“Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép với vật liệu tại chỗ”.

B ẢN CAM KẾT Họ và tên học viên: Bùi Mạnh Duy Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn GS.TS Trần Đình Hòa đã vạch ra những định hướng khoa học và tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường đại học Thủy Lợi về sự giúp đỡ trong suốt thời gian tác giả học tập và nghiên cứu tại trường

Cảm ơn các anh chị em trong Trung tâm công trình đồng bằng ven biển và đê điều – Viện Thủy Công - Viện khoa học Thuỷ lợi Việt Nam là những người đã sát cánh cùng tác giả trong quá trình nghiên cứu Đặc biệt là các đồng nghiệp thuộc Bộ môn phát triển công nghệ mới, nhóm thực hiện đề tài đê biển Vũng Tàu – Gò Công

đã đóng góp cho tác giả nhiều ý kiến hay và cung cấp nhiều thông tin bổ ích

Xin cảm ơn ban chủ nhiệm của các đề tài trong cụm 6 đề tài thuộc chương trình:” Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng tuyến đê

biển đa mục tiêu Vũng Tàu – Gò Công” đã cung cấp cho tác giả những số liệu đầu vào cần thiết dùng trong quá trình làm luận văn

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình đã luôn quan tâm, động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả

B ẢN CAM KẾT

Họ và tên học viên: Bùi Mạnh Duy

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu –

Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép với vật liệu tại chỗ”

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm Những kết quả nghiên cứu, tính toán là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu bất kỳ hình thức

kỷ luật nào của Khoa và Nhà trường

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Học viên cao học

Bùi Mạnh Duy

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

PHẦN MỞ ĐẦU 1

I Tính cấp thiết của đề tài 1

II Mục đích của đề tài: 5

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : 5

IV Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 5

IV Kết quả đạt được của luận văn: 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7

1.1 Tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới[3] .7

1.1.1 Đê biển Hà Lan 7

1.1.2 Dự án đê biển Saemangeum – Hàn Quốc 10

1.1.3 Đê biển bảo vệ thành phố St Peterburg – Nga 12

1.1.4 Công trình New Orleans - Mỹ 14

1.1.5 Đê biển Nam Pho - CHDCND Triều Tiên 16

1.1.6 Các công trình sử dụng kết cấu nổi 17

1.2 Tổng quan các dạng công trình đê biển trong nước 21

1.3 Kết luận chương 1 23

1.4 Những vấn đề nghiên cứu của luận văn 24

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÊ BIỂN TRÊN TUYẾN VŨNG TÀU – GÒ CÔNG 25

2.1 Vị trí và quy mô dự án 25

2.1.1 Vị trí công trình dự kiến 25

2.1.2 Quy mô của dự án 25

2.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của dự án 26

2.3 Điều kiện tự nhiên của vùng dự án 27

2.3.1 Đặc điểm về thủy văn thủy lực 27

2.3.2 Đặc điểm về sóng gió 28

2.3.3 Đặc điểm về bão 29

2.3.4 Đặc điểm về thủy triều 30

2.3.5 Đặc điểm về địa hình 31

2.3.6 Đặc điểm về địa chất 31

2.3.7 Một số đặc điểm chính của tuyến công trình 33

2.4 Một số giải pháp kết cấu đê biển có thể áp dụng cho xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công[3] 33

2.4.1 Giải pháp 1: Đê biển có cấu tạo lõi bằng vật liệu tại chỗ kết hợp gia cố nền 34

2.4.2 Giải pháp 2: Đê biển có cấu tạo mái nghiêng kết hợp với tường cừ 35

2.4.3 Giải pháp 3: Đê biển có cấu tạo bằng các xà lan bê tông cốt thép nối tiếp nhau 36

2.4.4 Giải pháp 4: Đê biển có cấu tạo bằng hệ thống tường ô vây 38

2.4.5 Giải pháp 5: Đê biển có cấu tạo bằng tổ hợp xà lan tạo chân với vật liệu tại chỗ 39

2.5 Lựa chọn giải pháp kết cấu 40

2.5.1 Công nghệ xà lan bê tông cốt thép 40

2.5.2 Lựa chọn 42

2.6 Kết luận chương 2 43

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH ĐÊ 44

3.1 Nguyên tắc thiết kế 44

3.1.1 Tổng thể tuyến đê 44

3.1.2 Kết cấu xà lan 44

3.1.3 Ổn định đê 44

3.2 Các thông số thiết kế 45

3.3 Xác định các thông số cơ bản của đê 45

3.3.1 Cấp đê thiết kế 45

3.3.2 Cao trình đỉnh đê 46

3.3.3 Chiều rộng mặt đê 47

3.4 Kết cấu xà lan 47

3.4.1 Các kích thước cơ bản của xà lan 48

3.4.2 Xác định các thông số cơ bản của xà lan 48

3.4.3 Kiểm tra ổn định nổi của xà lan 51

3.5 Kiểm tra ổn định tổng thể của đê 55

3.5.1 Ổn định thấm 55

3.5.2 Kiểm tra khả năng chịu tải của nền, lựa chọn giải pháp gia cố 59

3.5.3 Ổn định trượt lật của xà lan 67

3.5.4 Ổn định kết cấu xà lan 68

3.5.5 Ổn định tổng thể của mặt cắt đê 70

3.6 Bố trí giải pháp kết cấu mặt cắt ngang đê 75

3.6.1 Đỉnh đê 76

3.6.2 Thân đê 76

3.6.3 Chân đê 76

3.7 Kết luận chương 3 78

CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH 79

4.1 Thi công nền đê 79

4.1.1 Thi công gia cố nền bằng cọc xi măng đất 79

4.1.2 Nạo vét hố móng 79

4.1.3 Thi công làm phẳng nền 80

4.2 Chế tạo và hạ thủy xà lan 81

4.2.1 Lựa chọn vị trí chế tạo 81

4.2.2 Phương án chế tạo xà lan 81

4.2.3 Hạ thủy (làm nổi) xà lan 84

4.2.4 Di chuyển xà lan đến vị trí công trình 85

4.2.5 Định vị xà lan vào vị trí 85

4.2.6 Đánh đắm xà lan vào vị trí 87

4.3 Liên kết các xà lan với nhau và với nền 87

4.3.1 Liên kết xà lan với nền 88

4.3.2 Đổ vật liệu lấp đầy các khoang xà lan 88

4.3.3 Liên kết giữa các xà lan với nhau 88

4.4 Thi công khối gia cố chân đê 89

4.4.1 Thi công khối đá đổ chân đê 89

4.4.2 Thi công lớp gia cố mái đê 90

4.5 Kết luận chương 4 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 97

HÌNH MINH H ỌA

Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam 1

Quy hoạch chống ngập úng khu vực TP Hồ Chí Minh 2

Vị trí tuyến đê biển đề xuất (từ Google Earth) 3

Hình 1.3: Bản đồ đê biển ở Hà Lan 8

Hình 1.4: Mặt cắt ngang đê qua các thời kỳ 9

Hình 1.5: Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan 9

Hình 1.6: Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk 10

Hình 1.7: Đê biển Saemangeum 11

Hình 1.8: Mặt cắt ngang đê Saemangeum 11

Hình 1.9: Vị trí tuyến đê biển St Peterburg - Nga 12

Hình 1.10: Mặt cắt ngang đê St.Peterburg 13

Hình 1.11: Một số hạng mục công trình đê biển St Peterburg 13

Hình 1.12: Vị trí của dự án New Orleans Surge Barrier 14

Hình 1.13: Mặt cắt ngang New Orleans 15

Hình 1.14: Đê Nam Pho – Bắc Triều Tiên 16

Hình 1.15: Hạng mục chính của đê biển Nam Pho 17

Hình 1.16: Đê chắn sóng Algeciras 17

Hình 1.17: Cắt ngang tuyến đê chắn sóng bằng xà lan 18

Hình 1.18: Đê chắn sóng tại Barcelona 18

Hình 1.19: Mặt cắt ngang đê chắn sóng tại Barcelona 19

Hình 1.20: Đê chắn sóng xà lan tại cảng Gijón 20

Hình 1.21: Mặt cắt ngang đê phía Bắc cảng Gjón 20

Hình 1.22: Kết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam 21

Hình 1.23: Một số công trình đê biển ở Hải Phòng, Nam Định 22

Hình 1.24: Một số công trình đê biển ở Trà Vinh, Kiên Giang 23

Hình 2.1: Vị trí dự kiến vùng tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công 25 Hình 2.2: Đường quá trình mực nước giờ trong 15 ngày triều tại vị trí công trình

trước và sau khi có đê biển Vũng Tàu – Gò Công 28

Hình 2.3: Hướng gió tại khu vực Vũng Tàu – Gò Công 29

Hình 2.4: Mực nước quan trắc tại Vũng Tàu tháng 01/2005 30

Hình 2.5: Mực nước và tần suất xuất hiện tại gần Vũng Tàu 30

Hình 2.6: Cắt dọc địa hình tại vị trí tuyến đê chính 31

Hình 2.7: Bình đồ vị trí hố khoan trên tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công 32

Hình 2.8: Cắt ngang kết cấu đê biển dạng mái nghiêng 34

Hình 2.9: Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng kết hợp tường cừ 35

Hình 2.10: Cấu tạo đê biển bằng các xà lan đơn nối tiếp nhau 37

Hình 2.11: Kết cấu đê biển dạng tường ô vây 38

Hình 2.12: Mặt cắt ngang đê bằng tổ hợp xà lan tạo chân 39

Hình 2.13: Kết cấu đê cảng Cái Lân- Quảng Ninh 41

Hình 2.14: Cảng Tiên Sa và mặt cắt ngang đê chắn sóng bằng xà lan BTCT 41

Hình 3.1: Mặt bằng kết cấu xà lan 50

Hình 3.2: Mặt đứng kết cấu xà lan 50

Hình 3.3: Kết cấu không gian xà lan 51

Hình 3.4: Sơ đồ kiểm tra chiều cao mạn khô F của xà lan 52

Hình 3.5: Diễn biến tâm nổi và tâm ổn định khi nghiêng 53

Hình 3.6: Mô hình bài toán thấm 57

Hình 3.7: Dòng thấm dưới nền đê - THTT 57

Hình 3.8: Dòng thấm dưới nền đê - THKT 58

Hình 3.9: Gradient XY trong nền - THTT 58

Hình 3.10: Gradient XY trong nền - THKT 58

Hình 3.11: Gradien cửa ra - THTT 59

Hình 3.12: Gradien cửa ra - THKT 59

Hình 3.13: Cách xác định Klx 69

Hình 3.14: Mô hình tính toán tổng thể đê trong Plaxis 71

Hình 3.15: Biến dạng tổng thể của mặt cắt đê khi chưa có xe 72

Hình 3.16: Biến dạng đứng của mặt cắt đê khi chưa có xe 72

Hình 3.17: Biến dạng ngang của mặt cắt đê khi chưa có xe 72

Hình 3.18: Biến dạng tổng thể của mặt cắt đê khi có xe 73

Hình 3.19: Biến dạng đứng của mặt cắt đê khi có xe 73

Hình 3.20: Biến dạng ngang của mặt cắt đê khi có xe 73

Hình 3.21: Ứng suất tổng trong nền của mặt cắt đê khi có xe 74

Hình 3.22: Ứng suất hiệu quả trong nền của mặt cắt đê khi có xe 74

Hình 3.23: Các điểm biến dạng dẻo trong nền của mặt cắt đê khi có xe 74

Hình 3.24: Hệ số ổn định của mặt cắt đê khi có xe 75

Hình 3.25: Mặt cắt đê điển hình thiết kế 77

Hình 3.26: Mặt bằng điển hình tuyến đê thiết kế 78

Hình 4.1: Đào hố móng xà lan bằng xáng cạp trên hệ phao nổi 80

Hình 4.2: Hố móng chế tạo xà lan 82

Hình 4.3: Ụ nổi chế tạo xà lan 82

Hình 4.4: Đường triền thi công 84

Hình 4.5: Phương án làm nổi xà lan 84

Hình 4.6: Di chuyển xà lan đến vị trí công trình 85

Hình 4.7: Định vị xà lan vào vị trí 86

Hình 4.8: Bố trí tổng thể hệ thống định vị xà lan 87

Hình 4.9: Mặt bằng kết cấu khớp nối 89

Hình 4.10: Chi tiết kết cấu khớp nối 89

Hình 4.11: Thi công kết cấu gia cố chân đê 90

Hình 4.12: Cấu kiện phá sóng chân đê 91

Hình 4.13: Cần cẩu lắp đặt kết hợp với thợ lặn hỗ trợ dưới nước 91

BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Đường mực nước lớn nhất dọc sông Sài Gòn theo một số kịch bản 27

Bảng 2.2 Chiều cao sóng và chu kỳ sóng theo tần suất lặp lại 29

Bảng 2.3 Tốc độ gió gần khu vực Vũng Tàu tương ứng với chu kỳ lặp lại 30

Bảng 2.4 Mực nước đỉnh triều tại các trạm thủy văn ứng với tần suất xuất hiện 31 Bảng 2.5 Thông số cơ lý của lớp đất 32

Bảng 3.1 Tổ hợp mực nước tính toán và kiểm tra thấm 55

Bảng 3.2 Kết quả tính toán thấm 59

Bảng 3.3 Thông số địa chất lớp nền 66

Bảng 3.4 Đặc trưng cơ lý của các lớp đất nền 71

Bảng 3.5 Đặc trưng cơ lý của kết cấu xà lan 71

1

PHẦN MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Biến đổi khí hậu đang là một trong những thách thức mà con người trên trái đất phải đương đầu, ảnh hưởng tới tất cả các vấn đề xã hội, tới tất cả các quốc gia như: tác động tới yếu tố tự nhiên, môi trường, phát triển kinh tế (trong đó nông – lâm nghiệp ảnh hưởng nhiều nhất), đời sống – xã hội…

Những năm gần đây vấn đề biến đổi khí hậu và nước biển dâng đã và đang gây ra xâm nhập mặn, thiếu nước ngọt, vấn đề úng ngập, thoát lũ đối với nước ta, đặc biệt là vùng Đồng Tháp Mười (ĐTM) và thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM)

với xu hướng ngày càng gia tăng và càng trở lên tiêu cực hơn Đặc biệt là khu vực Tp.HCM khi mưa cực đoan trên lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn kết hợp triều cường – nước biển dâng đang làm gia tăng tình trạng ngập lụt cho thành phố

(a) Ngập lụt do triều cường (b) Lúa chết do nhiễm mặn

(c) Thiếu nguồn nước ngọt (d) Diện tích đất liền bị thu hẹp Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam

2

Để giải quyết tình trạng ngập úng do triều và lũ ở Tp.HCM, Bộ Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn (NN&PTNT) đã trình Chính phủ phê duyệt quy hoạch (Quyết định số 1547/QĐ – TTg ngày 28/10/2008) với việc xây dựng hệ thống đê bao dài 187 km, 12 cống lớn, 22 cống có khẩu độ từ 7,5m đến 60m và 70 cống có

khẩu độ từ 2m đến 5m Giai đoạn I bảo vệ vùng I (bờ hữu sông Sài Gòn, Nhà Bè, Vàm Cỏ, Vàm Cỏ Đông) diện tích 140.000ha; giai đoạn I của dự án đã thực hiện được hơn hai năm

Quy hoạch chống ngập úng khu vực TP Hồ Chí Minh

Song song với việc thực hiện dự án chống ngập thì cũng có nhiều đề tài, chương trình hay dự án khác đã và đang được triển khai nhưng nhìn chung vẫn chưa cải thiện được tình hình khu vực Đặc biệt là Tp.HCM vẫn bị ngập mỗi khi có mưa

lớn hay thủy triều lên cao (mới đây nhất ngày 20/10/2013 triều cường đã đạt đỉnh

3

+1,68 tại trạm Phú An trên sông Sài Gòn; vượt mốc lịch sử) Điều này đòi hỏi cần

phải có một giải pháp mang tính tổng thể hơn

Với mong muốn giải quyết vấn đề ngập lụt ở phạm vi rộng hơn và căn bản hơn cho 1 triệu ha vùng trũng thấp của khu vực không chỉ Tp.HCM mà còn vùng ĐTM, Bộ NN&PTNT đã kiến nghị nghiên cứu giải pháp xây dựng công trình tuyến

đê biển từ Vũng Tàu đến Gò Công

Đây là công trình kỳ vọng sẽ giải quyết được các vấn đề về lũ, xâm nhập mặn, nước biển dâng…một cách tổng thể cho Tp.HCM và các vùng phụ cận Đồng thời

sẽ khắc phục được các vấn đề còn tồn tại của các dự án đã và đang được thực hiện như hạn chế giải phóng mặt bằng, đẩy nhanh tiến độ thi công, thuận lợi trong công tác quản lý, có thể ứng dụng nhiều giải pháp xây dựng hiện đại và quan trọng hơn

nữa đây sẽ là công trình lợi dụng tổng hợp và đa mục tiêu Công trình sẽ hình thành khu vực rộng lớn được bảo vệ, làm tiền đề để phát triển kinh tế xã hội của khu vực

Vị trí tuyến đê biển đề xuất (từ Google Earth)

Tuyến đê biển xuất phát từ Gò Công đến gần Vũng Tàu (cách Vũng Tàu 5 km), nối tiếp với tuyến đê nhỏ đi vào rừng Cần Giờ Chiều dài tuyến đê chính dài 28km và cống kiểm soát triều, thoát lũ rộng 2000m÷2500m, cao trình ngưỡng -

4

10,0m và các âu thuyền, sau đó kết nối với Vũng Tàu bằng cầu giao thông, dưới cầu các loại tàu bè đi lại bình thường vào khu vực vịnh Gành Rái Tuyến đê phụ dài 13km nối từ đầu cầu phía đê chính đi vào Cần Giờ chiều sâu bình quân gần 4,5m Theo phương án này sẽ tạo được hồ chứa có diện tích mặt nước 40.000ha, dung tích 2,5 tỷ m3

Ngoài ra cần xây dựng một cống kiểm soát triều, thoát lũ rộng 200m, cao trình ngưỡng -12,0m và âu thuyền trên sông Lòng Tàu

Tuy nhiên, đây là một vấn đề lớn, cả về tính chất, quy mô công trình và các tác động khác, có kỹ thuật rất phức tạp mang tính liên ngành Chính vì vậy, Chính phủ

đã có chủ trương thực hiện ý tưởng một cách thận trọng bằng các bước đi cụ thể Bước đi đầu tiên là thực hiện đề án “Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng tuyến đê biển đa mục tiêu Vùng Tàu - Gò Công“, bao gồm 6 đề tài với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể Đề tài: ”Nghiên cứu kết cấu và các giải pháp xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công” mang mã số ĐTĐL.2011-G/40

là một trong những đề tài thuộc đề án

Dự án đê biển Vũng Tàu - Gò Công là một dự án tổng thể, đa mục tiêu, nó bao

gồm nhiều hạng mục công trình như: Hệ thống đê biển, các công trình cống kiểm soát triều, hệ thống Âu thuyền, hệ thống cầu giao thông trên đê Mỗi hạng mục công trình đảm nhiệm một chức năng, nhiệm vụ riêng biệt, nhưng luôn đảm bảo sự thống

nhất chung về mặt tổng thể cho toàn bộ công trình Đây là vấn đề kỹ thuật phức tạp, trong khi đó mặc dù hệ thống đê biển của nước ta đã được xây dựng và hình thành

từ rất sớm nhưng công nghệ xây dựng nói chung và xây dựng mới đê biển nói riêng

tại Việt Nam còn lạc hậu rất nhiều so với các quốc gia trên thế giới, các công trình

đê biển và công trình ngăn sông còn nặng về hình thức kết cấu, mang tính truyền

thống nên hiệu quả lợi dụng tổng hợp và tính thẩm mỹ chưa cao

Vì vậy việc nghiên cứu một cách kỹ lưỡng giải pháp kết cấu và biện pháp thi công xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công nhằm đảm bảo hài hòa giữa lợi

ích và môi trường sinh thái, phù hợp với điều kiện của Việt Nam là hết sức cần thiết

5

Đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép với vật liệu tại chỗ” sẽ tập trung nghiên

cứu giải pháp kết cấu và thi công cho hạng mục đê biển theo phương án sử dụng tổ

hợp xà lan bằng bê tông cốt thép tạo ổn định cho đê là một trong những giải pháp đê được đề xuất nghiên cưu Trên cơ sở nghiên cứu kế thừa các công nghệ xây dựng đã

và đang phát triển trên thế giới cũng như trong nước để đề xuất giải pháp về kết cấu

và phương pháp thi công

II Mục đích của đề tài:

Nghiên cứu, phân tích lựa chọn phương án và tính toán kết cấu, đề xuất giải pháp thi công tổ hợp xà lan tạo chân cho hạng mục đê biển Vũng Tàu - Gò Công

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :

- Đối tương nghiên cứu: Kết cấu và giải pháp thi công hạng mục đê biển tuyến Vũng Tàu – Gò Công

- Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu của luận văn:

 Nghiên cứu tổng quan các loại hình kết cấu đê biển trong nước và trên

thế giới;

 Nghiên cứu tổng quan về công nghệ xà lan;

 Phân tích điều kiện xây dựng và các yêu cầu kỹ thuật của đê biển Vũng Tàu – Gò Công;

 Phân tích, đề xuất giải pháp kết cấu tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công tổ hợp xà lan bê tông cốt thép;

 Đề xuất phương pháp tính toán đối với kết cấu đê biển bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép tạo chân;

 Đề xuất giải pháp thi công tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng

tổ hợp xà lan tạo chân

IV Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

- Cách ti ếp cận:

Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu công

6

trình ngăn sông, lấn biển trên thế giới cũng như trong nước đã có kết hợp tìm hiểu, thu thập, và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, đo đạc khảo sát thực tế hiện trạng những vị trí đề xuất xây dựng công trình, từ đó đề ra phương án cụ thể phù

hợp với tình hình điều kiện cụ thể của nước ta

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu

+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng

+ Phương pháp chuyên gia

+ Phương pháp phân tích, tổng hợp

IV Kết quả đạt được của luận văn:

 Tổng quan về các hình loại công trình đê biển;

 Đề xuất một số giải pháp kết cấu công trình đê biển có thể ứng dụng để xây dựng trên tuyến Vũng Tàu - Gò Công

 Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu cho phương án chọn

 Phương pháp tính toán kết cấu cho phương án lựa chọn

 Đề xuất giải pháp thi công đê biển theo phương án lựa chọn

7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới [3]

Ngay từ xa xưa đê biển đã được sử dụng như một giải pháp hữu hiệu cho việc chống lại các tác hại do thủy triều, gió bão, ngập lụt và cả mở rộng thêm đất đai (quai đê lấn biển) Ngày nay, với sự phát triển khoa học và kỹ thuật, đê biển được xây dựng không chỉ nhằm mục đích bảo vệ ngăn triều và chống ngập lụt cho các khu vực thấp mà còn lợi dụng tổng hợp đa mục tiêu như tạo hồ dự trữ nước ngọt

phục vụ phát triển nông nghiệp, thủy sản, hình thành các khu đô thị, khu kinh tế, cảng biển mới, tạo trục giao thông kết nối các vùng, các khu kinh tế, phát triển du

lịch trong vùng, xây dựng các nhà máy điện triều…

Cho đến nay, nhiều nước trên thế giới đã và đang xây dựng những tuyến đê biển có quy mô lớn với nhiệm vụ tổng hợp như : Hà Lan, Triều Tiên, Hàn Quốc, Ấn

Độ, Bangladesh, Nga, Mỹ …

Các dạng công trình đê biển chủ yếu được sử dụng hiện nay bao gồm:

- Đê biển dạng truyền thống mái nghiêng;

- Đê biển có kết cấu dạng tường đứng;

- Đê biển có kết cấu dạng xà lan, thùng chìm

1.1.1 Đê biển Hà Lan

The Netherlands là cái tên mà người ta đặt cho Hà Lan, có nghĩa là vùng đất

thấp hay còn gọi là vùng trũng, với nhiều khu vực ngập lụt, nhiễm mặn, phèn hoá, châu thổ chịu lũ chính của lưu vực sông Rhin, thường xuyên hứng chịu triều cường

của biển Bắc Nhưng cũng vì đặc điểm này mà người Hà Lan đã trở thành một trong những chuyên gia số một về thuỷ lợi và công trình biển với rất nhiều thành tựu đáng khâm phục

8

Hình 1.3: Bản đồ đê biển ở Hà Lan

Tại Hà Lan, đê biển đã được sử dụng để bảo vệ lũ lụt trong hàng trăm năm qua Chính vì thế, Hà Lan là đất nước có nhiều kinh nghiệm trong thiết kế đê biển Cho đến nay, nhiều quốc gia đã và đang áp dụng các dạng thiết kế của Hà Lan trong

việc xây dựng đê biển

Trong thiết kế đê biển, Hà Lan sử dụng chủ yếu là kết cấu đê dạng mái nghiêng, mặt cắt điển hình của đê biển được khuyến cáo theo thiết kế sau đây:

- Độ dốc mái đê phía biển thường lấy 1:3 → 1:6, thiết kế này có thể làm giảm các tác động của sóng biển

- Độ dốc mái đê phía đất liền từ 1:2 → 1:3, giảm thiểu diện tích chiếm đất phía sau công trình và tối đa hóa sự ổn định của đê

- Các lớp không thấm nước: thường bao gồm đất sét nhưng đôi khi được bổ sung bởi nhựa đường nhằm vào mục đích bảo vệ phần lõi cát

- Khối bảo vệ chân (chân khay): đây là lớp bảo vệ ngoài cùng của bãi biển và ngăn ngừa các ảnh hưởng của sóng làm mất bãi do tác động vận chuyển bùn cát ngang cũng như dọc bờ

- Phần lõi của đê thường là cát để đảm bảo rằng nước ngấm qua thân đê có thể

chảy ra Phần lõi này hỗ trợ cho các lớp phủ và gia tăng trọng lượng cho cấu trúc

của đê biển góp phần chống lại áp lực nước cao

9

- Kênh thoát nước: cho phép dòng thấm sau khi chảy ra được tiêu thoát đi, đảm bảo kết cấu đê biển không bị suy yếu khi gặp trường hợp bão hòa nước

Hình 1.4: Mặt cắt ngang đê qua các thời kỳ

Đê biển ở Hà Lan đã được nâng cấp hai lần trong thế kỷ 20 Tất cả đê biển đều

cần thiết được xây dựng đến cao trình +4,30 Sau trận lũ thảm họa năm 1953, cao trình đê đã được quyết định nâng lên đến mức +7,65m Phần nửa dưới của đê cho thấy cao trình trước và sau khi nâng cao về phía trong của đê

* H ệ thống đê biển Afsluitdijk

Đê biển Afsluitdijk là một trong những minh chứng điển hình nhất cho đất nước Hà Lan trong lĩnh vực đê biển Công trình này chạy dài từ mũi Den Oever (Noord Holland) lên đến mũi Zurich (Friesland) Mục đích chính của dự án là nhằm giúp Hà Lan giảm thiểu tối đa các tác động của biển Bắc đến hoạt động thuỷ sản và nông nghiệp khu vực các tỉnh phía Bắc

Hình 1.5: Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan

10

Tổng chiều dài tuyến đê biển hơn 30km, rộng 90m; với độ cao ban đầu 7,50m trên mực nước biển trung bình, nền đất yếu được xử lý bằng thảm cây nhấn chìm bằng đá hộc; 5 cống thoát với tổng lưu lượng qua cống 5.000m3/s, mỗi cống có 5

cửa rộng 12m, sâu 4m; âu thuyền đảm bảo cho tàu có tải trọng 6000 tấn Thời gian thi công được tiến hành trong khoảng thời gian có 6 năm từ 1927 đến 1933

Giai đoạn thi công được tiến hành từ bốn điểm xuất phát, bao gồm hai đầu từ hai phía đất liền và hai đảo thi công trung gian được hình thành ngay giữa biển Bắc

Từ bốn điểm xuất phát này, chân đê cơ bản được mở rộng dần bằng cách đóng cọc

và phun trực tiếp sét tảng lăn xuống biển từ tàu thi công, tạo nên hai chân đập nhỏ song song đồng thời, phần lòng giữa được bổ sung bằng cát Tiếp theo, các phương tiện thi công cơ giới bao mặt đê bằng sét, gia cố móng bằng đá bazan Bề mặt trên cùng được phủ cát, đất, trồng cỏ và trải nhựa phục vụ mục đích giao thông

Hình 1.6: Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk

Hiện nay mực nước phía trong đất liền được kiểm soát và điều chỉnh mức thấp hơn mực nước biển bên ngoài khoảng 5÷6m

1.1.2 Dự án đê biển Saemangeum – Hàn Quốc

Đê biển Saemangeum cách thành phố Seoul khoảng 200km về phía nam Nó

có một hệ thống đường giao thông ở phía trên Đê biển mang tên Saemangeum bao quanh một vùng biển có diện tích 401km2

bằng khoảng 2/3 diện tích thành phố Seoul Với chiều dài 33,9 km; nằm giữa biển Hoàng Hải và cửa sông Saemangeum

Dự án được tiến hành từ năm 1991 và được hoàn thành năm 2010 Dự án được kỳ

vọng sẽ mang lại lợi ích to lớn cho phát triển công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng

thủy sản và kết nối giao thông thuận lợi giữa hai khu vực quan trọng là Gunsan và Buan (rút ngắn khoảng cách giữa 2 khu vực này từ 99 km xuống còn 33 km)

11

Hình 1.7: Đê biển Saemangeum

Tuyến đê từ hai bờ kết nối với 3 đảo tạo thành 4 đoạn Bốn đoạn này có chiều cao khác nhau do cao trình đáy biển khác nhau, đoạn đê thấp nhất có chiều cao trung bình 16m và chiều rộng đáy đê là 198m Đoạn cao nhất có chiều cao trung bình 35m với chiều rộng chân đê 290m Cao trình đỉnh đê so với mực nước biển từ +8,50m đến +11,0m

Hình 1.8: Mặt cắt ngang đê Saemangeum

12

Trên tuyến đê còn có hai hệ thống xả lũ có khả năng thoát nước lên đến 16.000

m3/s Hệ thống xả lũ Garyeok có 8 cổng và hệ thống xả lũ Shinsi có 10 cổng, mỗi cổng rộng 30m cao 15m, được trang bị với hai hệ thống cửa van lên xuống ở hai đầu nặng 484 tấn

Đê có kết cấu dạng mái nghiêng với vật liệu hỗn hợp bao gồm đá, dăm sỏi và cát Thân đê được chia thành nhiều phần, trên đỉnh là đường giao thông rộng 35m

1.1.3 Đê biển bảo vệ thành phố St Peterburg – Nga

Vị trí công trình nằm gần vịnh Neva và vịnh Phần Lan, nối liền các thị trấn Gorki; Kronstadt và Lomonosov với chiều dài tổng cộng là 25,4km, trong đó có 22,2km băng ngang vịnh Phần Lan ở độ sâu trung bình 2,9m

Hệ thống đê biển St.Peterburg được xây dựng với mục đích bảo vệ thành phố

khỏi ngập lụt khi mực nước dâng lên với tần suất 0,01%, kết hợp làm đường giao thông vành đai gồm 6 làn xe

Hình 1.9: Vị trí tuyến đê biển St Peterburg - Nga

Dự án được bắt đầu từ năm 1978 và tạm dừng từ năm 1990 đến đầu những năm 2000, dự án tiếp tục vào năm 2005 và cuối cùng được khánh thành vào năm

2011 Tổng chi phí xây dựng của dự án là 109 tỷ Rubles (khoảng 3,85 tỷ USD)

Dự án bao gồm một tuyến đê bằng đất và đá liên kết các phần giữa các công trình cửa xả và cổng hằng hải từ Kotlin đến phần bờ vịnh Phần Lan với chiều dài đập là 23,4km Bốn đập (D1-D4) tổng chiều dài 8118,5m nằm trong vùng nước phía

nam, đập D5 dài 2025m nối đến Kotlin và 6 đập (D6-D11) dài tổng cộng 13223m nằm trong vùng phía bắc của vịnh Neva Chiều rộng nhỏ nhất của đập là 29m để

13

bảo đảm cho việc xây dựng đường cao tốc 6 làn xe Đập D3 cao nhất tại điểm cắt ngang luồng hàng hải hiện hữu Đập có đặc điểm liên quan đến điều kiện địa chất khác nhau của phần đất nền, đến kỹ thuật xây dựng và sử dụng vật liệu xây dựng

Hình 1.10: Mặt cắt ngang đê St.Peterburg

Căn cứ vào các điều kiện địa chất công trình trên toàn chiều dài tuyến, kết cấu

đê sử dụng vật liệu xây dựng tại chỗ để đảm bảo cho độ bền vững cần thiết của công trình trong điều kiện ngập nước, chống được các tác động mạnh của sóng biển

và lực va của băng trôi Phần đỉnh đê có tính triệt tiêu sóng đặc biệt nhờ cấu tạo mái

dốc bằng đá hộc; gờ tiêu sóng rộng 8m ở cao độ +3,0m; mái dốc nối tiếp phía trên

bằng các tấm bê tông cốt thép chuyển tiếp đến tường chắn sóng cao 8,0m; tiếp giáp với cửa xả hoặc bằng đá

Hình 1.11: Một số hạng mục công trình đê biển St Peterburg

Phần thân đê là đường ôtô gồm 6 làn xe rộng 29m cao trình 6,5m cho phép lưu thông hơn 30.000 xe/ngày đêm; phía vịnh có tường chắn sóng cao 1,5m

Trên tuyến công trình còn có 2 âu thuyền C1 và C2 với kênh chuyển tiếp và 6 cửa thoát nước B1÷B6, 11 phân đoạn đê từ D1÷D11 cùng với các công trình phục

vụ điều hành chung

14

Hệ thống cửa xả: cho phép luân chuyển nước qua lại, bảo tồn sự trao đổi nước

tự nhiên giữa vịnh Neva và vịnh Phần Lan ở phía Bắc và phía Nam, bảo vệ thành phố khỏi ngập lụt khi gặp triều cường

1.1.4 Công trình New Orleans - Mỹ

Năm 2005, siêu bão Katharina đổ bộ vào đất liền New Orleans với vận tốc gió lên tới 140 dặm một giờ (193km/h), kèm theo là chiều cao nước dâng lên đến 6 m, vượt đỉnh và tràn qua một nửa của hệ thống bảo vệ lũ lụt, nó đã nhấn chìm phía đông nam của Lousiana Đã có hơn 1.830 người bị mất nhà cửa khi cơn bão đi qua

và hậu quả mà nó để lại trong các khu vực ven biển của sông Mississippi, Alabama

và Louisiana là rất lớn Vấn đề chính là New Orleans không có hệ thống chống bão

và bảo vệ lũ lụt Các hệ thống đê hiện tại không được thiết kế chống lũ có tần suất

lớn Sau khi cơn bão đi qua, vấn đề cấp thiết đặt ra với thành phố New Orleans là nhu cầu về một hệ thống đê biển bảo vệ cho các cơn bão mới

Vị trí của dự án nằm trong vùng đất ngập nước của hồ Borgne, phía đông của thành phố New Orleans, gần với nơi hợp lưu của vịnh Intracoastal và cửa ra của

sông Mississippi

Hình 1.12: Vị trí của dự án New Orleans Surge Barrier

Mục tiêu của công trình được thiết kế là để làm giảm nguy cơ thiệt hại do bão cho một số khu vực dễ bị ảnh hưởng nhất như: phía đông của New Orleans, các ga tàu điện ngầm và khu vực St Bernard Parish

15

Công trình bao gồm một tuyến đê chống bão dài 1,8 km và 2 cửa xả Cửa xả 1

có chiều rộng thông nước là 17m, ngưỡng cống đặt ở cao độ -2,4m Cửa xả thứ 2 được xây dựng để phục vụ cho giao thông thủy trên vịnh Intercoastal Cửa cống có

cấu tạo dạng cửa van cổng Mỗi cửa có chiều rộng thông nước là 46m, cao trình ngưỡng cống đặt ở -4,9m

Điều kiện địa chất tại khu vực này tương đối mềm yếu, do đó vấn đề xử lý nền

là một trong những thử thách lớn đối với các kỹ sư thiết kế nền móng công trình Toàn bộ tuyến đê có cấu tạo bởi 1.271 cọc ống bê tông dự ứng lực đường kính 1,7m; chiều dài mỗi cọc là 44m, trọng lượng mỗi cọc là gần 96 tấn Hệ thống cọc xiên gia cường có cấu tạo là cọc ống thép được đóng xiên 1:1,5 Phần dầm đầu cọc kết hợp làm cầu công tác là những khối bê tông đúc sẵn

Hình 1.13: Mặt cắt ngang New Orleans

Đất nền được thay thế 1 lớp bằng cấu tạo dạng bên trái và bên phải được đổ

bằng đá hộc chạy dọc theo tuyến tường cừ, ở giữa được đổ bằng cát

Đáy biển phía trước chân công trình được gia cố bằng một lớp đá hộc kết hợp

với vải địa kỹ thuật để bảo vệ và chống lại sự xói mòn

16

Chi phí xây dựng của dự án là hơn 1,1 tỷ USD Dự án được thiết kế bởi Hiệp

hội các kỹ sư của quân đội Mỹ Đây là dự án dân sự lớn nhất của họ từ trước tới nay

và lớn nhất trên thế giới về công nghệ Foodwall

Việc thiết kế theo phương án tường cọc cừ đã giảm được ít hơn một nửa khối lượng vật liệu so với đê biển bình thường

1.1.5 Đê biển Nam Pho - CHDCND Triều Tiên

Hệ thống đê biển Tây hay còn gọi là đê biển Nam Pho nằm tại vị trí cửa ra của sông TaeDong, cách thành phố Nam Pho - Bắc Triều Tiên khoảng 15km về phía Tây Tuyến đê có chiều dài 8km, được xây dựng bởi quân đội nhân dân Triều Tiên trong vòng 5 năm, từ năm 1982 đến năm 1986 Tổng chi phí xây dựng: 4 tỷ USD

Hình 1.14: Đê Nam Pho – Bắc Triều Tiên

+ Giải quyết nhu cầu tưới tiêu và mở rộng diện tích đất nông nghiệp

Đê biển Nam Pho không chỉ giúp nền kinh tế của khu vực Nam Pho phát triển

mà còn biến sông Taedong thành một hồ nước nhân tạo, đảm bảo nước sạch phục

vụ cho nông nghiệp, cuộc sống hàng ngày của người dân và tránh nguy cơ lũ lụt

17

Đê có kết cấu dạng đê mái nghiêng bằng vật liệu đất đá hỗn hợp, đê được kết

hợp làm tuyến đường sắt, đường cao tốc, đường đi bộ Ngoài tuyến đê chính, công trình còn có 36 khoang cửa cống tiêu thoát nước, 3 âu thuyền cho phép tàu thuyền

có tải trọng lên đến 50.000 tấn qua lại hàng ngày

Hình 1.15: H ạng mục chính của đê biển Nam Pho

1.1.6 Các công trình sử dụng kết cấu nổi

1.1.6.1 Đê chắn sóng cảng Algeciras - Tây Ban Nha

Hình 1.16: Đê chắn sóng Algeciras

Dự án hoàn thành cảng Algeciras tạo ra diện tích 125 ha, một bến cảng mới dài 2375m và một đê chắn sóng dài 1626m

Cấu trúc của đê chắn sóng được tạo thành bởi 43 xà lan được xếp thành 1 hàng

dọc, cách bến tàu khoảng 413m về phía Đông Những xà lan này được đặt trên một

18

lớp đệm đá dày ở độ sâu -35m và đỉnh tại cao trình +7,5m, đường đáy biển tự nhiên

tại khu vực này có cao trình từ -43m đến -28m

Hình 1.17: Cắt ngang tuyến đê chắn sóng bằng xà lan

Đỉnh xà lan được thiết kế với mục đích làm làm giảm tác động sóng Tại dãy tường chắn đầu tiên được thiết kế các khoang hở làm tiêu tán năng lượng sóng tới dẫn đến sóng phản xạ cũng theo đó bị suy giảm

Đỉnh xà lan được thiết kế với mục đích làm làm giảm tác động sóng Tại dãy tường chắn đầu tiên được thiết kế các khoang hở làm tiêu tán năng lượng sóng tới

dẫn đến sóng phản xạ cũng theo đó bị suy giảm

1.1.6.2 Đê chắn sóng cảng Algeciras - Tây Ban Nha

Hình 1.18: Đê chắn sóng tại Barcelona

Dự án mở rộng cảng được khởi động vào tháng 12 năm 2001, với mục tiêu chính là xây dựng 02 đê chắn sóng: 01 đê phía Nam dài 4800m và 01 đê phía Đông

Đoạn 2 dài 1.700m kết cấu có dạng tường đứng cấu tạo gồm 47 xà lan có chiều rộng 33m được đặt tại độ sâu -21,5m trên một lớp đệm đá rộng 73m Cao trình đỉnh của phân đoạn này cũng là +12m

Tổng dự toán cho phân đoạn 1 và phân đoạn 2 là: 194,05 triệu Euro

Thời gian thi công: 69 tháng (hoàn thành năm 2008)

Hình 1.19: Mặt cắt ngang đê chắn sóng tại Barcelona

Sau khi đã nạo vét 3m lớp phủ trên bề mặt Lớp bảo vệ mái cũng sử dụng các khối Block nặng 50tấn

Tổng dự toán: 197,28 triệu Euro

Thời gian thi công: 82 tháng (hoàn thành năm 2008)

1.1.6.3 Đê chắn sóng cảng Gijón – Tây Ban Nha

Đầu năm 2009, trong dự án mở rộng cảng với tổng đầu tư 882 triệu Euro Trong năm này đã hoàn thành được một phần tường chắn sóng tại phía Bắc với 15

xà lan đã được đánh đắm trong tổng số 41 xà lan theo thiết kế và việc san lấp mặt

bằng cũng được thực hiện theo đúng tiến độ trên Giai đoạn thi công đậy nắp xà lan cũng được triển khai và hoàn thành được 280m trong tổng số 1320m Tổng kết đến

20

cuối năm 2009 đã nâng cao trình được cho 500m đê chắn sóng ở phía Bắc và 940m

tại các sườn phía trong, hiện tại vẫn còn 420m còn lại đang trong giai đoạn thi công hoàn tất trong năm 2010

Hình 1.20: Đê chắn sóng xà lan tại cảng Gijón

- Kích thước chính:

+ Tường biển phía Bắc (Caisson) dài 1.585 (m) bao gồm 33 xà lan với kích thước: chiều dài 51,8m; chiều rông 32m và 32m chiều sâu Đáy nằm tại cao trình -24,75m, đỉnh tại cao trình +24m Đoạn đê này nằm tại độ sâu -25 đến -30m Hình 7 thể hiện mặt cắt ngang cấu trúc đê

Hình 1.21: Mặt cắt ngang đê phía Bắc cảng Gjón

21

+ Đê nhánh, đê thứ cấp có tổng chiều dài 829 m Những đê này có một đầu bắt nguồn từ đê chắn són phía Bắc, có dạng đê đá đổ mái nghiêng với lớp bảo vệ là các khối cấu kiện dị hình có khối lượng 90 tấn/khối

1.2 Tổng quan các dạng công trình đê biển trong nước

Việt Nam là một quốc gia nằm trong khu vực ổ bão Tây Bắc Thái Bình Dương với đường bờ biển dài trên 3.260 km, tỷ lệ giữa đường bờ biển so với diện tích lục địa là rất lớn Do vậy hệ thống đê biển của nước ta cũng đã được hình thành từ rất

sớm, là minh chứng cho quá trình chống chọi với thiên nhiên không ngừng của người Việt Nam Hiện nay dọc theo bờ biển đã có các hệ thống đê biển với quy mô khác nhau được hình thành qua nhiều thời kỳ, bảo vệ cho sản xuất, dân sinh kinh tế của các vùng trũng ven biển

Tuy nhiên, hiện nay Việt Nam chỉ có hệ thống đê ven bờ biển, chủ yếu có kết

cấu là đê đất, cao trình đỉnh đê thấp, thường ở cao độ +5,0m; bề rộng đỉnh đê khoảng từ 2,0m đến 5,0m; điều này cũng gây khó khăn cho việc duy tu, bảo dưỡng đặc biệt là sau những trận sạt lở đê do bão lũ

Đê biển miền Bắc thuộc loại lớn nhất cả nước tập trung chủ yếu ở các tỉnh Hải Phòng, Thái Bình và Nam Định Một số tuyến đê biển đã được nâng cấp hiện nay

có cao trình đỉnh phổ biến ở mức +5,5 m (kể cả tường đỉnh) Mặt đê được bê tông hóa 1 phần, nhưng chủ yếu vẫn là đê đất, sình lầy trong mùa mưa bão và dễ bị xói

bề mặt

Hình 1.22: Kết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam

22

(a) Đê biển Cát Hải, Hải Phòng (b) Đê biển Đồ Sơn, Hải Phòng

(c) Đê biển Thịnh Long, Nam Định 2010

(d) Đê biển Nghĩa Hưng - Nam Định Hình 1.23: Một số công trình đê biển ở Hải Phòng, Nam Định

Với ĐBSCL, tổng chiều dài tuyến đê là khoảng 1.359 km, trong đó 618 km đê

biển và 741 km đê cửa sông Chiều dài đê cửa sông là 30 km cho sông lớn và 10÷15

km cho các sông rạch nhỏ Hầu hết các tuyến đê biển nằm dọc và cách bờ biển 200÷500m đối với tuyến biển Tây, 500÷2.000 m đối với các tuyến biển Đông

23

Theo dự báo, nếu không chủ động ứng phó trong một khoảng thời gian ngắn

nữa do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, nước biển dâng cao sẽ làm cho khoảng 15.000÷20.000 km2 tại ĐBSCL bị ngập, trong đó có 9/13 tỉnh bị ngập gần như hoàn toàn, làm cho sản xuất nông nghiệp gặp khó khăn lớn

Trong khi đó, độ cao và sức chịu đựng của hệ thống tuyến đê biển tại ĐBSCL hiện chưa đáp ứng yêu cầu ngăn nước biển dâng và sức tàn phá của sóng biển với cường độ mạnh Đoạn đê biển đi qua huyện U Minh, Trần Văn Thời, Phú Tân ở tỉnh

Cà Mau và huyện Hòn Đất ở tỉnh Kiên Giang thuộc tuyến biển Tây, kéo dài từ Cà Mau đến Kiên Giang dài khoảng 260km hiện bị xói lở nghiêm trọng

Theo quy hoạch gần 620km đê biển và hơn 740km đê cửa sông tại vùng ĐBSCL được nâng cấp hoặc xây dựng mới với chiều rộng mặt đê 6m kết hợp giao thông, mái trong mt=2÷3, mái ngoài mn=3÷4, lưu không 10m phía đồng và 50m phía biển; bên ngoài đê là rừng phòng hộ để bảo vệ và giảm sóng

(a) Đê Hiệp Thạnh - Trà Vinh (b) Đê biển Rạch Giá - Kiên Giang Hình 1.24: Một số công trình đê biển ở Trà Vinh, Kiên Giang

1.3 Kết luận chương 1

Qua tình hình tổng quan chung thấy rằng đê biển ngăn triều, chống bão, bảo

vệ phạm vi lãnh thổ đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới Hầu hết các công trình đê vượt biển đều có kết cấu dạng mái nghiêng bằng vật liệu đất đá hỗn hợp Đây là dạng kết cấu truyền thống, tận dụng vật liệu tự nhiên, thiết bị và biện pháp thi công khá đơn giản, đã có nhiều kinh nghiệm trong thiết kế và thi công

24

Ngoài ra, một số dạng kết cấu mới trong thi công đê biển như: Kết cấu dạng tường cừ bằng cọc ống bê tông dự ứng lực trong dự án đê biển New Orlearns - Mỹ; một số công nghệ về xà lan thùng chìm trong thi công đê chắn sóng của các cảng

biển lớn Mỗi loại công trình phù hợp với một điều kiện địa chất nền, chiều sâu cột nước và mục tiêu nhiệm vụ cụ thể của tuyến đê

Với hệ thống đê biển của nước ta được hình thành từ rất sớm với quy mô khác nhau được hình thành qua nhiều thời kỳ Tuy nhiên, hiện nay Việt Nam chỉ có hệ

thống đê ven bờ biển, chủ yếu có kết cấu đê lõi đất mái nghiêng lớn (m= 3, 4) nằm trên vùng địa chất nền mềm yếu, cao trình đỉnh đê thấp, mái nghiêng lớn, khả năng

chống sóng biển thấp Nếu áp dụng kết cấu này vào xây dựng đê biển Vũng Tàu –

Gò Công có kết hợp giao thông bộ (đường cấp II) với cao trình đỉnh đê (>+7,5m), cao trình đáy biển (-9,00), địa chất nền mềm yếu với chiều dày >10m thì khối lượng

vật liệu để tạo mặt cắt ngang đê ổn định rất lớn, khi đó giá thành tuyến đê rất cao Như vậy, có thể nói việc xây dựng một tuyến đê biển có vị trí cách xa bờ, tính

chất phức tạp và đáp ứng đa mục tiêu như Vũng Tàu - Gò Công là dạng công trình

lần đầu tiên được nghiên cứu tại Việt Nam Sự phân tích, đánh giá và tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới có ý nghĩa quan trọng và là tiền đề cho việc nghiên cứu, đề xuất các giải pháp kết cấu chính trong xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công

1.4 Những vấn đề nghiên cứu của luận văn

Trên cơ sở phân tích về tính cấp thiết của giải pháp kết cấu và công nghệ thi công đê biển tuyến Vũng Tàu - Gò Công, các vấn đề về tổng quan và phương pháp

tiếp cận Trong phạm vi luận văn này, tác giả tập trung đi sâu vào nghiên cứu một

số nội dung sau đây:

+ Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp kết cấu đê biển có thể ứng dụng để xây

dựng cho tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công

+ Nghiên cứu phương pháp tính toán kết cấu đê biển

+ Nghiên cứu và đề xuất biện pháp thi công công trình

25

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÊ BIỂN TRÊN TUYẾN

VŨNG TÀU – GÒ CÔNG 2.1 Vị trí và quy mô dự án

2.1.1 Vị trí công trình dự kiến

Theo kết quả nghiên cứu đề xuất bước đầu[3], sơ bộ chọn vị trí tuyến đê biển như sau: Vị trí tuyến đê biển xuất phát từ phía Gò Công (Tiền Giang) đến gần Vũng Tàu (cách Vũng Tàu 5km), nằm phía ngoài các cửa sông chính như: Cửa Soài Rạp, Lòng Tàu, cửa sông Thị Vải, cách bãi biển Cần Giờ khoảng 10km

Hình 2.1: Vị trí dự kiến vùng tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công

2.1.2 Quy mô của dự án

+ Tuy ến đê chính: xuất phát từ Gò Công đến gần Vũng Tàu Chiều dài tuyến

đê chính là 28km, chiều sâu mực nước trung bình khoảng 6,5m (tính từ cốt ±0,0m)

+ Tuyến đê phụ: chiều dài 13km nối từ đê chính đi vào Cần Giờ, chiều sâu

mực nước đoạn đê này bình quân khoảng 5,0m

26

+ C ống kiểm soát triều, thoát lũ: có chiều rộng khoảng 2000÷2500m, cao trình

đáy -10m, được chia thành nhiều khoang có hệ thống cửa van đóng mở

+ Âu thuy ền: được thiết kế đáp ứng cho tàu thuyền có tải trọng đến 50.000 tấn, + C ầu giao thông: Chiều dài khoảng 5km kết nối tuyến đê chính với Vũng

Tàu; cầu được thiết kế theo công nghệ hiện đại, chiều rộng đảm bảo đường giao thông cấp II, dưới cầu các loại tàu bè đi lại bình thường vào khu vực vịnh Gành Rái Theo phương án này sẽ tạo được hồ chứa có diện tích mặt nước 43.000 ha (kể

cả trong sông là 50.000ha), tổng dung tích 2,5÷3 tỷ m3

(dung tích hữu ích cho phòng

lũ 1,5 tỷ m3) Ngoài ra, cần xây dựng một cống kiểm soát triều, thoát lũ rộng 200m, cao trình đáy -12m kết hợp với âu thuyền cho tàu 20.000 tấn trên sông Lòng Tàu Bên cạnh đó, khi đê biển hình thành dự kiến sẽ có 5 khu vực dành cho phát triển đô thị mới bao gồm: Đô thị Vũng Tàu mở rộng; Đô thị sinh thái Cần Giờ; Đô

thị sinh thái (dọc tuyến đê phụ); Đô thị khoa học biển; Đô thị dịch vụ kinh tế biển

2.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của dự án

Mục tiêu và nhiệm vụ chính của dự án là:

+ Chống lũ lụt, ngập úng và xâm nhập mặn cho toàn vùng Tp.HCM, trước mắt

và lâu dài (khi mực nước biển dâng thêm 75÷100cm); Tăng cường khả năng thoát

lũ, giảm chiều sâu và thời gian ngập lụt, chống xâm nhập mặn cho vùng ĐTM trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng;

+ Chống xâm nhập mặn cho khu vực Gò Công, Long An; phòng chống thiên tai và các tác động từ biển cho toàn bộ khu vực Tp.HCM và vùng ĐTM với diện tích hơn 1 triệu ha

+ Về lâu dài khi, sau khi xử lý tốt môi trường ở khu vực sẽ chuyển thành hồ

chứa nước ngọt cho vùng ĐTM, chuẩn bị cho mọi sự biến động bất lợi về dòng chảy do tác động của các hồ thủy điện và các nước ở phía thượng nguồn

+ Dự án tạo điều kiện rút ngắn khoảng cách giao thông giữa các tỉnh miền Tây

với các tỉnh ở Nam Trung bộ Đặc biệt, dự án có tác động tích cực và đem lại hiệu ích tổng hợp, tạo sự liên kết cho phát triển kinh tế - xã hội, tạo động lực cho phát triển ngành công nghiệp, dịch vụ, mở rộng và hình thành chuỗi đô thị mới của cả

27

Tp.HCM và các tỉnh, thành phố lân cận (Vũng Tàu, Đồng Nai, Long An, Tiền Giang và các tỉnh Tây Nam Bộ,…) Là nơi xây dựng hệ thống cảng biển trong tương lai, khai thác năng lượng gió và năng lượng triều

+ Sử dụng một phần đất và mặt nước hồ khu vực lấn biển lấy kinh phí xây

dựng đê biển, giảm kinh phí đầu tư của nhà nước

2.3 Điều kiện tự nhiên của vùng dự án

2.3.1 Đặc điểm về thủy văn thủy lực

Dự án đê biển Vũng Tàu - Gò Công liên quan trực tiếp đến vùng hạ du lưu vực

hệ thống sông Đồng Nai, và một phần khu vực Đồng Tháp Mười bao gồm các tỉnh Bình Dương, Đồng Nai, TP.HCM, Tây Ninh, Long An, Đồng Tháp và Tiền Giang, với tổng diện tích 1.080.520 ha

Hệ thống sông trong vùng dự án là phần hạ lưu của sông Mê Kông và hệ thống sông Vàm Cỏ, sông Đồng Nai, sông Sài Gòn, sông Nhà Bè, sông Soài Rạp, sông Lòng Tàu, sông Cái Mép - Thị Vải cùng với hệ thống sông kênh sông trong Đồng Tháp Mười và vùng thành phố Hồ Chí Minh Ngoài ra, dự án còn chịu tác động trực

tiếp từ các chế độ thủy triều, thủy văn, thủy lực và các điều kiện hải văn khác của biển Đông

Theo Báo cáo Quy hoạch Đê biển Vũng Tàu – Gò Công do Viện Quy hoạch

Thủy lợi Miền Nam thực hiện năm 2011, kết quả tính toán thủy lực phương án đề nghị chọn cho dự án như sau:

Bảng 2.1 Đường mực nước lớn nhất dọc sông Sài Gòn theo một số kịch bản

28

Hình 2.2: Đường quá trình mực nước giờ trong 15 ngày triều tại vị trí công

trình trước và sau khi có đê biển Vũng Tàu – Gò Công

2.3.2 Đặc điểm về sóng gió

Hiện không có nhiều số liệu quan trắc về sóng, gió tại khu vực nghiên cứu Từ năm 1986 đến nay việc quan trắc sóng được thực hiện 4 lần một ngày tại trạm Bạch

Hổ cách vùng dự án khoảng 120km

29

Số liệu sóng và gió này có thể sử dụng được trong giai đoạn nghiên cứu hoặc thiết kế sơ bộ, khi đi vào thiết kế chi tiết cần phải có những quan trắc đầy đủ các yếu tố này tại khu vực công trình

a) Biểu đồ hướng gió tại mỏ Bạch Hổ b) Biểu đồ hướng gió tại Vũng Tàu

Hình 2.3: Hướng gió tại khu vực Vũng Tàu – Gò Công

Bảng 2.2 Chiều cao sóng và chu kỳ sóng theo tần suất lặp lại

Hoang Van Huan – 2006

Đây là giá trị sóng, gió quan trắc tại trạm Bạch Hổ cách vùng dự án 120km

Để có số liệu tính toán cần phải tính toán truyền sóng về đến vùng dự án

2.3.3 Đặc điểm về bão

Mùa bão tại Việt Nam thông thường từ tháng 5 đến tháng 01 năm sau, trong

đó tập trung nhiều nhất từ tháng 6 đến tháng 10 trong mùa mưa và phân bố không đều theo vùng địa lý, tần suất xuất hiện bão giảm dần từ Bắc vào Nam với tỉ lệ: Miền Bắc 58,4%; Miền Trung 36,85% và Miền Nam 4,8% Ngoài ra, cường độ của bão tại khu vực Miền Nam cũng nhỏ hơn so với Miền Bắc và Miền Trung

Bão tác động vào bờ biển Việt Nam thường nhỏ và sâu có nghĩa là vùng ảnh hưởng của bão thì nhỏ (40-100km) nhưng gradient áp suất không khí giữa tâm bão

và viền ngoài lại lớn, vận tốc gió có thể đạt tới 56 m/s

30

Vùng dự án thuộc vùng Đông Nam Bộ là khu vực ít xuất hiện bão Tuy nhiên, trong khoảng 15÷20 năm gần đây số lượng cơn bão đổ bộ vào Vũng Tàu - Tp Hồ Chí Minh có xu hướng tăng lên Trong 60 năm gần đây đã có 12 cơn bão đổ bộ vào vùng dự án, đây là vấn đề cần tính tới khi thiết kế đê biển Vũng Tàu - Gò Công

Bảng 2.3 Tốc độ gió gần khu vực Vũng Tàu tương ứng với chu kỳ lặp lại

(Lyon Associates inc Consulting Engineers, 1974)

2.3.4 Đặc điểm về thủy triều

Đặc điểm thủy triều tại khu vực dự án là chế độ bán nhật triều không đều, một ngày lên xuống 2 lần với biên độ lớn (4÷4,5m) Các số liệu được quan trắc thường xuyên tại trạm thủy văn Vũng Tàu từ năm 1982 đến nay

Hình 2.4: Mực nước quan trắc tại Vũng Tàu tháng 01/2005

Hình 2.5: Mực nước và tần suất xuất hiện tại gần Vũng Tàu

Hình 2.6: Cắt dọc địa hình tại vị trí tuyến đê chính

2.3.6 Đặc điểm về địa chất

Tuyến đê Vũng Tàu - Gò Công nằm trên khu vực có địa chất nền rất phức tạp, đặc biệt là lớp đất mặt trên cùng Đây là lớp đất sét yếu có tính chất cơ lý kém, hầu như ít có khả năng chịu tải trọng