Nghiên cứu lớp bảo vệ mái đê biển bằng vật liệu hỗn hợp có nhựa đường (asphalt) chèn trong đá hộc áp dụng để thay thế lớp bảo vệ cũ bị hư hỏng cho đê biển hải hậu – nam định

Tình hình nghiên cứu, sử dụng vật liệu asphalt chèn trong đá hộc ở nước ta hiện nay...27 Kết luận chương 1...29 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VỀ KẾT CẤU LỚP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN BẰNG VẬT

Sau thời gian nghiên cứu, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ Xây

dựng công trình thủy với đề tài “Nghiên cứu lớp bảo vệ mái đê biển bằng vật liệu hỗn hợp có nhựa đường (asphalt) chèn trong đá hộc Áp dụng để thay thế lớp bảo vệ cũ bị hư hỏng cho đê biển Hải Hậu – Nam Định”

Có được kết quả này, lời cảm ơn đầu tiên, tác giả xin được bày tỏ lòngbiết ơn sâu sắc nhất đến hai thầy hướng dẫn: GS.TS Hồ Sĩ Minh và TS.Nguyễn Thanh Bằng, những người trực tiếp hướng dẫn, đã dành nhiều thờigian, tâm huyết hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã giảng dạy trong thờigian học cao học tại Trường Đại học Thuỷ lợi, các thầy cô giáo trong KhoaCông trình Trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội, phòng Đào tạo đại học và sauđại học đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức để tôi có thể hoàn thànhđược luận văn này

Những lời sau cùng xin dành cho gia đình, Bố, Mẹ cùng các đồng nghiệptrong cơ quan đã chia sẻ khó khăn và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thànhđược luận văn tốt nghiệp này

Tuy đã có những cố gắng nhưng vì thời gian thực hiện Luận văn có hạn,trình độ bản thân còn hạn chế nên không thể tránh được những sai xót Tác giảxin trân trọng và mong được tiếp thu các ý kiến đóng góp của các Thầy, Cô, bạn bè và đồng nghiệp.

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Xuân Thủy

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu độc lập của bản thân với

sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn Những thông tin, dữ liệu, số liệu đưa ratrong luận văn được trích dẫn rõ ràng, đầy đủ về nguồn gốc Những số liệuthu thập và tổng hợp của cá nhân đảm bảo tính khách quan và trung thực

Hà nội, ngày tháng năm 2015

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Xuân Thủy

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KẾT CẤU LỚP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN 5 1.1 Tổng quan kết cấu lớp bảo vệ mái đê biển trên thế giới 5

1.1.1 Kết cấu lớp bảo vệ đê phía biển bằng vật liệu thấm được 5

1.1.2 Kết cấu lớp bảo vệ mái đê phía đồng 10

1.2 Tổng quan kết cấu lớp bảo vệ mái đê biển trong nước 12

1.2.1 Khái quát hệ thống đê biển Việt Nam 12

1.2.2 Kết cấu lớp bảo vệ đê phía biển bằng vật liệu thấm được 21

1.2.3 Kết cấu lớp bảo vệ mái đê phía đồng 24

1.2.4 Những nghiên cứu gần đây về kết cấu lớp bảo vệ mái đê phía biển 25

1.3 Nghiên cứu sử dụng vật liệu asphalt để gia cố bảo vệ mái đê biển 25

1.3.1 Tình hình chung về nghiên cứu các giải pháp bảo vệ đê biển ở Việt Nam hiện nay 26

1.3.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng vật liệu asphalt chèn trong đá hộc ở nước ta hiện nay 27

Kết luận chương 1 29

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VỀ KẾT CẤU LỚP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN BẰNG VẬT LIỆU ASPHALT CHÈN TRONG ĐÁ HỘC 30

2.1 Đặc điểm kỹ thuật của kết cấu vật liệu hỗn hợp có nhựa đường (Asphalt) 30

2.1.1 Bê tông nhựa đường, còn gọi là bê tông asphalt (asphaltic concrete) 30 2.1.2 Mát tít nhựa đường (asphalt mastic) 31

2.1.3 Vữa bitum (grouting mortars): 31

2.1.4 Asphalt độn đá (dense stone asphalt) 31

2.1.5 Asphalt độn nhiều đá (open stone asphalt - OSA) 31

2.1.6 Asphalt cát ít nhựa đường (lean sand asphalt - LSA) 32

2.1.7 Tấm mảng asphalt (asphalt membranes) 32

2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế đê biển trong lớp gia cố bằng Asphalt 32

2.2.2 Những yêu cầu chung của thân đê 33

2.2.3 Cơ sở thiết kế 35

2.3 Xác định chiều dày lớp gia cố 36

2.3.1 Cơ sở chung xác định kích thước lớp gia cố mái đê biển bằng vật liệu hỗn hợp .36

2.3.2 Nguyên lý thiết kế xác định chiều dày lớp gia cố 37

2.4 Nghiên cứu tính toán kiểm tra điều kiện đẩy nổi 38

2.4.1 Áp suất đẩy nổi thủy lực do chênh lệch mực nước 39

2.4.2 Nguyên tắc chung trong nghiên cứu tính toán kiểm tra điều kiện đẩy nổi 40

2.5 Nghiên cứu tính toán kiểm tra điều kiện trượt 41

2.5.1 Yêu cầu chung 41

2.5.2 Thiết kế độ dày lớp gia cố khi có gia cố chân 41

2.6 Nghiên cứu tính toán kiểm tra điều kiện an toàn lớp gia cố khi chịu tác động sóng dội vào 42

2.6.1 Cơ chế phá hoại do sóng đổ vào lớp gia cố mái đê 42

2.6.2 Phương pháp tính toán 43

Kết luận chương 2 46

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ THIẾT KẾ THAY THẾ LỚP BẢO VỆ CŨ HƯ HỎNG CHO ĐÊ BIỂN HẢI HẬU – NAM ĐỊNH 47

3.1 Điều kiện tự nhiên vùng 47

3.1.1 Đặc điểm tự nhiên tỉnh Nam Định 47

3.1.2 Đặc điểm tự nhiên huyện Hải Hậu 50

3.2 Đánh giá nguyên nhân hư hỏng lớp bảo vệ mái đê biển Hải Hậu phải thay thế 51

3.2.1 Hiện trạng đê biển tỉnh Nam Định 51

3.2.2 Đặc điểm các tuyến đê biển huyện Hải Hậu 55

3.2.3 Hiện trạng tuyến đê biển Hải Thịnh – Hải Hậu 59

3.2.4 Nguyên nhân hư hỏng lớp bảo vệ mái đê biển Hải Hậu 62

3.3.1 Xác định điều kiện tính toán 68

3.3.2 Tính toán chiều dày lớp phủ 71

3.4 Nghiên cứu tính toán kiểm tra điều kiện đẩy nổi 71

3.4.1 Xác định áp lực đẩy nổi 71

3.4.2 Kiểm tra chiều dày thiết kế đảm bảo tiêu chuẩn đẩy nổi 72

3.5 Nghiên cứu tính toán kiểm tra điều kiện trượt 73

3.6 Kiểm tra an toàn lớp gia cố khi chịu tác động sóng dội vào 74

Kết luận chương 3 80

KẾT LUẬN 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

Hình 1.1: Gia cố mái đê biển ở Hà Lan 5

Hình 1.2 Cấu kiện bê tông lắp ghép 6

Hình 1.3 Cấu kiện gia cố đê biển Nhật Bản 6

Hình 1.4 Thảm bê tông được sử dụng làm kè đê biển ở Hà Lan 7

Hình 1.5 Thảm gia cường bằng hệ thống túi vải địa kỹ thuật 8

Hình 1.6 Ứng dụng loại vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc thi công đê biển ở Hà Lan (2013) 10

Hình 1.7 Thảm có chống xói mái đê 11

Hình 1.8 Sử dụng lưới sợi tổng hợp kết hợp trồng cỏ chống xói 11

Hình 1.9 Bể bê tông có bố trí ống tiêu nước 12

Hình 1 10 Một số hình ảnh hư hỏng đê kè biển sau bão số 7 năm 2005 13

Hình 1.11 Đê biển đảo Cát Hải , đê biển Đồ Sơn, Hải Phòng 14

Hình 1.12 Đê biển tỉnh Nam Định 15

Hình 1.13 Kết cấu bảo vệ mái đê biển ở Miền Trung 16

Hình 1.14 Kết cấu bảo vệ mái đê biển ở Miền Nam 20

Hình 1.15 Kè bảo vệ mái bằng đá lát khan ở Nam Định 22

Hình 1.16 Kết cấu bảo vệ mái đê biển ở miền Bắc 24

Hình 1.17 Thi công rót hỗn hợp asphalt vào đá hộc gia cố mái đê tại Zeeland 26

Hình 2.1 Biểu đồ quan hệ giữa mô đun phản lực nền và chiều dày lớp phủ 13] 38

Hình 2.2- Sơ đồ áp suất đẩy nổi dưới đáy lớp gia cố bằng vật liệu hỗn hợp asphalt 41

Hình 2.3 Biến dạng lớp gia cố bằng đá hộc chèn trong vữa asphalt [11] 42

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán kiểm tra tác động của sóng dội [11] 43

Hình 3.1 Bản đồ tỉnh Nam Định 47

Hình 3.2 Bản đồ đê biển huyện Hải Hậu 59

Hình 3.3 Vị trí đoạn đê biển nghiên cứu 61

Hình 3.4 Hư hỏng đê biển Hải Hậu 62

Hình 3.5 kết cấu mái đê gia cố bằng vật liệu hỗn hợp Asphalt chèn trong đá hộc 71

Hình 3 6 Thi công rót vữa asphalt vào trong đá hộc (6/2015) 77

Hình 3.7 Lớp bảo vệ mái đê sau khi đã hoàn thành (7/2015) 78

Hình 3.8 Kiểm tra chất lượng thi công (7-2015) 79

Hình 3.9 Lớp bảo vệ mái đê sau một thời gian làm việc (10/2015) 79

Bảng 1.1: Hiện trạng các thông số về tuyến đê biển ĐBSCL 27 Bảng 3.1: Mực nước cao nhất ứng với các mức bảo đảm P%: 68 Bảng 3.2: Chiều cao nước dâng do bão vùng bờ biển 200N-210N 69

KHCN Khoa học công nghệ

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nước ta có trên 3200km bờ biển trải dài từ Bắc vào Nam với hệ thống đêbiển đã được hình thành củng cố qua nhiều thời kỳ Hệ thống đê biển nước ta

là tài sản quý của Quốc Gia, là hạ tầng cơ sở quan trọng đối với sự phát triển

ổn định kinh tế, xã hội, quốc phòng và an ninh cho cả nước nói chung và nhândân vùng ven biển nói riêng

Đê biển Việt Nam chủ yếu đắp bằng đất, có dạng mặt cắt hình thang, máiphía biển có m = 2 đến m = 4 Lớp bảo vệ mái đê biển đa dạng, song phổ biến

- Tấm bê tông đúc sẵn, ghép rời;

- Tấm bê tông đúc sẵn, liên kết mảng;

Nhiều nước tiên tiến trên thế giới như Mỹ, Anh, Đức và đặc biệt là HàLan đã nghiên cứu thành công và sử dụng rất phổ biến loại vật liệu khôngthấm cát, đá và bitum bảo vệ mái đê biển So với các vật liệu gia cố chúng tathường dùng trước đây là bê tông hoặc bê tông cốt thép thì vật liệu hỗn hợpnhựa đường, cát, đá có những tính năng ưu việt hơn hẳn, đó là: khả năngchống xâm thực trong môi trường nước biển tốt hơn, khả năng biến dạng, đànhồi tốt, có thể thích ứng một cách mềm dẻo với những biến dạng, lún sụt củanền đê và thân đê, hạn chế được những lún sụt, xói lở cục bộ của đê biển, độbền và tuổi thọ cao, khoảng 50-70 năm (Thực tế ở Hà Lan có những côngtrình xây dựng từ những năm 1950 đến nay vẫn còn tồn tại), v.v… Ở nước ta,vấn đề này trước đây chưa được nghiên cứu và hiện nay đang được nghiêncứu (Đề tài độc lập cấp Nhà nước: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hỗn hợp đểgia cố đê biển chịu được nước tràn qua do sóng, triều cường, bão và nướcbiển dâng) Việc nghiên cứu ứng dụng phải xem xét đầy đủ các yếu tố tựnhiên, khả năng ứng dụng, bảo vệ môi trường… trong điều kiện Việt Nam.Đặc biệt nhu cầu cần phải sửa chữa các lớp bảo vệ đê biển đã bị hư hỏng.

Vì những lý do nêu trên, tác giả đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu lớp bảo

vệ mái đê biển bằng vật liệu hỗn hợp có nhựa đường (asphalt) chèn trong đá hộc Áp dụng để thay thế lớp bảo vệ cũ bị hư hỏng cho đê biển Hải Hậu - Nam Định” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.

2 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu sử dụng kết cấu lớp bảo vệ mái đê biển bằng vật liệu asphaltchèn trong đá hộc thay thế lớp bảo vệ cũ đã bị hư hỏng tại đê biển Hải Thịnh -Hải Hậu - Nam Định Các mục đích cụ thể là:

- Tổng kết đưa ra được phương pháp chủ yếu tính toán kết cấu lớp bảo

vệ mái đê biển bằng vật liệu asphalt chèn trong đá hộc

- Áp dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế thay thế lớp bảo vệ mái đêbiển cũ đã bị hư hỏng bằng vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc tại đê

biển Hải Thịnh - Hải Hậu - Nam Định.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.1 Đối tượng nghiên cứu

Kết cấu lớp bảo vệ mái đê phía biển dạng vật liệu hỗn hợp asphalt

1.2 Phạm vi nghiên cứu

Vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc trong điều kiện sửa chữa mái

đê biển đã gia cố bị hư hỏng

1.3 Giới hạn nghiên cứu

Tính toán thiết kế kết cấu lớp bảo vệ mái phía biển, công nghệ xây dựng

áp dụng cho đê biển Hải Thịnh, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định

4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau đây: Phương phápđiều tra thực địa, khảo sát hiện trường; Phương pháp tổng hợp và phân tích;Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài nghiên đưa ra cơ sở lý luận về phương pháp tính toán kết cấu lớpbảo vệ mái đê biển bằng vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc

1.5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở thiết kế và thi công sửa chữathử nghiệm cho đoạn đê biển Hải Thịnh, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định (thaythế kết cấu cũ đã hư hỏng) theo kết cấu mới, làm tiền đề để nhân rộng trongtương lai

6 Nội dung của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn gồm có 3 chươngnhư sau:

Chương 1: Tổng quan kết cấu lớp bảo vệ mái đê biển

Chương 2: Tính toán kết cấu lớp bảo vệ mái đê biển bằng vật liệu asphaltchèn trong đá hộc.

Chương 3: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế thay thế lớp bảo vệ

cũ đã bị hư hỏng cho đê biển Hải Hậu – Nam Định

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN KẾT CẤU LỚP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN

1 Tổng quan kết cấu lớp bảo vệ mái đê biển trên thế giới.

1.1.1 Kết cấu lớp bảo vệ đê phía biển bằng vật liệu thấm được

1.1.1.1 Đá lát khan, thảm đá, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép

Hiện nay trên thế giới phổ biến nhất vẫn là hình thức bảo vệ mái bằng đá

đổ, đá lát khan, thảm đá, cấu kiện bê tông đúc sẵn, cấu kiện bê tông lắp ghépvới các dạng liên kết khác nhau Hình 1.1 thể hiện một đoạn đê ở Hà Lan, mái

đê được gia cố bằng các biện pháp: Một đoạn đê dùng đá lát khan, một đoạn

đê sử dụng kết cấu bê tông lắp ghép và phía trên cơ được trồng cỏ bảo vệ

Hình 1.1: Gia cố mái đê biển ở Hà Lan Cấu kiện bê tông lắp ghép: là dùng các cấu kiện bê tông có kích thước

và trọng lượng đủ lớn đặt liên kết tạo thành mảng bảo vệ chống xói cho máiphía biển do tác động của sóng và dòng chảy Để gia tăng ổn định và giảmthiểu kích thước cấu kiện người ta không ngừng nghiên cứu cải tiến hìnhdạng cấu kiện và liên kết giữa các cấu kiện theo hình thức tự chèn Kết cấuloại này dễ thoát nước, dễ biến dạng cùng với đê nên có độ ổn định của kếtcấu tương đối cao

Các cấu kiện bê tông gia cố đúc sẵn có xu hướng chuyển từ dạng “bản”như đang được sử dụng phổ biến hiện nay sang dạng “cột” để tăng ổn định và

dễ sửa chữa khi có sự cố Với các nước phát triển, vì có điều kiện kinh tế nêncác cấu kiện gia cố trước kia không đảm bảo trọng lượng được bóc bỏ, thay thế bằngcác cấu kiện dày hơn, nặng hơn Hình 1.2 thể hiện so sánh giữa cấu kiện bảo vệ mái đê trước kia và cấu kiện đang thay mới (HydroBlock) ở một đoạn đê của Hà Lan.

a) Bóc bỏ cấu kiện gia cố cũ b) Thay thế bằng cấu kiện mới

Hình 1.2 Cấu kiện bê tông lắp ghép

Có rất nhiều dạng kết cấu bê tông gia cố, hình dạng của kết cấu gia cốdựa trên tiêu trí liên kết mảng và giảm sóng Hình 1.3 thể hiện một dạng kếtcấu gia cố đê biển của Nhật Bản

Hình 1.3 Cấu kiện gia cố đê biển Nhật Bản

Tính tới thời điểm hiện nay, gia cố mái đê biển bằng các cấu kiện bêtông đúc sẵn vẫn phổ biến nhất do các ưu điển nổi trội về sự ổn định của

mảng gia cố dưới tác động của sóng và dễ dàng thi công kể cả thi công thủcông lẫn thi công cơ giới.

Thảm đá: Các rọ bằng thép bọc chất dẻo hoặc chất dẻo trong đựng đầy

đá gọi là “thảm đá” Thảm đá dùng để chống xói cho đê và bờ sông, bờ biển

do tác động của sóng và dòng chảy Ý tưởng của kết cấu này là liên kết đánhỏ lại thành khối lớn để sóng và dòng chảy không phá hỏng được

Thảm bê tông: Các cấu kiện bê tông được nối với nhau tạo thành mảng

liên kết, các cấu kiện này liên kết với nhau bằng dây cáp, bằng các móc, giữacác cấu kiện thường đệm bằng cao su, hoặc lấp đầy bằng sỏi, gạch xỉ Phải bốtrí tầng lọc ngược giữa thảm bê tông với thân đê Thể hiện ở hình 1.4

Hình 1.4 Thảm bê tông được sử dụng làm kè đê biển ở Hà Lan

Thảm bằng các túi địa kỹ thuật chứa cát: Các túi địa kỹ thuật được bơm

đầy cát đặt trên lớp vải địa kĩ thuật, liên kết với nhau thành một hệ thống gọi

là thảm túi cát để bảo vệ mái dốc của đê, bờ sông, bờ biển Hình 1.5 là ảnhchụp một đoạn kè chống xói bằng hệ thống các túi địa kỹ thuật trên đảo Sylt-Kliffende-Đức

Hình 1.5 Thảm gia cường bằng hệ thống túi vải địa kỹ thuật

Hệ thống ống địa kỹ thuật chứa cát : Sử dụng ống địa kĩ thuật, có đường

kính từ 0,5m đến 2,5m, kích thước tuỳ thuộc vào yêu cầu công trình Chiềudài mỗi ống trung bình khoảng 60m-100m Định vị ống vào vị trí dự kiến sau

đó bơm dung dịch tỉ lệ 1 phần cát với 4 phần nước, cho đến khi ống đầy cáthoặc vữa xi măng, hình thành mặt cắt đê biển hoặc kết cấu dự định xây dựng

1.1.1.2.Kết cấu lớp bảo vệ đê biển bằng dạng vật liệu không thấm

Hàng thế kỷ trước đây, vật liệu nhựa đường đã được sử dụng ở vùngTrung Âu vào việc làm kín nước Vào năm 1893, Italy dùng nhựa đường phủmái đập đá đổ Năm 1934 Hà Lan dùng nhựa đường phủ đáy âu thuyềnFuliana Sau cơn bão 1953, Hà Lan đã sử dụng bê tông nhựa đường vào xâydựng đê biển Vật liệu này thường dùng kết hợp với vật liệu khác để giacường, chẳng hạn nhựa đường-đá xếp, nhựa đường-bê tông khối, bê tôngasphalt ứng dụng trong xây dựng công trình thủy lợi, đê biển của nhiều nướctiên tiến như Nauy, Hà lan, Mỹ và một số nước khác

Nhiều nước trên thế giới trong đó có Hà Lan nghiên cứu thành công và

sử dụng rất phổ biến vật liệu cát, đá và bitumen để bảo vệ mái đê biển từ năm

1960 và vẫn bền vững cho đến ngay nay So với các vật liệu gia cố mái đêbiển thường dùng trước đây ở nước ta là bê tông hoặc bê tông cốt thép thì vậtliệu hỗn hợp nhựa đường, cát, đá có những tính năng ưu việt hơn hẳn, đó là:khả năng chống xâm thực trong môi trường nước biển tốt hơn, khả năng biếndạng, đàn hồi tốt, có thể thích ứng một cách mềm dẻo với những biến dạngcủa nền đê và thân đê, hạn chế được những lún sụt, xói lở cục bộ của đê biển,

độ bền và tuổi thọ cao hơn nhiều, v.v…

Lớp gia cố đê biển bằng vật liệu hỗn hợp có nhựa đường (gọi tắt làasphalt) bao gồm 4 loại:

- Vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc – asphalt grouting mortars(dạng A);

- Asphalt nặng độn nhiều đá - Dense Stone Asphalt - DSA (dạng B);

- Asphalt độn nhiều đá - Open Stone Asphalt - OSA (dạng C);

- Bê tông nhựa đường - asphaltic concrete (dạng D)

a) Đối với áp dụng lớp gia cố dạng A : Phạm vi gia cố mái đê dạng vậtliệu này nên từ mực nước triều cường trở xuống, cao trình mép trên lớp gia cốtương đương với cao trình mực nước triều cường, cao trình mép dưới lớp gia

cố thấp hơn 1m so với mực nước triều thấp; từ mực nước triều cường đếnđỉnh đê gia cố bằng vật liệu khác

b) Đối với áp dụng lớp gia cố dạng B: Cao trình mép trên lớp gia cốbằng mực nước triều cường; từ mực nước triều cường đến đỉnh đê gia cố bẵngvật liệu khác; Cao trình mép dưới lớp gia cố thấp hơn 1m so với mực nướcchân triều

c) Đối với áp dụng lớp gia cố dạng C: Cao trình mép trên lớp gia cố bằngcao trình đỉnh mái đê, cao trình mép dưới lớp gia cố bằng cao trình mực nước

triều cao Chỉ dùng vật liệu này trong điều kiện bị ngập nước khi chế tạothành mattresses.

d) Đối với áp dụng lớp gia cố dạng D: Cao trình mép trên lớp gia cố

bằng đỉnh mái đê, Cao trình mép dưới lớp gia cố bằng mực nước triều cao.Còn áp dụng làm đường trên mặt đê

Hình 1.6 Ứng dụng loại vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc thi công đê

vệ chống xói bề mặt đê

Hình 1.7 Thảm có chống xói mái đê 1.1.2.2 Bảo vệ bằng thảm ba chiều sợi tổng hợp

Thảm ba chiều bằng sợi tổng hợp kết hợp với trồng cỏ tăng cường sứcchịu tải cho lớp đất tạo điều kiện thuận lợi ban đầu cho cỏ phát triển Bảo vệmái đê theo công nghệ này đảm bảo được điều kiện thân thiện với môitrường và tăng khả năng chống xói hơn so với thảm cỏ thông thường

Hình 1.8 Sử dụng lưới sợi tổng hợp kết hợp trồng cỏ chống xói

1.1.2.3 Giải pháp kết cấu thuỷ công giảm vận tốc xói do sóng tràn

Giải pháp này bố trí một bể bê tông đựng nước do sóng tràn ở trên đỉnh

đê Khi sóng tràn vào bể, có thể bố trí ống dẫn nước để tiêu nước về hạ lưu

Hình 1.9 Bể bê tông có bố trí ống tiêu nước

Trên đây là tổng hợp một số giải pháp công nghệ bảo vệ mái và tăngcường ổn định cho mái đê biển của một số nước trên thế giới, có thể thấy rằng

hệ thống đê của các nước tiên tiến trên thế giới rất vững chãi, an toàn và mỹquan nhờ thường xuyên đổi mới, phát triển công nghệ tính toán, thiết kế, thicông và áp dụng công nghệ vật liệu mới trong xây dựng đê biển

2 Tổng quan kết cấu lớp bảo vệ mái đê biển trong nước

2.1.1 Khái quát hệ thống đê biển Việt Nam

Chức năng của đê biển là bảo vệ những vùng đất phía sau khỏi bị ngậplụt Đê biển hầu hết được xây dựng bằng đất hoặc cát bọc đất, để không bị xóimòn và sụt lở, đê thường được bảo vệ bằng lớp áo gia cố với nhiều dạng khácnhau (revetment) Đê biển đã có lịch sử hình thành hơn 700 năm (kể từ thờiTrần, thế kỷ 13) Ban đầu là những đoạn đê nhỏ lẻ, thấp yếu ở Bắc Bộ, dầndần được nối kết lại, bồi trúc thêm Vài ba thập kỷ gần đây, bên cạnh những

nỗ lực của nhà nước và nhân dân ta, một số dự án củng cố, nâng cấp hệ thống

đê biển đã thực hiện, như: PAM 4617 (1993-1998); PAM 5325 (1996-2000)của FAO; hoặc từ các nguồn tài trợ như ADB (2000), CARE, CEC,OXFAM làm cho đê biển khu vực này được củng cố và nâng cấp đáng kể.Tuy nhiên, việc đầu tư còn mang tính chắp vá, thiếu đồng bộ, chủ yếutập trung vào việc đắp tôn cao, áp trúc thân đê bằng đất khai thác tại chỗ Hơn1/2 trong tổng chiều dài đê nói trên vẫn chưa đạt các chỉ tiêu thiết kế tối thiểu

Vì vậy, đê nhanh bị xuống cấp và thường xuyên hư hỏng Một số khu vực biển

tiến, bãi thoái; rừng phòng hộ trước đê bị xâm hại, đê biển thường xuyên bịsạt lở, hư hỏng, như: đê Hà Nam tỉnh Quảng Ninh; đê Cát Hải, Đồ Sơn, VinhQuang, Cầm Cập thành phố Hải Phòng; đê Giao Thủy, Hải Hậu tỉnh NamĐịnh; đê Y Vích, Hậu Lộc tỉnh Thanh Hóa, đê Hội Thống, đê Cẩm Xuyêntỉnh Hà Tĩnh v.v

Đặc biệt, trong năm 2005, vùng ven biển nước ta liên tiếp chịu ảnh hưởngtrực tiếp của các cơn bão số 2, số 6 và số 7 với sức gió mạnh cấp 11, cấp 12,giật trên cấp 12, vượt mức thiết kế của đê biển Bão số 7 lại đổ bộ vào đúngthời kỳ triều cường (là tổ hợp bất lợi ít gặp) dẫn đến các sự cố nghiêm trọng:Nước biển tràn qua đỉnh đê, gây sạt lở trên 54 km đê thuộc Hải Phòng, NamĐịnh, Thái Bình, Thanh Hóa; Vỡ đứt một số đoạn thuộc các tuyến đê Cát Hải (HảiPhòng), Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định), với tổng chiều dài 1.465m

Vỡ đê kè biển Tiên Lãng – Hải Phòng Vỡ đê kè biển Hải Hậu – Nam Định

Vỡ đê kè biển Nghĩa Hưng – Nam Định Vỡ đê, kè biển Hải Thanh – Thanh Hóa Hình 1 10 Một số hình ảnh hư hỏng đê kè biển sau bão số 7 năm 2005 2.1.1.1.Đê biển miền Bắc

Thuộc loại lớn nhất cả nước, tập trung chủ yếu ở các tỉnh Hải Phòng,Thái Bình, Nam Định Một số tuyến đê biển đã được nâng cấp hiện nay cócao trình đỉnh phổ biến ở mức +5,5m (kể cả tường đỉnh)

Đê biển Hải Phòng gồm 6 tuyến với chiều dài 103,731 km, có 57 tuyến kè bảo vệ

đê biển (46 tuyến kè lát mái và 11 tuyến kè mỏ hàn) với tổng chiều dài 35,992 km (34,691

km kè lát mái và 1,231 km kè mỏ hàn), có tổng số 69 cống dưới đê biển Đã thực hiện nâng cấp được 10,531km, đang thi công chiều dài 37,251km, chuẩn bị thi công 12,96km Cao trình đỉnh đê nâng cấp từ +2,5- +5,5 Bề rộng mặt đê từ 2,7-5m Có 38,4km đê được trồng cây chắn sóng phía trước.

Hình 1.11 Đê biển đảo Cát Hải , đê biển Đồ Sơn, Hải Phòng

Đê biển Thái Bình có tổng chiều dài 152,3km với 102 cống trong đó:Tuyến đê biển số 5 huyện Tiền Hải dài 26 km (12 cống), tuyến đê biển số 6huyên Kiến Xương và Tiền Hải dài 39,2 km (27 cống), tuyến đê biển số 7 dài45,1 km (26 cống), tuyến đê biển số 8 dài 42 km (37 cống) Cao trình thay đổi

từ + 2,7- +4,8, tường chắn sóng thay đổi từ +4,1 - +5, bề rộng mặt đê từ 6m, còn nhiều đoạn chưa được cứng hóa, đảm bảo bề rộng mặt đê tối thiểu.Nam Định có 91km đê biển trong đó có 45km là đê trực diện với biển, có

2,5-4 cửa sông chia cắt đê biển là cửa Ba Lạt (sông Hồng), cửa Hà Lạn (sông Sò),cửa Lạch Giang (sông Ninh Cơ) và cửa sông Đáy (sông Đáy) Đến nay, toàntỉnh đã kiên cố hóa được xấp xỉ 65 km đê ở những nơi xung yếu nhất tại cả 3huyện: Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hưng Những đoạn đê biển kiên cố theo

hướng vững chắc có thể chống được bão cấp 10 ứng với mực nước triều tầnsuất 5%

Hình 1.12 Đê biển tỉnh Nam Định

Ninh Bình: Có 42 km đê biển, các tuyến đê biển đã được nâng cấp, mặt

đê rộng 5 – 6 m kết cấu bê tông mác 250, cao trình từ +3.3 - +4.2 m, có làmtường chắn sóng cao 50cm bằng bê tông cốt thép Mái phía ngoài đã được gia

cố bằng đá hộc, cấu kiện bê tông

Đê biển miền Bắc hiện nay thường được gia cố bảo vệ mái phía biểnbằng một số kết cấu như: kè lát mái bằng đá lát khan, kè mái bằng bê tong, kèlát mái bằng cấu kiện bê tong đúc sẵn (Nam Định, Hải Phòng), kè mái bằng

đá xây, đá lát khan chít mạch (Thái Bình)

2.1.1.2.Đê biển Miền Trung

Thanh Hoá: tổng chiều dài toàn tuyến đê biển Thanh Hóa là 94,1625km(91 cống dưới đê), trong đó có 42 km đê trực tiếp biển, trong đó: tuyến đêbiển và đê cửa sông huyện Nga Sơn, L =11km (9 cống), huyện Hậu Lộc 18km(10 cống), huyện Hoằng Hóa 14km (5 cống), Quảng Xương 10,8km (15cống), Sầm Sơn 2km (7 cống) , Tĩnh Gia 41,028km (45 cống) Đê rộng từ3,5-6m, cao trình đỉnh +3,6-5,2

Nghệ An: có 147 km đê biển, đê cửa sông, các tuyến đê biển đã đượcnâng cấp đê Bãi Ngang 9,700 km, đê Kim Hải Hùng 9,534 km, đê Trung

Thịnh Thành 8 km Các tuyến đê cửa sông chưa được nâng cấp nhiều Cáctuyến đê mặt đê còn nhỏ hẹp 2 – 4 m kết cấu cấp phối, cao trình thấp +2,8 -+3,3 m Mái phía ngoài chủ yếu là đá lát khan.

Hình 1.13 Kết cấu bảo vệ mái đê biển ở Miền Trung

Đê biển từ Quảng Bình đến Quảng Nam: Là vùng có diện tích nhỏ hẹp,phần lớn các tuyến đê biển đều ngắn, bị chia cắt bởi các sông, rạch, địa hìnhđồi cát ven biển Một số tuyến bao diện tích canh tác nhỏ hẹp dọc theo đầmphá Đây là vùng có biên độ thuỷ triều thấp nhất, thường xuyên chịu ảnhhưởng của thiên tai Khác với vùng cửa sông đồng bằng Bắc Bộ chủ yếu làbồi, các cửa sông miền Trung có thể thay đổi tuỳ theo tính chất của từng con

lũ, do vậy tuyến đê được đắp theo một tuyến, không có tuyến quai đê lấn biểnhoặc tuyến đê dự phòng

Đê biển, đê cửa sông khu vực Miền Trung với nhiệm vụ ngăn mặn, giữngọt, chống lũ tiểu mãn hoặc lũ sớm bảo vệ sản xuất 2 vụ lúa đông xuân và hèthu, đồng thời phải đảm bảo tiêu thoát nhanh lũ chính vụ Một số ít tuyến đê, bảo

vệ các khu nuôi trồng thuỷ sản Đa số các tuyến đê biển bảo vệ diện tích canh tácnhỏ dưới 3.000 hecta Với mục tiêu, nhiệm vụ như trên, đê không cần đắp cao,nhưng cần phải gia cố 3 mặt để chống hư hỏng khi lũ tràn qua

Phần lớn các tuyến đê được đắp bằng đất thịt nhẹ pha cát, một số tuyếnnằm sâu so với cửa sông và đầm phá Đất thân đê là đất sét pha cát như đê tảGianh (Quảng Bình) đê Vĩnh Thái (Quảng Trị), Một số đoạn đê đã được

bảo vệ 3 mặt hoặc 2 mặt bằng tấm bê tông để cho lũ tràn qua như tuyến đêphá Tam Giang (Thừa Thiên Huế), đê hữu Nhật Lệ (Quảng Bình), Ngoàicác đoạn đê trực tiếp chịu tác động của sóng, gió được xây dựng kè bảo vệ,hầu hết mái đê được bảo vệ bằng cỏ, đê vùng cửa sông được bảo vệ bằng câychắn sóng với các loại cây sú, vẹt, đước Một số tồn tại của các tuyến đê biểnMiền Trung như sau:

- Hầu hết mặt đê chưa được gia cố cứng hoá, về mùa mưa bão mặt đêthường bị lầy lội nhiều đoạn không thể đi lại được

- Đến nay mới có khoảng 165km được xây dựng kè bảo vệ mái, phầnlớn mái đê phía biển chưa được bảo vệ, một số nơi đã được bảo vệ nhưngchưa đồng bộ hoặc chưa đủ kiên cố nên vẫn thường xuyên bị sạt lở đe doạ đến

an toàn của các tuyến đê biển

- Ngoài 22,5km đê thuộc Thừa Thiên Huế và một số đoạn đê thuộcQuảng Nam được gia cố 3 mặt, còn lại đa số mặt đê và mái đê phía đồng chưađược gia cố nên rất dễ bị xói, sạt khi lũ, bão gây nước dâng tràn qua

- Chưa đủ các đường tràn hoặc bảo vệ ba mặt có thể hoạt động nhưđường tràn

- Cần tiếp tục trồng cây chống sóng và tăng cường công tác quản lý, bảo vệ

- Mặt cắt đê: có dạng hình thang, mặt đê rộng 1,5 ÷ 3,0 m , mái đê phíabiển có m=2,0 ÷ 2,5 , mái phía đồng m = 1,5 ÷ 2,0

- Cao độ đỉnh đê: Cao độ đỉnh đê biến đổi từ +1,5 ÷ +4,0 và thấp dần từBắc vào Nam Cục bộ có một số tuyến cao hơn như Nghi Xuân, Nghi Lộc (HàTĩnh) là +4,5 ÷ 5,0

- Chất lượng đê: Thân đê phần lớn được đắp bằng đất thịt nhẹ pha cát, cótuyến được đắp bằng đất sét pha cát, đất cát Một số tuyến nằm sâu so với cáccửa sông và ven đầm phá, đất thân đê ven biển là đất cát như các tuyến đê củacác huyện Diễn Châu (Nghệ An), Kỳ Anh (Hà Tĩnh), Vĩnh Hài, Vĩnh Trinh(Quảng Trị)

- Mái đê: Mái đê các tỉnh Miền Trung hầu hết được bảo vệ bằng cỏ Một

số đoạn đê trực tiếp chịu sóng, gió được kè đá hoặc lát tấm bê tông Một sốđoạn đê ở phía Tây đầm phá thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế được lát tấm bê tông

ở ba mặt cách đây gần 20 năm, tuyến đê biển Nhật Lệ thuộc tỉnh Quảng Bìnhđược lát tấm bê tông 2 mặt Đê biển ở Nha Trang sử dụng kè lát mái bằng đáxây, đá chít mạch, thảm rọ đá Với vật liệu là đá hộc kích thước trung bìnhmỗi chiều khoảng (0,25-0,3)m

2.1.1.3 Đê biển Miền Nam

Tổng chiều dài tuyến đê Nam bộ hiện có khoảng 630 km, được hìnhthành qua nhiều thời kỳ, giai đoạn khác nhau với mục đích yêu cầu nhiệm vụcủa tuyến đê không giống nhau, vì vậy thiếu sự đồng bộ, thiếu sự nhất quán

về mục tiêu, nhiệm vụ và cũng thiếu sự thống nhất về các chỉ tiêu thiết kế,xây dựng

Đê biển Nam Bộ được xây dựng trên nền đất yếu, sức chịu tải nhỏ, thờigian cố kết chậm Đất nền đê thường gặp là các loại đất sét, á sét, á cát ở trạngthái dẻo cứng, dẻo mềm, dẻo chảy, chảy và các loại bùn sét, bùn á sét, bùn ácát có chứa nhiều hữu cơ

Đê Nam bộ được đắp bằng vật liệu tại chỗ, được bố trí lưu không mỗibên đê thường lớn hơn 10m, phía ngoài có rừng ngập mặn phòng hộ bảo vệ.Rừng ngập mặn phòng hộ có tác dụng bảo vệ bãi, chống xói lở bờ biển, giảmnăng lượng sóng, chiều cao sóng tác động đến đê, đồng thời còn có vai tròquan trọng trong cải tạo môi trường sinh thái, môi trường kinh tế xã hội Tuynhiên trong thời gian gần đây diện tích rừng phòng hộ ngập mặn ven biển bịsuy giảm mạnh Các thông số về hiện trạng đê biển ĐBSCL được thống kêtại bảng 1.1

Bảng 1.1 Hiện trạng các thông số về tuyến đê biển ĐBSCL

Vị trí xây dưng công

trình

Thông số KT hiện trạng công trình

Bề rộng rừng trước

Đê Tân Phú Đông (dự kiến)

1.7 3.2

200 3000

-Bãi trước bồi tụ mạnh

Đê biển Ba

2.3

1.8200 1500

-Bãi trước bồi tụ mạnh

Đê biển Thạnh Phú (đã Thiết kế)

2.20 1000

-Bãi trước xói, bồi tùy từng khu vực (xói lở từ 5 - 30 m/ năm; bồi từ 30 - 60m/năm

2.70 1000

-Bãi trước xói, bồi tùy từng khu vực (xói lở khoảng 7m/

-Bãi trước xói, bồi tùy từng khu vực

đông Cà Mau (dự

tùy từng khu vực

Vị trí xây dưng công

trình

Thông số KT hiện trạng công trình

Bề rộng rừng trước

kiến)

Đê biển tây

2.3

1.60 1000

-Bãi trước xói, bồi tùy từng khu vực

Giang

Đê biển An Biên-An Minh

-300

Bãi trước xói, bồi tùy từng khu vực Rạch Giá-

50 1500

-Bãi trước xói, bồi tùy từng khu vực

Hình 1.14 Kết cấu bảo vệ mái đê biển ở Miền Nam

Đánh giá chung

- Qua quá trình hình thành và phát triển, hệ thống đê biển ở Nam Bộbước đầu đã phần nào phát huy được tác dụng Tuy nhiên để đáp ứng đượcyêu cầu cho hiện tại và tương lai lâu dài cần phải tiếp tục nghiên cứu, xâydựng để từng bước hoàn thiện hệ thống đê

- Do các tuyến đê biển được xây dựng qua nhiều thời kỳ, quy hoạch tổngthể muộn, vì thế không thống nhất về tuyến, về chỉ tiêu kỹ thuật, hầu nhưchưa đề cập tới nhu cầu lợi dụng tổng hợp, thiếu tầm nhìn để phát triển chotương lai lâu dài, còn nhiều hạn chế

- Một số đoạn đê có vị trí nằm trực diện với biển do tình trạng xói lở, suythoái rừng ngập mặn, dẫn đến đê chưa đảm bảo khả năng phòng chống thiêntai, trước nước dâng do gió bão, triều cường

- Nhiều tuyến đê ở các tỉnh như Bến Tre, Trà Vinh, Cà Mau, Kiên Giangcòn thiếu các công trình qua đê như cầu, cống…nên chưa đáp ứng được cácyêu cầu nhiệm vụ đặt ra

- Nhiều đoạn đê qua một thời gian sử dụng đã bị hư hỏng xuống cấp, dokhông được duy tu, bảo dưỡng kịp thời (một phần khó khăn về vốn), đặc biệt

là việc đầu tư xây dựng các công trình chống sạt lở bảo vệ bờ biển, đê biển

2.1.2 Kết cấu lớp bảo vệ đê phía biển bằng vật liệu thấm được

2.1.2.1 Kè lát mái bằng đá lát khan

Đá hộc với kích thước xác định nhằm đảm bảo ổn định dưới tác dụngcủa sóng và áp lực đẩy nổi của nước, dòng chảy [6] Đá được xếp chặt theolớp để bảo vệ mái Với loại kè này thường có một số biểu hiện hư hỏng do sụtlún, chuyển vị xô lệch, dồn đống trong khung bê tông cốt thép

Ưu điểm: Khi ghép chèn chặt làm cho mỗi viên đá hộc được các viên

khác giữ bởi bề mặt gồ ghề của viên đá, khe hở ghép lát lớn sẽ thoát nước mái

đê nhanh, giảm áp lực đẩy nổi và liên kết mềm dễ biến vị theo độ lún của nền

Hình 1.15 Kè bảo vệ mái bằng đá lát khan ở Nam Định

Bề mặt gồ ghề, độ nhám lớn làm giảm sóng leo lên mái và giảm vận tốcdòng rút Về mặt kỹ thuật thì thi công và sửa chữa dễ dàng

Nhược điểm: Khi nền bị lún cục bộ hoặc dưới tác dụng của sóng dồn

nén, các liên kết do chèn bị phá vỡ, các hòn đá tách rời nhau ra Vì trọnglượng bản thân quá nhỏ nên dễ bị sóng cuốn trôi Khe hở giữa các hòn đá khálớn, vận tốc sóng làm cho dòng chảy trong các khe đá ép xuống nền thúc đẩyhiện tượng trôi đất nền tạo nhiều hang hốc lớn, sụt sạt nhanh, gây hư hỏng đê

Điều kiện áp dụng: Nguồn đá phong phú, có loại đáp ứng yêu cầu; Nền

đê thoát nước tốt

2.1.2.2 Kè lát mái bằng đá xây, đá lát khan chít mạch

Kè lát mái bằng đá xây: Đổ vữa lót nền và xây từng viên đá liên kếtthành tấm lớn có chiều rộng 2m, tạo khớp nối bằng bao tải nhựa đường

Kè lát mái bằng đá lát khan chít mạch: Xếp đá chèn chặt và đổ vữa chítcác mạch phía trên

Ưu điểm: Liên kết các viên đá lại với nhau thành tấm lớn đủ trọng lượng

để ổn định, đồng thời các khe hở giữa các hòn đá được bịt kín, chống đượcdòng xói ảnh hưởng trực tiếp xuống nền

Nhược điểm: Khi làm trên nền đất yếu, lún không đều sẽ làm cho tấm

lớn đá xây, đá chít mạch lún theo tạo vết nứt gãy theo mạch vữa, dưới tácđộng của dòng chảy trực tiếp xuống nền và dòng thấm tập trung thoát ra làmmất đất nền gây lún sập kè nhanh chóng Khi thi công tại chỗ vữa xây bị mặnxâm thực sẽ làm giảm cường độ của khối xây

Điều kiện áp dụng: Mái đê tương đối tốt; Sóng lớn, dòng chảy mạnh, đá

rời không đáp ứng yêu cầu

Kè lát mái bằng cấu kiện bê tông

- Bê tông tấm lớn đổ tại chỗ [6]: Có khớp nối với kích thước và trọnglượng theo tính toán cho từng công trình cụ thể, thường là lớn đủ trọng lượngchống sóng, tuy nhiên nếu nền lún không đều tấm bản dễ bị gãy, sập gây mấtđất nền và do bê tông đổ tại chỗ bị mặn xâm thực nên cường độ chịu lực kém

- Kè bê tông lắp ghép tấm bản nhỏ, một mặt hình vuông: Tấm bê tôngđúc sẵn chất lượng tốt, thi công nhanh, có khe hở làm thoát nước mái đê đểgiảm áp lực đẩy nổi, tuy nhiên tấm bản nhỏ không đủ trọng lượng và dễ bịbóc ra khỏi mái

- Kè lát mái bê tông tấm lập phương: Các khối có kích thước: (0,45 x0,45 x 0,45)m, nặng 218kg và (0,53 x 0,53 x 0,53)m, nặng 328kg Trọnglượng của khối bê tông lớn, bề dày lớn không bị gẫy, thi công phải có cần cẩu

để lắp đặt các khối bê tông

- Kè lát mái bê tông tấm lắp ghép liên kết một chiều: Do lắp ghép cóngàm nên trọng lượng bản thân được tăng lên và chiều có ngàm giảm đáng kểdòng xói trực tiếp xuống nền, tuy nhiên loại kết cấu này không có khả năngliên kết thành tấm lớn nên dễ bị sóng bóc ra khỏi mái

Hình 1.16 Kết cấu bảo vệ mái đê biển ở miền Bắc

Ưu điểm: Có khả năng phân bố lực xung, lực cục bộ cho các cấu kiện

bên cạnh Vì vậy giảm được hiện tượng lún sâu, cục bộ, đồng thời do nối vớinhau bằng các ngàm đối xứng dạng nêm hai chiều đan giằng vào nhau chặtchẽ đã tạo được một kết cấu như một tấm bản lớn và khớp nối dích dắc hạnchế dòng xói trực tiếp xuống nền

Nhược điểm: Vì liên kết mảng, khi bị sóng đánh bung thì sẽ bung cả

mảng, các cấu kiện trọng lượng nhỏ khi bị ròi ra dễ bị cuốn trôi Do liên kếtgiữa các cấu kiện rất khít, khi lún mảng vẫn ổn định, nếu bị moi rỗng dướinền, khó phát hiện Chỉ có thể thi công thủ công do đó tiến độ chậm, giá thành cao

Điều kiện áp dụng: Tấm bê tông đúc sẵn, ghép rời Sóng lớn, dòng chảy

mạnh; Yêu cầu mỹ quan

2.1.3 Kết cấu lớp bảo vệ mái đê phía đồng

Hiện nay, chủ yếu sử dụng một số hình thức gia cố mái đê phía đồngnhư sau:

- Trồng cỏ bảo vệ mái: Trồng cỏ là hình thức kết cấu đơn giản thân thiệnvới môi trường Cỏ trồng trên mái dốc để cỏ và bộ rễ tạo thành lớp bảo vệchống xói bề mặt đê

- Đổ bê tông 1 đến 2m từ vai đê phía đồng trở xuống, phía dưới trồng cỏ;

- Đổ bê tông 1 đến 2m từ vai đê phía đồng trở xuống, phía dưới trồng cỏtrong ô đá xây hoặc cấu kiện bê tông rỗng

Nhìn chung vấn đề gia cố mái đê phái đồng với đê biển Việt Nam chưađược chú trọng nhiều.

2.1.4 Những nghiên cứu gần đây về kết cấu lớp bảo vệ mái đê phía biển

- Luận án Tiến sỹ kỹ thuật của tác giả Hoàng Việt Hùng (2012)-Nghiêncứu các giải pháp tăng cường ổn định bảo vệ mái đê biển tràn nước;

- Hoàng Việt Hùng-Trịnh Minh Thụ- Ngô Trí Viềng (2011)-Nghiên cứuứng dụng neo gia cố các tấm lát bảo vệ đê biển-Tạp chí khoa học thuật thủylợi và môi trường số 32-2011;

- Đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp KHCNđảm bảo sự ổn định và độ bền của đê biển hiện có trong trường hợp sóng triềucường tràn qua đê”, mã số KC08-15/06-10;

- Đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ mới trong gia cố đê biểnbằng phương pháp neo đất, sử dụng phụ gia Consolid và chống xói mòn lớpbảo vệ mái” mã số KC08-03/11-15 do GS.TS Ngô Trí Viềng làm chủ nhiệm

3 Nghiên cứu sử dụng vật liệu asphalt để gia cố bảo vệ mái đê biển

3.1.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng vật liệu asphalt để gia cố đê biển trên

1953 vẫn đang hoạt động tốt, vật liệu asphalt nhiều đá có tuổi thọ trung bìnhvào khoảng 30 năm Về vấn đề môi trường, các chuyên gia Hà lan khẳng định

vật liệu asphalt không có ảnh hưởng đáng kể đến môi trường và hiện nay HàLan vẫn đang sử dụng vật liệu này để gia cố các đoạn đê biển [1].

Hình 1.17 Thi công rót hỗn hợp asphalt vào đá hộc gia cố mái đê tại Zeeland

3.1.2 Tình hình chung về nghiên cứu các giải pháp bảo vệ đê biển ở Việt

Nam hiện nay

Hiện nay đê biển Việt Nam chưa thể nói đã ổn định vì những lý do sau:

- Đê biển hiện tại thiết kế chỉ chống chịu được với bão từ cấp 10 trởxuống ứng với mực nước triều tần suất 5% Thực tế những năm gần đây bãoxảy ra trên cấp 11, 12 vượt quá tần suất thiết kế làm vỡ, sạt, trượt nhiều đoạn

đê, gây thiệt hại về người và tài sản của nhân dân

- Bão mạnh thường kèm theo nước dâng bão, đồng thời với triều cườnglàm cho sóng đánh trực tiếp vào đê biển và tràn qua đê gây xói lở và vỡ đê,làm ngập lụt trên diện rộng và thiệt hại rất lớn cho vùng ven biển

- Dưới tác động của sóng biển thường làm cho đê biển mất ổn định hoặc

bị phá hoại với các nguyên nhân chính sau đây:

+ Sóng biển phá hoại lớp gia cố mái phía biển, ăn mòn lớp gia cố mái đêbằng bê tông một cách nhanh chóng gây sạt lở mái và thân đê;

+ Sóng tràn qua đê làm phá hoại mái hạ lưu đê gây xói và làm trượt máiphía đồng, gây mất ổn định thân đê

Trên cơ sở nhận dạng, tìm hiểu nguyên nhân làm hư hỏng đê biển, đặcbiệt khi đê bị sóng tràn qua, một loạt các giải pháp công nghệ nghiên cứukhác nhau giải quyết những tồn tại đã nêu của hệ thống đê biển Viện Nam, đólà: nghiên cứu các dạng kết cấu mặt cặt đê hợp lý cho nước tràn qua áp dụngcho khu vực miền Trung; xử lý nền đất yếu bằng công nghệ cọc đất – xi măngtăng cao tính ổn định cho mái đê; các giải pháp cố kết đất bằng phụ giaconsolid, neo đất, chống xói lở mái đê phía đồng bằng các giải pháp lát mái,trồng cỏ; giải pháp công nghệ trồng cây chắn sóng tại những vùng đê biển cóbãi có thể trồng được nhằm giảm tác động của sóng, gió lên đê biển; nghiêncứu bảo vệ các cồn cát ven biển để bảo vệ đê; xây dựng tiêu chuẩn thiết kế đêbiển cho phụ hợp với công nghệ và điều kiện mới, v.v…

3.1.3 Tình hình nghiên cứu, sử dụng vật liệu asphalt chèn trong đá hộc ở nước ta hiện nay

Ở nước ta, vấn đề này hiện đang được Viện Khoa học Thủy lợi ViệtNam nghiên cứu và bước đầu đã có những kết quả tốt, đã bước đầu xây dựngđược các quy trình công nghệ cho việc áp dụng loại vật liệu này, tuy nhiên để

có thể chuyển giao ứng dụng rộng rãi vào thực tế của Việt Nam đòi hỏi phảitiếp tục nghiên cứu bài bản, toàn diện và sâu hơn để hoàn thiện các công đoạn

từ thiết kế thành phần cấp phối vật liệu vữa bitum, nghiên cứu quy định yêucầu kỹ thuật đối với các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu hỗn hợp asphalt, quy trìnhcông nghệ tính toán thiết kế, thi công, quản lý vận hành, bảo dưỡng đến việcđánh giá tác động đến môi trường phù hợp với điều kiện tự nhiên, trình độcông nghệ của Việt Nam, nghiên cứu xây dựng định mức, dự toán xây dựng,

tiến tới ban hành các tiêu chuẩn quốc gia, định mức kỹ thuật về các vấn đềnêu trên.

Triển vọng ứng dụng rộng rãi loại vật liệu này tại Việt Nam là rất lớn bởinhững ưu điểm về kỹ thuật của nó, đồng thời chất kết dính, thành phần chínhcủa vật liệu này, chiếm tỷ trọng chi phí lớn nhất là bitum hiện tại đang cònnhập khẩu, nhưng trong thời gian sắp tới do các nhà máy lọc dầu ở nước ta đivào hoạt động, sản lượng nhựa đường sẽ được cung cấp nhiều hơn nên việc

sử dụng nó cùng với vật liệu địa phương như cát, đá để chế tạo, xây lắp cácloại lớp gia cố cho hàng trăm km đê biển là có tính khả thi

Kết luận chương 1

Nội dụng chương I, luận văn đã tập trung vào các vấn đề sau:

- Nghiên cứu tổng quan về thực trạng đê biển của các nước trên thế giới

và ở Việt Nam, nghiên cứu các loại kết cấu bảo vệ mái đê biển của các nướctrên thế giới cũng như ở Việt Nam Tác giả đã tổng hợp, phân tích đánh giátình hình đê biển của một số tỉnh trong nước ta, phân tích ưu, nhược điểm,điều kiện áp dụng của các dạng kết cấu bảo vệ đê biển ở nước ta

- Nghiên cứu đã chỉ ra rằng đa số đê biển nước ta chưa đáp ứng được yêucầu của thực tế, đặc biệt trong điều kiện BĐKH, nước biển dâng hiện nay, tạimỗi địa phương khác nhau có những biện pháp bảo vệ mái đê biển khác nhautùy theo tính chất, kết cấu cũng như hiện trạng tuyến đê biển của vùng đó

- Nghiên cứu các chỉ tiêu thiết kế đê biển có gia cố bằng vật liệu asphalt

và các yêu cầu chung của lớp gia cố này, qua đó tìm hiểu tình hình áp dụngvật liệu hỗn hợp asphalt ở điều kiện nước ta hiện nay

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VỀ KẾT CẤU LỚP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN BẰNG VẬT LIỆU ASPHALT CHÈN TRONG ĐÁ HỘC 2.1 Đặc điểm kỹ thuật của kết cấu vật liệu hỗn hợp có nhựa đường (Asphalt).

Tất cả sản phẩm dạng cấu kiện asphalt để gia cố, bảo vệ đê biển được coinhư dạng tấm liên tục, phẳng và kín nước (impermeable revetment) Sảnphẩm này có thể được thi công trên khô và dưới nước, tuy nhiên trong điềukiện ở Việt Nam còn thiếu thiết bị thi công nên khả năng thi công dưới nướctrước mắt là khó khăn

Có thể sử dụng các sản phẩm asphalt cho kết cấu khác nhau gia cố đêbiển ở Việt Nam là:

2.1.1 Bê tông nhựa đường, còn gọi là bê tông asphalt (asphaltic concrete)

Dùng để gia cố mái phía biển, làm đường trên mặt đê hoặc cơ đê (nếu cóyêu cầu của thiết kế)

Bê tông nhựa đường là kiểu hỗn hợp được dùng nhiều nhất trong giaothông đường bộ Đối với đê biển nói riêng và công trình thủy lợi nói chung nóđược dùng rỗng rãi cả trong bảo vệ mái đập hồ chứa, kênh tưới, kênh tiêu, bảo

vệ bờ sông, bờ biển v.v… Bê tông nhựa đường là hỗn hợp của đá dăm (hoặcsỏi), cát và thành phần hạt mịn, trong đó lỗ rỗng của hạt min và cát được lấpđầy bitum với tỷ lệ rỗng chiếm từ 3 – 6% [13] Đối với điều kiện Việt Nam để

áp dụng vào việc bảo vệ mái đê biển cần có nghiên cứu riêng về hỗn hợp này Loại vật liệu này không phù hợp trong điều kiện làm việc dưới nướchoặc trong vùng ngập triều Khi yêu cầu tỷ lệ rỗng rất nhỏ, bê tông nhựađường được coi là không thấm

Bê tông nhựa đường được áp dụng ở lớp bảo vệ mặt đê đòi hỏi kín nướctrên mực nước cao trung bình, và ở lớp dưới mái kênh đào và mái hồ chứanước v.v…

2.1.2 Mát tít nhựa đường (asphalt mastic)

Mát tít là hỗn hợp cát, bột đá và bitum Hàm lượng bitum cần phải đủlớn để đảm bảo lấp đầy lỗ rỗng trong cát và bột đá, đồng thời tạo độ nhớt cầnthiết để hỗn hợp mát tít có thể tự lấp đầy vào các khe kẽ của đá hoặc cốt liệulớn trong quá trình thi công Mát tít có thể dễ trút đổ ở nhiệt độ làm việc vàkhi sử dụng, nhất là khi sử dụng tấm rải ở trên cạn hoặc tấm rải bảo vệ ở chân

kè chắn sóng, bảo vệ đáy nền do tác dụng lưu tốc dòng lớn Khi lạnh, mát títvẫn dẻo dính mà khối lượng không thay đổi [13]

2.1.3 Vữa bitum (grouting mortars):

Là hỗn hợp của đá dăm, cát, bột đá và bitum, cũng giống như mát tít,

ở nhiệt độ cao 130-1700C, vữa bitum có độ nhớt cao, có khả năng tự chèn lấpcác khe kẽ của đá hộc trong quá trình thi công Hỗn hợp này chủ yếu được sửdụng để rót và là liên kết các viên đá hộc thả rối, các khối đá lớn bảo vệ chânmái đê, chân kè Hỗn hợp vữa bitum có thể thi công được ở cả trên cạn vàdưới nước [13]

2.1.4 Asphalt độn đá (dense stone asphalt)

Asphalt độn đá là kiểu trộn lấp lỗ hổng của đá lớn bằng cát, bột đá vàbitum (vữa chèn) Khi trộn phần lớn bitum bao đầy bề mặt cốt liệu nên loạinày được coi là không thấm nước Loại vật liệu này được sử dụng ở nhữnglớp bảo vệ đáy, mái nghiêng hoặc ở chân đê, chân kè [13]

2.1.5 Asphalt độn nhiều đá (open stone asphalt - OSA)

Asphalt độn nhiều đá là kiểu hỗn hợp lấp lỗ hổng đá bằng mát tít Loại

đá dăm thường sử dụng là loại đá vôi 20/40mm, hàm lượng đá dăm chiếm80% tổng khối lượng hỗn hợp Loại vật liệu này có khả năng thoát nước tốt,được sử dụng để bảo vệ phần mái kè phía trên mực nước triều [13]

2.1.6 Asphalt cát ít nhựa đường (lean sand asphalt - LSA)