Chuyên đề công nghệ thi công đê phá sóng

CHUYÊN ĐỀ
CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÊ PHÁ SÓNG
MỞ ĐẦU
Nước ta có trên 3.000 km bờ biển, gần một trăm cửa sông và hàng ngàn hòn đảo
lớn nhỏ. Trải dọc theo bờ biển là 29 tỉnh và các thành phố lớn, hải cảng, các khu công
nghiệp, khu đánh bắt và nuôi trồng thủy sản. Vị trí địa lý tạo cho đất nước ta một tiềm
năng to lớn trong phát triển kinh tế biển và vùng ven biển, cửa sông. Hiện nay, phát
triển kinh tế và khai thác nguồn lợi biển là một trong những chiến lược quan trọng của
Đảng và Nhà nước. Biển mang lại nguồn lợi vô cùng lớn lao cho con người, cho việc
phát triển du lịch, bảo vệ an ninh quốc phòng. Tuy vậy, sóng biển cũng gây không ít
hư hại cho các công trình biển, công trình bảo vệ bờ, bất lợi với các hoạt động kinh tế
và đời sống con người, đặc biệt vào những khi thời tiết xấu xảy ra giông bão và những
ngày biển động. Chính vì vậy, bên cạnh việc nghiên cứu tận dụng năng lượng sóng
biển để phục vụ lợi ích của con người cũng có nhiều nghiên cứu nhằm làm giảm tác
hại do nó gây ra với công trình biển, công trình bảo vệ bờ. Đây là vấn đề được nhiều
nhà khoa học trên thế giới quan tâm.
Ngày nay có rất nhiều biện pháp làm giảm tác hại năng lượng sóng biển gây ra,
trong đó biện pháp dùng đê phá sóng để giảm bớt tác hại đến các công trình biển, công
trình bảo vệ bờ đang rất được quan tâm và sử dụng. Vì vậy, trong chuyên đề này tác
giả xin trình bày tổng quan về công nghệ thi công đê phá sóng – Công trình đang được
sử dụng rông rãi trong xây dựng công trình biển nói riêng.

1


2


CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY
1.1. Đặc điểm thi công
1.1.1. Đặc điểm của công trình

Các công trình thủy thường chịu tải trọng lớn cho nên kích thước kết cấu công
trình rất lớn, đòi hỏi có phương tiện vận chuyển, cẩu lắp có công suất lớn, thời gian
xây dựng thường kéo dài.
Các công trình thường có dạng chạy dài và đơn điệu nên có thể sử dụng các kết
cấu đúc sẵn một cách dễ dàng và thuận lợi.
Do có dạng chạy dài và đơn điệu nên có thể sử dụng phương pháp thi công cuốn
chiếu làm dứt điểm từng phân đoạn để đưa vào sử dụng.
Các công trình chỉnh trị sông thường có dạng giống nhau và kéo dài trên một
đoạn sông nên cần phải lập một trình tự thi công hợp lý phát huy tác dụng từng đợt để
sao cho không ảnh hưởng đến dòng chảy và không ảnh hưởng đến nhau trong quá
trình thi công.
1.1.2. Đặc điểm thi công trong và trên mặt nước
Các công trình thuỷ công cũng như các công trình chỉnh trị đều chịu ảnh hưởng
của nước nên gặp rất nhiều khó khăn do nước gây nên. Vì vậy khi thi công các công
trình thuỷ công cần phải nghiên cứu và vận dụng các phương pháp thi công hợp lý để
giảm bớt ảnh hưởng của nước để sao cho vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, chất lượng
công trình, tiến độ thi công, hạ giá thành xây dựng.
1.1.3. Đặc điểm thi công trong điều kiện tự nhiên phức tạp
1.1.3.1. Trong điều kiện địa chất yếu
Các công trình thuỷ công nằm trên nền địa chất yếu nên khả năng chịu lực của
nền là rất nhỏ, bởi vậy khi xây dựng các công trình này phải quan tâm đến sự gia tải
trên nền đất: tiến độ thi công công trình, biện pháp thi công, ổn định của các công trình
lân cận.
1.1.3.2. Điều kiện sóng gió
Sóng gió làm cho các phương tiện thi công bị chao đảo nghiêng ngả và làm việc
rất khó khăn, nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian thi công, đến sự hoạt động neo đậu
của phương tiện, đến độ chính xác của công tác cẩu lắp. Cho nên khi tiến hành thi
công cần phải lựa chọn phương tiện, biện pháp neo đậu, thời gian thi công cho thích
hợp.
1.1.3.3. Vùng thi công chịu ảnh hưởng của sự dao động mực nước

Sự dao động mực nước trên sông, trên biển là một yếu tố khách quan biến đổi
phức tạp. Vì vậy cần phải tìm hiểu để có thể lợi dụng hoặc khắc phục các ảnh hưởng
của sự dao động này trong quá trình thi công.
1.1.3.4. Tính chất ăn mòn
Trong nước thường có các chất ăn mòn các loại vật liệu xây dựng (như sắt, thép
…).
3


1.1.3.5. Ảnh hưởng của dòng chảy
Dòng chảy gây khó khăn cho việc đi lại, neo đậu của các phương tiện thủy, gây
bồi hoặc xói đường bờ, đáy khu nước nơi xây dựng...
1.2. Tổ chức thi công
1.2.1. Xây dựng cảng công trình
1.2.1.1. Mục đích
-

Là nơi cho các phương tiện thuỷ neo đậu.

-

Là nơi để phục vụ cho việc bốc xếp các loại vật tư, phương tiện từ trên bờ
xuống dưới nước và ngược lại.

-

Là một bãi chứa vật liệu, gia công cấu kiện đúc sẵn.

1.1.2.2. Yêu cầu
-

Có khu nước thuận lợi cho việc neo đậu, đi lại của phương tiện.

-

Có đủ diện tích, kích thước phần đất trên bờ để bố trí bãi.

-

Có đủ điều kiện cung cấp điện, nước, nhiên liệu...

-

Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ xây dựng.

1.2.2. Xây dựng bãi chế tạo cấu kiện
1.2.2.1. Mục đích
Làm nơi gia công các cấu kiện bằng bêtông, bêtông cốt thép, thép cũng như các
chi tiết cần thiết khác cho công trình.
1.2.2.2. Yêu cầu
-

Cần kết hợp chặt chẽ với cảng công trình.

-

Có đủ diện tích, kích thước, khả năng cung cấp điện nước, đường vận chuyển.

1.2.3. Mở công trình khai thác vật liệu
Thi công các công trình thuỷ công đòi hỏi một khối lượng vật tư rất lớn đặc biệt

là các loại vật tư đơn giản, cát, đá, đất. Vì vậy cần phải tìm hiểu các nguồn cung cấp ở
địa phương, nếu cần phải mở công trường khai thác vật liệu vì điều này có ý nghĩa rất
lớn đến giá thành thi công, tiến độ thi công.
Để mở công trường khai thác vật liệu cần phải làm như sau:
-

Điều tra về vị trí, trữ lượng, chất lượng và điều kiện khai thác vật liệu đó;

-

Xây dựng quy mô khai thác;

-

Xây dựng các đường vận chuyển, các loại phương tiện vận chuyển;

-

Xin giấy phép khai thác.

4


CHƯƠNG 2: ĐÊ PHÁ SÓNG
2.1.

Phân loại đê chắn sóng.
Có nhiều cách phân loại đê chắn sóng tuỳ theo mục tiêu nghiên cứu, phương

thức tiếp cận và các đặc trưng của đê chắn sóng.

2.1.1. Phân loại theo tương quan với mực nước.
- Đê ngập (đê chìm) có cao trình đỉnh đê thấp hơn cao trình mực nước thi công,
thậm chí còn thấp hơn cả mực nước thấp thiết kế. Đê ngập thường được xây dựng để
tiêu giảm năng lượng sóng biển và ngăn cát cho mục đích bảo vệ bờ khỏi bị xói lở, bảo
vệ luồng tàu ở vùng cửa sông chịu tác động ảnh hưởng của sóng biển và khi bể cảng
dùng làm bãi tắm hoặc chỉ ngăn cát, phù sa.
- Đê không ngập có cao trình đỉnh đê luôn cao hơn mực nước cao thiết kế. Đê
không ngập còn chia ra thành hai loại: đê hạn chế sóng tràn (cho phép một mức độ
sóng tràn qua đỉnh đê) và đê không cho phép sóng tràn qua đỉnh.
2.1.2. Phân loại vị trí của đê chắn sóng trên mặt bằng.
Căn cứ vào vị trí bố trí đê chắn sóng trên mặt bằng các tuyến đê có thể phân
loại thành:
- Đê chắn sóng liền bờ (đê nhô) là đê có một đầu nối tiếp với đường bờ;
- Đê chắn sóng xa bờ (đê đảo hay đê tự do) là đê chắn sóng mà cả 2 đầu đê
không nối với bờ (tuyến đê có thể hoặc không song song với bờ);

Hình 1.1: Đê đảo

Hình 1.2: Đê nhô

(Chicago, Mỹ)

(Kaumalapau, Lanai, Hawaii)

5


- Đê hỗn hợp: trên thực tế, nhiều trường hợp thường kết hợp bố trí xây dựng
tuyến đê chắn sóng theo cả hai kiểu nói trên.

Hình 1.3: Đê đảo

Hình 1.4: Đê hỗn hợp

(Plymouth, Anh)

(Eastern Port, alexandria, Ai Cập)

2.1.3. Phân loại theo công dụng đê chắn sóng.
- Đê dùng để chắn sóng: để chắn sóng hay tiêu tán một phần năng lượng sóng
khi tiếp cận công trình nhằm tạo ra một khu nước có độ tĩnh lặng theo yêu cầu;
- Đê ngăn cát: ngăn chặn sự xâm nhập bùn cát vào khu nước được quan tâm;
- Đê chắn sóng, ngăn cát: ngăn chặn bùn cát và giảm chiều cao sóng cho khu
nước sau công trình và;
- Đê hướng dòng chảy: xây dựng tại cửa sông, chỗ có hải lưu mạnh để cải thiện
điều kiện luồng hàng hải, chỉnh trị cửa sông...
2.1.4. Phân loại theo hình dạng mặt cắt ngang đê chắn sóng.
Cách phân loại này thông dụng nhất vì nó phản ánh được các đặc trưng cơ bản
của kết cấu, không những về cấu tạo mà cả về phương pháp tính toán, các giải pháp thi
công. Dựa trên góc độ này kết cấu đê được phân thành:
- Đê chắn sóng tường đứng: mặt đê phía đón sóng thường có dạng thẳng đứng
có thể tận dụng làm kết cấu bến phía mép trong bể cảng. Thân đê thường được làm
bằng các loại thùng chìm BTCT. Đê tường đứng trọng lực tốn ít vật liệu, thi công
nhanh. Tuy nhiên yêu kỹ thuật thi công hiện đại và có nhược điểm là bị phản xạ sóng
cao.

6


Hình 1.5: Đê chắn sóng dạng kết cấu

tường đứng (Victoria, Australia).

Hình 1.6: Đê chắn sóng kết cấu mái
nghiêng (DungQuất, Quảng Ngãi, VN)

Hình 1.7: Đê chắn sóng Holyhead, Anh, dạng kết cấu hỗn hợp
- Đê chắn sóng mái nghiêng: hình thức đê này thường được xây dựng với lõi
than đê bằng các vật như đá không phân loại, cát…Các lớp ngoài là đá có kích thước
lớn hơn, các khối bê tông dị hình. Thi công đê mái nghiêng tốn nhiều vật liệu, song lại
khai thác được vật liệu ở địa phương, khi xảy ra hư hỏng cục bộ dễ sửa chữa hơn kết
cấu tường đứng. Có khả năng tiêu hao năng lượng sóng cao.
- Kết cấu đê hỗn hợp (nửa đứng, nửa nghiêng): phần móng là đê mái nghiêng,
đặt lên trên là thân đê tường đứng (khối bê tông hoặc thùng chìm BTCT). Đê kiểu hỗn
hợp tận dụng được những ưu điểm và khắc phục nhược điểm 2 loại trên.
- Đê chắn sóng bằng cọc, cừ thép: thi công tốn ít vật liệu, tốn công đóng cọc.

7


Hình 1.8: Đê chắn sóng cọc gỗ (Hà Lan)

Hình 1.9: Đê chắn sóng cừ thép( Mỹ)

- Các loại đê chắn sóng kết cấu đê đặc biệt khác: đê kiểu phao, đê rỗng, đê thủy
khí, đê bằng ống địa kỹ thuật…Tuy nhiên chưa được ứng dụng rộng rãi do hiệu quả
chưa cao và phức tạp tốn kém trong quá trình vận hành.
Hình ảnh minh hoạ một số loại ĐCS

* Đê chắn sóng zíc zắc cọc, cừ gỗ
(Hà Lan)

* Đê chắn sóng tường đứng, zíc zắc (St.
Monans, Fife)

8


* Đê chắn sóng Cladh Mor (Ireland) hoàn thành năm 2008, dự án ứng dụng khối phủ
Xbloc thứ 2 ở Châu Âu

* Đê chắn sóng bê tông nhựa

* Đê chắn sóng bằng ống

(Hà Lan)

địa kỹ thuật -Geotube, (Texa, Mỹ, 2005)

* Mô hình ĐCS nổi

* ĐCS nổi bằng cấu kiện dời

9


* Đê chắn sóng nổi SFMarina (Mỹ) là hệ thống các kết cấu bê tông nổi gắn kết với
nhau, ngăn chặn được sóng nhỏ.
2.2.

Tác động của sóng biển lên ĐCS.

Chuyển động của sóng biển chủ yếu do gió gây ra (sóng gió) có chu kì ≤10s.

Sóng còn được gây ra trong các tác nhân khác như dao động áp suất không khí, do
động đất, do lực hút hành tinh thường có chu kì dao động dài hơn nhiều so với sóng
gió.
Trong thiết kế các công trình biển, thường chỉ quan tâm đến sóng gió.
2.2.1. Tác động lên ĐCS tường đứng.
Khi sóng từ khơi đến thẳng góc với tường đứng nó sẽ đập vào tường một lực,
độ lớn của lực này sẽ phụ thuộc vào các đặc trưng của sóng.

Hình 1.10: Các dạng áp suất sóng
Khi sóng tới độ cao không quá lớn, sóng sẽ bị phản xạ hoàn toàn tại tường và
tạo nên một hệ sóng đứng ngay trước tường chắn. Trong trường hợp này sóng biến đổi
dần cùng với dao động của bề mặt nước, đây là áp suất của sóng đứng thông thường. Ở
một chừng mực nào đó thì các sóng lớn sẽ tạo ra các áp lực sóng có 2 đỉnh như trong
10


hình 1.10(b). Khi các sóng tới độ cao lớn hơn nữa thì nó sẽ xảy ra hiện tượng phá huỷ
của các sóng đứng, các đỉnh sóng bị sụp đổ và tạo ra dạng áp lực sóng bất đối xứng;
phần thứ nhất của các đỉnh sóng đôi khi lớn hơn nhiều so với phần thứ hai như trong
hình 1.10(c). Đó là các giai đoạn chuyển tiếp từ áp lực sóng đứng sang áp lực sóng đổ.
Khi độ cao sóng đạt đến điều kiện tới hạn thì diễn biến áp suất sóng bắt đầu từ áp xuất
xung lực tiếp theo là áp lực chóp sóng như trong hình 1.10(d). Ngoài ra các sóng bị đổ
tấn công vào tường và tạo ra một áp lực nhỏ hơn áp lực xung (áp lực lớn nhất). Trên
hình 1.11 là thí dụ về mối quan hệ thực nghiệm giữa độ cao sóng tới Ho và áp suất
sóng cực đại tới mực nước tĩnh Pmax.

Hình 1.11: Quan hệ thực nghiệm giữa áp suất tại mực nước yên tĩnh và độ cao sóng
(Horikawa và Hase, 1962)

Các sóng đổ thực hiện các áp lực xung rất mạnh lên các tường đứng trong
khoảng thời gian rất ngắn thường nhỏ hơn 1/10s. Áp suất sóng đổ được hiểu như là sự
chuyển đổi của động lượng sóng.
Lực nâng của sóng được phát sinh dọc theo chân của các đê chắn sóng.

Hình 1.12: Sơ đồ lực nâng do tác động của sóng
2.2.2. Tác động lên ĐCS mái nghiêng.

11


Sóng biển khi gặp đê chắn sóng mái nghiêng sẽ leo lên mái, phá hoại kết cấu
mái ngoài và các bộ phận khác.
Tùy theo vị trí của đoạn đê mái nghiêng đặt tại vùng nước sâu, vùng nước nông,
vùng sóng đổ, vùng mép nước và trong mép nước mà cường độ tác động của sóng
khác nhau với cùng một chế độ gió. Các hiện tượng khúc xạ (chiết xạ), nhiễu xạ, giao
thoa, phản xạ, leo tụt trên mái, dòng chảy ven, dòng chảy quẩn, dòng chảy thấm qua
đê, sự chảy tràn qua mặt... luôn xảy ra cực kỳ phức tạp và đều có tính chu kỳ. Những
hiện tượng này phá hoại sức cản cân bằng của mái gây ra nhiều rủi ro cho đê biển.
Có nhiều học giả nổi tiếng nghiên cứu thực nghiệm các tác động của sóng như:
Đzunkovski, Suleikin, Smirnow, Wagner, Latterman, Yoshimi Goda và đã tổng kết
thành 5 tác động chính của sóng lên kết cấu đê mái nghiêng:
a)

-

Diện tích chịu lực rộng, nhất là
khi tấm phủ phẳng.
Cường độ Pmax nhỏ hơn lực
dội dập.

Hình 1.13: Sơ đồ tác động áp lực sóng phân
bố.
b)

-

Cường độ lớn nhất ứng với
bụng sóng.
Di chuyển theo mái.
Càng xuống sâu càng giảm.

-

Xảy ra rất ngắn. 1/1000giây.
Diện tích chịu lực thu hẹp.
Xung lực lớn.
Ít xảy ra.

Hình 1.14: Sơ đồ tác động áp lực đẩy nổi.
c)

12


Hình 1.15: Sơ đồ tác động lực dội dập.

-

d)

-

Chiều cao sóng leo phụ thuộc
vào độ nhám và thấm nước
của mái.
Gây tụt cục bộ mái.

Hình 1.16: Sơ đồ tác động leo và tụt mái.
-

e)

Dòng chảy ven và dòng quẩn.
Phạm vi có dòng chảy B=λ/4
(λ- chiều dài sóng).

Hình 1.17: Sơ đồ tác động dòng chảy.
2.3.

Những hư hỏng thường gặp với ĐCS.

2.3.1. Những hư hỏng đối với ĐCS mái nghiêng.
1. Mất ổn định khối gia cố mái (khối bê tông thường, khối phức hình, hoặc đá
tảng đá hộc) không đủ trọng lượng, đặt lên mái quá dốc hoặc do sự cài nối không
chặt giữa các khối với nhau…
2. Sự dịch chuyển của lớp khối gia cố mái do chọn các thông số sóng tính toán
còn nhỏ, chất lượng cả lớp, khối gia cố không đạt yêu cầu.
3. Sự xê dịch các cấu kiện trên đỉnh đê do kiểm tra lật, trượt với hệ số ổn định
thấp.

4. Sóng tràn trên mặt đê gây xói phía sau, do cao trình đỉnh đê lấy thấp hoặc
chọn các yếu tố sóng nhỏ.
5. Xói chân khay do tốc độ dòng chảy của sóng, của hải lưu bằng và lớn hơn tốc
độ xói.
6. Phá hoại nền móng đê.
13


7. Thiếu hoặc không đảm bảo chất lượng vật liệu lõi đê phù hợp với thời tiết
trong giai đọan thi công lõi và bộ phận có liên quan.
8. Sự cố lún trong quá trình áp lực lỗ rỗng vượt quá mức giới hạn.
9. Xói nền trên đáy biển.
Những hư hỏng có thể xảy ra đồng thời hoặc không đồng thời gây ra những hư
hỏng nhỏ hoặc lớn, thậm chí dẫn đến làm hỏng hoàn toàn đê chắn sóng.

Hình 1.18: Các kiểu phá hoại thường gặp với ĐCS mái nghiêng
2.3.2. Những hư hỏng đối với ĐCS tường đứng.
1. Kết cấu tường đứng của ĐCS bị trượt do trọng lượng thiết kế không đủ, ma
sát lớp tiếp giáp không tốt.
2. Phần dưới của ĐCS bị lún sụt, do không đủ ổn định để đỡ thân đê.
3. Lật phần trên đê (tường đứng), trọng lượng thiết kế đê không đủ, nền đê bị
lún.
4. Xói chân đê do phần bảo vệ không tốt.
5. Phá hoại đê.
6. Phá hoại nền do địa chất không tốt, không có biện pháp công trình gia cố.

14


Hình 1.19: Các kiểu phá hoại thường gặp với ĐCS tường đứng

2.4.

Giải pháp bảo vệ mái cho ĐCS.

2.4.1. Giải pháp bảo vệ bằng đá.
Kết cấu bằng đá để bảo vệ mái cho ĐCS đã được sử dụng từ lâu, sử dụng lớp
phủ đá có ưu điểm là không tốn chi phí chế tạo, đá được khai thác từ tự nhiên. Tuy
nhiên cũng rất khó để khai thác được những hòn đá có kích thước lớn, trong lượng đạt
được yêu cầu thiết kế (10-15T). Kích cỡ viên đá cần thiết cũng có thể giảm đi với mái
dốc thoải hơn, nhưng khi đó khối lượng vật liệu xây dựng ĐCS lại tăng lên.

Hình 1.20: ĐCS bảo vệ mái bằng đá (Stockton, California, Mỹ)
2.4.2. Giải pháp bảo vệ bằng các khối bê tông đúc sẵn.
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về các loại khối bê tông phủ, tuy nhiên chỉ
có một số loại được sử dụng phổ biến.
2.4.2.1.

Các khối xếp ngẫu nhiên linh hoạt tự điều chỉnh.

Phần lớn các khối bê tông lớp phủ thuộc loại này thường được xếp thành 2 lớp,
nhưng cũng có khi là một lớp.
Hình dạng của chúng từ dạng giống các hình lập phương (khối Antifer), đến các
khối trung gian (Accpodes, Akmons) và các khối có hình dạng phức tạp (Tetrapods,
Stabits, Dolosse).

15


Hình 1.21: Một số khối bê tông dị hình TGS
Các khối đơn giản có chức năng giống như đá tự nhiên trong khi các khối phức

tạp lại ổn định hơn về thuỷ lực, có sự đan cài với nhau. Các khối phức hình được chế
tạo nhằm mục đích tăng sự ổn định cho khối phủ bằng cách tăng mức độ đan cài giữa
các khối và tăng khả năng hấp thụ, tiêu giảm năng lượng sóng bằng cách tăng khoảng
trống trong lớp phủ.
2.4.2.2.

Các khối xếp theo mẫu

Các khối xếp theo mẫu như khối Cob, Shed, Seabee..., các khối này được xếp
thành lớp đơn để tạo ra lớp phủ liên tục. Sự ổn định của các khối này phụ thuộc vào
kiểu xếp, sự ổn định của lớp dưới và sự chống đỡ của kết cấu đỉnh.
2.5.

Vấn đề tiêu giảm sóng đối với ĐCS.
Hiệu quả TGS của ĐCS thể hiện ở việc giảm chiều cao sóng sau công trình,

giảm hệ số sóng phản xạ trước công trình, giảm chiều cao sóng leo lên đê mái nghiêng,
giảm sóng tràn qua mặt đê.
Để giải quyết vấn đề TGS cho ĐCS trên thế giới đã có nhiều giải pháp:

16


+ Sử dụng các khối bê tông dị hình: khối bê tông dị hình được chế tạo sao cho
đảm bảo ổn định trong điều kiện sóng gió, tạo ra độ rỗng để tiêu giảm năng lượng sóng
tác động vào ĐCS. Khối bê tông dị hình được sử dụng cho ĐCS mái nghiêng, hỗn hợp
và cả tường đứng. Các khối bê tông dị hình nặng từ vài tấn đến vài chục tấn đã được
chế tạo, chúng có thể tạo ra độ rỗng 30-50%.
+ Xây dựng tường chắn sóng mái cong để giảm sóng tràn qua mặt đê.
+ Xây dựng thêm thềm giảm sóng cho đê mái nghiêng nhằm giảm chiều cao

sóng leo.
+ Thiết kế buồng tiêu sóng (BTS) cho thùng chìm nhằm giảm hệ số phản xạ cho
ĐCS tường đứng. Đây là một giải pháp tiến bộ, áp dụng tốt cho việc xây dựng các
cảng nước sâu, dù đã xây dựng nhiều trên thế giới nhưng ở nước ta còn hạn chế, do
điều kiện nghiên cứu, thiết kế và thi công chưa đáp ứng được.
2.6.

Các công trình có kết cấu TGS đã xây dựng.

2.6.1. ĐCS phủ các khối bêtông dị hình.
Các khối bê tông dị hình bắt đầu được chế tạo từ những năm 1950, với các cách
xắp xếp khác nhau độ rỗng của khối phủ có thể đạt khoảng (30-50)%. Các khối bê
tông dị hình được sử dụng nhiều như: Tetropod, Dolos, Haro, Acropod, Tribar,
Tetrahedron, Stabilopod, Hohlquader chữ N,.... Một số ĐCS trên thế giới áp dụng loại
này đã được xây dựng như [10]: khối Tetrapod 25 tấn xây dựng ĐCS cảng Cresen
(Mỹ) với sóng thiết kế 7,0m; khối Hohlquater nặng 8 tấn ở ĐCS cảng Wakayama
(Nhật), chiều cao sóng 5,5m; 2 lớp khối Stabic 29 tấn với độ rỗng 52% ở ĐCS cảng
Bengadi (Livia), chiều cao sóng h=5m.
Ở Việt Nam nhiều công trình ĐCS cũng đã áp dụng các khối BT dị hình tiêu
giảm sóng: các khối Tetrapod 5; 7,6 và 9,7T sử dụng ĐCS nhiệt điện Vĩnh Tân, khối
Tetrapod 11-15T sử dụng ĐCS cảng Nghi Sơn-Thanh Hóa, khối Tetrapod và khối
Accrocpode dùng trong công trình ĐCS Dung Quất, khối Tetrapod áp dụng nhiều công
trình khác: ĐCS cảng Tiên Sa, ĐCS cảng Bạch Long Vĩ, Âu tàu Song Tử Tây-Trường
Sa, ĐCS Phú Quốc, Bến cá Đề Ghi-Bình Định, đê biển Đức Long-Bình Thuận…

17


Hình ảnh ván khuôn các khối bê tông dị hình:

* Ván khuôn khối Xbloc chỉ gồm 2 cấu kiện, đơn giản, thuận tiện cho việc chế
tạo, dễ dàng kiểm tra khi đổ và đầm bê tông.

* Ván khuôn khối Accropode gồm 2 cấu kiện cũng khá đơn giản,tuy cấu tạo
phức tạp và khó chế tạo hơn ván khuôn khối Xblock

* Ván khuôn khối chữ X gồm 4 cấu kiện, cũng khó chế tạo.

18


* Ván khuôn các khối Accropode II.

* Ván khuôn các khối Dolos với cốt thép.

* Ván khuôn các khối Dolos II gồm khá nhiều cấu kiện, và phức tạp.

19


* Ván khuôn khối Tetrapod gốm nhiều cấu kiện và có hình cong.

* Ván khuôn khối Shake.

* Ván khuôn khối Core-Loc.
Nhận xét: Có thể thấy hầu hết ván khuôn các khối TGS đều có kết cấu phức tạp
và lắp đặt cũng khó khăn, ván khuôn khối Xbloc có kết cấu đơn giản hơn cả, việc lắp
đặt, chế tạo cũng dễ dàng hơn.

20

* Các khối Xbloc và Accropode có thể xếp chồng lên nhau trên bãi trữ.

*Các loại khối di hình khác không xếp chồng lên nhau được
2.6.2. Đê chắn sóng tường đứng với thùng chìm BTCT.
Năm 1905-1909 ở cảng Tuepxe ứng dụng thùng chìm BTCT lần đầu tiên [10],
một số công trình trên thế giới ứng dụng thùng chìm BTCT cảng Kobe (Nhật) năm
1907, cảng Gransk (Ba Lan), cảng Klaiped (Đức), Vịnh Kamaishi (Nhật) …[2]

21


Ở Việt Nam hiện nay cũng có nhiều công trình áp dụng kết cấu thùng chìm
BTCT như: Cảng Bạch Long Vĩ (Hải Phòng), đảo Đá Tây (quần đảo Trường Sa), đảo
Phú Quý (Bình Thuận), cảng Hòn Mắt (Nghệ An), cảng Tiên Sa (Đà Nẵng)…
2.6.3. Đê chắn sóng với kết cấu thùng chìm có BTS.
Kết cấu này xây dựng lần đầu tiên ở cảng Comeau (Canada), một số công trình
trên thế giới: cảng Funakawa (Nhật Bản), cảng Than (Trung Quốc), ĐCS cảng VoltiGenoa, Mantelli, La Spiza (Italy), ĐCS cảng Hanstholm (Đan Mạch)…[2].
Ở Việt Nam chưa áp dụng kết cấu này.
2.6.4. ĐCS ống địa kỹ thuật.
Loại kết cấu này đã áp dụng thành công trên thế giới: Refuge - Shallow Welder
Bay, Texas (Hòa Kỳ); Amwaj (Islands)…
Ở Việt Nam đã sử dụng bảo vệ bờ biển Long Hải, Vũng Tàu, làm kè mỏ hàn,
chắn sóng Tam Hải (Quảng Nam)…
2.6.5. ĐCS sử dụng cọc trụ ống bê tông cốt thép (BTCT) và cọc cừ vây.
ĐCS cọc trụ ống ở cảng Kristiana, cảng Ponchartrein (Mỹ) với D=1,35m được
đóng cách nhau 1,5m, phân khe hở giữa các cọc được che bằng tấm thép; ĐCS tại cảng
Kobe đóng cọc trụ ống D=16,1m, ĐCS bằng 2 hàng cừ Larsen cách nhau 5m ở cảng cá
Funagata (Nhật), mặt đê phía biển có độ cong lõm, mặt đê phía cảng có độ cong lồi để

nước hạ nhanh khi có sóng tràn.
Ở Việt Nam ĐCS bằng cừ lần đầu tiên được áp dụng trong công trình nhà máy
nhiệt điện Kiên Lương, Hà Tiên, với cừ Lasen bằng bê tông cốt thép có chiều rộng 1m
và dài từ 28 đến 44m, nặng 15 đến 25 tấn, được sản xuất theo công nghệ độc quyền
của hãng Misubishi (Nhật Bản).
2.6.6. ĐCS cọc lăng trụ BTCT dạng cầu tàu kèm theo phông chắn.
Loại kết cấu này được xây dựng ở cảng Brunsbuettelkoog, cảng Buesum, cảng
Sassnitz [10].
2.6.7. ĐCS hở bằng cọc dạng cầu tàu.

22


Với bản mặt thẳng đứng được xây dựng ở Đức và một số nước Tây Âu. Loại đê
này cũng có tác dụng tiêu giảm sóng nhưng không nhiều và có hạn chế là tạo dòng
chảy luồn qua đê, gây dao động mực nước trong bể cảng [10].

23


CHƯƠNG 3: THI CÔNG ĐÊ PHÁ SÓNG BẰNG CẤU KIỆN BÊ
TÔNG KHỐI LỚN
3.1.

Điều kiện thi công xây dựng.

Hình 3.10. Thi công ĐCS
Công trình đê phá sóng cũng như các công trình công nghiệp, dân dụng và công
trình thủy lợi nói chung, đều nằm trong phạm trù công trình xây dựng, nên có những
chỗ giống nhau nhưng điều kiện thi công khác nhau. Công trình đê phá sóng phải thi

công trong điều kiện có sóng, gió, dòng chảy, nước, thủy triều xâm nhiễm thường
xuyên, khối lượng công tác dưới nước rất lớn, nên thi công phức tạp hơn nhiều so với
các loại công trình khác.
3.2.

Đặc điểm về tổ chức thi công.

Công trình đê phá sóng là một dạng công trình biển, địa điểm xây dựng thường
là cửa sông, cửa biển, vịnh, đảo… nên nhiều điều kiện thi công khác với các công trình
trên đất liền:
+ Công trình chịu ngoại lực tác dụng lớn (sóng, gió, bão).
+ Nền móng công trình thường là loại đất mềm, yếu.
+ Công trình kéo dài, khối lượng lớn nhưng mặt cắt ngang giống nhau.
+ Vật liệu xây dựng (bê tông, gỗ, thép …) dễ bị nước biển và hà hến ăn mòn.
3.3.

Thi công ở nơi nước sâu.

Vì nước sâu nên hầu hết các công trình đê phá sóng không đắp đê quây mà thi
công trực tiếp dưới nước.
Do thi công dưới nước nên cần có các thiết bị tàu hút bùn, tàu quốc, cần cầu
nổi, tàu đóng cọc, trạm trộn bê tông và các tàu thuyền vận chuyển.
Để giảm khối lượng công tác dưới nước, nên trọng lượng dùng cấu kiện đúc sẵn
lắp ghép dưới nước (khối bê tông, thùng chìm, cọc, cừ, tường góc lắp ghép …). Các
cấu kiện có thể rất lớn, do đó phải dùng đến máy móc thi công loại lớn. Bởi vậy, đặc
24


điểm chủ yếu nhất của thi công công trình đê phá sóng là sử dụng rộng rãi kết cấu lắp
ghép đúc sẵn và thiết bị thi công dưới nước có năng lực lớn.

3.4.

Thi công xây dựng ở nơi sóng gió.

Công tác thi công chỉ được tiến hành khi gió yên biển lặng, sóng không được
vượt qua mức độ quy định, chẳng hạn vận chuyển và hạ thủy thùng chìm, sóng không
được vượt quá cấp 2 (thường thì không quá cấp 1) dùng cần cẩu nổi để xếp các khối bê
tông khi sóng gió dưới cấp 2, đóng cọc khi sóng không quá cấp 1 ÷ 2.
Khi sóng quá cấp 4 (sóng cao 1,3 ÷1,9m) thì phải ngừng mọi công tác thi công
và đưa các tàu công trình (cần cẩu nổi, tàu đóng cọc…) đến nơi ẩn nấp.
Phần lớn tàu nạo vét chỉ có thể làm việc khi sóng dưới cấp 2 ÷ 3, một số tàu hút
tự hành có thể làm việc khi sóng gió tới cấp 4.
Bởi vậy, một đặc điểm nổi bật của công tác thi công công trình đê phá sóng là
sự quan hệ mật thiết giữa điều kiện khí tượng (sóng, gió…) với phương pháp kế
hoạch, tiến độ thi công và có khi kể cả với kết cấu công trình phải tuân theo dự báo
thời tiết và có biện pháp đề phòng đặc biệt, bảo đảm an toàn cho người, thiết bị và
công trình.
3.5.

Thi công trong các điều kiện khác.
Công trình đê phá sóng thường xây dựng trên nền đất yếu và rất yếu, lại chịu tải

trọng rất lớn, phải dùng phương pháp thi công đặc biệt để tăng dần tải trọng lên nền,
do đó thường phải kéo dài thời gian thi công, có khi đến 2÷ 3 năm.
Mực nước thủy triều lên xuống hàng ngày làm ảnh hưởng đến tiến độ và
phương pháp thi công.
Công trình đê phá sóng dài hàng trăm mét, mặt cắt thường không đổi nên hầu
hết cấu kiện dùng là cùng loại và khối lượng lớn. Đó là điều kiện thuận lợi nhất để áp
dụng phương pháp thi công nhanh bằng phương pháp thi công cuốn chiếu, rút ngắn
thời gian sử dụng các loại tàu công trình đắt tiền.

3.6.

Các bộ phận đặc biệt của tổ chức thi công công trình đê phá sóng

3.6.1. Cảng công trình tạm.
Khi xây dựng ở bờ biển hở, cần phải có một số bến cảng tạm thời phục vụ công
tác xây dựng, chủ yếu là để làm nơi trú ẩn cho các loại tàu công trình khi sóng gió lớn,
25