TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ
Công trình bảo vệ bờ được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu nhằm giảm thiểu tác động của sóng biển, đặc biệt là ở các quốc gia phát triển như Hà Lan, Ý, Mỹ và Đan Mạch, nơi các công trình này được xây dựng với kỹ thuật cao để chống lại sóng biển mạnh Ở Việt Nam, nghiên cứu và ứng dụng công trình bảo vệ bờ chỉ bắt đầu từ cuối những năm 1990 do nhiều yếu tố như chiến tranh và nhu cầu kinh tế xã hội chưa cấp bách Thời điểm này đánh dấu sự khởi đầu của Chương trình nghiên cứu về biển cấp nhà nước, chủ yếu tập trung vào các công trình biển do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam dẫn dắt, với sự tham gia của nhiều cơ quan khác Trước năm 1990, một số hoạt động nghiên cứu đã được thực hiện, bao gồm khảo sát địa hình đáy và các yếu tố hải văn như sóng, thủy triều và xói lở tại những vị trí quan trọng.
Hiện nay, các cơ quan liên quan đến công trình bảo vệ bờ sông và bờ biển tại Việt Nam bao gồm Khoa Kỹ thuật biển – Trường Đại học Thủy lợi, Viện Kỹ thuật biển – Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, Cục Phòng chống lụt bão và Quản lý đê điều, Cục Hậu cần quân đội, và Viện Xây dựng công trình biển – Trường Đại học Xây dựng Mặc dù các nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ biển đã dần tiếp cận trình độ thế giới, nhưng vẫn còn hạn chế Trong những năm gần đây, một số công trình lớn như cảng Vũng Áng, Chân Mây, và đê chắn sóng Dung Quất đã được xây dựng nhằm tăng cường bảo vệ bờ biển.
Phân loại các giải pháp bảo vệ bờ
Giải pháp bảo vệ bờ được chia thành hai loại chính: giải pháp công trình và giải pháp phi công trình Giải pháp công trình bao gồm các công trình xây dựng nhằm ngăn chặn sự xói lở và lùi vào của bờ biển, đồng thời chống ngập lụt Ngược lại, giải pháp phi công trình không sử dụng công trình cố định, mà áp dụng các biện pháp động, như trồng cây và thô hóa bãi, để điều chỉnh luồng bùn cát, từ đó ổn định đường bờ theo mong muốn Bên cạnh đó, các hoạt động quản lý vùng bờ, bao gồm xây dựng tiêu chuẩn và chính sách, cũng được xem là một phần của giải pháp phi công trình.
Giải pháp công trình bảo vệ bờ biển được chia thành hai loại: công trình chủ động và công trình bị động Công trình chủ động tác động trực tiếp vào các tác nhân gây xói lở như sóng và dòng chảy, bao gồm hệ thống giàn phao hướng dòng và kè mỏ hàn Ngược lại, công trình bị động tập trung vào việc bảo vệ bờ, ví dụ như kè bảo vệ bờ và gia cố kết cấu đất Việc lựa chọn giải pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng khu vực và có thể áp dụng cả hai loại giải pháp để đạt hiệu quả tối ưu về kỹ thuật và kinh tế Để xây dựng công trình bảo vệ bờ hiệu quả, cần xác định nguyên nhân gây xói lở, bao gồm lực tự nhiên và tác động của con người Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng tại bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang là một ví dụ điển hình cho việc áp dụng giải pháp này.
Các tác động tự nhiên ảnh hường đến đường bờ:
- Sóng và thành phần năng lượng của nó dọc theo bờ;
- Mực nước bao gồm thủy triều, nước dâng;
- Sự dao động lưu lượng và bùn cát;
- Chuyển động của nước ngầm;
Sự tác động của con người làm biến đổi tiến trình đường bờ theo các cách:
- Ngăn cản quá trình vận chuyển bùn cát, dòng chảy dọc theo bờ biển;
- Làm lệch cấu trúc dòng chảy ven bờ;
- Mất đất cát bổ sung cho bờ biển vì đập ngăn hay khai thác vật liệu;
- Biến đổi chế độ sóng qua phản xạ và khúc xạ vùng xung quanh khu vực công trình
Bảng 2-1 tóm tắt các giải pháp bảo vệ bờ biển trong nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật nhằm xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng, bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang.
Phân tích , đánh giá các giải pháp bảo vệ bờ biển
2.3.1 Giải pháp mỏ hàn (Groins)
Mỏ hàn được xây dựng vuông góc với đường bờ nhằm ngăn chặn việc vận chuyển bùn cát dọc theo bờ, từ đó giảm gradient vận chuyển bùn cát Chức năng chính của mỏ hàn là bảo vệ bờ khỏi sóng xiên, giảm lực xung kích tác động vào bờ và hướng dòng chảy ven bờ ra xa vùng xói lở Nếu được thiết kế hợp lý, mỏ hàn có thể làm giảm gradient đến mức zero, giúp ngăn chặn hiện tượng xói lở bờ Đề tài nghiên cứu này tập trung vào ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong việc xây dựng công trình kè ngầm nhằm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang.
Hình 2-1 : Các kiểu bố trí mỏ hàn
Hình 2-2 Hệ thống mỏ hàn vuông góc bờ ở Mỹ
Hình 2-3 Mỏ hàn Tổng kho xăng dầu Nhà Bè
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm nhằm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang, là một giải pháp hiệu quả để bảo vệ môi trường ven biển Công nghệ này không chỉ giúp giảm thiểu tác động của sóng mà còn góp phần cải thiện ổn định đất và bảo vệ hệ sinh thái địa phương Việc triển khai các công trình kè ngầm sẽ tạo ra một rào chắn tự nhiên, bảo vệ bờ biển khỏi xói mòn và các hiện tượng thời tiết cực đoan.
Vật liệu xây dựng kè mỏ hàn rất phong phú, bao gồm đá hộc, khối bê tông dị hình như Tetrapod và Accropod, cùng với cừ bê tông đúc sẵn, cừ thép, cừ bản nhựa và gỗ.
2.3.1.1 Mỏ hàn đá a Ưu điểm:
- Nguồn cung cấp đá hộc một số nơi khá dồi dào và phong phú, tận dụng vật liệu đá sẵn có ở các địa phương.
- Có độ bền cao, chịu được môi trường nước biển mặn và các tác động mạnh của sóng, gió, nhiệt độ
Kết cấu của mỏ hàn được xây dựng từ đá hộc và đá tảng lớn, cùng với rọ đá mềm và linh hoạt Điều này giúp mỏ hàn có khả năng chuyển dịch theo biến dạng của nền mà không gây ra hư hỏng hay phá hoại kết cấu.
- Dễ sửa chữa, tôn cao, mở rộng [2] b Nhược điểm:
Khi các viên đá rời bị chuyển dịch khỏi mỏ hàn, điều này sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định của những viên đá lân cận Sự phá hoại từ mỏ hàn có thể khởi phát từ việc mất ổn định của từng viên đá riêng lẻ.
- Khó khăn về khai thác, vận chuyển và phương tiện thi công khi dùng đá tảng kích thước lớn nên việc sử dụng đá tảng bị hạn chế
Đối với kết cấu rọ đá, độ bền và ổn định của khối đá trong rọ cũng như khối đá của thân mỏ hàn phụ thuộc vào độ bền của lưới thép bọc Nếu sử dụng dây thép các bon tráng nhựa hoặc mạ kẽm, khả năng chống han rỉ trong môi trường nước biển mặn chỉ có thời hạn nhất định Trong khi đó, dây thép không rỉ chịu được nước biển mặn có chi phí xây dựng rất cao.
2.3.1.2 Mỏ hàn bê tông, bê tông cốt thép: a Ưu điểm:
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong xây dựng công trình kè ngầm tại Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang, cho phép đúc tại chỗ các tấm và khối lớn, đảm bảo ổn định trước tác động mạnh của sóng và dòng chảy Tuy nhiên, công nghệ này cũng tồn tại một số nhược điểm cần được xem xét.
Khi thi công mỏ hàn biển bằng bê tông, việc sử dụng xi măng bền sun phát hoặc phụ gia chống xâm thực từ nước biển mặn là rất cần thiết để đảm bảo tuổi thọ cho công trình Mặc dù chi phí cho các loại vật liệu này cao hơn so với xi măng thông thường, nhưng chúng mang lại độ bền và khả năng chống chịu tốt hơn trong môi trường khắc nghiệt.
Mỏ hàn bê tông cốt thép kiểu bản chắn là cấu trúc cứng, ngăn chặn nước chảy xuyên qua, phù hợp cho những khu vực xây dựng có sóng lớn và dòng chảy ven bờ mạnh Loại mỏ hàn này thường được sử dụng khi nguồn vật liệu như đá hộc và đá tảng khan hiếm, đồng thời yêu cầu cao về mỹ thuật để phục vụ cảnh quan và du lịch.
2.3.2 Giải pháp đê giảm sóng (Breakwaters) Đê giảm sóng thuộc công trình bảo vệ bờ và ổn định bãi do ảnh hưởng của dòng chảy gây chuyển động bùn cát theo phương vuông góc với bờ Đê giảm sóng được làm song song với bờ, được chia là hai đoạn: đê cao và đê thấp Đê cao có tác dụng làm giảm năng lượng sóng tác dụng vào bờ, đê cao có cao trình cao hơn mực nước tính toán Đê thấp có tác dụng như một vật chắn ngăn dòng bùn cát từ trong bờ chảy ra phía ngoài biển Cả hai đều được xây dựng trong khoảng từ đường bờ tới vị trí sóng đổ Đê chắn sóng có tác dụng bảo vệ bờ và tạo bãi bồi Vật liệu xây dựng đê giảm sóng cũng rất đa dạng: đá hộc, khối bê tông dị hình, cừ bê tông đúc sẵn, geotubes, ….[1]
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong việc xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng nhằm bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang, đã được thực hiện Hình 2-4 minh họa cho thiết kế đê ngầm giảm sóng song song với đường bờ tại Mỹ, thể hiện hiệu quả của giải pháp này trong việc bảo vệ môi trường biển.
Hình 2-5 Tổng thể đê chắn sóng Dung Quất
Hình 2-6 Kè ngầm giảm sóng tạo bãi đê biển Cà Mau
(Nguồn: [24]) Ưu nhược điểm của mỗi loại kết cấu đê chắn sóng, giảm sóng
Phân loại Ưuđiểm Nhược điểm giảm Đê sóng có
- Phù hợp với đáy lồi lõm.
- Phù hợp với địa chất yếu.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm tại Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang nhằm giảm sóng và bảo vệ bờ biển, yêu cầu nguyên vật liệu tập trung để đảm bảo hiệu quả xây dựng và giảm thiểu xói mòn chân không.
- Hư hỏng mang tính chất tích lũy.
- Công trình khá thông dụng
- Chi phí sửa chữa lớn.
- Yêu cầu vị trí xây dựng rộng giảm Đê sóng dạng tường hợphỗn
- Tiết kiệm vật liệu xây dựng
- Có thể xây dựng nơi nước sâu.
- Yêu cầu địa chất tốt.
- Khó khăn khi sửa chữa Đỉnh thấp
- Xây dựng công trình được ở vùng nước sâu với điều kiện địa chất công trình không cần quá tốt.
- Kinh tế / linh động trong thiết kế
- Công trình phức tạp (cả trong thiết kế lẫn thi công)
- Rất khó sửa chữa Đỉnh cao
Xây dựng công trình được ở vùng nước sâu với điều kiện địa chất không cần quá tốt
- Công trình rất phức tạp (cả trong thiết kế lẫn thi công)
- Dễ bị hỏng hóc, ảnh hưởng khi làm việc trong điều kiện sóng vỡ.
Mặc dù có các nhược điểm trên, đê chắn sóng mái nghiêng vẫn là giải pháp kết cấu thông dụng cho nhiều nướcvà ở Việt Nam
2.3.3 Tường kè – Kè lát mái (Sea Walls)
Công trình kè biển là giải pháp xây dựng dọc theo bờ để bảo vệ bờ và đụn cát, nhưng không ngăn cản được việc vận chuyển bùn cát trong điều kiện bình thường, dẫn đến tăng xói lở ở phía trước và chân công trình Sóng và dòng chảy là nguyên nhân chính gây xâm thực bờ biển, vì vậy, vật liệu gia cố cần phải chịu được tải trọng từ sóng và lưu tốc dòng chảy Các loại vật liệu gia cố bờ biển bao gồm đá đổ, cừ bê tông cốt thép, bê tông mảng mềm và các khối dị Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng nhằm bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang.
2.3.3.1 Tường kè đứng sử dụng cừ bản BTCT ứng suất trước
Công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực là tiến bộ kỹ thuật mới được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giớivà Việt Nam
Hình 2-7 Kè bờ cửa sông Gành Hào
- Dùng là búa rung hoặc búa diezelđể đóng cừ, đơn giản rẻ tiền và nhanh.
Cừ ván bê tông cốt thép dự ứng lực tối ưu hóa khả năng chịu nén của bê tông và chịu kéo của thép, giúp tăng tiết diện chịu lực ma sát từ 1,5 đến 3 lần so với cọc vuông có cùng tiết diện ngang, từ đó nâng cao khả năng chịu tải của cọc theo đất nền.
- Có thể ứng dụng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau
- Chế tạo trong công xưởng nên kiểm soát được chất lượng cọc, thi công nhanh, mỹ quan đẹp khi sử dụng ở kết cấu nổi trên mặt đất.
- Sau khi thi công sẽ tạo thành 1 bức tường bê tông kín nên khả năng chống xói cao, hạn chế nở hông của đất đắp bên trong. b Nhược điểm:
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm nhằm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang, cần lưu ý không sử dụng ở những khu vực có nhà cửa do việc đóng búa có thể gây ra chấn động.
- Trong khu vực xây dựng chật hẹp phải khoan mồi rồi mới ép được cọc, nên tiến độ thi công tương đối chậm.
- Thi công đòi hỏi độ chính xác cao; Công nghệ chế tạo phức tạp
- Ma sát âm (nếu có) tác dụng lên cọc tăng gây bất lợi khi dùng cọc ván chịu lực như cọc ma sát trong vùng đất yếu
- Khó thi công theo đường cong có bán kính nhỏ, chi tiết nối phức tạp làm hạn chế độ sâu hạ cọc.
2.3.3.2 Kè bê tông định hình liên kết
Nhận xét chung
Vùng ven biển chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ cả yếu tố tự nhiên và con người, dẫn đến hiện tượng xói lở và sa bồi, ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế và xã hội Các yếu tố tự nhiên như dòng hải lưu, thủy triều, nước dâng do bão và sóng tác động trực tiếp đến vùng ven bờ, gây ra xói mòn và bồi tụ Bên cạnh đó, hoạt động của con người như khai thác nuôi trồng thủy sản, phát triển kinh tế, lấn biển và khai thác rừng ngập mặn cũng góp phần làm tăng nguy cơ xói lở, đặc biệt là khi rừng bị phá hủy hoàn toàn.
Việc tìm kiếm giải pháp công nghệ bảo vệ bờ sông, bờ biển khỏi xói lở một cách bền vững và kinh tế là rất cần thiết, thu hút sự quan tâm của nhiều cấp, ngành và tổ chức khoa học Mặc dù có nhiều giải pháp xây dựng công trình bảo vệ bờ, việc lựa chọn giải pháp hợp lý cho từng khu vực không hề đơn giản do phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên và kỹ thuật Cần ưu tiên các giải pháp công trình kết hợp nhiều lợi ích, thân thiện với môi trường, kết hợp phòng chống xói lở với chỉnh trị xa bờ Đặc biệt, cần xây dựng các giải pháp cho từng cửa sông, đoạn bờ cụ thể, chú trọng đến việc phục hồi rừng ngập mặn để giảm sóng, đảm bảo tính ổn định và bền vững, từ đó tổng kết thành mô hình áp dụng vào thực tiễn Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang.
CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT TRONG BẢO VỆ BỜ SÔNG VÀ BỜ BIỂN
Giới thiệu chung về công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong bảo vệ bờ
Công nghệ ống vải địa kỹ thuật đang ngày càng được nhiều quốc gia áp dụng để chứa các vật liệu như cát, đất bùn và vữa xi măng Những ống này tạo thành các cấu trúc dạng túi hoặc ống lớn, có thể được đặt đơn lẻ hoặc xếp chồng lên nhau, nhằm thay thế cho đê biển và kè bảo vệ bờ.
Công nghệ ống vải địa kỹ thuật, được phát triển và thử nghiệm bởi hãng Delta từ Hà Lan vào những năm 60-70, đã được ứng dụng trong thi công các công trình bảo vệ bờ biển Tuy nhiên, chỉ đến những năm 80 của thế kỷ 20, ống địa kỹ thuật mới thực sự thu hút sự quan tâm và phát triển mạnh mẽ.
Công nghệ ống vải địa kỹ thuật mang lại nhiều lợi ích nổi bật như khả năng đàn hồi cao, thích ứng tốt với nền đất yếu, độ thấm lọc vượt trội, quy trình thi công đơn giản và nhanh chóng Ngoài ra, công nghệ này còn tận dụng hiệu quả vật liệu tại chỗ như bùn và cát, đảm bảo độ bền vững và thân thiện với môi trường Nó cũng có khả năng chịu đựng các tác động từ thời tiết và thủy văn, cho phép thi công trong điều kiện ngập nước.
Tuỳ theo kích thước của túi vải địa kỹ thuật, người ta phân thành các loại sau:
Hình 3-1 Các loại túi vải địa kỹ thuật
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong xây dựng công trình kè ngầm nhằm giảm sóng và bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang Công nghệ này hứa hẹn mang lại hiệu quả cao trong việc bảo vệ môi trường biển và cải thiện kết cấu hạ tầng ven biển.
Việc ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật nhằm mục đích ổn định đường bờ biển và bờ sông, đồng thời bồi đắp, phục hồi và mở rộng các bãi biển bị sạt lở Công nghệ này cũng giúp chỉnh trị tình trạng bồi lắng và xói mòn tại các cảng biển, cửa sông, bảo vệ các đụn cát tự nhiên và môi trường xung quanh Ngoài ra, nó còn xử lý tình trạng bên lở bên bồi tại các triền sông, bán đảo, và bảo vệ các đê đập cũng như các công trình xây dựng dọc bờ biển.
Công trình geotube có hình dạng giống như con lươn, được bọc bằng vật liệu geo-composite bền bỉ, có tuổi thọ lên tới 50 năm Sản phẩm này được chế tạo trong phòng thí nghiệm và lắp đặt tại chỗ, với các tấm phẳng ở dưới làm từ vật liệu đặc biệt nhằm chống lún và xói mòn cho công trình.
Hình 3-2 Kết cấu geotube và neo chống xói chân
Về cơ bản có ba dạng công trình geotube:
Geotube được đặt nửa ngầm và nửa lộ thiên theo hướng vuông góc với bờ, giống như kiểu mỏ hàn, nhằm hạn chế dòng chảy ven bờ Điều này giúp tăng cường quá trình bồi tụ phù sa mà dòng chảy ven bờ mang theo, đồng thời duy trì lượng phù sa tại chỗ thông qua cơ chế bồi tụ hiệu quả.
Geotube được đặt ngầm và song song với bờ, giúp giảm sóng và tạo ra vùng sóng nhỏ hơn, từ đó cho phép phù sa lắng đọng trong khu vực bị xói lở.
Geotube được đặt sát chân các đụn cát nhằm bảo vệ các đụn cát ven biển Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng kè ngầm giảm sóng tại bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang cho thấy ống vải địa kỹ thuật có kích thước phù hợp giúp sóng vượt qua nhưng giữ lại một lượng bùn, cát trong quá trình dịch chuyển ven bờ Lượng bùn, cát này sẽ tích tụ dần dọc theo công trình, sau đó ổn định và nâng cao độ cao bãi biển, góp phần bồi đắp và tái tạo lại bãi biển, hình thành địa mạo mới Việc sử dụng ống vải địa kỹ thuật không gây ra biến động bất thường đến môi trường và không làm xói lở ở các khu vực hạ lưu và chân công trình.
Các công trình ứng dụng ống vải địa kỹ thuật vào bảo vệ bờ đã được xây dựng trong và ngoài nước
Công nghệ túi vải địa kỹ thuật đã được ứng dụng từ những năm 1970 và vẫn tiếp tục mang lại hiệu quả cao đến nay Nhiều dự án và công trình trên toàn cầu, bao gồm cả Việt Nam, đã áp dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật, chứng tỏ tính hiệu quả và ứng dụng rộng rãi của nó.
3.2.1 Phục hồi rừng đước để bảo vệ bờ biển Langkawi, Malaysia Đảo Langkawi nằm ở phía Tây Bắc của Malaysia chịu tác động trực tiếp của sóng biển gây ra sự xói lở bờ và phá hủy rừng đước ven biển Trở ngại lớn nhất là làm sao tiếp cận và tu sửa các vị trí xói lở, mà không làm ảnh hưởng đến sự nguyên trạng rừng đước và vùng dân cư sống ngay gần đó
Công nghệ geotube GT1000 được lắp đặt cách bờ nhằm giảm sóng và chống xói lở, đồng thời bảo vệ các cây đước non mới trồng khỏi tác động của thủy triều.
Các geotube được đặt dưới mực nước khi thủy triều lên và lộ ra khi thủy triều rút xuống, được hỗ trợ bởi lớp đệm tre để tránh bị chìm và giữ thẳng hàng trong quá trình bơm cát Để ngăn xói chân ống, geotube nhỏ được gắn với vải địa kỹ thuật Mirafi PP80, hoạt động như đê phá sóng nhằm bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang Công trình này không chỉ ngăn chặn sự xói lở mà còn bảo vệ các cây đước non mới trồng giữa các geotube và vành đai rừng hiện có Hiệu quả của việc sử dụng geotube được nhận thấy ngay sau khi lắp đặt, giúp phục hồi bãi biển và tạo môi trường thuận lợi cho thủy sản sinh sản.
Hình 3-3 Công trình geotube đặt trên “lớp đệm” chống lún bằng tre phục hồi rừng đướcđể bảo vệ bờ biển Langkawi, Malaysia
3.2.2 Công trình đê mềm Geotube góp phần chặn đứng sự xói lở của bãi biển Upham, Florrida, Mỹ
Bãi biển Upham đang bị xói lở nghiêm trọng do sóng lớn từ Vịnh Mexico, dẫn đến việc các công trình ven biển và đê bao bị phá hủy Mặc dù đã thực hiện biện pháp bổ sung cát từ nơi khác, tình trạng xói lở vẫn tiếp diễn Để bảo vệ bờ biển, geotube đã được lắp đặt vào năm 2006 với hình thức kè mỏ hàn chữ T, trong đó phần đầu chữ T dài 60m giúp tiêu tán năng lượng sóng và ngăn cát cuốn trôi ra biển.
Công trình kè ngầm tại Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang sử dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật, có tác dụng như một đê chắn sóng, giúp giữ cát và tạo bãi biển tự nhiên Khoảng cách từ 30 đến 60 mét sẽ hỗ trợ phục hồi đường bờ biển nguyên trạng, bảo vệ môi trường và cải thiện cảnh quan ven biển.
Geotube có chu vi 10m và dài 60m được sản xuất theo cuộn và vận chuyển đến công trình để định vị và trải vào vị trí thiết kế Sau khi ống được bơm đầy cát, máy ủi sẽ được sử dụng để cào bằng và phủ cát quanh ống Phần ống lộ thiên sẽ được bảo vệ bằng lớp polyester, giúp chống lại tác động của tia cực tím và những hành vi phá hoại.
Công nghệ geotube mang lại hiệu quả nhanh chóng, giúp giữ lại cát và tạo điều kiện cho cát tích tụ tự nhiên giữa các mỏ hàn chữ T, từ đó phục hồi và mở rộng bãi biển.
Hình 3-4 Hình ảnh bờ biển Upham trước và sau khi có công trình
3.2.3 Công nghệ Geotube làm đê quai xây đảo nhân tạo Amwaj, Bahrain Đảo Amwajđược bắt đầu xây dựng từ năm 2001 (giai đoạn lấn biển từ năm 2001 đến 2003) rộng 2,8 triệu m 2 gồm một nhóm các hòn đảo nhân tạo nằm ởphía Đông Bắc củaVương quốc Bahrain.
Dự án xây dựng đê quai và đê giảm sóng tại Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang sử dụng khoảng 60 km geotube với đường kính từ 2,0 m đến 2,5 m, được xếp chồng để đạt chiều cao 1,5 m chống thủy triều và 3,0 m cho nước dâng do bão Công nghệ ống vải địa kỹ thuật không chỉ giúp giảm chi phí xây dựng đê quai và đê giảm sóng xuống 50% so với vật liệu đá hộc, mà còn mang lại hiệu quả bảo vệ bờ biển quanh đảo.
Hình 3-5 Đảo nhân tạo Amwaj và đê chắn sóngxung quanh đảo
(Nguồn: [17]) Đê quai lấn biển bố trí theo chu viđảo bằng hailớp geotube có chiều cao tổng cộng là 4,6 m, lớp áo phía ngoài bảo vệ bằng đá hộc.
Đê quay có lõi bằng ống geotube GT 1000 được bố trí xung quanh đảo với mục đích giảm sóng, có chiều rộng đỉnh 50m và cao trình đỉnh là +1,50 m Chiều dài mỗi đoạn đê giảm sóng là 100m, tổng cộng có 11 đoạn, với khoảng cách giữa các đê chắn sóng là 0,25 lần chiều dài đoạn đê Đê được đặt cách đảo 340m và có khả năng giảm đến 60% chiều cao sóng Cấu tạo của đê giảm sóng phụ thuộc vào độ sâu xung quanh đảo; ở vùng sâu hơn, geotube sẽ được bơm nhiều cát hơn hoặc sử dụng ống có đường kính lớn hơn, cùng với lớp phủ đá nặng và dày hơn Nghiên cứu này tập trung vào ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong xây dựng công trình kè ngầm nhằm bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang.
Hình 3-7 Cấu tạo đê giảm sóng xung quanh đảo
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong xây dựng công trình kè ngầm nhằm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang Công nghệ này hứa hẹn mang lại hiệu quả cao trong việc bảo vệ môi trường biển và cải thiện tình hình xói mòn bờ biển tại khu vực Việc áp dụng công nghệ mới không chỉ giúp tăng cường khả năng chống chịu của bờ biển mà còn góp phần phát triển bền vững cho khu vực Kiên Giang.
3.2.4 Công nghệ mềm bảo vệ bờ biển Lộc An, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu
Dự án thí điểm ứng dụng công nghệ mềm nhằm chống xói lở bờ biển Lộc An, huyện Đất Đỏ, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, đã được khởi công vào năm 2004.
Bài viết mô tả việc lắp đặt 08 ống geotube có đường kính 2 m và chiều dài 50 m, được đặt vuông góc với đường bờ và cách nhau 65 m Sau khi hoàn tất lắp đặt, hiện tượng xói lở bờ biển đã được ngăn chặn, giúp bãi cát cần bảo vệ được bồi tụ, nâng cao, kéo dài và mở rộng ra biển 40 m.
Bãi cát có chiều cao từ 50 m đến 60 m, với diện tích khoảng 4 ha và lượng cát tự nhiên tích tụ ước tính từ 140.000 đến 150.000 m3 Công nghệ thi công nhanh chóng chỉ trong 1 tháng và chi phí thấp hơn so với các phương pháp truyền thống Dự án hoàn toàn thân thiện với môi trường và bền vững theo thời gian nhờ vào việc sử dụng vật liệu vải địa kỹ thuật geocomposite hai lớp có tính năng cơ lý cao, đã được kiểm chứng qua cơn bão số 9 năm 2006 mà công trình vẫn giữ được sự ổn định.
K ết cấu và nguyên lý ổn định của ống vải địa kỹ thuật
- Tính theo bài toán phẳng: Ống dài và có tiết điện ngang như nhau (hình học lẫn vật liệu trong ống).
- Vỏ ống mỏng, linh động và có khối lượng không đáng kể.
- Vật liệu lắp đầy ống cân bằng thủy tĩnh, ứng suất chỉ có bên trong ống.
- Không có lực trượt giữa vật liệu và thành ống.
3.3.2 Hình thức kết cấu và nguyên lý ổn định ống vải địa kỹ thuật
Nguyên tắc thiết kế và kiểm tra ổn định của ống vải địa kỹ thuật bao gồm hai phần chính: ổn định trong và ổn định ngoài Ổn định trong đảm bảo rằng vải địa kỹ thuật được may kín, giúp chịu được ứng suất đất và giữ vật liệu bên trong trong suốt quá trình thi công và khai thác Trong khi đó, ổn định ngoài chủ yếu phụ thuộc vào trọng lượng của ống, lực ma sát giữa ống vải địa kỹ thuật và nền, cũng như sự tương tác giữa các ống với nhau để chống lại tác động của sóng gió và dòng chảy.
3.3.2.1 Ổn định ngoài ống vải địa kỹ thuật
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật nhằm ổn định giữa túi vải địa kỹ thuật và nền đất, góp phần xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang.
Hình 3-12 Các dạng mất ổn định ngoài geotube
(Nguồn: [27]) Điều kiện để ốngvải địa kỹ thuật ổn định(công thức thực nghiệm) [27]:
Tỷ lệ mật độ giữa nước và vật liệu làm đầy túi được ký hiệu là ∆ Khối lượng riêng của vật liệu trong ống được biểu thị bằng ρ c, trong khi khối lượng riêng của nước là ρ w Chiều rộng của ống được ký hiệu là b, và chiều cao trung bình của ống là h.
- Ổn định giữa các ốngvải địa kỹ thuật với nhau [6]
Xếp chồng theo chiều dài:
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong xây dựng công trình kè ngầm nhằm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang Hình 3-13 minh họa sơ đồ xếp chồng ống vải địa kỹ thuật theo chiều dài, thể hiện sự quan trọng của việc sử dụng công nghệ này trong việc bảo vệ môi trường ven biển.
Xếp chồng theo chiều dài là phương pháp xếp ống sao cho ống trước chồng lên ống sau ít nhất 3m, nhằm tạo ra lực ma sát giữa các ống liền kề.
Xếp chồng theo chiều cao
Xếp chồng theo chiều cao là quá trình xếp nhiều ống vải địa kỹ thuật chồng lên nhau, đòi hỏi tính toán phức tạp hơn Vị trí và hình dạng của ống sau khi được làm đầy rất quan trọng trong việc xác định số lượng ống và chiều cao khối xếp Hình dạng và độ căng của ống phụ thuộc vào vật liệu và áp lực bơm Khi ống chưa được làm đầy, ứng suất trong túi bằng không, nhưng khi ống được làm đầy và có dạng hình tròn, ứng suất trong ống sẽ đạt mức cao nhất.
Hình dạng của ống có thể xác định theo các công thức sau:
Khi túi được đầy vật liệu thì φ =1 , ta có giá trị lớn nhất của tỷ số
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật nhằm xây dựng công trình kè ngầm giảm sóng, bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang Công thức tính toán liên quan đến tỷ lệ diện tích và đường kính, cụ thể là ϕ0 = A0 / S0^2 = (π.D^2 / 4) / (π.D)^2 = 1 / (4π) = 0,08.
- Nếu φ
