình 2-11 Bồi đắp lấn biển nhân tạo tại Rạch Giá, Kiên Giang 26

Hình 2-12 Nuôi bãi bằng trồng cây tại Thanh Hóa 27

Hình 3-1 Các loại túi vải địa kỹ thuật 29

Hình 3-2 Kết cấu geotube và neo chống xói chân 30

Hình 3-3 Công trình geotube đặt trên “lớp đệm” chống lún bằng tre phục hồi rừng đước để bảo vệ bờ biển Langkawi, Malaysia 32

Hình 3-4 Hình ảnh bờ biển Upham trước và sau khi có công trình 33

Hình 3-5 Đảo nhân tạo Amwaj và đê chắn sóng xung quanh đảo 34

Hình 3-6 Đê quay có lõi bằng ống geotube GT 1000 34

Hình 3-7 Cấu tạo đê giảm sóng xung quanh đảo 35

Hình 3-8 Sơ đồ bố trí kè mỏ hàn geotube bờ biển Lộc An 36

Hình 3-9 Geotube được thi công, lắp đặt hoàn chỉnh 37

Hình 3-10 Hiện trạng bờ biển Lộc An trước và sau khi có công trình 37

Hình 3-11 Kè mỏ hàn Geotube bờ biển Cửa Lở, Quảng Nam 38

Hình 3-12 Các dạng mất ổn định ngoài geotube 39

Hình 3-13 Sơ đồ xếp chồng ống vải địa kỹ thuật theo chiều dài 39

Trang 8

Hình 3-14 Lực căng bên trong vật liệu ống 49

Hình 3-15 Các phương pháp đưa vật liệu vào trong ống vải 51

Hình 3-16 Cơ chế lắp đầy vật liệu vào ống 51

Hình 3-17 Một số hình ảnh thi công không dùng bơm 52

Hình 4-1 Vị trí vùng nghiên cứu 54

Hình 4-2 Hiện trạng tuyến đê biển khu vực Mũi Rảnh 62

Hình 4-3 Mặt cắt ngang kè rọ đá áp sát chân đê 63

Hình 4-4 Trồng cây phục hồi rừng ngập mặn 63

Hình 4-5 Hình ảnh kè rọ đá bị sập và rừng trồng đã chết 64

Hình 4-6 Hình ảnh kè chắn sóng tại Mũi Cà Mau 68

Hình 4-7 Hình ảnh đê đá đổ lấn biển Rạch Giá 69

Hình 4-8 Đê ngầm geotube giảm sóng bãi biển Dinh Cậu – Phú Quốc 70

DANH MỤC BẢNG Bảng 2-1 Tóm tắt các giải pháp bảo vệ bờ biển 14

Bảng 4-1: Bảng tóm tắt các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất 55

Bảng 4-2: Nhiệt độ không khí 56

Bảng 4-3: Độ ẩm không khí 56

Bảng 4-4: Vận tốc và hướng gió trong năm 57

Bảng 4-5: Lượng mưa bình quân năm 57

Bảng 4-6: Đường quá trình mực nước tiêu biểu ven bờ biển Tây 58

Bảng 4-7: Đặc trưng mực nước triều tại trạm Rạch Giá 58

Bảng 4-8: Mực nước (Hmax) cao nhất qua số năm lũ lớn nhất 58

Bảng 4-9: Tần suất mực nước lớn nhất năm tại trạm Rạch Giá 59

Bảng 4-17: Các thông số cơ bản của túi GT1000 của hãng Tencaten 75

Trang 9

1 Tính cấp thiết đề tài

Bờ biển Kiên Giang, có chiều dài hơn 200 km từ Mũi Nai – Hà Tiên đến Tiểu Dừa – An Minh, phần lớn được che chắn bởi rừng phòng hộ ven biển có chiều dày từ 50m đến 1500m

Hình 1-1 Bản đồ tỉnh Kiên Giang

(Nguồn [19])

Trên suốt chiều dài bờ biển có khoảng 80 cửa sông rạch lớn nhỏ đổ ra làm cho bờ biển bị chia cắt, tạo ra sự phức tạp về chế độ thủy văn, thủy lực, diễn biến lòng dẫn, bồi xói cửa sông và dải ven biển

Trang 10

Hiện tại, bờ biển Kiên Giang được bảo vệ bởi hệ thống đê biển với chiều dài khoảng 168 km được xây dựng từ thập niên 1980 trở lại đây Đê có cấu tạo bằng đất đắp, chiều rộng mặt đê 6m, cao trình đỉnh +2,00m ÷ +2,50m, mái đê m=2,00

Mặc dù xu thế chung của bờ biển Tây là bồi lắng nhưng vẫn có những khu vực bị sạt lở cục bộ Trong những năm gần đây, hình thái đường bờ biển diễn ra rất phức tạp do vùng ven biển luôn phải hứng chịu nhiều thiên tai như bão, lũ, triều cường gây xói lở bờ biển, nhất là vào giai đoạn cao điểm của mùa mưa bão Tại những khu vực bị xói lở mạnh, rừng ngập mặn đã bị phá hủy nghiêm trọng, nhiều nơi bị mất hoàn toàn ảnh hưởng đến an toàn sản xuất và đời sống sinh hoạt của người dân vùng ven biển

Hình 1-2 Một số hình ảnh mất rừng phòng hộ, xói lở bờ biển tỉnh Kiên Giang

Trong số các điểm bị xói lở dọc bờ biển Kiên Giang, khu vực Mũi Rảnh ven biển cửa sông Cái Lớn thuộc huyện An Biên là nơi đang diễn ra tình trạng sạt lở bờ mạnh mẽ nhất Mặc dù, trong quá trình thi công tuyến đê trước nguy

cơ sạt lở gây mất an toàn cho công trình, đã điều chỉnh di dời tuyến đê biển vào sâu trong đất liền và có các giải pháp công trình chống xói lở nhưng vẫn không khắc phục được tình trạng xâm thực gây xói lở, rừng phòng hộ không khôi phục được

Hình 1-3 Hình ảnh khu vực Mũi Rảnh bị xói lở

Trang 11

Một số biện pháp khắc phục tình trạng xói lở như: trồng cây chắn sóng, gia cố và xây dựng bờ kè bằng rọ đá… đã được áp dụng, tuy nhiên cũng chỉ là giải pháp tình thế, tạm thời, không trụ lại được trước sóng to, gió lớn Thực tế trên cho thấy, các giải pháp công trình đã sử dụng với nguồn kinh phí eo hẹp chưa được phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng ven biển Tây,

để có thể giải quyết được triệt để tình trạng xói lở bờ biển của tỉnh Kiên Giang nói chung và khu vực Mũi Rảnh nói riêng Vì vậy, việc nghiên cứu làm rõ nguyên nhân, cơ chế xói lở bờ và đưa ra các giải pháp công trình bảo vệ bờ bền vững, khả thi, phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu

là hết sức cần thiết và cấp bách

Trang 12

2 Mục đích của luận văn

Đề xuất được giải pháp công trình bảo vệ bờ khả thi, phù hợp với các điều kiện tự nhiên, kinh tế - kỹ thuật, xã hội và môi trường khu vực Mũi Rảnh

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

a) Cách tiếp cân, đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Cách tiếp cận:

Thông qua việc phân tích, đánh giá những tồn tại, hạn chế của các giải pháp công trình bảo vệ bờ truyền thống, kế thừa những thành tựu trong và ngoài nước về công nghệ ống vải địa kỹ thuật (geotube), dựa trên điều kiện thực tế của vùng nghiên cứu ứng dụng công nghệ nói trên vào bảo vệ khu vực đang bị xói

lở nghiêm trọng

- Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ ống vải địa kỹ thuật

- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Mũi Rảnh huyện An Biên, tỉnh Kiên Giang

b) Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp thống kê, phân tích hệ thống: Tổng kết đánh giá tổng quan

về tình hình nghiên cứu các giải pháp công trình bảo vệ bờ

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về công nghệ ống vải địa kỹ thuật

- Phương pháp mô hình toán

- Phương pháp nghiên cứu ứng dụng

Trang 13

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG

DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ

TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.1 Nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ

Công trình bảo vệ bờ được sử dụng rộng rãi trên thế giới nhằm hạn chế tác hại do sóng gây ra Bắt đầu với sự phát triển của giao thông hàng hải, công trình cảng biển, hoạt động khai thác vùng ven bờ Tùy thuộc vào các điều kiện

tự nhiên và trình độ phát triển mà việc nghiên cứu, ứng dụng công trình bảo vệ

bờ của mỗi quốc gia ở mức độ khác nhau

Ở các nước châu Âu phát triển như Hà Lan, Ý, Mỹ, Đan Mạch, công trình bảo vệ bờ đã được xây dựng với kỹ thuật cao, kiên cố nhằm chống lại sóng biển với năng lượng rất lớn (đặc biệt ở Hà Lan, một quốc gia với khoảng 20% diện tích nằm dưới mực nước biển trung bình)

Ở Việt Nam, do nhiều nguyên nhân như chiến tranh và yêu cầu kinh tế xã hội chưa đặt ra cấp bách nên vấn đề nghiên cứu công trình biển nói chung, công trình bảo vệ bờ nói riêng chỉ có thể kể từ cuối những năm 1990 Thời gian này được đánh dấu bằng Chương trình nghiên cứu về biển cấp nhà nước, trong đó có công trình biển (chủ yếu đê biển) do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam chủ trì với sự tham gia của nhiều cơ quan khác nhau Trước năm 1990, một số hoạt động liên quan đến đến nghiên cứu đã thực hiện như khảo sát địa hình đáy vùng

bờ và các yếu tố hải văn như sóng, thủy triều, dòng chảy, nước dâng do bão, xói

lở ở một số vị trí đặc biệt … đã được Tổng cục Khí tương thủy văn, Bộ Giao thông vận tải, Bộ Thủy lợi, Tổng cục Hậu cần, Viện Hải dương học và một số Viện nghiên cứu khác thực hiện

Hiện nay, những cơ quan ở nước ta có liên quan đến công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển gồm: Khoa Kỹ thuật biển – Trường Đại học thủy lợi, Viện Kỹ

Trang 14

thuật biển – Viện Khoa học thủy lợi miền Nam, Cục Phòng chống lụt bão và Quản lý đê điều, Cục Hậu cần quân đội, Viện Xây dựng công trình biển – Trường Đại học xây dựng, Viện Thiết kế đường thủy, … Các kết quả nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ biển từng bước tiếp cận trình độ thế giới nhưng vẫn còn hạn chế, mặc dù những năm gần đây một số công trình lớn đã và đang xây dựng ở bờ biển như cảng Vũng Áng, Chân Mây, đê chắn sóng Dung Quất… [1]

2.2 Phân loại các giải pháp bảo vệ bờ

Giải pháp bảo vệ bờ có thể phân thành 2 loại: giải pháp công trình và giải pháp phi công trình Giải pháp công trình là dùng công trình để ngăn chặn bờ biển lùi vào phía đất liền, chống ngập lụt, xói lở bờ Giải pháp phi công trình là các giải pháp không dùng công trình, là loại giải pháp động, hay giải pháp mềm (như trồng cây nuôi bãi, thô hóa bãi, …) nhằm điều chỉnh luồng bùn cát để ổn định đường bờ theo ý muốn Ngoài ra, các hoạt động quản lý vùng bờ (xây dựng tiêu chuẩn, quy phạm, các chính sách …) cũng được coi là giải pháp phi công trình

Giải pháp công trình có thể chia thành 2 dạng: dạng công trình chủ động

và dạng công trình bị động Dạng công trình chủ động là công trình tác động trực tiếp vào tác nhân gây xói lở (sóng, dòng chảy…) như hệ thống giàn phao hướng dòng, kè mỏ hàn, công trình phá sóng xa bờ … Dạng công trình bị động

là công trình tác động vào bờ như công trình kè bảo vệ bờ, gia cố kết cấu đất bờ… Tùy vào điều kiện cụ thể từng khu vực mà có thể áp dụng giải pháp công trình chủ động hay bị động hoặc kết hợp cả 2 giải pháp trên nhằm đạt được mục tiêu, nhiệm vụ đề ra và đảm bảo tối ưu về kỹ thuật và kinh tế

Để lựa chọn giải pháp và xây dựng công trình bảo vệ bờ thích hợp cần phải xác định được nguyên nhân gây xói lở Nguyên nhân gây xói lở có thể phân thành 2 loại cơ bản là lực tự nhiên tác động dọc theo bờ biển và tác động của con người

Trang 15

Các tác động tự nhiên ảnh hường đến đường bờ:

- Gió (tạo sóng);

- Sóng và thành phần năng lượng của nó dọc theo bờ;

- Mực nước bao gồm thủy triều, nước dâng;

- Sự dao động lưu lượng và bùn cát;

- Chuyển động của nước ngầm;

Sự tác động của con người làm biến đổi tiến trình đường bờ theo các cách:

- Ngăn cản quá trình vận chuyển bùn cát, dòng chảy dọc theo bờ biển;

- Làm lệch cấu trúc dòng chảy ven bờ;

- Mất đất cát bổ sung cho bờ biển vì đập ngăn hay khai thác vật liệu;

- Biến đổi chế độ sóng qua phản xạ và khúc xạ vùng xung quanh khu vực công trình

Bảng 2-1 Tóm tắt các giải pháp bảo vệ bờ biển

Trang 16

mỏ hàn là che chắn cho bờ khi sóng xiên truyền tới, giảm lực xung kích của sóng tác dụng vào bờ, hướng dòng chảy ven bờ đi lệch ra xa vùng xói lở Nếu

mỏ hàn xây dựng hợp lý có thể dẫn đến giảm gradient đến zero và hiện tượng xói lở bờ có thể ngừng [3]

Trang 17

Trang 18

Vật liệu xây dựng kè mỏ hàn rất đa dạng: đá hộc, khối bê tông dị hình (Tetrapod, Accropod, ), cừ bê tông đúc sẵn, cừ thép, cừ bản nhựa, gỗ

hư hỏng và phá hoại kết cấu mỏ hàn

- Dễ sửa chữa, tôn cao, mở rộng [2]

b Nhược điểm:

- Với kết cấu đá rời, khi cá thể các viên đá bị chuyển dịch ra khỏi mỏ hàn

sẽ ảnh hưởng đến ổn định của các viên đá lân cận Sự phá hoại của mỏ hàn có thể bắt đầu từ sự mất ổn định của các viên đá cá thể

- Khó khăn về khai thác, vận chuyển và phương tiện thi công khi dùng đá tảng kích thước lớn nên việc sử dụng đá tảng bị hạn chế

- Đối với kết cấu rọ đá, độ bền và ổn định của khối đá trong rọ cũng như của cả khối đá của thân mỏ hàn phụ thuộc vào độ bền của lưới thép bọc của các

rọ đá (nếu dùng các loại dây thép các bon tráng nhựa, hoặc mạ kẽm thì khả năng chống han rỉ trong môi trường nước biển mặn cũng chỉ có thời hạn nhất định; còn nếu dùng dây thép không rỉ chịu được nước biển mặn thì giá thành xây dựng sẽ rất đắt) [2]

2.3.1.2 Mỏ hàn bê tông, bê tông cốt thép:

a Ưu điểm:

Cho phép đúc tại chỗ các tấm và khối có kích thước lớn đủ mức đảm bảo

ổn định dưới tác động lớn của sóng và dòng chảy [2]

Trang 19

b Nhược điểm:

- Khi làm mỏ hàn biển bằng bê tông, cần sử dụng các loại xi măng bền sun phát, hoặc phụ gia chống xâm thực bởi nước biển mặn, đảm bảo tuổi thọ của bê tông, có giá thành cao hơn xi măng thường

- Kết cấu mỏ hàn bê tông cốt thép, kiểu bản chắn, không cho nước chảy xuyên qua thuộc loại mỏ hàn kết cấu cứng, được dùng khi vùng xây dựng có sóng rất lớn và dòng chảy ven bờ lưu tốc lớn, nguồn vật liệu đá hộc, đá tảng khan hiếm, có yêu cầu cao về mỹ thuật cho cảnh quan và du lịch [2]

2.3.2 Giải pháp đê giảm sóng (Breakwaters)

Đê giảm sóng thuộc công trình bảo vệ bờ và ổn định bãi do ảnh hưởng của dòng chảy gây chuyển động bùn cát theo phương vuông góc với bờ Đê giảm sóng được làm song song với bờ, được chia là hai đoạn: đê cao và đê thấp

Đê cao có tác dụng làm giảm năng lượng sóng tác dụng vào bờ, đê cao có cao trình cao hơn mực nước tính toán Đê thấp có tác dụng như một vật chắn ngăn dòng bùn cát từ trong bờ chảy ra phía ngoài biển Cả hai đều được xây dựng trong khoảng từ đường bờ tới vị trí sóng đổ Đê chắn sóng có tác dụng bảo vệ

bờ và tạo bãi bồi Vật liệu xây dựng đê giảm sóng cũng rất đa dạng: đá hộc, khối

bê tông dị hình, cừ bê tông đúc sẵn, geotubes, ….[1]

Hình 2-4 Đê ngầm giảm sóng song song đường bờ ở Mỹ

Trang 20

Ưu nhược điểm của mỗi loại kết cấu đê chắn sóng, giảm sóng

Đê

giảm

sóng có

- Phù hợp với đáy lồi lõm

- Phù hợp với địa chất yếu

- Yêu cầu nguyên vật liệu tập trung khi xây dựng lớn trong thời gian

Trang 21

mái - Xói chân không nhiều

- Hư hỏng mang tính chất tích lũy

- Công trình khá thông dụng

- Dễ sửa chữa

ngắn

- Chi phí sửa chữa lớn

- Yêu cầu vị trí xây dựng rộng

- Tiết kiệm vật liệu xây dựng

- Có thể xây dựng nơi nước sâu

- Yêu cầu địa chất tốt

- Công trình thường cao

- Khó khăn khi sửa chữa

Đỉnh

thấp

- Xây dựng công trình được ở vùng nước sâu với điều kiện địa chất công trình không cần quá tốt

- Kinh tế / linh động trong thiết kế

- Công trình phức tạp (cả trong thiết kế lẫn thi công)

- Công trình rất phức tạp (cả trong thiết kế lẫn thi công)

- Dễ bị hỏng hóc, ảnh hưởng khi làm việc trong điều kiện sóng vỡ

(Nguồn: [1])

Mặc dù có các nhược điểm trên, đê chắn sóng mái nghiêng vẫn là giải pháp kết cấu thông dụng cho nhiều nước và ở Việt Nam

2.3.3 Tường kè – Kè lát mái (Sea Walls)

Là loại công trình xây dựng dọc theo đường bờ để bảo vệ bờ hoặc đụn cát Vì không có tác dụng ngăn cản vận chuyển bùn cát dọc trong điều kiện bình thường nên không làm biến đổi năng lực xói lở bờ, nên khi có công trình hậu quả về xói phía trước và chân công trình tăng lên [13]

Đối với gia cố bờ biển thì nguyên nhân gây xâm thực mạnh nhất với bờ biển là sóng, sau đó là dòng chảy Các vật liệu gia cố phải chịu được tải trọng sóng, thường thì sẽ này chịu được lưu tốc dòng chảy Vật liệu gia cố bờ có thể được làm bằng đá đổ, cừ bê tông cốt thép, bê tông mảng mềm, các khối dị …

Trang 22

2.3.3.1 Tường kè đứng sử dụng cừ bản BTCT ứng suất trước

Công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực là tiến bộ kỹ thuật mới được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới và Việt Nam

Hình 2-7 Kè bờ cửa sông Gành Hào

(Nguồn: [15])

a Ưu điểm

- Dùng là búa rung hoặc búa diezel để đóng cừ, đơn giản rẻ tiền và nhanh

- Cừ ván bê tông cốt thép dự ứng lực tận dụng được hết khả năng làm việc chịu nén của bê tông và chịu kéo của thép, tiết diện chịu lực ma sát tăng từ 1,5÷3 lần so với loại cọc vuông có cùng tiết diện ngang (khả năng chịu tải của cọc tính theo đất nền tăng)

- Có thể ứng dụng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau

- Chế tạo trong công xưởng nên kiểm soát được chất lượng cọc, thi công nhanh, mỹ quan đẹp khi sử dụng ở kết cấu nổi trên mặt đất

- Sau khi thi công sẽ tạo thành 1 bức tường bê tông kín nên khả năng chống xói cao, hạn chế nở hông của đất đắp bên trong

b Nhược điểm:

- Không sử dụng nơi có nhà cửa vì phải dung búa đóng gây chấn động

Trang 23

- Trong khu vực xây dựng chật hẹp phải khoan mồi rồi mới ép được cọc, nên tiến độ thi công tương đối chậm

- Thi công đòi hỏi độ chính xác cao; Công nghệ chế tạo phức tạp

- Ma sát âm (nếu có) tác dụng lên cọc tăng gây bất lợi khi dùng cọc ván chịu lực như cọc ma sát trong vùng đất yếu

- Khó thi công theo đường cong có bán kính nhỏ, chi tiết nối phức tạp làm hạn chế độ sâu hạ cọc

2.3.3.2 Kè bê tông định hình liên kết

Cấu kiện bê tông gồm nhiều viên vật liệu bằng bê tông đúc sẵn có dạng liên kết hình nêm ba chiều, tạo thành mảng mềm liên kết trọng lượng có khả năng tự điều chỉnh lún võng bán kính lớn, lún đồng bộ với nền, khắc phục hư hỏng do lún cục bộ gây ra (viên vật liệu không phải liên kết ngàm) và chống chịu được sóng, dòng chảy [9]

Hình 2-8 Kè lát mái bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh

(Nguồn: [28])

a Ưu điểm:

- Chế tạo đạt trọng lượng theo yêu cầu của thiết kế Tính ổn định cao do đồng nhất của các viên vật liệu khi kè chịu tác động của sóng đổ trực tiếp trên mái

Trang 24

- Giảm khối lượng vật liệu do liên kết ngàm nên kinh tế hơn so với tấm bê tông không liên kết hoặc đổ tại chỗ

- Có thể gia công viên vật liệu hàng loạt có cùng kích thước bằng thủ công hoặc trong nhà máy

b Nhược điểm:

- Giá thành cao hơn vật liệu trước đây thường dùng như đá hộc, đá xây

- Cần có mặt bằng rộng để đúc các viên vật liệu tại hiện trường

- Khó khăn hơn trong trường hợp phải thay thế viên vật liệu Trường hợp lắp đặt trong nước thì rất khó kiểm soát các chân ngàm cho thật khớp với nhau

- Mái kè có thể bị sập do bị “treo” vì nền rỗng hoặc xử lý nền kè không tốt trước khi lắp đặt, các viên vật liệu không còn tác dụng liên kết mảng

2.3.4 Công nghệ ống vải địa kỹ thuật (Geotube)

Công nghệ ống vải địa kỹ thuật là các tấm vải địa kỹ thuật được may lại với nhau tạo thành các túi, ống, bao chứa đất, cát, sỏi thay thế cho các khối đá thông thường mà trước nay vẫn thường dùng trong thủy lợi và công trình biển Túi vải địa kỹ thuật còn được dùng như một túi lọc chứa, giữ và cách ly các vùng đất bị nhiễm bẩn; ống vải địa kỹ thuật đã và đang được sử dụng để xây dựng các công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển chống lại sự xói mòn [11]

Hình 2-9 Geotube bảo vệ bờ sông, bờ biển

(Nguồn: [20])

Trang 25

a Ưu điểm:

- Về công nghệ: Ống vải địa kỹ thuật được nghiên cứu, sản xuất trên dây chuyền công nghệ hiện đại nên có những tính năng đặc biệt, thích ứng với điều kiện tự nhiên của từng khu vực và kiểm soát tốt chất lượng sản phẩm

- Về sử dụng vật liệu: Ngoài ống vải địa kỹ thuật được mang đến phạm vi công trình, còn lại toàn bộ khối lượng chính được sử dụng vật liệu tại chỗ (bùn, cát tại bờ biển) Đây là một ưu điểm rất cần được khuyến khích phát huy trong mọi biện pháp công trình vì nó mang tính bảo vệ môi trường cao

- Về thời gian đầu tư: Do tính chất của công trình đơn giản nên quá trình nghiên cứu ứng dụng, triển khai trong các giai đoạn đầu tư diễn ra nhanh chóng, đặc biệt là trong giai đoạn thi công thời gian được rút ngắn đi rất nhiều

- Về biện pháp thi công: Biện pháp thi công đơn giản gọn nhẹ, công trình đặt trực tiếp trên nền bãi biển tự nhiên, không phải gia cố phức tạp vì vậy mức

độ tác động đến môi trường là thấp nhất

- Giá thành đầu tư: Do được sản xuất từ ngoài nước và vấn đề bản quyền nên giá thành túi vải tương đối cao Tuy nhiên, vật liệu sử dụng để bơm vào túi chủ yếu là cát, có thể khai thác tại chỗ với chi phí rất thấp, nên tổng giá thành công trình có thể chấp nhận được so với một vài hình thức công trình khác

- Công nghệ ống vải địa kỹ thuật có thể áp dụng cho nhiều phương thức bảo vệ bờ biển, phù hợp để bố trí công trình cho tất cả các phương án quy hoạch Khả năng “linh hoạt” này là một ưu điểm nổi trội của công nghệ này mà

ít có loại công nghệ nào trước đây có được [11]

b Nhược điểm:

Bất cứ một công nghệ mới nào cũng được sáng tạo bởi những đặc điểm nổi trội, song để đi vào thực tế đòi hỏi nó phải vượt qua được những trở ngại, đối với công nghệ ốngvải địa kỹ thuật đó là:

Trang 26

- Vải địa kỹ thuật thường sử dụng là một lớp lót, một kết cấu phụ nằm giữa các kết cấu khác hoặc sâu trong môi trường (đất, nước), ít không bố trí ở bề mặt tiếp xúc với tự nhiên Điều này bởi vì tính chất của vải địa kỹ thuật là kỵ ánh sáng, đặc biệt là tia cực tím, độ bền của chúng giảm đi rất nhiều khi tiếp xúc với môi trường biến đổi của tự nhiên Công nghệ lấy vải địa kỹ thuật làm kết cấu chính bao bọc bên ngoài, trực tiếp chịu tác động mãnh liệt của môi trường Chính vì thế mà vải địa kỹ thuật trong công nghệ này sẽ được chế tạo thay đổi

để có thể thích ứng được những điều kiện tự nhiên ấy Tuy nhiên, từ trước tới nay chúng ta chỉ biết đến các công nghệ bảo vệ bờ biển bằng các kết cấu có cường độ cao, chịu xói mòn tốt Chính vì vậy việc ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào bảo vệ bờ biển là một thách thức cho quá trình phát triển của vải địa kỹ thuật

- Do trở ngại về vấn đề bản quyền nên việc tiếp cận các tài liệu tính toán, thiết kế còn ít Chính điều này làm cho việc kiểm nghiệm tính khoa học của công nghệ bị hạn chế

- Ống vải địa kỹ thuật có mặt cắt ngang tiết diện dạng ôvan, đây là dạng mặt cắt hình học có tính ổn định động, nếu việc tính toán không phù hợp thì dưới tác động của sóng dễ gây mất ổn định

- Rêu, nấm mốc và các vi sinh vật sống trên túi vải, sẽ làm giảm tính thẩm

mỹ, gây trơn trượt nếu công trình có yêu cầu về cảnh quan, du lịch

2.3.5 Giải pháp động (không dùng công trình):

Các giải pháp bảo vệ bờ biển như đã trình bày nói trên là các giải pháp có công trình, nó cũng được xem như các giải pháp tĩnh (hay giải pháp cứng) Sau đây sẽ đề cập đến loại giải pháp động (hay giải pháp mềm), là các giải pháp không dùng đến công trình bao gồm các loại giải pháp [1]:

- Giải pháp thô hóa bãi;

Trang 27

- Giải pháp bồi đắp nhân tạo;

- Giải pháp nuôi bãi bằng trồng cây

2.3.5.1 Giải pháp thô hóa bãi biển

Bờ biển bị xói do dòng chảy và sóng mang đi các vật liệu có đường kính nhỏ trên bề mặt bãi Trong khi các bãi có vật liệu kích thước đường kính hạt lớn thì bề mặt ít hoặc không bị xói mòn Do vậy, nếu đem vật liệu hạt thô ở khu vực khác vận chuyển đến thay thế cho lớp bề mặt hạt nhỏ, sẽ tạo nên một bãi mới

không bị xói mòn

Hình 2-10 Công trình thô hóa bãi biển tại Anh

(Nguồn: [26]) 2.3.5.2 Giải pháp bồi đắp nhân tạo

Sử dụng các phương tiện để vận chuyển bùn cát từ nơi khác đến bù đắp cho khu vực bị xói mòn với mục đích khác nhau như chống xói lở, lấn biển,

Hình 2-11 Bồi đắp lấn biển nhân tạo tại Rạch Giá, Kiên Giang

Trang 28

(Nguồn: [25]) 2.3.5.3 Giải pháp nuôi bãi bằng trồng cây:

Có thể sử dụng giải pháp trồng rừng ngập mặn để nuôi bãi, bảo vệ bãi Rừng cây có 2 tác dụng: tiêu sóng từ xa trước khi lan truyền vào bờ và tạo khu trú bồi lắng để bù đắp phần xói mòn trước đó Việc phục hồi hoặc tôn tạo bãi được thực hiện nhờ quá trình bồi lắng bùn cát Giải pháp trồng cây được sử dụng khá phổ biến do tính hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế của nó

Hình 2-12 Nuôi bãi bằng trồng cây tại Thanh Hóa

(Nguồn: [22])

Trang 29

2.4 Nhận xét chung

Vùng ven biển là nơi bị ảnh hưởng mạnh mẽ của yếu tố tự nhiên và con người Có những vùng chịu tác động của hiện tượng xói lở, trong khi đó cũng có những vùng xảy ra sa bồi gây ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế, xã hội Những yếu tố tự nhiên rất phức tạp như các dòng hải lưu, thủy triều, nước dâng

do bão, gió, hoạt động của sóng, … tác động trực tiếp đến vùng ven bờ gây ra

sự xói mòn hay bồi tụ ngắn hạn hoặc dài hạn Yếu tố con người tác động đến vùng ven biển như hoạt động khai thác nuôi trồng thủy sản, hoạt động phát triển kinh tế, lấn biển xây dựng công trình, đặc biệt là hoạt động khai thác quá mức rừng ngập nặm dẫn đến những khu rừng bị phá hủy hoàn toàn làm cho năng lượng xói lở tăng cao gây xói lở dài hạn

Việc tìm kiếm các giải pháp công nghệ bảo vệ bờ sông, bờ biển khỏi bị xói lở một cách bền vững và kinh tế là rất bức thiết, là mối quan tâm của các cấp, các ngành, là nhiệm vụ thường xuyên của các tổ chức khoa học và công nghệ Giải pháp xây dựng công trình bảo vệ bờ hiện nay rất phong phú, đa dạng nhưng việc tìm ra giải pháp hợp lý cho từng khu vực là điều không đơn giản vì phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố tự nhiên và kỹ thuật Cần ưu tiên các giải pháp công trình kết hợp nhiều lợi ích, thân thiện môi trường, kết hợp phòng chống xói

lở với chỉnh trị xa bờ Xây dựng các giải pháp công trình cho từng cửa sông, từng đoạn bờ cụ thể, chú trọng đến giải pháp công trình kết hợp phục hồi rừng ngập mặn có tác dụng giảm sóng đảm bảo ổn định, bền vững và sau đó tổng kết thành mô hình áp dụng vào thực tiễn

Trang 30

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT TRONG BẢO

VỆ BỜ SÔNG VÀ BỜ BIỂN

3.1 Giới thiệu chung về công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong bảo vệ bờ

Công nghệ sử dụng ống vải địa kỹ thuật để chứa vật liệu như cát, đất bùn, hay vữa xi măng vào trong, tạo nên những kết cấu dạng túi hoặc ống cỡ lớn, được đặt đơn lẻ hay xếp chồng thành những kết cấu thay đê biển, kè bảo vệ bờ đang có xu hướng được nhiều nước trên thế giới áp dụng

Công nghệ sử dụng ống vải địa kỹ thuật được đề xuất và thử nghiệm vào những năm 60 - 70 do hãng Delta - Hà Lan ứng dụng vào thi công các công trình bảo vệ bờ biển Tuy nhiên, đến những năm 80 (thế kỷ 20) ống địa kỹ thuật mới được quan tâm, phát triển

Công nghệ ống vải địa kỹ thuật có nhiều tính năng ưu việt như đàn hồi thích ứng cao với nền đất mềm yếu, tính thấm lọc cao, biện pháp thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh, tận dụng được vật liệu tại chỗ (bùn, cát), bền vững, thân thiện với môi trường, chịu được tác động của các tác nhân thời tiết

và thủy văn, có thể thi công trong điều kiện ngập nước, … [6]

Tuỳ theo kích thước của túi vải địa kỹ thuật, người ta phân thành các loại sau:

Hình 3-1 Các loại túi vải địa kỹ thuật

(Nguồn: [27])

Trang 31

Mục đích của việc ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật: Ổn định đường bờ biển, bờ sông; bồi đắp, phục hồi và mở rộng các bãi biển sạt lở; chỉnh trị tình trạng bồi lắng, xói mòn tại các cảng biển, cửa sông; bảo vệ các đụn cát thiên nhiên và môi trường phía sau các đụn cát; xử lý tình trạng bên lở bên bồi tại các triền sông, bán đảo; bảo vệ các đê đập và các công trình xây dựng dọc bờ biển …

Công trình geotube có dạng như con lươn có vỏ bọc bằng vật liệu composite đặc biệt rất bền (có thể tồn tại trên 50 năm), được chế tạo trong phòng thí nghiệm và lắp đặt tại chỗ; phía dưới là các tấm phẳng làm bằng vật liệu đặc biệt nhằm chống lún và chống xói công trình

geo-Hình 3-2 Kết cấu geotube và neo chống xói chân

(Nguồn: [27])

Về cơ bản có ba dạng công trình geotube:

- Geotube đặt nửa ngầm, nửa lộ thiên vuông góc với bờ như kiểu mỏ hàn, nhằm hạn chế dòng ven bờ, tăng cường bồi tụ phù sa mà dòng chảy ven bờ mang theo, duy trì tại chỗ lượng phù sa theo cơ chế bồi tụ

- Geotube đặt ngầm và song song với bờ, có tác dụng làm giảm sóng tạo vùng sóng nhỏ hơn, cho phép phù sa lắng đọng trong vùng bị xói lở

- Geotube đặt sát chân các đụn cát, có nhiệm vụ trực tiếp bảo vệ các đụn cát ven biển

Trang 32

Ống vải địa kỹ thuật với kích thước thích hợp cho phép sóng vượt qua nhưng giữ lại một lượng bùn, cát trong dịch chuyển ven bờ Lượng bùn, cát thu giữ được tích tụ dần dọc theo công trình sau đó ổn định và nâng dần độ cao bãi

để bồi đắp, tái tạo lại bãi biển, hình thành địa mạo mới Sử dụng ống vải địa kỹ thuật không gây biến động bất thường đến môi trường, không làm xói lở ở các khu vực thuộc hạ lưu và chân công trình

3.2 Các công trình ứng dụng ống vải địa kỹ thuật vào bảo vệ bờ đã được xây dựng trong và ngoài nước

Những công trình đầu tiên ứng dụng công nghệ túi vải địa kỹ thuật được bắt đầu từ những năm 1970 và cho đến nay vẫn phát huy hiệu quả quá tốt Nhiều công trình và dự án áp dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật ở nhiều nơi trên thế giới và tại Việt Nam

3.2.1 Phục hồi rừng đước để bảo vệ bờ biển Langkawi, Malaysia

Đảo Langkawi nằm ở phía Tây Bắc của Malaysia chịu tác động trực tiếp của sóng biển gây ra sự xói lở bờ và phá hủy rừng đước ven biển Trở ngại lớn nhất là làm sao tiếp cận và tu sửa các vị trí xói lở, mà không làm ảnh hưởng đến

sự nguyên trạng rừng đước và vùng dân cư sống ngay gần đó

Công nghệ geotube được lựa chọn, các geotube GT1000 được lắp cách bờ một quãng có tác dụng giảm sóng, chống xói lở cho bờ, đồng thời giúp các cây đước non mới trồng không bị thuỷ triều cuốn trôi [27]

Các geotube nằm dưới mực nước khi thuỷ triều lên và lộ ra khi thuỷ triều rút xuống Để các geotube không bị chìm xuống bùn, người ta đặt các geotube lên một “lớp đệm” được làm từ các cây tre “Lớp đệm” bằng tre cũng giúp định

vị các geotube được thẳng hàng trong quá trình bơm cát

Để chống xói chân ống, người ta sử dụng một geotube nhỏ gắn vào lớp vải địa kỹ thuật Mirafi PP80 Công trình có tác dụng như đê phá sóng, ngăn

Trang 33

chặn sự xói lở bờ biển và bảo vệ các cây đước non mới trồng nằm giữa các geotube và vành đai rừng hiện có Hiệu quả của vùng bờ biển sử dụng geotube được nhận thấy tức thì sau một thời gian lắp đặt, bãi biển được phục hồi, cây đước con phát triển nhanh tạo ra môi trường thuận tiện để cho thủy sản sinh sản Hình 3-3 Công trình geotube đặt trên “lớp đệm” chống lún bằng tre phục hồi

rừng đước để bảo vệ bờ biển Langkawi, Malaysia

30 – 60 m có tác dụng như một đê chắn sóng và giữ cát lại, tạo thành bãi biển như vỏ sò và dần phục hồi đường bờ (original shoreline) [23]

Trang 34

Các geotube sử dụng có chu vi 10m, dài 60m sản xuất theo cuộn được vận chuyển đến công trình, định vị và “trải” vào vị trí thiết kế Khi ống được bơm đầy cát, người ta dùng máy ủi để cào bằng và phủ cát quanh ống Phần ống

lộ thiên sẽ được phủ một lớp polyseter Lớp phủ này có tác dụng bảo vệ ống khỏi tác động của tia cực tím và những sự phá hoại cố ý

Công nghệ geotube đem lại hiệu quả tức thì, cát đã được giữ lại, tích tụ một cách tự nhiên ở giữa những mỏ hàn chữ T, bãi biển được phục hồi và ngày càng mở rộng

Hình 3-4 Hình ảnh bờ biển Upham trước và sau khi có công trình

(Nguồn: [23])

3.2.3 Công nghệ Geotube làm đê quai xây đảo nhân tạo Amwaj, Bahrain

Đảo Amwaj được bắt đầu xây dựng từ năm 2001 (giai đoạn lấn biển từ năm 2001 đến 2003) rộng 2,8 triệu m2 gồm một nhóm các hòn đảo nhân tạo nằm

ở phía Đông Bắc của Vương quốc Bahrain

Dự án sử dụng khoảng 60 km geotube đường kính 2,0 m ÷ 2,5 m là đê quai để san lắp cát Các geotube được xếp chồng lên nhau để đạt được độ cao cần thiết chống lại biến động thủy triều là 1,5 m và nước dâng do bão là 3,0 m Ngoài đê quai ra, geotube còn được sử dụng để làm đê giảm sóng xung

Trang 35

quanh đảo Kinh phí xây dựng đê quai và đê giảm sóng bằng geotube giảm 50%

so với xây dựng đê bằng vật liệu đá hộc [27]

Hình 3-5 Đảo nhân tạo Amwaj và đê chắn sóng xung quanh đảo

(Nguồn: [17])

Đê quai lấn biển bố trí theo chu vi đảo bằng hai lớp geotube có chiều cao tổng cộng là 4,6 m, lớp áo phía ngoài bảo vệ bằng đá hộc

Hình 3-6 Đê quay có lõi bằng ống geotube GT 1000

Đê giảm sóng bố trí xung quanh đảo có lõi bằng geotube và bên ngoài phủ đá Chiều rộng đỉnh đê 50 m, bằng với chiều dài bước sóng; cao trình đỉnh

đê là +1,50 m Chiều dài của một đoạn đê giảm sóng Lr=300m, tổng cộng 11 đoạn; khoảng cách giữa các đê chắn sóng G=75m, khoảng 0,25 lần Lr; vị trí đê đặt cách đảo là 340 m Theo các kết quả tính toán, đê giảm sóng có thể giảm đến 60% chiều cao sóng

Trang 36

Đê giảm sóng có cấu tạo nhiều dạng phụ thuộc vào độ sâu xung quanh đảo, vùng sâu hơn thì geotube được bơm nhiều cát hơn hoặc đường kính ống lớn hơn, lớp phủ có các viên đá nặng hơn và chiều dày lớp phủ dày hơn

Hình 3-7 Cấu tạo đê giảm sóng xung quanh đảo

(Nguồn: [17])

Trang 37

3.2.4 Công nghệ mềm bảo vệ bờ biển Lộc An, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu

Dự án thí điểm ứng dụng “công nghệ mềm” chống xói lở bờ biển Lộc An, huyện Đất Đỏ, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu được xây dựng năm 2004 Tổng số có

08 ống geotube đường kính 2 m, dài 50 m, đặt vuông góc với đường bờ (kiểu

mỏ hàn) cách nhau 65 m một ống Sau khi lắp đặt, hiện tượng xói lở bờ biển đã chấm dứt, bãi cát cần bảo vệ đã được bồi tụ, nâng cao, kéo dài và lấn ra biển 40 – 50 m, thậm chí có những nơi lên đến 60 m Khoảng 4 ha bãi cát được bảo vệ

ổn định với lượng cát tích tụ tự nhiên ước chừng 140.000 – 150.000 m3 Điều đặc biệt của công nghệ này là thời gian thi công rất nhanh (01 tháng) với chi phí thấp so với thi công bằng các công nghệ truyền thống Công trình hoàn toàn thân thiện với môi trường, bền theo thời gian vì sử dụng vật liệu chính là vải địa

kỹ thuật geocomposite hai lớp với tính năng cơ lý cao, điều này được thử thách qua cơn bão số 9 năm 2006 công trình vẫn ổn định [4]

Hình 3-8 Sơ đồ bố trí kè mỏ hàn geotube bờ biển Lộc An

Trang 38

Hình 3-9 Geotube được thi công, lắp đặt hoàn chỉnh

Hình 3-10 Hiện trạng bờ biển Lộc An trước và sau khi có công trình

3.2.5 Kè mỏ hàn mềm bảo vệ bờ biển Cửa Lở, tỉnh Quảng Nam

Khu vực Cửa Lở bị xói lở liên tục mỗi năm biển lấn sâu vào đất liền từ 4 – 5m, đe dọa cuộc sống của nhiều hộ gia đình ngư dân sinh sống ven biển Nhiệm vụ đặt ra là thiết kế một công trình giữ ổn dịnh cho bờ biển tại vị trí có sóng làm xói lở, đồng thời vẫn giữ được vẻ đẹp tự nhiên của biển Tam Hải

Kè mỏ hàn bảo vệ bờ sông bờ biển khu vực Cửa Lở là một hệ thống bao gồm 08 ống geotube GT1000, có chiều cao sau khi bơm là 1,8m, chiều dài từ 35 – 45m đặt vuông góc với đường bờ biển Thi công vào đầu tháng 6/2009 và hoàn thành vào cuối tháng 7/2009 Hệ thống geotube với tổng chiều dài gần 300m, sau khi hoàn thành tạo thành hệ thống mỏ hàn mềm thân thiện với môi trường, giữ ổn định cho bờ biển trong mùa mưa bão [5]

Trang 39

Hình 3-11 Kè mỏ hàn Geotube bờ biển Cửa Lở, Quảng Nam

3.3 K ết cấu và nguyên lý ổn định của ống vải địa kỹ thuật

3.3.1 Các giả thiết

- Tính theo bài toán phẳng: Ống dài và có tiết điện ngang như nhau (hình học lẫn vật liệu trong ống)

- Vỏ ống mỏng, linh động và có khối lượng không đáng kể

- Vật liệu lắp đầy ống cân bằng thủy tĩnh, ứng suất chỉ có bên trong ống

- Không có lực trượt giữa vật liệu và thành ống

3.3.2 Hình thức kết cấu và nguyên lý ổn định ống vải địa kỹ thuật

Nguyên tắc thiết kế, kiểm tra ổn định của ống vải địa kỹ thuật bao gồm 2 phần: ổn định trong và ổn định ngoài Đối với ổn định trong, vải địa kỹ thuật được may kín để chịu được tác dụng của ứng suất đất trong ống và giữ vật liệu ở trong ống trong suốt quá trình thi công và khai thác Ổn định ngoài phụ thuộc chủ yếu vào trọng lượng ống, lực ma sát giữa ống vải địa kỹ thuật và nền, giữa các ống với nhau chống lại sóng gió, dòng chảy tác động

3.3.2.1 Ổn định ngoài ống vải địa kỹ thuật

- Ổn định giữa túi vải địa kỹ thuật và nền

Trang 40

Hình 3-12 Các dạng mất ổn định ngoài geotube

(Nguồn: [27])

Điều kiện để ống vải địa kỹ thuật ổn định (công thức thực nghiệm) [27]:

1 〈

- Ổn định giữa các ống vải địa kỹ thuật với nhau [6]

Xếp chồng theo chiều dài:

Hình 3-13 Sơ đồ xếp chồng ống vải địa kỹ thuật theo chiều dài

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	3,63 MB