“Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo và tính toán ứng dụng cho kè bảo vệ bờ đảo huyện Phú Quý tỉnh Bình Thuận”

LỜI CẢM ƠN
Sau hai năm học tập và làm luận văn, được sự nhiệt tình giúp đỡ của các thầy
giáo, cô giáo trường Đại học Thủy lợi , các cán bộ, giáo viên Viện Đào tạo và Khoa
học Ứng dụng Miền Trung trường Đại học Thủy lợi, bằng sự nỗ lực cố gắng học tập,
nghiên cứu và tìm tòi, tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân đến nay đề tài
“Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo và tính
toán ứng dụng cho kè bảo vệ bờ đảo huyện Phú Quý tỉnh Bình Thuận” đã được tác
giả hoàn thành đúng thời hạn quy định.
Trong khuôn khổ của luận văn, với kết quả còn rất khiêm tốn trong việc
nghiên cứu cơ sở khoa học phục vụ cho việc lựa chọn giải pháp hợp lý phù hợp cho
kè biển bảo vệ bờ đảo, tác giả hy vọng đóng góp một phần nhỏ phục vụ cho nghiên
cứu các vấn đề có liên quan.
Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS
Phạm Ngọc Quý, thầy giáo PGS. TS Nguyễn Trung Việt đã tận tình hướng dẫn,
chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận
văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và cán bộ công nhân viên
Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình, Trung tâm ĐH2 (nay là
Viện Đào tạo & KHƯD miền Trung) Trường Đại học Thủy Lợi, đã giảng dạy tạo
điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Chi nhánh Miền Trung
Công ty TV&CGCN nơi tác giả đã từng công tác, Viện đào tạo & KHƯD Miền
Trung Trường Đại học Thủy lợi – nơi tác giả đang công tác; gia đình, bạn bè đã
động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn đúng thời hạn.
Do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bản
thân tác giả nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong
nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện hơn đề tài
của luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, Ngày 12 tháng 03 năm 2012.
HỌC VIÊN

Mai Quang Khoát


Luận văn Thạc sĩ

i

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

MỤC LỤC
I. Tính cấp thiết của đề tài ...........................................................................................1
II. Mục đích nghiên cứu ..............................................................................................3
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ...........................................................3
IV. Nội dung chính của luận văn ................................................................................4
V. Kết quả đạt được ....................................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN, BỜ ĐẢO .......... 5

1.1. Tổng quan chung về công trình biển ....................................................................5
1.1.1. Nhiệm vụ và chức năng của công trình biển..................................................... 5
1.1.2. Công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo .................................................................... 6
1.1.3. Yêu cầu về cấu tạo đê, kè biển .......................................................................... 9
1.1.4. Đặc điểm của đê, kè biển Việt Nam................................................................ 17
1.2. Các kết quả nghiên cứu về đê, kè biển, bờ đảo ..................................................24
1.2.1. Những nghiên cứu về hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển ............................... 24
1.2.2. Công nghệ chống sạt lở bờ biển, bờ đảo, đê biển ........................................... 28
1.3. Nhận xét chung ..................................................................................................35
1.3.1. Đánh giá chung hiện trạng ổn định hệ thống đê, kè biển nước ta ................... 35
1.3.2. Những vấn đề còn tồn tại ................................................................................ 36
1.4. Kết luận chương 1 ..............................................................................................40
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG

TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN, BỜ ĐẢO ................................................................................... 42

2.1. Đặc điểm, kinh tế, chính trị - xã hội, quốc phòng an ninh .................................42
2.1.1. Đặc điểm kinh tế, chính trị - xã hội................................................................. 42
2.1.2. Đặc điểm về an ninh quốc phòng .................................................................... 43
2.2. Đặc điểm tự nhiên vùng biển đảo Việt Nam ......................................................43
2.2.1. Đặc điểm chung về vùng biển, đảo Việt Nam ................................................ 43
2.2.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo vùng biển Việt Nam ........................................... 46
2.2.3. Đặc điểm khí tượng thủy văn vùng biển Việt Nam ........................................ 48
2.2.4. Đặc điểm địa chất công trình vùng biển Việt Nam ......................................... 53
2.2.5. Đặc điểm diễn biến vùng biển ven bờ............................................................. 53
2.3. Ảnh hưởng của các yếu tố của điều kiện tự nhiên đến công trình biển .............57
2.3.1. Ảnh hưởng điều kiện địa hình, địa mạo và địa chất ....................................... 57
2.3.2. Điều kiện thủy động lực .................................................................................. 58
2.3.3. Sóng và dòng chảy .......................................................................................... 60
2.4. Những vấn đề đặt ra ...........................................................................................61
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU MẶT CẮT HỢP LÝ CỦA KÈ BẢO VỆ BỜ ĐẢO ....... 63

3.1. Đặt vấn đề ..........................................................................................................63
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

ii

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

3.2. Sơ đồ tiếp cận .....................................................................................................63
3.3. Yêu cầu về mặt cắt hợp lý ..................................................................................64

3.3.1. Yêu cầu kỹ thuật ............................................................................................. 64
3.3.2. Yêu cầu về quốc phòng an ninh ...................................................................... 64
3.3.3. Yêu cầu lợi dụng đa mục tiêu ......................................................................... 64
3.3.4. Yêu cầu về kinh tế ........................................................................................... 65
3.4. Tiêu chí đánh giá tính hợp lý .............................................................................65
3.4.1. Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật ........................................................................ 65
3.4.2. Đảm bảo các yêu cầu phục vụ an ninh quốc phòng ........................................ 67
3.4.3. Thuận lợi trong việc lợi dụng đa mục tiêu và đạt hiệu quả kinh tế ................ 67
3.5. Các dạng mặt cắt hợp lý .....................................................................................68
3.5.1. Mặt cắt ngang hình học kè bảo vệ bờ đảo....................................................... 68
3.5.2. Mặt cắt hợp lý kè bảo vệ bờ đảo .....................................................................87
3.6. Kết luận chương 3 .............................................................................................. 91
CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN MẶT CẮT HỢP LÝ CHO KÈ BẢO VỆ BỜ ĐẢO
HUYỆN PHÚ QUÝ TỈNH BÌNH THUẬN ...................................................................... 93

4.1. Đặc điểm tự nhiên huyện Phú Quý ....................................................................93
4.1.1.Vị trí địa lý ....................................................................................................... 93
4.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo ............................................................................ 93
4.1.3. Đặc điểm địa chất:........................................................................................... 93
4.1.4. Đặc điểm khí tượng và thủy văn công trình. ................................................... 94
4.2. Tính toán kỹ thuật ..............................................................................................97
4.2.1. Nhiệm vụ công trình ....................................................................................... 97
4.2.2. Cấp công trình và các thông số tính toán ........................................................ 97
4.2.3. Chọn hình thức mặt cắt kè .............................................................................. 98
4.2.4. Xác định các kích thước cơ bản của kè ........................................................... 99
4.3. Chọn chi tiết kết cấu kè ....................................................................................101
4.3.1. Thiết kế mái kè ..............................................................................................101
4.3.2. Hình thức bảo vệ chân kè ..............................................................................102
4.4. Tính toán ổn định kè ........................................................................................103
4.4.1. Khi chưa kể đến nước biển dâng do BĐKH toàn cầu ...................................103

4.4.2. Tính ổn định tường đỉnh khi kể tới nước biển dâng do BĐKH ....................104
4.5. Kết luận chương 4 ............................................................................................106
KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 107
1. Kết quả đạt được trong luận văn .........................................................................107
2. Hạn chế, tồn tại ...................................................................................................107
3. Kiến nghị .............................................................................................................108
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 110
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

iii

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Các hình thức bảo vệ bờ biển ........................................................................... 8
Hình 1.2: Các yếu tố cấu thành cao trình đỉnh đê ......................................................... 11
Hình 1.3: Các yếu tố cấu thành cao trình đỉnh đê ......................................................... 11
Hình 1.4: Chân khay dạng thềm phủ cao ....................................................................... 12
Hình 1.5: Dạng thềm chôn trong đất ............................................................................... 12
Hình 1.6: Chân khay dạng mố nhô.................................................................................. 12
Hình 1.7: Chân khay sâu .................................................................................................. 13
Hình 1.8: Cấu tạo các lớp mái kè .................................................................................... 13
Hình 1.9: Chiều rộng đỉnh kè và tường đỉnh ................................................................. 14
Hình 1.10: Mặt cắt điển hình đê biển bắc bộ ................................................................. 18
Hình 1.11: Mặt cắt điển hình đê biển miền Trung ........................................................ 20
Hình 1.12: Mặt cắt điển hình đê biển miền Nam ......................................................... 23
Hình 1.13: Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng ............................................................. 24

Hình 1.14: Đê mái nghiêng bảo vệ đảo Cát Hải, Hải Phòng ....................................... 24
Hình 1.15: Mặt cắt đê dạng tường đứng ......................................................................... 25
Hình 1.16: Đê biển dạng tường đứng bảo vệ bờ ở Hà Lan .......................................... 26
Hình 1.17: Đê biển dạng tường đứng giảm sóng đảo Lý Sơn Quảng Ngãi ............... 26
Hình 1.18: Sơ đồ mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp ................................................ 26
Hình 1.19: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp nghiêng, dưới đứng ...................... 27
Hình 1.20: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng................ 27
Hình 1.21: Đê biển dạng hỗn hợp giảm sóng ổn định cửa sông Dinh, Bình Thuận . 27
Hình 1.22: Các dạng mặt cắt ngang đê biển hỗn hợp ................................................... 28
Hình 1.23: Mái đê và kè lát mái bằng đá rời.................................................................. 30
Hình 1.24: Kè bảo vệ mái bằng thảm và rọ đá .............................................................. 30
Hình 1.25: Cấu kiện Tetrapod, Tribar, Dolos, Akmon (thứ tự từ trái qua phải) ....... 30
Hình 1.26: Kè lát mái bằng đá lát khan .......................................................................... 31
Hình 1.27: Kè lát mái bằng cấu kiện bê tông TSC-178 ................................................ 32
Hình 128a: Kè kiểu kết cấu âm dương, Hình 128b: Kè kiểu lát đá hoặc chít mạch 32
Hình 1.29: Trồng cỏ Vetiver chống xói bảo vệ mái phía đồng ở Hà Lan .................. 33
Hình 1.30: Kè mỏ hàn ở Hà Lan ..................................................................................... 34
Hình 1.31: Kè mỏ hàn ở Nghĩa Hưng Nam Định .......................................................... 34
Hình 1.32: Hệ thống đê giảm sóng ở bờ biển Nhật Bản.............................................. 34
Hình 1.33: Trồng cây chắn sóng ở Cà Mau ................................................................... 34
Hình 1.34: Nuôi bãi nhân tạo để tạo bờ biển ................................................................. 35
Hình 1.35: Trồng phi lao trên bãi biển chống cát bay ................................................. 35
Hình 1.36: Mái đê bị sạt, các viên đá bị sóng mài tròn trên bãi .................................. 36
Hình 1.37: Mái kè bị đánh sập bóc hết cấu kiện và khoét hết đất đá .......................... 36
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

iv

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

Hình 2.1: Mặt cắt vùng biển ven bờ ................................................................................ 47
Hình 2.2: Sự thay đổi mặt ngang bờ trước và sau trận bão .......................................... 49
Hình 2.3: Mặt cắt ngang bãi biển điển hình ................................................................... 57
Hình 2.4: Sơ đồ tính toán nước dâng do gió .................................................................. 59
Hình 3.1: Các yếu tố cầu thành cao trình đỉnh kè ......................................................... 68
Hình 3.2: Mô hình tính toán sóng .................................................................................... 70
Hình 3.3: Định nghĩa chiều cao sóng leo Ru2% trên mái nhẵn không thấm............... 72
Hình 3.4: Độ dốc qui đổi tính sóng leo ........................................................................... 73
Hình 3.5: Hướng truyền sóng .......................................................................................... 73
Hình 3.6: Các thông số xác định cơ kè ........................................................................... 74
Hình 3.7: Độ lưu không của kè trong trường hợp sóng tràn ........................................ 75
Hình 3.8: Tính độ lưu không ứng với độ dốc từ 1:8 đến 1:15 ..................................... 77
Hình 3.9: Chiều rộng đỉnh kè và tường đỉnh ................................................................. 78
Hình 3.10: Cấu kiện đúc sẵn TSC-178 ........................................................................... 79
Hình 3.11: Giảm sóng leo tối đa 60%, chiều rộng cơ tối ưu........................................ 80
Hình 3.12: Quan hệ giữa độ dốc mái kè, chiều rộng cơ đê và cao trình đỉnh kè ...... 81
Hình 3.13: Quan hệ giữa độ dốc mái kè lưulượng tràn và cao trình đỉnh kè ............. 81
Hình 3.14: Biểu đồ quan hệ giữa m, Bcơ và cao trình đỉnh kè.................................... 81
Hình 3.15: Biểu đồ quan hệ giữa m, Bcơ và W ............................................................. 82
Hình 3.16: Tối ưu tiêu chuẩn an toàn theo quan điểm kinh tế ..................................... 85
Hình 3.17: Chân khay kè sâu ........................................................................................... 87
Hình 3.18: Mặt cắt ngang kè loại K1 ............................................................................ 87
Hình 3.19: Mặt cắt ngang công trình kè loại K2 (dạng tường cừ) .............................. 88
Hình 3.20: Mặt cắt ngang công trình kè loại K2 (dạng tường mái kết hợp) .............. 89
Hình 3.21: Mặt cắt ngang công trình kè loại K3 ........................................................... 90
Hình 3.22: Mặt cắt ngang công trình kè loại K4 ........................................................... 91
Hình 4.1: Mặt cắt ngang kè chưa kể đến BĐKH toàn cầu ........................................... 99

Hình 4.2: Mặt cắt ngang kè tính đến BĐKH toàn cầu .................................................. 99
Hình 4.3: Cấu tạo chi tiết tường đỉnh chống nước biển dâng .................................... 104

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

v

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Chiều rộng đỉnh đê qui định theo cấp công trình ........................................ 15
Bảng 1.2: Những nét chính đê biển Bắc Bộ ................................................................... 17
Bảng 1.3: Những nét chính đê biển miền Trung ........................................................... 20
Bảng 1.4: Kết quả tính toán ổn định cho đê khu Đông................................................. 39
Bảng 3.1: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980 – 1999 .............................. 63
Bảng 3.2: Chiều cao nước dâng thiết kế cho các cấp đê, kè ........................................ 69
Bảng 3.3: Trị số gia tăng độ cao an toàn (a) .................................................................. 69
Bảng 3.4: Tần suất đảm bảo mực nước triều tính toán thiết kế ................................... 70
Bảng 3.5: Hệ số kinh nghiệm KW ................................................................................... 70
Bảng 3.6: Hệ số nhám và thấm của mái dốc K∆ ........................................................... 70
Bảng 3.7: Hệ số tính đổi KP cho tần suất luỹ tích chiều cao sóng leo ...................... 71
Bảng 3.8: Hệ số chiết giảm do độ nhám trên mái dốc .................................................. 74
Bảng 3.9: Trị số gia tăng độ cao (a) ............................................................................... 77
Bảng 3.10: Quan hệ giữa kết cấu mái với cao trình đỉnh và diện tích mặt cắt .......... 83
Bảng 4.1: Số liệu trung bình một số tính chất địa kỹ thuật .......................................... 94
Bảng 4.2: Hướng và tốc độ gió mạnh nhất các tháng trong năm đo được tại trạm
Khí tượng -hải văn Phú Quý, Bình Thuận (từ năm 1980 – 2008)............................... 95

Bảng 4.3: Cao trình đỉnh kè cho các trường hợp tính toán ........................................ 100
Bảng 4.4: Cao trình đỉnh kè cho các trường hợp tính toán ........................................ 100
Bảng 4.5: Bảng tính trọng lượng của cấu kiện phủ mái ............................................. 102
Bảng 4.6: Kết quả tính toán chiều dày cấu kiện phủ mái ........................................... 102
Bảng 4.7: Kết quả tính toán vận tốc cực đại của dòng chảy ..................................... 103
Bảng 4.8: Mômen đối với điểm chân tường phía đường............................................ 105
Bảng PL3.1: Quan hệ giữa độ dốc mái kè, chiều cao kè và W ................................. 122

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

I. Tính cấp thiết của đề tài

1

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

MỞ ĐẦU

Biển và đại dương chiếm một phần diện tích lớn trên bề mặt quả đất (khoảng
75%), chứa nhiều tài nguyên vô cùng phong phú như dầu khí, khoáng sản, hải sản,
....., nhưng nguồn tài nguyên này chưa được khai thác nhiều. Trong khi đó nguồn tài
nguyên trên phần lục địa đã được khai thác gần như cạn kiệt. Trước tình hình đó
nhiều nước ven biển trên thế giới đã đua nhau tiến công ra biển nhằm khai thác, sử
dụng tiềm năng phong phú của biển để phát triển nền kinh tế của nước mình, trước
hết là thăm dò dầu khí, phát triển ngành đánh bắt và nuôi trồng Thủy sản, phát triển
vận tải đường biển, phát triển du lịch biển, .....mở ra một mảng mới cho nền kinh tế
- Nền kinh tế biển - Một nền kinh tế đầy triển vọng, nếu biết cách tận dụng và khai

thác nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng phong phú này.
Ở nước ta có 3.260 km bờ biển, 89 cửa sông và hơn 3.000 hòn đảo phân bố
trên diện rộng, trong đó có những đảo nằm cách xa bờ đến hàng trăm km như đảo
Bạch Long Vỹ, Phú Quý, Thổ Chu, ... Riêng các quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa thì
nằm cách bờ đến hàng 300-400km. Ngoài những đảo lớn có đông người như các
đảo Phú Quốc, Côn Đảo ở miền Nam có các đảo Phú Quý, Lý Sơn ở miền Trung,
các đảo Cát Bà, Bạch Long Vỹ ở miền Bắc, ...., đã trở thành huyện đảo còn các đảo
khác người ở còn rất thưa thớt, có nhiều đảo không có người và có những đảo chỉ
nhô lên mặt nước khi triều rút.
Hệ thống các đảo trên biển Việt Nam có vai trò vô cùng quan trọng trong việc
phát triển kinh tế biển và bảo vệ đất nước, là các trạm tiền tiêu bảo vệ biên giới hải
đảo, là các nơi phát triển du lịch như Phú Quốc, Côn Đảo, .. là các nơi làm dịch vụ
cho đánh bắt hải sản xa bờ trên vùng biển Hoàng Sa, Trường Sa và khai thác dầu
khí trên thềm lục địa.
Ngoài tầm quan trọng lớn về kinh tế và quốc phòng, các hải đảo còn tạo ra
màn chắn từ xa đối với vùng biển ven bờ trước tác dụng phá hoại của sóng bão.

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

2

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

Thủ tướng Chính Phủ đã ban hành quyết định phê duyệt Quy hoạch phát triển
kinh tế đảo Việt Nam đến năm 2020. Mục tiêu quy hoạch nhằm phát triển kinh tế
biển, đảo và xây dựng hệ thống đảo trở thành tuyến phòng thủ vững chắc bảo vệ
chủ quyền, quyền chủ quyền quốc gia các vùng biển, đảo của Tổ quốc.

Theo đó, một số đảo có vị trí, điều kiện tự nhiên thuận lợi và nhiều tiềm năng
sẽ được tập trung xây dựng, tạo sự bứt phá cho kinh tế biển, đảo, góp phần phát
triển kinh tế cả nước; đồng thời làm đầu mối quan trọng gắn kết kinh tế đảo với
kinh tế biển, ven biển, vùng nội địa và giao lưu kinh tế quốc tế.
Cụ thể, quy hoạch sẽ tập trung phát triển các đảo trọng điểm như: Đảo Phú
Quốc (Kiên Giang), Vân Đồn (Quảng Ninh), Côn Đảo (Bà Rịa-Vũng Tàu), Cô TôThanh Lân (Quảng Ninh), Cát Bà-Cát Hải (Hải Phòng), Lý Sơn (Quảng Ngãi), Phú
Quý (Bình Thuận)….....
Để phục vụ mục tiêu này, các đảo phải có dân cư ở, tàu thuyền phải có bến
đỗ, phải có các công trình bảo vệ bờ đảo để sóng biển không xâm thực phá hoại bờ,
phải có cầu cảng, giao thông, điện, nước, thông tin và hạ tầng xã hội phải sẽ được
tập trung xây dựng nhằm tạo điều kiện phát triển kinh tế, kết nối các đảo với đất
liền và bảo vệ vững chắc vùng biển của Tổ quốc
Vấn đề đặt ra là: Muốn khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên trên biển
phục vụ cho nền kinh tế xã hội, cần có những đầu tư cho việc xây dựng các cơ sở hạ
tầng kỹ thuật trên biển, được gọi chung là công trình biển như xây dựng các loại
cảng biển, đê chắn sóng bảo vệ cảng, các công trình bảo vệ bờ, bảo vệ bờ đảo, tạo
bãi phục vụ du lịch, nghỉ mát, lấn biển tạo khu dân cư mới và phục vụ sản xuất, lắp
đặt các loại giàn khoan biển phục vụ thăm dò và khai thác dầu khí, khoáng sản, các
đảo nhân tạo phục vụ công nghiệp dầu khí, năng lượng, thiết lập đường ống dẫn khí
vào bờ, xây dựng các cơ sở đóng và sữa chữa tàu biển, các trung tâm dịch vụ hàng
hải, các trung tâm trung chuyển hàng quốc tế, ..... Các loại công trình ven bờ và xa
bờ đó được xây dựng trong điều kiện vô cùng phúc tạp, sóng to, gió lớn, dòng hải
lưu phức tạp, các đảo nhỏ thì thường xuất hiện dòng bao, ở các đảo lớn thì thường
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

3

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

xuất hiện dòng ven, địa hình biến đổi không ngừng theo thời gian và không gian.
Địa chất có nhiều biến đổi theo vùng và mang tính đột biến.
Việc nghiên cứu cơ bản làm cơ sở dữ liệu cho việc xây dựng quy hoạch phát
triển và củng cố hệ thống công trình bảo vệ bờ đảo; xác định, đề xuất hình thức, kết
cấu công trình bảo vệ bờ đảo hợp lý là rất cần thiết.
Trong những thập kỷ qua, đã có nhiều đề tài, chương trình khoa học, các dự
án nghiên cứu để bảo vệ phòng chống sạt lở và khai thác vùng cửa sông ven biển và
các hải đảo của nước ta do các cơ quan, đơn vị nghiên cứu, các tổ chức cá nhân
trong và ngoài nước thực hiện. Tuy nhiên, các nghiên cứu về công trình biển chỉ
mới ở những bước khởi đầu, kinh nghiệm chưa nhiều, quy trình, quy phạm còn
thiếu, kết quả chỉ mới dừng lại ở mức định tính, khái quát, chưa nêu lên được
nguyên nhân sạt lở, bồi tụ, xâm thực,.. dẫn đến hạn chế về khả năng ứng dụng.
Để có cơ sở khoa học phục vụ công tác xây dựng các công trình bảo vệ bờ
biển, bờ đảo như tạo bãi, trồng cây giảm sóng hay bảo vệ bằng công trình kiên cố,
việc nghiên cứu các cơ sở khoa học để giải quyết các vấn đề trong công tác xây
dựng hệ thống hạ tầng bảo vệ bờ biển, bờ đảo nhằm phát triển kinh tế, xã hội, tăng
cường quốc phòng, an ninh vùng hải đảo trước mắt cũng như lâu dài là rất cấp thiết.
II. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu đề tài nhằm hai mục đích sau:
1) Tổng hợp các kết quả nghiên cứu về mặt cắt, kết cấu, tuyến, các biện pháp
đê, kè biển bảo vệ bờ biển, bờ đảo đã có và đánh giá sự phù hợp và những vấn đề
còn tồn tại của những kết quả đó;
2) Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý về mặt cắt, kết
cấu và tuyến cho kè biển phù hợp với điều kiện các đảo và tính toán cho kè bảo vệ
bờ biển đảo huyện Phú Quý, tỉnh Bình Thuận.
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong lĩnh
vực cửa sông ven biển.

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

4

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

- Phương pháp điều tra thu thập các số liệu, các tài liệu thiết kế đê, kè đã
được xây dựng.
- Phương pháp tổng hợp các nghiên cứu khoa học, các hội thảo về sự cố
đê, kè biển, kè đảo, đánh giá nguyên nhân gây ra và đề xuất giải pháp khắc
phục.
- Sử dụng phần mềm tính toán để kiểm tra ổn định (trượt, lật, bảo vệ
mái).
IV. Nội dung chính của luận văn
Ngoài phần mở đầu khẳng định tính cấp thiết của đề tài, các mục tiêu cần đạt
được khi thực hiện đề tài, các cách tiếp cận và phương pháp thực hiện để đạt được các
mục tiêu đó. Ngoài phần mở đầu, phần kết thúc phần phụ lục, danh mục tài liệu tham
khảo, nội dung của luận văn gồm 4 chương:
Chương 1. Tổng quan về công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo.
Chương 2. Đặc điểm tự nhiên ảnh hưởng đến công trình bảo vệ bờ biển, bờ
đảo.
Chương 3. Nghiên cứu mặt cắt hợp lý của kè bảo vệ bờ đảo.
Chương 4. Lựa chọn mặt cắt hợp lý cho kè bảo vệ bờ đảo huyện Phú Quý, tỉnh
Bình Thuận.
V. Kết quả đạt được
- Tổng quan các nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo.
- Tổng hợp được các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến công trình bảo vệ bờ

biển, bờ đảo.
- Tiêu chí đánh giá tính hợp lý cho mặt cắt kè bảo v ệ bờ biển, bờ đảo nói
chung và kè bảo vệ bờ biển huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận nói riêng.
- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo theo
mục tiêu bảo vệ.
- Đề xuất mặt cắt hợp lý cho kè bảo vệ bờ đảo huyện Phú Quý, tỉnh Bình
Thuận.

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

5

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN, BỜ ĐẢO
1.1. Tổng quan chung về công trình biển
1.1.1. Nhiệm vụ và chức năng của công trình biển
Công trình biển là những công trình được xây dựng trên biển, bao gồm các
công trình trên vùng biển ven bờ gọi chung là công trình biển ven bờ (coastal
engineering), các công trình trên vùng biển xa bờ gọi chung là công trình biển xa bờ
hay công trình biển khơi (offshore engineering). Cả hai loại công trình này đều chịu
tác động của môi trường biển, các điều kiện tự nhiên vùng biển như sóng, gió, triều,
dòng chảy biển.....cùng các yếu tố vật lý, hóa học, cơ học, sinh học biển nhưng với
tính chất và mức độ khác nhau, phụ thuộc rất nhiều vào độ sâu nước biển của vùng
biển.

Công trình biển xa bờ được xây dựng ở vùng biển hở, nước sâu, nơi các yếu
tố động lực biển với nguồn năng lượng rất lớn, trong lúc công trình biển ven bờ thì
được xây dựng ở vùng nước cạn nhưng lại chịu các diễn biến rất là phức tạp của
điều kiện tự nhiên như sóng vỡ, xói bồi bờ biển và đáy biển, cộng thêm với các ảnh
hưởng của lục địa tại vùng tiếp giáp như cửa sông, hồ phá ven biển...nên tuy chịu
tác động của các yếu tố động lực biển không lớn như ở vùng nước sâu nhưng lại rất
nguy hiểm cho sự an toàn của các công trình xây dựng dưới nước và ven bờ.
Công trình biển xa bờ bao gồm các công trình phục vụ thăm dò, khai thác
dầu khí khoáng sản như các giàn khoan biển cố định hay di động, đảo nhân tạo, các
hệ thống đường ống, bể chứa, các dàn khoan (DK) phục vụ canh phòng bảo vệ biển
đảo, các hệ thống phao tiêu báo hiệu trên biển, đèn biển trên các hải đảo, các cảng
nước sâu và hệ thống công trình bảo vệ (như cảng dịch vụ hàng hải, cảng trung
chuyển quốc tế...).
Công trình biển ven bờ (từ độ sâu khoảng 10-20m trở vào) bao gồm:
1. Các công trình phục vụ giao thông bao gồm các cảng biển và đê chắn sóng
bảo vệ cảng, đê chắn cát giảm sóng hướng dòng, ổn định cửa sông, bảo vệ luồng tàu
vào cảng, đèn biển, hệ thống phao tiêu báo hiệu luồng tàu và cảng, các cảng dịch vụ
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

6

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

hàng hải, các cảng trung chuyển quốc tế, các nhà máy đóng sửa chữa tàu biển, sân
bay cố định nổi hay trên biển...
2. Các công trình bảo vệ bờ biển hải đảo, phục vụ phát triển nông nghiệp,
khu dân cư bao gồm các công trình bảo bờ biển, công trình lấn biển tạo khu dân cư,

công trình lấy thoát nước ven biển phục vụ nhà máy, công trình phục vụ du lịch (tạo
bãi tắm, cảng du lịch, bến du thuyền...).
3. Các công trình phục vụ khai thác và nuôi trồng thủy hải sản như cảng cá,
trung tâm nghề cá...
4. Các công trình phục vụ quốc phòng như cảng quân sự, căn cứ Hải quân,
cơ sở sữa chữa đóng tàu quân sự, các DK (trạm bảo vệ trên biển và hải đảo....)
Trong các công trình biển, hệ thống đê, kè biển và cửa sông là lá chắn đảm
bảo an toàn và ổn định dân cư, các công trình hạ tầng cho công cuộc phát triển của
các nước có biển. Các quốc gia có bờ biển trên thế giới hàng năm đã phải đổ không
biết bao nhiêu tiền của vào các công trình bảo vệ bờ biển, đặc biệt trong các năm
gần đây thời tiết, bão lũ khắc nghiệt. Vấn đề sạt lở bờ, các hiểm họa từ biển gia tăng
đột biến và trở thành vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu.
Trên thế giới việc bảo vệ đê, kè biển được các nước có bờ biển đặc biệt quan
tâm, nhất là các thành phố ven biển. Xu hướng chung là ngoài nhiệm vụ bảo vệ dân
cư và các cơ sở hạ tầng, các công trình bảo vệ bờ còn tạo ra các địa điểm du lịch
nghỉ dưỡng với cảnh quan thiên nhiên tươi đẹp. Với các công trình đê, kè biển
ngoài tác dụng bảo vệ bờ biển, còn có các tuyến đê, kè nhằm tạo ra các vùng trú ẩn
cho tàu thuyền, bảo vệ các cảng lớn khi có gió bão.
1.1.2. Công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo
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.

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

7

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

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
hiện nay ở nước ta. Do đó, ngoài các mặt tiêu cực gây thiệt hại về người và cơ sở
vật chất kỹ thuật, 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, có thể phân ra 2 loại hình chủ yếu là: Bảo vệ chủ động và bảo vệ bị
động.
1.1.2.1 Bảo vệ chủ động: Là chủ yếu bắt sóng và dòng chảy thực hiện theo ý
đồ bảo vệ của con người, đó là phải giữ cát từ các nguồn đưa về tại vị trí gần đường
bờ để tạo thành con đê bảo vệ bờ từ xa bằng những hạng mục công trình thích hợp
như đập đinh (groin) hay đê chắn sóng bờ (offshore breakwater), bố trí cách bờ một

quãng nhất định, bờ do nằm cách xa phía trong, nên không chịu tác động trực tiếp
của sóng, mang tính chất bảo vệ từ xa. Loại hình này chỉ được thực hiện tại các
vùng bờ bờ có cát dọc bờ tương đối lớn, như ở vùng bờ biển của miền Trung nước
ta. Các hạng mục công trình dùng vào việc tiêu sóng gây bồi theo loại hình bảo vệ
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

8

chủ động ngoài 2 loại chính thường dùng là đập đinh và đê chắn sóng bờ, còn có đê
chắn sóng ngầm, ngưỡng ngầm.
Ngoài ra, việc chủ động bồi tụ bãi bằng phương thức nhân tạo nghĩa là đổ cát
để tạo bãi (nuorishment) (có hay không có sự giúp đỡ của đập đinh để chống mất
cát) cũng là hình thức bảo vệ bờ hiệu quả.
1.1.2.2 Bảo vệ bị động: Là tìm cách ngăn chặn hay làm giảm yếu tác động
phá hoại trực tiếp của sóng và dòng chảy đối với bờ bằng các công trình bảo vệ trực
tiếp, thường là các công trình được xây dựng ở ngay trên tuyến đường bờ, nơi chịu
tác động trực tiếp của sóng và dòng chảy, mang tính chất bảo vệ trực tiếp.
Công trình bảo vệ bị động có nhiều loại như đê biển, tường biển, tường chắn,
lớp bảo vệ mái bờ (kè bờ).
Công trình bảo vệ bờ biển, dù thuộc loại bảo vệ chủ động (bảo vệ từ xa) hay
bảo vệ bị động (bảo vệ trực tiếp) đều có mối liên hệ chặt chẽ và thường hỗ trợ lẫn
nhau. Ở công trình bảo vệ bị động, ở nhiều trường hợp cũng cần có sự hỗ trợ của
bảo vệ chủ động (bảo vệ từ xa) dưới dạng rừng ngập mặn hay dải cát ngầm, bãi
triều tiêu sóng ở tuyến trước. Ngoài ra công trình bảo vệ bị động nhiều lúc cũng cần
sự hỗ trợ của công trình bảo vệ chủ động như đập đinh, ngưỡng ngầm (liên tục hay

không liên tục), đôi khi cả đê chắn sóng bờ. Trong trường hợp này, công trình bảo
vệ bị động như kè bờ, tường chắn....sẽ mang tính chất làm đẹp đường bờ nhiều hơn
là kết cấu chịu lực chính (xem hình 1.1).

a) Nuôi cát nhân tạo bảo vệ bờ biển

b) Đê chắn sóng bảo vệ bờ biển

Hình 1.1: Các hình thức bảo vệ bờ biển
Trong khuôn khổ của luận văn này tác giả chỉ lý luận chung về các công
trình bảo vệ bị động gồm đê biển và kè biển, kè đảo.
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

9

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

1.1.3. Yêu cầu về cấu tạo đê, kè biển
1.1.3.1. Yêu cầu chung
Tuyến đê biển được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án,
trên cơ sở xem xét:
- Sự phù hợp quy hoạch tổng thể phát triển toàn vùng;
- Điều kiện địa hình, địa chất;
- Diễn biến cửa sông và bờ biển;
- Vị trí công trình hiện có và công trình xây dựng theo quy hoạch;
- An toàn, thuận lợi trong xây dựng, quản lý, khai thác đê và khu vực được đê
bảo vệ;

- Bảo vệ các di tích văn hoá, lịch sử và địa giới hành chính;
- Đảm bảo khai thác đa mục tiêu;
- Đảm bảo tính kinh tế.
1.1.3.2. Yêu cầu cụ thể
1). Vị trí tuyến đê
a) Đi qua vùng có địa thế cao, địa chất nền tốt;
b) Nối tiếp với các vị trí ổn định, tận dụng công trình đã có;
c) Đi qua vùng thuận lợi cho bố trí các công trình phụ trợ;
d) Không ảnh hưởng đến công trình thoát lũ (đối với đê cửa sông);
e) So sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của 2-3 vị trí tuyến đê để chọn một vị trí
đạt hiệu quả tổng hợp tốt nhất;
f) Ảnh hưởng của tuyến đê đến hoạt động giao thông bến cảng và vùng đất
phía sau, đến bãi tắm, vùng du lịch, di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể
chấp nhận.
2). Hướng tuyến đê
- Bố trí tuyến đê cần đơn giản, tốt nhất là đường thẳng, tránh gẫy khúc đột
ngột, ít lồi lõm.
Trong trường hợp phải bố trí tuyến đê lõm, cần có các biện pháp giảm sóng
hoặc tăng cường sức chống đỡ của đê;
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

10

- Thuận lợi trong việc giảm nhẹ tác dụng của sóng và dòng chảy mạnh nhất
trong khu vực;

- Không tạo ra “điểm yếu” ở nơi nối tiếp với các công trình lân cận, không ảnh
hưởng xấu đến các vùng đất liên quan.
3). Hình dạng mặt cắt ngang
Theo biên dạng hình học của mặt cắt đê biển có thể chia thành 3 loại:
Đê mái nghiêng, đê tường đứng và đê kết hợp, chi tiết sẽ được tổng hợp và
trình bày ở phần 1.2.1 của luận văn này.
4). Các kích thước mặt cắt cơ bản của đê biển
4).1. Cao trình đỉnh đê
4).1.1. Tính toán theo 14 TCN 130 – 2002, Hướng dẫn thiết kế đê, kè biển [1]
Theo tiêu chuẩn này, cao trình đỉnh đê, kè biển xác định theo công thức (1.1)
Zđ = Ztp + Hnd + Hsl + a
Trong đó:

(1.1)

Zđ - Cao trình đỉnh đê, kè thiết kế (m);
Ztp - Mực nước tính toán (m);
Hnd - Chiều cao nước dâng do bão (m);
Hsl - Chiều cao sóng leo (m);
a - Trị số gia tăng độ cao an toàn (m);

Với công thức này, tác giả luận văn thấy một số vấn đề sau:
- Việc chọn tần suất căn cứ vào tiêu chuẩn của ngành, tuy nhiên căn cứ chọn
là chưa thật sự thuyết phục, chẳng hạn mực nước lấy với p=5%, nước dâng
p=20%, sóng leo không rõ tính theo tần suất nào.
- Ở đây, trị số gia tăng độ cao không bao gồm độ cao phòng lún và nước biển
dâng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Mà các công trình biển, đảo ở Việt Nam,
lại chịu ảnh hưởng rất nhiều của biến đổi khí hậu. Do vậy nếu lấy trị số a theo tiêu
chuẩn này sẽ chưa đủ an toàn cho đê, kè biển.

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

11

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

Hình 1.2: Các yếu tố cấu thành cao trình đỉnh đê
4).1.2. Tính toán theo “Dự thảo lần 10 hướng dẫn thiết kế đê biển”[4]
Zđ = Ztk + Rc + a
Trong đó:

(1.2)

Zđ - Cao trình đỉnh đê thiết kế (m);
Ztk - Cao trình mực nước thiết kế là cao trình mực nước biển ứng với tần

suất thiết kế (tổ hợp của tần suất mực nước triều và tần suất nước dâng do bão gây ra) và
mức nước biển dâng do bão ứng với tiêu chuẩn an toàn thiết kế (mực nước tổng cộng);
a – Chiều cao phòng lún (m);
Rc - Độ cao lưu không của đỉnh đê trên MNTK (m); có thể được tính
theo tiêu chuẩn sóng leo hoặc sóng tràn.
Với công thức này, trong tính toán đã kể tới rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến
việc lựa chọn cao trình đỉnh đê như việc bố trí cơ đê, tường đỉnh, hệ số mái dốc,
v.v.. Khi đó, cao trình đỉnh đê được chọn sẽ đảm bảo an toàn. Song quá trình tính
toán phức tạp và công trình không mang tính kinh tế.

Hình 1.3: Các yếu tố cấu thành cao trình đỉnh đê

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

12

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

4).2. Chân kè
Chân kè hay còn gọi là chân khay, là bộ phận kết cấu chuyển tiếp của mái kè
với nền và bãi trước kè biển. Loại hình và kích thước chân kè xác định theo tình
hình xâm thực bãi biển, chiều cao sóng (Hs), chiều dài bước sóng (Ls) và chiều dày
lớp phủ mái (D).
a) Chân khay nông: Áp dụng cho vùng có mức độ xâm thực bãi biển ít, chân
khay chỉ chống đỡ dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê bao gồm các dạng:
Dạng thềm phủ cao: Đá hộc phủ phẳng trên chiều rộng từ 3 đến 4,5 lần chiều
cao sóng trung bình, chiều dày từ 1 đến 2 lần chiều dày lớp phủ mái.
Dạng thềm chôn trong đất : Đá hộc hình thành chân đế hình thang ngược, thích
hợp cho vùng đất yếu.

Hình 1.4: Chân khay dạng thềm phủ cao

Hình 1.5: Dạng thềm chôn trong đất

Dạng mố nhô: Lăng thể đá tạo thành con trạch viền chân đê có tác dụng tiêu
năng sóng, giảm sóng leo, giữ bùn cát, phù hợp với vùng bãi thấp.

Hình 1.6: Chân khay dạng mố nhô
b) Chân khay sâu: Đối với những vùng bãi biển xâm thực mạnh, tránh moi

hẫng khi mặt bãi bị xói sâu dùng chân khay sâu, có chiều sâu cắm xuống đất không
nhỏ hơn 1m, bao gồm:
- Chân khay bằng cọc gỗ.
- Chân khay bằng cọc bê tông cốt thép hoặc bằng ống bê tông cốt thép.

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

13

a) Nơi dòng chảy ven bờ lớn

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

b) Nơi độ sâu hố xói lớn, dòng chảy ven bờ mạnh

Hình 1.7: Chân khay sâu
Phía trước ống buy thông thường là rọ đá, phía xa hơn- phần phạm vi hố xói
lý thuyết - thường gia cố bảo vệ bằng thả đá hộc.
4).3. Mái kè bảo vệ đê
Mái kè là bộ phận có tác dụng bảo vệ thân đê khỏi tác động của sóng, dòng
chảy… Mái kè phải có cấu tạo đảm bảo giữ vật liệu trong thân đê không bị xói, vì
vậy mái kè thường được cấu tạo gồm có các lớp sau (theo chiều thẳng đứng):
1. Lớp đất tựa (base layer): là lớp đất phủ ngoài thân kè thường là đất sét phủ
có tác dụng chống thấm từ phía ngoài qua thân kè và giữ vật liệu từ thân kè không
thoát ra ngoài.
2. Tầng lọc/lớp lọc (filter layer): có tác dụng giữ vật liệu thân kè không bị xói
ngược ra phía ngoài mái kè, thường cấu tạo dưới dạng tầng lọc cốt liệu kết hợp với

vải địa kỹ thuật hoặc là một lớp vải địa kỹ thuật (geotextile).

Hình 1.8: Cấu tạo các lớp mái kè
3. Lớp lót (filler layer): là lớp chuyển tiếp giữa vật liệu nhỏ của lớp lọc với vật
liệu thô của lớp áo ngoài, thường là cuội sỏi hoặc đá dăm
4. Lớp áo kè (armour layer): có tác dụng che chắn cho bờ biển, bờ đảo chịu tác
động trực tiếp của sóng, dòng chảy, ăn mòn của nước biển… Cấu tạo thường là các
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

14

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

cấu kiện bê tông khối lớn. Tùy theo các điều kiện tải trọng tác dụng mà cấu kiện có
kích thước và hình thức liên kết khác nhau.
Độ dốc mái kè phụ thuộc vào đặc điểm đất nền , chất lượng đất đắp thân kè ,
biện pháp thi công, yêu cầu sử dụng , khai thác, mặt bằng tuyến kè và kết cấu gia cố
mái. Về nguyên tắc , độ dốc mái kè được xác định thông qua tính toán ổn định kè

.

Yêu cầu chung đối với vật liệu, cấu kiện của kè biển
- Chống xâm thực của nước mặn;
- Chống va đập dưới tác dụng của sóng, gió, dòng chảy;
- Thích ứng với sự biến hình của bờ, bãi biển;
- Chế tạo, thi công đơn giản.
Chi tiết hình thức bảo vệ mái sẽ được tác giả trình bày ở trang 29 phần

(1.2.2.1) chương 1 của luận văn.
4).4. Bề rộng kết cấu đỉnh đê, kè biển
a). Chiều rộng đỉnh đê, kè: Không bao gồm phần tường đỉnh chắn sóng

,

được xác định trên cơ sở tính toán ổn định thân kè , ổn định nền kè , yêu cầu chống
thấm, chống sóng, yêu cầu của phương pháp thi công, quản lý, cấp cứu hộ, v.v...

50

R80

100

50

56

70
60

60

Hình 1.9: Chiều rộng đỉnh kè và tường đỉnh
Hiện nay, chiều rộng đỉnh đê được qui định tùy theo cấp công trình như bảng
(1-1). Tuy nhiên, tùy theo nhiệm vụ của kè theo yêu cầu lợi dụng đa mục tiêu như
giao thông ven biển, phát triển du lịch , quốc phòng an ninh có thể chọn chiều rộng
mặt đường dọc đê lớn hơn so với cấp công trình tương ứng. Khi đó phải có các luận
chứng, luận cứ cụ thể và phải được sự thống nhất giữa các đơn vị có thẩm quyền.

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

15

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

Bảng 1.1: Chiều rộng đỉnh đê qui định theo cấp công trình
Cấp công trình
Chiều rộng mặt đường dọc đê (m)

Đặc biệt

I

II

III

IV

6÷8

6

5

4

3

b) Kết cấu đỉnh đê: Mặt đỉnh đê cần được ổn định, thuận lợi cho phương tiện
đi lại kiểm tra trong mọi hoàn cảnh thời tiết.
- Căn cứ vào mức độ cho phép sóng tràn, yêu cầu về giao thông, quản lý, chất
đất đắp, mưa gió xói mòn v.v… để xác định theo các tiêu chuẩn mặt đường tương
ứng.
- Mặt đỉnh đê cần dốc về một phía hoặc hai phía (độ dốc khoảng 2% - 3%), tập
trung thoát nước về các rãnh thoát nước mặt.
- Trường hợp đất đắp đê, mặt bằng đắp bị hạn chế, có thể xây tường đỉnh để
đạt cao trình đỉnh đê thiết kế.
- Vị trí tường đỉnh được chọn phù hợp cho việc thoát nước, tác dụng ngăn sóng
tràn, giao thông và cảnh quan môi trường.
- Tường đỉnh không nên cao quá 1,0 m, kết cấu bằng bê tông, bê tông cốt thép,
nhưng thông thường bằng đá xây, có khe biến dạng có kết cấu chặn nước cách nhau
(10 - 20) m đối với tường bê tông cốt thép, (10 - 15)m đối với tường bê tông và đá
xây. Ở những vị trí thay đổi đất nền, thay đổi chiều cao tường, kết cấu mặt cắt v.v...
cần bố trí thêm khe biến dạng.
- Thiết kế tường đỉnh, cần tính toán cường độ, kiểm tra ổn định trượt, lật, ứng
suất nền, cũng như yêu cầu chống thấm v.v...
4).5. Hệ thống thoát nước mặt
Các công trình đê đất cao hơn 6m ở vùng mưa nhiều, nên bố trí rãnh tiêu nước
ở đỉnh đê, mái đê, chân đê và những chỗ nối tiếp mái đê với bờ đất hoặc với các
công trình khác.
Rãnh tiêu nước song song với tuyến trục đê có thể bố trí ở mép trong của cơ đê
hoặc chân đê. Rãnh tiêu nước theo chiều đứng ở mái dốc đê, đặt cách nhau 50m đến
100m, liên thông với rãnh tiêu nước dọc theo phương trục đê. Rãnh có thể bằng tấm
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo

Luận văn Thạc sĩ

16

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

bê tông hoặc đá xây, kích thước và độ dốc đáy của rãnh cần xác định theo tính toán
hoặc theo kinh nghiệm từ công trình đã có ở điều kiện tương tự.
4).6. Yêu cầu về ổn định đê biển
4).6.1. Nội dung tính toán
- Ổn định chống trượt mái đê;
- Ổn định chống lật tường (đối với đê tường đứng);
- Lún thân và nền đê;
- Ổn định thấm cho đê (cho đê cửa sông ở vùng có biên độ triều cao, mưa
nhiều).
4).6.2. Các bước tính toán
a) Chọn mặt cắt tính toán: Phải có tính chất đại biểu, được lựa chọn trên cơ sở
nhiệm vụ đoạn đê, cấp công trình, điều kiện địa hình địa chất, kết cấu đê, chiều cao
thân đê, vật liệu đắp đê v.v...
b) Các trường hợp tính toán:
- Trường hợp bình thường:
+ Mái đê phía trong ở thời kỳ thấm ổn định hoặc không ổn định, ở thời kỳ triều
cao;
+ Mái đê phía ngoài trong thời kỳ triều rút nhanh.
- Trường hợp bất thường:
+ Mái đê trong và ngoài ở thời kỳ thi công;
+ Mái trong và ngoài đê gặp tải trọng bất thường ở mực nước trung bình nhiều
năm.

- Đê ở vùng mưa nhiều: cần kiểm tra ổn định chống trượt của mái đê trong thời
kỳ mưa.
c) Phương pháp tính toán: Theo phương pháp trong “Qui phạm thiết kế đập đất
đầm nén” (QPTL- 11-77) hoặc các phương pháp khác cũng như sử dụng các phần
mềm tính toán trên máy tính được cấp có thẩm quyền cho phép.
Chi tiết các bước tính toán được hướng dẫn cụ thể trong tiêu chuẩn ngành
TCN130-2002 hướng dẫn thiết kế đê, kè biển [1].
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

17

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

1.1.4. Đặc điểm của đê, kè 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 thống đê,
kè biển hình thành là kết quả của quá trình đấu tranh với thiên nhiên, mở đất 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.
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.
1.1.4.1. Đê biển Bắc bộ (từ Móng Cái – Quảng Ninh đến Hậu Lộc – Thanh Hóa)
Tổng chiều dài 719,3 km. Nhiệm vụ của đê biển Bắc bộ là ngăn mặn, chống
sóng bảo vệ sản suất ba vụ thâm canh tăng năng suất, bảo vệ đồng muối và nuôi
trồng thủy sản. Những nét chính đê biển Bắc bộ được thể hiện ở bảng 1.2

Bảng 1.2: Những nét chính đê biển Bắc Bộ
TT Địa phương

1
2
3
4
5

Quảng Ninh
Hải Phòng
Thái Bình
Nam Định
Thanh Hóa
Tổng

Chiều
dài bờ
biển
(km)
260
65
70
62
18
475

Chiều dài đê (km)
Đê cửa Trực
Tổng

sông tiếp với
biển
59,1
251,1 310,2
60,6
53,5
114,1
81,7
69,9
151,6
47,5
57,2
104,7
16,1
22,6
38,7
265
454,3 719,3

Bình quân
(m)

3,5 ÷ 5,5
3,5 ÷ 5
3,5 ÷ 5
4÷5
3,2

Tổng Tổng
chiều cửa

dài kè sông
(km)
2 ÷ 3 134,6 10
1,5 ÷ 3 25,1
5
1,5 ÷ 3 31,4
4
3 ÷ 5 23,5
4
2
4,5
1
219,1 24
Mái
dốc

Từ số liệu bảng trên ta thấy rằng: 48% chiều dài đê trực tiếp với biển đã có
kè bảo vệ. Tuy nhiên qua kết quả kiểm tra của các đơn vị có trách nhiệm thì sau mỗi
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.
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

18

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

Vùng ven đồng bằng bắc bộ là nơi có địa hình thấp trũng, là một trung tâm
kinh tế của cả nước – đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, tập trung dân cư đông đúc.
Đây là vùng biển có biên độ thủy triều cao (khoảng 4 mét) và nước dâng do bão
cũng rất lớn.
- Tuyến: Cơ bản được khép kín; phía trước bãi có cây chắn sóng như sú, vẹt, v.v...
- Cấu tạo: Mặt cắt ngang đê biển có dạng hình thang, mặt đê rộng từ (3 ÷
5)m, mái đê phía biển m1 = (3 ÷ 4); phía đồng m2 = (2 ÷ 3). (hình 1.1)

Hình 1.10: Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ
1: Thân đê; 2: Kè mái đê; 3: Tường chắn sóng; 4: Chân kè
- 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 chuyển tiếp giữa lớp trực tiếp sóng với thân đê, lớp này làm nhiệm vụ

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo


Luận văn Thạc sĩ

19

Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

tầng lọc ngược bằng 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
cấy 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 có, bảo vệ chống vỡ.
- Nhiều đoạn đê biển, đê cửa sông chưa bảo đảm cao trình thiết kế, cao độ
đỉnh 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), v.v...
- Trừ một số đoạn đê đã được cải tạo nâng cấp để kết hợp giao thông ở Hải
Phòng, hầu hết mặt đê chưa được gia cố cứng hóa nên khi mưa lớn hoặc trong mùa
mưa bão mặt đê thường bị sạt lở, lầy lội, nhiều đoạn không thể đi lại được.
- Đất đắp đê chủ yếu là đất cát pha, có độ chua lớn không trồng cỏ được, có
tuyến chủ yếu được đắp bằng đất cát có phủ lớp đất thịt như đê biển Hải Hậu, hầu
hết mái đê phía đồng chưa có biện pháp bảo vệ, nên thường xuyên bị xói, sạt khi
mưa, bão.
1.1.4.2. Đê biển miền Trung
Có tổng chiều dài 1.425,2Km. Những nét chính của đê biển miền Trung

được thể hiện ở bảng 1.3. Mặt cắt điển hình như hình 1.8.
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo