NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ NGẦM GIẢM SÓNG BẢO VỆ BỜ BIỂN MŨI RẢNH TỈNH KIÊN GIANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

PHẠM THẾ CHUÂN
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ NGẦM GIẢM
SÓNG BẢO VỆ BỜ BIỂN MŨI RẢNH TỈNH KIÊN GIANG
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Mã số: 60 – 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. TÔ VĂN THANH

Hà Nội – 2012


1
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại học
Thủy lợi, Cơ sở 2 – trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là những thầy cô đã tận
tình dạy bảo cho tôi suốt thời gian học tập tại trường.
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học

Thủy lợi, đặc biệt là Cơ sở 2 – trường Đại học Thủy lợi.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Tiến sĩ Tô Văn Thanh đã dành thời gian và
tâm huyết hướng dẫn, giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng, quyết tâm hoàn thiện luận văn, tuy nhiên
không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quý
báu của Quý thầy cô và các bạn.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2012
Học viên lớp 18C-CS2

Phạm Thế Chuân

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


2
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu
thực sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức
kinh điển, nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa
học của Tiến sĩ Tô Văn Thanh.
Học viên thực hiện luận văn

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang

3
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ………………………………………………………………….1
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 2
MỤC LỤC ……………………………………………………………………...3
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... 6
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. 7
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ....................................................................................... 8
1. Tính cấp thiết đề tài ....................................................................................... 8
2. Mục đích của luận văn................................................................................. 11
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .................................................. 11
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG
DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TRONG VÀ
NGOÀI NƯỚC .................................................................................................... 12
2.1 Nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ ............................................................ 12
2.2 Phân loại các giải pháp bảo vệ bờ ................................................................ 13
2.3 Phân tích, đánh giá các giải pháp bảo vệ bờ biển ......................................... 15
2.3.1 Giải pháp mỏ hàn (Groins) ................................................................... 15
2.3.2 Giải pháp đê giảm sóng (Breakwaters) ................................................. 18
2.3.3 Tường kè – Kè lát mái (Sea Walls) ....................................................... 20
2.3.4 Công nghệ ống vải địa kỹ thuật (Geotube) ............................................ 23
2.3.5 Giải pháp động (không dùng công trình): ............................................. 25
2.4 Nhận xét chung ........................................................................................... 28
CHƯƠNG 3. CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT TRONG BẢO
VỆ BỜ SÔNG VÀ BỜ BIỂN .............................................................................. 29

3.1 Giới thiệu chung về công nghệ ống vải địa kỹ thuật trong bảo vệ bờ ........... 29
3.2 Các công trình ứng dụng ống vải địa kỹ thuật vào bảo vệ bờ đã được xây
dựng trong và ngoài nước ............................................................................ 31
3.2.1 Phục hồi rừng đước để bảo vệ bờ biển Langkawi, Malaysia ................. 31
3.2.2 Công trình đê mềm Geotube góp phần chặn đứng sự xói lở của bãi
biển Upham, Florrida, Mỹ............................................................................. 32
3.2.3 Công nghệ Geotube làm đê quai xây đảo nhân tạo Amwaj, Bahrain .... 33
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


4
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

3.2.4 Công nghệ mềm bảo vệ bờ biển Lộc An, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu ........... 36
3.2.5 Kè mỏ hàn mềm bảo vệ bờ biển Cửa Lở, tỉnh Quảng Nam ................... 37
3.3 Kết cấu và nguyên lý ổn định của ống vải địa kỹ thuật ................................ 38
3.3.1 Các giả thiết ......................................................................................... 38
3.3.2 Hình thức kết cấu và nguyên lý ổn định ống vải địa kỹ thuật ................ 38
3.4 Qui trình thi công ống vải địa kỹ thuật ........................................................ 50
3.4.1 Công tác chuẩn bị thi công ................................................................... 50
3.4.2 Trình tự thi công ................................................................................... 50
3.5 Nhận xét chung ........................................................................................... 53
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ NGẦM GIẢM SÓNG, TẠO BÃI
BẢO VỆ BỜ BIỂN MŨI RẢNH TỈNH KIÊN GIANG ..................................... 54
4.1 Tổng quan vùng nghiên cứu ........................................................................ 54
4.1.1 Vị trí địa lý ........................................................................................... 54

4.1.2 Địa hình................................................................................................ 55
4.1.3 Địa chất ................................................................................................ 55
4.1.4 Khí tượng, thủy văn .............................................................................. 56
4.2 Diễn biến xói lở bờ biển tại Mũi Rảnh......................................................... 59
4.2.1 Thực trạng xói lở bờ biển: .................................................................... 59
4.2.2 Đánh giá nguyên nhân gây xói lở bờ biển Mũi Rảnh ............................ 60
4.3 Giải pháp chống xói lở đã áp dụng tại bờ biển Mũi Rảnh ............................ 62
4.3.1 Các giải pháp công trình đã áp dụng: .................................................. 62
4.3.2 Đánh giá hiệu quả của các giải pháp đã áp dụng ................................. 64
4.4 So sánh lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh: ................................ 66
4.4.1 So sánh hình thức công trình ................................................................ 66
4.4.2 So sánh loại công trình ......................................................................... 66
4.4.3 So sánh kết cấu công trình .................................................................... 68
4.5 Tính toán qui mô kết cấu công trình ............................................................ 72
4.5.1 Các tiêu chuẩn áp dụng ........................................................................ 72
4.5.2 Các thông số thiết kế ............................................................................ 72
4.5.3 Tính toán qui mô kết cấu công trình ..................................................... 72
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


5
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

4.5.4 Tính toán hiệu quả tiêu sóng của đê ngầm ............................................ 76
4.6 Tính toán ổn định kè ngầm giảm sóng ......................................................... 77
4.6.1 Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền ................................................ 77
4.6.2 Xử lý nền móng công trình .................................................................... 79

4.6.3 Tính toán lún dưới móng công trình ..................................................... 80
4.6.4 Tính toán ổn định chống trượt và chống lật .......................................... 80
4.7 Nhận xét chung ........................................................................................... 84
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................... 86
5.1 Kết luận ....................................................................................................... 86
5.2 Kiến nghị .................................................................................................... 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 89
PHẦN PHỤ LỤC................................................................................................. 91

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


6
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1. Bản đồ tỉnh Kiên Giang ...................................................................... 8
Hình 1-2. Một số hình ảnh mất rừng phòng hộ, xói lở bờ biển tỉnh Kiên Giang . 9
Hình 1-3. Hình ảnh khu vực Mũi Rảnh bị xói lở ................................................ 9
Hình 2-1 : Các kiểu bố trí mỏ hàn .................................................................... 16
Hình 2-2. Hệ thống mỏ hàn vuông góc bờ ở Mỹ .............................................. 16
Hình 2-3 Mỏ hàn Tổng kho xăng dầu Nhà Bè ................................................. 16
Hình 2-4. Đê ngầm giảm sóng song song đường bờ ở Mỹ ................................ 18
Hình 2-5. Tổng thể đê chắn sóng Dung Quất .................................................... 19
Hình 2-6. Kè ngầm giảm sóng tạo bãi đê biển Cà Mau ..................................... 19
Hình 2-7. Kè bờ cửa sông Gành Hào ................................................................ 21
Hình 2-8. Kè lát mái bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh .......................................... 22

Hình 2-9. Geotube bảo vệ bờ sông, bờ biển ...................................................... 23
Hình 2-10. Công trình thô hóa bãi biển tại Anh ................................................ 26
Hình 2-11. Bồi đắp lấn biển nhân tạo tại Rạch Giá, Kiên Giang ....................... 26
Hình 2-12. Nuôi bãi bằng trồng cây tại Thanh Hóa .......................................... 27
Hình 3-1. Các loại túi vải địa kỹ thuật .............................................................. 29
Hình 3-2. Kết cấu geotube và neo chống xói chân ............................................ 30
Hình 3-3. Công trình geotube đặt trên “lớp đệm” chống lún bằng tre phục hồi
rừng đước để bảo vệ bờ biển Langkawi, Malaysia............................................ 32
Hình 3-4. Hình ảnh bờ biển Upham trước và sau khi có công trình .................. 33
Hình 3-5. Đảo nhân tạo Amwaj và đê chắn sóng xung quanh đảo .................... 34
Hình 3-6. Đê quay có lõi bằng ống geotube GT 1000 ....................................... 34
Hình 3-7. Cấu tạo đê giảm sóng xung quanh đảo.............................................. 35
Hình 3-8. Sơ đồ bố trí kè mỏ hàn geotube bờ biển Lộc An ............................... 36
Hình 3-9. Geotube được thi công, lắp đặt hoàn chỉnh ....................................... 37
Hình 3-10. Hiện trạng bờ biển Lộc An trước và sau khi có công trình .............. 37
Hình 3-11. Kè mỏ hàn Geotube bờ biển Cửa Lở, Quảng Nam.......................... 38
Hình 3-12. Các dạng mất ổn định ngoài geotube .............................................. 39
Hình 3-13. Sơ đồ xếp chồng ống vải địa kỹ thuật theo chiều dài ...................... 39
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


7
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

Hình 3-14. Lực căng bên trong vật liệu ống ..................................................... 49
Hình 3-15. Các phương pháp đưa vật liệu vào trong ống vải ............................ 51
Hình 3-16.

Cơ chế lắp đầy vật liệu vào ống .................................................. 51

Hình 3-17. Một số hình ảnh thi công không dùng bơm..................................... 52
Hình 4-1. Vị trí vùng nghiên cứu ...................................................................... 54
Hình 4-2. Hiện trạng tuyến đê biển khu vực Mũi Rảnh .................................... 62
Hình 4-3.

Mặt cắt ngang kè rọ đá áp sát chân đê ........................................... 63

Hình 4-4. Trồng cây phục hồi rừng ngập mặn .................................................. 63
Hình 4-5. Hình ảnh kè rọ đá bị sập và rừng trồng đã chết ................................. 64
Hình 4-6. Hình ảnh kè chắn sóng tại Mũi Cà Mau ........................................... 68
Hình 4-7. Hình ảnh đê đá đổ lấn biển Rạch Giá................................................ 69
Hình 4-8. Đê ngầm geotube giảm sóng bãi biển Dinh Cậu – Phú Quốc ............ 70

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2-1. Tóm tắt các giải pháp bảo vệ bờ biển ............................................... 14
Bảng 4-1: Bảng tóm tắt các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất ......................... 55
Bảng 4-2: Nhiệt độ không khí .......................................................................... 56
Bảng 4-3: Độ ẩm không khí ............................................................................. 56
Bảng 4-4: Vận tốc và hướng gió trong năm ...................................................... 57
Bảng 4-5: Lượng mưa bình quân năm .............................................................. 57
Bảng 4-6: Đường quá trình mực nước tiêu biểu ven bờ biển Tây ..................... 58
Bảng 4-7: Đặc trưng mực nước triều tại trạm Rạch Giá.................................... 58
Bảng 4-8: Mực nước (Hmax) cao nhất qua số năm lũ lớn nhất ......................... 58
Bảng 4-9: Tần suất mực nước lớn nhất năm tại trạm Rạch Giá ......................... 59
Bảng 4-17: Các thông số cơ bản của túi GT1000 của hãng Tencaten ............... 75

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè

ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


8
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

CHƯƠNG 1.

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết đề tài
Bờ biển Kiên Giang, có chiều dài hơn 200 km từ Mũi Nai – Hà Tiên đến
Tiểu Dừa – An Minh, phần lớn được che chắn bởi rừng phòng hộ ven biển có
chiều dày từ 50m đến 1500m.
Hình 1-1. Bản đồ tỉnh Kiên Giang

(Nguồn [19])
Trên suốt chiều dài bờ biển có khoảng 80 cửa sông rạch lớn nhỏ đổ ra làm
cho bờ biển bị chia cắt, tạo ra sự phức tạp về chế độ thủy văn, thủy lực, diễn
biến lòng dẫn, bồi xói cửa sông và dải ven biển.
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


9
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

Hiện tại, bờ biển Kiên Giang được bảo vệ bởi hệ thống đê biển với chiều
dài khoảng 168 km được xây dựng từ thập niên 1980 trở lại đây. Đê có cấu tạo
bằng đất đắp, chiều rộng mặt đê 6m, cao trình đỉnh +2,00m ÷ +2,50m, mái đê
m=2,00.
Mặc dù xu thế chung của bờ biển Tây là bồi lắng nhưng vẫn có những
khu vực bị sạt lở cục bộ. Trong những năm gần đây, hình thái đường bờ biển
diễn ra rất phức tạp do vùng ven biển luôn phải hứng chịu nhiều thiên tai như
bão, lũ, triều cường... gây xói lở bờ biển, nhất là vào giai đoạn cao điểm của
mùa mưa bão. Tại những khu vực bị xói lở mạnh, rừng ngập mặn đã bị phá hủy
nghiêm trọng, nhiều nơi bị mất hoàn toàn ảnh hưởng đến an toàn sản xuất và đời
sống sinh hoạt của người dân vùng ven biển.
Hình 1-2. Một số hình ảnh mất rừng phòng hộ, xói lở bờ biển tỉnh Kiên Giang

Trong số các điểm bị xói lở dọc bờ biển Kiên Giang, khu vực Mũi Rảnh
ven biển cửa sông Cái Lớn thuộc huyện An Biên là nơi đang diễn ra tình trạng
sạt lở bờ mạnh mẽ nhất. Mặc dù, trong quá trình thi công tuyến đê trước nguy
cơ sạt lở gây mất an toàn cho công trình, đã điều chỉnh di dời tuyến đê biển vào
sâu trong đất liền và có các giải pháp công trình chống xói lở nhưng vẫn không
khắc phục được tình trạng xâm thực gây xói lở, rừng phòng hộ không khôi phục
được.
Hình 1-3. Hình ảnh khu vực Mũi Rảnh bị xói lở
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


10
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

Một số biện pháp khắc phục tình trạng xói lở như: trồng cây chắn sóng,
gia cố và xây dựng bờ kè bằng rọ đá… đã được áp dụng, tuy nhiên cũng chỉ là
giải pháp tình thế, tạm thời, không trụ lại được trước sóng to, gió lớn. Thực tế
trên cho thấy, các giải pháp công trình đã sử dụng với nguồn kinh phí eo hẹp
chưa được phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng ven biển Tây,
để có thể giải quyết được triệt để tình trạng xói lở bờ biển của tỉnh Kiên Giang
nói chung và khu vực Mũi Rảnh nói riêng. Vì vậy, việc nghiên cứu làm rõ
nguyên nhân, cơ chế xói lở bờ và đưa ra các giải pháp công trình bảo vệ bờ bền
vững, khả thi, phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu
là hết sức cần thiết và cấp bách.

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


11
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

2. Mục đích của luận văn
Đề xuất được giải pháp công trình bảo vệ bờ khả thi, phù hợp với các
điều kiện tự nhiên, kinh tế - kỹ thuật, xã hội và môi trường khu vực Mũi Rảnh.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
a) Cách tiếp cân, đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Cách tiếp cận:
Thông qua việc phân tích, đánh giá những tồn tại, hạn chế của các giải
pháp công trình bảo vệ bờ truyền thống, kế thừa những thành tựu trong và ngoài
nước về công nghệ ống vải địa kỹ thuật (geotube), dựa trên điều kiện thực tế của

vùng nghiên cứu ứng dụng công nghệ nói trên vào bảo vệ khu vực đang bị xói
lở nghiêm trọng.
- Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ ống vải địa kỹ thuật.
- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Mũi Rảnh huyện An Biên, tỉnh Kiên
Giang.
b) Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp thống kê, phân tích hệ thống: Tổng kết đánh giá tổng quan
về tình hình nghiên cứu các giải pháp công trình bảo vệ bờ.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về công nghệ ống vải địa kỹ thuật.
- Phương pháp mô hình toán.
- Phương pháp nghiên cứu ứng dụng.

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


12
Luận văn Thạc sĩ

CHƯƠNG 2.

2.1

Học viên Phạm Thế Chuân

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG
DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ
TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ

Công trình bảo vệ bờ được sử dụng rộng rãi trên thế giới nhằm hạn chế

tác hại do sóng gây ra. Bắt đầu với sự phát triển của giao thông hàng hải, công
trình cảng biển, hoạt động khai thác vùng ven bờ. Tùy thuộc vào các điều kiện
tự nhiên và trình độ phát triển mà việc nghiên cứu, ứng dụng công trình bảo vệ
bờ của mỗi quốc gia ở mức độ khác nhau.
Ở các nước châu Âu phát triển như Hà Lan, Ý, Mỹ, Đan Mạch,... công
trình bảo vệ bờ đã được xây dựng với kỹ thuật cao, kiên cố nhằm chống lại sóng
biển với năng lượng rất lớn (đặc biệt ở Hà Lan, một quốc gia với khoảng 20%
diện tích nằm dưới mực nước biển trung bình).
Ở Việt Nam, do nhiều nguyên nhân như chiến tranh và yêu cầu kinh tế xã
hội chưa đặt ra cấp bách nên vấn đề nghiên cứu công trình biển nói chung, công
trình bảo vệ bờ nói riêng chỉ có thể kể từ cuối những năm 1990. Thời gian này
được đánh dấu bằng Chương trình nghiên cứu về biển cấp nhà nước, trong đó có
công trình biển (chủ yếu đê biển) do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam chủ trì
với sự tham gia của nhiều cơ quan khác nhau. Trước năm 1990, một số hoạt
động liên quan đến đến nghiên cứu đã thực hiện như khảo sát địa hình đáy vùng
bờ và các yếu tố hải văn như sóng, thủy triều, dòng chảy, nước dâng do bão, xói
lở ở một số vị trí đặc biệt … đã được Tổng cục Khí tương thủy văn, Bộ Giao
thông vận tải, Bộ Thủy lợi, Tổng cục Hậu cần, Viện Hải dương học và một số
Viện nghiên cứu khác thực hiện.
Hiện nay, những cơ quan ở nước ta có liên quan đến công trình bảo vệ bờ
sông, bờ biển gồm: Khoa Kỹ thuật biển – Trường Đại học thủy lợi, Viện Kỹ
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


13
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

thuật biển – Viện Khoa học thủy lợi miền Nam, Cục Phòng chống lụt bão và
Quản lý đê điều, Cục Hậu cần quân đội, Viện Xây dựng công trình biển –
Trường Đại học xây dựng, Viện Thiết kế đường thủy, … Các kết quả nghiên
cứu về công trình bảo vệ bờ biển từng bước tiếp cận trình độ thế giới nhưng vẫn
còn hạn chế, mặc dù những năm gần đây một số công trình lớn đã và đang xây
dựng ở bờ biển như cảng Vũng Áng, Chân Mây, đê chắn sóng Dung Quất… [1]
2.2

Phân loại các giải pháp bảo vệ bờ
Giải pháp bảo vệ bờ có thể phân thành 2 loại: giải pháp công trình và giải

pháp phi công trình. Giải pháp công trình là dùng công trình để ngăn chặn bờ
biển lùi vào phía đất liền, chống ngập lụt, xói lở bờ. Giải pháp phi công trình là
các giải pháp không dùng công trình, là loại giải pháp động, hay giải pháp mềm
(như trồng cây nuôi bãi, thô hóa bãi, …) nhằm điều chỉnh luồng bùn cát để ổn
định đường bờ theo ý muốn. Ngoài ra, các hoạt động quản lý vùng bờ (xây dựng
tiêu chuẩn, quy phạm, các chính sách …) cũng được coi là giải pháp phi công
trình.
Giải pháp công trình có thể chia thành 2 dạng: dạng công trình chủ động
và dạng công trình bị động. Dạng công trình chủ động là công trình tác động
trực tiếp vào tác nhân gây xói lở (sóng, dòng chảy…) như hệ thống giàn phao
hướng dòng, kè mỏ hàn, công trình phá sóng xa bờ … Dạng công trình bị động
là công trình tác động vào bờ như công trình kè bảo vệ bờ, gia cố kết cấu đất
bờ… Tùy vào điều kiện cụ thể từng khu vực mà có thể áp dụng giải pháp công
trình chủ động hay bị động hoặc kết hợp cả 2 giải pháp trên nhằm đạt được mục
tiêu, nhiệm vụ đề ra và đảm bảo tối ưu về kỹ thuật và kinh tế.
Để lựa chọn giải pháp và xây dựng công trình bảo vệ bờ thích hợp cần
phải xác định được nguyên nhân gây xói lở. Nguyên nhân gây xói lở có thể

phân thành 2 loại cơ bản là lực tự nhiên tác động dọc theo bờ biển và tác động
của con người.
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


14
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

Các tác động tự nhiên ảnh hường đến đường bờ:
- Gió (tạo sóng);
- Sóng và thành phần năng lượng của nó dọc theo bờ;
- Mực nước bao gồm thủy triều, nước dâng;
- Sự dao động lưu lượng và bùn cát;
- Chuyển động của nước ngầm;
Sự tác động của con người làm biến đổi tiến trình đường bờ theo các cách:
- Ngăn cản quá trình vận chuyển bùn cát, dòng chảy dọc theo bờ biển;
- Làm lệch cấu trúc dòng chảy ven bờ;
- Mất đất cát bổ sung cho bờ biển vì đập ngăn hay khai thác vật liệu;
- Biến đổi chế độ sóng qua phản xạ và khúc xạ vùng xung quanh khu vực
công trình.

Bảng 2-1. Tóm tắt các giải pháp bảo vệ bờ biển

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang

15
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

(Nguồn: [1])
2.3

Phân tích, đánh giá các giải pháp bảo vệ bờ biển

2.3.1 Giải pháp mỏ hàn (Groins)
Mỏ hàn thường xây dựng vuông góc với đường bờ để ngăn chặn việc vận
chuyển bùn cát dọc theo bờ, từ mép bờ ra vùng bờ nơi phần lớn vận chuyển dọc
bùn cát xảy ra, nhờ vậy giảm được gradient vận chuyển bùn cát. Chức năng của
mỏ hàn là che chắn cho bờ khi sóng xiên truyền tới, giảm lực xung kích của
sóng tác dụng vào bờ, hướng dòng chảy ven bờ đi lệch ra xa vùng xói lở. Nếu
mỏ hàn xây dựng hợp lý có thể dẫn đến giảm gradient đến zero và hiện tượng
xói lở bờ có thể ngừng [3].
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


16
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

Hình 2-1 : Các kiểu bố trí mỏ hàn

(Nguồn: [7])

Hình 2-2. Hệ thống mỏ hàn vuông góc bờ ở Mỹ

(Nguồn: [14])
Hình 2-3 Mỏ hàn Tổng kho xăng dầu Nhà Bè

(Nguồn: [16])
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


17
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

Vật liệu xây dựng kè mỏ hàn rất đa dạng: đá hộc, khối bê tông dị hình
(Tetrapod, Accropod, ...), cừ bê tông đúc sẵn, cừ thép, cừ bản nhựa, gỗ.
2.3.1.1 Mỏ hàn đá
a. Ưu điểm:
- Nguồn cung cấp đá hộc một số nơi khá dồi dào và phong phú, tận dụng
vật liệu đá sẵn có ở các địa phương.
- Có độ bền cao, chịu được môi trường nước biển mặn và các tác động
mạnh của sóng, gió, nhiệt độ...
- Kết cấu tổng thể của mỏ hàn bằng đá hộc, đá tảng lớn, rọ đá thuộc loại
mềm, linh hoạt, cho phép chuyển dịch phù hợp với biến dạng nền mà ít gây ra
hư hỏng và phá hoại kết cấu mỏ hàn.
- Dễ sửa chữa, tôn cao, mở rộng [2].
b. Nhược điểm:
- Với kết cấu đá rời, khi cá thể các viên đá bị chuyển dịch ra khỏi mỏ hàn
sẽ ảnh hưởng đến ổn định của các viên đá lân cận. Sự phá hoại của mỏ hàn có

thể bắt đầu từ sự mất ổn định của các viên đá cá thể.
- Khó khăn về khai thác, vận chuyển và phương tiện thi công khi dùng đá
tảng kích thước lớn nên việc sử dụng đá tảng bị hạn chế.
- Đối với kết cấu rọ đá, độ bền và ổn định của khối đá trong rọ cũng như
của cả khối đá của thân mỏ hàn phụ thuộc vào độ bền của lưới thép bọc của các
rọ đá (nếu dùng các loại dây thép các bon tráng nhựa, hoặc mạ kẽm thì khả năng
chống han rỉ trong môi trường nước biển mặn cũng chỉ có thời hạn nhất định;
còn nếu dùng dây thép không rỉ chịu được nước biển mặn thì giá thành xây
dựng sẽ rất đắt) [2].
2.3.1.2 Mỏ hàn bê tông, bê tông cốt thép:
a. Ưu điểm:
Cho phép đúc tại chỗ các tấm và khối có kích thước lớn đủ mức đảm bảo
ổn định dưới tác động lớn của sóng và dòng chảy [2].
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


18
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

b. Nhược điểm:
- Khi làm mỏ hàn biển bằng bê tông, cần sử dụng các loại xi măng bền sun
phát, hoặc phụ gia chống xâm thực bởi nước biển mặn, đảm bảo tuổi thọ của bê
tông, có giá thành cao hơn xi măng thường.
- Kết cấu mỏ hàn bê tông cốt thép, kiểu bản chắn, không cho nước chảy
xuyên qua thuộc loại mỏ hàn kết cấu cứng, được dùng khi vùng xây dựng có
sóng rất lớn và dòng chảy ven bờ lưu tốc lớn, nguồn vật liệu đá hộc, đá tảng
khan hiếm, có yêu cầu cao về mỹ thuật cho cảnh quan và du lịch [2].

2.3.2 Giải pháp đê giảm sóng (Breakwaters)
Đê giảm sóng thuộc công trình bảo vệ bờ và ổn định bãi do ảnh hưởng
của dòng chảy gây chuyển động bùn cát theo phương vuông góc với bờ. Đê
giảm sóng được làm song song với bờ, được chia là hai đoạn: đê cao và đê thấp.
Đê cao có tác dụng làm giảm năng lượng sóng tác dụng vào bờ, đê cao có cao
trình cao hơn mực nước tính toán. Đê thấp có tác dụng như một vật chắn ngăn
dòng bùn cát từ trong bờ chảy ra phía ngoài biển. Cả hai đều được xây dựng
trong khoảng từ đường bờ tới vị trí sóng đổ. Đê chắn sóng có tác dụng bảo vệ
bờ và tạo bãi bồi. Vật liệu xây dựng đê giảm sóng cũng rất đa dạng: đá hộc, khối
bê tông dị hình, cừ bê tông đúc sẵn, geotubes, ….[1]
Hình 2-4. Đê ngầm giảm sóng song song đường bờ ở Mỹ

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


19
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

(Nguồn: [21])
Hình 2-5. Tổng thể đê chắn sóng Dung Quất

(Nguồn: [18])
Hình 2-6. Kè ngầm giảm sóng tạo bãi đê biển Cà Mau

(Nguồn: [24])
Ưu nhược điểm của mỗi loại kết cấu đê chắn sóng, giảm sóng.
Phân loại

Đê
giảm
sóng có

Ưu điểm
- Phù hợp với đáy lồi lõm.
- Phù hợp với địa chất yếu.

Nhược điểm
- Yêu cầu nguyên vật
liệu tập trung khi xây
dựng lớn trong thời gian

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


20
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

- Xói chân không nhiều.
- Hư hỏng mang tính chất tích lũy.
- Công trình khá thông dụng.
- Dễ sửa chữa.

mái

Dạng - Tiết kiệm vật liệu xây dựng.

thẳng
đứng - Có thể xây dựng nơi nước sâu.
Đê
giảm
sóng
dạng
tường
hỗn
hợp

Đỉnh
thấp

Đỉnh
cao

- Xây dựng công trình được ở
vùng nước sâu với điều kiện địa
chất công trình không cần quá tốt.
- Kinh tế / linh động trong thiết kế.

ngắn.
- Chi phí sửa chữa lớn.
- Yêu cầu vị trí xây dựng
rộng.
- Yêu cầu địa chất tốt.
- Công trình thường cao.
- Khó khăn khi sửa chữa.
- Công trình phức tạp (cả
trong thiết kế lẫn thi

công).
- Rất khó sửa chữa.

- Công trình rất phức tạp
(cả trong thiết kế lẫn thi
Xây dựng công trình được ở vùng công).
nước sâu với điều kiện địa chất
- Dễ bị hỏng hóc, ảnh
không cần quá tốt.
hưởng khi làm việc trong
điều kiện sóng vỡ.
(Nguồn: [1])

Mặc dù có các nhược điểm trên, đê chắn sóng mái nghiêng vẫn là giải
pháp kết cấu thông dụng cho nhiều nước và ở Việt Nam.
2.3.3 Tường kè – Kè lát mái (Sea Walls)
Là loại công trình xây dựng dọc theo đường bờ để bảo vệ bờ hoặc đụn
cát. Vì không có tác dụng ngăn cản vận chuyển bùn cát dọc trong điều kiện bình
thường nên không làm biến đổi năng lực xói lở bờ, nên khi có công trình hậu
quả về xói phía trước và chân công trình tăng lên [13].
Đối với gia cố bờ biển thì nguyên nhân gây xâm thực mạnh nhất với bờ
biển là sóng, sau đó là dòng chảy. Các vật liệu gia cố phải chịu được tải trọng
sóng, thường thì sẽ này chịu được lưu tốc dòng chảy. Vật liệu gia cố bờ có thể
được làm bằng đá đổ, cừ bê tông cốt thép, bê tông mảng mềm, các khối dị …

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


21

Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

2.3.3.1 Tường kè đứng sử dụng cừ bản BTCT ứng suất trước.
Công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực là tiến bộ kỹ thuật mới được ứng
dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới và Việt Nam.
Hình 2-7. Kè bờ cửa sông Gành Hào

a. Ưu điểm

(Nguồn: [15])

- Dùng là búa rung hoặc búa diezel để đóng cừ, đơn giản rẻ tiền và nhanh.
- Cừ ván bê tông cốt thép dự ứng lực tận dụng được hết khả năng làm việc
chịu nén của bê tông và chịu kéo của thép, tiết diện chịu lực ma sát tăng từ
1,5÷3 lần so với loại cọc vuông có cùng tiết diện ngang (khả năng chịu tải của
cọc tính theo đất nền tăng).
- Có thể ứng dụng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau.
- Chế tạo trong công xưởng nên kiểm soát được chất lượng cọc, thi công
nhanh, mỹ quan đẹp khi sử dụng ở kết cấu nổi trên mặt đất.
- Sau khi thi công sẽ tạo thành 1 bức tường bê tông kín nên khả năng chống
xói cao, hạn chế nở hông của đất đắp bên trong.
b. Nhược điểm:
- Không sử dụng nơi có nhà cửa vì phải dung búa đóng gây chấn động.

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang

22
Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

- Trong khu vực xây dựng chật hẹp phải khoan mồi rồi mới ép được cọc,
nên tiến độ thi công tương đối chậm.
- Thi công đòi hỏi độ chính xác cao; Công nghệ chế tạo phức tạp.
- Ma sát âm (nếu có) tác dụng lên cọc tăng gây bất lợi khi dùng cọc ván
chịu lực như cọc ma sát trong vùng đất yếu.
- Khó thi công theo đường cong có bán kính nhỏ, chi tiết nối phức tạp làm
hạn chế độ sâu hạ cọc.
2.3.3.2 Kè bê tông định hình liên kết
Cấu kiện bê tông gồm nhiều viên vật liệu bằng bê tông đúc sẵn có dạng
liên kết hình nêm ba chiều, tạo thành mảng mềm liên kết trọng lượng có khả
năng tự điều chỉnh lún võng bán kính lớn, lún đồng bộ với nền, khắc phục hư
hỏng do lún cục bộ gây ra (viên vật liệu không phải liên kết ngàm) và chống
chịu được sóng, dòng chảy [9].
Hình 2-8. Kè lát mái bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh

(Nguồn: [28])
a. Ưu điểm:
- Chế tạo đạt trọng lượng theo yêu cầu của thiết kế. Tính ổn định cao do
đồng nhất của các viên vật liệu khi kè chịu tác động của sóng đổ trực tiếp trên
mái.
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


23

Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

- Giảm khối lượng vật liệu do liên kết ngàm nên kinh tế hơn so với tấm bê
tông không liên kết hoặc đổ tại chỗ.
- Có thể gia công viên vật liệu hàng loạt có cùng kích thước bằng thủ công
hoặc trong nhà máy.
b. Nhược điểm:
- Giá thành cao hơn vật liệu trước đây thường dùng như đá hộc, đá xây.
- Cần có mặt bằng rộng để đúc các viên vật liệu tại hiện trường.
- Khó khăn hơn trong trường hợp phải thay thế viên vật liệu. Trường hợp
lắp đặt trong nước thì rất khó kiểm soát các chân ngàm cho thật khớp với nhau.
- Mái kè có thể bị sập do bị “treo” vì nền rỗng hoặc xử lý nền kè không tốt
trước khi lắp đặt, các viên vật liệu không còn tác dụng liên kết mảng.
2.3.4 Công nghệ ống vải địa kỹ thuật (Geotube)
Công nghệ ống vải địa kỹ thuật là các tấm vải địa kỹ thuật được may lại
với nhau tạo thành các túi, ống, bao chứa đất, cát, sỏi thay thế cho các khối đá
thông thường mà trước nay vẫn thường dùng trong thủy lợi và công trình biển.
Túi vải địa kỹ thuật còn được dùng như một túi lọc chứa, giữ và cách ly các
vùng đất bị nhiễm bẩn; ống vải địa kỹ thuật đã và đang được sử dụng để xây
dựng các công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển chống lại sự xói mòn [11].
Hình 2-9. Geotube bảo vệ bờ sông, bờ biển

(Nguồn: [20])
Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang


24

Luận văn Thạc sĩ

Học viên Phạm Thế Chuân

a. Ưu điểm:
- Về công nghệ: Ống vải địa kỹ thuật được nghiên cứu, sản xuất trên dây
chuyền công nghệ hiện đại nên có những tính năng đặc biệt, thích ứng với điều
kiện tự nhiên của từng khu vực và kiểm soát tốt chất lượng sản phẩm.
- Về sử dụng vật liệu: Ngoài ống vải địa kỹ thuật được mang đến phạm vi
công trình, còn lại toàn bộ khối lượng chính được sử dụng vật liệu tại chỗ (bùn,
cát tại bờ biển). Đây là một ưu điểm rất cần được khuyến khích phát huy trong
mọi biện pháp công trình vì nó mang tính bảo vệ môi trường cao.
- Về thời gian đầu tư: Do tính chất của công trình đơn giản nên quá trình
nghiên cứu ứng dụng, triển khai trong các giai đoạn đầu tư diễn ra nhanh chóng,
đặc biệt là trong giai đoạn thi công thời gian được rút ngắn đi rất nhiều.
- Về biện pháp thi công: Biện pháp thi công đơn giản gọn nhẹ, công trình
đặt trực tiếp trên nền bãi biển tự nhiên, không phải gia cố phức tạp vì vậy mức
độ tác động đến môi trường là thấp nhất.
- Giá thành đầu tư: Do được sản xuất từ ngoài nước và vấn đề bản quyền
nên giá thành túi vải tương đối cao. Tuy nhiên, vật liệu sử dụng để bơm vào túi
chủ yếu là cát, có thể khai thác tại chỗ với chi phí rất thấp, nên tổng giá thành
công trình có thể chấp nhận được so với một vài hình thức công trình khác.
- Công nghệ ống vải địa kỹ thuật có thể áp dụng cho nhiều phương thức
bảo vệ bờ biển, phù hợp để bố trí công trình cho tất cả các phương án quy
hoạch. Khả năng “linh hoạt” này là một ưu điểm nổi trội của công nghệ này mà
ít có loại công nghệ nào trước đây có được [11].
b. Nhược điểm:
Bất cứ một công nghệ mới nào cũng được sáng tạo bởi những đặc điểm
nổi trội, song để đi vào thực tế đòi hỏi nó phải vượt qua được những trở ngại,
đối với công nghệ ốngvải địa kỹ thuật đó là:

Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ống vải địa kỹ thuật vào xây dựng công trình kè
ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển Mũi Rảnh, tỉnh Kiên Giang