(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Lựa Chọn Hình Thức Công Trình Và Giải Pháp Thi Công Công Trình Bảo Vệ Bờ Biển Xóm Rớ Tỉnh Phú Yên.pdf

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa sau đại học trường Đại học
Thủy Lợi Hà Nội. Được sự dạy bảo, giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo các trong
trường, sự cộng tác của các cơ quan chuyên môn và các bạn bè cộng sự với sự nỗ
lực phấn đấu của bản thân tác giả đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, chun
ngành Cơng trình với nội dung: “Nghiên cứu lựa chọn hình thức cơng trình và
giải pháp thi cơng cơng trình bảo vệ bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú n”
Xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cán bộ hướng dẫn khoa học là thầy
giáo GS.TS Lê Kim Truyền – người đã giành nhiều thời gian chỉ bảo, hướng dẫn để
tơi có thể hồn thành được luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Cơng trình, Khoa Kỹ
thuật Biển đã truyền đạt nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại
trường Đại học Thủy Lợi.
Cuối cùng tác giả xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã tạo
điều kiện giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian thực hiện luận văn.
Do cịn hạn chế về trình độ chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế chưa
nhiều nên trong q trình thực hiện luận văn khơng tránh khỏi những sai sót. Tác
giả rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo và sự góp ý chân thành
của các bạn bè đồng nghiệp để tác giả có thể hồn thiện hơn kiến thức của mình.
Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2015
Tác giả

Phạm Phú Đạt


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Phạm Phú Đạt
Học viên lớp: 21C11
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Những nội dung
và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai cơng bố trong bất
kỳ cơng trình khoa học nào.

Tác giả

Phạm Phú Đạt


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN ....... 3
1.1 Đặc điểm sóng biển miền Trung và sự tác động của nó đến cơng trình ............ 3
1.1.1 Đặc điểm sóng biển miền Trung ................................................................. 3
1.1.2 Phân loại sóng và sự tác động của nó lên cơng trình ................................. 3
1.1.3 Hiện trạng và xu thế xói lở bờ biển miền Trung ......................................... 5
1.2 Đặc điểm cơng trình bảo vệ bờ biển .................................................................. 6
1.2.1 Đê biển ........................................................................................................ 6
1.2.2 Gia cố bờ (kè biển) .................................................................................... 10
1.2.3 Hệ thống đập mỏ hàn (Đập đinh).............................................................. 17
1.2.4 Đê chắn sóng bờ (đê ngầm) ...................................................................... 18
1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam .......................................... 19
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................ 20
1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................. 23
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ XÁC ĐỊNH HÌNH THỨC VÀ KẾT CẤU
CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN ....................................................................... 26
2.1 Yêu cầu và xác định lực tác dụng vào cơng trình bảo vệ bờ ........................... 26
2.1.1 Tính tốn xác định mực nước triều thiết kế............................................... 26
2.1.2 Tính tốn các yếu tố sóng do gió............................................................... 27

2.1.4 Xác định chiều cao sóng leo ...................................................................... 33
2.1.5 Tính tốn áp lực sóng ................................................................................ 36
2.2 u cầu tính tốn lựa chọn kích thước cơng trình bảo vệ bờ biển ..................... 45


2.2.1 Cơng trình gia cố bờ (kè biển) .................................................................. 45
2.2.2 Đập mỏ hàn ............................................................................................... 48
2.3 Đề xuất công nghệ thi cơng cơng trình bảo vệ bờ biển ................................... 50
2.3.1 Xác định thời gian thi cơng ....................................................................... 50
2.3.2 Bố trí tổ chức thi công ............................................................................... 51
Kết luận chương 2 .................................................................................................. 55
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN
XÓM RỚ TỈNH PHÚ YÊN .................................................................................... 56
3.1 Đặc điểm, điều kiện tự nhiên khu vực bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú Yên ............ 56
3.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình địa mạo khu vực ...................................... 56
3.1.2 Điều kiện dân sinh, kinh tế - xã hội ........................................................... 56
3.1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng, thủy hải văn mơi trường ............................ 57
3.2 Nhiệm vụ cơng trình bảo vệ bờ ....................................................................... 59
3.3 Đặc điểm sóng biển khu vực xóm Rớ tỉnh Phú Yên ....................................... 60
3.4 Lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú Yên .............................. 62
3.4.1 Hiện trạng xói lở của khu vực ................................................................... 62
3.4.2 Yêu cầu chung lựa chọn giải pháp bảo vệ ................................................ 65
3.4.3 Phân tích, đề xuất giải pháp bảo vệ .......................................................... 65
3.5 Tính toán điều kiện thủy hải văn thiết kế ........................................................ 71
3.5.1 Xác định cấp cơng trình: ........................................................................... 71
3.5.2 Xác định mực nước thiết kế ....................................................................... 71
3.5.3 Tính tốn các tham số sóng ....................................................................... 72
3.6 Tính tốn hệ thống mỏ hàn ngăn cát ................................................................ 75
3.6.1 Tính tốn vị trí xác định sóng thiết kế đối với đập mỏ hàn ....................... 75
3.6.2 Tính tốn bố trí mỏ hàn ............................................................................. 75

3.6.3 Tính tốn các tham số sóng thiết kế đối với đập mỏ hàn .......................... 76
3.6.4 Tính tốn mặt cắt ngang đập mỏ hàn ........................................................ 81
3.6.5 Xác định kích thước và trọng lượng chân khay ........................................ 86
3.7 Tính tốn kè bảo vệ mái................................................................................... 88


3.7.1 Tính tốn các tham số sóng ....................................................................... 88
3.7.2 Xác định kích thước mặt cắt ngang kè mái ............................................... 88
3.7.3 Tính tốn lớp khối phủ Hohlquader .......................................................... 90
3.7.4 Tính tốn lớp giữa (lớp đá đổ) .................................................................. 91
3.7.5 Xác định kích thước và trọng lượng chân khay: ....................................... 93
3.8 Đề xuất giải pháp thi công ............................................................................... 93
3.8.1 Tiến độ thi công cơng trình ....................................................................... 93
3.8.1 Giải pháp thi cơng kè mái nghiêng ........................................................... 96
3.8.2 Giải pháp thi công kè mỏ hàn ................................................................. 100
3.8.3 Trình tự thi cơng và lắp đặt khối bê tông đúc sẵn................................... 103
3.8.4 Quản lý chất lượng .................................................................................. 104
Kết luận chương 3 ................................................................................................ 109
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 110
I. Kết luận............................................................................................................... 110
II. Tồn tại và kiến nghị.......................................................................................... 110


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mặt cắt ngang đê biển dạng tường đứng ...................................................... 7
Hình 1.2 Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng ............................................................. 8
Hình 1.3 Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng có mái gãy........................................... 9
Hình 1.4 Đê biển mái nghiêng có mặt cắt phức hợp ................................................... 9
Hình 1.5 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên nghiêng, dưới đứng ................. 10
Hình 1.6 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng ................. 10

Hình 1.7 Kè biển dạng mái nghiêng ......................................................................... 11
Hình 1.8 Kè biển dạng tường đứng ........................................................................... 12
Hình 1.9 Kè biển dạng hỗn hợp ................................................................................ 13
Hình 1.10 Chân khay kè biển .................................................................................... 15
Hình 1.11 Hệ thống đê mỏ hàn chắn cát ................................................................... 17
Hình 1.12 Hệ thống đê chắn sóng dọc bờ ................................................................. 19
Hình 1.13 Đê biển chịu sóng tràn ORD .................................................................... 21
Hình 1.14 Dải ngầm giảm sóng xa bờ ....................................................................... 22
Hình 1.15 Giải pháp cản sóng phù hợp với cảnh quan trên mái đê biển ở Norderney
(biển Bắc, nước Đức) ................................................................................................ 22
Hình 2.1: Xác định đà gió tương đương D e ............................................................. 29
Hình 2.2 Các yếu tố sóng .......................................................................................... 30
Hình 2.3 Phân vùng sóng .......................................................................................... 31
Hình 2.4 Sóng leo trên mái dốc phức hợp................................................................. 35
Hình 2.5 Biểu đồ áp lực sóng tính tốn lớn nhất trên mái dốc gia cố bằng các tấm bản37
Hình 2.6 Đồ thị để xác định phản áp lực của sóng ................................................... 38
Hình 2.7 Các biểu đồ áp lực sóng lên một đê ngầm giảm sóng ................................ 39
Hình 2.8 a,b,c Các biểu đồ áp lực sóng lên tường chắn thẳng đứng ......................... 42
Hình 2.9 Các biểu đồ áp lực sóng lên tường chắn sóng thẳng đứng khi sóng rút .... 43
Hình 2.10 Biểu đồ áp lực sóng tác động lên mỏ hàn ................................................ 44
Hình 2.11 Sơ đồ bố trí mỏ hàn .................................................................................. 49


Hình 2.12 Sơ đồ cấu tạo các bộ phận của mỏ hàn .................................................... 49
Hình 3.1 Biểu đồ hoa sóng ngồi khơi Tuy Hịa....................................................... 62
Hình 3.2 Đường bờ khu vực xóm Rớ năm 2009....................................................... 64
Hình 3.3 Đường bờ khu vực xóm Rớ năm 2014....................................................... 64
Hình 3.4 Đường tần suất mực nước tổng hợp tại điểm MC32.................................. 72
Hình 3.5 Sơ đồ 5 vùng tính sóng ven bờ, tại mỗi vùng sẽ tiến hành xác định.......... 73
các tham số sóng nước sâu ........................................................................................ 73

Hình 3.6 Các mặt cắt đại diện ................................................................................... 76
Hình 3.7: Tính tốn truyền sóng ngang bờ ............................................................... 77
Hình 3.8: Phân bố chiều cao sóng ngang bờ tại MC 1-1 .......................................... 78
Hình 3.9: Phân bố chiều cao sóng ngang bờ tại MC 2-2 .......................................... 79
Hình 3.10: Phân bố chiều cao sóng ngang bờ tại MC 3-3 ........................................ 80
Hình 3.11 Xác định độ sâu nước thiết kế Ds ............................................................ 81
Hình 3.12 Số liệu đầu vào phần mềm WADIBE ...................................................... 82
Hình 3.13 Phân bố chiều cao sóng khí hậu chủ đạo ................................................. 83
Hình 3.14: Tính tốn khối phủ chân khay ................................................................. 87
Hình 3.15: Kích thước cơ bản của khối Hohlquader ................................................ 90
Hình 3.16: Tính tốn khối phủ chân khay ................................................................. 93
Hình 3.17: Sơ đồ khối trình tự thi cơng .................................................................... 94
Hình 3.18: Bảng tiến độ thi cơng dự án .................................................................... 95
Hình 3.19 Mặt cắt ngang đại diện tuyến kè lát mái .................................................. 98
Hình 3.20 Mặt bằng tổng thể biện pháp thi công tuyến kè lát mái ........................... 99
Hình 3.21: Biện pháp thi cơng kè mỏ hàn............................................................... 102


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện áp dụng ......................................... 16
Bảng 2.1 Hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước ................................... 27
Bảng 2.2 Hệ số chuyển đổi sang vận tốc gió ở độ cao 10m ..................................... 28
Bảng 2.3 Giá trị lớn nhất của đà gió D max theo 22TCN-222-95 ............................... 29
Bảng 2.4 Tần suất mực nước cao nhất năm .............................................................. 30
Bảng 2.5 Hệ số ma sát tổng hợp................................................................................ 32
Bảng 2.6 Hệ số nhám và thấm của mái dốc K ∆ ........................................................ 33
Bảng 2.7 Hệ số kinh nghiệm K w ............................................................................... 34
Bảng 2.8 Hệ số tính đổi K p cho tần suất lũy tích chiều cao sóng leo ....................... 34
Bảng 2.9 Trị số R 0 ..................................................................................................... 34
Bảng 2.10 Hệ số K β .................................................................................................. 36

Bảng 2.11 Hệ số k t .................................................................................................... 37
Bảng 2.12 Hệ số P tcl .................................................................................................. 37
Bảng 2.13: Hệ số K th ................................................................................................. 40
Bảng 2.14: Hệ số K w ................................................................................................. 40
Bảng 2.15: Hệ số k zd ................................................................................................. 42
Bảng 2.16: Hệ số k α .................................................................................................. 45
Bảng 2.17: Hệ số ϕ theo cấu kiện và cách lắp đặt .................................................... 47
Bảng 2.18: Khối lượng ổn định của viên đá làm chân kè ......................................... 48
Bảng 3.1 Các giá trị mực nước tính tốn khu vực .................................................... 58
Bảng 3.2 Tần suất bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Nam vĩ tuyến 17°N ............. 59
và tỉnh Phú Yên ......................................................................................................... 59
Bảng 3.3: Thống kê chiều cao sóng của các hướng chủ đạo .................................... 66
Bảng 3.4: So sánh các phương án kè biển................................................................. 69
Bảng 3.5: So sánh các phương án mỏ hàn ................................................................ 70
Bảng 3.6 Tiêu chuẩn an toàn và phân cấp đê ............................................................ 71


Bảng 3.7 Kết quả tính các tham số sóng vùng nước sâu cho các vùng tính sóng chi
tiết ven bờ từ Quảng Ngãi đến Bà Rịa – Vũng Tàu .................................................. 74
Bảng 3.8 Tính tốn chiều dài biên sóng đổ ............................................................... 75
Bảng 3.9: Số liệu mặt cắt MC 1-1 ............................................................................. 77
Bảng 3.10: Số liệu mặt cắt MC 2-2 ........................................................................... 78
Bảng 3.11: Số liệu mặt cắt MC 3-3:.......................................................................... 79
Bảng 3.12 Kết quả tính tốn lớp khối phủ ................................................................ 84
Bảng 3.13: Cấp phối đá tiêu chuẩn ........................................................................... 85
Bảng 3.14: Bảng cỡ đá tiêu chuẩn CIRIA C683(1) .................................................. 85
Bảng 3.15: Kết quả tính tốn lớp giữa ...................................................................... 86
Bảng 3.16 Bảng cỡ đá tiêu chuẩn CIRIA C683 (2) .................................................. 86
Bảng 3.17: Trị số gia tăng độ cao ............................................................................. 88
Bảng 3.18 Kết quả tính tốn lớp khối phủ ................................................................ 91

Bảng 3.19: Cấp phối đá tiêu chuẩn ........................................................................... 91
Bảng 3.20 Bảng cỡ đá tiêu chuẩn CIRIA C683 ........................................................ 92
Bảng 3.21: Kết quả tính tốn lớp giữa ...................................................................... 92
Bảng 3.22: Kết quả tính tốn khối phủ chân khay .................................................... 93


1

MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Bờ biển nước ta có chiều dài hơn 3200 km, dọc theo chiều dài bờ biển tập
trung những khu công nghiệp lớn như: Khu kinh tế Nghi Sơn – Thanh Hóa, khu
kinh tế Vũng Áng – Hà Tĩnh, khu kinh tế Dung Quất – Qng Ngãi … Ngồi ra cịn
có các khu dân cư và khu du lịch như: Vịnh Hạ Long – Quảng Ninh, Sầm Sơn –
Thanh Hóa, Nha Trang - Khánh Hịa … Các khu cơng nghiệp và khu du lịch trên có
ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển kinh tế xã hội của nước ta.
Theo chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020, mục tiêu phát triển biển được
Nghị quyết Đảng ta nêu rõ: Đến năm 2020, phấn đấu đưa nước ta trở thành quốc gia
mạnh về biển, làm giàu từ biển, bảo đảm vững chắc chủ quyền, quyền chủ quyền
quốc gia trên biển, đảo, góp phần quan trọng trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện
đại hóa, làm cho đất nước giàu, mạnh.
Mặt khác do biến đổi khí hậu và nước biển dâng đang làm cho bờ biển có xu
thế bị xói lở vì thế cơng tác gia cố bảo vệ bờ biển là hết sức quan trọng, cần thiết và
đảm bảo an toàn cho sự phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng.
Những năm gần đây, xóm Rớ ở phường Phú Đơng (TP. Tuy Hịa - Phú n)
ln trong tình trạng bị nước biển xâm thực, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống người
dân. Nhiều gia đình phải bỏ đi nơi khác, số cịn lại thì sống trong cảnh thấp thỏm lo
sợ.
Theo người dân, khoảng 5 ÷ 7 năm trước, khu dân cư xóm Rớ nằm cách bờ
biển gần 200 mét, nay chỉ còn cách hơn 30m. Mặc dù đã có kè chống xói lở bờ biển

nhưng từ năm 2003 đến nay hệ thống kè này vẫn bị xâm thực do thường xuyên xuất
hiện triều cường cao hàng chục mét và diễn biến ngày càng phức tạp gây sạt lở trở
lại, ảnh hưởng đến tính mạng và tài sản của nhân dân trong vùng.
Hiện nay Ban quản lý dự án thủy lợi và phòng chống thiên tai tỉnh Phú Yên
phối hợp với UBND TP.Tuy Hòa đã thực hiện việc định vị, cắm mốc biển báo khu
vực đang bị sạt lở, khẩn trương di dời các hộ dân trong khu vực đã và đang tiếp tục
bị sạt lở, uy hiếp bởi triều cường để đảm bảo an toàn cho người dân.


2
Trước thực trạng đã nêu, đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn hình thức cơng trình
và giải pháp thi cơng cơng trình bảo vệ bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú n” là cấp thiết.
1.2 Mục đích của đề tài
Nghiên cứu lựa chọn hình thức cơng trình và giải pháp thi cơng cơng trình bảo vệ
bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú n.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: bờ biển Tuy Hòa tỉnh Phú Yên
Phạm vi nghiên cứu: Giai đoạn lập dự án
1.4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận:
Từ kết quả nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, mức độ xói lở vùng bờ và
đặc điểm thủy hải văn của khu vực từ đó tính tốn kiểm tra đưa ra hình thức cơng
trình bảo vệ bờ và lựa chọn thời gian, giải pháp thi công hợp lý.
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp thống kê, khảo sát đánh giá hiện trạng.
- Phương pháp điều tra đo đạc, quan sát thực tế, điều tra hiện trường...
- Phương pháp so sánh lựa chọn tối ưu.
- Phương pháp phân tích tổ hợp.
- Phương pháp chuyên gia, tranh thủ ý kiến của các nhà khoa học, các nhà quản lý
có kinh nghiệm.

1.5 Cấu trúc luận văn
Nội dung chính gồm 3 chương:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ XÁC ĐỊNH HÌNH THỨC VÀ KẾT CẤU
CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN XÓM
RỚ TỈNH PHÚ YÊN


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN
1.1 Đặc điểm sóng biển miền Trung và sự tác động của nó đến cơng trình
1.1.1 Đặc điểm sóng biển miền Trung
Vùng thềm lục địa miền Trung từ vĩ tuyến 110 đến 180 Bắc (Từ Thanh Hóa
đến Khánh Hịa). Vùng biển miền Trung có địa hình phức tạp, bề mặt gồ ghề, tương
đối dốc và sâu. Sơng ngịi ngắn và dốc nên mực nước giữa các mùa chênh lệch nhau
rất lớn dẫn đến lượng phù sa bồi đắp cho đường bờ không thường xuyên. Địa chất
khu vực chủ yếu là cát và một phần đá xen kẽ nhô ra biển nhưng mang tính khơng
đều, có nơi vẫn tồn tại những chỗ đất yếu. Do địa chất khá phức tạp nên khi xây
dựng các cơng trình bảo vệ bờ ở đây cần phải thận trọng và thăm dò khảo sát địa
chất cơng trình theo đúng quy định.
Khu vực miền Trung nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa
rõ rệt trong năm là: Mùa hè nóng ẩm và mùa đông khô lạnh. Mùa đông chịu ảnh
hưởng của gió mùa Đơng Bắc lạnh và khơ kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.
Mùa hè có nắng nóng, nhiệt độ cao với sự ảnh hưởng chủ yếu là gió mùa Tây Nam.
Mưa ở đây cũng hình thành 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11
và mùa khô là từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau.
Thủy triều khu vực miền Trung có tính chất hỗn hợp thiên về nhật triều,
trong tháng thủy triều ở đây có hầu hết các loại nhật triều, bán nhật triều và hỗn

hợp. Trong các vùng biển thì chế độ sóng và dịng chảy phụ thuộc chặt chẽ vào chế
độ gió ở vùng đó do vậy theo các mùa khác nhau thì chế độ sóng và dịng chảy cũng
khác nhau. Vào thời kỳ gió mùa Đơng Bắc, đường bờ chịu tác động trực tiếp của
sóng hướng Đơng Bắc. Thời kỳ gió mùa Tây Nam thì sóng hướng Đơng Nam sẽ
chiếm ưu thế.
1.1.2 Phân loại sóng và sự tác động của nó lên cơng trình
Sóng biển là yếu tố hải văn chủ yếu tác động trực tiếp đến cơng trình bảo vệ
bờ. Các yếu tố sóng biển như: chiều cao, chiều dài, chu kỳ … là những đặc trưng
quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến cơng trình bảo vệ bờ. Ta có thể căn cứ đặc điểm
của sóng mà phân ra các loại như sau:


4
- Ngun nhân hình thành (sóng gió, sóng triều, sóng động đất …)
- Tính chất lực tác dụng (sóng mao dẫn và sóng trọng lực)
- Tính chất của chuyển động (sóng đi tới, sóng trùng hợp trong đó có sóng trùng
hợp tồn phần là sóng đứng và sóng trùng hợp một phần, sóng giao thoa, sóng khúc
xạ, sóng nhiễu xạ, sóng phản xạ, sóng vỡ, sóng xây-sơ)
- Độ sâu nước (sóng nước sâu và sóng nước cạn)
- Chiều sài sóng (Sóng dài với chu kỳ lớn và sóng ngắn với chu kỳ bé)
- Thời điểm tác dụng (sóng cưỡng bức và sóng lừng)
- Vị trí so với mặt nước (sóng mặt và sóng nội)
- Tính chất đường mặt sóng (sóng 2 chiều và sóng 3 chiều, sóng đều và sóng khơng
đều, sóng dao động bé và sóng dao động lớn)
Trong số các loại sóng trên thì sóng gió được coi là đối tượng chính cần xem xét
trong thiết kế xây dựng cơng trình biển, đặc biệt là sóng do gió bão (sóng bão) và
sóng lừng (sóng nằm ngồi trường gió)
Sóng gió thường là sóng khơng đều, ngắn, có tính ngẫu nhiên. Sự hình thành
sóng từ gió phụ thuộc vào tốc độ gió, thời gian gió thổi và đà gió tức chiều dài gió
tác dụng lên mặt nước. Các yếu tố của sóng gió ln biến đổi theo thời gian và

khơng gian. Hướng sóng cũng ln biến đổi nhưng hướng chính thì ln phù hợp
với chiều gió. Khi tới vùng nước nơng, năng lượng sóng chuyển thành dịng chảy
dọc bờ và gây nên hiện tượng vận chuyển bùn cát ven bờ.
Sóng bão được hình thành trong vùng có bão và chúng thường rất phức
tạp. Tại một thời điểm, có rất nhiều chiều cao sóng khác nhau, sóng dường như
xuất hiện đột ngột và biến mất đột ngột. Sở dĩ mà sóng bão phức tạp như vậy là
do bão không chỉ đơn giản tạo nên một loại sóng mà là tạo nên tồn bộ phổ sóng
với một dải các giá trị chu kỳ và chiều cao sóng khác nhau. Tuy vậy, khi sóng di
chuyển ra khỏi vùng có bão thì chúng lại trở nên đều đặn và phát triển thành
sóng lừng, (swell wave), đây là các sóng có chiều cao và khoảng cách giữa các
đỉnh sóng đồng đều nhau. Ở trạng thái đều đặn này, một con sóng có thể nối tiếp
các con sóng đơn khác trên một quãng đường dài đáng kể khi chúng lan truyền


5
qua đại dương. Sóng lừng có vai trị truyền năng lượng qua đại dương tới bờ
biển, tại đó các sóng bị vỡ do ảnh hưởng của ma sát đáy và giải phóng năng
lượng mà nó mang theo trong vùng sóng vỡ.
Sóng thần là sóng do động đất tạo ra, được đặc trưng bởi bước sóng rất dài
(hàng trăm km) và chu kỳ sóng tính bằng phút chứ khơng phải tính bằng giây.
Thơng thường những loại sóng này là do động đất ở những độ sâu lớn (>1km) và di
chuyển một quãng đường rất dài mà sự giảm chiều cao sóng khơng đáng kể. Sóng
thần cũng như động đất rất khó dự báo trước. Về mặt nguyên tắc, nó cũng cần được
xem xét đến trong thiết kế mặc dù tiêu chuẩn an tồn trong trường hợp này sẽ khơng
cho lời giải kinh tế.
1.1.3 Hiện trạng và xu thế xói lở bờ biển miền Trung
Q trình bồi xói đường bờ ở khu vực miền Trung diễn biến theo các mùa
khác nhau nhưng xu thế xói là chiếm ưu thế. Do địa hình địa mạo khúc khuỷu, răng
cưa nhiều vũng vịnh và bán đảo đá gốc nên hiện tượng xói lở chủ yếu là ở các vùng
cửa sông với quy mô nhỏ, cường độ xói từ yếu đến trung bình.

Vùng biển ở đây ít được che chắn và lại chịu ảnh hưởng của bão lũ nhiều
nhất cho nên q trình xói lở bờ biển ở khu vực này xảy ra rất mạnh mẽ. Trong
những năm gần đây, các hiện tượng thời tiết cực đoan xảy ra ngày càng dữ dội, gia
tăng cả về tần suất lần cường độ. Ngoài ra việc khai thác bùn cát của con người trên
các lưu vực sông tăng mạnh, việc xây dựng các đập thủy điện và hồ chứa ở thượng
nguồn dẫn đến lượng bùn cát bồi đắp cho bờ biển bị thiếu hụt. Hệ quả là hiện tượng
xói lở bờ biển ngày càng trở nên mãnh liệt gây nhiều thiệt hại về kinh tế và ảnh
hưởng lớn đến đời sống của các khu dân cư ven biển.
Quá trình xói lở đang diễn ra trên hầu hết bờ biển với mức độ (cường độ và
tốc độ) khác nhau. Q trình xói lở đang diễn ra tại hầu hết các kiểu cấu tạo bờ: nền
đá gốc, sỏi cát, bùn sét, bùn, cát … song chủ yếu là bờ cát. Đáng chú ý là một số
đoạn bờ đã có các cơng trình chỉnh trị (như đê, kè, trồng cây …) vẫn tiếp tục bị xói.
Số đoạn bị xói có xu thế tăng rõ rệt trong thời gian từ năm 1930 trở lại đây.


6
1.2 Đặc điểm cơng trình bảo vệ bờ biển
Bờ biển là địa bàn, là căn cứ địa của tất cả các hoạt động khai thác tài nguyên
biển, canh giữ và bảo vệ lãnh thổ, lãnh hải của đất nước. Việc quy hoạch để hình
thành từng bước các trung tâm kinh tế biển theo hướng phát triển tổng hợp phải gắn
liền với việc bảo vệ bờ biển.
Cơng trình bảo vệ bờ biển được thực hiện với những phương pháp, chức
năng và kết cấu rất đa dạng như đê kè biển, các cơng trình ngăn cát – giảm sóng …
đây là giải pháp xây dựng các cơng trình bảo vệ (gần bờ hoặc xa bờ) nhằm mục
đích bảo vệ khu vực phía bên trong cơng trình. Giải pháp này phù hợp trong điều
kiện việc đầu tư xây dựng các cơng trình bảo vệ bờ có chi phí thấp hơn nguồn lợi
thu được từ khu vực đó hoặc là những vị trí có vai trò quan trọng về an ninh – quốc
phòng, vùng đơng dân cư.
Giải pháp cơng trình có tác động trực tiếp tới các tác nhân gây ra tai biến và
hạn chế thiệt hại cho một khu vực cụ thể một cách toàn diện nhất. Tuy nhiên, giải

pháp này thường tốn kém, đơi khi có thể gây ra các tác động xấu cho khu vực khác.
Do đó, nhất thiết phải có tính tốn chi tiết trước khi lựa chọn phương án cụ thể.
Thông thường người sử dụng kết hợp nhiều biện pháp khác nhau để khắc phục
những điểm yếu của mỗi biện pháp.
1.2.1 Đê biển
Đê biển là một loại cơng trình xây dựng dọc theo bờ biển để ngăn triều, chắn
sóng nhằm chống ngập mặn cho đất đai ven biển cần được bảo vệ. Lấn biển, mở
mang vùng đất mới tạo điều kiện cho phát triển dân sinh kinh tế của khu vực. Đây
là biện pháp chủ yếu của cơng trình bảo vệ bờ và đã được áp dụng rộng rãi ở Việt
Nam (từ Quảng Ninh đến Quảng Nam). Tuy nhiên đê biển khơng có tác dụng chống
xói lở đường bờ trong trường hợp xói lở gây ra bởi dịng ven. Đê biển thường được
đắp bằng đất, mặt và đáy đê phía biển được bảo vệ chống sóng, phía bờ có rãnh
thốt nước. Mái đê tương đối thoải, thỉnh thoảng có lõi khơng thấm, có nhiệm vụ
chính là ngăn sóng tràn và thấm xuyên qua đê, gây ngập lụt và xâm nhập mặn vào
phần đất phía sau đê. Dựa vào đặc điểm hình dạng hình học của đê ở phía biển, mặt
cắt đê biển có thể chia thành 3 loại: đê tường đứng (gồm cả tường dốc gần đứng), đê
mái nghiêng và đê hỗn hợp.


7
1.2.1.1 Đê biển dạng tường đứng
Độ dốc mái phía biển m = cotgα < 1, sau tường đắp bồi đất, giữa chúng có
tầng lọc. Khối tường có thể bằng đá xây hoặc bê tơng. Với kết cấu đá xây có thể là
khối đá xây khan khơng có vữa mà các tảng hoặc khối đá xếp chèn lên nhau. Điều
kiện cơ bản để áp dụng cơng trình là nền móng phải tốt. Đất nền lý tưởng nhất cho
cơng trình này là nền đá.
Ưu điểm:
Có hình dáng gọn nhẹ nên giảm được khối lượng các vật liệu xây dựng như
đá và bê tơng. Từ đó giảm bớt được thời gian thi cơng.
Nhược điểm:

Yêu cầu nền địa chất nơi thi công phải cao, chiều sâu nước tại chân cơng
trình lớn nên áp lực sóng ngang lớn, hiện tượng xói chân xảy ra mạnh mẽ dẫn đến
cơng trình sẽ kém ổn định khi làm việc.

Hình 1.1 Mặt cắt ngang đê biển dạng tường đứng


8
1.2.1.2 Đê biển mái nghiêng
Độ dốc mái phía biển thơng thường có hệ số mái dốc m = cotgα > 1. Thân đê
chủ yếu đắp bằng đất, mái đê có lớp gia cố. Lớp gia cố mái có rất nhiều loại: đá lát
khan, đá xây, đá đổ, tấm bê tông đúc sẵn, bê tông đổ tại chỗ, bê tông nhựa đường,
đất xi măng, lợp cỏ … Đặc điểm đê mái nghiêng là độ dốc mái phía biển tương đối
thoải, tính ổn định tốt, phản xạ sóng trước đê ít, đáy đê rộng, ứng suất phân bố đều
trên đất nền. Có thể áp dụng được ở những nơi có địa chất không cần tốt lắm. Đê
mái nghiêng được ứng dụng rộng rãi nhằm tận dụng được các vật liệu sẵn có tại chỗ
như đất, đá, cát … Ngoài ra đê chắn sóng mái nghiêng cịn ứng dụng nhiều khối bê
tơng có hình thù kì dị nhằm tiêu hao năng lượng sóng và liên kết với nhau.
Ưu điểm:
Tận dụng được vật liệu địa phương, tiêu hao tốt năng lượng sóng, sóng phản
xạ ít nhất là khi mái nghiêng có độ nhám cao. Do kích thước lớn nên độ ổn định của
cơng trình rất tốt, có thể thích ứng được hầu hết các địa hình. Cơng nghệ thi cơng
đơn giản có thể kết hợp giữa hiện đại và thủ công.
Nhược điểm:
Tốn vật liệu gấp hai, ba lần so với tường đứng ở cùng độ sâu. Tốc độ thi
công chậm và không thể sử dụng mép ngồi để neo cập tàu.

Hình 1.2 Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng

9

Hình 1.3 Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng có mái gãy

Hình 1.4 Đê biển mái nghiêng có mặt cắt phức hợp
1.2.1.3 Đê biển dạng hỗn hợp
Mặt phía biển của loại này có cả phần mái nghiêng lẫn phần tường đứng. Đê
hỗn hợp khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm của hai dạng đê. Có 2 loại tổ
hợp là: Mái nghiêng phía trên, tường đứng phía dưới. Cao trình đỉnh tường đứng ở
khoảng mực nước triều cao trung bình.


10

Hình 1.5 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên nghiêng, dưới đứng
Mái nghiêng phía dưới, tường đứng phía trên. Tường đứng được đặt trên bệ
đá đổ mái nghiêng. Đỉnh lăng thể mái nghiêng ở khoảng mực nước triều cao.

Hình 1.6 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng
1.2.2 Gia cố bờ (kè biển)
Kè bảo vệ bờ là bộ phận ở phía ngồi cùng của mái dốc đê biển, bờ biển có
tác dụng bảo vệ mái dốc khơng bị xói lở, biến dạng.
Theo hình dạng mặt cắt ngang thì kè biển có 3 loại: Kè mái nghiêng, kè
tường đứng và kè hỗn hợp như (hình 1.7), (hình 1.8), (hình 1.9). Tuy nhiên mỗi loại
đều có 3 phần chính. Các phần đó là chân kè, thân kè và đỉnh kè. Chân kè làm
nhiệm vụ bảo vệ chống xói ở chân mái dốc. Thân kè là phần bảo vệ mái dốc từ chân
đến đỉnh. Đỉnh kè là phần bảo vệ đỉnh mái dốc.


11

Hình 1.7 Kè biển dạng mái nghiêng


12

Hình 1.8 Kè biển dạng tường đứng


13

Hình 1.9 Kè biển dạng hỗn hợp


14
Theo hình thức kết cấu và vật liệu sử dụng, kè bảo vệ mái có nhiều loại khác
nhau. Kè bảo vệ mái dốc sử dụng các kết cấu từ đơn giản như trồng cỏ đến phức tạp
như bê tông lắp ghép tự chèn. Các hình thức thơng dụng là đá đổ, đá xếp khan, khối
bê tông ghép rời, bê tông asphalt, hoặc liên kết tự chèn tạo thành mảng.
Ưu điểm:
Dễ thi công, vốn đầu tư ban đầu rẻ hơn so với các phương pháp bảo vệ cứng
khác. Tận dụng được vật liệu địa phương, dễ dàng quan sát kiểm tra cho người quản
lý. Do đó, có thể sử dụng kè lát mái cố định đường bờ trong vùng.
Đáp ứng các yêu cầu bảo vệ bờ biển trước tác động của bão theo yêu cầu
thiết kế và ngăn sự xâm nhập của nước biển một cách chủ động để phục vụ các yêu
cầu về phát triển kinh tế xã hội.
Tạo cảnh quan sinh thái, điều kiện tốt và “thân thiện” với mơi trường.
Nhược điểm:
Giải pháp này khơng ngăn cản được xói lở thường xuyên, về lâu dài dòng
ven này sẽ gây hư hại chân cơng trình gây mất ổn định và trượt mái.

Điều kiện áp dụng:
Chân kè: là bộ phận kết cấu chuyển tiếp của mái kè với bãi biển phía trước, có tác
dụng chống xói chân mái dốc và làm nền tựa cho thân kè. Tùy thuộc vào đặc điểm
làm việc của kè biển, tình hình xâm thực bãi biển, chiều cao sóng H s , chiều dài sóng
L s và chiều dày lớp phủ mái D để mà lựa chọn loại chân kè và kích thước cấu tạo
chân kè phù hợp.


15

Hình 1.10 Chân khay kè biển


16

Thân kè: tùy theo điều kiện cụ thể mà lựa chọn dạng kết cấu gia cố mái kè phù hợp.
Bảng 1.1 Dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện áp dụng
Kết cấu lớp gia cố

Điều kiện áp dụng

mái
-

1. Trồng cỏ

Sóng có chiều cao khơng q 0,5 m, vận tốc dịng chảy dưới 1,0

m/s hoặc có bãi cây ngập mặn trước đê;
- Mái đê có điều kiện phù hợp để cỏ phát triển.

2. Đá hộc thả rối
3. Đá hộc lát khan

- Có nguồn vật liệu đá phong phú;
- Mái đê thoải, u cầu mỹ quan ít.
- Có nguồn vật liệu đá hộc phong phú, đủ đáp ứng yêu cầu lát khan;
- Nền
- Có

đê thốt nước tốt.

nguồn vật liệu đá hộc phong phú, đủ đáp ứng yêu cầu xây kè

bảo vệ mái đê;
4. Đá hộc xây

- Mái đê
- Sóng

đáp ứng yêu cầu ổn định khi gia cố mái bằng đá xây;

lớn có Hs cao trên 0,5 m, vận tốc dịng chảy trên 1,0 m/s,

loại đá rời không đáp ứng yêu cầu.
- Có

5. Thảm rọ đá

nguồn đá phong phú nhưng khả năng cung cấp đá có kích

thước lớn bị hạn chế ;
- Sóng lớn có

Hs cao trên 0,5 m, vận tốc dịng chảy trên 1,0 m/s ;

- Có

6. Tấm bê tơng đúc

rọ thép chịu mặn.
- Sóng lớn, dịng chảy mạnh;

sẵn, ghép rời

- u

7. Tấm bê tơng đúc
sẵn, liên kết mảng.

cầu mỹ quan.

-

Sóng lớn, dịng chảy mạnh;

-

Có u cầu mỹ quan;

- Mái đê

đáp ứng yêu cầu ổn định khi gia cố mái bằng các tấm bê

tơng đúc sẵn, ít thốt nước;
- Có điều kiện

8. Hỗn hợp nhiều loại

thi công và chế tạo mảng.

- Mực nước dao động lớn, mái gia cố dài;
- Yêu cầu sử dụng khác nhau.