ĐÊ BIỂN BÌNH MINH 3 - KIM SƠN - NINH BÌNH)
4.4. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ĐOẠN ĐÊ BIỂN THỬ NGHIỆM BÌNH MINH 3 (KIM SƠN – NINH BÌNH)
4.4.1. Các chỉ tiêu thiết kế
4.4.1.1. Thiết kế theo công nghệ truyền thống không sử dụng VĐK.
Đê biển Ninh Bình được thiết kế theo công nghệ truyền thống: mặt cắt mở rộng đảm bảo khả năng chịu tải của nền và điều kiện ổn định, sử dụng đất tại chỗ. Mặt cắt hợp lý được thiết kế theo công nghệ truyền thống:
- Đê có chiều cao trung bình H =3,5 m và bề rộng mặt đê b = 5,0 m. Căn cứ vào Quy phạm phân cấp đê QP TL.A.6.77, công trình thuộc cấp IV.
- Mái dốc phía biển: m1 = 3,5; mái dốc phía đồng: m2 = 2,75.
- Bảo vệ mái: Thượng lưu đá lát khan dày 30 cm, lớp đá dăm lót dày 15 cm;
mái hạ lưu trồng cỏ.
- Diện tích bảo vệ khoảng: F = 3.000 ha;
- Gradien thấm cho phép của nền đê: [J]n = 0,26;
- Gradien thấm cho phép của thân đê: [J]d = 0,50;
- Độ vượt cao an toàn: a = 0,3m
mặt cắt đê KCT2 thiết kế theo phương án truyển thống
Mss= 0
Cao độ TN (m) K/c lẻ (m) K/c cộng dồn (m)
2.00 1.00 3.00 6.00
4.00 5.00
m = 3,5
m = 2,75
Đá lát khan dày 30cm
Đá dăm dày 15cm
Đường mặt đất tự nhiên Cát đắp thân đê
Trồng cỏ mái hạ lưu
Hình 4.11. Mặt cắt đê KCT2 thiết kế không sử dụng VĐKT + Kết quả tính toán:
- ổn định thấm: q = 1,56ì10-5 m3/s/m; jra = 0,2;
- ổn định trượt mái hạ lưu: Kminmin = 1,19;
- ổn định biến dạng: u = 467mm > 10%Htb.
4.4.1.2. Thiết kế theo công nghệ đất có cốt vải địa kỹ thuật Pec 75
Sử dụng kết quả thí nghiệm xác định tương tác giữa cốt VĐKT và đất, áp dụng chương trình máy tính Plaxis thiết kế mặt cắt đoạn đê thử nghiệm ở đê biển Bình Minh 3, huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình, kết quả đã thiết kế được mặt cắt hợp lý theo công nghệ của đất có cốt như sau:
90
Cao độ TN (m) K/c lẻ (m) K/c cộng dồn (m)
Mss= 0
2.00 1.00 3.00 6.00
4.00 5.00
Đường mặt đất tự nhiên m = 1,5
Đá lát khan dày 25cm
Đá dăm dày 10cm
Cát đắp thân đê m = 1,00
Vải chống thâm Trồng cỏ mái hạ lưu
mặt cắt đê KCT2 thiết kế theo công nghệ đề tài
02 lớp cốt VĐKT - Pec75 02 lớp cốt rời, dày 15cm
Hình 4.12. Mặt cắt đê KCT2 thiết kế sử dụng VĐKT làm cốt
- Chiều cao đê trung bình: Htb = 3,5 m
- Bề rộng đỉnh đê (theo yêu cầu kết hợp giao thông): b = 5,0 m - Mái dốc phía biển: m1 = 1,5; mái dốc phía đồng: m2 = 1,0.
- Bảo vệ mái: Thượng lưu đá lát khan dày 25 cm trong khung bê tông, vải lọc và vải chống thấm phía dưới; mái hạ lưu trồng cỏ.
- Cốt: sử dụng 2 lớp cốt liên tục loại Pec 75, có cường độ chịu kéo 75KN/m;
và hai lớp cốt rời - cát thô dày 15 cm xen kẹp giữa hai lớp cốt liên tục.
4.4.2. Thi công công trình thử nghiệm 4.4.2.1. Biện pháp thi công truyền thống
Do đặc điểm của các tuyến đê biển là chịu tác động trực tiếp của thủy triều nên quá trình thi công được chia thành 2 giai đoạn: (i) Giai đoạn I thi công vượt triều: Chọn thời điểm thi công vào mùa khô có mực nước triều thấp, tập trung xây dựng thật nhanh từng đoạn đê để nhanh chóng vượt triều trong thời gian ngắn nhất để tránh vỡ đê khi triều cường; (ii) Giai đoạn II thi công trên cao trình mực nước triều để đảm bảo có thể vượt được triều cường lớn nhất và hoàn thiện đê.
Thực tế quá trình xây dựng đê biển ở các tuyến đê Bình Minh 2 và Bình Minh 3 thì có 2 phương pháp thi công đê được sử dụng, cụ thể:
1. Phương pháp 1: Được thi công áp dụng vào tuyến đê biển Bình Minh 2:
Thi công theo truyền thống: Huy động lực lượng bộ đội để đắp đê. Tập trung nhân lực lấy đất ngoài phạm vi đắp đê để chuyển đất vào đắp đê.
- Giai đoạn I: Do đặc điểm là thi công toàn bộ bằng thủ công nên mật độ nhân lực là dầy đặc, không thể thi công dàn trải nên phải tập trung xây dựng từng đoạn ngắn để đảm bảo vượt mực nước triều. Chính vì thế mà phương án thi công này có nhiều nhược điểm như: Lãng phí đất đắp; do đi lại nhiều trên nền đất yếu nên hay xảy ra tình trạng trượt sạt trong quá trình thi công; chia nhỏ ra thi công nên tiến độ thi công rất chậm; chất lượng thi công rất kém; chất lượng mối nối giữa các đoạn đê là không đảm bảo.
- Giai đoạn II: Cũng tương tự như trên.
91
Tóm lại với phương án thi công này thì thời gian thi công là rất dài (như tuyến đê Bình Minh 2 thời gian thi công là gần 10 năm). Lún thân đê là rất lớn, mái đê lớn, diện tích mất đất nhiều.
2. Phương pháp 2: Quá trình thi công được cơ giới toàn bộ, nhân lực được sử dụng rất ít, trong quá trình đắp đê thì trên cả tuyến đê dài hàng trăm mét chỉ có khoảng 8 nhân công. Nhân công chỉ được sử dụng để kè lát đá bảo vệ mái đê.
- Giai đoạn 1: Sử dụng máy đào gầu dây để đắp đê. Như vậy chỉ cần trong 1 thời gian triều nhỏ (khoảng 7 ngày) là đã đắp đất vượt được đỉnh triều cường.
- Giai đoạn 2: Sử dụng nhân lực đắp các con trạch cao khoảng 30 cm đến 40 cm tạo thành 1 bể lắng có chiều dài từ 100 - 300 m và dùng tầu hút bùn để đắp đê. Sau khi đã bơm đầy bể lắng thì chờ cho khô đất, sau đó lại sử dụng nhân công đắp bể lắng và quá trình thi công lại được lặp lại.
Phương án thi công này có những ưu điểm: Thời gian thi công nhanh hơn, rút ngắn từ 10 năm xuống còn 3 năm; trong quá trình thi công rất ít xảy ra trượt sạt; tiết kiệm đất; thi công chủ động và giải phóng được rất nhiều sức lao động;
có thể thi công đồng loạt trên diện rộng; chất lượng thi công tốt hơn rất nhiều.
4.2.2.2. Thi công công trình thử nghiệm
1. Biện pháp thi công: Phương án được chọn để thi công ở đây là phương án sử dụng tầu hút bùn mini, hút bùn đổ trực tiếp lên thân đê. Phương pháp thi công này sử dụng triệt để phương tiện thi công (máy bơm hút bùn) và nhân công đang thi công đê Bình Minh 3, chỉ đưa thêm vào một số công đoạn thi công và một số cải tiến để phù hợp với công nghệ của đất có cốt để tận dụng được tối đa hiệu quả của máy xây dựng.
+ Nền: Đoạn đê được thi công từ cao trình +1,0, vượt cao trình triều nhỏ nhất, công tác nền chỉ tạo phẳng để trải vải gia cố nền;
+ Trải vải, đắp đê con trạch thượng và hạ lưu cao 30 cm ÷ 40 cm, cuộn vải và ghim/neo vải: được thực hiện bằng thủ công;
+ Đắp đất thân đê: Đoạn đê thử nghiệm dài 150 m được chia làm 3 đoạn, thân đê tạo thành các bể lắng; hút bùn đổ đầy lên các bể lắng và chờ cho nước thoát ra, đất khô thi tiếp tục thi công các lớp tiếp theo;
+ Thi công lớp cốt thô: giữa 02 lớp cốt liên tục được bố trí một lớp cốt thô dày 15 cm để tăng nhanh tốc độ thoát nước và cố kết. Cốt thô được khai thác từ Thanh Hoá, vận chuyển bằng tàu đến chân công trình, sử dụng bơm hút cát đổ vào thân đê;
+ Khi đạt cao trình một lớp theo thiết kế thì tiến hành cuộn vải, ghim/neo vải, đắp bù đất phạm vi neo vải;
+ Hoàn thiện lớp 1, thi công lớp 2 và các lớp tiếp theo đến cao trình đỉnh.
+ Gia cố mái: Thi công khung bê tông cốt thép trong lát đá khan dày 25 cm.
2. Các vấn đề nẩy sinh:
92
+ Đất đắp đê có hàm lượng cát mịn, bùn non cao nên khả năng lắng thấp, sau khi bơm đầy bể lắng thì thời gian chờ thoát nước và cố kết để thi công lớp tiếp theo kéo dài hơn thiết kế;
+ Thi công trong mùa mưa lũ (tháng 7 ÷ 9) nên lượng nước thoát do bốc hơi rất nhỏ cộng với trời mưa đã làm kéo dài thời gian thi công từ 2,5 tháng (thiết kế) lên 4 tháng (thực tế);
3. Kết quả: Đã xây dựng thành công đoạn đê KCT2 - đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình, với quy mô: dài 150 m, cao trung bình H = 3,5 m, hệ số mái thượng lưu m1 =1,5, mái hạ lưu m2 = 1,0 theo công nghệ đất có cốt VĐKT bằng đất tại chỗ. Nghiệm thu bàn giao ngày 20/1/2005 và bàn giao công trình đoạn đê KCT2 đưa vào sử dụng.
Hình 4.13. Toàn cảnh đoạn đê biển Bình Minh 3 được thiết kế và thi công theo công nghệ đất có cốt VĐKT, ảnh nhìn từ hạ lưu, tháng 1/2005
5. Quan trắc sau thi công:
- Từ tháng 1/2005, sau khi nghiệm thu bàn giao đưa vào sử dụng cho đến trước cơn bão số 7 (ngày 27/9/2005), đoạn đê thử nghiệm vẫn hoàn toàn ổn định;
- Đo biến dạng sau thi công: Sau 4 tháng uv = 11,25 cm, sau 8 tháng uv = 14,05 cm. Như vậy, tổng biến dạng 4 tháng sau là 2,8 cm, bằng 25% tổng biến dạng trong 4 tháng đầu. Từ đây cho thấy rằng quá trình cố kết xảy ra rất nhanh, điều này thể hiện ưu thế rừ rệt của VĐKT là đẩy nhanh quỏ trỡnh cố kết trong thân đê.
- Qua 2 cơn bão số 6 và số 7 (năm 2005) đoạn đê KCT2 vẫn đảm bảo ổn định, trong khi nhiều đoạn đê gần đấy bị sạt lở khá mạnh. .
93
- Đến tháng 8/2009, vẫn không thấy hiện tượng phình (chuyển vị ngang) (hình 4.14) của đoạn đê thử nghiệm KCT2.
Hình 4.14. Đoạn đê thử nghiệm, tháng 8/2009
4.5. SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TỪ CÔNG TRÌNH THỬ NGHIỆM