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

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.
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Tác giả



Bùi Mạnh Duy



BẢN 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 HỌA
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 K
lx
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 m
3
. 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 tiếp 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.
* Hệ 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 5.000m
3
/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 401km
2
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
m
3
/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
Mục tiêu chính của dự án là:
+ Nâng cao mực nước sông Taedong và tăng lưu lượng phục vụ giao thông
đường thủy.
+ Phòng chống xâm nhập mặn vùng cửa sông, giải quyết các vấn đề về nguồn
nước cho các khu vực lân cận.
+ 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.