Nghiên cứu ứng dụng khối phủ mới RAKUNA IV cho đê chắn sóng cảng than nhà máy nhiệt điện Quảng Trạch Quảng Bình

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và
tôi sẽ chịu trách nhiệm về sự trung thực của các nội dung trong luận văn.

Tác giả

KS. NGUYỄN TIẾN DŨNG


ii

LỜI CẢM ƠN
Sau 2 năm học tập chƣơng trình đạo tạo thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Xây
dựng Công trình thủy, trƣờng Đại học Giao thông vận tải Tp. HCM, đƣợc sự hƣớng
dẫn của thầy PGS.TS Đỗ Văn Đệ, em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng d ng
h i ph

i RAKUNA - IV cho đê chắn sóng cảng th n nh

uảng r ch - uảng

nhi t đi n

nh” và đến nay luận văn đã đƣợc hoàn thành.

Trong quá trình thực hiện luận văn, em đã đƣợc thầy PGS.TS Đỗ Văn Đệ
nhiệt tình hƣớng dẫn. Dù rất bận rộn, nhƣng thầy đã luôn đôn đốc, chỉ dẫn tận tình,
cung cấp các tài liệu cần thiết và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.

Bên cạnh đó em còn nhận đƣợc sự hỗ trợ rất nhiều của các thầy trong khoa
Công trình Giao thông, trƣờng Đại học Giao thông Vận tải TP. HCM.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy PGS.TS Đỗ Văn Đệ, quí thầy
ở khoa Công trình Giao thông, trƣờng Đại học Giao thông Vận tải TP. HCM và các
bạn đồng nghiệp.
Mặc dù đề tài hoàn thành nhƣng chắc chắn sẽ không tránh đƣợc những sai sót
và hạn chế trong quá trình thực hiện. Kính mong quí thầy cô góp ý, bổ sung để đề
tài trở nên hoàn thiện và có ý nghĩa thiết thực hơn và có thể đƣa ra ứng dụng thực
tiễn.

Tác giả

KS. NGUYỄN TIẾN DŨNG


iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................ii
MỤC LỤC .............................................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH VẼ ....................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU ĐÊ CHẮN SÓNG CÔNG TRÌNH
CẢNG.......................................................................................................................... 3
1.1. Tổng quan về khối phủ dị hình .......................................................................... 3
1.1.1. Các loại khối phủ dị hình đã sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam ................ 3
1.1.2. Một số loại khối phủ dị hình đƣợc sử dụng phổ biến: ................................... 5
1.2. Cấu tạo đê chắn sóng sử dụng khối phủ dị hình.............................................. 18

1.2.1. Gia cố bờ (Revetments): ............................................................................... 18
1.2.2. Đê biển (Seadykes):...................................................................................... 19
1.2.3. Hệ thống mỏ hàn ngăn cát (Groins) ............................................................. 21
1.2.4. Hệ thống đê chắn sóng song song với bờ (Breakwater): ............................. 22
CHƢƠNG 2 - CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG KHỐI PHỦ RAKUNA - IV
CHO ĐÊ CHẮN SÓNG ............................................................................................ 23
2.1. Giới thiệu khối phủ Rakuna - IV ..................................................................... 23
2.2. Những ƣu nhƣợc điểm của khối phủ Rakuna - IV ........................................... 24
2.3. Các bài toán cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng ........................................ 25
2.3.1.Quy hoạch công trình: ................................................................................... 25
2.3.2.Tính toán lan truyền sóng. ............................................................................. 28
2.3.3. Các KT cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng sử dụng khối phủ dị hình ... 35
2.3.4.Tính toán kiểm tra lƣu lƣợng sóng tràn qua đê ............................................. 43
2.3.5.Tính toán lƣu lƣợng, chiều cao sóng tràn ...................................................... 44
2.3.6.Tính toán ổn định .......................................................................................... 46
2.3. So sánh khối phủ Rakuna - IV với một số khối phủ khác ............................... 49
2.3.1.Khả năng tiêu phá sóng ................................................................................. 49


iv

2.3.2. Khả năng liên kết trong lớp, độ ổn định ....................................................... 49
2.3.3. Trọng lƣợng yêu cầu ..................................................................................... 50
2.3.4. Giá thành sử dụng ......................................................................................... 52
2.3.5. Ý nghĩa nhân văn .......................................................................................... 56
2.4. Đánh giá khả năng ứng dụng khối phủ Rakuna - IV cho đê chắn sóng ở
Việt Nam ................................................................................................................... 56
2.4.1.Điều kiện chế tạo ........................................................................................... 56
2.4.2.Điều kiện sử dụng .......................................................................................... 57
2.4.3.Điều kiện về kinh tế....................................................................................... 58

CHƢƠNG 3 - ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THỰC NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN QUẢNG TRẠCH - QUẢNG BÌNH.................................................. 59
3.1. Tổng quan về nhà máy nhiệt điện Quảng Trạch - Quảng Bình ....................... 59
3.1.1. Thông tin chung............................................................................................ 59
3.1.2.Vị trí xây dựng............................................................................................... 60
3.2. Điều kiện tự nhiên khu vực ............................................................................. 60
3.2.1.Điều kiện địa hình, địa chất khu vực ............................................................. 60
3.2.2.Điều kiện khí tƣợng thủy văn khu vực .......................................................... 64
3.3. Phƣơng án bố trí mặt bằng tuyến đê ................................................................ 70
3.3.1. Các phƣơng án bố trí mặt bằng tuyến đê ...................................................... 70
3.4. Tính toán đê chắn sóng mái nghiêng sử dụng khối phủ dị hình ..................... 72
3.4.1.Tính toán lan truyền sóng .............................................................................. 72
3.4.2. Kích thƣớc hình học và cấu tạo của đê ......................................................... 75
3.4.3. Tính toán kiểm tra lƣu lƣợng sóng tràn qua đê ............................................. 92
3.4.4. Tính toán ổn định ......................................................................................... 93
3.5. Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................... 96
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................. 97
1. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 97
2. KIẾN NGHỊ ...................................................................................................... 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 98


viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Chiều dày trung bình đo đƣợc khi Tetrapod xếp hai lớp. .................. 7
Bảng 1.2: Số liệu thống kê ở Nga khi Tetrapod xếp 2 tầng. .............................. 7
Bảng 1.3: Các số liệu cho khi xếp Tetrapod 2 tầng ........................................... 8
Bảng 1.4: Bảng Một số ĐCS sử dụng khối phủ dị hình ở nƣớc ta ................... 16
Bảng 1.5: Bảng tính toán tải trọng sóng tác động lên mặt tƣờng đỉnh ............. 16

Bảng 1.6: Bảng tính toán tải trọng sóng tác động lên mặt tƣờng đỉnh ............. 42
Bảng 1.7: Sóng tràn cho phép khi xét đến mức độ hƣ hỏng của công trình .... 43
Bảng 1.8: Sóng tràn cho phép đến mức độ thuận tiện cho khai thác ............... 44
Bảng 2.1: Các chỉ số của khối phủ Rakuna - IV .............................................. 23
Bảng 2.2: Trọng lƣợng và thể tích các loại khối phủ Rakuna - IV .................. 24
Bảng 2.3: Bảng tính toán tải trọng sóng tác động lên mặt tƣờng đỉnh ............. 42
Bảng 2.4: Sóng tràn cho phép khi xét đến mức độ hƣ hỏng của công trình .... 43
Bảng 2.5: Sóng tràn cho phép đến mức độ thuận tiện cho khai thác ............... 44
Bảng 2.6: Giá trị khoảng rỗng điển hình cho lớp phủ .................................. 4949
Bảng 2.7: Trọng lƣợng lớn nhất đƣợc gợi ý của các khối phủ bê tông ........ 4950
Bảng 2.8: Tính toán chiều cao sóng TK với các loại khối phủ Rakuna – IV 4951
Bảng 2.9: Tính toán chiều cao sóng TKvới các loại khối phủ Tetrapod ..... 4951
Bảng 2.10: Trọng lƣợng yêu cầu một khối phủ ........................................... 4952
Bảng 2.11. Tính toán giá thành cho khối phủ Rakuna - IV.............................. 53
Bảng 2.12. Tính toán giá thành cho khối phủ Tetrapod .................................. 54
Bảng 2.13. Tính toán giá thành cho khối phủ Accropod.................................. 55
Bảng 3.1: Các thông tin chung về dự án .......................................................... 59
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu cơ lý lớp địa chất........................................................ 633
Bảng 3.3: Vận tốc gió trạm Ba Đồn (1960-2010) .......................................... 644
Bảng 3.4: Số cơn bão đổ bộ vào vùng bờ biển Nghệ An - Quảng Bình ........... 66
Bảng 3.5: Lƣợng mƣa năm của trạm Ba Đồn (mm) ......................................... 66
Bảng 3.6: Lƣợng mƣa ngày lớn nhất tháng, năm của trạm đại biểu (mm) ..... 667
Bảng 3.7: Lƣợng mƣa ngày lớn nhất thiết kế của trạm đại biểu (mm)............. 67


viii

Bảng 3.8: MNLN năm ứng với các tần suất tại trạm Tân Mĩ (cm) .................. 68
Bảng 3.9: Mực nƣớc nhỏ nhất năm ứng với các tần suất tại trạm Tân Mĩ ...... 68
Bảng 3.10: Tần suất mực nƣớc giờ tại Hòn La (hệ hải đồ) .............................. 68

Bảng 3.11: Kết quả phân vùng sóng................................................................. 74
Bảng 3.12: Đề xuất mực nƣớc cao nhất thiết kế .............................................. 76
Bảng 3.13: Cao trình đỉnh đê xác định theo OCDI ...................................... 7676
Bảng 3.14: Chiều cao sóng thiết kế .................................................................. 77
Bảng 3.15: Trọng lƣợng khối phủ Tetrapod tính theo Hudson ........................ 78
Bảng 3.16: Trọng lƣợng khối phủ Rakuna - IV tính theo Hudson ................... 78
Bảng 3.17: Trọng lƣợng khối phủ Dolos tính theo Hudson ............................. 78
Bảng 3.18: Chiều dày khối phủ tính toán ......................................................... 79
Bảng 3.19: Trọng lƣợng lớp lót dƣới theo BS 6349 ........................................ 80
Bảng 3.20: Trọng lƣợng lớp lót dƣới theo BS 6349 ......................................... 80
Bảng 3.21: Chiều dày lớp lót dƣới theo tiêu chuẩn Anh BS 6349 ................... 80
Bảng 3.22: Kết quả tính lực tác dụng lên tƣờng đỉnh theo CEM ..................... 82
Bảng 3.23: Bảng tính toán tải trọng sóng tác động lên mặt tƣờng ................... 83
Bảng 3.24: Bảng tính áp lực sóng đẩy nổi lên tƣờng đỉnh .............................. 84
Bảng 3.25: Xác định chiều dầy bê tông tƣờng đỉnh ......................................... 85
Bảng 3.26: Kết quả TT lƣu lƣợng tràn qua đê trong điều kiện cực hạn ........... 92
Bảng 3.27: Kết quả tính toán lƣu lƣợng tràn qua đê trong ĐK khai thác ......... 92
Bảng 3.28: Trọng lƣợng yêu cầu khối Rakuna - IV ......................................... 94


ix

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Công trình sử dụng khối phủ dị hình.................................................. 3
Hình 1.2: Các loại khối bê tông dị hình cho đê chắn sóng ................................. 5
Hình 1.3: Cách xếp hai lới khối tetrapod trên mái ............................................. 6
Hình 1.4: Kích thƣớc khối Tetrapod ở Mỹ. ........................................................ 6
Hình 1.5: Sơ đồ kích thƣớc khối Tetradod. ........................................................ 8
Hình 1.6: Công trình sử dụng khối dolos ........................................................... 9
Hình 1.7: Một phƣơng án xếp khối dolos......................................................... 10

Hình 1.8: Công trình sử dụng Khối Accropode II ............................................ 11
Hình 1.9: Khối Ecopode (1996) ....................................................................... 11
Hình 1.10: Khối Accropode II (2004) ............................................................ 122
Hình 1.11: Khối Haro đƣợc sử dụng trong hệ thống công trình cải tạo cửa sông
Ninh Cơ - Nam Định ................................................................................................. 13
Hình 1.12: Khối HARO và các kích thƣớc tiêu chuẩn. .................................... 14
Hình 1.13: Lắp đặt khối Haro trên mái dốc với PT thi công đơn giản. ............ 14
Hình 1.14: Sử dụng khối phủ Stone - block cho đê chắn sóng ........................ 15
Hình 1.15: Sử dụng Stone - block cho công trình kè bờ .................................. 15
Hình 1.16: Khối Tetrapod Đê chắn sóng cảng Tiên Sa - Đà Nẵng .................. 16
Hình 1.17: Khối phủ Accopode cho ĐCS nhà máy lọc dầu Dung Quất........... 17
Hình 1.18: Đê chắn sóng cho Cảng Vũng Áng - Hà Tĩnh .............................. 17
Hình 1.19: Mặt cắt điển hình kè gia cố bờ. ................................................... 188
Hình 1.20: Mặt cắt điển hình đê biển............................................................ 20
Hình 1.21: Mặt cắt điển hình Đê mỏ hàn ngăn cát giảm sóng. ..................... 22
Hình 2.1: Hình dạng khối phủ Rakuna - IV .................................................. 23
Hình 2.2: Các dạng công trình bảo vệ bờ biển .............................................. 25
Hình 2.3: Các dạng mỏ hàn biển ...................................................................... 26
Hình 2.4: Sơ đồ bồi lắng giữa các mỏ hàn trong TH góc  = 30 - 55 độ ......... 27
Hình 2.5: Sơ đồ bồi lắng giữa các mỏ hàn TH sóng vuông góc với bờ ........... 28
Hình 2.6: Kích thƣớc tƣờng đỉnh ..................................................................... 39


ix

Hình 2.7: Sơ đồ tính toán ổn định tƣờng đỉnh theo Pedersen 1996 ................. 40
Hình 2.8: Sơ đồ tính toán sóng tràn theo CEM 1001-2-1001 .......................... 45
Hình 2.9. Liên kết giữa các khối Rakuna - IV ................................................. 50
Hình 2.10. Mặt cắt đê cho các loại khối phủ .................................................... 52
Hình 2.11: Cấu tạo ván khuôn khối phủ Rakuna - IV ...................................... 57

Hình 3.1: Cao độ mặt bằng khu vực ............................................................... 611
Hình 3.2: Trắc dọc khu vực bố trí tuyến đê.................................................... 622
Hình 3.3: Hoa gió khu vực ngoài khơi dự án (UKMO, 2001-2010) ................ 65
Hình 3.4: Măt bằng bố trí tuyến đê phƣơng án 1. .......................................... 700
Hình 3.5: Măt bằng bố trí tuyến đê phƣơng án 2 ............................................. 71
Hình 3.6: Mặt cắt ngang đầu đê phân đoạn V .................................................. 88
Hình 3.7: Mặt cắt ngang thân đê phân đoạn IV ................................................ 89
Hình 3.8: Mặt cắt ngang thân đê phân đoạn III ................................................ 90
Hình 3.12: Mặt cắt ngang gốc đê đoạn 1 phân đoạn I ...................................... 91


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Ngày nay khi mà các công trình cảng lớn phần đa đƣợc xây dựng tại các vùng
biển hở, tác động của sóng tới bể cảng là yếu tố quan trọng hàng đầu trong thiết kế
và yêu cầu cần có đê chắn sóng càng trở nên thiết yếu. Đê chăn sóng là công trình
bảo vệ cho bể cảng, giúp chống lại tác động của sóng.
Khối phủ là một phần rất quan trọng của đê chắn sóng, là yếu tố quyết định
đến khả năng làm việc của đê chắn sóng, cũng nhƣ tính ổn định của các cấu kiện
còn lại của đê chắn sóng. Hiện nay, có rất nhiều dạng khối phủ mái có thể kể tên
nhƣ: Tetrapod, Dolos, Accropode, Rakuna - IV, Hohlquader,.v.v…mỗi dạng khối
phủ có những ƣu, nhƣợc điểm cũng nhƣ khả năng thích ứng với mỗi dạng công
trình khác nhau. Đặc biệt khối phủ Rakuna - IV có nhiều ƣu điểm nổi trội so với các
khối phủ khác cho đê chắn sóng đã đƣợc ứng dụng hiệu quả ở Nhật Bản, song chƣa
đƣợc sử dụng ở Việt Nam, hiện nay các nhà khoa học Nhật Bản và Việt Nam đang
tích cực nghiên cứu thử nghiệm tại Việt Nam.
Đề tài: “Nghiên cứu ứng d ng h i ph
cảng th n nh

nhi t đi n

uảng r ch -

i

N IV cho đê chắn sóng

uảng

nh” hƣớng đến việc đánh

giá sự phù hợp của mỗi loại khối phủ ứng với mỗi điều kiện sóng và chức năng
cảng khác nhau, kết hợp các loại khối phủ khác nhau trong cùng một đê chắn sóng
đồng thời luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu để đề xuất ứng dụng khối phủ Rakuna - IV
cho đê chắn sóng ở nƣớc ta.
2. Mục đích của đề tài
Tổng kết, phân tích đánh giá ƣu nhƣợc điểm, phạm vi áp dụng của các dạng
khối phủ với mỗi điều kiện sóng và chức năng cảng khác nhau.
Đề xuất phƣơng án sử dụng kết hợp các loại khối phủ trong cùng một đê chắn
sóng khi điều kiện sóng ở các phân đoạn đê khác nhau.
Đi sâu nghiên cứu: Tính toán, phân tích, đánh giá khối phủ Rakuna - IV trong
điều kiện Việt Nam, nhằm đề xuất sớm đƣợc đƣa vài sử dụng khối phủ này cho
ĐCS ở nƣớc ta.


2

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tƣợng nghiên cứu: Khối phủ mái đê chắn sóng
Phạm vi nghiên cứu: Các khối phủ dạng Tetrapod, Accoropode, Rakuna - IV.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Sử dụng phƣơng pháp lý thuyết, tổng hợp, tính toán và so sánh.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học: Phân tích, đánh giá ƣu nhƣợc điểm và phạm vi ứng dụng
của các dạng khối phủ mái đê chăn sóng thông dụng. Từ đó có các kết luận, đề xuất
và kiến nghị sử dụng trong thiết kế công trình đê chắn sóng.
Ý nghĩa thực tiễn:
- Kết quả nghiên cứu của đề tài giúp các kỹ sƣ định hƣớng việc lựa chọn, kết
hợp hợp lý các loại khối phủ trong thiết kế mái đê chắn sóng.
- Ứng dụng khối phủ Rakuna - IV trong điều kiện sóng biển ở nƣớc ta.
- Vận dụng tính toán cho ĐCS cho cảng than NMĐ Quảng Trạch.
6. Nội dung của đề tài: Luận văn gồm những nội dung sau:
Mở đầu
Chƣơng 1 - Tổng quan về kết cấu đê chắn sóng công trình cảng
Chƣơng 2 - Cơ sở khoa học ứng dụng khối phủ Rakuna - IV cho đê chắn sóng
Chƣơng 3 - Ứng dụng tính toán công trình thực nhà máy nhiệt điện Quảng
Trạch - Quảng Bình
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo


3

CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU ĐÊ CHẮN SÓNG
CÔNG TRÌNH CẢNG
1.1. Tổng quan về khối phủ dị hình
1.1.1. Các loại khối phủ dị hình đã sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam

Hình 1.1: Công trình sử dụng khối phủ dị hình
N u n [16]
- Trong kỹ thuật bảo vệ bờ biển và hải đảo, trƣớc khi xuất hiện các khối dị
hình chắn sóng ngƣời ta sử dụng những tảng đá và những khối bê tông thông
thƣờng để xây dựng các hệ thống đê chắn sóng, kè bờ, đê ngăn cát giảm sóng. Song
các tảng đá, mặc dù đá cỡ lớn hay các khối bê tông thông thƣờng đều có xu hƣớng
bị lệch khỏi vị trí theo thời gian bởi các tác động của đại dƣơng liên tục tác dụng và
tác dụng trong một thời gian dài. Thấy đƣợc sự bất lợi đó ngƣời ta phát minh và sử
dụng các khối dị hình để thay thế vì những ƣu điểm của nó, khi đƣợc đƣa vào sử
dụng vận hành các khối dị hình có thể đƣợc theo dõi quan trắc, thuận tiện cho việc
sửa chữa bảo dƣỡng công trình định kỳ.
- Khối dị hình là một kết cấu bê tông phức hình sử dụng làm khối phủ trên đê
chắn sóng. Hình dạng của một khối dị hình đƣợc thiết kế để tiêu tan các lực lƣợng
của sóng đến bằng cách cho phép nƣớc chảy xung quanh chứ không phải là ngăn
chặn lại hay chắn kín sóng.


4

- Các khối này làm việc bằng cách phân ly, hơn là ngăn chặn năng lƣợng của
sóng. Thiết kế của nò làm lệch hầu hết năng lƣợng sóng sang một bên, làm cho
chúng khó khăn hơn để phá hoại, so với các tảng đá hay khối bê tông phẳng khác.
Thiết kế của chúng đảm bảo rằng chúng tạo thành một dải chắc tự lồng vào nhau
nhƣng vẫn có những chỗ rỗng.
- Tetrapode là khối dị hình phá sóng đƣợc nghiên cứu và ứng dụng đầu tiên
trên thế giới. Nghiên cứu và phát triển vào năm 1950 bởi Laboratoire d'Dauphinois
HYDRA ULIQUE (nay SOGREAH) ở Grenoble, Pháp. Họ không còn bảo vệ sáng
chế vì vậy tetrapode đƣợc sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới, đƣợc sản xuất bởi
nhiều nhà thầu.Tại Việt Nam các khối dị hình đã đƣợc giới thiệu trong tiêu chuẩn
ngành “14TCN130-2002 - Hƣớng dẫn thiết kế đê biển”.

- Tetrapod đã truyền cảm hứng cho các cấu trúc bê tông tƣơng tự để sử dụng
trong các đê chắn sóng trong đó tiêu biểu là khối Cube (Mỹ, 1959), Stabit (Anh,
1961), Akmon (Hà Lan, 1962), Dolos (Nam Phi, 1963), các Stabilopod (Romania,
1969), Seabee (Úc, 1978), các Cube Hollow (Đức, 1991), A-jack (Mỹ, 1998), và
các Xbloc (Hà Lan, 2001 ). Tại Nhật Bản, Tetrapod là từ thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ
là một tên chung cho các khối dị hình phá sóng dù cho hình dạng khác.
- Sản xuất chế tạo các khối dị hình phá sóng đã trở thành ngành của Nhật Bản
trong thời hiện đại. Nhiều công ty chuyên sản xuất tạo ra công ăn việc làm cho
ngƣời dân và các hợp đồng cho các công ty xây dựng. Ngƣời ta ƣớc tính rằng gần
50 phần trăm của 35.000 km đƣờng bờ biển của Nhật Bản đã đƣợc bảo vệ hoặc thay
đổi bởi Tetrapode và các khối phá sóng khác. Việc ứng dụng nhiều công nghệ này
làm khách du lịch đến đảo Hawaii thƣờng cảm thấy khó khăn để tìm thấy những bãi
biển hoang sơ và bờ biển không thay đổi gì, đặc biệt là ở nửa phía Nam của đảo.
- Ngày nay, đê chắn sóng mái nghiêng đƣợc sử dụng rất nhiều các khối bê
tông có hình thù đặc biệt vừa tiêu hao đƣợc năng lƣợng sóng vừa liên kết chắc chắn
với nhau. Các khối có các tên gọi: Khối Tetrapod, Tribar, Dolos, Dipod, Stabit,
khối mui rùi, khối chữ T. Dƣới đây thể hiện 24 loại khối bê tông và bê tông cốt
thép dị dạng đã xuất hiện trên nhiều tuyến ĐCS mái nghiêng.


5

Hình 1.2: Các loại khối bê tông dị hình cho đê chắn sóng
N u n [4]
a) Khối 6 cánh, b) Khối 6 chóp, c) Khối 4 chạng, d) Khối Hohlquader cân đối
e) Khối Tetrahedron, g) Khối Tetrapod, h) Khối Stabilopod, i) Khối Hohlquader chữ
N, k) Khối Dipod, l) Khối Dolos, m) Khối Stabit, n) Khối mui rùa.
1.1.2. Một số loại khối phủ dị hình đƣợc sử dụng phổ biến:
1.1.2.1. Khối Tertrapod
- Khối Tetrapod đƣợc cấu tạo bởi 4 hình nói chụm vào một điểm, chụp theo

nhiều góc cạnh. Bê tông dùng để chế tạo khối tối thiểu mác 200, bình thƣờng là
250, 300. Ban đầu xác định trọng lƣợng khối Tetrapod theo các thông số sóng tính
toán qua một phƣơng pháp nhất định nào đó, rồi sau đó dựa vào hình dạng khối và
tỷ lệ kích thƣớc các chi tiết mà xác định đƣợc đầy đủ các kích thƣớc hình học của
khối.
- Số lớp tối thiểu phải xếp các khối Tetradod trên mái là 2, Có 2 sơ đồ xếp I và
II đƣợc thể hiện trên hình sau.


6

a. Lớp dƣới sơ đồ I, b. Lớp trên sơ đồ I

c. Lớp dƣới sơ đồ II, d. Lớp trên sơ đồ II

Hình 1.3. Cách xếp hai lới khối tetrapod trên mái
N u n [4]
- Thể tích, trọng lƣợng chiều dày các lớp, kích thƣớc của khối ở Mỹ.

Hình 1.4. Kích thƣớc khối Tetrapod ở Mỹ
N u n [9]


7

Bảng 1.1 .Chiều dày trung bình đo đƣợc khi Tetrapod xếp hai lớp.

N u n [6]
Ở Nga nếu khối Tetrapod xếp thành 2 tầng thì kích thƣớc của tầng; chiều cao
H các khoảng cách a1, a2, chiều dày hai lớp, số khối trên 100 mét vuông và khối

lƣợng đá tối thiểu để lót đáy với các loại khối từ T- 1,5 đến T- 25 đƣợc thống kê
trong bảng sau.
Bảng 1.2. Số liệu thống kê ở Nga khi Tetrapod xếp 2 tầng.

N u n [7]


8

- Đối với các khổi Tetradod có trọng lƣợng từ 1T đến 15T có thể chế tạo theo
các chỉ số ghi trên hình sau:

Hình 1.5 . Sơ đồ kích thƣớc khối Tetradod
N u n [6]
Bảng 1.3 . Các số liệu cho khi xếp Tetrapod 2 tầng

N u n [6]


9

1.1.2.2. Khối Dolos

Hình 1.6. Công trình sử dụng khối dolos
N u n [16]
- Một dolos (số nhiều dolosse - dịch gần đúng "xƣơng khớp đốt ngón tay",
phát âm gần đúng "dohl-awe-sah") là một khối bê tông trong một hình dạng hình
học phức tạp có trọng lƣợng lên tới 20 tấn, đƣợc sử dụng với số lƣợng lớn để bảo vệ
bờ biển từ các tác động và sự ăn mòn của các yếu tố đến từ đại dƣơng. Chúng đƣợc
phát triển vào năm 1963.

- Dolos thƣờng đƣợc làm từ bê tông cốt thép, đổ vào một khuôn thép. Bê tông
đôi khi sẽ đƣợc trộn lẫn với các sợi thép nhỏ, để tăng cƣờng nó trong trƣờng hợp
không gia cố. Chế tạo đƣợc thực hiện càng gần địa điểm công trình càng tốt vì
dolosse là rất khó khăn.


10

Hình 1.7: Một phƣơng án xếp khối dolos
N u n [8]
- Chúng đƣợc sử dụng để bảo vệ bể cảng, đê chắn sóng và đào đắp
bờ. Trong Dania Beach, Florida, dolosse đƣợc sử dụng nhƣ một rạn san hô nhân tạo
đƣợc gọi là Bãi biển Dania Erojacks.Họ cũng đƣợc sử dụng để bẫy biển cát để ngăn
chặn xói mòn.Với 10.000 dolosse để tạo một km đƣờng bờ biển.
- Dolosse cũng đang đƣợc sử dụng trong các dòng sông ở Tây Bắc Thái Bình
Dƣơng của Hoa Kỳ, để kiểm soát xói mòn, ngăn chặn di cƣ kênh và để tạo và phục
hồi môi trƣờng sống cá hồi. Địa phƣơng, quận, tiểu bang, các chuyên gia ngành liên
bang và tƣ nhân trong thiết kế kỹ thuật địa mạo sông ngòi và bảo tồn thủy sản đang
làm việc với nhau để bảo vệ cơ sở hạ tầng công cộng quan trọng nhƣ đƣờng giao
thông và phát triển thƣơng mại và dân cƣ, trong khi duy trì, cải tạo, phục, hoặc tạo
ra môi trƣờng sống dƣới nƣớc.


11

1.1.2.3. Khối Accropode

Hình 1.8: Công trình sử dụng Khối Accropode II
N u n [9]
- Khối Accropode là khối dị hình gia cố do con ngƣời tạo bê tông đối tƣợng

đƣợc thiết kế để chống lại các tác động của sóng trên đê chắn sóng và công trình
ven biển.
- Các Accropode đƣợc phát triển bởi SOGREAH năm 1981. Accropode sử
dụng trong một lớp duy nhất trên thân đê.

Hình 1.9: Khối Ecopode (1996)
N u n: [18]


12

- Khối Ecopode nhƣ một cục đá đƣợc phát triển bởi SOGREAH. Một ứng
dụng bằng sáng chế đã đƣợc nộp trong năm 1996. Các màu sắc và kiểu dáng đá nhƣ
thể đƣợc chỉ định để phù hợp với cảnh quan xung quanh.
- Năm 1999, SOGREAH đổi hình dạng ban đầu của Accropode (vì đƣợc chế
tạo vật liệu dƣ thừa) và bổ sung thêm các tính năng ma sát ở dạng kim tự tháp
nhỏ. Một ứng dụng sáng chế đã đƣợc nộp cho hình dạng này đƣợc sửa đổi. Năm
2004 tiếp tục sửa đổi các hình 1999 đã đƣợc thực hiện, kết quả là Accropode II.
Quy định hệ số ổn định ở giai đoạn thiết kế:
● Thiết kế KD giá trị của Hudson:
15 trên đoạn thân (16 cho Accropode II)
11.5 trên đoạn có sóng rút (12,3 cho Accropode II)
● Van der Meer ổn định số:
NS = HS / (Δ D N50) = 2,7 (2,8 cho Accropode II)
Trong đó:
HS = chiều cao sóng đáng kể
Δ = mật độ khối lƣợng tƣơng đối
DN50 = đƣờng kính danh nghĩa

Hình 1.70: Khối Accropode II (2004)

N u n [19]


13

- Những hệ số này có giá trị giáp dốc từ 3H/2V để 4H/3V và cho đáy biển
dốc lên đến 3%.
- Các bề mặt không đồng đều của các Ecopode cải thiện lồng vào nhau bởi ma
sát, do đó làm tăng sự ổn định thủy lực.
1.1.2.4. Khối Haro

Hình 1.81: Khối Haro đƣợc sử dụng trong hệ thống công trình cải tạo cửa
sông Ninh Cơ - Nam Định
N u n: [19]
- Khối phủ bề mặt đê chắn sóng mái nghiêng có tên HARO đƣợc thiết kế bởi
Giáo sƣ Julien De Rouck, đại học Ghent, Vƣơng quốc Bỉ vào năm 1984 , là kết quả
của dự án nghiên cứu đƣợc tài trợ bởi công ty tƣ vấn HAECON (Bỉ). Khối HARO
là dạng khối bê tông đúc sẵn không cốt thép đƣợc thiết kế để làm khối phủ bề mặt,
bảo vệ các dạng kết cấu công trình bảo vệ nhƣ các tuyến đê song, đê chắn sóng và
các kết cấu bảo vệ bờ. Dƣới đây là một số đặc tính của khối phủ HARO.
- Khối HARO là khối bê tông đúc sẵn có hình dáng chung là hình chữ nhật
trên mặt bằng, ở giữa có lỗ rỗng lớn, hai cạnh ngắn của khối đƣợc cấu tạo nhô ra đối
xƣng là các chân ổn định hình nêm. Hình dáng đặc biệt này giúp cho khối có cấu
tạo cứng vững và đảm bảo yếu tố độ rỗng (porosity) cao (P = 51%). Các kích
thƣớc chuẩn của khối HARO đƣợc trình bày trong hình 1.14


14

Hình 1.9: Khối HARO và các kích thƣớc tiêu chuẩn

N u n

]

- Hình dạng thấp, chắc chắn của khối HARO tạo ra đặc tính cơ lý vững chắc
của khối. Khoảng trống ở giữa khối giúp toả nhiệt tốt hơn so với các khối đặc
(CUBE) khi tiến hành đúc bê tông khối, không xảy ra hiện tƣợng xuất hiện vết nứt
nghiêm trọng nhƣ đối với các khối đặc. Kết quả nghiên cứu bằng mô hình phần tử
hữu hạn 3D và thực nghiệm thí nghiệm phá huỷ động, tĩnh, thả rơi tại các mức tải
150kN và 15kN đối với khối HARO đều cho kết quả rất tốt.

Hình 1.103: Lắp đặt khối Haro trên mái dốc với phƣơng tiện thi công đơn giản
N u n: [9]


15

- Độ ổn định của khối bảo vệ bề mặt là quan trọng nhất đối với công trình đê
chắn sóng, công trình bảo vệ bờ. Để kiểm tra độ ổn định của khối HARO và có kết
quả so sánh với các khối khác, một loại các thí nghiệm trên mô hình vật lý đã đƣợc
tiến hành trong máng sóng 2 chiều của phòng thí nghiệm thuỷ lực thuộc Đại học
Ghent (Bỉ).
1.1.2.5. Khối Stone - block
- Là một loại khối phủ đƣợc dùng chủ yếu cho các công trình kè lát mái đê
biển hoặc gia cố bảo vệ chân công trình dƣới mái, nó cũng đƣợc sử dụng gia cố mái
cho các công trình đê chìm phá sóng và lát mái bảo vệ cho công trình đê tiêu phá
sóng dạng hỗn hợp.

Hình 1.14: Sử dụng khối phủ Stone - block cho đê chắn sóng
N u n: [16]

Hình 1.115: Sử dụng Stone - block cho công trình kè bờ
N u n: [16]


16

1.1.3. Tình hình ứng dụng khối phủ dị hình ở Việt Nam

Hình 1.16: Khối Tetrapod Đê chắn sóng cảng Tiên Sa - Đà Nẵng
N u n: [16]
- Hiện nay, chủ yếu các ĐCS của Việt Nam đều sử dụng khối phủ Tetrapod.
Nguyên do chủ yếu là do khối phủ Tetrapod có nhiều ƣu điểm hơn các khối phủ
khác và do đã mua đƣợc bản quyền chế tác. Dƣới đây là một số công trình sử dụng
khối phủ dị hình cho ĐCS:
Bảng 1.4. Một số ĐCS sử dụng khối phủ dị hình ở nƣớc ta
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

ĐÊ
Đê chắn cát Cửa Lò

Tiên Sa
Đê lấn biển Vĩnh Tân
Đê CS Đông Hồi
Đê CS Vũng Áng
Đê CS Cảng Chân Mây
Đê CS Cảng Nghi Sơn
Đê CS Lạch Huyện
Đê cs Dung Quất
Đê chỉnh trị cửa sông
Ninh Cơ

VỊ TRÍ

LOẠI KHỐI
PHỦ

TRỌNG
LƢỢNG

Nghệ An
Đà Nẵng
Bình Thuận
Nghệ An
Hà Tĩnh
Thừa Thiên Huế
Thanh Hóa
Hải Phòng
Quảng Ngãi

Tetrapod

Tetrapod
Tetrapod
Tetrapod
Tetrapod
Rakuna
Tetrapod
Tetrapod
Accropode

7T
25T
9.7 T
10.4T,13.8T
31T
40T, 16T
15.1T
3.2 T,
5T

Nam Định

Haro

3, 8, 12 T
N u n: [5]


17

Hình 1.127: Sử dụng khối phủ Accopode cho ĐCS nhà máy lọc dầu Dung Quất

N u n: [16]

Hình 1.18: Đê chắn sóng cho Cảng Vũng Áng - Hà Tĩnh
N u n: [16]