3.1 Đề xuất và phân tích các biện pháp khả thi chủ yếu
Đối với mỗi một hình thức xói lở bờ khác nhau, tương ứng sẽ có các giải pháp bảo vệ bờ khác nhau. Trường hợp xói mãn tính, chủ yếu là dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ vì thế để ngăn chặn dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ ta có thể có các giải pháp như: làm đập mỏ hàn (ngăn chặn trực tiếp dòng bùn cát dọc bờ), hoặc làm đập phá sóng xa bờ, hoặc trồng rừng ngập mặn để giảm năng lượng sóng. Còn trường hợp xói cấp tính, chủ yếu do dòng vận chuyển bùn cát ngang bờ gây ra. Trường hợp xói cấp tính thực ra không nguy hiểm bởi vì bùn cát không bị mất đi khỏi mặt cắt mà trong điều kiện bão bùn cát bị đưa ra ngoài khơi, khi điều kiện thời tiết bình thường (gió mùa) bùn cát lại được hoàn trả lại. Nhưng ở khu vực mà có cả xói mãn tính thì xói cấp tính sẽ càng làm tăng thêm tốc độ đẩy lùi đường lúc đó cần phải chống cả xói mãn tính và cấp tính. Giải pháp thường áp dụng để ngăn chặn xói cấp tính là làm những công trình bảo vệ bờ như đê phá sóng, kè lát mái, tường đứng .v.v...
3.1.1. Đê phá sóng
3.1.1.1. Đê phá sóng mái nghiêng
Hình 3.3: Đê phá sóng mái nghiêng
Đập chắn sóng được ứng dụng sớm nhất, tận dụng được các vật liệu địa phương: đất, đá, bê tông… Ngày nay, đập chắn sóng nghiêng còn được ứng dụng với các khối bê tông dị hình có tác dụng nhằm tiêu hao năng lượng sóng và liên kết với nhau tốt hơn. Đập chắn sóng mái nghiêng được sử dụng ở những nới có địa chất không cần tốt lắm, độ sâu không quá 20m.
Đập chắn sóng mái nghiêng được ứng dụng rộng rãi nhằm ứng dụng được các vật liệu sẵn có tại chỗ. Ngoài ra đập chắn bùn cát mái nghiêng còn ứng dụng ngoài khối bê tông có hình thù kỳ dị nhằm tiêu hao năng lượng sóng và liên kết với nhau.
Đập mái nghiêng có các ưu nhược điểm sau: Ưu điểm:
+ Tận dụng được vật liệu địa phương.
+ Tiêu hao năng lượng sóng tốt, sóng phản xạ ít, nhất là mái nghiêng có độ nhám cao.
+ Thế ổn định tổng thể khá vững chắc vì là các vật liệu rời. Nếu nó xảy ra mất ổn định cục bộ. Do đó đê mái nghiêng thích hợp hầu hết với các loại nền đất
+ Cao trình đỉnh đê mái nghiêng thấp hơn so với tường đứng.
+ Công tác điều tra cơ bản nền đất ít tốn kém hơn (lỗ khoan thưa và nông).
+ Công nghệ thi công đơn giản có thể kết hợp hiện đại và thủ công. Nhược điểm:
+ Tốn vật liệu gấp 2, 3 lần so với tường đứng ở cùng một độ sâu.
+ Không thể sử dụng mép ngoài để neo cập tàu thuyền.
+ Khi muốn làm đường giao thông trên mặt đê phải dùng các khối bê tông đỉnh
+ Tốc độ thi công chậm so với tường đứng ở cùng độ sâu.
Tóm lại tác dụng của Đê phá sóng là chống xói mòn bờ biển, giảm chiều cao sóng, đồng thời có tác dụng giảm vận chuyển bùn cát dọc bờ. Do mục tiêu của đồ án là xét đến vận chuyển bùn cát ngang bờ do sóng bão và dòng ven gây ra nên em không chọn giải pháp này.
tốt thì cũng có thể làm nền móng cho công trình trọng lực: đất, cát, sỏi. Tuy nhiên phải có biện pháp gia cố chống xói lở ở đáy .
Như vậy, công trình đê chắn sóng loại tường đứng có thể xác định theo các điều kiện sau:
- Trên nền đất đá mọi độ sâu.
- Trên nền đất rời với các điều kiện sau:
+ Với độ sâu lớn hơn 1,5÷2,5 lần chiều cao sóng tính toán thì đất nền trước công trình phải được gia cố tại các vị trí được dự kiến sẽ bị xói;
+ Với độ sâu không quá 20÷28m (khi đó áp lực của công trình lên nền đất ở giới hạn cho phép).
3.1.2. Nuôi dưỡng bãi
Một biện pháp mang tính tiềm năng đối với hiện tượng xói lở bờ biển là nuôi dưỡng bãi. Đó là việc cung cấp cát cho bãi biển nhằm ngăn chặn xu hướng bị đẩy lùi của đường bờ. Phương pháp nuôi dưỡng bãi rất quan trọng và thuộc loại giải pháp “mềm”. Vì giải pháp nuôi dưỡng nhân tạo này mô phỏng theo tự nhiên nên đây là phương án bảo vệ “thân thiện với môi trường” nhất. Phương án này không gây ra tác động bất lợi (xói mòn) cho các vùng bờ biển lân cận như thường xảy ra gần các công trình bảo vệ (giải pháp “cứng”). Cách này đơn giản chỉ là cung cấp cát cho bãi biển nhằm bù vào lượng bùn cát tự nhiên đã mất đi.
Chức năng cơ bản của việc nuôi dưỡng bãi là tăng cường bảo vệ các công trình và cơ sở hạ tầng trên bờ khỏi ảnh hưởng của bão. Một dự án nuôi dưỡng bãi thường liên quan đến việc mở rộng bãi biển hoặc tăng cường các đụn cát nhằm giảm thiệt hại do bão so với khi không có dự án. Mức độ bảo vệ cũng có thể bị giảm bớt nếu việc nuôi dưỡng định kỳ, vốn là một yếu tố quan trọng trong thiết kế, không được duy trì khi cần. Bãi biển rộng hơn được tạo ra bằng cách nuôi dưỡng bãi cũng đem lại những lợi ích về mặt giải trí. Bơm cát định kỳ nuôi bãi, phục vụ du lịch và ổn định bờ biển.
Với những vùng bờ biển như Phú Yên, biện pháp mềm dẻo này khá tốt vì nó khá linh động và phù hợp với chiến lược bảo vệ môi trường. Việc lựa chọn hướng gải quyết này phụ thuộc chủ yếu vào chi phí và rủi ro vì sự cung cấp bùn cát phải được lặp lại vài năm một lần. Đây dường như là một cách giải quyết không hiệu quả vì nó không giải quyết được xói và phải duy trì mãi mãi.
3.1.3. Các giải pháp địa kỹ thuật 3.1.3.1. Vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật (Geotextile) có chức năng như của một thiết bị lọc. Các chức năng chính của lớp nằm giữa lớp trên cùng hay còn gọi là lớp vỏ và lớp vải địa kỹ thuật chủ yếu để tránh sự hư hỏng của lớp vải địa kỹ thuật do tác động của những viên đá lớn và do lớp áo bên ngoài bị vỡ, chúng chính là nguyên nhân làm mất đất nền. Giống như các tầng lọc cấp phối, vải địa kỹ thuật có hai tính chất cơ bản là tính ổn định (độ chặt) và tính thấm. Tính chất tương tự khác đó là có hai loại kết cấu lọc kín và mở.
Với địa chất lớp trên cùng là cát hạt mịn, hiện tượng cát bị xói sau khi xây dựng công trình có nhiều khả năng xảy ra dẫn đến phá hủy công trình. Do vậy, để đảm bảo tính an toàn và ổn định cho tuổi thọ công trình, đồng thời với nhiều ưu điểm ( đa dạng về chủng loại và chức năng, độ dày nhỏ, dễ dàng trong thi công, giá thành hợp lý…) vải địa kỹ thuật đã và đang được sử dụng phổ biến, rộng rãi trong thiết kế và thi công công trình biển. Nhưng khi thiết kế và sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc trong công trình thủy lợi, vải địa kỹ thuật phải đảm bảo các yêu cầu tính thấm nước và chặn đất nên rất mất thời gian.
3.1.3.2 Lưới địa kỹ thuật
Ngoài vải địa kỹ thuật ra thì còn có lưới địa kỹ thuật cũng đảm bảo ổn định mái dốc, xây dựng tường chắn. Ứng dụng trong tường chắn và gia cố mái dốc.
Giải pháp sử dụng lưới địa kỹ thuật được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong những công trình tường chắn dẫn vào đầu cầu, kè sông, kè biển và gia cố, sửa chữa mái dốc với những ưu điểm.( Độ an toàn cao, bền vững với môi trường, Thời gian thi công nhanh chóng, tận dụng vật liệu tại chỗ).
3.1..4 Kè lát mái
Kè lát mái là một trong các giải pháp cứng nhằm bảo vệ bờ biển khỏi bị xói lở do tác động trực tiếp của dòng ven và sóng. Loại công trình này được đặt chủ yếu dọc đường bờ nhằm cố định đường bờ. Cũng có thể định nghĩa kè lát mái là một mặt dốc bằng vật liệu cứng, kích thước lớn như đá, bê tông hoặc vật liệu khác được dùng để bảo vệ mái đê, đập và bờ biển tự nhiên khỏi bị xói (Zeidler và nnk 1992).
Do bờ biển không phục vụ các hoạt động giải trí hay bất cứ cho một mục đích sử dụng liên quan nào nên việc duy trì bãi biển phía trước công trình không thực sự quan trọng. Dễ thi công, vốn đầu tư ban đầu rẻ hơn so với các phương pháp bảo vệ cứng khác. Do đó, có thể sử dụng kè lát mái cố định đường bờ trong vùng. Giải pháp thường áp dụng để ngăn chặn xói cấp tính là làm kè gia cố mái.
Đáp ứng các yêu cầu bảo vệ bờ biển trước tác động của bão theo yêu cầu thiết kế và ngăn sự xâm nhập của nước biển một cách chủ động để phục vụ các yêu cầu về phát triển kinh tế xã hội.
(m)
b. Độ dốc sóng ở nước sâu:
c. Chiều cao sóng tại chân công trình:
Với độ dốc bãi m = 100
Sử dụng phần mềm Wadibe với các số liệu đầu vào như sau:
Với mặt cắt 1:
Xb 0 20.98 39.08 62.13 5470
Zb 4,83 3.51 1,7 -0,02 -54.7
Chiều cao sóng tại chân công trình (cách mép nước 1 khoảng Lo/4=27.36m) là = 1.67(m) Với mặt cắt 2: Xb 0 25,37 43,26 61.38 5189 Zb 5.29 4,72 4,98 2.81 -51.89 Ta có:
Chiều cao sóng tại chân công trình (cách mép nước 1 khoảng Lo/4=27.36m) là = 0.55(m)
Với mặt cắt 3:
Xb 0 21,6 31,43 56,48 5160
Zb 5,88 5,49 4,78 3,44 -51.26
Ta có:
Chiều cao sóng tại chân công trình (cách mép nước 1 khoảng Lo/4=27.36m) là = 0.49(m)
các tác động bất lợi, tiêu cực có thể xảy ra đối với bảo vệ môi trường sinh thái và lợi ích các ngành kinh tế khác có liên quan.
Đoạn bờ biển xét bị xói do nguyên nhân: xảy ra trong điều kiện bão (do quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ).
Xói lở trong bão thực chất là kết quả của một quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ, trong bão bùn cát được đem ra xa ngoài bãi và khi điều kiện biển lặng bãi có thể được khôi phục một phần hoặc toàn bộ trở lại. Vì vậy quá trình xói này còn được gọi là xói cấp tính, không thực sự nguy hiểm nếu áp dụng những giải pháp chỉnh trị phù hợp.
Để bảo vệ bờ biển Tuy Hòa, đồng thời thuận tiện cho việc xây dựng hệ thống giao thông ta sẽ sử dụng phương pháp thiết kế tường đứng.
Tường đứng được coi là một kết cấu tuyệt đối cứng (tường cứng). Theo chiều cao H, tường cứng có thể chia làm ba loại:
Tường thấp, khi H ≤ 5m ;
Tường cao vừa, khi 5 ≤ H ≤ 20m ; Tường cao, khi H > 20m ;
Tùy theo vật liệu làm tường, kết cấu và điều kiện xây dựng tường, lại có thể phân làm các loại khác nhau; mỗi loại có đặc điểm làm việc khác nhau, do đó được sử dụng trong những trường hợp thích ứng.
Từ năm 1966 đến nay, tại một số nước như Pháp, Canada, Pakistan v.v... người ta đã dùng phổ biến loại tường chắn bằng vật liệu “đất có cốt” trong các công trình cảng (tường bến cảng, âu thuyền) hoặc các công trình thủy lợi (bể tiêu năng, bể chứa nước) cũng như các công trình giao thông, quốc phòng v.v...
Ưu điểm cơ bản của loại tường này là có giá thành hạ, khối lượng lớn vật liệu làm tường là đất (cát) dễ kiếm, có tính nhậy lún cao thích hợp khi xây tường trên nền đất yếu, thi công đơn giản nhanh chóng, có khả năng thực hiện cơ giới hóa thi công cao, các cấu kiện vỏ và cốt đều được gia công ở nhà máy.
Tuy nhiên loại tường này còn có những nhược điểm và tồn tại là cốt kim loại phải không gỉ, đất dùng mới chỉ hạn chế trong loại đất cát hoặc cát pha, thi công công trình dưới nước gặp nhiều khó khăn, tính toán còn có một số tồn tại chă giải quyết triệt để về mặt lý luận.
Mặc dầu vậy, loại tường làm bằng vật liệu “đất có cốt” có nhiều triển vọng được sử dụng rộng rãi do những ưu điểm cơ bản như đã kể trên.
Chương 4: