Phân tích một số vấn đề trong thiết kế, thi công và quản lí đê, kè biển miền Trung

Bài viết Phân tích một số vấn đề trong thiết kế, thi công và quản lí đê, kè biển miền Trung phân tích một số nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố bắt nguồn từ những yếu tố mang tính chủ quan. Bên cạnh đó, cơ quan quản lý cần có kế hoạch, lịch trình theo dõi, giám sát các khiếm khuyết, chuẩn bị nguồn vốn phù hợp, kịp thời để ngăn chặn sự xuống cấp công trình.

PHÂN TÍCH MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THIẾT KẾ, THI CÔNG

VÀ QUẢN LÍ ĐÊ, KÈ BIỂN MIỀN TRUNG

Lê Hải Trung1, Lê Xuân Roanh2

1Trường Đại học Thủy lợi, email: trung.l.h@tlu.edu.vn

2 Hội Thủy lợi Việt Nam

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Khu vực ven biển miền Trung gồm 14 tỉnh

từ Thanh Hóa tới Bình Thuận, rất phong phú

về tài nguyên và nơi tập trung dân cư đông đúc

nhất cả nước Mưa tập trung gây ra lũ lụt trên

các triền sông và ngập úng ở các vùng thấp

đồng thời gây ra sạt lở bờ sông, cửa sông Phần

lớn các sông đều bắt nguồn từ dãy Trường Sơn

và đổ ra biển Đông với độ dốc lớn, gặp chế độ

thủy triều phức tạp cũng như sóng biển Từ đó,

dòng ven hình thành tác động mạnh mẽ tới

biến đổi bùn cát cửa sông

Thủy triều bao gồm chế độ nhật triều và bán

nhật triều hỗn hợp Chế độ thủy hải văn phức

tạp cùng với tác động thường xuyên của bão

và áp thấp nhiệt đới góp phần đáng kể gây ra

xói lở bờ biển Chính vì vậy, công trình bảo vệ

bờ biển (CTBVBB) đã được xây dựng với

nhiều dạng như đê biển, kè biển, tường biển và

qui mô tuyến từ vài trăm mét tới hàng km

Thực tiễn thiết kế, xây dựng và quản lí

CTBVBB miền Trung đang gặp những vấn

đề cần được phân tích đánh giá và khắc phục

kịp thời Đáng chú ý, một số lượng không

nhỏ các đê biển, kè biển đã và đang bị hư

hỏng như mất ổn định cấu kiện, gãy lật tường

đỉnh và thậm chí là sự cố đáng kể như sạt

trượt mái kè, lún sụt từng đoạn Một mặt,

những yếu tố tự nhiên như mưa bão, tải trọng

sóng, dòng chảy… được đánh giá là một

phần gây tác động tới công trình Mặt khác,

sự ổn định và hiệu quả làm việc của

CTBVBB bị chi phối đáng kể ngay từ quá

trình thiết kế và tiếp theo là công tác thi công

và quản lí duy tu Do vậy, bài viết này nhằm

phân tích một số nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố bắt nguồn từ những yếu tố mang tính chủ quan

2 ĐÊ BIẾN VÀ KÈ MÁI NGHIÊNG Ở MIỀN TRUNG

Trong những thập kỉ gần đây, nhiều giải pháp công trình đã được áp dụng nhằm chống xói lở, bảo vệ bờ biển các tỉnh duyên hải miền Trung Theo chức năng, các giải pháp có thể được phân thành hai nhóm chính gồm công trình chỉnh trị, chống xói lở bờ biển và công trình bảo vệ trực tiếp bờ biển kết hợp ngăn ngập lụt [1] Bài báo này tập trung vào nhóm thứ hai gồm kè biển mái nghiêng và đê biển

Ở miền Trung, đê biển có tổng chiều dài khoảng 300 km Đáng chú ý, những tỉnh như Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế có nhiều đê bao đầm phá Một số khu vực biển tiến, rừng phòng hộ trước đê bị suy thoái khiến đê bị bị sạt lở, hư hỏng như đê Y Vích ở Hậu Lộc - Thanh Hóa,

đê Hội Thống ở Nghi Xuân - Hà Tĩnh Bên cạnh đê biển, kè biển mái nghiêng cũng tương đối phổ biến, được xây dựng nhiều ở Nghệ An, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận Tựa trên nền địa hình tự nhiên như đất, cát là các lớp áo kè thường gồm vải địa kỹ thuật, đá cấp phối Ở ngoài cùng, cấu kiện bê tông đúc sẵn dần chiếm ưu thế thay cho đá hộc

Cấu tạo mái kè mái nghiêng tương tự như

kè trên mái đê biển Đối với khu vực bãi biển

ổn định, bãi biển có xu hướng bồi tụ thì hai

công trình này đã phát huy hiệu quả như ở

Nhân Trạch (Quảng Bình), Hội Thống (Hà

Tĩnh) Trường hợp bãi biển biến động, chiều

cao sóng lớn thì kè được kết hợp với mỏ hàn,

đê chắn sóng để giữ chân kè và bãi như ở

Xóm Rớ (Phú Yên)

Hình 1 Thân kè bị lún, võng hình chữ S

Những cơ chế hư hỏng và sự cố phổ biến

gồm mất ổn định cấu kiện, hư hỏng chân kè,

biến dạng mái, gãy lật tường đỉnh Mất ổn

định có thể giới hạn ở một vài cấu kiện phân

bố rải rác hay lan rộng ra với số lượng lớn

trên phạm vi rộng Khối bê tông dạng chân

lệch, cấu kiện TSC178 là lựa chọn thông dụng

cho hầu hết các tỉnh trong khu vực nghiên cứu

và đây cũng là dạng hay gặp hư hỏng

Hình 2 Sự cố tường đỉnh gẫy thành từng

đoạn do sóng tác động và thân kè sụt lún

Thất thoát vật liệu thân kè dẫn tới biến

dạng mái nghiêng Các cấu kiện bảo vệ vẫn

sắp xếp cạnh nhau nhưng cùng bị võng

xuống như chữ S theo sự biến dạng của các

lớp vật liệu phía dưới [2] (hình 1) Nếu tiếp

tục phát triển, hư hỏng này sẽ dẫn tới biến

dạng đáng kể và có thể gây sự cố sạt trượt

mái đê, mái kè

Gãy lật tường đỉnh xảy ra dưới tác động của

tải trọng sóng hay sụt lún đỉnh kè, đỉnh đê

(hình 2) Đáng lưu ý là liên kết giữa tường

đỉnh và mái kè, hệ thống dầm BTCT chưa phù

hợp nên cũng góp phần gây mất ổn định

3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ TỒN TẠI

Khó khăn trong khảo sát, thiết kế Nguyên nhân gây ra mất ổn định, đổ vỡ công trình đê, kè biển có thể bắt nguồn từ bước khảo sát, xác định điều kiện biên, truyền sóng, tính toán kích thước cấu kiện bảo vệ [3] Đầu tiên, người thiết kế cần xác định rõ cấp công trình, lựa chọn biên thiết kế như chiều cao sóng, địa hình bãi ngang, độ sâu nước tại chân công trình, từ đó thiết kế chi tiết các lớp vật liệu của kết cấu bảo vệ mái, chân kè và đỉnh đê Địa hình thường chỉ được khảo sát tại một thời điềm trong năm và dùng để thiết kế Tuy nhiên, bãi ngang ở nhiều nơi biến động đáng kể theo mùa dẫn tới chiều sâu nước, chiều cao sóng thực tế tăng lên Hệ quả là phạm vi và hình thức bảo

vệ chân thiết kế trở nên không đảm bảo, kết cấu mái kè bị sạt trượt

Hiện nay, các biên thiết kế và kích thước cấu kiện bảo vệ được lựa chọn dựa theo 14TCN130: 2002 hoặc sử dụng TCVN 9901:

2014 [4] Tuy nhiên, những lỗi cơ bản nhưng thường gặp là xác định cấp gió, chiều cao sóng khi áp dụng 14TCN130: 2002 hoặc xác định chiều cao sóng phù hợp với TCVN 9901: 2014 [5]

Kích thước cấu kiện hay viên đá không chỉ phụ thuộc vào chiều cao sóng, độ sâu nước, chiều dài bước sóng mà còn cần kể tới dạng đường bờ khác nhau Trên một tuyến đê thẳng thì chiều cao của sóng tính toán phụ thuộc vào độ sâu nước tại tại chân công trình Song nếu đường bờ cong thì chiều cao sóng còn chịu ảnh hưởng của góc sóng tới Nhìn lại những kè Đông Hải (Bình Thuận), kè Nhơn Lý (Bình Định), đoạn cong sau cửa sông kè Tam Quan (Bình Định)… thì sự cố thường xuất phát từ tâm cong lõm [3] Tuy nhiên, có thể do cách hiểu và diễn giải các tiêu chuẩn mà người thiết kế có thể cho rằng sóng trên các đoạn đường bờ là như nhau

Sự cố trong quá trình thi công Vấn đề quan trọng thứ hai sau khi xác định biên thủy hải văn thiết kế là tính toán bố trí tầng lọc Sau khi xác định được kích thước cấu kiện bảo vệ, đơn vị thiết kế thường

lựa chọn lớp lọc là đá dăm và có kết hợp vải

địa kĩ thuật lót phần tiếp giáp giữa đá dăm và

khối đắp

Ở vùng miền Trung, cát bãi biển thường có

đường kính hạt từ hạt trung đến hạt thô Với

khả năng thấm nước rất tốt, khả năng cát di

chuyển rất cao khi tiếp xúc với dòng chảy Nếu

vải địa bị rách, hay xuất hiện khe hở tại mối

giáp lai công hoặc tiếp xúc của vải với phần

kết cấu cứng không gấp khúc, các hạt cát dễ

dàng di động dưới tác dụng của dòng thấm Kè

Đông Hải - Bình Thuận, kè Xuân Hải - Phú

Yên bị sụt mái do là cát dưới lớp bảo vệ đã bị

xói ngầm Dần dần, vật liệu dưới mái kè thất

thoát tạo khoảng hẫng Hệ quả là cấu kiện

chìm xuống, gây võng bề mặt

Giám sát chất lượng thi công

Một số vấn đề có thể xày ra khi nhà thầu

không quan tâm đúng mức tới chất lượng khi

đắp nền, đúc bê tông, vận chuyển và lắp đặt

cấu kiện tại hiện trường Trong khống chế

chất lượng khối đắp cần kiểm soát dung

trọng đầm chặt tại hiện trường Nếu vật liệu

có yêu cầu chống thấm thì ngoài yêu cầu về

độ chặt (K) còn kiểm tra thêm hệ số thấm

(Kt) Phần bê tông cần kiểm soát tỷ lệ cấp

phối theo cường độ nén thiết kế Điểm mấu

chốt của kiểm soát chất lượng khối bê tông là

độ sụt (Sn) phải nằm trong giới hạn cho phép,

thời gian cho phép khi đổ bê tông, và chế độ

dưỡng hộ bê tông Các khiếm khuyết kể trên

đã xảy ra với nhà thầu có năng lực hạn chế, ít

kinh nghiệm thi công BTBVBB

Khó khăn trong quản lý duy tu

Công tác duy tu bảo dưỡng đóng vai trò

nhất định với độ bền và hiệu quả làm việc

của công trình Hiện nay, kinh phí dành cho

công tác duy tu, bảo dưỡng còn rất hạn chế

Bên cạnh đó, khi phát hiện hư hỏng, sự cố

phải trải qua một số bước như đánh giá, xác

định nguyên nhân, đề xuất biện pháp xử lý, phê duyệt phương án Quy trình này cần thời gian nên hư hỏng có thể lan rộng hơn, mất kiểm soát và dẫn tới sự cố nghiêm trọng

5 KẾT LUẬN

Nguyên nhân gây ra sự cố CTBVBB nói chung và công trình đê, kè biển ở miền Trung nói riêng phụ thuộc chính vào chất lượng các công đoạn từ khảo sát, thiết kế, công tác thẩm định, thẩm tra, và chất lượng thi công Người thiết kế cần chú trọng tới việc lựa chọn mặt cắt địa hình phục vụ tính toán truyền sóng, đặc biệt khi đường bờ cong Vấn đề xử lý kết cấu tiếp giáp và bố trí vải lọc không cho cát thoát ra từ thân đê, dưới mái kè là những yếu tố quyết định đến

sự an toàn của đê, kè biển Bên cạnh đó, cơ quan quản lý cần có kế hoạch, lịch trình theo dõi, giám sát các khiếm khuyết, chuẩn bị nguồn vốn phù hợp, kịp thời để ngăn chặn sự xuống cấp công trình

6 TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Tường Duy Anh & nnk (2018) Bộ dữ liệu hiện trạng hệ thống CT BVBB miền Trung Trường ĐHTL, tuyển tập HNKHKH [2] Thiều Quang Tuấn (2016) Đê biển & kè mái nghiêng NXB Xây dựng

[3] Lê Hải Trung & nnk (2019), Báo cáo đề tài “Nghiên cứu đánh giá các GPCN CXL

bờ biển đã được áp dụng và đề xuất các GPCN phù hợp cho một số vùng trọng điểm miền Trung”

[4] TCVN 9901: 2014 Công trình thủy lợi,

Yêu cầu thiết kế đê biển

[5] Trần Thanh Tùng (2018) Những lưu ý khi

áp dụng TCVN 9901: 2014 tính toán tham

số sóng thiết kế cho đê biển Trường ĐHTL, tuyển tập HNKHKH