“Nghiên cứu kết cấu và biện pháp thi công cho tuyến kè bảo vệ đê biển của huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An”

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn
GS.TS. Vũ Thanh Te 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 chân thành đến Lãnh đạo Sở Nông Nghiệp và phát triển nông thôn
Nghệ An, tập thể Ban Quản lý dự án ngành Nông nghiệp Nghệ An nơi tác giả đang
công tác đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành chương trình học tập
và luận văn đúng thời hạn.
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



Đặng Quang Hào



BẢN CAM KẾT

Họ và tên học viên: Đặng Quang Hào
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu kết cấu và biện pháp thi công cho tuyến kè
bảo vệ đê biển của huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An”.
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



Đặng Quang Hào







MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

PHẦN MỞ ĐẦU 1
I. Tính cấp thiết của đề tài 1
II. Mục đích của đề tài: 2
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : 2
IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 2
IV. Kết quả đạt được của luận văn: 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ 4

1.1. Tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới 4
1.1.1. Đê biển Hà Lan 4
1.1.2. Dự án đê biển Saemangeum – Hàn Quốc 7
1.1.3. Đê biển bảo vệ thành phố St. Peterburg – Nga 9
1.1.4. Công trình New Orleans - Mỹ 11
1.1.5. Đê biển Nam Pho - CHDCND Triều Tiên 13
1.2. Tổng quan các dạng công trình đê biển Việt Nam 14
1.2.1. Đê biển Bắc Bộ 15
1.2.2. Đê biển Miền Trung 18
1.2.3. Đê biển Miền Nam 23
1.3. Kết luận chương 1 24
1.4. Những vấn đề nghiên cứu của luận văn 26
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHÙ
HỢP CHO TUYẾN ĐÊ BIỂN BÃI NGANG 27

2.1. Cơ sở lý luận xác định các yếu tố động lực biển tác dụng lên đê 27
2.1.1. Lý thuyết về sóng biển 27
2.1.2. Yếu tố sóng và các xác định 29
2.2. Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê, kè biển 32
2.2.1. Giải pháp bảo vệ mái đê, kè biển trên thế giới 32
2.2.2. Giải pháp bảo vệ mái đê kè của Việt Nam 41
2.3. Những sự cố, hư hỏng đã xẩy ra ở các công trình hiện nay 49
2.4. Các vấn đề cần nghiên cứu cụ thể cho tuyến đê biển 53


2.4.1. Yêu cầu chung 53
2.4.2. Yêu cầu cụ thể 54
2.4.3. Nghiên cứu, thiết kế ổn định kè biển 54
2.4.4. Hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển 56
2.5. Lựa chọn mặt cắt ngang cho tuyến kè biển Bãi Ngang 59

2.5.1. Sự cần thiết phải lựa chọn mặt cắt ngang 59
2.5.2. Lựa chọn mặt cắt ngang đê 62
2.6. Kết luận chương 2 64
CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THIẾT KẾ CHO
TUYẾN ĐÊ BIỂN BÃI NGANG HUYỆN QUỲNH LƯU 66

3.1. Vai trò của tuyến đê biển Bãi Ngang 66
3.2. Đặc điểm tự nhiên đê biển huyện Quỳnh Lưu 66
3.2.1. Phạm vi công trình 66
3.2.2. Đặc điểm dòng chảy thủy triều 68
3.2.3. Đặc điểm khí tượng 69
3.2.4. Đặc điểm về địa chất 71
3.3. Tính toán kết cấu đê 75
3.3.1. Chỉ tiêu thiết kế 75
3.3.2. Xác định cao trình đỉnh đê 76
3.3.3. Mặt đê 78
3.3.4. Thiết kế bảo vệ mái đê 79
3.3.5. Thiết kế chân khay 80
3.3.6. Tính toán ổn định tổng thể đê 81
3.3.7. Bố trí giải pháp kết cấu đê 84
3.4. Giải pháp thi công tuyến đê biển 86
3.4.1. Đường thi công 86
3.4.2. Điều kiện cung cấp vật liệu 86
3.4.3. Thi công 87
3.5. Kết luận chương 3 94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 97
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 99

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1:
Bản đồ đê biển ở Hà Lan 5
Hình 1.1: Mặt cắt ngang đê qua các thời kỳ 6
Hình 1.2: Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan 6
Hình 1.3: Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk 7
Hình 1.4: Đê biển Saemangeum 8
Hình 1.5: Mặt cắt ngang đê biển Saemangeum 8
Hình 1.6: Vị trí tuyến đê biển St. Peterburg - Nga 9
Hình 1.7: Mặt cắt ngang đê St.Peterburg 10
Hình 1.8: Một số hạng mục công trình đê biển St. Peterburg 10
Hình 1.9: Vị trí của dự án New Orleans Surge Barrier 11
Hình 1.10: Mặt cắt ngang New Orleans 12
Hình 1.11: Đê Nam Pho – Bắc Triều Tiên 13
Hình 1.12: Hạng mục chính của đê biển Nam Pho 14
Hình 1.13: Kết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam 14
Hình 1.14: Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ 16
Hình 1.15: Một số công trình đê biển ở Hải Phòng, Nam Định 17
Hình 1.16: Mặt cắt điển hình đê biển miền Trung 18
Hình 1.17: Tuyến kè bảo vệ bờ Phước Thể, tỉnh Bình Thuận 21
Hình 1.18: Đê biển Cà Mau 23
Hình 1.19: Một số công trình đê biển ở Trà Vinh, Kiên Giang 24
Hình 2.1: Quy đạo hạt nước trong sóng 27
Hình 2.2: Quy đạo hạt nước trong sóng với độ sâu khác nhau 28
Hình 2.3: Hình vẽ biểu các yếu tố của sóng biển 30
Hình 2.4: Giải pháp gia cường mái đê ở Hà Lan 33
Hình 2.5: Cấu kiện bảo vệ mái bằng bê tông lắp ghép 33
Hình 2.6: Một dạng cấu kiện gia cố đê biển Nhật Bản 34
Hình 2.7: Kè đê biển đá xếp phủ nhựa đường ở Hà Lan 34

Hình 2.8: Thảm bê tông được sử dụng làm kè đê biển Hà Lan 35
Hình 2.9: Hệ thống các túi địa kỹ thuật trên đảo Sylt-Kliffende-Đức 35


Hình 2.10: Các ứng dụng khác của túi địa kỹ thuật 36
Hình 2.11: Các dạng ứng dụng của ống địa kỹ thuật 36
Hình 2.12: Ống địa kỹ thuật gia cường bảo vệ bờ ở Hà Lan 37
Hình 2.13: Gia cường mái đê biển bằng vải địa kỹ thuật tổng hợp. 37
Hình 2.14: Giải pháp gia cố mái đê bằng tấm bê tông bọc vải địa tại Hàn Quốc38
Hình 2.15: Bảo vệ mái kè bằng cột Basalton 39
Hình 2.16: Bảo vệ mái kè bằng cấu kiện Haringman 39
Hình 2.17: Thảm cỏ chống xói mái đê 40
Hình 2.18: Sử dụng lưới sợi tổng hợp kết hợp trồng cỏ chống xói 40
Hình 2.19: Kè bảo vệ mái bằng đá lát khan ở Hải Hậu-Nam Định 41
Hình 2.20: Kè sử dụng đá đổ rối 41
Hình 2.21: Kè đá xây liền khối ở Thái Bình 42
Hình 2.22: Kè lát mái bằng bê tông đổ tại chỗ 43
Hình 2.23: Kè bảo vệ bằng cấu kiện bê tông 43
Hình 2.24: Kè bảo vệ bằng cấu kiện Tsc 45
Hình 2.25: Các dạng kết cấu chân kè biển – chân kè nông 47
Hình 2.26: Bảo vệ chân kè bằng 1 hàng ống buy 48
Hình 2.27: Bảo vệ mái đê phía đồng trong trường hợp có lũ nội đồng 49
Hình 2.28: Tấm lát mái đê biển bị lún sụt 51
Hình 2.29: Tấm lát mái đê biển bị bong tróc 51
Hình 2.30: Phá huỷ mái phía biển dẫn đến xói hỏng nền đê 51
Hình 2.31: Các viên gia cố không đủ trọng lượng 51
Hình 2.32: Mái đê biển phía đồng bị sóng tràn qua 52
Hình 2.33: Đê biển đắp bằng đất có hàm lượng cát cao bị xói hỏng 52
Hình 2.34: Viên gia cố bị đẩy ngược 52
Hình 2.35: Đê biển Hải Phòng được cứng hoá bề mặt-chống sóng tràn 53

Hình 2.36: Bão số 2-2005 mái hạ lưu bị phá huỷ toàn bộ do sóng tràn 53
Hình 2.37: Mặt cắt đê biển dạng mái nghiêng 57
Hình 2.38: Mặt cắt đê biển dạng tường đứng 58
Hình 2.39: Mặt cắt ngang đê biển hỗn hợp trên nghiêng, dưới đứng 58
Hình 2.40: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng 59


Hình 2.41: Mặt cắt ngang đê biển tường bê tông – thân đê đất 59
Hình 2.42: Mặt cắt ngang đê biển tường bê tông – móng bằng đá 59
Hình 2.43: Mặt cắt ngang đê biển được lựa chọn 63
Hình 2.44: Tuyến đê biển thuộc huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An 64
Hình 3.1: Vị trí của tuyến đê biển Bãi Ngang trên bản đồ tỉnh Nghệ An 67
Hình 3.2: Tuyến đê biển Bãi Ngang 67
Hình 3.3: Đường cong dao động mực nước triều trong một tháng 69
Hình 3.4: Chiều dài ảnh hưởng của sóng leo khi có tường chắn 78
Hình 3.5: Kết cấu tường chắn sóng 79
Hình 3.6: Kết cấu mặt đê 79
Hình 3.7: Phương pháp xác định K
od
theo cân bằng giới hạn 81
Hình 3.8: Mô hình tính toán ổn định 83
Hình 3.9: Kết quả tính toán ổn định tổng thể tuyến đê 84
Hình 3.10: Mặt cắt kè biển đại diện 85
Hình 3.11: Mặt bằng đoạn kè biển đại diện 86
Hình 3.12: Biện pháp trải vải địa kỹ thuật cho mái đê 88
Hình 3.13: Biện pháp thi công chân kè 90
Hình 3.14: Biện pháp gia cố chân kè 91
Hình 3.15: Gia cố đá hộc ngoài ống buy 91
Hình 3.16: Đổ bê tông dầm mái 92
Hình 3.17: Thi công đất đắp thân đê 92

Hình 3.18: Thi công đá hộc gia cố mái kè 92
Hình 3.19: Thi công tường chắn sóng 93
Hình 3.20: Hình ảnh thực tế thi công tường chắn sóng 93





DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1.
Đê biển Bắc Bộ 15
Bảng 1.2. Đê biển Miền Trung 19
Bảng 2.1. Một số dạng hư hỏng của kết cấu mái đê kè 50
Bảng 2.2. Các dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện áp dụng 55
Bảng 3.1. Một số đặc trưng bất đẳng triều chu kỳ nửa tháng tại một số trạm 69
Bảng 3.2. Đặc trưng về gió 71
Bảng 3.3. Chỉ tiêu cơ lý lớp 2 71
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 3 72
Bảng 3.5. Các đặc trưng cơ lý của lớp 4 73
Bảng 3.6. Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 5 74


1
PHẦN MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển dài khoảng 3.444 km xếp thứ 32 trong
156 quốc gia có giáp biển, có 28 tỉnh và thành phố tiếp giáp với biển với dân số
vùng ven biển khoảng 40 triệu người. Với đường bờ biển dài đã và đang mang lại
những nguồn lợi lớn cho kinh tế đất nước như phát triển dầu khí, điện lực, khai thác
các sa khoáng, tạo đà phát triển cho các vùng ven biển, đặc biệt là hệ thống cảng

biển. Trong quá trình hình thành và phát triển đất nước, ven biển Việt Nam đã có hệ
thống đê biển với quy mô khác nhau được hình thành qua nhiều thế hệ. Hệ thống đê
biển là tài sản lớn của đất nước, sẽ là cơ sở vững chắc tạo đà phát triển kinh tế, phục
vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đảm bảo an ninh quốc phòng ổn định
dân sinh. Đê biển không chỉ chống bão, ngăn mặn mà còn phải kết hợp đa mục tiêu
như giao thông, du lịch… Các nước phát triển trên thế giới đã có nhiều đầu tư công
nghệ, nhân lực vật lực, chính sách pháp luật để cải tạo, nâng cấp đê biển đáp ứng
được mục tiêu và nhiệm vụ. Tuy nhiên đê biển ở Việt Nam phần lớn mới chỉ đảm
bảo an toàn ứng với gió bão cấp 9 ở điều kiện mức triều trung bình đạt tần suất 5%.
Hầu hết các tuyến đê biển không đủ sức chống chọi với điều kiện thay đổi của biển
do sự biến đổi bất thường của biến đổi khí hậu làm 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 tuyến đê biển Miền Trung hàng năm phải hứng chịu nhiều cơn bão với tần suất
xuất hiện ngày càng nhiều, tính chất ngày càng phức tạp làm ảnh hưởng tới cuộc
sống của người dân, phá hoại và hư hỏng các công trình mỗi khi cơn bão đi qua.
Trong những năm vừa qua, Chính phủ đã phê duyệt 2 chương trình nâng cấp
đê biển (chương trình nâng cấp đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam từ năm
2006; chương trình nâng cấp đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang từ năm 2009
đến năm 2020), đây là căn cứ quan trọng để tiến hành tính toán thiết kế các tuyến đê
biển đảm bảo ổn định trong điều kiện khí hậu đang biến đổi ngày càng khốc liệt và
khó lường như hiện nay.


2
Tuy vậy mỗi tuyến đê biển lại có hải động lực và các điều kiện tự nhiên khác
nhau nên trong quá trình đánh giá từng vị trí xây dựng công trình đê kè biển cần có
những nghiên cứu chi tiết và cụ thể để đưa ra các giải pháp xây dựng tuyến công
trình bảo vệ phù hợp với mục tiêu và nhiệm vụ là bảo vệ dân cư và vùng diện tích
đất bị ảnh hưởng đồng thời đảm bảo ổn định cho tuyến đê vững chắc và kéo dài tuổi

thọ.
II. Mục đích của đề tài:
Đề xuất kết cấu hợp lý và giải pháp thi công tuyến đê biển Bãi Ngang huyện
Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :
- Đối tương nghiên cứu: Kết cấu và giải pháp thi công đê biển huyện Quỳnh
Lưu, tỉnh Nghệ An.
- 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 giải pháp bảo vệ mái cho đê biển;
 Phân tích điều kiện xây dựng và các yêu cầu kỹ thuật của đê biển đã
và đang áp dụng ở nước ta;
 Phân tích, đề xuất giải pháp kết cấu tuyến kè đê biển Bãi Ngang,
huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An;
 Đề xuất phương pháp tính toán xác định mặt cắt đê ổn định;
 Đề xuất giải pháp thi công tuyến kè đê biển Bãi Ngang.
IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
:
- Cách tiếp cận:
+ Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong lĩnh vực về
thiết kế và thi công đê biển.
+ Tiếp cận về lý luận, lý thuyết động lực biển.
+ Tiếp cận các chuyên gia, đặc biệt là các chuyên gia về lĩnh vực cần nghiên
cứu.


3
- 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 giải pháp bảo vệ đê biển ở trong nước và trên thế giới;
 Các giải pháp kết cấu công trình đê biển có thể ứng dụng để xây dựng cho
tuyến kè biển Bãi Ngang, huyện Quỳnh Lưu Nghệ An.
 Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu cho phương án nghiên cứu.
 Đưa ra giải pháp kết cấu bảo vệ dựa trên các thông số động lực biển tác
động vào tuyến kè biển.
 Đề xuất biện pháp thi công kè biển.


4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ
1.1. Tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới
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 …
1.1.1. Đê biển Hà Lan

[6]

Đất nước Hà Lan 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.


5

Hình 1.1: 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.

6
- 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 1.1: 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 1.2: Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan


7
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 1.3: 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
[6],[10]

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).


8


Hình 1.4: 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 1.5: Mặt cắt ngang đê biển Saemangeum
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


9
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
[6]

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 1.6: 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.
Dự án bao gồm một tuyến đê bằng đất và đá liên kết các phần giữa các công
trình cửa xả và cổng hàng 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
bảo đảm cho việc xây dựng đường cao tốc 6 làn xe. Đập D3 cao nhất tại điểm cắt


10
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 1.7: 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 1.8: 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.


11
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
[6],[12]

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 1.9: 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.

12
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 1.10: 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.
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.


13
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
[6]

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.

Hình 1.11: 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.
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


14
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 1.12: Hạng mục chính của đê biển Nam Pho
1.2. Tổng quan các dạng công trình đê biển Việt Nam
Hệ thống đê, kè biển Việt Nam được xây dựng, bồi trúc và phát triển theo thời
gian và do nhiều thế hệ thực hiện. Đê chủ yếu là đê đất, vật liệu lấy tại chỗ và do
người dân địa phương tự đắp bằng những phương pháp thủ công, hệ số đầm chặt
thấp, vật liệu đắp chưa đạt yêu cầu. Hệ thống đê, kè biển hình thành là kết quả của
quá trình nghiên cứu, phân tích, xây dựng để chống chọi với thiên nhiên, lấn biển
của các thế hệ người Việt Nam đi trước. Chính vì vậy đê không thành tuyến mà là

các đoạn nằm giữa các cửa sông.

Hình 1.13: Kết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam
Bờ biển nước ta trải dài từ Bắc vào Nam, ba miền Bắc, Trung, Nam có đặc
trưng khí hậu, sắc thái địa hình khác nhau. Trong thực tế, nhiệm vụ cũng như cấu
tạo mặt cắt đê biển mỗi vùng miền có những đặc trưng khác nhau.


15
1.2.1. Đê biển Bắc Bộ
Đê biển và đê cửa sông vùng Bắc bộ từ Móng cái Quảng Ninh đến bắc Thanh
Hoá với chiều dài 720 km. Trong đó chiều dài đê trực tiếp với biển là 454 km với
219 km kè bảo vệ đê. Nhiệm vụ của đê biển Bắc Bộ là ngăn mặn, chống sóng bảo
vệ sản xuất lúa và đồng muối, nuôi trồng thuỷ sản. Những nét chính đê biển Bắc
Bộ:
Bảng 1.1. Đê biển Bắc Bộ
[8]

TT Địa phương
Chiều dài
bờ biển
(km)
Chiều dài đê (km)
Mái
dốc
Tổng
chiều
dài kè
(km)
Tổng

cửa
sông
Đê
cửa
sông
Trực tiếp
với biển
Tổng
1 Quảng Ninh 260 59,1 251,1 310,2 2-3 134,6 10
2 Hải Phòng 65 60,6 53,5 114,1 1,5-3 25,1 5
3 Thái Bình 70 81,7 69,9 151,6 1,5-3 31,4 4
4 Nam Định 62 47,5 57,2 104,7 3-5 23,5 4
5 Thanh Hóa 18 16,1 22,6 38,7 2 4,5 1
Tổng 475 265 454,3 719,3 219,1 24
Từ số liệu bảng trên ta thấy rằng: 48% chiều dài đê trực tiếp với biển đã có kè
bảo vệ. Tuy nhiên sau mồi lần mưa bão, chỉ có khoảng (10 ÷15)% kè có khả năng
chống chịu được sóng khi có bão cấp 9 triều cường, số đê kè còn lại thường xuyên
bị hư hỏng phải tu sửa hàng năm.
Vùng ven đồng bằng Bắc Bộ là một trung tâm kinh tế của cả nước, nhưng địa
hình thấp trũng, biển có biên độ thủy triều cao (khoảng 4 mét) và nước dâng do bão
lớn. Tuy nhiên đê biển Bắc Bộ có cao trình từ 3,5÷5,5m, mặt cắt đê rộng từ 4-6m
- Tuyến: Cơ bản được khép kín; phía trước bãi có cây chắn sóng như sú, vẹt.
- Cấu tạo: Mặt cắt ngang đê biển có dạng hình thang, mặt đê rộng từ (3÷5)m,
mái đê phía biển m
1
= (3÷4); phía đồng m
2
= (2÷2,5).

16

Hình 1.14: Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ
- Cao trình đỉnh đê biến đổi từ +4m đến +5m. Với cao độ này đê biển Bắc Bộ
chống được mực nước ứng với tần suất P = 5% và gió cấp 9.
- Theo các tài liệu khảo sát thì đất ở nền đê, thân đê vùng Bắc bộ hiện nay là
đất thịt, thịt pha cát, đất phù sa. Hàm lượng bùn cát tăng khi tuyến đê càng ở xa cửa
sông.
- Bộ phận bảo vệ: Mái đê cửa sông, ven biển Bắc bộ phần lớn được bảo vệ
bằng cỏ. Những đoạn chịu tác dụng trực tiếp của sóng được bảo vệ bằng kè lát mái,
hoặc tấm bê tông kết hợp đá lát khan trong khung xây chia ô.
- Kết cấu kè đang được sử dụng: Đá xếp khan, khung bê tông trong đổ đá hộc;
hoặc sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn.
- Mái đê kè chống sóng gồm hai lớp: lớp ngoài trực tiếp chịu tác dụng của
sóng bằng các loại vật liệu như đá, bê tông, có chiều dày từ (20÷50)cm; lớp thứ
hai là lớp chuvển tiếp giữa lớp trực tiếp sóng với thân đê, lớp này làm nhiệm vụ
tầng lọc ngược bàng vật liệu hạt rời như cát, sỏi. Thời gian gần đây ở một số đoạn
đê, lớp cát sỏi này được thay thế bằng vải địa kỹ thuật.
Ngoài hình thức đê, kè ở trên, một số đoạn đê được kết hợp giữa đê đất và
tường kè để tạo cảnh quan và giảm chi phí đầu tư.
Một số vấn đề còn tồn tại như sau:
- Nhiều đoạn thuộc tuyến đê biển Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định) đang đứng
trước nguy cơ bị phá vỡ do bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân,
mái kè bảo vệ mái đê biển, đe dọa trực tiếp đến an toàn đê biển. Một số đoạn trước
đây có rừng cây chắn sóng nên mái đê biển chưa được bảo vệ, đến nay, rừng cây


17
chắn sóng bị phá hủy, đê trở thành trực tiếp chịu tác động của sóng, thủy triều nên
nếu không được bảo vệ sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào. Có đoạn trước đây đê có

hai tuyến nên tuyến đê trong không được bảo vệ mái, đến nay tuyến đê ngoài bị vỡ
nên tuyến đê trong cấp thiết phải được củng cố, bảo vệ chống vỡ.


(c) Đê biển Thịnh Long, Nam Định 2010

(d) Đê biển Nghĩa Hưng - Nam Định
Hình 1.15: Một số công trình đê biển ở Hải Phòng, Nam Định
- Nhiều đoạn đê biển, đê cửa sông chưa bảo đảm cao trình thiết kế, cao độ
đinh đê khoảng từ +3,5m đến +5m trong khi cao trình thiết kế là từ +5m đến +5,5m.
- Một số tuyến đê có chiều rộng mặt nhỏ gây khó khăn trong việc giao thông
cũng như kiểm tra, ứng cứu đê như các tuyến đê Hà Nam (Quảng Ninh), đê biển
Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định), đê biển số 5, 6, 7, 8 (Thái Bình),