Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp xử lý ổn định nền đường đê biển kết hợp đường tỉnh 915b đoạn KM 35+000 KM 38+500, tỉnh trà vinh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (13.24 MB, 86 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------
TRƯƠNG THANH AN
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
XỬ LÝ ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG - ĐÊ BIỂN KẾT HỢP
ĐƯỜNG TỈNH 915B ĐOẠN KM 35+000 – KM 38+500,
TỈNH TRÀ VINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
ĐÀ NẴNG - NĂM 2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------
TRƯƠNG THANH AN
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
XỬ LÝ ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG - ĐÊ BIỂN KẾT HỢP
ĐƯỜNG TỈNH 915B ĐOẠN KM 35+000 – KM 38+500,
TỈNH TRÀ VINH
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số
: 85.80.205
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Châu Trường Linh
NCS. Nguyễn Thanh Quang
ĐÀ NẴNG - NĂM 2019
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả.
Các số liệu và kết quả tính toán đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả
Trương Thanh An
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Tóm tắt luận văn
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề...............................................................................................................1
2. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................2
3. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................2
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.........................................................3
5. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài nghiên cứu .............................3
6. Bố cục của luận văn ...............................................................................................3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH
CỦA NỀN ĐƯỜNG - ĐÊ KẾT HỢP...........................................................................4
1.1. Nguyên lý làm việc và sự ổn định của nền đường - đê kết hợp ......................4
1.1.1. Nguyên lý làm việc của đê biển....................................................................4
1.1.2. Nguyên lý làm việc của đường.....................................................................4
1.1.3. Nguyên lý làm việc của Đường - Đê kết hợp...............................................6
1.2. Một số quy trình tính toán xét đến ổn định của nền đường - đê kết hợp......6
1.2.1. Lý thuyết tính toán ổn định..........................................................................6
1.2.2. Lý thuyết phân tính ổn định mái dốc theo LEM.........................................7
1.2.3. Lý thuyết tính ổn định mái dốc theo FEM ..................................................8
1.2.4. Trường hợp tính toán áp dụng cho tính ổn định nền đường- đê kết hợp .8
1.2.5. Một số quy trình, tiêu chuẩn áp dụng cho tính ổn định nền đường - đê
kết hợp .....................................................................................................................9
1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến ổn định nền đường - đê kết hợp ......................10
1.3.1. Một số vấn đề gây mất ổn định nền đường - đê kết hợp thường gặp.......10
1.3.2. Các giải pháp bảo vệ nền đường - đê kết hợp thường gặp .......................11
1.4. Mô phỏng đánh giá ổn định nền đường – đê kết hợp bằng phương pháp
phần tử hữu hạn ......................................................................................................17
1.4.1. Mô hình hóa bài toán đánh giá ổn định nền đường - đê kết hợp ............17
1.4.2. Phần mềm tính toán ...................................................................................18
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................................18
Chương 2: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG
- ĐÊ KẾT HỢP ĐƯỜNG TỈNH 915B, TỈNH TRÀ VINH (ĐOẠN KM35+00 KM38+500)...................................................................................................................19
2.1. Giới thiệu tổng quan về khu vực nghiên cứu .................................................19
2.1.1. Tổng quan về điều kiện tự nhiên ...............................................................19
2.1.2. Tình hình dân sinh - kinh tế - xã hội ........................................................24
2.2. Khảo sát hiện trạng nền đường - đê biển kết hợp đường tỉnh 915B, tỉnh
Trà Vinh (đoạn Km35+00 - Km38+500) ...............................................................24
2.3. Đánh giá hiện trạng địa chất khu vực nghiên cứu ........................................25
2.4. Thống kê các hình thái mất ổn định và đề xuất mặt cắt ngang tính toán...32
2.4.1. Thống kê các hình thái mất ổn định..........................................................32
2.4.2. Phân tích hiện trạng bằng mô hình số ......................................................35
2.5. Sự cần thiết phải xử lý ổn định, bền vững tuyến đê ......................................43
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................................45
Chương 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ ỔN ĐỊNH ĐƯỜNG – ĐÊ KẾT HỢP
ĐƯỜNG TỈNH 915B, TỈNH TRÀ VINH (ĐOẠN KM35+000 - KM38+500)........46
3.1. Xây dựng phương án xử lý ổn định ................................................................46
3.1.1. Nguyên tắc lựa chọn...................................................................................46
3.1.2. Giải pháp lựa chọn .....................................................................................46
3.1.3. Sử dụng vật liệu hỗn hợp gia cố thân đường - đê.....................................50
3.2. Tính toán ổn định trượt nền đường - đê kết hợp...........................................52
3.2.1. Thông số mô hình.......................................................................................52
3.2.2. Giải pháp 1: Sử dụng cát sông đắp tôn cao mở rộng thân đê và vật liệu
hỗn hợp gia cố mái đê ..........................................................................................55
3.2.3. Giải pháp 2: Sử dụng vật liệu hỗn hợp đắp tôn cao mở rộng thân đê và
gia cố mái đê .........................................................................................................59
3.3. Lựa chọn phương án ........................................................................................62
3.3.1. Cơ sở phân tích ưu nhược điểm của từng phương án .............................62
3.3.2. Phân tích các giải pháp ..............................................................................64
3.3.3. Lựa chọn giải pháp.....................................................................................65
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................................65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................66
1. Kết luận ................................................................................................................66
2. Kiến nghị ..............................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................68
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)
TÓM TẮT LUẬN VĂN
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG - ĐÊ
BIỂN KẾT HỢP ĐƯỜNG TỈNH 915B ĐOẠN KM 35+000 - KM 38+500, TỈNH TRÀ VINH
Học viên: Trương Thanh An, Chuyên ngành: KTXD công trình giao thông
Mã số : 85.80.205 Khóa: 36 – Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt: Đề tài đánh giá hiện trạng tuyến đường đê kết hợp Đường tỉnh 915B để xác định
được các nguyên nhân gây mất ổn định mái đê, đánh giá được độ ổn định của thân đê và đề xuất
giải pháp xử lý (nền và mái đê) thông qua mô hình tính toán trên phần mềm Plaxis. Luận văn đề
xuất sử dụng hỗn hợp vật liệu địa phương đất - tro bay - xi măng 7% [19] để sửa chữa các thân đê
bị hư hỏng; đồng thời đề xuất các giải pháp xử lý tăng cường khả năng chống thấm, ổn định của
tuyến đường đê kết hợp Đường tỉnh 915B. Kết quả tính toán cho thấy, hệ số ổn định tổng thể FS
trong các trường hợp đều cao hơn hệ số chống trượt của công trình cấp IV là K = 1,20 (tổ hợp cơ
bản) và K = 1,10 (tổ hợp đặc biệt). Tính ổn định trượt: Đối với mặt cắt ngang 1, hệ số ổn định
trong các trường hợp tính toán đều nhỏ hơn hệ số ổn định cho phép, do vậy, cần có biện pháp
đảm bảo ổn định trượt mái đê phía đồng và mái đê phía biển, đối với mặt cắt ngang 2 và 3 hệ số
ổn định trong các trường hợp tính toán đều lớn hơn hệ số ổn định cho phép. Về tính lún nền
đường: Trong tất cả các trường hợp tính toán đối với các mặt cắt thì chỉ có mặt cắt ngang 1 có độ
lún nền đường lớn hơn độ lún cho phép. Do vậy, cần có biện pháp gia cố nền đường đối với mặt
cắt hiện trạng này.
Từ khóa: Đường tỉnh 915B; đường- đê; hỗn hợp đất - tro bay - xi măng 7%; ổn định; lún;
phần mềm Plaxis
ASSESSMENT OF CURRENT STATUS AND PROPOSING STABLE SOLUTIONS OF
DYKE ROAD IN PROVINCIAL ROAD 915B FROM KM 35+000 TO KM 38+500,
TRA VINH PROVINCE
Abstract: The project evaluates the current status of the provincial road 915B to identify the
causes of dike instability, assess the stability of the dyke and propose treatment solutions
(foundation and roof) through the calculation numerical model on Plaxis software. The
dissertation proposes to use local material of soil - fly ash - 7% cement mixture [19] to repair
damaged dykes; at the same time, propose solutions to enhance the waterproofing and stability of
provincial road 915B. Calculation results show that, the overall stability factor FS in all cases is
higher than the coefficient safety factor of level IV as K = 1.20 (basic combination) and K = 1.10
(special combination). Calculation results show that: For cross section 1, the coefficient of
stability in all cases is smaller than the stability coefficient allows, therefore, it is necessary to
take solutions to ensure the stability of the dyke; For cross section 2 and 3, the stability
coefficients in the calculation cases are greater than the stability coefficient allows. Calculation
results of road subsidence: all cases when calculating cross-sections, only cross-section 1 has a
base settlement greater than the subsidence allows. Therefore, it is necessary to take measures to
strengthen the roadbed for this current cross section.
Key words: Provincial road 915B; dyke road; soil - fly ash - 7%cement mixture; stability;
subsidence; Plaxis software.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
1.1
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
Tên bảng
Hệ số an toàn ổn định chống trượt K của công trình đê biển
Thống kê lượng mưa ngày lớn nhất (trạm Long Hữu)
Thống kê lượng mưa trung bình các tháng (Trạm Càng Long)
Các chỉ tiêu cơ lý các lớp đất khu vực biển Mỹ Long Nam
Bảng chỉ tiêu cơ lý cơ bản lớp đất nền
Bảng chỉ tiêu cơ lý cơ bản lớp đất đắp
Hệ số an toàn ổn định mái đê (kè)
Kết quả tính phân bố độ lún theo chiều sâu (22 TCN 262-2000)
Hệ số ổn định SF theo hiện trạng tuyến đường – đê kết hợp
Độ lún nền đường theo hiện trạng tuyến đường – đê kết hợp
Các chỉ tiêu cơ – lý – hóa của tro bay
Kết quả CBR và cắt phẳng hỗn hợp Đất - Tro bay - Xi măng
Tổng hợp các kết quả thí nghiệm và xác định các mối quan hệ
của các thành phần của hỗn hợp gia cố ở tuổi 28 ngày
Bảng chỉ tiêu cơ lý cơ bản lớp đất nền
Tính chất cơ lý các lớp vật liệu kết cấu áo đường mô phỏng trong
Plaxis
Kết quả tính toán qui đổi tải trọng
Hệ số an toàn ổn định mái đê (kè)
Hệ số ổn định SF theo giải pháp 1
Độ lún nền đường theo giải pháp 1
Hệ số ổn định SF theo giải pháp 2
Độ lún nền đường theo giải pháp 2
Trang
9
21
21
26
36
37
38
38
41
43
51
52
52
53
53
55
55
58
59
61
62
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
1.1
1.2
1.3
1.4
Tên hình
Sơ đồ mô tả trạng thái ứng suất của nền - mặt đường dưới tác
dụng của tải trọng bánh xe
Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền- áo
đường
Sơ đồ tổng quát các thành phần kết cấu của mặt cắt thiết kế đê
biển
Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với mặt trượt
tròn
Trang
5
5
6
7
1.5
Các loại hình mất ổn định đê biển ở Việt Nam
10
1.6
Mái đê phía biển được bảo vệ bởi đá lát khan
12
1.7
Bê tông tự chèn bảo vệ mái đê phía biển
12
1.8
Bảo vệ mái đê phía biển bằng nhựa Asphalt - đá đổ
12
1.9
Mái đê phía biển được trồng cỏ
13
1.10
Giải pháp trồng cỏ trong các ô lưới địa kỹ thuật tổng hợp
13
1.11
Bể bê tông trên mái đê bẫy sóng tràn
14
1.12
Bể tiêu năng trên đỉnh đê
14
1.13
Geotube được sử dụng bảo vệ bờ biển
14
1.14
Kè mỏ hàn được sử dụng bảo vệ bờ biển
15
1.15
Mô hình đê phá sóng ngầm bảo vệ bờ biển
15
1.16
Rừng ngập mặn bảo vệ bãi
15
1.17
Giải pháp nuôi bãi chống xói lỡ
16
2.1
Bản đồ quy họach mạng lưới giao thông, tỉnh Trà Vinh
18
2.2
Bản đồ hướng tuyến đê biển kết hợp đường tỉnh 915B, tỉnh Trà
Vinh
19
2.3
Hiện trạng mặt đường đê tại đoạn Km 36+200 đến Km 36+900
23
2.4
Hình ảnh hiện trạng tuyến đường đê kết hợp đường tỉnh 915B)
24
2.5
Hình trụ hố khoan M-CT tuyến đường tỉnh 915B (đoạn
Km35+000 - Km38+500)
28
2.6
2.7
Hình trụ hố khoan T-NT tuyến đường tỉnh 915B (đoạn
Km35+000 - Km38+500)
Mặt cắt ngang địa chất tuyến đường tỉnh 915B (đoạn Km35+000
- Km38+500)
29
31
2.8
Hiện tượng xói lỡ mái đê
31
2.9
Tuyến đê bị sạt lở do dòng nước chảy mạnh của cống đập Thâu
Râu
31
2.10
Hư hỏng mái đê phía biển và phía đồng
32
2.11
Đường đê hàng năm đều bị hư hỏng
33
2.12
Mặt cắt hiện trạng 1
34
2.13
Mặt cắt hiện trạng 2
34
2.14
Mặt cắt hiện trạng 3
35
2.15
2.16
2.17
Biến dạng tổng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 1 theo
trường hợp 1
Hệ số ổn định của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 1 theo
truờng hợp 1
Biến dạng tổng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 2 theo
truờng hợp 1
38
38
39
2.18
Hệ số ổn định của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 2 theo
truờng hợp 1
39
2.19
Biến dạng tổng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 3 theo
truờng hợp 1
40
2.20
Hệ số ổn định của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 3 theo
truờng hợp 1
40
2.21
Độ lún của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 1 theo truờng
hợp 1 (S = 31,03 cm)
41
2.22
2.23
Độ lún của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 2 theo truờng
hợp 1 (S = 21,22 cm)
. Độ lún của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 2 theo truờng
hợp 1 (S = 11,67 cm)
41
42
3.1
Mô hình mô phỏng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 1
47
3.2
Bảng vật liệu mô phỏng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện
trạng 1
47
3.3
Mô hình mô phỏng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 2
48
3.4
Bảng VL mô phỏng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 2
48
3.5
Mô hình mô phỏng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 3
49
3.6
Bảng VL mô phỏng của nền đuờng - đê cho mặt cắt hiện trạng 3
49
3.7
Sơ đồ xếp xe xác định tải trọng tác dụng xuống nền đường
53
3.8
Xe tải thiết kế WB20
54
3.9
Kết quả chuyển vị tổng thể cho trường hợp 1 theo giải pháp 1
55
3.10
Kết quả chuyển vị tổng thể cho trường hợp 2 theo giải pháp 1
55
3.11
Kết quả chuyển vị tổng thể cho trường hợp 3 theo giải pháp 1
56
3.12
Kết quả độ lún nền đường cho trường hợp 1 theo giải pháp 1
57
3.13
Kết quả chuyển vị tổng thể cho trường hợp 1 theo giải pháp 1
58
3.14
Kết quả chuyển vị tổng thể cho trường hợp 2 theo giải pháp 1
59
3.15
Kết quả chuyển vị tổng thể cho trường hợp 3 theo giải pháp 1
60
3.16
Kết quả độ lún nền đường cho trường hợp 1 theo giải pháp 1
61
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trà Vinh là một tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long. Phía Bắc và Tây Bắc giáp
tỉnh Vĩnh Long. Phía Đông Bắc giáp tỉnh Bến Tre với sông Cổ Chiên. Phía Tây Nam
giáp tỉnh Sóc Trăng với sông Hậu. Phía Nam và Đông Nam giáp biển Đông với hơn 65
km bờ biển, nơi có 2 cửa sông (Cung Hầu và Định An) được xem là 2 cửa sông quan
trọng thông thương khu vực đồng bằng sông Cửu Long với biển Đông, nối với cả nước
và quốc tế. Do vậy, Trà Vinh có địa thế và tầm quan trọng phát triển về kinh tế và bảo
đảm an ninh quốc phòng đối với khu vực đồng bằng sông Cửu Long;
Trong những năm gần đây, do sự thay đổi của khí hậu toàn cầu và do tốc độ phát
triển nhanh về kinh tế, xã hội, hệ thống đê sông, đê biển trên địa bàn tỉnh Trà Vinh đã
chịu sức ép rất lớn. Vào mùa gió chướng, triều cường kết hợp với sóng biển dữ dội đã
gây xói lở nghiêm trọng bờ biển. Thêm vào đó, tình trạng diễn biến bất thường của
dòng chảy, xói bồi lòng sông, bờ biển càng trở nên nghiêm trọng hơn và xu thế ngày
một gia tăng. Có một số điểm sạt lở mạnh, nguy hiểm tập trung chủ yếu là các cửa
sông, kênh rạch lớn đổ ra biển Đông, sông Cổ Chiên, sông Hậu. Đặc biệt là khu vực đê
thị trấn Mỹ Long (đoạn từ Vàm Lầu đến Đồn Biên phòng Mỹ Long) thuộc khu vực
cửa sông Cổ Chiên;
Tuyến Đường tỉnh 915B, tỉnh Trà Vinh được thành lập theo Quyết định số
21/QĐ-UBND ngày 11/01/2010 của Ủy ban nhân dân tỉnh Trà Vinh. Tổng chiều dài
tuyến: 48,8km và xây dựng 10 cầu. Điểm đầu tuyến: Giáp Quốc lộ 60 (đường dẫn vào
cầu Cổ Chiên); Điểm cuối tuyến: Giáp Đường tỉnh 914 thuộc xã Hiệp Thạnh, thị xã
Duyên Hải. Tuyến đường đi trên một đoạn tuyến đê sông và một đoạn tuyến đê biển.
Gồm 03 đoạn tuyến: Đoạn 1 (từ Km0+000 đến Km10+258): Chiều dài tuyến 10,2 Km:
Đang được đầu tư xây dựng, đã hoàn thành đưa vào khai thác sử dụng quý II năm
2019; Hai đoạn tuyến còn lại với chiều dài 38,6km đi trên đê sông và đê biển chưa
được đầu tư xây dựng. Các đoạn tuyến này hằng năm do Sở Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn Trà Vinh (đơn vị quản lý đê) có bố trí vốn duy tu, rãi đá mặt đê để đảm bảo
giao thông tuy nhiên nguồn vốn hạn hẹp nên chiều dài rãi đá cục bộ chưa đáp ứng
được nhu cầu của bà con. Việc xây dựng tuyến đường chạy dọc ven sông Cổ Chiên sẽ
tạo thuận lợi cho việc đi lại cũng như phát triển kinh tế xã hội của tỉnh và tạo thành
tuyến hành lang bao bọc ven biển xem như bến trung chuyển thủy - bộ thông qua
mạng lưới tuyến xương cá đó là các Hương lộ. Điều này không chỉ khắc phục được sự
hạn chế về năng lực vận tải đường thủy nội địa do sự khép kín tại các cửa ngõ sông bởi
hệ thống cống thủy lợi mà còn có ý nghĩa rất lớn về phương diện an ninh quốc phòng
cũng như tạo ra thế “mở” cho cả hành lang ven biển của tỉnh.
Tuyến Đường tỉnh 915B là tuyến đường bộ kết hợp đường đê sông và đê ven biển
nhằm khai thác, sử dụng có hiệu quả tài nguyên biển và vùng ven biển, phục vụ phát
2
triển kinh tế - xã hội của địa phương, tăng cường củng cố quốc phòng, an ninh nhằm bảo
vệ vững chắc chủ quyền của tỉnh Trà Vinh nói riêng và của đất nước nói chung;
Xây dựng hoàn chỉnh Đường tỉnh 915B, tỉnh Trà Vinh nhằm kết nối liên hoàn
với hệ thống giao thông trên địa bàn các huyện giáp sông Cổ Chiên, từng bước hoàn
chỉnh hệ thống giao thông trên địa bàn tỉnh Trà Vinh, đảm bảo điều kiện đi lại và hạn
chế tai nạn giao thông; rút ngắn thời gian vận chuyển hàng hóa, hành khách, tạo điều
kiện phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của tỉnh Trà Vinh và các tỉnh trong khu vực,
đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo an ninh quốc phòng của khu vực.
Chính vì vậy việc nghiên cứu đánh giá ổn định Đường tỉnh 915B, đoạn từ
(Km35+000 đến Km 38+500), tỉnh Trà Vinh là một vấn đề cần thiết và cấp bách để
ứng dụng các giải pháp xử lý ổn định bền vững một cách hiệu quả và xây dựng hoàn
thành đồng bộ toàn tuyến Đường tỉnh 915B.
2. Đối tượng nghiên cứu
- Nghiên cứu môi trường địa chất nền đê và các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định
thân đê, đoạn từ (Km35+000 đến Km38+500) thuộc tuyến Đường tỉnh 915B, tỉnh
Trà Vinh;
- Nghiên cứu trên mô hình đánh giá ổn định thân đê trước và sau khi đề xuất biện
pháp xử lý;
- Sử dụng vật liệu hỗn hợp: Đất cát tại các bãi chứa do đào Luồng tàu biển có tải
trọng lớn vào sông Hậu (Kênh Quan Chánh bố) hỗn hợp đất – tro bay – xi măng để sử
dụng làm lớp móng thi công Đường tỉnh 915B. Tận dụng vật liệu dự trữ hiện có của 15
khu chứa bùn cát diện tích các khu chứa vật liệu bùn cát khoảng 971 ha, với khối
lượng dự trữ cát hiện nay khoảng 28,5 triệu m3 và hàng năm cần phải duy tu, nạo vét
luồng với khối lượng cát bồi lắng dự trữ trung bình hàng năm 1.477.000 triệu m3 gồm
hỗn hợp đất – tro bay – xi măng để sửa chữa các thân đê bị hư hỏng, tăng cường khả
năng chống thấm.
3. Mục tiêu nghiên cứu
3.1. Mục tiêu tổng quát
Xác định được các nguyên nhân gây mất ổn định thân nền đường - đê biển kết
hợp; đánh giá được độ ổn định của nền đường hiện trạng, đề xuất giải pháp gia cường
ổn định thân nền đường đê kết hợp trên địa bàn tỉnh Trà Vinh hợp lý về kỹ thuật và
kinh tế.
3.2. Mục tiêu cụ thể
- Xác định các yếu tố gây mất ổn định thân nền đường - đê.
- Đánh giá độ ổn định của thân nền đường - đê hiện trạng;
- Đề xuất giải pháp gia cường ổn định thân nền đường - đê tại các đoạn xung yếu,
tăng cường sử dụng vật liệu thiết bị sẵn có tại địa phương.
3
- Đề xuất sử dụng vật liệu phế phẩm sẵn có tại địa phương để gia cố sửa chữa
thân đê; ứng dụng xây dựng hoàn chỉnh hệ thống đường giao thông kết hợp xây dựng
đường đê ven biển khác của tỉnh hướng tới ổn định;
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan lý thuyết và dự án thực tế liên quan đến đề tài;
- Nghiên cứu hồ sơ thiết kế, hồ sơ địa chất đánh giá các giai đoạn hư hỏng;
- Đánh giá độ ổn định nền đường - đê kết hợp thông qua mô phỏng số bằng
phương pháp phần tử hữu hạn;
- So sánh, đánh giá kết quả nghiên cứu đạt được với các nghiên cứu khác.
5. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài nghiên cứu
5.1. Ý nghĩa khoa học
- Đánh giá mức độ ổn định của đất nền đường - đê khi có sự thay đổi loại vật liệu
đắp trong khu vực tỉnh Trà Vinh;
- Đề xuất phương pháp gia cường ổn định nền đường - đê khi có sự thay đổi về
loại vật liệu đắp sẵn có tại địa phương.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Bền vững hóa hệ thống đê kết hợp đường giao thông tại tỉnh Trà Vinh;
- Góp phần nâng cao việc sử dụng vật liệu và thiết bị thi công sẵn có tại địa
phương. Các biện pháp trên mang lại hiệu quả tối đa về vận động nội lực tại địa
phương, trong nước cho việc ứng dụng phế phẩm thực tế tại tỉnh Trà Vinh.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm cơ sở tham khảo, phục vụ công tác
thiết kế, xây dựng các công trình có sử dụng kết cấu gia cố nền đường.
6. Bố cục của luận văn
Bố cục của luận văn bao gồm các chương như sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của nền đường –
đê biển kết hợp
Chương 2: Đánh giá hiện trạng và kiểm tra ổn định nền đường – đê biển kết hợp
đường tỉnh 915B, tỉnh Trà Vinh.
Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý ổn định đường – đê biển kết hợp đường tỉnh
915B, tỉnh Trà Vinh.
Kết luận và kiến nghị
Danh mục các tài liệu tham khảo
4
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH
CỦA NỀN ĐƯỜNG - ĐÊ KẾT HỢP
1.1. Nguyên lý làm việc và sự ổn định của nền đường - đê kết hợp
1.1.1. Nguyên lý làm việc của đê biển
Theo nguyên lý làm việc của đê hay còn gọi là đê điều là một lũy đất nhân tạo
hay tự nhiên kéo dài dọc theo các bờ sông hoặc bờ biển hoặc các loại đê nhân tạo tạm
thời để ngăn nước ngập một khu vực cụ thể [1].
Đặc điểm công trình đê thủy lợi: Cao trình mặt đê thường từ +4m đến +5m, vật
liệu đắp thân đê thường là đất thịt, đất cát pha, đất phù sa…Hàm lượng bùn cát càng
tăng khi tuyến đê càng xa cửa sông. Về mặt tác động, nó chịu các yếu tố tự nhiên của
động lực biển như sóng, bão, thuỷ triều, hải lưu, nước dâng, chuyển động của bùn cát
ven bờ, nước ngầm, động đất - sóng thần
Nguyên lý làm việc của đê chịu sự tác động của thủy tĩnh khi có sự chênh lệch về
mực nước từ hai phía và chịu sự tĩnh tải đất đắp thân đê, vật liệu sử dụng đắp thân và
mái đê phải chống thấm, hệ số thẩm thấu bé, đất có hàm lượng sét càng lớn sẽ tăng
cường sự ổn định của đê. Đất dính phủ mặt mái đê chọn đất á sét có hàm lượng sét từ
15 đến 30%, chỉ số dẻo đạt 10% đến 20% và không lẫn tạp chất hữu cơ. Tác đụng của
đê biển là đê ngăn nước biển, thường xuyên phải ngăn nước chống sóng biển, sóng là
tải trọng chủ yếu và tác động thường xuyên lên đê biển do đó đê biển hư hỏng phổ
biến là xói lở do sóng biển gây ra.
1.1.2. Nguyên lý làm việc của đường
Theo nguyên lý làm việc của đường hay còn gọi là đường bộ. Đường bộ là một
loại đường bao gồm cầu đường bộ, cầu, các bến phà đường bộ, các loại hầm đường bộ
và đường bộ là loại đường dành cho các loại phương tiện giao thông như ô tô, xe cơ
giới, xe máy, xe đạp và người đi bộ, đáp ứng như cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa…
[2]. Kết nối các trung tâm, khu vực lại với nhau. Đường ô tô có vai trò quan trọng bởi
có các đặc điểm sau:
- Có tính cơ động cao và vận chuyển trực tiếp.
- Vốn đầu tư ít hơn đường sắt, độ dốc dọc lớn hơn nên đi được đến các nơi có địa
hình hiểm trở.
- Tốc độ vận tải khá lớn, các trục đường cấp cao có thể cạnh tranh với hàng
không.
- Cước phí vận tải rẻ hơn nhiều so với đường hàng không.
Chức năng làm việc của đường giao thông:
- Chịu tác dụng của hoạt tải lưu thông trên đường
5
- Chịu tác động môi trường biển đổi khí hậu (mực nước dâng, điều kiện tự nhiên
nắng, gió…). Dưới tác dụng của hoạt tải và các yếu tố môi trường nền và mặt đường
thường xuyên xảy ra tình trạng lún sụp, bong tróc, nứt dọc, nứt ngang, nứt chân
chim…
Hình 1.1 Sơ đồ mô tả trạng thái ứng suất của nền - mặt đường dưới tác dụng
của tải trọng bánh xe
Hình 1.2 Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền- áo đường
6
1.1.3. Nguyên lý làm việc của Đường - Đê kết hợp
Đường giao thông trên đê là tổng hợp công trình đường và công trình đê phát huy
hiệu quả và tận dụng mặt bằng công trình kết hợp để phục vụ giao thông và bảo vệ đất
liền dưới tác động của thủy triều.
Khi thiết kế đê kết hợp giao thông cần khảo sát các chỉ tiêu cần thiết để đảm bảo
yêu cầu tính toán, thiết kế kết cấu đường phù hợp với quy định của giao thông, tính
toán xác định tải trọng thiết kế, tải trọng cho phép xe cơ giới đi trên đê: Tính toán theo
tải trọng thiết kế được cấp có thẩm quyền phê duyệt; Hình dạng và cấu tạo mặt cắt đê
biển được xác định trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật, phải đảm bảo
công trình làm việc an toàn và ổn định trong các trường hợp thiết kế và ứng phó được
với tình hình nước biển dâng do biến đổi khí hậu toàn cầu gây ra.
Hình dạng và cấu tạo mặt cắt đê biển được xác định trên cơ sở so sánh các chỉ
tiêu về kinh tế và kỹ thuật, phải đảm bảo công trình làm việc an toàn và ổn định trong
các trường hợp thiết kế và ứng phó được với tình hình nước biển dâng do biến đổi khí
hậu toàn cầu gây ra.
Mực nước thiết kế
Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát các thành phần kết cấu của mặt cắt thiết kế đê biển
1 Bảo vệ ngoài chân kè;
2 Chân kè;
3 Mái đê dưới phía biển;
4 Cơ đê phía biển
5 Mái trên phía biển;
6 Đỉnh đê;
7 Mái phía đồng;
8 Thiết bị thoát nước phía đồng;
9 Kênh tiêu nước phía đồng;
10 Tthân đê;
11 Nền đê.
1.2. Một số quy trình tính toán xét đến ổn định của nền đường - đê kết hợp
1.2.1. Lý thuyết tính toán ổn định
Hiện nay, khi phân tích ổn định mái dốc các kỹ sư thường dùng một trong hai
phương pháp: Phương pháp thứ nhất là giả định trước mặt trượt và chỉ xét trạng thái
cân bằng giới hạn của những điểm nằm trên cung trượt (thường gọi là phương pháp giả
định mặt trượt) hay còn gọi là phương pháp cân bằng giới hạn (LEM). Phương pháp
thứ hai xem nền đất là môi trường đàn hồi – dẻo và ứng dụng phương pháp phần tử
7
hữu hạn để phân tích ứng suất – biến dạng của các điểm trong nền đất hay còn gọi là
phương pháp phần tử hữu hạn (FEM).
1.2.2. Lý thuyết phân tích ổn định mái dốc theo LEM
Nguyên lý phân mảnh khối trượt theo phương pháp cân bằng giới hạn (LEM) đã
được chứng minh là khá hiệu quả trong phân tích địa kỹ thuật và vẫn đang được sử
dụng rộng rãi trong thực tế. Các bước cơ bản khi sử dụng phương pháp LEM phân tích
ổn định mái dốc là:
- Vẽ một cơ chế trượt tùy ý gồm các mặt trượt;
- Giải các phương trình cân bằng tĩnh về lực và mô men của cơ chế đó để xác
định cường độ huy động của đất hoặc các ngoại lực;
- Kiểm tra cân bằng tĩnh của các cơ chế khác và tìm cơ chế giới hạn ứng với lực
cân bằng giới hạn.
Hai hạn chế cơ bản của LEM là:
- Bỏ qua mối quan hệ ứng suất biến dạng của đất.
- Kết quả tìm được phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của kỹ sư. Lý do vì khi
giải bài toán ổn định mái dốc bẳng LEM là một quá trình thử với giả thiết là vị trí và
hình dạng mặt trượt phải được đưa vào từ đầu.
Hình 1.4 Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với mặt trượt tròn
Phương pháp LEM khởi đầu từ Fellenius (năm 1936), sau đó phát triển thành
phương pháp phân tố trượt bởi Bishop (1955). Sau Bishop, một loạt các tác giả khác
đã tham gia nghiên cứu như: Janbu, Spencer, Sharma, Morgenstern-Price, Fredlund,...
Các phương pháp sau này chủ yếu phức tạp hóa mối quan hệ giữa lực giữa các phân tố
trượt còn lại vẫn dựa trên nền là cân bằng tĩnh học. Nhưng phương pháp đầu tiên như
Bishop hoặc Janbu's Simplified chỉ thỏa mãn một trong hai điểu kiện cân bằng tĩnh (ví
dụ: hoặc là mô men như Bishop, hoặc là lực như Janbu's Simplified). Trong số các
8
phương pháp trên, phương pháp Bishop được dùng phổ biến ở nước ta hiện nay trong
phân tích ổn định mái dốc.
Một số tác giả như Duncan (1996) [3], Krahn (2003) [4] đã thực hiện đánh giá về
các phương pháp khác nhau sử dụng lý thuyết cân bằng giới hạn trong phân tích ổn
định mái dốc.
1.2.3. Lý thuyết tính ổn định mái dốc theo FEM
Nhờ sự phát triển nhanh chóng trong kỹ thuật tính toán, các phương pháp số mới
hơn như FEM đang trở nên phổ biến hơn trong lĩnh vực phân tích ổn định mái dốc.
Như Duncan (1996) [3] đã nhấn mạnh, FEM là phương pháp có thể được sử dụng để
tính toán ứng suất, biến dạng, áp lực lỗ rỗng và các đặc tính khác của khối đất trong
quá trình xây dựng (Lane và Griffiths 2000; Zheng và các cộng sự, 2005) mà không
cần đến việc giả định mặt trượt.
Các bước cơ bản khi sử dụng phương pháp FEM để phân tích ổn định mái dốc là:
- Giảm thông số C, φ đến khi khối đất bị phá hoại;
- Tính hệ số an toàn Msf;
- Sử dụng cùng với một số công cụ thiết kế tự động xác định cơ chế phá hoại
nguy hiểu nhất.
Ưu điểm đáng kể nhất của phương pháp này là xét đến quan hệ ứng suất biến
dạng của đất và loại bỏ các giả định được áp dụng trong LEM để thay đổi bài toán siêu
tĩnh thành bài toán tĩnh định. Sở dĩ nói vậy vì nếu sử dụng FEM, các điều kiện cân
bằng ứng suất, biến dạng liên tục, quan hệ ứng suất biến dạng đều được thỏa
mãn. Phân tích ổn định mái dốc theo FEM có thể được thực hiện theo hai cách sau:
Tăng tải trọng đến khi khối đất bị phá hoại (ít phổ biến) hoặc giảm cường độ sức
chống cắt của đất cho đến khi khối đất bị phá hoại (phổ biến hơn). Một số tác giả đã có
nghiên cứu về phương pháp này như: Matsui & San (1988) [5], Griffiths & Lane
(1999) [6], Brinkgreve & Bakker (1991) [7],…
1.2.4. Trường hợp tính toán áp dụng cho tính ổn định nền đường- đê kết hợp
Dựa theo nội dung tính toán ổn định công trình đê biển trong TCVN 9901:2014 –
Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển, các trường hợp tính toán áp dụng cho
tính ổn định nền đường – đê kết hợp gồm:
a. Trường hợp bình thường (tổ hợp tải trọng cơ bản):
- Mái đê phía trong đồng: Mực nước phía biển là mực nước thiết kế, mực nước
phía đồng là mực nước thấp nhất (nếu có). Đê chịu tác động của tải trọng sóng thiết kế;
- Mái đê phía biển: Mực nước biển rút nhanh từ mực nước thiết kế đến mực nước
chân triều;
b. Trường hợp bất thường (tổ hợp tải trọng đặc biệt):
- Mái đê phía đồng và phía biển trong thời kỳ thi công;
9
- Mái đê phía đồng và phía biển làm việc với mực nước thiết kế;
- Tuỳ trường hợp cụ thể của tuyến đê, tư vấn thiết kế có thể đề xuất các tổ hợp tải
trọng đặc biệt khác;
c. Đê ở vùng mưa nhiều (có lượng mưa trung bình năm từ 2000mm trở lên) phải
kiểm tra ổn định chống trượt của mái đê phải vận hành khi toàn bộ thân đê đã bị bão
hoà nước. Hệ số an toàn được áp dụng theo trường hợp bất thường.
Hệ số ổn định cho phép từng trường hợp được xác định theo bảng 1.1 [8].
Bảng 1.1 Hệ số an toàn ổn định chống trượt K của công trình đê biển
Cấp công trình
I
II
III
IV
V
Cơ bản
1,35
1,30
1,25
1,20
1,10
Đặc biệt
1,25
1,20
1,15
1,10
1,05
Tổ hợp tải trọng
1.2.5. Một số quy trình, tiêu chuẩn áp dụng cho tính ổn định nền đường - đê
kết hợp
Một số tiêu chuẩn áp dụng khi thiết kế nền đường - kè kết hợp gồm:
a. Thiết kế công trình đê - kè
- QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia - Công trình
Thủy Lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế.
- QCVN 04-02: 2010/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia - Thành phần,
nội dung hồ sơ thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công công trình thủy lợi ban
hành kèm theo Thông tư 42/2010/TT-BNNPTNT ngày 06/7/2010 của Bộ Nông nghiệp
và Phát triển nông thôn.
- TCVN 9901: 2014 – Công trình thủy lợi – Yêu cầu thiết kế đê biển.
- TCVN 8421: 2010 Công trình thuỷ lợi - Tải trọng và lực tác dụng lên CT do
sóng và tàu.
- TCVN 4253: 2012 Nền các công trì thủy công. Yêu cầu thiết kế.
b. Thiết kế công trình giao thông
- 22TCN262-2000: Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên nền đất
yếu – Tiêu chuẩn thiết kế.
- 22 TCN 171-87: Quy trình khảo sát địa chất công trình và thiết kế ổn định nền
đường vùng có hoạt động trượt, sụt, lỡ.
- TCVN 4054-05: Đường ô tô – Yêu cầu thiết kế.
- QĐ 3230/2012 BGTVT: Quy định tạm thời thiết kế mặt đường bê tông thông
thường có khe nối trong xây dựng công trình giao thông.
10
1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến ổn định nền đường - đê kết hợp
1.3.1. Một số vấn đề gây mất ổn định nền đường - đê kết hợp thường gặp
Mai Văn Công và NNK (2009) đã chỉ ra các cơ chế phá hủy đê biển ở Việt Nam
gồm các loại sau: chảy tràn (overflow) do cao trình đỉnh đê thấp hơn mực nước biển,
sóng tràn gây xói lở mái phía sau đê, sóng tràn gây mất ổn định trượt mái phía sau đê,
xói lở gây hạ thấp mặt bãi phía biển đê dẫn đến phá hủy chân đê, mất ổn định trượt
mái phía sau đê, mất ổn định trượt mái trước đê, mất ổn định cục bộ và xói ngầm do
dòng thấm từ mái phía trước sang phía sau đê (piping) (hình 1.18). Trong các cơ chế
phá hủy trên, sóng tràn gây phá hủy đê chiếm 45%; Xói lở hạ thấp mặt bãi phía trước
đê và chân đê gây mất ổn định chiếm 28%; Phá hủy lớp bảo vệ mặt đê gây mất ổn định
đê chiếm 22%. Các cơ chế khác gây mất ổn định hệ thống đê như: xói ngầm, phá hủy
nhỏ của mái và thân đê chiếm phần trăm nhỏ còn lại [9].
Trên cơ sở phân tích hiện trạng đê biển và thu thập tổng hợp các sự cố đê biển đã
xảy ra trong những năm qua kết hợp với công tác quản lý đê điều và phòng chống lụt
bão ở các cấp, có thể tổng hợp các nguyên nhân chính gây hư hỏng cho các tuyến đê
biển, cụ thể như sau:
Một là: Tác động của các điều kiện khí tượng hải văn bất thường như bão, triều
cường, lũ lụt và các biến đổi động lực bờ biển về xói bồi.
Do bão mạnh gặp triều cường, các phá hoại có thể kể đến:
+ Sóng tác dụng trực tiếp lên công trình, bằng áp lực xung kích của nó phá hoại
kết cấu bảo vệ, gây sạt trượt mái, lật các tường chắn sóng;
+ Sóng xô vỡ rồi cuốn trôi công trình hoặc bờ đất cao ven biển khi có sóng triều
cường kèm theo bão;
+ Dòng chảy bào mòn mặt bãi, hạ thấp thềm bãi, xâm thực chân công trình hoặc
bờ đất, gây sụt lở đất, đẩy lùi dần tuyến bờ vào trong. Đây là loại phá hoại khó khắc
phục nhất;
+ Bồi lấp cửa biển làm hạn chế dòng chảy, đến khi gặp triều cường dâng cao,
dòng chảy mạnh có vận tốc cao có thể phá hủy bờ, mở cửa biển mới từ phía trong.
Do bờ biển xói lở bờ biển.
Hai là: Nguyên nhân nội sinh.
Mặt cắt đê và cao trình đê nhiều tuyến không đảm bảo yêu cầu chống xói lở gây
ra uy hiếp các hộ dân sống ven biển, nhiều đoạn bị sạt lở không đảm bảo chống triều
cường, mực nước biển dâng;
Địa chất nền đê yếu gây ra phá hoại trượt và lún.
11
Hình 1.5 Các loại hình mất ổn định đê biển ở Việt Nam
1.3.2. Các giải pháp bảo vệ nền đường - đê kết hợp thường gặp
Các giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực trọng điểm được phân ra thành hai nhóm
chính: Giải pháp phi công trình và giải pháp công trình.
Giải pháp phi công trình bao gồm các giải pháp chủ yếu mang tính chất xã hội
như xây dựng thể chế chính sách, công tác quản lý, tuyên truyền vận động người dân
trong công tác bảo vệ đê biển, bờ biển.
Giải pháp công trình là những tác động của con người nhằm phòng chống và
giảm thiểu những tác động bất lợi của tự nhiên bằng các biện pháp công trình bảo vệ
bờ để giữ cho bờ biển, đê biển ổn định.
a. Giải pháp phi công trình
- Cần có biện pháp quản lý và chế tài nhằm giảm các tác động trực tiếp như việc
khai phá rừng ngập mặn và rừng phòng hộ quá mức (để làm vuông tôm, lấy nguyên
liệu đốt,…) cũng như tác động gián tiếp như việc xây dựng các tuyến đê ngăn mặn đã
làm thay đổi môi trường, khiến cho rừng ngập mặn bị suy thoái nghiêm trọng, mất
chức năng giảm sóng hạn chế sạt lở.
- Cần quản lý việc khai thác cát tại bãi biển và cồn cát ven bờ biển thật chặt chẽ.
Cấm khai thác cát bừa bãi. Chỉ khai thác cát tại những khu vực được cấp phép dựa trên
12
nghiên cứu và quy hoạch cụ thể được phê duyệt.
- Tăng cường rà soát diện tích thảm rừng ngập mặn và thảm rừng phòng hộ theo
từng thời điểm định kỳ, xác định các khu vực có nguy cơ suy thoái để có đề xuất tăng
cường khả năng bảo vệ rừng.
- Chuyển đổi cơ cấu sản xuất trong vùng hợp lý, tăng cường tỷ trọng lâm nghiệp
tại các khu vực ven biển, cửa sông ven biển, hạn chế việc khai thác dải đất ven biển
phục vụ nuôi trồng hải sản.
- Thực hiện tốt việc quy hoạch xây dựng nói chung và quy hoạch chống biển lấn,
quy hoạch tuyến đê biển nói riêng, khai thác sử dụng tổng hợp vùng ven biển, phạm vi
bảo vệ yêu cầu tối thiểu khoảng 300m từ mép bờ biển trở vào.
- Tuyên truyền, vận động chính quyền, nhân dân, giáo dục học sinh ở nhà trường
có ý thức bảo vệ các cồn cát ven bờ biển, tích cực trồng cây chắn sóng chắn cát, bảo vệ
bờ biển, bảo vệ dải rừng ngập mặn, bảo vệ môi trường biển chung tại địa bàn.
b. Giải pháp công trình
Các giải pháp công trình bảo vệ đê biển bao gồm: giải pháp bảo vệ mái đê phía
biển, giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng và giải pháp bảo vệ bãi phía trước đê.
* Các giải pháp bảo vệ mái đê phía biển
- Đá lát khan, đá miết mạch, xây vữa, tấm bê chế tạo sẵn, cấu kiện bê tông lắp
ghép tự chèn (interlocking)
Hiện nay, giải pháp đá lát khan, bê tông và cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn vẫn
là lựa chọn phổ biến nhất để bảo vệ mái đê phía biển trên thế giới (hình 1.7). Cấu kiện
bê tông tự chèn là dùng các cấu kiện bê tông có kích thước và trọng lượng đủ lớn đặt
liên kết tạo thành mảng bảo vệ chống xói cho mái phía biển do tác động của sóng và
dòng chảy (hình 1.6). Để gia tăng ổn định và giảm thiểu kích thước cấu kiện người ta
không ngừng nghiên cứu cải tiến hình dạng cấu kiện và liên kết giữa các cấu kiện theo
hình thức tự chèn [10].
Hình 1.6. Mái đê biển được bảo vệ bởi đá lát khan
13
Hình 1.7 Bê tông tự chèn bảo vệ mái đê phía biển
- Gia cố mái đê bằng phun nhựa đường (Bituminous Revetment), polymer, bê
tông sợi cacbon
Vật liệu này thường dùng kết hợp với vật liệu khác để gia cường như nhựa
đường/polymer - đá xếp, nhựa đường - bê tông khối, bê tông Asphalt được ứng dụng
trong xây dựng công trình thủy lợi, đê biển của nhiều nước tiên tiến như Na Uy, Hà
Lan, Mĩ và một số nước khác (hình 1.8).
Hình 1.8 Bảo vệ mái đê phía biển bằng nhựa Asphalt - đá đổ
- Trồng cỏ bảo vệ
Trồng cỏ trên mái đê là một giải pháp rất thân thiện với môi trường và tạo cảnh
quan đẹp. Tuy nhiên giải pháp này chỉ có thể áp dụng tại những đoạn đê không chịu
tác động trực tiếp của sóng biển, giải pháp này có thể làm giảm sự xói bề mặt của đê
do tác động của mưa lớn.
14
Hình 1.9 Mái đê phía biển được trồng cỏ
* Các giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng
- Trồng cỏ trên mái đê
Giải pháp trồng cỏ bảo vệ mái đê phía đồng được áp dụng tại nhiều quốc gia trên
thế giới. Lớp cỏ này có thể được trồng trực tiếp trên mặt đê hoặc được trồng trong các
ô chia bởi cấu kiện bê tông hay các ô làm từ vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp (geo-cell)
(hình 1.10). Rễ cỏ có khả năng chống xói bề mặt do sóng tràn rất hiệu quả.
Hình 1.10 Giải pháp trồng cỏ trong các ô lưới địa kỹ thuật tổng hợp
- Kết cấu thuỷ công giảm vận tốc xói do sóng tràn
Để làm giảm tác động của sóng tràn, bể bê tông chứa nước có thể được xây dựng
trên mặt đê. Các bể này được thiết kế có độ sâu đủ lớn để có thể lưu giữ lượng nước do
sóng tràn gây ra (hình 1.11). Lượng nước này sau đó được xả ra mái phía đồng thông
qua hệ ống thoát nước hoặc để chảy tràn nhưng trong trường hợp này năng lượng sóng
tràn đã được giảm đáng kể khi đi qua các bể tiêu năng (hình 1.12) [11].
15
Hình 1.11 Bể bê tông trên mái đê bẫy
Hình 1.12 Bể tiêu năng trên đỉnh đê
sóng tràn
* Các giải pháp bảo vệ bãi phía trước đê
- Công nghệ đê mềm Geotube
Geotube (từ viết tắt của geotextile tube) là các túi vải địa kỹ thuật hình ống được
bơm đầy cát bên trong, chúng có khả năng hoạt động như các đê mềm. Trên thế giới
hiện nay công nghệ Geotube đã được ứng dụng hiệu quả cho việc phục hồi bãi biển bị
xói lở (hình 1.13).
Hình 1.13 Geotube được sử dụng bảo vệ bờ biển
Về cơ bản có ba kiểu công trình Geotube:
1- Geotube đặt nửa chìm, nửa lộ thiên vuông góc với bờ như kiểu mỏ hàn, nhằm
hạn chế dòng ven bờ, tăng cường bồi tụ phù sa mà dòng chảy ven bờ mang theo, duy
trì tại chỗ lượng phù sa theo cơ chế bồi tụ;
2- Geotube đặt ngầm và song song với bờ, có tác dụng làm giảm bớt năng lượng
sóng lừng mạnh, nguy hiểm, tạo vùng sóng lừng nhỏ hơn, cho phép bùn cát lắng đọng
trong vùng bị xói lở;
3- Geotube đặt sát chân và trực tiếp bảo vệ các đụn cát ven biển.
- Kè mỏ hàn
Kè mỏ hàn là một loại công trình được xây dựng nhằm bảo vệ bờ biển, chúng có
chức năng giảm lưu tốc dòng chảy, giảm vận chuyển bùn cát dọc bờ, tạo vùng nước
tĩnh để giữ bùn cát bồi cho vùng bờ, bãi bị xói và có thể giảm lực xung kích của sóng
tác dụng vào bờ.
