Nghiên cứu giải pháp đắp đê bằng vật liệu địa phương và đắp đê trên nền đất yếu từ quảng ninh đến quảng nam quy chuẩn thiết kế đê biển (dự thảo)

Hướng dẫn này ứng dụng đối với việc thiết kế mới, tu sửa nâng cấp các loại đê biển và các công trình liên quan bao gồm: - Đê bảo vệ vùng dân cư, vùng kinh tế trong phạm vi ảnh hưởng của

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM

BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU

QUY CHUẨN THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN

(DỰ THẢO)

THUỘC ĐỀ TÀI:

“NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẮP ĐÊ BẰNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU TỪ QUẢNG NINH ĐẾN QUẢNG NAM”

Mã số: 05 Thuộc chương trình: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ XÂY

DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Nguyễn Quốc Dũng

Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam

7579-34

22/12/2009

Hà Nội 2009

Cộng hoà x∙ hội chủ nghĩa việt nam

Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn

`

Tờn đề tài: Nghiờn cứu giải phỏp để đắp đờ bằng vật liệu địa phương và

đắp đờ trờn nền đất yếu từ Quảng Ninh đến Quảng Nam

Quy chuẩn thiết kế đê biển

(DỰ THẢO)

Hà nội - 2009

MỤC LỤC

1 QUY ĐỊNH CHUNG 5

2 CÁC YÊU CẦU TÀI LIỆU ĐỂ THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN 5

2.1 Tài liệu địa hình 5

2.2 Tài liệu địa chất 6

2.3 Tài liệu khí tượng, thủy, hải văn 7

2.4 Tài liệu dân sinh, kinh tế và môi trường 7

3 XÁC ĐỊNH TIÊU CHUẨN AN TOÀN VÀ PHÂN CẤP ĐÊ 7

3.1 Xác định tiêu chuẩn an toàn 7

3.2 Xác định cấp đê 8

4 THIẾT KẾ TUYẾN ĐÊ 8

4.1 Yêu cầu chung 8

4.2 Yêu cầu về vị trí tuyến đê 8

4.3 Yêu cầu về hình dạng tuyến đê 9

4.4 Thiết kế tuyến đối với từng loại đê 9

4.4.1 Thiết kế tuyến đê quai lấn biển 9

4.4.2 Tuyến đê vùng bãi biển xói (biển lấn) 10

4.4.3 Tuyến đê vùng cửa sông 10

5 THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ KẾT CẤU ĐÊ BIỂN 11

5.1 Thiết kế mặt cắt đê biển cần tiến hành cho từng phân đoạn 11

5.2 Dựa vào đặc điểm hình học của mái đê phía biển, mặt cắt đê biển chia thành 3 loại 11

5.3 Nội dung thiết kế mặt cắt đê biển bao gồm 12

5.4 Xác định cao trình đỉnh đê 13

5.4.1 Đối với các tuyến đê không yêu cầu thoát lũ chính vụ qua đỉnh đê 13

5.4.2 Đối với các tuyến đê phải đáp ứng yêu cầu thoát lũ chính vụ qua đỉnh đê 16

5.5 Chiều rộng đỉnh đê 17

5.6 Kết cấu đỉnh đê 17

5.7 Thiết kế các kết cấu chuyển tiếp 21

5.8 Mái đê 22

5.8.1 Độ dốc mái đê 22

5.8.2 Cơ đê trên mái phía đồng 22

5.8.3 Cơ đê trên mái phía biển 22

5.9 Thân đê 22

5.9.1 Vật liệu đất đắp đê 22

5.9.2 Tiêu chuẩn về độ nén chặt của thân đê 22

5.9.3 Nền đê và thiết kế xử lý nền đê yếu 23

5.9.4 Công trình qua thân đê 25

5.10 Hệ thống thoát nước mặt 25

5.11 Tính toán ổn định đê biển 25

5.11.1 Nội dung tính toán 25

5.11.2 Tính toán ổn định chống trượt mái đê 26

5.11.3 Tính toán ổn định đê biển dạng tường đứng 27

5.11.4 Tính toán lún 29

6 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH GIA CỐ MÁI ĐÊ BIỂN 31

6.1 Chân kè 31

6.1.1 Chân kè nông 31

6.1.2 Chân kè sâu 32

6.1.3 Kích thước vật liệu chân kè 33

6.2 Thân kè 34

6.2.1 Dạng kết cấu và điều kiện áp dụng 34

6.2.3 Chiều dày lớp phủ mái 35

6.2.4 Các loại cấu kiện lát mái bằng bêtông đúc sẵn 36

6.2.5 Lỗ thoát nước và khe biến dạng 38

6.3 Đỉnh kè 38

6.3.1 Trường hợp đỉnh đê không có tường 38

6.3.2 Trường hợp đỉnh đê có tường hắt sóng 38

6.4 Thiết kế tầng đệm, tầng lọc 39

7 CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI TRƯỚC ĐÊ 43

7.1 Trồng rừng cây ngập mặn 43

7.1.1 Điều kiện ứng dụng 43

7.1.2 Thiết kế rừng ngập mặn 44

7.2 Mỏ hàn, tường giảm sóng 44

7.2.1 Chức năng, nhiệm vụ 44

7.2.2 Thiết kế mỏ hàn, tường giảm sóng 45

7.3 Thiết kế đê công trình ngăn cát, giảm sóng dạng thành đứng 49

7.3.1 Các loại kết cấu công trình dạng thành đứng 49

7.3.2 Cấu tạo công trình thành đứng dạng trọng lực 50

7.3.3 Tính toán công trình thành đứng trọng lực 51

7.3.4 Tính toán công trình thành đứng bằng cọc, cừ 52

7.3.5 Thiết kế công trình ngăn cát, giảm sóng dạng mái nghiêng 54

7.3.6 Nuôi bãi nhân tạo 60

8 QUẢN LÝ VÀ BẢO VỆ ĐỤN CÁT TỰ NHIÊN 61

8.1 Sự hình thành 61

8.2 Các giải pháp bảo vệ đụn cát 62

9 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG THI CÔNG ĐÊ BIỂN 62

9.1 Yêu cầu kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng đắp đê 62

9.1.1 Yêu cầu kỹ thuật đắp đê 62

9.1.2 Các quy định về kiểm tra chất lượng 64

9.2 Yêu cầu kỹ thuật thi công công trình bảo vệ mái đê 64

9.2.1 Kè đá 64

9.2.2 Công trình kè bê tông 66

9.3 Yêu cầu kỹ thuật thi công và giám sát chất lượng lớp lọc cát và sỏi 66

9.3.1 Chiều dày và cách đặt 66

9.3.2 Cấp phối lớp lọc 66

9.3.3 Kiểm tra chất lượng lớp lọc 66

9.4 Quy trình kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng vải lọc geotextile 67

9.4.1 Đặt vải lọc 67

9.4.2 Kiểm tra chất lượng thi công vải lọc 67

9.5 Quy trình kỹ thuật và kiểm tra chất lượng trồng cỏ mái đê hạ lưu 67

9.5.1 Quy trình kỹ thuật 67

9.5.2 kiểm tra chất lượng 67

9.6 Quy trình kỹ thuật trồng cây ngập mặn 67

9.6.1 Quy trình kỹ thuật 67

9.6.2 Kiểm tra chất lượng: bằng mắt thường về phạm vi và mật độ 67

9.7 Yêu cầu kỹ thuật về thi công đê mỏ hàn mái nghiêng 67

9.7.1 Đổ cát xử lý nền 67

9.7.2 Đổ đá và khối bê tông hình hộp 68

9.7.3 Chế tạo và xây các khối phủ 69

10 QUẢN LÝ, DUY TU, BẢO DƯỠNG ĐÊ BIỂN 71

10.1 Các quy định chung 71

10.2 Bảo dưỡng và sửa chữa công trình 71

10.2.1 Kiểm tra, giám sát trạng thái làm việc của công trình và thay đổi điều kiện thủy lực 71

10.2.2 Sửa chữa, thay thế các bộ phận công trình không còn phù hợp 72

1 QUY ĐỊNH CHUNG

1.1 Hướng dẫn này phục vụ cho việc thống nhất các yêu cầu về kỹ thuật trong công tác thiết kế đê biển, phòng chống sự ngập lụt từ biển vào các khu vực cần bảo vệ 1.2 Hướng dẫn này ứng dụng đối với việc thiết kế mới, tu sửa nâng cấp các loại đê biển và các công trình liên quan bao gồm:

- Đê bảo vệ vùng dân cư, vùng kinh tế trong phạm vi ảnh hưởng của biển;

- Đê lấn biển để mở mang vùng đất mới;

- Đê quây các vùng hải đảo;

- Đê phục vụ các mục đích quốc phòng, nuôi trồng và khai thác thuỷ sản, đồng muối, du lịch…;

- Đê cửa sông trong phạm vi có ảnh hưởng đáng kể của các yếu tố triều và sóng từ biển Các loại công trình khác có ảnh hưởng đến an toàn và chức năng của đê biển cũng được áp dụng theo hướng dẫn này

1.3 Thiết kế đê biển phải căn cứ vào các văn bản pháp luật hiện hành có liên quan, căn cứ quy hoạch tổng thể của việc khai thác, phát triển kinh tế, phòng chống thiên tai của toàn khu vực để luận giải về sự cần thiết xây dựng, quy mô và hiệu ích công trình 1.4 Thiết kế đê biển phải trên cơ sở vận dụng điều kiện tự nhiên thuận lợi, kết hợp giữa giải pháp công trình và phi công trình, đáp ứng nhiệm vụ giai đoạn trước mắt đồng thời phù hợp với lâu dài

1.5 Thiết kế đê biển phải tuân theo các giai đoạn lập dự án đầu tư đã quy định trong các văn bản hiện hành về quản lý các công trình xây dựng cơ bản

1.6 Trong thiết kế đê biển, ngoài các phần thiết kế thông thường ra, cần có thêm nội dung yêu cầu thi công và quản lý công trình

1.7 Trong thiết kế đê biển, tải trọng động đất lấy theo quy định chung về thiết kế công trình thuỷ công

1.8 Hệ cao độ, toạ độ dùng trong thiết kế đê biển sử dụng theo các tiêu chuẩn ngành hiện hành

1.9 Thiết kế đê biển, ngoài việc áp dụng theo hướng dẫn này, khi đề cập đến các nội dung kỹ thuật của các chuyên ngành khác cần phải tuân thủ các quy trình, quy phạm liên quan khác

1.10 Thiết kế đê biển cần áp dụng khoa học công nghệ mới phù hợp với điều kiện Việt nam

1.11 Thiết kế đê biển cần phải thích ứng với ảnh hưởng xấu của biến đổi khí hậu tới vùng ven biển

2 CÁC YÊU CẦU TÀI LIỆU ĐỂ THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN

2.1 Tài liệu địa hình

- Về thành phần, khối lượng khảo sát địa hình phục vụ cho thiết kế đê biển phải áp dụng tiêu chuẩn ngành 14 TCN 165- 2006 quy định thành phần, khối lượng khảo sát địa hình đối với công trình đê điều

- Khi tiến hành lập dự án đầu tư, tùy theo đặc điểm của từng dự án (xây mới hoặc nâng cấp sửa chữa) phải thu thập hoặc đo đạc bình đồ tổng thể toàn khu vực dự án tỷ lệ 1/1000 với độ chênh lệch các đường đồng mức 1÷2m với thời gian đo không trên 5 năm đối với vùng bãi trước đê ổn định và không trên 1 năm đối với vùng bãi đang bồi hoặc xói Phạm vi đo đạc ít nhất 100m về hai phía biển và phía đồng;

- Phải thu thập hoặc đo đạc mặt cắt ngang theo tuyến đê dự kiến tỷ lệ đứng 1/200 ÷ 1/500 và ngang 1/1000 ÷ 1/2000 Với khoảng cách 100m đối với địa hình bằng phẳng và

20 ÷ 50m đối với địa hình thay đổi và chiều rộng b= 1,5 – 2 lần chiều rộng đê thiết kế Mặt cắt dọc bãi theo tuyến đê dự kiến tỷ lệ đứng 1/200 ÷ 1/500 và ngang 1/2000;

- Đối với vùng bờ biển thường xuyên bị xói lở, cần thu thập các tài liệu lịch sử về diễn biến của đường bờ ít nhất là 20 năm so với thời điểm lập dự án;

- Đối với vùng đất yếu phải đo đạc lập được bình đồ tỷ lệ 1/500 ÷ 1/1000 với chênh lệch các đường đồng mức 0,50m dọc theo các phương án tuyến qua vùng đất yếu Trường hợp vùng đất yếu phân bố rộng lớn (như vùng đầm lầy ) thì cũng có thể sử dụng phương pháp đo đạc hàng không để biết được địa hình, địa mạo của cả khu vực Trong giai đoạn này, các mặt cắt dọc và mặt cắt ngang phục vụ cho việc thiết kế tính toán đê đắp trên đất yếu có thể được xác định dựa trên bình đồ địa hình đã lập;

Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế lập bản vẽ thi công phải đo đạc mặt cắt dọc với tỷ lệ ngang 1/1000; đứng 1/200 và mặt cắt ngang theo tuyến đê thiết kế với mật

độ 25-50m/MC Tỷ lệ bình đồ phụ thuộc vào địa hình, cấp công trình, thường đo 1/1000

2.2 Tài liệu địa chất

Trong giai đoạn lập dự án đầu tư áp dụng tiêu chuẩn ngành 14 TCN 195-2006 về thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án, thiết kế công trình thuỷ lợi, bố trí các hố khoan địa chất dọc theo tim tuyến đê với khoảng cách 200 ÷ 300m/hố Đối với mặt cắt ngang tuyến được bố trí 500 ÷ 1000m/mặt cắt Mặt cắt ngang bao gồm 03 hố khoan: 01 hố tại vị trí tim đê (nên tận dụng hố khoan trên mặt cắt dọc đê),

01 hố phía biển và 01 hố phía đồng có vị trí cách chân đê dự kiến từ 5 ÷ 10 m Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật tuỳ vào tài liệu địa chất đẫ lập ở giai đoạn dự án đầu tư, nếu có

sự thay đổi lớn hoặc địa chất phức tạp thì cần bổ sung tăng mật độ mặt cắt địa chất ở các

vị trí đặc biệt, khoảng cách giữa các hố khoan tim đê và các mặt cắt (300 ÷ 500m/mặt cắt ngang);

đầu tư chấp thuận Trên dọc tim tuyến đê cứ cách 01 hố khoan có một hố tiến hành xuyên SPT;

chính xác thì sử dụng phương pháp cắt cánh Tại mỗi lớp đất này phải đảm bảo có từ 2 ÷

3 giá trị τ Thí nghiệm này để phát hiện phạm vi đất yếu mà không phải lấy mẫu thí nghiệm;

- Thí nghiệm địa chất thuỷ văn: Đổ nước trong các lớp không chứa nước, với đoạn

đổ từ 3 ÷ 5m mỗi lớp đất có từ 2 ÷ 3 giá trị K thấm (cm/s) Múc nước thí nghiệm trong các lớp chứa nước sao cho mỗi lớp có từ 1 ÷ 2 giá trị K thấm

2.3 Tài liệu khí tượng, thủy, hải văn

- Tài liệu thu thập, thống kê tình hình ảnh hưởng của bão và các thiên tai ở vùng biển thuộc khu vực dự án;

- Dự báo tình hình thiên tai;

- Tài liệu về thủy triều, dòng ven, vận chuyển bùn cát, nước dâng, sóng, dòng lũ (bao gồm cả tài liệu thu thập và đo mới)

2.4 Tài liệu dân sinh, kinh tế và môi trường

- Thu thập, thống kê tài liệu về dân số hiện có và xu thế phát triển, tình hình kinh tế hiện trạng và phương hướng phát triển, tình hình môi trường và đánh giá mức độ ảnh hưởng trong tương lai

- Yêu cầu và sự cấp thiết xây dựng công trình

3 XÁC ĐỊNH TIÊU CHUẨN AN TOÀN VÀ PHÂN CẤP ĐÊ

3.1 Xác định tiêu chuẩn an toàn

Tiêu chuẩn an toàn (TCAT) được xác định trên cơ sở kết quả tính toán bài toán tối

ưu xét tới mức độ rủi ro về kinh tế, khả năng tổn thất về con người của vùng được đê bảo

vệ và khả năng đầu tư xây dựng TCAT được thể hiện bằng tần suất thời kỳ lặp lại (năm), xem bảng 3.1

Bảng 3.1: Tiêu chuẩn an toàn

Vùng Tiêu chuẩn an toàn (TCAT)

(chu kỳ lặp lại: năm)

Vùng đô thị công nghiệp phát triển

3.2 Xác định cấp đê

- Đê biển được phân làm 5 cấp: cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV và cấp V

- Cấp đê phụ thuộc vào tiêu chuẩn an toàn trong vùng được đê bảo vệ, thể hiện ở bảng 3.2

Bảng 3.2: Tiêu chí phân cấp đê

TCAT

Khi áp dụng bảng 3.2 nếu tuyến đê còn giữ vai trò quan trọng về an ninh,quốc phòng và vị trí quan trọng khác có thể tăng lên một cấp

4 THIẾT KẾ TUYẾN ĐÊ

4.1 Yêu cầu chung

Tuyến đê biển được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án sau khi đã xem xét:

- Sự phù hợp quy hoạch tổng thể phát triển toàn vùng;

- Điều kiện địa hình, địa chất;

- Diễn biến bờ biển, bãi biển và cửa sông;

- Vị trí công trình hiện có và công trình xây dựng theo quy hoạch;

- An toàn, thuận lợi trong xây dựng, quản lý, khai thác đê và khu vực được đê bảo vệ;

- Bảo vệ các di tích văn hoá, lịch sử và địa giới hành chính;

- Phù hợp với chiến lược phát triển giao thông ven biển;

- Phù hợp với các giải pháp thích ứng với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu

4.2 Yêu cầu về vị trí tuyến đê

- Đi qua vùng có địa thế cao, địa chất nền tương đối tốt;

- Nối tiếp thông thuận và đảm bảo ổn định đối với các công trình đã có Đặc biệt cần lưu ý khi xem xét tuyến quai đê lấn biển

- Đi qua vùng thuận lợi cho bố trí các công trình phụ trợ;

- Kinh phí xây dựng và kinh phí duy tu, bảo dưỡng ít Để đáp ứng yêu cầu này thường phải dịch tuyến đê xa bờ biển, tuy nhiên phải xét đến yêu cầu về diện tích được bảo vệ và diện tích sử dụng

- Không ảnh hưởng đến công trình thoát lũ và công trình chỉnh trị (đối với đê cửa sông);

- Yêu cầu của tuyến đê phải đáp ứng đối với các hoạt động giao thông bến cảng và vùng đất phía sau đê, đến bãi tắm, vùng du lịch, di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể chấp nhận;

- Tuyến đê lựa chọn kết hợp với hệ thống giao thông vận tải và an ninh quốc phòng việc xem xét vừa phải đảm bảo các yêu cầu của đê, còn phải tuân thủ các quy định của ngành giao thông và quốc phòng;

- Tận dụng tối đa các cồn cát, đồi núi, công trình đã có để khép kín tuyến đê, nối tiếp ổn định bền vững;

- So sánh hiệu qủa kinh tế - kỹ thuật của 2 đến 3 vị trí tuyến đê để chọn một vị trí đạt hiệu qủa tổng hợp tốt nhất;

- Vị trí tuyến đê quan trọng cần tiến hành thí nghiệm mô hình thuỷ lực để xác định

4.3 Yêu cầu về hình dạng tuyến đê

- Hình dạng mặt bằng tuyến đê là đường thẳng, tránh uốn khúc nhiều gây ra sự tập trung năng lượng sóng cục bộ Đồng thời nên chọn hướng tuyến đê thuận lợi cho chống sóng, tránh vuông góc với hướng gió thịnh hành mạnh Nhưng cũng nên so sánh về khối lượng công trình và giá thành đầu tư để quyết định tuyến

- Trong trường hợp phải bố trí tuyến đê lõm, cần có các biện pháp giảm sóng hoặc tăng cường sức chống đỡ của đê;

- Không tạo ra mắt xích yếu ở nơi nối tiếp với các công trình lân cận, không ảnh hưởng đến các vùng đất liên quan

- Đối với trường hợp thiết kế nâng cấp tuyến đê cũ, cần phải xem xét các yêu cầu nêu trên để điều chỉnh cục bộ những đoạn cần thiết cho phù hợp

4.4 Thiết kế tuyến đối với từng loại đê

4.4.1 Thiết kế tuyến đê quai lấn biển

- Nằm trong quy hoạch tổng thể hệ thống công trình khai thác vùng đất mới cửa sông ven biển cũng như các yêu cầu về thoát lũ, giao thông thuỷ, môi trường du lịch;

- Thống nhất với quy hoạch hệ thống kênh mương thuỷ lợi, hệ thống đê ngăn và cống thoát trong khu vực được đê bảo vệ, hệ thống giao thông phục vụ thi công và khai thác; …

- Tuyến đê quai phải xác định trên cơ sở kết quả nghiên cứu về quy luật bồi trong vùng quai đê và các yếu tố ảnh hưởng khác như điều kiện thuỷ động lực ở vùng nối tiếp, sóng, dòng bùn cát ven bờ, sự mất cân bằng tải cát ở vùng lân cận, dự báo xu thế phát triển của vùng bãi trong tương lai

- Tuyến đê quai phải khả thi trong thi công, đặc biệt là công tác hạp long đê, tiêu thoát úng, bồi đắp đất mới quai, cải tạo thổ nhưỡng (thau chua, rửa mặn), cơ cấu cây trồng, quy trình khai thác …

4.4.1.2 Cao trình bãi có thể quai đê lấn biển

Cần so sánh lựa chọn trên cơ sở kinh tế - kỹ thuật phương án quai đê lấn biển trong hai trường hợp sau:

- Quai đê ở vùng đất lộ ra ở mức nước biển trung bình trong khu vực (đồng bằng Bắc Bộ thường lấy mốc +0.5m đến 1.0m, hệ cao độ lục địa theo 14TCN102-2002)

- Có thể quai đê rộng ra các vùng có cao độ thấp hơn, sau đó dùng các biện pháp kỹ thuật xúc tiến quá trình bồi lắng cho vùng bãi trong đê để đạt mục tiêu khai thác, tùy thuộc mục đích khai thác vùng bãi sau khi quai

4.4.1.3 Các tuyến đê ngăn vùng bãi trong đê quai

Tuyến đê bao ngoài là vành đê chính bảo vệ vùng đất lấn biển, trong tuyến đê chính cần bố trí các tuyến đê ngăn, chia toàn vùng ra thành các ô và mỗi ô thành nhiều mảnh, thích hợp với điều kiện tự nhiên và yêu cầu khai thác

4.4.2 Tuyến đê vùng bãi biển xói (biển lấn)

4.4.2.1 Yêu cầu chung

- Ở vùng bãi biển bị xói, tuyến đê thường bị phá hoại do tác động trực tiếp của sóng vào thân đê, sạt sụt mái đê phía biển, chân đê bị moi hẫng Cần nghiên cứu kỹ xu thế diễn biến của đường bờ, cơ chế và nguyên nhân hiện tượng xói bãi, các yếu tố ảnh hưởng khác

để quyết định phương án thích hợp

- Xem xét tuyến đê cần gắn liền với các biện pháp chống xói, gây bồi, ổn định bãi trước đê

Khi chưa có bịên pháp khống chế được hiện tượng biển lấn thì tuyến đê phải có quy

mô và vị trí thích hợp, ngoài tuyến đê chính có thể bố trí thêm tuyến đê dự phòng kết hợp với các bịên pháp phi công trình để giảm tổn thất khi tuyến đê chính bị phá hoại

Theo điều 4.1 và xét đến các yếu tố đặc thù biển lấn để định ra vị trí tuyến đê chính hợp lý như sau:

- Nằm phía trong vị trí sóng vỡ lần đầu (cách một chiều dài sóng thiết kế);

- Song song với đường mép nước khi triều kiệt

4.4.3 Tuyến đê vùng cửa sông

- Đê vùng cửa sông là đê nối tiếp giữa đê sông và đê biển, chịu ảnh hưởng tổng hợp của yếu tố sông và biển

- Tuyến đê cửa sông cần đảm bảo thoát lũ và an toàn dưới tác dụng của các yếu tố ảnh hưởng của sông và biển

- Đối với cửa sụng tam giỏc chõu cú nhiều nhỏnh, cần phõn tớch diễn biến của từng nhỏnh để cú thể quy hoạch tuyến đờ cú lợi nhất cho việc thoỏt lũ

- Đối với cửa sụng hỡnh phễu, cần khống chế dạng đường cong của tuyến đờ (qua tớnh toỏn hoặc thực nghiệm) để khụng gõy ra hiện tượng súng dồn, làm tăng chiều cao súng, gõy nguy hiểm cho bờ sụng

5 THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ KẾT CẤU Đấ BIỂN

5.1 Thiết kế mặt cắt đờ biển cần tiến hành cho từng phõn đoạn

Cỏc phõn đoạn được chia theo điều kiện tương tự về nền đờ, vật liệu đắp đờ, điều kiện ngoại lực và yờu cầu sử dụng Mỗi phõn đoạn được chọn một mặt cắt ngang đại diện làm đối tượng thiết kế thõn đờ và cỏc cụng trỡnh liờn quan khỏc

5.2 Dựa vào đặc điểm hỡnh học của mỏi đờ phớa biển, mặt cắt đờ biển chia thành 3 loại

Đờ mỏi nghiờng, đờ tường đứng và đờ mặt cắt hỗn hợp (trờn nghiờng dưới đứng hoặc trờn đứng dưới nghiờng) Việc chọn mặt cắt nào phải căn cứ vào điều kiện địa hỡnh, địa chất, thuỷ hải văn, vật liệu xõy dựng, điều kiện thi cụng và yờu cầu sử dụng để phõn tớch và quyết định

Cỏc dạng mặt cắt ngang: Một số dạng mặt cắt đờ biển cú thể lựa chọn như sau:

Đất có hệ số thấm nhỏ Đất đắp Đá hộc

Hỡnh 5.1 Cỏc dạng mặt cắt ngang đờ biển và phương ỏn bố trớ vật liệu

cú mỏi phớa biển phổ biến m = 3-5 và mỏi phớa đồng phổ biến m = 2 -3, thõn đờ được đắp bằng đất Kết cấu đờ bằng đất đồng chất được sử dụng ở vựng cú trữ lượng đất đắp đủ để xõy dựng cụng trỡnh Trong trường hợp đờ thấp (chiều cao đờ nhỏ hơn 2m) cú thể sử dụng

hình thức mặt cắt như hình 5.1.a Với những tuyến đê có điều kiện địa chất kém, chiều cao đê lớn và chịu tác động lớn của sóng thì có thể bố trí cơ đê hạ lưu và cơ giảm sóng thượng lưu như hình 5.1.b;

không đủ để đắp đê đồng chất, nếu lấy đất từ xa về để đắp đê thì giá thành xây dựng cao Trong khi đó nguồn vật liệu địa phương có tính thấm lớn lại rất phong phú, khi đó có thể dùng kết cấu mặt cắt dạng hỗn hợp Đất có tính thấm lớn bố trí ở bên trong thân đê, đất

có tính thấm nhỏ được bọc bên ngoài như hình 5.1.c hoặc đá hộc bố trí thượng lưu để chống lại phá hoại của sóng, đất đắp bố trí hạ lưu như hình 5.1.d

nhưng trữ lượng không đủ để đắp đê Nếu dùng kết cấu dạng tường đứng thuần tuý bằng

đá xây hay bê tông, bê tông cốt thép thì xử lý ổn định, thấm phức tạp, tốn kém Hơn nữa, nhiều tuyến đê xây dựng không chỉ chống ngập lụt khi triều dâng mà còn kết hợp cho tàu thuyền khi neo đậu, vận chuyển hàng hoá, phía trong yêu cầu phải có đường giao thông

Vì vậy trong thiết kế có thể sử dụng các hình thức kết cấu dạng tường đá xây kết hợp thân đê đất như hình 5.1.e; tường bê tông và thân đê đất hình 5.1.f hoặc hỗn hợp thân đê đất, tường bê tông cốt thép và móng tường bằng đá không phân loại như hình 5.1.g

không có đất tốt để đắp đê mà chỉ có đất tại chỗ mềm yếu (lực dính và góc ma sát trong nhỏ, hệ số thấm nhỏ), nếu sử dụng vật liệu này để đắp đê theo công nghệ truyền thống thì mặt cắt đê rất lớn, diện tích chiếm đất của đê lớn và thời gian thi công kéo dài do phải chờ lún, điều này làm tăng giá thành công trình Phương án xây dựng đê bê tông hay bê tông cốt thép lại cho giá thành rất cao Để phải giảm chi phí xây dựng, giảm diện tích chiếm đất của đê, tăng nhanh thời gian thi công, có thể sử dụng vải địa kỹ thuật làm cốt gia cố thân đê sẽ khắc phục được những vấn đề trên Hình 5.1.h là sơ đồ bố trí vải địa kỹ thuật trong thân đê

5.3 Nội dung thiết kế mặt cắt đê biển bao gồm

Xác định cao trình đỉnh, xác đinh kích thước mặt cắt, kết cấu đỉnh đê, thân đê và chân đê Mặt cắt và kết cấu đê biển được xác định trên cơ sở phải bảo đảm các yêu cầu

kỹ thuật và kinh tế

Hình 5.2: Sơ đồ mặt cắt đê biển

Về tổng thể, sơ đồ mặt cắt đê biển gồm các thành phần sau: (1) Bảo vệ ngoài chân

kè, (2) Chân kè, (3) mái dưới phía biển, (4) Cơ đê phía biển, (5) Mái trên phía biển, (6) Đỉnh đê, (7) Mái trong, (8) Thiết bị thoát nước phía đồng, (9) Kênh tiêu nước phía đồng, (10) Thân đê, (11) Nền đê và (12) Phần chuyển tiếp giữa các bộ phận của đê

Nội dung tính toán sẽ được trình bày trong phần dưới đây:

1 Thiết kế cao trình đỉnh đê

2 Thiết kế thân đê

3 Thiết kế tầng lọc

4 Thiết kế lớp bảo vệ mái

5 Thiết kế bảo vệ chân

6 Thiết kế đỉnh đê

7 Thiết kế tường đỉnh (nếu bố trí)

8 Thiết kế các kết cấu chuyển tiếp

9 Tính toán ổn định

5.4 Xác định cao trình đỉnh đê

5.4.1 Đối với các tuyến đê không yêu cầu thoát lũ chính vụ qua đỉnh đê

Công thức để xác định cao trình đỉnh đê thông thường là:

Zđ = Ztk + Rup + a (5.1) Trong đó:

Zđ - cao trình đỉnh đê thiết kế, m;

Ztk - cao trình mực nước thiết kế là cao trình mực nước biển ứng với tần suất thiết kế (tổ hợp của tần suất mực nước triều và tần suất nước dâng do bão gây ra)

Mực nước thiết kế được tính sẵn thể hiện bằng biểu đồ quan hệ giữa mực nước tổng hợp triều và nước dâng do bão với tần suất xuất hiện tại các vị trí dọc bờ biển.Khi sử dụng tra cứu từ các biểu đồ này,người sử dung cần lưu ý:

- Sử dụng biểu đồ ở vị trí gần nhất so với vị trí thiết kế để tra cứu;

- Trong một tuyến đê thiết kế, nếu có nhiều vị trí tra cứu thì lấy kết quả mực nước cao nhất để thiết kế;

- Cần so sánh với mực nước thực tế ở khu vực thiết kế để quyết định

Phương pháp xác định mực nước thiết kế được thể hiện ở phụ lục A

Rup - chiều cao sóng leo thiết kế (m)

s

α

ξ =

α: Góc của mái đê

Trong trường hợp mái đê có hai hệ số mái khác nhau, tính quy đổi theo công thức:

0

1,5tan H m p R up

−

L, B là chiều dài được xác định theo hình 5.3

Hình 5.3: Độ dốc quy đổi tính sóng leo

m p m

H s

γ = − ⎛⎜ + ⎛⎜π ⎞⎟⎞⎟

⎝ ⎠

khi 2.Hm0p> d h ≥ 0 (cơ nằm dưới MNTK)

Hình 5.4: Các thông số xác định cơ đê

Bề rộng cơ tối ưu là bề rộng Bopt = 0,4.Lb, cơ được bố trí ngay tại MNTK thì hiệu

quả giảm sóng leo tối đa γ

b = 0,60

Hệ số chiết giảm do độ nhám trên mái dốc (γf) lấy theo bảng sau:

Bảng 5.1 Hệ số nhám trên mái dốc

Loại vật liệu (cấu kiện) mái kè Hệ số γf

Bê tông nhựa Asphalt, bê tông, cấu kiện BT nhẵn, cỏ, Cát-Asphalt 1.00

Cấu kiện BT liên kết ngang, Cấu kiện có cỏ mọc 0.95

Các cấu kiện đặc biệt: Basalt, Basalton, Hydroblock, Haringman,

Lessinische và Vilvoordse, cấu kiện độ nhám nhỏ 0.85

Mấu giảm sóng loại nhỏ chiếm 1/25 bề mặt kè 0.85

Đá lát khan, đá xây chít vữa theo họa tiết 0.85

Kè đá đổ thâm nhập nhựa 0.80

Mấu giảm sóng loại nhỏ chiếm 1/9 bề mặt kè 0.80

Kè đá đổ một lớp 0.70

Kè đá đổ hai lớp 0.55

Chiều cao sóng leo được tính toán theo chỉ dẫn ở phụ lục B

a - Trị số gia tăng độ cao an toàn tuân theo quy định ở bảng 5.2

Bảng 5.2: Trị số gia tăng độ cao an toàn (a)

Trị số gia tăng độ

- Trị số gia tăng độ cao an toàn tính bằng mét

- Trị số gia tăng độ cao an toàn xem xét đến sai số trong số liệu tính toán, không bao gồm dự trữ lún

- Ngoài tính toán theo công thức (5.1) ra, khi xác định cao trình đỉnh đê thiết kế cần phải xét thêm độ cao dự phòng do lún để nêu yêu cầu cho giai đoạn thi công

- Khi tính được kết quả chiều cao đỉnh đê ứng với tân suất thiết kế Trường hợp tuyến đê cũ có cao trình thấp hơn cao trình đỉnh đê thiết kế mà mặt cắt đê đã được xây dựng hoàn chỉnh thì phải xác định được lưu lượng tràn qua đỉnh đê, từ đó mà xem xét quyết định cho quy mô bảo vệ mái phía trong và xem xét phương án thoát nước trong vùng đê bảo vệ, nhưng không được gây thiệt hại cho mục tiêu bảo vệ, không làm ảnh hưởng đến ổn định mặt cắt đê đã có

- Tùy vào lưu lượng tràn qua đỉnh đê tính toán mà quyết định phương án thoát nước

có thể bằng hệ thống kênh dẫn hoặc tạo bể chứa giữa hai đê song song và đê ngăn ô Khi xem xét quy mô hệ thống thoát nước cần phải đề cập đến mức độ ảnh hưởng của nước biển dâng do biến đổi khí hậu để quyết định cho phù hợp

5.4.2 Đối với các tuyến đê phải đáp ứng yêu cầu thoát lũ chính vụ qua đỉnh đê

Để đáp ứng yêu cầu thoát lũ chính vụ từ nội địa ra biển qua đỉnh đê trong khi thoát lũ qua các cầu, cống không đảm bảo và yêu cầu ngăn mặn ở các tỉnh miền Trung (gồm các tuyến đê cửa sông và đê đầm phá), cao trình đỉnh đê được xác định như sau :

Zđ = Ztk + a (5.4)

Trong đó mực nước thiết kế (Ztk) và độ cao an toàn (a) được xác định như công thức (5.1)

Trường hợp xác định đỉnh đê theo công thức (5.4), thiết kế mặt cắt ngang đê và công trình kè bảo vệ mái, căn cứ vào lưu lượng tràn của từng phía mà quyết định quy mô bảo vệ mái đê phía biển, mái đê phía đồng và mặt đê

Hình 5.5: Mặt cắt đê bảo vệ ba mặt

5.5 Chiều rộng đỉnh đê

- Xác định theo cấp công trình, yêu cầu về cấu tạo, thi công, quản lý, dự trữ vật liệu

và yêu cầu về giao thông

- Theo cấp công trình, chiều rộng đỉnh đê quy định ở bảng 5.3

Bảng5.3 :Chiều rộng đỉnh đê theo cấp công trình

Chiều rộng

Trường hợp cần mở rộng thêm so với quy định trong bảng 5.2 cần có thoả thuận của

cơ quan quản lý đê điều có thẩm quyền

- Thiết kế tường đỉnh, cần tính toán cường độ, kiểm tra ổn định trượt, lật, ứng suất nền, cũng như yêu cầu chống thấm

+ Ổn định chống lật của tường: Khi tính toán ngoài việc xét đến tự trọng (trọng lượng bản thân) của tường, áp lực đất sau tường, còn phải xét đến độ chênh lệch áp lực

do sự thay đổi điều kiện mực nước và sóng ở trước và sau lưng tường gây ra Thông thường, phía ngoài tường tính toán theo mực nước cao, mực nước thấp hoặc mực nước ở đỉnh khối phản áp, phía trong tường tính theo mực nước cao nhất hoặc cùng mực nước với ngoài tường

+ Ổn định chống lật về phía đồng: Trong thời gian thi công, thân tường có khả năng xuất hiện lật, quay quanh mép sau của chân tường Lúc đó, phía ngoài tường lấy mực nước cao thời kỳ thi công, phía trong tường lấy mực nước thấp và cao độ đất đắp tương ứng

Hình 5.6 : Các dạng kết cấu tường đỉnh đê biển Bảng 5.4: Hệ số an toàn ổn định chống lật (k) của đê thành đứng

Hệ số an toàn ổn định chống trượt (k) của công trình thành đứng: không được nhỏ hơn các trị số quy định trong bảng 5.5

Bảng 5.5: Hệ số an toàn ổn định chống trượt (k) của công trình thành đứng

- Tường không có kết cấu trọng lực

Khối tường phòng hộ của đê biển dạng tường dốc hoặc tường đứng có thể không có kết cấu trọng lực, mà có kết cấu xây khan hoặc có đá xẻ xây vữa phủ mặt Trường hợp đó tính toán ổn định như sau:

+ Tính toán ổn định chống lật thân tường:

o

r o

Mg – Mô men ổn định đối với mép trước của mặt tính toán, (KN.m);

Mo – Mô men lật đối với mép trước của mặt tính toán, (KN.m)

+ Ổn định chống trượt theo đáy tường hoặc theo các mạch ngang thân tường

P

f G

Trong đó:

Ks - Hệ số ổn định chống trựơt, căn cứ cấp công trình và tình hình tổ hợp tải trọng

để xác định, thông thường Ks ≥1,1÷1,3;

G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt tính toán (KN hoặc KN/m);

P - Hợp lực theo phương ngang tác dụng lên mặt tính toán (KN hoặc KN/m);

f - Hệ số ma sát theo mặt tính toán lấy theo bảng 5.5

+ +

= ( ). (5.7) Trong đó:

G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy tường,

Đối với bệ đáy âm có thể lấy 30% trị số tính toán

+ Đối với đất nền có tính dính, ổn định chống trượt theo bề mặt đất nền được tính

như sau:

P

P A C tg g G

s

+ + +

Hình 5.7: Sơ đồ tính trượt ngang

Trong đó:

ϕo - Góc ma sát trong giữa đáy tường và nền

Khi không có số liệu thực đo, có thể lấy ϕo = ϕ ,

ϕ - góc ma sát trong của đất nền (o);

Co - Lực dính kết trên mặt trượt, lấy Co = ( )C

6

1 4

1 −

C - lực dính kết của đất nền, (Kpa);

A - Diện tích đáy tường

Các trị số ϕ và C nói trên có thể dùng chỉ tiêu cắt nhanh cố kết từ kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp trong phòng

5.7 Thiết kế các kết cấu chuyển tiếp

Ngoài các bộ phận chủ yếu của con đê trình bày ở các phần trên thì phần nối ghép hay còn gọi là phần chuyển tiếp giữa các bộ phận của đê cũng rất quan trọng, chẳng hạn phần ghép giữa thân và chân đê; giữa nền và thân đê; giữa thân đê và lớp kè mái bảo vệ ngoài cùng; giữa phần mềm là đất đắp và phần bê tông cứng v.v Trong các tính toán chi tiết sẽ trình bày phương pháp tính toán cụ thể

Giữa các bộ phận của mái kè cần phải có bộ phận chuyển tiếp do có sự khác nhau giữa:

- Giữa hai loại cấu kiện (vật liệu)

- Giữa hai loại kết cấu hở và kín

- Trên cơ ngoài

- Giữa mái kè và đỉnh đê

Hình 5.8 : Một số loại kết cấu chuyển tiếp

Mái đê, kè phía biển là nơi trực tiếp chịu các tác động của sóng, gió, thủy triều, dòng chảy, sự ăn mòn, xâm thực của nước biển… Hư hỏng lớp bảo vệ mái ngoài gây xói

lở, mất ổn định mái đê là một trong những cơ chế gây hư hỏng, vỡ đê

Việc tính toán thiết kế kích thước, khả năng chịu lực của cấu kiện bảo vệ mái, các tầng lọc cốt liệu hoặc kết hợp vải địa kỹ thuật phải đảm bảo ổn định không gây xói lở cục

bộ bản thân mái đê

Vì vậy trong thiết kế cần có lựa chọn phù hợp với điều kiện làm việc và điều kiện địa chất, địa hình của khu vực thiết kế

5.8 Mái đê

Được thể hiện qua hệ số mái dốc m=cotgα, với α là góc giữa mái đê và đường nằm ngang Độ dốc mái đê được xác định thông qua tính toán ổn định, có xét đến biện pháp thi công, yêu cầu sử dụng khai thác và kết cấu công trình gia cố mái Thông thường lấy m

= 2÷3 cho mái phía đồng và m = 3÷5 cho mái phía biển đối với đê được đắp bằng đất Trước hết tiến hành lựa chọn, sau đó tính toán ổn định và tính toán công trình bảo vệ mái

để lựa chọn mái đê thích hợp

5.8.2 Cơ đê trên mái phía đồng

Khi đê có chiều cao lớn hơn 6m, đê phía đồng có mái m<3 và yêu cầu giao thông có thể bố trí cơ đê ở vị trí cách đỉnh từ (2-3)m, chiều rộng của cơ tùy thuộc vào yêu cầu giao thông, nhưng không nhỏ hơn 5m, nếu có kết hợp với tuyến giao thông chính của Quốc gia thi nên bố trí ở chân đê hoặc cơ đê phía đồng Mái đê phía trên và phía dưới cơ có thể

có độ dốc khác nhau, thường mái dưới thoải hơn mái trên

5.8.3 Cơ đê trên mái phía biển

- Ở những khu vực bờ biển có chiều cao sóng tính toán trên 2m, để giảm chiều cao sóng leo, tăng cường độ ổn định cho thân đê, cần bố trí cơ đê giảm sóng ở cao trình mực nước thiết kế Chiều rộng cơ giảm sóng phải lớn hơn 1,5 lần chiều cao sóng và không nhỏ hơn 3m

Chi tiết tính toán mức độ giảm sóng leo do tác động của cơ được thể hiện ở phụ lục : (B)

- Tại vị trí cơ giảm sóng, năng lượng sóng tập trung, cần tăng cường gia cố, đặc biệt

là ở vùng mép ngoài, đồng thời bố trí đủ lỗ thoát nước Ở những vùng đê biển quan trọng, cao trình và kích thước cơ giảm sóng cần xác định qua thí nghiệm trên mô hình vật lý

5.9 Thân đê

5.9.1 Vật liệu đất đắp đê

- Chủ yếu là các loại đất khai thác tại vùng lân cận công trình Đối với đê đất đồng chất, nên chọn đất á sét có hàm lượng sét 15% ÷ 30%, chỉ số dẻo đạt 10 ÷ 20%, không chứa tạp chất Chênh lệch cho phép giữa hàm lượng nước của đất đắp và hàm lượng nước tối ưu không vượt quá ±3%

- Không nên dùng đất bùn bồi tích, đất sét có hàm lượng nước tự nhiên cao và tỉ lệ hạt sét quá lớn, đất trương nở, đất có tính phân tán để đắp đê

- Nếu nguồn đất đắp đê chỉ có cát hạt rời, thành phần hạt mịn nhỏ hơn 25%, thì phải bọc ngoài một lớp đất thịt với chiều dày không nhỏ hơn 0,5m

5.9.2 Tiêu chuẩn về độ nén chặt của thân đê

- Độ nén chặt được đánh giá thông qua chỉ tiêu:

+ Đối với đất có tính dính:

, max

,

d

ds s

max - Dung trọng khô cực đại, được xác định trong phòng thí nghịêm

+ Đối với đất không có tính dính:

min max

max

e e

e e

- Độ nén chặt thân đê bằng đất quy định trong bảng 5.7

Bảng 5.7: Quy định độ nén chặt thân đê bằng đất

Cấp công trình của đê biển I II và III IV và V

có biện pháp xử lý nền trước khi đắp đê, đảm bảo ổn định thân đê

- Phương pháp thay nền đất yếu bằng lớp đệm cát cũng gọi là phương pháp thanh thải bùn yếu, tức là dùng tầu hút bùn sau khi đã nạo vét toàn bộ lớp đất yếu trong phần

móng đê, đổ cát, đá vào thay thế

- Phương pháp này thường sử dụng ở những nơi có độ dày lớp đệm thay thế nhỏ hơn 4m

- Khi lớp đất yếu qúa dày, không thể thanh thải toàn bộ, cũng có thể chỉ nạo vét đến một độ sâu nào đó sau đó dùng cát, đá thay thế Nhưng do vẫn tồn tại một lớp đất yếu tương đối dày, nên để bảo đảm ổn định cho nền, cần phải phối hợp với các phương pháp

gia cố khác, như bố trí các lăng thể phản áp ở 2 phía công trình, hoặc gia cường lớp đất yếu bằng cọc cát, bấc thấm…

- Trong trường hợp nền đê có chiều dày lớp đất yếu lớn, không dễ áp dụng phương pháp nạo vét thanh thải, có thể bố trí lăng thể phản áp ở 1 phía hoặc 2 phía đê Chiều rộng và chiều dày của lăng thể phản áp của đê biển nên thông qua tính toán, phân tích ổn định để xác định Đầu tiên giả định kích thước của lăng thể phản áp, tính toán trượt cung tròn và thay đổi kích thước để thoả mãn yêu cầu ổn định Để ước tính, chiều dày (hoặc chiều cao) lăng thể phản áp có thể lấy từ (1/3 ÷2/5) chiều cao đê, chiều rộng lấy bằng (2,5÷3) lần chiều cao đê, khoảng từ (6÷20)m

- Lăng thể phản áp thường sử dụng ở những nơi lún lớn Thi công lăng thể phản áp nên tiến hành đồng thời với thân đê để đề phòng xáo động đất nền

- Phương pháp lớp đệm cát thoát nước thường dùng ở trường hợp độ dày lớp đất yếu không lớn hơn 5m, để xác định chiều dày lớp đệm cát phải căn cứ vào sự khếch tán của tải trọng thân đê xuống mặt giao tiếp giữa lớp đệm và nền đất yếu, tuân theo một góc nhất định, ứng suất ở đó cần thoả mãn yêu cầu và khả năng chịu tải của đất nền

- Nếu chiều dày lớp đất yếu lớn hơn 5m, thì nên sử dụng phương pháp cố kết đất nền, thoát nước theo phương thẳng đứng

Phương pháp cố kết là thoát nước theo phương thẳng đứng khi lớp đất yếu tương đối dày, thời gian cố kết thoát nước của đất nền dài, để rút ngắn thời gian cố kết, cần rút ngắn khoảng cách thoát nước bằng cách bố trí các hành lang thoát nước theo phương thẳng đứng

Hành lang thoát nước phương thẳng đứng có thể là giếng cát, giếng cát dạng túi chứa hay bấc thấm :

a Giếng cát được tạo thành nhờ đóng các ống thép vào đất bằng máy đóng cọc, nhồi cát vào các ống và rồi rút vách ống thép lên Đường kính giếng cát thông thường khoảng (20÷30)cm, nếu ở dưới nước thì khoảng (30÷40)cm Khoảng cách giữa các giếng cát thường trong khoảng (2÷4)m, chiều dài không quá 20m Độ dày lớp cát thoát nước trên đỉnh các giếng cát, thường lấy (0,3÷0,5)m ở trên khô; 1,0 ở dưới nước

b Giếng cát dạng túi chứa chứa là phương pháp gia cố nền đất yếu phát triển trên

cơ sở của phương pháp giếng cát đã trình bày ở trên Trước hết, cát được chứa trong các túi bằng vật liệu có tính thoát nước, đút các túi vào các lỗ khoan để hình thành giếng cát Yêu cầu đối với vật liệu làm túi cát là phải có đủ cường độ, tính thoát nước tốt, có tác dụng lọc các hạt cát, do đó thường sử dụng vải Geotextile Đường kính giếng cát dạng túi chứa khoảng (6÷7)cm, khoảng cách (1,0÷1,5)m chiều dài (10÷20)m

c Bấc thấm có diện tích mặt cắt thường là từ 100x4mm đến 100x7mm Bấc thấm cũng được đưa vào nền đất yếu bằng công cụ chuyên dụng Khoảng cách giữa các bấc là

(1÷1,5)m Hịên nay, độ sâu đóng vào nền đất yếu của bấc thấm thường nhỏ hơn 20m, lớn nhất đạt 23m Yêu cầu tính năng thoát nước tốt, sức cản thoát nước nhỏ, đồng thời thoả

mãn yêu cầu ngăn đất trong qúa trình thoát nước

Khi lớp đất yếu tương đối dày, có thể sử dụng vải địa kỹ thuật trong thân đê và nền

đê để lọc, thoát nước, ngăn cách, gia cường, giảm lún không đều, giảm nhỏ biến dạng hông, tăng tính ổn định cho đất nền Trên nền đất quá yếu, khi phủ lớp cát thoát nước thường có hiện tượng hạt cát chìm vào trong nền Lúc đó sử dụng một đến 2 lớp vải địa

kỹ thuật trên mặt nền đất yếu sẽ có tác dụng ngăn chặn hiện tượng trộn lẫn trên

Lực ma sát giữa vải địa kỹ thuật và đất nền được tính như sau:

F=ασtgϕ +βC (5.9)

Trong đó :

C, ϕ - Chỉ tiêu cường độ của đất;

α,β - Hệ số ảnh hưởng của ma sát và lực dính kết, xác định thông qua thí nghiệm kéo, nhổ của vải địa kỹ thuật trong đất

Khi không có số liệu thí nghiệm, có thể lấy α=0,8; β=0;

σ - Ứng lực phương thẳng đứng

Có nhiều phương pháp xử lý nền đất yếu Tuỳ theo tiến bộ khoa học kỹ thuật có thể còn có các phương pháp khác Cần căn cứ vào yêu cầu của công trình, điều kiện địa chất, điều kiện thi công, cung ứng vật liệu và thời kỳ thi công v.v tổng hợp phân tích kinh tế

- kỹ thuật để lựa chọn ra phương án tối ưu

5.9.4 Công trình qua thân đê

Công trình cắt qua thân đê phải thiết kế riêng, đặc biệt chú ý xử lý nối tiếp giữa thân

đê và công trình, đảm bảo an toàn cho đê và nhiệm vụ của đê

5.10 Hệ thống thoát nước mặt

- Tường hợp đê ở vùng mưa nhiều, nên bố trí rãnh tiêu nước ở đỉnh đê, mái đê, chân

đê và những chố nối mái đê với bờ đất hoặc các công trình khác

- Rãnh tiêu nước song song với tuyến đê trục đê có thể bố trí ở mép trong của cơ đê hoặc chân đê Rãnh tiêu nước theo chiều đứng ở mái dốc đê, đặt cách nhau 50m đến 100m, liên thông với rãnh tiêu nước dọc theo phương trục đê Rãnh có thể bằng tấm bê tông hoặc đá xây, kích thước và độ dốc đáy của rãnh cần xác định theo tính toán hoặc theo kinh nghịêm từ công trình đã có ở điều kiện tương tự

5.11 Tính toán ổn định đê biển

5.11.1 Nội dung tính toán

- Ổn định chống trượt mái đê; trường hợp nền đất yếu cần tính toán thêm ổn định tổng thể;

- Lún thân và nền đê;

- Ổn định thấm cho đê (cho đê cửa sông ở vùng có biên độ triều cao, mưa nhiều);

5.11.2 Tính toán ổn định chống trượt mái đê

vụ đoạn đê, cấp công trình, điều kiện địa hình, địa chất, kết cấu đê, chiều cao thân đê, vật liệu đắp đê v.v…

- Các trường hợp tính toán:

+ Trường hợp bình thường:

Mái đê phía trong ở thời kỳ thấm ổn định hoặc không ổn định, ở thời kỳ triều cao;

Mái đê phía ngoài trong thời kỳ triều rút nhanh

+ Trường hợp bất thường

Mái đê trong và ngoài thời kỳ thi công;

Mái trong và ngoài đê chịu tải trọng ở mực nước thiết kế

+ Đê ở vùng nhiều mưa: Cần kiểm tra ổn định chống trượt của mái đê trong thời

kỳ mưa

Quy phạm thiết kế đập đất đầm nén” (QPTL -11-77) hoặc sử dụng các phần mềm GEOSLOPE/W

- Hệ số an toàn chống trượt (K) của mỗi đê đất được quy định trong bảng 5.8

Bảng 5.8: Hệ số an toàn ổn định chống trượt cho mái đê

- Đối với các công trình bê tông hoặc đá xây, hệ số an toàn ổn định trượt phẳng trên mặt tiếp xúc với nền phi nham thạch được quy định trong bảng 5.9

Bảng5.9: Hệ số an toàn ổn định chống truợt trên nền phi nham thạch

- Đối với các công trình bê tông hoặc đá xây, hệ số an toàn ổn định trượt phẳng trên mặt tiếp xúc với nền nham thạch được quy định trong bảng 5.10

Bảng 5.10: Hệ số an toàn ổn định chống trượt trên nền nham thạch

Ghi chú :

- Tổ hợp tải trọng cơ bản là tải trọng trong điều kiện công trình làm việc bình thường

- Tổ hợp tải trọng đặc biệt là tải trọng trong điều kiện thi công hoặc khi có động đất

- Các giá trị hệ số an toàn thực tế tính được của công trình không được vượt quá 20% đối với điều kiện tải trọng cơ bản và 10% trong điều kiện tải trọng đặc biệt

5.11.3 Tính toán ổn định đê biển dạng tường đứng

- Tường có kết cấu trọng lực

Trong đê biển dạng tường đứng dốc hoặc tường đứng, nếu khối tường phòng hộ có kết cấu trọng lực, có nghĩa là tường dựa vào trọng lượng bản thân để duy trì ổn định, thì tiến hành tính toán ổn định theo 5 nội dung sau:

+ Ổn định chống lật của tường: Khi tính toán ngoài việc xét đến tự trọng (trọng lượng bản thân) của tường, áp lực đất sau tường, còn phải xét đến độ chênh lệch áp lực

do sự thay đổi do sự thay đổi điều kiện mực nước và sóng ở trước và sau tường gây ra Thông thường, phía ngoài tường tính toán theo mực nước cao, mực nước thấp hoặc mực nước ở đỉnh khối phản áp, phía trong tường tính theo mực nước cao nhất hoặc cùng mực nước với ngoài tường Chênh lệch áp lực sóng tính theo trường hợp đáy sóng chạm tường

+ Ổn định chống lật về phía đồng: Trong thời gian thi công, thân tường có khả năng xuất hiện lật, quay quanh mép sau của chân tường Lúc đó, phía ngoài tường lấy mực nước cao thời kỳ thi công, phía trong tường lấy mực nước thấp và cao độ đất đắp tương ứng

+ Ổn định chống trượt tổng thể: Tính toán trượt theo mặt đáy tường hoặc theo các khe ngang của các lớp thân tường

+ Ổn định chống trượt phẳng: Theo mặt tiếp xúc giữa lớp đệm đáy tường và đất nền Khi tính toán trường hợp này thường lấy mực nước thấp hoặc mực nước ngang mặt bãi ở phía ngoài tường, mực nước cao ở phía trong tường

+ Ổn định đất nền

- Tường không có kết cấu trọng lực

Khối tường phòng hộ của đê biển dạng tường dốc hoặc tường đứng có thể không có

kết cấu trọng lực, mà có kết cấu xây khan hoặc có đá xẻ xây vữa phủ mặt Trường hợp đó

tính toán ổn định như sau:

+ Tính toán ổn định chống lật thân tường:

o

r o

M

M

K = (5.10) Trong đó:

Ko - Hệ số an toàn ổn định chống lật, xác định theo cấp công trình và tình

hình tổ hợp tải trọng, thông thường Ko =1,4 ÷ 1,6;

Mg - Mô men ổn định đối với mép trước của mặt tính toán, (KN.m);

Mo - Mô men lật đối với mép trước của mặt tính toán, (KN.m)

+ Ổn định chống trượt theo đáy tường hoặc theo các mạch ngang thân tường

P

f G

K s = . (5.11) Trong đó:

Ks - Hệ số ổn định chống trựơt, căn cứ cấp công trình và tình hình tổ hợp

tải trọng để xác định, thông thường Ks ≥1,1÷1,3;

G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt tính toán

+ Ổn định chống trượt phẳng của tường phòng hộ theo mặt cắt đáy đệm:

P

P f g G

s

+ +

=( ). (5.12) Trong đó:

G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy tường,

(KN hoặc KN/m);

P - Hợp lựu theo phương ngang tác dụng lên đáy tường

(KN hoặc KN/m);

g - Trọng lượng vật liệu của lớp đệm và khối phản áp (KN hoặc KN/m);

PE - Áp lực đất bị động (KN hoặc KN/m) Đối với bệ đáy âm có thể lấy 30% trị số tính toán

Ks và f có ý nghĩa giống như cũ

+ Đối với đất nền có tính dính, ổn định chống trượt theo bề mặt đất nền được tính như sau:

P

P A C tg g G

s

+ + +

= ( ) ϕ

(5.13) Trong đó:

ϕo - Góc ma sát trong giữa đáy tường và nền

Khi không có số liệu thực đo, có thể lấy ϕo = ϕ ,

ϕ - góc ma sát trong của đất nền (o);

Co - Lực dính kết trên mặt trượt, lấy Co = ( )C

6

1 4

1 −

C - lực dính kết của đất nền, (Kpa);

A - Diện tích đáy tường

Các ký hiệu khác có ý nghĩa như trước

Các trị số ϕ và C nói trên có thể dùng chỉ tiêu cắt nhanh cố kết từ kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp trong phòng

5.11.4 Tính toán lún

- Nội dung: Xác định độ lún tổng cộng của thân đê và nền đê ở vị trí đường tim đỉnh

đê và các vị trí cần thiết khác

- Mặt cắt tính toán: Theo điều kiện địa chất của nền đê, lớp đất đắp, mặt cắt thân đê

và tải trọng mà chia thành nhiều đoạn, chọn mặt cắt đại biểu để tính toán độ lún

- Lún nền đê bao gồm 2 thành phần: lượng lún ban đầu và lượng lún cố kết Lún ban đầu là phần lún gây ra lập tức ngay sau khi gia tải đất nền Đối với nền đất bão hòa,

đó là do sự trương nở hông của khối đất, đối với nền đất phi bão hòa, ngoài sự trương nở hông ra, còn do sự nén ép hoặc bị thoát ra của chất khí trong khe giữa các hạt

Trong trường hợp chiều rộng đáy của đê biển lớn hơn chiều dày lớp đất nền bị nén,

có thể không tính lượng lún ban đầu, nhưng nếu tỷ số tương đối của 2 đại lượng đó tương đối nhỏ, thì lượng lún ban đầu không thể bỏ qua

Lún cố kết là thành phần chính yếu của lún đất nền đê biển, gây ra do nước và khí trong đất nền bị đẩy ra dưới tác dụng của tải trọng, làm cho thể tích khối đất bị nén ép dần và giảm nhỏ

Trên thực tế, hậu kỳ cố kết của khối đất còn có lún cố kết thứ cấp, thời gian duy trì khá dài, thông thường cũng không thể bỏ qua

+ Tính toán lún ban đầu

Trị số lún ban đầu Si được tính toán như sau:

E

B P

P - Áp lực phân bố đều trên nền đê biển, (KN/m2);

B - Kích thước cạnh ngắn của nền đê, (m);

µ - Hệ số Poisson của đất (đối với đất bão hoà, µ =0,5);

E - Môđun đàn hồi của đất nền (Kpa), thường tìm được thông qua thí nghịêm cắt không thoát nước 3 trục hoặc thí nghiệm nén đơn trục Tốt nhất, trong thiết bị

3 trục, tiến hành thí nghịêm chất tải và dỡ tải nhiều lần, tìm ra môđun gia tải để làm môđun đàn hồi;

ζ - Hệ số ảnh hưởng, có thể tham khảo trị số trong bảng 5.11

Trị số ζ đối với nền cứng trung bình toàn nền

(5.15)

So - Tổng trị số lún khi cọc bên không chuyển dịch ra ngoài nữa, sau khi đã hoàn tất chất tải

e

e e S

S

1

2 1

1 (5.16) Trong đó:

e ij - tỷ lệ rỗng khi nén đã ổn định dưới tác dụng của trọng lực của lớp đất thứ j;

e 2j - Tỷ lệ rỗng khi nén đã ổn định dưới tác dụng của ứng lực tỷ lệ của lớp đất thứ i và ứng lực phụ gia;

hj - Chiều dày lớp đất thứ j, (m);

Si - Lượng nén ép của lớp đất thứ j

6 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH GIA CỐ MÁI ĐÊ BIỂN

Công trình gia cố mái đê biển còn gọi là kè lát mái hay kè ốp mái Kè lát mái được phân ra chân kè, thân kè và đỉnh kè

Áp dụng cho vùng có mức độ xâm thực bãi biển ít, chân kè chỉ chống đỡ dòng chảy

do sóng tạo ra ở chân đê

Chân kè nông áp dụng vật liệu bảo vệ mái kè là đá thả rối, cấu kiện bê tông hoặc vật liệu hạt rời, chiều dày lớp bảo vệ là D, Chiều sâu cắm mũi kè vào nền là Yme Chân kè nông được thể hiện trong một số dạng phổ biến như hình 6.1a, 6.1b, 6.1c, 6.1d và 6.1 e

Hình 6.1c Áp dụng nơi có bãi ổn định Hình 6.1d Áp dụng nơi có bãi ổn định

6.1.2 Chân kè sâu

Áp dụng cho vùng bãi biển bị xâm thực mạnh, bảo đảm ổn định khi mặt bãi bị xói sâu Chân kè sâu phải có chiều sâu từ mặt bãi tự nhiên đến đáy chân kè tối thiểu 1,0 m Chân kè sâu có nhiều loại, thường dùng các loại sau:

trước chân công trình vượt quá độ sâu giới hạn thì phải thiết kế giảm độ sâu nước trước chân công trình bằng giải pháp thích hợp

6.1.3 Kích thước vật liệu chân kè

- Vật chân kè phải ổn định dưới tác dụng của dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê

- Vận tốc cực đại của dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê được xác định:

s s

s max

L

h4.sinh

g.L

.HV

ππ

π

Trong đó:

Vmax - Vận tốc cực đại của dòng chảy (m/s);

Ls, Hs - Chiều dài và chiều cao sóng thiết kế (m);

H - Độ sâu nước trước đê (m);

γ γ K

.H γ G

B D

SD B

3 3

G - Trọng lượng tối thiểu của khối phủ mái nghiêng (T);

γB - Trọng lượng riêng trong không khí của vật liệu khối phủ (T/m3);

γ - Trọng lượng riêng của nước biển; 1,03 T/m3;

α - Góc nghiêng của mái đê so với mặt phẳng nằm ngang (ctg α = m), độ;

HSD - Chiều cao sóng thiết kế, lấy HSD = HS xác định theo phụ lục C

KD -Hệ số ổn định, lấy theo bảng 6.2

Bảng 6.2 Hệ số ổn định khối vật liệu chân kè

6.2.1 Dạng kết cấu và điều kiện áp dụng

Dạng kết cấu gia cố mái, tuỳ khả năng kinh tế, kỹ thuật, có thể lựa chọn căn cứ vào

bảng 6.3

Bảng 6.3 Dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện sử dụng

TT Kết cấu lớp gia cố mái Điều kiện áp dụng

1 Trồng cỏ

- Sóng có Hs ≤ 0,5m, dòng chảy có v < 1m/s hoặc có bãi cây ngập mặn trước đê;

- Mái đê có điều kiện phù hợp để cỏ phát triển

2 Đá hộc thả rối - Nơi có nguồn đá phong phú;

- Mái đê thoải, yêu cầu mỹ quan ít

- Yêu cầu mỹ quan

7 Tấm bê tông đúc sẵn, liên

kết mảng

- Sóng lớn, dòng chảy mạnh;

- Có yêu cầu mỹ quan;

- Mái đê ít lún sụt, ít thoát nước;

- Có điều kiện thi công và chế tạo mảng

8 Hỗn hợp nhiều loại - Mực nước dao động lớn, mái gia cố dài;

- Yêu cầu sử dụng khác nhau

Hình 6.2 Mặt cắt ngang một số dạng kết cấu gia cố mái đê

6.2.3 Chiều dày lớp phủ mái

tác dụng của sóng được tính theo công thức sau:

3

s

s s d

d

H

L.m

H.γγ

γ0,266

δ

−

= (6.3)

Trong đó:

δd - Chiều dày lớp đá hộc lát (một lớp đá) trên mái đê (m);

γd, γ - Trọng lượng riêng của đá và nước (t/m3);

m - Hệ số mái dốc;

Ls - Chiều dài sóng thiết kế (m);

Hs - Chiều cao sóng thiết kế (m);

Xác định theo phụ lục C

6.2.3.2 Lớp phủ mái bằng tấm bản bê tông

- Tính theo công thức trong quy phạm thiết kế đê Trung Quốc (GB50286- 98):

.ml

L

.H

t S B

S

γη

δ

−

= (6.4) Trong đó:

δB - Chiều dày tấm bản bê tông ( m);

η - Hệ số

η = 0,0075 đối với bản lát khan;

η = 0,10 đối với bản phần trên lát khan, phần dưới chít mạch;

Hs - Chiều cao sóng thiết kế (m)

Ls - Chiều dài sóng thiết kế (m);

lt - Chiều dài cạnh tấm bê tông theo phương vuông góc với đường

mép nước (m);

m - Hệ số mái dốc;

γ, γB - Trọng lượng riêng của nước và của bê tông (t/m3)

- Tính theo công thức Pilarczyk, K.W:

.ξ32

γ B γ

γ S H B δ

−

=

ϕ (6.5) Trong đó:

Hs - Chiều cao sóng thiết kế (m),

ξ - Hệ số sóng vỡ:

s

s

LH

tgα

ξ= ; (6.6)

φ - Hệ số phụ thuộc vào hình dạng và cách lắp đặt các cấu kiện, lấy theo

bảng 6.4

Các ký hiệu khác như công thức 6.4

Bảng 6.4 Hệ số φ theo cấu kiện và cách lắp đặt

Loại cấu kiện và cách lắp đặt Φ

Tấm lát đặt trên lớp geotextile và nền đất sét tốt 5

Tấm lát tự chèn trên lớp đệm tốt 8

Tính toán theo công thức 6.5 và 6.6, chọn kết quả lớn hơn để thiết kế

6.2.4 Các loại cấu kiện lát mái bằng bêtông đúc sẵn

Thường dùng được thống kê trong bảng 6.5

Bảng 6.5 Các loại cấu kiện lát mái bằng bê tông đúc sẵn

Loại cấu kiện Hình dạng Cấu tạo bề mặt

trực tiếp với sóng

Phương thức liên kết Hình

a Tấm chữ nhật có gờ nhô;

b Tấm chữ nhật có khuyết lõm;

c Tấm chữ T;

d Tấm chữ nhật lỗ mắt cáo;

e Tấm lục lăng có gờ nhô;

f Tấm lục lăng có lỗ thoát nước

Hình 6.3b Một số loại bản

bê tông đúc sẵn có cơ cấu

tự chèn, liên kết mảng a) Chèn lệch, mặt phẳng;

b) Chèn lệch, mặt có lỗ; c) Chồng bậc thang;

d) Xâu cáp;

e) Móc mang

Ghi chú:Khi tính toán độ dày và quy mô công trình bảo vệ mái đê biển cần phải đề cập đến yếu giảm sóng do tác dụng của công trình giảm sóng trước đê

6.2.5 Lỗ thoát nước và khe biến dạng

6.2.5.1 Gia cố mái kín nước:

Đá xây, bê tông đổ tại chỗ có diện tích bề mặt lớn cần kiểm tra ổn định khi xuất hiện lực đẩy nổi Để giảm áp lực đẩy nổi lên tấm bê tông, tấm đá xây liền mạch cần phải

có lỗ thoát nước ở phần mực nước thay đổi khi dưới lớp bê tông hoặc đá xây liền mảng

có lớp vật liệu giữ nước Lỗ thoát nước bố trí theo hình hoa mai, đường kính lỗ (5 ÷10)

cm Khoảng cách giữa các lỗ từ (2 ÷3) m Dưới lỗ phải có lớp lọc để đảm bảo thoát nước

dễ dàng và vật liệu lớp lọc không bị lôi theo lỗ giảm áp ra ngoài

6.2.5.2 Khe biến dạng

Bố trí cho kết cấu gia cố mái loại kín nước, cách nhau từ 15÷20m dọc theo hướng trục đê

6.3 Đỉnh kè

Khi thiét kế cho trường hợp đỉnh đê không có tường, cần thiết phải thiết kế gờ trên đỉnh kè lát mái để đảm bảo an toàn giao thông,chiều cao từ 0,2 đến 0,5m,gờ có thể bố trí đứt quãng

6.3.2 Trường hợp đỉnh đê có tường hắt sóng

Trường hợp đỉnh đê có tường hắt sóng,khi thiết kế đỉnh tường phải kết hợp để kết cấu đỉnh kè cho phù hợp, bố trí tường đỉnh phía mép ngoài đỉnh đê để giảm khối lượng đất đắp

Hình 6.4: Mũi hắt sóng của tường đỉnh trên đê

Hình thức này sẽ ngăn được một phần nước tràn do có mũi hắt sóng Tường đỉnh có thể là tường đứng cũng có thể kết cấu dạng cong hắt sóng ra phía biển

Hình 6.5: Một số kiểu tầng lọc

Trong lớp hạt có các đường kính khác nhau, khoảng cách giữa các hạt lớn được lấp

nhét bởi các hạt có kích thước nhỏ hơn, gọi là d 15 – là đường kính của sàng chỉ cho phép lọt 15% khối lượng hạt Như vậy, đường thoát ra của hạt nhỏ trong tầng lọc được xác

định bằng đường kính lọt sàng d 15 Các hạt lớn nhất của lớp nền, d 85B như hình vẽ, sẽ bị tắc trong các lỗ rỗng của tầng lọc và chặn các hạt khác của lớp nền lại, giữ cho lớp nền bên trong được ổn định, nghĩa là các đường kính hạt bên trong lớp nền không nên quá lớn, do đó các hạt lớn hơn có thể giữ các hạt nhỏ hơn lại

Hình 6.6: Sự lấp nhét của các hạt và đường cong cấp phối của tầng lọc