NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐẬP PHÁ SÓNG DẠNG THÙNG CHÌM VÀ ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH HUYỆN ĐẢO BẠCH LONG VĨ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI






PHẠM VĂN CHUNG



NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐẬP PHÁ
SÓNG DẠNG THÙNG CHÌM VÀ ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG
TRÌNH HUYỆN ĐẢO BẠCH LONG VĨ


Chuyên ngành: Xây dựng công trình biển
Mã số: 60.58.02.03


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Lê Xuân Roanh



HÀ NỘI – 2014

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn trường Đại học Thủy lợi và các thầy
cô giáo khoa Kỹ thuật Biển đã đào tạo và hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình học
cao học, các cán bộ thư viện đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thu thập và tìm kiếm
tài liệu để thức hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn PGS. TS Lê Xuân Roanh người đã giúp đỡ, tận tình
chỉ bảo, hướng dẫn tác giả về chuyên môn trong suốt quá trình nghiên cứu.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến công ty: Cổ phần tư vấn xây dựng công trình
Hàng Hải và ban chủ nhiệm dự án: Đầu tư xây dựng cảng và khu neo đậu tàu phía
Tây Bắc đảo Bạch Long Vĩ giai đoạn 1 đã tạo điều kiện và giúp đỡ trong quá trình
tác giả đi thực địa và thu thập tài liệu.
Cuối cùng tác giả chân thành cảm ơn gia đình bạn bè và đồng nghiệp đã
nhiệt tình giúp đỡ, động viên để tác giả hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 25 tháng 08 năm 2014
Sinh viên thực hiện



Phạm Văn Chung

BẢN CAM KẾT

Họ và tên học viên: Phạm Văn Chung;
Chuyên ngành: Xây dựng công trình biển;
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công đập phá sóng
dạng thùng chìm và áp dụng tính toán cho công trình huyện đảo Bạch Long Vĩ”.

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 25 tháng 08 năm 2014.
Học viên cao học



Phạm Văn Chung

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THI CÔNG CÔNG TRÌNH BẢO
VỆ BỜ 5

1.1 Phân loại công trình bảo vệ bờ 5
1.1.1 Đê và kè biển 6
1.1.2 Đập mỏ hàn 7
1.1.3 Đập phá sóng 7
1.2 Đặc điểm thi công công trình bảo vệ bờ 8
1.2.1 Đặc điểm của công trình 8
1.2.2 Đặc điểm thi công dưới nước và trên cạn 9
1.2.3 Đặc điểm thi công trong điều kiện tự nhiên phức tạp 9
1.2.3.1 Trong điều kiện địa chất yếu 9
1.2.3.2 Điều kiện sóng gió 10
1.2.3.3 Ảnh hưởng của sự dao động mực nước 10
1.2.3.4 Tính chất ăn mòn 11

1.2.3.5 Ảnh hưởng của dòng chảy 12
1.3 Các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong thi công công trình bảo vệ bờ 12
1.3.1 Vật liệu sử dụng 13
1.3.2 Thiết bị thi công 13
1.3.3 Công nghệ thi công 13
1.4 Thiết bị thi công công trình bảo vệ bờ 14
1.4.1 Thiết bị trên cạn 14
1.4.2 Thiết bị dưới nước 16
1.5 Kết luận chương 17
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CỦA CÔNG TRÌNH ĐẬP PHÁ SÓNG VÀ CÔNG
NGHỆ THI CÔNG 19

2.1 Phân loại công trình đập phá sóng 19
2.1.1 Phân loại theo tương quan với mực nước 19
2.1.2 Phân loại vị trí của đập phá sóng trên mặt bằng 19
2.1.3 Phân loại theo công dụng đập phá sóng 20
2.1.4 Phân loại theo hình dạng mặt cắt ngang đập phá sóng 21
2.2 Các đặc trưng, điều kiện làm việc của công trình đập phá sóng (ĐPS) 23
2.2.1 Những hư hỏng thường gặp với ĐPS 23
2.2.1.1 Những hư hỏng đối với ĐPS mái nghiêng 23
2.2.1.2 Những hư hỏng đối với ĐPS tường đứng 24
2.2.2 Giải pháp bảo vệ mái cho ĐPS 24
2.2.2.1 Giải pháp bảo vệ bằng đá 24
2.2.2.2 Giải pháp bảo vệ bằng các khối bê tông đúc sẵn 24
2.2.3 Vấn đề tiêu giảm sóng đối với ĐPS 26
2.2.4 Các công trình có kết cấu TGS đã xây dựng 26
2.2.4.1 ĐPS phủ các khối bêtông dị hình 26
2.2.4.2 Đập phá sóng tường đứng với thùng chìm BTCT 27
2.2.4.3 Đập phá sóng với kết cấu thùng chìm có buồng tiêu sóng 27
2.2.4.4 ĐPS ống địa kỹ thuật 27

2.2.4.5 ĐPS sử dụng cọc trụ ống bê tông cốt thép (BTCT) và cọc cừ vây 27
2.2.4.6 ĐPS cọc lăng trụ BTCT dạng cầu tàu kèm theo phông chắn 28
2.2.4.7 ĐPS hở bằng cọc dạng cầu tàu 28
2.3 Đặc điểm thi công ĐPS 28
2.3.1 Điều kiện thi công xây dựng 28
2.3.2 Đặc điểm về tổ chức thi công 29
2.3.3 Thi công ở nơi nước sâu 30
2.3.4 Thi công xây dựng ở nơi sóng gió 30
2.3.5 Thi công trong các điều kiện khác 31
2.3.6 Các bộ phận đặc biệt của tổ chức thi công công trình ĐPS 31
2.3.6.1 Cảng công trình tạm 31
2.3.6.2 Thiết bị thi công 31
2.3.6.3 Công tác lặn 32
2.3.7 Tổ chức thi công xây dựng ĐPS 33
2.3.7.1 Thiết bị thi công 33
2.3.7.2 Định vị công trình 34
2.3.7.3 Trình tự thi công 34
2.3.7.4 Tổ chức thi công và mặt bằng thi công 34
2.3.7.5 Thi công chân đập 35
2.3.7.6 Thi công lõi đập và lớp lót 35
2.3.7.7 Thi công và lắp đặt khối cấu kiện rời, khối bê tông dị hình 35
2.3.7.8 Kiểm tra và bảo dưỡng 36
2.4 Vật liệu xây dựng sử dụng trong công trình đập phá sóng 37
2.5 Kết luận chương 38
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KỸ THUẬT VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG CHO ĐẬP
PHÁ SÓNG THÙNG CHÌM
40
3.1 Đặc điểm kết cấu đập phá sóng dạng thùng chìm 40
3.1.1 Cấu tạo hình học mặt cắt ngang đập phá sóng dạng thùng chìm 40
3.1.2 Kết cấu đập phá sóng dạng thùng chìm 41

3.2 Các bước thi công thùng chìm 42
3.2.1 Chế tạo thùng chìm 42
3.2.2 Hạ thủy thùng chìm 46
3.2.3 Lai dắt thùng chìm đến vị trí thi công 47
3.2.4 Định vị, hạ chìm thùng chìm vào vị trí công trình 47
3.2.5 Các thiết bị khác được sử dụng trong quá trình thi công 47
3.3 Tính toán ổn định lai dắt thùng chìm 48
3.3.1 Tính nổi, tính ổn định 48
3.3.2 Kéo thùng chìm 52
3.4 Kết luận 58
CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ THI CÔNG THÙNG CHÌM Ở VIỆT NAM- ỨNG
DỤNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG THÙNG CHÌM VỚI DỰ ÁN ĐẦU TƯ
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Ở HUYỆN ĐẢO BẠCH LONG VĨ 59

4.1 Thực tế áp dụng công nghệ thi công thùng chì ở Việt Nam 59
4.2 Ứng dụng công nghệ thi công thùng chìm với dự án đầu tư xây dựng
công trình ở huyện đảo Bạch Long Vĩ 60

4.2.1 Tài liệu thiết kế 61
4.2.1.1 Tài liệu địa hình 61
4.2.1.2 Tài liệu địa chất 62
4.2.1.3 Tài liệu khí tượng thủy văn 62
4.2.2 Sơ bộ kích thước công trình 69
4.2.2.1 Kích thước đập phá sóng 69
4.2.2.2 Kích thước thùng chìm 72
4.2.3 Tính toán lai dắt thùng chìm 73
4.2.3.1 Các thông số tính toán 73
4.2.3.2 Đặc trưng vật liệu 74
4.2.3.3 Tính nổi, tính ổn định 74
4.2.3.4 Kéo thùng chìm 76

4.3 Đề xuất công nghệ thi công thùng chìm 79
4.3.1 Thi công móng đá thùng chìm 79
4.3.2 Lựa chọn công nghệ chế tạo phù hợp 81
4.3.3 Trình tự và quy trình thi công thùng chìm 82
4.3.4 Công tác ván khuôn lắp ghép 85
4.3.5 Chế tạo và hạ thủy thùng chìm 86
4.3.5.1 Lựa chọn vị trí chế tạo 86
4.3.5.2 Đúc thùng chìm trong hố móng 87
4.3.5.3 Hạ thủy thùng chìm và di vận chuyển ra bãi tạm 89
4.3.5.4 Lai dắt, lắp đặt thùng chìm vào đúng vị trí thiết kế 90
4.3.5.5 Đổ vật liệu lấp đầy thùng chìm 93
4.3.5.6 Xử lý khe hở giữa hai thùng 93
4.3.5.7 Thi công các công tác khác 93
4.4 Phân tích và đánh giá ưu nhược điểm của phương án thi công 93
4.4.1 Ưu điểm 93
4.4.2 Nhược điểm 94
4.5 Kết luận 94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 97
PHỤ LỤC 99

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Thi công kè lát mái đê Hải Phòng 6
Hình 1. 2: Thi công đê Tĩnh Gia 6
Hình 1. 3: Thi công mỏ hàn gỗ ở Singapore 7
Hình 1. 4: Thi công kè mỏ hàn Giao Thủy (Nam Định) 7
Hình 1.5: Thi công Đập phá sóng ở Karwar (Ấn Độ) 8
Hình 1.6: Thi công Đập phá sóng Palm Jebel Ali (Du Bai) 8
Hình 2. 1: Đập phá sóng liền bờ 20
Hình 2. 2: Đập phá sóng xa bờ 20

Hình 2. 3: Đập phá sóng xa bờ 20
Hình 2. 4: Đập hỗn hợp 20
Hình 2.5: Đập phá sóng dạng kết cấu tường đứng (Victoria, Australia). 21
Hình 2.6: Đập phá sóng kết cấu mái nghiêng (DungQuất, Quảng Ngãi, VN) 21
Hình 2.7: Đập phá sóng Holyhead, Anh, dạng kết cấu hỗn hợp [18] 21
Hình 2.8: Đập phá sóng cọc gỗ (Hà Lan) 22
Hình 2.9: Đập phá sóng cừ thép( Mỹ) 22
Hình 2. 10: Mô hình Đập phá sóng nổi [22] 22
Hình 2. 11: Đập phá sóng bằng ống 22
Hình 2. 12: Các kiểu phá hoại thường gặp với ĐPS mái nghiêng 23
Hình 2.13: Các kiểu phá hoại thường gặp với ĐPS tường đứng 24
Hình 2.14: Một số khối bê tông dị hình 25
Hình 2. 15: Thiết bị nổi thi công công trình biển 32
Hình 2. 16: Thi công ĐCS với thiết bị thi công đặt trên cạn [14] 32

Hình 3. 1 : Cấu tạo hình học mặt cắt ngang đập phá sóng thùng chìm 40
Hình 3. 2 : Kết cấu thùng chìm điển hình 41
Hình 3. 3 : Hố móng chế tạo thùng chìm 43
Hình 3. 4 : Ụ nổi chế tạo đốt thùng chìm/hầm 44
Hình 3. 5 : Hệ ray chế tạo đốt thùng chìm 45
Hình 3. 6 : Hạ thuỷ thùng chìm/đốt hầm trong hố đúc 46
Hình 3. 7 : Hạ thuỷ thùng chìm/đốt hầm trên ụ nổi 46
Hình 3. 8 : Sơ đồ kiểm tra chiều cao mạn khô F của thùng chìm 50
Hình 3. 9 : Diễn biến tâm nổi và ổn định khi nghiêng 51
Hình 3. 10: Kéo thùng chìm 55
Hình 3. 11: Hệ số sức cản phụ thuộc lưu tốc (phương W) [10] 55
Hình 3.12: Hệ số sức cản phụ thuộc độ sâu. (phương W) 55
Hình 3.13: Hệ số sức cản phụ thuộc góc kéo (phươngL) [10 ] 55
Hình 3. 14: Kéo, ghép thùng chìm 56
Hình 3. 15: Neo giữ thùng chìm cuối cùng 56

Hình 4. 1: Bản đồ Thành phố Hải Phòng. 60
Hình 4. 2: Hoa gió tại trạm Bạch LongVĩ 63
Hình 4. 3: Vị trí đo dữ liệu sóng (Buoyweather, 1997-2008) 66
Hình 4. 4: Biểu đồ xuất hiện sóng (Buoyweather, 1997-2008) 68
Hình 4. 5: Mặt bằng thùng chìm 72
Hình 4. 6: Mặt ngang thùng chìm 73
Hình 4. 7: Trình tự thi công đập thùng chìm 83
Hình 4. 8: Quy trình thi công đập thùng chìm 84
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4. 1: Mốc tọa độ khống chế 61
Bảng 4. 2: Bảng tần suất gió tại trạm Bạch Long Vĩ (1960 64
Bảng 4. 3: Mức nước ứng với tần suất tại Bạch Long Vĩ 65
Bảng 4. 4: Phân bố chiều cao sóng theo cao độ sóng và hướng sóng (1997-2008) . 67
Bảng 4. 5: Kích thước hình học thùng chìm 72
Bảng 4. 6: Đặc trưng vật liệu 74
1
PHẦN MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Việt Nam có bờ biển dài khoảng 3.260 km; việc bảo vệ, khai thác tiềm năng
kinh tế biển là gắn liền với sự tồn tại và phát triển của đất nước. Đồng thời với việc
thực hiện những mục tiêu trên là sự triển khai ngày càng nhiều về số lượng, càng
lớn về qui mô, ngày càng phong phú đa dạng về chức năng đối với các loại công
trình biển. Trong số đó có: đê biển, công trình bảo vệ bờ biển, công trình neo đậu -
tránh bão, bến cảng, đập phá sóng, các công trình bảo vệ đảo, cảng và sân bay trên
đảo xa Những loại công trình này đã được nghiên cứu và xây dựng nhiều trên thế
giới và Việt Nam. Hiện nay do nhu cầu xây dựng cảng biển, các khu neo đậu tránh
trú bão cũng như yêu cầu bảo vệ đường bờ thì việc xây dựng công trình đập phá
sóng đang rất được quan tâm và phát triển. Tuy nhiên do đặc thù xây dựng dưới
nước nhất là trong điều kiện nước biển nên thách thức lớn đặt ra là phải lựa chọn

được công nghệ và kỹ thuật thi công phù hợp. Với tiến bộ của khoa học kỹ thuật
trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay đang áp dụng rất nhiều công nghệ thi công
khác nhau tuy nhiên việc lựa chọn công nghệ thi công đảm bảo tính chuyên dụng,
thi công nhanh, giá thành rẻ thì cũng đặt ra vấn đề cần phân tích nghiên cứu và tính
toán. Do yêu cầu đó nội dung của đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công
đập phá sóng dạng thùng chìm và áp dụng tính toán cho công trình huyện đảo Bạch
Long Vĩ" sẽ khái quát và đưa ra các công nghệ thi công công trình bảo bệ bờ nói
chung, đập phá sóng nói riêng và nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công thùng
chìm công trình huyện đảo B
ạch Long Vĩ. Nhằm đưa ra cái nhìn tổng quan về đặc
điểm kỹ thuật cơ bản của công trình bảo vệ bờ, công nghệ thi công đập phá sóng,
tính toán công nghệ thi công đập phá sóng dạng thùng chìm.
II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu công nghệ thi công đập phá sóng, kỹ thuật thi công đập phá sóng
dạng thùng chìm và ứng dụng vào việc tính toán thiết bị thi công thùng chìm công
trình huyện đảo Bạch Long Vĩ.

2
III. HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ứng dụng
Đối tượng nghiên cứu là công nghệ thi công đập phá sóng, đi sâu vào nghiên
cứu công nghệ thi công đập phá sóng dạng đứng- trọng lực, và ứng dụng thi công
thùng chìm ở Việt Nam trong đó áp dụng tính toán lai dắt thùng chìm cho dự án đầu
tư xây dựng công trình ở huyện đảo Bạch Long Vĩ.
b) Phương pháp nghiên cứu, công cụ sử dụng
1. Phương pháp
- Phương pháp lý thuyết;
- Phương pháp tổng hợp phân tích đánh giá;
- Tham khảo kinh nghiệm.
2. Công cụ sử dụng

- Tiếp cận và nghiên cứu các tài liệu đã công bố;
- Tiếp cận, nghiên cứu các công trình thực tế;
- Nghiên cứu từ các nguồn thông tin khác.
IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
- Nghiên cứu tổng quan đặc điểm và công nghệ thi công đập phá sóng;
- Nghiên cứu công nghệ thi công thùng chìm;
- Nghiên cứu cơ sở khoa học liên quan đến tính toán thiết bị kỹ thuật lai
dắt thùng chìm;
- Áp dụng tính toán thiết bị lai dắt và công nghệ thi công đối với kết
cấu thùng chìm dự án đầu tư xây dựng cảng công trình huyện đảo
Bạch Long Vĩ.
V. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN
GIỚI THIỆU CHUNG
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục tiêu của đề tài

3
3. Phạm vi nghiên cứu
4. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
5. Cấu trúc luận văn
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THI CÔNG CÔNG TRÌNH
BẢO VỆ BỜ
Công trình đập phá sóng dạng thùng chìm là loại công trình xây dựng có
nhiệm vụ bảo vệ bờ biển, do đó quá trình thi công đập phá sóng thùng chìm mang
đầy đủ đặc tính của công trình xây dựng và của hệ thống công trình bảo vệ bờ. Vậy
nên phạm trù nghiên cứu công nghệ thi công đập phá sóng dạng thùng chìm cần
phải nghiên cứu công nghệ thi công các công trình bảo vệ bờ biển nói chung.
1.1 Phân loại công trình bảo vệ bờ
1.2 Đặc điểm thi công công trình bảo vệ bờ
1.3 Các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong thi công công trình bảo vệ bờ

1.4 Thiết bị thi công công trình bảo vệ bờ
1.5 Kết luận chương
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CỦA CÔNG TRÌNH ĐẬP PHÁ SÓNG VÀ CÔNG
NGHỆ THI CÔNG
Trên cơ sở phân tích các đặc điểm về công nghệ thi công công trình bảo vệ
bờ từ chương 1, trong chương này tác giả tập trung nghiên cứu chi tiết về đặc điểm
kết cấu, phân loại công trình, kỹ thuật thi công, đặc điểm thi công công trình đập
phá sóng nhằm đưa ra các kiến thức khoa học có liên quan về công nghệ thi công
đập phá sóng.
2.1 Phân loại công trình đập phá sóng
2.2 Các đặc trưng, điều kiện làm việc của công trình đập phá sóng (ĐPS)
2.3 Đặc điểm thi công đập phá sóng
2.4 Vật liệu sử dụng trong công trình đập phá sóng
2.5 Kết luận chương
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KỸ THUẬT VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG CHO
ĐẬP PHÁ SÓNG THÙNG CHÌM

4

Trên cơ sở các lý thuyết về đặc điểm công trình và công nghệ thi công đập
phá sóng nói chung đã trình bày ở chương 2, trong chương này tác giả tập trung
nghiên cứu kết cấu đập phá sóng dạng thùng chìm, các bước thi công và chủ yếu tập
trung vào lý thuyết thi công chế tạo và tính toán lai dắt thùng chìm.
3.1 Đặc điểm kết cấu đập phá sóng dạng thùng chìm
3.2 Các bước thi công thùng chìm
3.3 Tính toán ổn định, lai dắt thùng chìm
3.4 Kết luận chương
CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ THI CÔNG THÙNG CHÌM Ở VIỆT NAM-
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG THÙNG CHÌM VỚI DỰ ÁN ĐẦU TƯ
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Ở HUYỆN ĐẢO BẠCH LONG VĨ

Trên cơ sở lý thuyết về công nghệ thi công thùng chìm và tính toán lai ổn
định, lai dắt thùng chìm trong quá trình thi công đã trình bày ở chương 3. Trong
chương này tác giả tập trung nghiên cứu và đề xuất công nghệ thi công đập phá
sóng thùng chìm ở công trình huyện đảo Bạch Long Vĩ trong đó tập trung chủ yếu
vào chế tạo, vận chuyển và lắp đặt thùng chìm.
4.1 Thực tế áp dụng công nghệ thi công thùng chìm ở Việt Nam
4.2 Ứng dụng công nghệ thi công thùng chìm với dự án đầu tư xây dựng
công trình ở huyện đảo Bạch Long Vĩ
4.3 Đề xuất công nghệ thi công thùng chìm
4.4 Phân tích và đánh giá ưu nhược điểm của phương án thi công
4.5 Kết luận chương
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT THI CÔNG CÔNG TRÌNH
BẢO VỆ BỜ
Công trình đập phá sóng dạng thùng chìm là loại công trình xây dựng có
nhiệm vụ bảo vệ bờ biển, do đó quá trình thi công đập phá sóng thùng chìm mang
đầy đủ đặc tính của công trình xây dựng và của hệ thống công trình bảo vệ bờ. Vậy
nên phạm trù nghiên cứu công nghệ thi công đập phá sóng dạng thùng chìm cần
phải nghiên cứu công nghệ thi công các công trình bảo vệ bờ biển nói chung.
1.1 Phân loại công trình bảo vệ bờ
Công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo là loại công trình có tầm quan trọng to lớn
trong nền kinh tế xã hội, nó có ảnh hưởng trực tiếp đến dân sinh xã hội và đang
chiếm một khối lượng không nhỏ trong công trình biển. Như chúng ta đã biết, bờ
biển thường bị đẩy lùi vào dưới tác động của sóng và dòng chảy (biển tiến), gây sụp
đổ nhiều nhà cửa đê điều và các công trình ven biển, gây thiệt hại lớn về tài sản của
nhân dân, cũng như cơ sở hạ tầng kỹ thuật của Nhà Nước.

Công tác bảo vệ bờ biển, bờ đảo do đó là công trình quan trọng và bức thiết,
đặc biệt là đối với nước ta, một nước có bờ biển dài hơn 3.000km, lại còn có gió to
bão lớn, nên phải xây hàng nghìn km đê biển. Tuy nhiên, còn rất nhiều vùng vẫn
còn chịu sự đe dọa, phá hoại thường xuyên của sóng biển và hệ thống đê biển đã
được xây dựng vẫn luôn bị phá hoại nặng nề sau mỗi trận bão nên nhiệm vụ sửa
chữa duy tu vẫn là công việc thường xuyên phải làm.
Việc nghiên cứu, quy hoạch thiết kế và xây dựng các công trình bảo vệ bờ
biển một cách bền chắc và ổn định là nhiệm vụ lớn lao do thực tế Việt Nam đặt ra
cho các nhà kỹ thuật biển.
Ngoài việc bảo vệ bờ biển phục vụ cho sản xuất và đời sống của nhân dân,
việc cải tạo xây dựng vùng ven biển, biến bờ biển thành các khu du lịch, trong đó có
những công trình tạo bãi, xây dựng bãi tắm, làm đẹp bờ biển, xây dựng các bến du
thuyền, cảng du lịch nhằm phục vụ cho nghỉ ngơi, giải trí, tắm biển, du lịch ven
biển, du lịch ra các đảo bằng tàu thuyền, cũng là một trong các nhiệm vụ cấp bách

6
hiện nay ở nước ta. Do đó, ngoài các mặt tiêu cực gây thiệt hại về người và cơ sở
vật chất, còn có mặt rất tích cực là đem lại cho con người và đất nước nhiều tài
nguyên quý giá, trong đó có du lịch, chỉ cần con người biết khai thác vận dụng.
Công trình bảo vệ bờ biển được thực hiện với những phương pháp và kết cấu
rất đa dạng, do đó có thể phân loại dựa vào kết cấu, vật liệu, chức năng hay nhiệm
vụ của chúng, dưới đây tác giả phân loại công trình bảo vệ bờ dựa vào chức năng
nhiệm vụ của công trình:
- Đê và kè biển;
- Đập mỏ hàn;
- Đập phá sóng.
1.1.1 Đê và kè biển
Đê biển là kết cấu có chức năng ngăn thủy triều, ngăn nước dâng và chắn
sóng để ổn định bờ biển, các vịnh và cửa sông, bảo vệ cho các vùng dân sinh- kinh
tế bên trong bờ biển phục vụ khai hoang lấn biển hoặc nuôi trồng thủy sản. Kè biển

là kết cấu phòng chống sạt lở mái dốc, bảo vệ bờ và bãi biển.
Hệ thống đê và kè này được xây dựng dọc bờ biển. Những vùng đồng bằng
ven biển có cao độ thấp thường cần phải có đê bảo vệ, như Hải Phòng, Thái Bình,
Nam Định. Những dải bờ có cấu tạo bởi đồi, núi, các đụn cát áp sát ra biển thường
không phải làm đê bảo vệ như đoạn bờ đèo Hải Vân, bờ biển các tỉnh Phú Yên,…


Hình 1.1: Thi công kè lát mái đê Hải Phòng
[15]
Hình 1.2: Thi công đê Tĩnh Gia -
Thanh Hóa

7
Đê biển có thể phân loại theo vật liệu xây dựng, theo vành đai tuyến đê bảo
vệ, theo chiều sâu nước trước đê, theo hình dạng mặt cắt…
1.1.2 Đập mỏ hàn
Là một loại công trình để chỉnh trị một đoạn bờ biển có chức năng làm giảm
lưu tốc dòng chảy, giảm vận chuyển bùn cát dọc bờ, tạo vùng nước tĩnh hoặc xoáy
nhẹ để để giữ bùn cát lại gây bồi cho bãi bị xói, che chắn cho bờ khi sóng xiên
truyền tới; giảm lực xung kích của sóng tác dụng vào bờ và hướng dòng chảy ven
bờ đi lệch ra xa để không gây đào xói bờ biển.
Mỏ hàn được phân loại chủ yếu dựa vào vật liệu sử dụng như: cọc gỗ, màn
chắn gỗ, đá hộc, đá tảng; bê tông, bê tông cốt thép (BTCT); ống buy BTCT bên
trong xếp đá hộc hoặc túi đất, túi cát; bê tông nhựa đường hoặc cừ thép, ngoài ra có
thể phân loại theo điều kiện cho phép nước chảy qua mỏ hàn hoặc theo hình dạng
mỏ hàn trên mặt bằng.


Hình 1.3: Thi công mỏ hàn gỗ ở Singapore
Hình 1.4: Thi công kè mỏ hàn Giao

Thủy (Nam Định)
1.1.3 Đập phá sóng
Là công trình hạn chế tác động của sóng lên vùng phía bảo vệ phía sau, chức
năng của đập phá sóng là làm giảm năng lượng của sóng khi sóng tiến vào bờ, che

8
chắn tạo vùng nước lặng (bể cảng) cho tàu thuyền neo đậu, chống xói lở bờ hoặc
giảm bồi lắng luồng tàu.
Đập phá sóng có thể phân loại theo hình dạng mặt cắt ngang, theo vị trí
tương đối với bờ, vị trí tương đối với mực nước, theo vật liệu cấu tạo hoặc theo
chức năng nhiệm vụ.


Hình 1.5: Thi công Đập phá sóng ở
Karwar (Ấn Độ) [22]
Hình 1.6: Thi công Đập phá sóng Palm
Jebel Ali (Du Bai)
1.2 Đặc điểm thi công công trình bảo vệ bờ
1.2.1 Đặc điểm của công trình
Các công trình thủy thường chịu tải trọng lớn cho nên kích thước kết cấu
công trình rất lớn, đòi hỏi có phương tiện vận chuyển, cẩu lắp có công suất lớn, thời
gian xây dựng thường kéo dài.
Các công trình thường có dạng chạy dài và đơn điệu nên có thể sử dụng các
kết cấu đúc sẵn một cách dễ dàng và thuận lợi.
Do có dạng chạy dài và đơn điệu nên có thể sử dụng phương pháp thi công
cuốn chiếu làm dứt điểm từng phân đoạn để đưa vào sử dụng.
Các công bảo vệ bờ thường có dạng giống nhau và kéo dài trên một bờ nên
cần phải lập một trình tự thi công hợp lý phát huy tác dụng từng đợt để sao cho
không ảnh hưởng đến dòng chảy và không ảnh hưởng đến nhau trong quá trình thi
công.

9
1.2.2 Đặc điểm thi công dưới nước và trên cạn
Các công trình bảo vệ bờ phần lớn được xây dựng tại vị trí ngập nước hoặc
bán ngập nước có độ sâu nước lớn, do đó không đắp đê quai mà thi công trực tiếp
trên nước. Quá trình thi công dưới nước nên áp dụng các thiết bị chuyên dụng như
tàu hút bùn, tàu cuốc, cần trục nổi, tàu đóng cọc, trạm trộn bê tông, và các tàu, sà
lan vận chuyển. Về kết cấu công trình thường sử dụng tối đa các cấu kiện đúc sẵn,
lắp ghép dưới nước (khối lượng bê tông, thùng chìm, cọc, cừ, tường góc lắp
ghép…).
Phần thi công trên cạn có thể sử dụng phương pháp lấn dần với các phương
tiện cơ giới cao như ô tô, máy xúc lật, máy đào, máy ủi…
Quá trình thi công chịu ảnh hưởng rất lớn do nước vì thế cần phải nghiên cứu
và vận dụng các phương pháp thi công hợp lý để giảm bớt ảnh hưởng của nước để
sao cho vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, chất lượng công trình, tiến độ thi công, hạ
giá thành xây dựng.
1.2.3 Đặc điểm thi công trong điều kiện tự nhiên phức tạp
1.2.3.1 Trong điều kiện địa chất yếu
Các công trình bảo vệ bờ nằm trên nền địa chất yếu nên khả năng chịu lực
của nền là rất nhỏ, bởi vậy khi xây dựng các công trình này phải quan tâm đến vấn
đề gia cố nền đất yếu của đê biển như biện pháp như: Gia tải trước, nạo vét, đào bỏ
(xói hút), đắp bù vật liệu thay thế, làm chặt và làm bằng để đặt móng công trình trực
tiếp lên nền hoặc thông qua một lớp thảm đệm. Các phương án kỹ thuật được áp
dụng như:
- Thay thế toàn bộ nền đất yếu bởi vật liệu có khả năng chịu tải tốt hơn như
cát, dá dăm; nhược điểm của phương pháp này là khối lượng đất đào và cát lấp
rất lớn nên chi phí cao;
- Sử dụng một số kỹ thuật làm tăng khả năng thoát nước nền để tăng nhanh
quá trình cô kết trước khi xây dựng công trình như cọc cát, bấc thấm;

10
- Sử dụng các biện pháp cơ học để làm chặt, tăng khả năng chịu lực của nền
như đầm chấn động, đầm rung;
- Sử dụng phương pháp khoan phụt vào nền hỗn hợp dung dịch hóa học như xi
măng bao gồm công nghệ Jet Grouting và phương pháp trộn đất [16].
1.2.3.2 Điều kiện sóng gió
Sóng gió làm cho các phương tiện thi công bị chao đảo nghiêng ngả và làm
việc rất khó khăn, nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian thi công, đến sự hoạt động
neo đậu của phương tiện, đến độ chính xác của công tác cẩu lắp. Cho nên khi tiến
hành thi công cần phải lựa chọn phương tiện, biện pháp neo đậu, thời gian thi công
cho thích hợp.
1.2.3.3 Ảnh hưởng của sự dao động mực nước
Thủy triều là thành phần đóng vai trò lớn nhất dẫn đến sự dao động mực
nước. Ngoài ra còn có những dao động khác cũng có biên độ đáng kể như [16]:
- Dao động mực nước do ảnh hưởng của bão. Những dẫn liệu chi tiết về các
đặc trưng dao động nước dâng cho thấy độ lớn nước dâng do bão tại khu vực biển
ven bờ Việt Nam không nhỏ, có thể đạt tới 250cm hoặc hơn nữa.
- Dao động mùa do sự luân phiên trong năm của các hệ thống gió mùa thịnh
hành. Các tài liệu khác nhau cho thấy biên độ dao động mùa của mực nước ở các
trạm thuộc bờ Việt Nam có thể đạt tới 30-40cm.
Ở Biển Đông có đủ bốn loại thủy triều khác nhau: đó là bán nhật triều đều,
bán nhật triều không đều, nhật triều không đều và nhật triều đều. Tính phức tạp của
thủy triều ở Biển Đông thể hiện ở sự biến đổi cả về độ lớn và tính chất thủy triều
trên không gian biển, sự biến đổi này đặc biệt phức tạp trong vùng gần bờ và các
vịnh. Nét độc đáo nữa trong hiện tượng thủy triều ở Biển Đông biểu hiện ở sự khác
nhau trong tương quan biên độ của các sóng thành phần của thủy triều ở những
vùng khác nhau. Ngoài thay đổi theo tháng tạo ra triều cường, triều kém còn có thay
đổi đáng kể theo ngày. Vì vậy cần phải tìm hiểu để có thể lợi dụng hoặc khắc phục

11

các ảnh hưởng của sự dao động này trong quá trình thi công cũng như quyết định
thời gian thời điểm thi công hợp lý.
1.2.3.4 Tính chất ăn mòn
Những vùng ăn mòn của công trình trong môi trường biển: Sự ăn mòn vật
liệu có thể thay đổi tùy theo vị trí và điều kiện tiếp xúc của vật liệu, người ta phân
biệt các vùng khác nhau [12]:
- Vùng tiếp xúc với không khí: Vùng này có thể xảy ra quá trình ăn mòn do
phản ứng kim loại với oxy của không khí;
- Vùng nước bắn: Vùng này nằm ngay trên vùng tiếp giáp với mực nước biển.
Đối với những kim loại không thụ động, như thép carbon, thép hợp kim yếu, thì sự
ăn mòn trong vùng này rất mạnh;
- Vùng nước thủy triều: Là vùng nằm giữa mức cao và mức thấp thủy triều.
Kim loại nằm trong vùng tiếp xúc khi thủy triều lên và không tiếp xúc khi thủy triều
xuống;
- Vùng chìm trong nước biển: Đây là vùng tiếp xúc thường xuyên với nước
biển, sự ăn mòn mạnh;
- Vùng trầm tích (cặn): Vùng này rất phức tạp, tương ứng với phần công trình
bị chôn vùi trong biển.
Các giải pháp công nghệ chống ăn mòn như:
- Phương pháp sử dụng các phụ gia bê tông: Tùy theo kết cấu đối với từng
công trình mà người sử dụng các phụ gia khác nhau;
- Sơn chống ăn mòn cốt thép: Sơn xi măng, sơn ximăng- pôlime, sơn hoá chất
cao phân tử, các loại sơn này phải đảm bảo khả năng dính kết giữa cốt thép
được sơn với bê tông;
- Sơn phủ mặt ngoài kết cấu: Dùng các loại sơn epoxy và các hợp chất cao
phân tử có độ dính kết cao với bê tông và đàn hồi tốt;

12
- Sử dụng chất ức chế ăn mòn canxi nitrit;
- Sử dụng vật liệu composit thay thế cho bê tông thông thường.

1.2.3.5 Ảnh hưởng của dòng chảy
Dòng chảy gây khó khăn cho việc đi lại, neo đậu của các phương tiện thủy,
gây bồi hoặc xói đường bờ, đáy khu nước nơi xây dựng
Do lực kéo và quán tính, dòng chảy làm tăng áp lực, sau đó làm tăng áp lực
trên tổng khối lượng, bao gồm khối lượng kết cấu cộng với vật liệu lắng đọng và
lượng nước đã bị thay thế. Nước di chuyển trên một bề mặt ngập nước hoặc bên
dưới một kết cấu, tạo ra một áp lực dọc (nâng lên hoặc kéo xuống), bên cạnh đó
dòng chảy ngược chiều cũng làm giảm còn cùng chiều làm tăng tốc độ di chuyển
của các phương tiện máy móc…. Điều này có thể gây ra những vấn đề quan trọng
đối với việc xây dựng.
1.3 Các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong thi công công trình bảo vệ bờ
Nhu cầu về không gian làm việc trên biển cùng với yêu cầu của các công
trình quy mô lớn là động lực đem đến sự ra đời và phát triển của nhiều loại hình
thiết bị xây dựng chuyên dụng, tối tân. Sự tương tác của nhà sản xuất thiết bị và nhà
xây dựng công trình đã chuyển biến tích cực, nhanh chóng và hiệu quả trong thời
gian gần đây. Sự sẵn có của các thiết bị xây dựng với quy mô ngày càng lớn đóng
vai trò chủ chốt trong việc thay thế các phương pháp thi công và làm cho nó trở nên
khả thi hơn về phương diện kỹ thuật cũng như giá thành khi tiến hành xây dựng các
tổ hợp công trình thực sự có nhu cầu cao. Những lợi thế này sẽ tiếp tục thông qua sự
phát triển công nghiệp, công nghiệp khai thác dầu mỏ ngoài khơi, nhu cầu về quân
sự và thương mại hàng hải, tiếp tục duy trì tỉ lệ phát triển hiện thời.
Yếu tố an toàn phải là yêu cầu tối cao trong quá trình vận hành ngoài khơi.
Bản chất của công việc là tuân thủ và có thể phải tiếp nhận rủi ro, nguy hiểm. Thiết
bị phải được thiết kế không chỉ nhằm đạt được khả năng phục vụ mà còn phải đảm
bảo an toàn trong vận hành.
Các tiến bộ khoa học trong thi công thể thể hiện ở:

13
1.3.1 Vật liệu sử dụng
Ngoài các vật liệu sử dụng thông thường như kim loại bê tông thì hiện nay

trên thế giới và Việt Nam cũng đang nghiên cứu và sử dụng các loại vật liệu mới
như thép công năng cao, bê tông dự ứng lực… Ngoài ra chất dẻo và các vật liệu làm
từ sợi tổng hợp tương tự đang ngày càng được sử dụng nhiều trong thi công công
trình biển. Sợi thủy tinh, các bon và sợi aramit được nhúng vào trong hỗn hợp nhựa
polymer sợi tổng hợp. Các chất liệu này được sử dụng khá đa dạng trong nhiều thiết
bị, từ chất dẻo tăng cường cùng sợi thủy tinh trong ống dẫn đến bộ giảm chấn động
hoặc vòng bi làm từ cao su tổng hợp và cao su tự nhiên, túi polietilen dùng để bảo
vệ mái dốc hay bọt polyurethane tăng cường sức nổi của cấu trúc. Màng lọc nhiều
lỗ rỗng làm từ vải địa kỹ thuật đang ngày càng được ứng dụng phổ biến bên dướp
lớp đá xây kè để ngăn ngừa nguy cơ cát chảy xói mòn. Epoxy cũng hay được sử
dụng để phun trong quá trình sửa chữa hoặc dùng như là hợp chất mạ, chất bôi trơn
khớp nối tại thiết bị. Ống politilen (HDPE) được sử dụng trong điều kiện nước lạnh
tại độ sâu tới (600m) [17] .
1.3.2 Thiết bị thi công
Các thiết bị này có chi phí hoạt động là rất đắt đỏ. Những thiết bị sau này đã
sử dụng thường xuyên các bệ đỡ thủy lực mới với tay các tay đòn dài, công suất cao
và khả năng hỗ trợ các chuyển động ngang bằng các con lăn và các vật liệu ít ma sát
như Teflon. Khả năng sử dụng lớn hơn được tạo ra bởi sức nổi, giàn cẩu sà lan và
các kỹ thuật làm nổi hỗ trợ các sà lan cần trục cỡ lớn. Các sàn công tác trên biển
cũng đã được chế tạo và sử dụng. Có thể sử đụng đường ống để chuyển nguyên vật
liệu, sử dụng các loại máy bơm áp lực cao hoặc sử dụng máy bay thi công, đó là
những thiết bị có thể đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo khả năng
thực hiện.
1.3.3 Công nghệ thi công
Các công nghệ thi công được ra đời ngày càng đáp ứng được các yêu cầu và
giải quyết được những khó khăn trong quá trình thi công, nhất là trên biển. Tiêu

14
biểu trong số đó như công nghệ bê tông ứng suất trước, công nghệ đổ bê tông dưới
nước, các công nghệ thi công nền, móng như giếng hơi, giếng hở, giếng đế trọng

lực, các công nghệ khoan, đúc, ép thi công cọc…
1.4 Thiết bị thi công công trình bảo vệ bờ
Việc xây dựng các công trình bảo vệ bờ biển có liên quan đến phần chuyển
tiếp giữa đất và nước. Vì vậy có hai loại thiết bị thi công chính là: thiết bị làm việc
trên cạn và thiết bị làm việc dưới nước. Việc lựa chọn giữa hai loại thiết bị này
trong trường hợp cụ thể phụ thuộc vào loại thiết bị có sẵn và khả năng làm việc của
chúng và điều kiện chi phí công trình cho phép. Ở Việt Nam các trang thiết bị còn
chưa được hiện đại chính vì thế các thiết bị chuẩn có sẵn vẫn được dung chủ yếu,
ngoài ra tính sang tạo là yếu tố quyết định đến những giải pháp xây dựng. Hiện nay
Việt Nam đang sử dụng các thiết bị thi công chủ yếu là:
1.4.1 Thiết bị trên cạn
Các thiết bị máy móc trên cạn này ngoài những hạn chế giống như bất cứ
thiết bị trên các công trình xây dựng nào, còn có những hạn chế khác gây ra do sóng
leo. Vì vậy thiết bị chỉ làm việc trên mực sóng leo trong suốt quá trình xây dựng.
Nhìn chung trong khu vực hoạt động của thủy triều, mọi hoạt động thi công trong
vùng đất thấp thường chỉ thực thi trong điều kiện nước rút. Các thiết bị máy móc
trên cạn chủ yếu là [15], [16] :
(a) Xe tải: Bất kỳ xe tải nào cũng có thể chuyên chở đá, thông thường các xe
chuyên chở có trọng tải trọng từ 10 tấn đến 100 tấn. Chúng có thể chuyên chở vật
liệu, các khối bê tông đúc sẵn, và đổ vật liệu trực tiếp tại vị trí xây dựng công trình.
(b) Máy xúc lật: Là máy xây dựng thuộc loại thiết bị cơ giới, có công dụng chính
để bốc xúc đất, đá và vật liệu rời, vận chuyển chúng trong gầu xúc của máy, để đổ
lên thiết bị vận chuyển khác (ô tô tải) hay kho chứa với độ cao đổ nhất định cao hơn
nền đất. Máy xúc lật ó công suất điển hình từ 5 đến 15 tấn. Máy xúc lật hoàn toàn
có thể dùng để đào đất đá từ mềm đến cứng vừa (đất cấp I, II), dạng rời hay liền thổ