Ứng dụng rọ đá vỏ lưới nhựa chống xói bờ kè trong môi trường xâm thực

Bài viết trình bày giải pháp dùng rọ đá có vỏ lưới được chế tạo từ vật liệu nhựa HDPE (High-density polyethylene). Tính hiệu quả của giải pháp được minh họa cụ thể qua 2 công trình: kè sông Mỏ Nhát, khu Công nghiệp chuyên sâu Phú Mỹ 3, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu và kè rạch khu đô thị Mizuki Park - Bình Chánh - TP.HCM được thực hiện trong năm 2019.

PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG Ứng dụng rọ đá vỏ lưới nhựa chống xói bờ kè môi trường xâm thực Application of Gabion With Hdpe Grid Cover for Slop Protection in Corrosive Environment > NGUYỄN DUY LIÊM1; ĐỖ XUÂN SƠN1; LÂM NGỌC TRÀ MY2 Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Email: liemnd@hcmute.edu.vn; sondx@hcmute.edu.vn Khoa Xây dựng, Trường Đại học Mở TP.HCM Email: my.lnt@ou.edu.vn 114 TÓM TẮT: Khu vực ven biển thuộc Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) đối mặt với biến đổi khí hậu ngày lớn, vấn đề sạt lở bờ kè quan tâm Hiện tượng sạt lở thường xảy khu vực có địa chất yếu, địa tầng cấu tạo lớp bùn sét bề mặt dày, sức kháng học thấp, tính nén-lún cao lại thêm tác động thiên tai lũ lụt, mưa bão… Bài báo trình bày giải pháp dùng rọ đá có vỏ lưới chế tạo từ vật liệu nhựa HDPE (High-density polyethylene) Tính hiệu giải pháp minh họa cụ thể qua cơng trình: kè sơng Mỏ Nhát, khu Công nghiệp chuyên sâu Phú Mỹ 3, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu kè rạch khu đô thị Mizuki Park - Bình Chánh - TP.HCM thực năm 2019 Đây thơng tin hữu ích cung cấp cho nhà tư vấn thiết kế quan quản lý chuyên ngành thủy lợi, cầu đường áp dụng cơng trình tương tự, góp phần đáp ứng phát triển bền vững tác động tiêu cực mơi trường Từ khóa: Rọ đá; xói lở; gia cố mái taluy; phát triển bền vững; biến đổi khí hậu ABSTRACT: Coastal Mekong Delta areas are facing increasingly climate change, speciallly, the problem of embankment landslides has been greatly concerned The phenomenon of landslide often occurs in areas with deep soft soil revealing its high compression index and low mechanical resistances properties, besides, natural disasters such as flood, storm, climate change also have affected the landslide This paper performs the solution for slope protection using gabion with its HDPE cover (High-density polyethylene) The efficiency of the solution is drawn from projects built in 2019 as follows: slope protection for Mo Nhat river embankment, Phu My specialized industrial zone, Ba Ria – Vung Tau Province, and, slope protection for canal in Mizuki Park – Binh Chanh District – Ho Chi Minh city This successful application provides useful information for civil engineers and/or administrators, who are able to widen the such solution in similar transportation projects, or, irrigation and drainage projects, in the purpose of sustainable development under negative environmental impacts Keywords: gabion; erosion, reinforcement of slopes; sustainable development; climate ĐẶT VẤN ĐỀ Những năm gần đây, tượng sạt lở bờ sông thường xảy thường xuyên ngày nghiêm trọng nhiều khu vực có địa chất yếu với địa tầng cấu tạo lớp bùn sét bề mặt dày, sức kháng học thấp, tính nén-lún cao lại thêm tác động thiên tai lũ lụt, mưa bão Ngoài nguyên lớp bùn bề mặt dày yếu không kháng tải trọng đắp gây ra, tàu thuyền lại hệ thống sông, kênh rạch gây tượng dềnh nước, nước dâng cao chảy xiết mùa lũ làm chân mái ta luy bị xói nghiêm trọng Hình minh họa vị trí sạt lở nặng ĐBSCL [Web Năng lượng Việt Nam (2019)] Khắc phục sạt lở khu vực ĐBSCL tiêu tốn hàng ngàn tỉ đồng năm [Web Báo đầu tư (2018)], chi phí dự kiến cịn tiếp tục tăng năm tới với biến động bất thường thiên tai, bão lũ gây Do vậy, tìm giải pháp hợp lý kinh tế - kỹ thuật để chống xói bờ kè cần thiết 10.2021 ISSN 2734-9888 Hình Sạt lở bờ sơng ĐBSCL Bài báo trình bày giải pháp dùng rọ đá vỏ lưới nhựa gia cố mái ta luy cho khu vực đất yếu sát kênh rạch ngập nước Giải pháp áp dụng thành cơng qua cơng trình kè sơng Mỏ Nhát thuộc khu Công nghiệp chuyên sâu Phú Mỹ 3, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Một cơng trình khác bờ kè rạch khu đô thị Mizuki Park - Bình Chánh - TP.HCM áp dụng hữu hiệu rọ đá vỏ nhựa Từ thành công bước đầu dự án này, khả ứng dụng rọ đá vỏ lưới nhựa gia cố mái kênh hay làm tường chắn ngành thủy lợi giao thông khả quan GIẢI PHÁP DÙNG RỌ ĐÁ VỎ LƯỚI NHỰA CHỐNG XĨI BỜ KÈ TRONG MƠI TRƯỜNG XÂM THỰC 2.1 Đặc tính vỏ lưới nhựa Nhựa HDPE (High-density polyethylene) loại nhựa có mật độ polyethylene cao, cấu trúc phân tử nhựa HDPE thể Hình [Web Libretexts (2021)] HDPE có độ bền học cao, trơ hồn tồn mặt hóa học, chịu nhiệt độ cao (120 độ C thời gian ngắn, 110 độ C thời gian dài) CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH CH2 CH2 CH High Density Polyethylene (HDPE) Hình Cấu trúc phân tử nhựa HDPE Việc ứng dụng lưới nhựa HDPE làm vỏ rọ đá để gia cố chống xói mịn mơi trường xâm thực mạnh đặc tính sau: • Tính bền học cao (bền xé bền kéo đứt), cứng vững, không mềm dẻo vỏ lưới nhựa PE • Có sức chịu va đập tốt tính đàn hồi cao, nhựa HDPE bị biến dạng dẻo sớm q trình biến dạng, đó, vỏ lưới nhựa thường coi vật liệu "cứng" • Ít bị ăn mịn chất hóa học dung dịch axit, kiềm hợp chất hữu cơ: rượu béo, aceton, ete etylic, glicerin • Chống biến dạng: vỏ lưới nhựa HDPE giữ hình dạng sau nhiều lần xoắn, uốn • Vỏ lưới nhựa HDPE sở hữu khả chống mỏi, chống ẩm cao, có lợi mơi trường xâm thực • Về giá thành sản xuất, vỏ lưới nhựa HDPE không đắt nhiều vỏ lưới thép truyền thống Tại thời điểm xét chi phí vỏ lưới cao khoảng 1.7 lần, xét cho toàn kết cấu tường cao khoảng 1.2 lần Hình Vỏ lưới nhựa chế tạo từ nhựa HDPE 2.2 Ưu điểm rọ đá dùng gia cố mái lòng sông so với dùng kết cấu bê tông Các giải pháp gia cố tăng ổn định mái dốc xem xét sau: • Giảm độ cao bờ đắp: giải pháp mang tính thụ động cao độ bờ đắp quy hoạch đáp ứng mức nước tần suất lũ • Giảm độ nghiêng mái dốc cách làm thoải mái dốc chia nhiều tầng • Tăng cường độ bền vững bề mặt mái dốc: trồng cây-cỏ, xây kè đá, kè bê tông cốt thép, neo đất, gia cường mái dốc cọc nhồi, cọc đóng, cọc tre vị trí xung yếu • Tăng cường khả thoát nước: nước ứ đọng làm gia tăng sức nặng lên đới trượt Với đất yếu độ lún chưa ổn định việc dùng tường chắn BTCT phải sử dụng cọc dài làm tăng kinh phí xây dựng, sụt lún móng gây nứt cơng trình Kết cấu rọ đá có tính “xộc xệch” giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực sụt lún móng Như vậy, rọ đá làm tường chắn thẳng đứng lát mái ta luy chống xói lở SỬ DỤNG RỌ ĐÁ VỎ LƯỚI NHỰA CHỐNG XĨI KÈ SƠNG MỎ NHÁT, BÀ RỊA - VŨNG TÀU 3.1 Đặc điểm cơng trình Kè sông Mỏ Nhát san hạng mục dự án “Khu công nghiệp chuyên sâu Phú Mỹ 3” Cơng ty Cổ phần Thanh Bình Phú Mỹ làm Chủ đầu tư có diện tích 999 Đây dự án phát triển hạ tầng khu công nghiệp nhằm đẩy mạnh phát triển ngành công nghiệp cho Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, có tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, mà trực tiếp phát triển kinh tế khu vực đô thị cảng cơng nghiệp Phú Mỹ Khu vực cơng trình bị ảnh hưởng xâm thực gần biển, đặc biệt tháng mùa khô độ xâm nhập mặn sâu tác động lớn đến ăn mòn kim loại sử dụng cơng trình Hình Địa chất vị trí dự án kè sông Mỏ Nhát Bảng Chỉ tiêu lý lớp đất Thông số Đơn vị Giá trị Dung trọng ướt  w g / cm Hệ số rỗng e0 - 2.01 Giới hạn chảy WL % 61.8 Giới hạn dẻo WP % 37.3 Chỉ số dẻo I P - 24.6 1.53 Độ sệt B - 1.49 Góc ma sát  độ Lực dính c 1o 34' kG / cm 0.076 ISSN 2734-9888 10.2021 115 PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG Cao độ thiết kế đỉnh kè san dự án +2.50 +1.50 Chiều cao san lấp phần tiếp giáp sông Mỏ Nhát thay đổi từ 3-12 m tùy vị trí kè Về địa chất, khu vực có lớp đất tính từ xuống mơ tả Hình [Cơng ty TNHH dịch vụ, xây dựng Hoàng Hưng (2017)] Lớp đất lớp đất yếu, có độ nén-lún cao ảnh hưởng nhiều đến giải pháp thiết kế san cơng trình hạ tầng kỹ thuật Bảng cung cấp tiêu lý lớp đất yếu 3.2 Giải pháp kỹ thuật Giải pháp kỹ thuật bờ bè sau: • Tính ổn định mái ta luy bờ kè lịng sơng (phần dốc nghiên tạo lịng sơng) đảm bảo giải pháp túi địa kỹ thuật xếp chồng theo lớp [Cơng ty Orbitec (2015)] Hình mơ tả bố trí túi địa kỹ thuật cho mái ta luy bờ kè nhằm đảm bảo ổn định cho bờ kè Hệ số ổn định tính tốn theo Bishop đạt 1.4 (Tiêu chuẩn ngành, 22TCN 262- 2000) Kết tính tốn thể Hình • Đảm bảo chống xói mái dốc lát rọ đá lưới nhựa bao phủ bên ngồi, mơ tả Hình Do lớp rọ đá mỏng so với chiều cao san lấp nên tác dụng rọ đá bỏ qua tính tốn ổn định để thiên an tồn • Chấp nhận lún đắp Giải pháp kết cấu mái ta luy bờ kè không bị ảnh hưởng nhiều lún Kết cấu có khả nước nhanh, làm giảm áp lực nước phía mái ta luy b) Kè loại 2, H san lấp = 3-6 m c) Kè loại 3, H san lấp = 6-9 m Hình Túi địa kỹ thuật đảm bảo tính ổn định mái taluy bờ kè sơng Mỏ Nhát d) Kè loại 4, H san lấp = 9-12 m a) Kè loại 1, H san lấp ≤ m 116 10.2021 ISSN 2734-9888 e) Kè loại 5, H san lấp = 12-15 m Hình Tính tốn ổn định trượt mái dốc phương pháp Bishop : 609 mg/ lít • Cl• HCO3: 61 - 73 mg/lít • Tính SO42:0 Địa chất khu vực yếu, lớp đất tính từ xuống sau [Phân viện khoa học công nghệ miền Nam (2019)]: - Lớp đất bề mặt: Sét, sét pha, cát sạn hỗn hợp lẫn rễ thực vật màu xám xanh, xám đen, nâu vàng Bề dày lớp thay đổi từ 0.5-1.0 m - Lớp 1: Bùn sét màu xám xanh, xám đen đôi chỗ lẫn hữu cơ, vỏ sò, trạng thái chảy, gặp tất lỗ khoan, chiều dày lớp thay đổi từ 16.5m đến 22.4m, trị số SPT từ 0÷5 Chỉ tiêu lý lớp này: dung trọng ướt w =1.54 g/cm3, hệ số rỗng e0 = 1.85, giới hạn chảy Wl =64.3 %, giới hạn dẻo Wp=29.6 %, số dẻo Ip=34.7, độ sệt B=1.11, góc ma sát =5o72’, lực dính c=0.057 kG/cm2 Nhận xét: Đây lớp đất yếu, có độ nén-lún cao ảnh hưởng nhiều đến giải pháp thiết kế san cơng trình hạ tầng kỹ thuật Các lớp đến lớp (khoan sâu tới 50 m) lớp chịu lực từ trung bình đến tốt gồm sét pha, cát pha, sét nửa cứng đến cứng 4.2 Giải pháp kỹ thuật tường chắn rọ đá Hình Thi cơng rọ đá vỏ lưới nhựa bề mặt ta luy 3.3 Biện pháp thi công Công tác thi công kè sông Mỏ Nhát chia thành giai đoạn: giai đoạn phục vụ bơm cát san nền, sử dụng túi địa kỹ thuật để làm kè, giai đoạn thực kè thi công giai đoạn ổn định (khoảng tháng) tiến hành bù lún, tạo phẳng mái dốc kè bao cát, sau trải vải kỹ thuật ngăn cách gia cố mái kè thảm rọ đá vỏ lưới nhựa HDPE • Trình tự thi cơng kè sơng giai đoạn - phục vụ san nền: Thả phao báo hiệu khu vực thi công → Định vị chân kè bậc cọc dừa → Lắp đặt túi địa kỹ thuật theo đường định vị Lắp đặt ống bơm cát vào ống gắn túi địa kỹ thuật, sau bơm cát vào túi đầy túi → Tiếp tục đặt túi địa kỹ thuật xong kè bậc → thi công bậc kè bê tương tự thi cơng bậc kè thứ • Trình tự thi cơng kè sơng giai đoạn - hồn thiện: Đắp bao cát bù vênh tạo phẳng mái kè → Trải vải địa kỹ thuật mặt kè trải lớp đá dăm lót → Xếp vỏ lưới nhựa (hãng Tensar) vào vị trí cần thảm → Xếp đá vào rọ → Thi cơng rọ đá → Cơng tác hồn thiện Nhận xét: Công nghệ thi công đơn giản, cần xếp đá vào vỏ lưới nhựa may sẵn thực nhanh gọn Để xếp đá nhanh chặt chẽ, cần sử dụng loại đá có kích thước tương đối SỬ DỤNG RỌ ĐÁ VỎ LƯỚI NHỰA TRONG KẾT CẤU TƯỜNG CHẮN Ở KHU ĐÔ THỊ MIZUKI PARK - TP HCM 4.1 Đặc điểm cơng trình Khu thị Mizuki Park có quy mơ khoảng 26 nằm Đại lộ Nguyễn Văn Linh thuộc huyện Bình Chánh, TP.HCM Hạ tầng khu đô thị bao gồm nhiều tuyến đường nội cầu tuyến Nước sông khu vực cơng trình theo khảo sát có tính ăn mịn bi – carbonat, hàm lượng ion đo sau: • Độ PH : 6.88 - 6.92 : 352 mg/lít - 363 mg/lít • K+ N+ • Ca+ : 16 - 20 mg/lít • Fe2+ Fe3+ : Hình Rọ đá vỏ lưới nhựa xếp nhiều lớp làm tường chắn đất Hình 8, thể đoạn tường chắn dùng rọ đá vỏ nhựa với cấu tạo tường sau [Cơng ty Orbitec (2020)]: • Đất tường kè gia cố cọc tràm đường kính ≥ 4.0 cm, đường kính gốc 8-10 cm, L=4.0m, mật độ đóng 16 cọc/m2, bên phủ cát dày 15cm lớp cấp phối đá dăm dày 10cm • Rọ đá gồm nhiều modul có kích thước khác xếp theo nguyên tắc không trùng mạch, rọ đá có khung xương thép D8 sơn chống gỉ, Vỏ lưới địa kỹ thuật SS30 (hãng Tensar), bố trí vách ngăn theo nguyên tắc ô trống không 1m, rọ buộc dây nhựa HDPE chuyên dùng ISSN 2734-9888 10.2021 117 PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG • Để chống cát (trôi) mặt sau rọ tiếp xúc với cát trải vải địa kỹ thuật ngăn cách Hình 9, thể đoạn tường chắn hoàn thiện với bề mặt trồng cỏ tăng hiệu kiến trúc Ngoài ra, tường chắn rọ đá bố trí sau mố cầu (xem mơ tả Hình 10) tường trọng lực có tác dụng làm giảm áp lực đất lên kết cấu mố cầu • Cắt đầu cọc dừa hữu đến cao độ đáy hố móng (tận dụng lại cọc dừa khơng bị mục); • Thi cơng cọc tràm gia cố (nếu có) lớp cát phủ đầu cọc; • Trải lớp đá dăm lót móng; • Lắp đặt rọ đá theo phương pháp thủ công theo lớp kết hợp trải vải địa kỹ thuật ngăn cát trải lưới địa kỹ thuật neo Lưu ý: trình lắp tầng rọ đá tường kè cần hiệu chỉnh vị trí rọ đá để khử chuyển vị ngang (nhằm đảm bảo sau hoàn thành mặt tường kè tương đối phẳng theo thiết kế); Để khử chuyển vị ngang tường rọ đá lắp đặt phải đặt rọ đá lệch khỏi vị trí thiết kế (lệch phía đắp phía trong) khoảng với chuyển vị ngang tường KẾT LUẬN Một số kết luận giải pháp dùng rọ đá vỏ lưới nhựa để gia cố mái ta luy hay làm tường chắn: • Giải pháp hợp lý điều kiện cơng trình khu vực đất yếu, móng cơng trình lún chưa ổn định, cơng trình khu vực xâm thực mạnh • Giá thành rọ đá vỏ lưới nhựa phải chăng, thi công đơn giản nhanh Lời cảm ơn Bài báo tài trợ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Hình Trồng cỏ mặt tường chắn rọ đá Hình 10 Rọ đá vỏ lưới nhựa xếp sau mố cầu 4.3 Trình tự thi cơng Kè rọ đá tiến hành thi cơng theo trình tự sau: • Định vị tim cọc dừa phục vụ san lấp lấn; • Đóng cọc dừa, liên kết cọc với nhau; • Trải vải địa kỹ thuật ngăn cát; • San lấp cát đến cao độ +1.60 (K≥0.85); • Thi cơng xử lý đất yếu; • Định vị phạm vi móng kè phạm vi trải lưới địa kỹ thuật neo; • Đào hố móng đến cao độ thiết kế; 118 10.2021 ISSN 2734-9888 TÀI LIỆU THAM KHẢO Công ty Orbitec, Hồ sơ tổ chức thi công hạng mục Kè Sông Mỏ Nhát San Nền Dự án Khu Công Nghiệp Chuyên Sâu Phú Mỹ - Giai Đoạn 1C, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, 2015 Công ty Orbitec, Hồ sơ thiết kế Kè ranh đất phía Đơng phía Tây dự án khu thị, dự án Khu Dân Cư Nguyên Sơn (Mizuki Park), giai đoạn 2-3, 2020 Công ty TNHH dịch vụ, xây dựng Hồng Hưng, Hồ sơ khảo sát địa hình khu vực kè sông Mỏ Nhát, 2017 Phân viện khoa học công nghệ miền Nam, Hồ sơ Báo cáo địa chất công trình Mizuki CC5, 2019 Tiêu chuẩn ngành, 22TCN 262- 2000: Quy trình khảo sát thiết kế đường tơ đắp đất yếu Web Báo đầu tư, https://baodautu.vn/2500-ty-dong-ho-tro-khac-phuc-sat-lo-dongbang-song-cuu-long-d81866.html, 2018 Web Libretexts, https://eng.libretexts.org/Bookshelves/ Materials_Science/Supplemental_Modules_(Materials_Science)/Polymer_Chemistry/Pol ymer_Chemistry%3A_Topology, 2021 Web Năng lượng Việt nam, https://nangluongsachvietnam.vn/d6/vi- VN/news/ Khac-phuc-sat-lo-bo-song-bo-bien-Dong-bang-song-Cuu-Long-6-178-4869, 2019  ... DÙNG RỌ ĐÁ VỎ LƯỚI NHỰA CHỐNG XĨI BỜ KÈ TRONG MƠI TRƯỜNG XÂM THỰC 2.1 Đặc tính vỏ lưới nhựa Nhựa HDPE (High-density polyethylene) loại nhựa có mật độ polyethylene cao, cấu trúc phân tử nhựa HDPE... tử nhựa HDPE Việc ứng dụng lưới nhựa HDPE làm vỏ rọ đá để gia cố chống xói mịn mơi trường xâm thực mạnh đặc tính sau: • Tính bền học cao (bền xé bền kéo đứt), cứng vững, không mềm dẻo vỏ lưới nhựa. .. • Chống biến dạng: vỏ lưới nhựa HDPE giữ hình dạng sau nhiều lần xoắn, uốn • Vỏ lưới nhựa HDPE sở hữu khả chống mỏi, chống ẩm cao, có lợi mơi trường xâm thực • Về giá thành sản xuất, vỏ lưới nhựa