Lựa chọn công nghệ xử lý nền mềm yếu của đập phá sóng áp dụng cho đập phá sóng dung quất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

     

NGÔ QUÝ SINH

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN MỀM YẾU CỦA
ĐẬP PHÁ SÓNG – ÁP DỤNG CHO ĐẬP PHÁ SÓNG
DUNG QUẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

     

NGÔ QUÝ SINH

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN MỀM YẾU CỦA
ĐẬP PHÁ SÓNG – ÁP DỤNG CHO ĐẬP PHÁ SÓNG DUNG

QUẤT
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY
MÃ SỐ: 60 - 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ XUÂN ROANH

HÀ NỘI, 2012


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn “ Lựa chọn công nghệ xử lý nền mềm
yếu của đập phá sóng – Áp dụng cho đập phá sóng Dung Quất ” tôi đã nhận
đuợc sự hướng dẫn, giúp đỡ, động viên của những cá nhân, tập thể. Tôi xin bày
tỏ sự cảm ơn sâu sắc nhất tới tất cả các cá nhân và tập thể đã tạo điều kiện giúp
đỡ tơi trong q trình học tập và nghiên cứu.
Trước hết tôi xin bày tỏ sự cảm ơn đối với Ban giám hiệu nhà trường,
khoa sau đại học và các thầy cô giáo bộ môn Công nghệ và Quản Lý Xây Dựng,
các thầy cô khoa Kỹ thuật Biển của Trường Đại học Thuỷ lợi đã tạo mọi điều
kiện giúp đỡ tơi hồn thành chương trình học tập và nghiên cứu.
Có được kết quả ngày hôm nay tôi vô cùng biết ơn và bày tỏ lịng kính
trọng sâu sắc đối với PGS.TS Lê Xuân Roanh người đã tận tình hướng dẫn giúp
đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Xin gửi sự cảm ơn chân thành nhất đến bố mẹ, gia đình và bạn bè đã quan
tâm, động viên và giúp đỡ trong suốt q trình học tập và cơng tác.
Tuy nhiên trong khuôn khổ một luận văn thạc sĩ, do điều kiện thời gian
hạn chế và trình độ có hạn nên luận văn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót.
Qua luận văn tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô giáo,
các đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 26 tháng 02 năm 2012.
Tác giả luận văn

Ngô Quý Sinh


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
hoàn toàn trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đã ghi trong lời cảm ơn. Các
thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn

Ngô Quý Sinh


Luận văn thạc sĩ

i

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1
2. Mục đích của đề tài .................................................................................................1
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .............................................................2
3.1. Cách tiếp cận ...............................................................................................2
3.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................2
4. Kết quả dự kiến đạt được ........................................................................................2
5. Nội dung luận văn ...................................................................................................2

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH VEN BIỂN, ĐẶC ĐIỂM
LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU ......................................................................................3
1.1.Khái quát chung về hệ thống đê chắn sóng [5] .....................................................3
1.1.1. Một đê chắn sóng liền bờ ........................................................................3
1.1.2. Hai đê chắn sóng liền bờ .........................................................................3
1.1.3. Một đê chắn sóng tự do (đê đảo) .............................................................4
1.1.4. Kết hợp đê chắn sóng liền bờ với đê chắn sóng tự do (đê đảo) ..............5
1.2. Khái quát chung về công trình biển .....................................................................6
1.2.1. Điều kiện tự nhiên và một số kiểu bờ biển Việt Nam ..............................6
1.2.2. Các giải pháp bảo vệ bờ .........................................................................10
1.2.2.1. Cơng trình gia cố mái ....................................................................14
1.2.2.2. Cơng trình ngăn cát, giảm sóng giữ bãi .........................................15
1.3.Khái qt chung về nền đất yếu ..........................................................................21
1.3.1. Khái quát chung .....................................................................................21
1.3.2. Một số đặc điểm của nền đất yếu ..........................................................22
1.3.3. Các loại đất mềm yếu thường gặp .........................................................22
1.4. Những giải pháp chung trong xử lý nền mềm yếu ............................................22
1.4.1. Các phương pháp làm chặt đất bằng biện pháp hóa lý ...........................22
1.4.1.1. Gia cố đất bằng phương pháp trộn vôi ...........................................22
Học viên: Ngô Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

ii

1.4.1.2. Gia cố đất bằng phương pháp trộn xi măng ...................................23
1.4.1.3. Gia cố đất bằng keo Polime tổng hợp .............................................24

1.4.1.4. Phương pháp khoan phụt áp lực cao (Jet -grouting) [2]................25
1.4.2. Biện pháp làm tăng độ chặt của đất .......................................................29
1.4.2.1. Gia cố đất yếu bằng các thiết bị tiêu nước thẳng đứng .................29
1.4.2.2. Giếng cát, cọc cát ...........................................................................30
1.4.2.3. Nén trước bằng tải trọng tĩnh ........................................................31
1.4.2.4. Cọc xi măng đất .............................................................................31
1.4.3. Gia cố đất yếu bằng vải địa kỹ thuật ......................................................32
1.4.4. Gia cố đất yếu bằng các phương pháp cơ học ........................................33
1.4.3.1. Nén chặt đất bằng chấn động.........................................................33
1.4.3.2. Nén chặt đất bằng thuỷ chấn ..........................................................33
1.4.3.3. Gia cố đất yếu bằng năng lượng nổ ...............................................34
1.4.5. Gia cố đất yếu bằng các phương pháp bóc bỏ và thay thế bằng vật liệu
mới ....................................................................................................................35
1.6. Kết luận chương I ...............................................................................................35
CHƯƠNG II: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ THÔNG DỤNG XỬ LÝ NỀN MỀM YẾU
CỦA ĐẬP PHÁ SÓNG ............................................................................................37
2.1. Giới thiệu chung về kết cấu đập phá sóng [15]..................................................37
2.1.1. Đê chắn sóng trọng lực tường đứng .......................................................37
2.1.1.1. Điều kiện áp dụng ...........................................................................37
2.1.1.2. Mặt cắt dọc đê chắn sóng...............................................................37
2.1.1.3. Các bộ phận cơ bản của đê tường đứng ........................................38
2.1.2. Đê chắn sóng mái nghiêng .....................................................................44
2.1.2.1. Điều kiện áp dụng ...........................................................................44
2.1.2.2. Các bộ phận cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng .....................44
2.1.2.3. Kết cấu thân đê................................................................................45
2.1.3. Đê chắn sóng hỗn hợp ...........................................................................46
2.2. Cơng nghệ xử lý nền mềm yếu của đập phá sóng ............................................47
Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy

Luận văn thạc sĩ

iii

2.2.1. Giới thiệu công nghệ cọc xi măng đất. ...................................................47
2.2.1.1. Ưu nhược điểm của cọc xi măng đất ...............................................48
2.2.1.2 Phương pháp tính tốn .....................................................................48
2.2.1.3. Phạm vi ứng dụng ...........................................................................55
2.2.1.3. Các kiểu bố trí cọc XMĐ .................................................................55
2.2.1.4. Cơng nghệ thi cơng .........................................................................57
2.2.1.5. Trình tự thi cơng cọc xi măng đất ...................................................58
2.2.2 Giới thiệu công nghệ dùng cọc đá BaLat để xử lý nền đất yếu..............58
2.2.2.1. Phạm vi áp dụng.............................................................................58
2.2.2.2 Phương pháp thi công .....................................................................59
2.2.2.3. Vật liệu thi công ..............................................................................60
2.2.2.4. Ngun lý hoạt động.......................................................................60
2.2.2.5. Tính tốn thiết kế ............................................................................60
2.2.3. Giới thiệu công nghệ cọc cát ..................................................................62
2.2.3.1. Khái niệm cọc cát ...........................................................................62
2.2.3.2. Đặc điểm cọc cát ............................................................................62
2.2.3.3. Phạm vi ứng dụng của cọc cát ........................................................62
2.2.3.3 Biện pháp thi công gia cố nền đất yếu bằng cọc cát .......................63
2.2.4. Phương pháp cố kết thấm ..............................................................67
2.2.4.1. Lý thuyết cố kết thấm......................................................................67
2.2.4.2. Các bài tốn ...................................................................................70
2.2.5. Phương pháp bóc bỏ đất yếu và thay thế bằng vật liệu mới ...................71
2.2.5.1. Công nghệ thi công .........................................................................72
2.2.5.2. Nguyên lý thay thế ..........................................................................73

2.3. Kết luận chương II ......................................................................................74
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN MỀM YẾU CỦA ĐẬP PHÁ
SÓNG DUNG QUẤT ...............................................................................................75
3.1. Giới thiệu cơng trình cảng Dung Quất và đập phá sóng Dung Quất [3]............75
3.1.1. Giới thiệu về cảng Dung Quất-Quảng Ngãi ...........................................75
Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

iv

3.1.2. Giới thiệu về đê chắn sóng Dung Quất .................................................77
3.1.3. Sự cần thiết phải có đê chắn cát, yêu cầu che chắn ...............................77
3.2. Quy mô kết cấu đập phá sóng ............................................................................78
3.2.1. Tuyến đập ...............................................................................................78
3.2.2. Cấu tạo mặt cắt ngang ...........................................................................79
3.2.3. Túi bùn trong tuyến cơng trình ...............................................................81
3.2.3.1. Vị trí và khối lượng túi bùn ............................................................81
3.2.3.2. Các chỉ tiêu cơ lý của túi bùn Dung Quất .......................................81
3.3. Lựa chọn giải pháp xử lý túi bùn Dung Quất.....................................................83
3.3.1. Phương pháp khoan phụt áp lực cao cứng hóa túi bùn ..........................83
3.3.2. Phương pháp dùng cọc cát đầm để xử lý túi bùn ..................................83
3.4 Phương pháp tính tốn cọc cát ...........................................................................84
3.4.1. Lý thuyết tính tốn cọc cát .....................................................................84
3.4.1.1. Xác định hệ số rỗng của đất sau khi nén chặt bằng cọc cát ..........84
3.4.1.2. Xác định diện tích nền được nén chặt ............................................84
3.4.1.3. Thiết kế cọc cát...............................................................................85

3.4.2. Ứng dụng cọc cát trong xử lý nền đất yếu đập phá sóng Dung Quất ....96
3.4.2.1. Đặc điểm cơng trình ........................................................................96
3.4.2.2. Kết quả tính tốn và thiết kế ...........................................................97
3.5. Kết luận chương III ..........................................................................................102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................103
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................105
PHỤ LỤC ................................................................................................................107

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1- Mặt bằng khu cảng nước với 01 đê chắn sóng kiểu liền bờ. ...................... 3
Hình 1.2. Mặt bằng cảng khu nước với 02 đê chắn sóng kiểu liền bờ (Cảng Mai
Lao, Đài Loan). ........................................................................................................... 4
Hình 1.3. Mặt bằng cảng khu nước với 02 đê chắn sóng kiểu liền bờ (Cảng
Elizebeth, Humewood, Nam Phi)................................................................................ 4
Hình 1.4. Mặt bằng khu cảng, khu nước với đê chắn sóng tự do (Cảng Laem
Chabang, Thai Lan). .................................................................................................... 5
Hình 1.5. Một khu cảng nước với đê chắn sóng tự do( Cảng ở Arzew, Algeria). ..... 5
Hình 1.6. Một khu cảng, khu nước với đêc chắn sóng liền bờ kết hợp đê chắn tự do 6
( Cảng Colombo, Srilanka). ........................................................................................ 6
Hình 1.7- Một khu cảng Odessa, Ukraina. ................................................................. 6
Hình 1.8- Các hịn đảo nhỏ ở vịnh Hạ Long có vai trị như đập phá sóng. ................ 7

Hình 1.9- Bãi biển Đồng Châu, Thái Bình. ................................................................ 8
Hình 1.10- Bãi biển cửa sơng Tiền Giang ở Gị Cơng. .............................................. 8
Hình 1.11- Bãi biển cát ở Quảng Bình.. ..................................................................... 9
Hình 1.12-Bờ biển đá gốc ở chân đèo Hải Vân......................................................... 9
Hình 1.13- Mỏ hàn biển đơn giản có cao trình đỉnh thấp......................................... 16
Hình 1.14 - Mỏ hàn biển đơn giản có cao trình đỉnh cao. ........................................ 16
Hình 1. 15- Một số hình ảnh đê phá sóng ở Hà Lan. ............................................... 16
Hình 1.16 - Mặt cắt ngang đê phá sóng. ................................................................... 17
Hình 1.17 - Hình ảnh ba chiều của đê phá sóng xa bờ( Detached breakwater). ...... 17
Hình 1.18- Đê phá sóng ngồi khơi.......................................................................... 17
Hình 1.19- Hình ảnh khối Teltrapod ,Accropode, Dolos sử dụng trong đê phá sóng
mái nghiêng. .............................................................................................................. 19
Hình 1.20- Hình ảnh xây dựng đập chắn sóng tường đứng. ................................... 19
Hình 1.21- Hình ảnh vị trí xây dựng đập chắn sóng điển hình. ............................... 20
Hình 1.22- Cơng nghệ đơn pha. ............................................................................... 26
Hình 1.23- Cơng nghệ hai pha. ................................................................................. 26
Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

vi

Hình 1.24- Cơng nghệ 3 pha..................................................................................... 27
Hình 1.26- Phạm vi ứng dụng hiệu quả của các loại cơng nghệ khoan phụt. .......... 29
Hình 2.1- Mặt cắt dọc đê chắn sóng. ........................................................................ 38
Hình 2.2- Kết cấu đệm đá. ........................................................................................ 40
Hình 2.3- Kết cấu phần trên. .................................................................................... 40

Hình 2.4- Kết cấu khối rỗng. .................................................................................... 42
Hình 2.5- Một kết cấu Cyclopit điển hình. ............................................................... 42
Hình 2.6- Một kết cấu thùng chìm. .......................................................................... 43
Hình 2.7- Một kết cấu thùng chìm. .......................................................................... 44
Hình 2.8- Chân khay đê chắn sóng mái nghiêng. ..................................................... 45
Hình 2.9- Đê mái nghiêng bằng đá đổ. ..................................................................... 46
Hình 2.10- Đê mái nghiêng bằng khối Tetrapote. .................................................... 46
Hình 2.11- Sơ đồ phá hoại của đất dính gia cố bằng cột xi măng-đất ..................... 49
Hình 2.12- Quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu XMĐ. ....................................... 50
Hình 2.13-Phá hoại khối. .......................................................................................... 51
Hình 2.14-Phá hoại cắt cục bộ. ................................................................................. 51
Hình 2.15- Sơ đồ tính tốn biến dạng....................................................................... 52
Hình 2.16 - Sơ đồ tải trọng truyền cho cột ............................................................... 55
Hình 2.17- Sơ đồ tải trọng truyền cho đất không ổn định giữa các cột................... 55
khi tải trọng vượt quá độ bền rão. ............................................................................. 55
Hình 2.18- Bố trí cọc trồn khơ: 1 Dải, 2 nhóm, 3 lưới tam giác, 4 lưới vng ........ 56
Hình 2.19- Bố trí cọc trùng nhau theo khối. ............................................................. 56
Hình 2.20- Bố trí cọc trộn ướt trên mặt đất: 1 Kiểu tường, 2 Kiểu kẻ ô, 3 Kiểu khối,
4 Kiểu diện. ............................................................................................................... 56
Hình 2.21- Bố trí cọc trộn ướt trên biển: 1 Kiểu khô, 2 Kiểu tường, 3 kiểu kẻ ô, 4
Kiểu cột, 5 Cột tiếp xúc. 7 Kẻ ơ tiếp xúc, 8 Khối tiếp xúc. ...................................... 56
Hình 2.22- Bố trí cọc trùng nhau trộn ướt, thứ tự thi cơng. ..................................... 57
Hình 2.23- Mạng lưới cọc đá Balat. ......................................................................... 61
Hình 2.24- Các thơng số đặc trưng. .......................................................................... 61

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy

Luận văn thạc sĩ

vii

Hình 2.25-Trình tự thi cơng cọc cát. ........................................................................ 64
Hình 2.26- Mũi cọc bằng đệm gỗ và bằng mũi cọc có bản lề. ................................. 65
Hình 2.28- Thiết bị thi cơng đóng cọc cát dưới nước. ............................................. 67
Hình 2. 29- Sơ đồ cố kết của đất chịu tải trọng phân bố đều. .................................. 68
Hình 2.30 - Tàu hút bùn tự hành .............................................................................. 73
Hình 2.31- Xử lý nền đập bằng đệm cát. ................................................................. 74
Hình 3.1- Tổng thể cảng Dung Quất – Quảng Ngãi. ................................................ 76
Hình 3.2- Mặt bằng đê chắn sóng Dung Quất. ......................................................... 77
Hình 3.3- Phương án bố trí đê chắn sóng. ................................................................ 79
Hình 3.5- Cắt ngang điển hình mơ hình đê chắn sóng Dung Quất. ......................... 80
Hình 3.6- Miêu tả vị trí túi bùn................................................................................ 81
Hình 3.7: Bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt đất nền............................................... 85
Hình 3.8- Sơ đồ bố trí cọc cát. .................................................................................. 86
Hình 3.9: Biểu đồ xác định khoảng cách giữa cọc cát. ............................................ 88
Hình 3.10- Cắt dọc địa chất đê chắn sóng Dung Quất ............................................. 96
Hình 3.11- Cắt ngang đoạn xử lý B đê chắn sóng Dung Quất. ................................ 97
Hình 3.12-Mặt cắt tính tốn đoạn B. ........................................................................ 98

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1- Chiều dài các kiểu bờ biển Việt Nam. ..................................................... 10
Bảng 1.2 - Một số giải pháp bảo vệ bờ biển. ............................................................ 11
Bảng 1.3- Dạng kết cấu mái và điều kiện áp dụng. .................................................. 14
Bảng 2.1- Trọng lượng khối xếp theo chiều cao sóng tính tốn............................... 41
Bảng 2.2- Phận loại đá. ............................................................................................. 45
Bảng 3.1- Bảng chỉ tiêu tính tốn túi bùn. ................................................................ 83
Bảng 3.2 - Hệ số η. .................................................................................................. 89
Phụ lục 1 - Hệ số tra A, B, D.................................................................................. 107
Phụ lục 2 - Trị số lực dính c(t/m2), góc ma sát trong ϕ (độ), môđun biến dạng
E 0 (kG/cm2) của cát không phụ thuộc vào nguồn gốc và tuổi của chúng.[12] ........ 108
Phụ lục 3 -Trị số lực dính c(t/m2), góc ma sát trong ϕ (độ) của đất sét ở trầm tích kỷ
thứ tư ( khi 0 ≤ B ≤ 1 ).[12] ................................................................................... 109
Phụ lục 4 - Trị số môđun biến dạng E 0 (kG/cm2) của đất sét thuộc trầm tích kỷ thứ
tư.............................................................................................................................. 111
Phụ lục 5- Phương pháp tính tốn độ lún và đặc tính của đất. ............................... 112

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3600 km, lãnh hải và vùng đặc quyền kinh

tế của nước ta gấp 3 lần đất liền, mang lại cho chúng ta nhiều nguồn tài ngun vơ
giá nhưng cũng khơng ít hiểm họa.
Giao thông vận tải thủy của Việt Nam tương đối phát triển, dọc theo bờ biển
có nhiều cảng hở, các cảng nằm trong nội địa thơng thương với bên ngồi qua luồng
tàu vùng cửa biển cần được bảo vệ bằng các cơng trình đê chắn sóng và ngăn cát.
Tuy nhiên việc xây dựng các cảng biển lớn gặp khó khăn do địa chất nền
khơng ổn định, yếu kém, khó có thể xây dựng các cơng trình phục vụ và khai thác
trong cảng. Khi thi cơng cơng trình biển trên nền đất yếu cần có biện pháp phù hợp
nhằm đảm bảo độ an toàn, giá thành hạ và thời gian thi cơng cho phép. Một trong
những khó khăn gặp phải là việc xử lý những túi bùn lớn nằm sâu bên dưới lịng
biển, việc thi cơng xử lý túi bùn ln gặp khó khăn và tốn kém. Nếu khơng xử lý túi
bùn, tuyến cơng trình đi qua rất dễ bị sụt lún gây mất ổn định.
Trong nội dung luận văn này tác giả đưa ra các công nghệ xử lý nền đất yếu
nhưng tập trung vào phương pháp cọc cát đầm chặt (SCP). SCP làm tăng sức chịu
tải, giảm độ lún của đất nền, tăng nhanh thời gian cố kết và mức độ ổn định cho đất
nền. SCP có thể áp dụng để cải tạo cả nền đất rời và đất dính, đặc biệt khi nền đất
yếu có chiều dày từ 15m đến 30 m thì đây là biện pháp rất hiệu quả. Đây là phương
pháp thi công trên biển, được nhiều nước trên thế giới áp dụng. Tác giả kiến nghị
nên áp dụng ở Việt Nam.
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
-

Khảo sát đánh giá cơng trình biển ở Việt Nam.

-

Nêu một số biện pháp xử lý nền đất yếu trong đó đi sâu vào việc xử lý túi

bùn bằng cơng nghệ cọc cát.
-

Tính tốn thiết kế cọc cát .

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

2

3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Cách tiếp cận
-

Điều tra, khảo sát.

-

Tìm hiểu tài liệu thực tế và kinh nghiệm.

3.2. Phương pháp nghiên cứu
Trình bày các công nghệ xử lý nền đất yếu của đập phá sóng.
4. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
- Nghiên cứu giải pháp xử lý túi bùn đảm bảo kinh tế và kỹ thuật.
- Công nghệ thi công cọc cát.
5. NỘI DUNG LUẬN VĂN
Nội dung luận văn gồm các phần sau đây:
- Phần mở đầu: Giới thiệu tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài, mục đích, đối

tượng và phương pháp nghiên cứu.
- Chương 1: Giới thiệu chung về cơng trình ven biển, đặc điểm làm việc của
kết cấu.
- Chương 2: Một số công nghệ thông dụng xử lý nền mềm yếu của đập phá
sóng.
- Chương 3: Tính tốn cơng nghệ xử lý túi bùn đập phá sóng Dung Quất.
- Kết luận và kiến nghị.
- Tài liệu tham khảo.
- Phụ Lục.

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

3

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH VEN BIỂN, ĐẶC ĐIỂM
LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐÊ CHẮN SÓNG [5]
1.1.1. Một đê chắn sóng liền bờ
Giải pháp xây dựng 01 đê chắn sóng liền bờ để bảo vệ khu vực nước thường
được áp dụng cho cảng nằm trong vịnh nửa kín hoặc dạng đường bờ lõm. Gốc đê
được xây dựng nối liền với đường bờ của vùng lãnh thổ nhô ra biển. Tuyến đê được
hoạch định để che chắn được nhiều nhất sóng từ biển xâm nhập vào vào khu nước
cần bảo vệ. Trong một số trường hợp ngoài 01 đê chắn sóng liền bờ có thể xây dựng
thêm 1 kè mỏ hàn để chắn cát và hạn chế xói lở phần bờ cịn lại.

Hình 1.1- Mặt bằng khu cảng nước với 01 đê chắn sóng kiểu liền bờ.
a. Một khu cảng ArZew

b. Cảng cho khu liên hợp gang thép Formosa.

1.1.2. Hai đê chắn sóng liền bờ
Giải pháp xây dựng 02 đê chắn sóng liên bờ tạo thành hình dáng kiểu hai cánh
cung vây quanh và bảo vệ khu nước của cảng được áp dụng khá phổ biến cho các
cảng biển trên thế giới. Loại này thường được áp dụng cho cảng xây dựng trên vùng
bờ biển hở và có sự hoạt động mạnh mẽ của dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ. Hai
đê chắn sóng liền bờ có thể bố trí đối xứng hoặc khơng đối xứng. Khi bố trí 02 đê
chắn sóng khơng đối xứng, đê có chiều dài lớn hơn thường được xây dựng ở phía có
hướng sóng chủ yếu. Với một số cảng, tại đê phụ có thể kết hợp bến cập tàu và khi
Học viên: Ngô Quý Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

4

đó đê chắn sóng cịn có chức năng như một kè mỏ hàn bảo vệ bờ cho lãnh thổ cảng
đã được tơn tạo.

Hình 1.2. Mặt bằng cảng khu nước với 02 đê chắn sóng kiểu liền bờ (Cảng Mai Lao,
Đài Loan).

Hình 1.3. Mặt bằng cảng khu nước với 02 đê chắn sóng kiểu liền bờ (Cảng Elizebeth,

Humewood, Nam Phi).
1.1.3. Một đê chắn sóng tự do (đê đảo)
Giải pháp xây dựng 01 đê chắn sóng tự do (đê bao) thường được xây ở những
cảng nằm trong vùng vịnh (đường bờ cong hình dáng vịnh có chiều rộng nhỏ hơn
chiều dài và sóng xâm nhập vào vịnh chủ yếu theo một hướng). Khu nước với một
đê bao nói chung hay được áp dụng cho vị trí xây dựng cảng mà ở đó khơng có sự
hoạt động của dịng vận chuyển bùn cát dọc bờ.

Học viên: Ngô Quý Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

5

Hình 1.4. Mặt bằng khu cảng, khu nước với đê chắn sóng tự do (Cảng Laem
Chabang, Thai Lan).
Trong trường hợp có hoạt động của dịng vận chuyển bùn cát dọc bờ, đê đảo
thường được kết hợp thêm 02 đê phụ có chức năng chắn cát và làm việc giống như
một kè mỏ hàn.

Hình 1.5. Một khu cảng nước với đê chắn sóng tự do( Cảng ở Arzew, Algeria).
1.1.4. Kết hợp đê chắn sóng liền bờ với đê chắn sóng tự do (đê đảo)
Trong trường hợp khu nước được u cầu bảo vệ có quy mơ lớn, hoặc trải dài
dọc theo đường bờ, hoặc có dạng hình trịn thì giải pháp kết hợp 01 hoặc 02 đê liền
bờ với một hoặc nhiều đê tự do để bảo vệ khu nước là một giải pháp thường gặp.
Khi kết hợp đê chắn sóng liền bờ với đê tự do thì cảng cũng thường bố trí 02 đến 03
cửa cảng.

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

6

Hình 1.6. Một khu cảng, khu nước với đê chắn sóng liền bờ kết hợp đê chắn tự do
( Cảng Colombo, Srilanka).

Hình 1.7- Một khu cảng Odessa, Ukraina.
1.2. KHÁI QT CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH BIỂN
1.2.1. Điều kiện tự nhiên và một số kiểu bờ biển Việt Nam
Nước ta có đường bờ biển dài hơn 3600 km trải dài từ Móng Cái đến Hà Tiên.
Căn cứ cấu tạo địa chất, hình thái học và các đặc điểm riêng nổi bật của bờ biển có
thể nêu ra một số kiểu bờ biển đặc trưng của nước ta như sau :[9]
(a) Bờ biển vùng vịnh
Vùng biển từ Móng Cái đến Hải Phịng có hàng ngàn đảo lớn nhỏ, chạy dài và
có xu thế song song với đường bờ, tạo nên nhiều vịnh kín gió như các vịnh Hà Cối,

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

7

Đầm Hà, Bái Tử Long và Hạ Long. Các hịn đảo nhỏ có vai trị giống như các đập
phá sóng, nhờ đó, mặt nước trong vịnh êm, sóng nhỏ. Tác động của thuỷ triều đã
bào mịn các hịn đảo (hình 1.8).

Hình 1.8- Các hịn đảo nhỏ ở vịnh Hạ Long có vai trị như đập phá sóng.
Bờ biển vùng vịnh có đặc điểm nổi bật là chịu tác động của sóng nhỏ, lưu tốc
của dịng chảy ven bờ nhỏ, bờ biển ít bị xói lở.
(b) Bờ biển bùn vùng cửa sông
Bờ biển bùn vùng cửa sông rất phổ biến ở nước ta, nhất là ở vùng bờ biển
châu thổ Bắc Bộ và Nam Bộ.
Bờ biển miền châu thổ Bắc Bộ, từ Hải Phịng đến Ninh Bình có nhiều cửa
sông đổ ra biển. Về mùa lũ, các con sông mang nhiều phù sa chảy qua các cửa Nam
Triệu, Cửa Cấm, Lạch Tray, Văn Úc (Hải Phòng); Cửa Lan, Diêm Điền, Trà Lý
(Thái Bình); cửa Ba Lạt, Lạch Giang (Nam Định) và Cửa Đáy (Ninh Bình).
Bờ biển châu thổ Nam Bộ, từ Tiền Giang đến Rạch Giá có nhiều cửa sông của
hệ thống sông Cửu Long đổ ra biển. Về mùa lũ, các con sông mang nhiều phù sa
chảy qua các cửa sông Tiền, sông Hậu...
Kết quả là, các dải bờ biển vùng cửa sông được thành tạo từ phù sa và cát hạt
mịn và hình thành loại bờ biển bùn, địa hình bãi biển khá bằng phẳng, thoải dần từ
bờ ra khơi (hình 1.9 và hình 1.10).

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

8

Hình 1.9- Bãi biển Đồng Châu, Thái Bình.

Hình 1.10- Bãi biển cửa sơng Tiền Giang ở Gị Cơng.
(c) Bờ biển cát và cồn cát
Bờ biển cát có ở rất nhiều nơi của cả Bắc bộ, Trung Bộ và Nam Bộ. Như bờ
biển Bãi Cháy (Quảng Ninh), Đồ Sơn (Hải Phịng), Sầm Sơn (Thanh Hố), Cửa Lị
(Nghệ An), Thiên Cầm (Hà Tĩnh), Nhật Lệ (Quảng Bình), Thuận An (Thừa ThiênHuế), Nha Trang (Khánh Hoà), Hà Tiên (Kiên Giang)... ở Hà Tĩnh, Quảng Bình,
Quảng Trị và Thừa Thiên - Huế, bờ biển có nhiều bãi cát và cồn cát (hình 1.11).

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

9

Hình 1.11- Bãi biển cát ở Quảng Bình.
(d) Bờ biển đá gốc
Có nhiều nơi, núi đá áp sát ra biển, đường bờ biển là các sườn đá gốc như ở
Móng Cái, chân đèo Hải Vân (hình 1.12), Sơn Trà, Dung Quất, Cam Ranh, Quy
Nhơn... Đặc điểm của bờ biển đá gốc là vách bờ có tính ổn định cao, độ sâu của
biển lớn ngay sát chân vách đá.

Hình 1.12-Bờ biển đá gốc ở chân đèo Hải Vân.
(e) Bờ biển cuội sỏi
Bờ biển cuội sỏi là sản phẩm của q trình phong hố đá gốc tại chỗ, hoặc

được vận chuyển từ một nơi khác đến bởi dòng chảy trong sơng và dịng chảy ven
bờ ngồi biển.

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

10

Theo GS. Ngơ Đình Tuấn, chiều dài các kiểu bờ biển Việt Nam được nêu
trong bảng 1.1 như sau:
Bảng 1.1- Chiều dài các kiểu bờ biển Việt Nam.
TT

Kiểu bờ biển

Chiều dài (km)

1

Bờ biển thấp và bãi biển.

1216,50

2

Bờ biển thấp bị xói lở.

404,00

3

Bờ đụn cát – bãi cát.

655,00

4

Bờ đụn cát – bãi cát bị xói lở.

228,50

5

Bờ biển có đầm, phá, vụng bị chắn bởi cồn cát.

122,50

6

Bờ biển có đầm, phá, vụng chắn bởi cồn cát bị xói lở

28,30

7

Bờ biển có vụng, vịnh.

93,50

8

Bờ đá thấp có bãi biển.

51,00

9

Bờ đá thấp khơng có bãi biển.

99,50

10

Vách đá có bãi biển.

132,00

11

Vách đá khơng có bãi biển.

577,00

Tổng cộng

3607,8 km

1.2.2. Các giải pháp bảo vệ bờ
Các giải pháp bảo vệ bờ biển bao gồm giải pháp cơng trình và phi cơng trình.
Giải pháp cơng trình: là những tác động của con người can thiệp vào bờ biển
tự nhiên bằng các cơng trình bảo vệ bờ biển, nhằm điều chỉnh và phòng chống các
tác động bất lợi của tự nhiên, giữ cho bờ biển ổn định, phục vụ cho các yêu cầu và
mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội.
Giải pháp phi cơng trình: cũng là những tác động của con người nhằm điều
chỉnh và phòng chống các tác động bất lợi của tự nhiên, giữ cho bờ biển ổn định,
phục vụ cho các yêu cầu và mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội; nhưng bằng giải
pháp sinh học (phát triển rừng ngập mặn, rừng cây chắn gió cát ven biển) và giải
pháp mang tính chất xã hội (như xây dựng luật pháp, chính sách, công tác tổ chức,
quản lý, tuyên truyền, giáo dục, vận động, thuyết phục nhân dân...).
Học viên: Ngô Quý Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

11

Tóm tắt một số giải pháp bảo vệ bờ biển nêu trong bảng 1.2 sau.
Bảng 1.2 - Một số giải pháp bảo vệ bờ biển.
TT

Giải pháp bảo vệ bờ biển

Chức năng

A Giải pháp cơng trình
Ngăn thuỷ triều, ngăn nước biển dâng, chắn
1

Đê biển

sóng, ổn định bờ biển, các vịnh và cửa sông,
bảo vệ cho các vùng dân sinh-kinh tế bên trong
bờ biển, phục vụ khai hoang lấn biển và ni
trồng thuỷ sản...

2

Kè biển

Phịng chống sạt lở mái dốc, bảo vệ bờ và
bãi biển
Phịng chống xói lở, gây bồi, ổn định bờ
biển, ngăn chặn dòng bùn cát ven bờ, giữ bùn
cát lại gây bồi cao cho vùng bãi bị xâm thực,
điều chỉnh đường bờ biển, làm cho phương

3

Đập mỏ hàn

của dịng gần bờ thích ứng với phương truyền
sóng, giảm nhỏ lượng bùn cát trôi, che chắn
cho bờ khi bị sóng xiên góc truyền tới, tạo ra
vùng nước yên tĩnh, làm cho bùn cát trơi bồi

lắng lại, hướng dịng chảy ven bờ đi ra vùng xa
bờ, giảm sóng ven bờ.
Chống lại tác động của sóng, giảm lưu tốc
dịng chảy, gây bồi, phịng chống xói...bảo vệ
các cảng, luồng vận tải thuỷ và bờ biển. Ở

4

Đập phá sóng

vùng bờ biển đáy cát tương đối thô, bùn cát
trôi bờ biển chiếm ưu thế, vùng bờ biển tương
đối nhỏ, độ dốc đáy lớn, sóng truyền xun
góc vào bờ, dải sóng vỡ hẹp thì sử dụng hệ
thống mỏ hàn sẽ có hiệu quả, vùng đáy biển

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

12

thoải, sóng tác dụng vng góc với đường bờ,
dải sóng vỡ rộng, thường sử dụng tường cản
sóng hoặc kè chữ T.
Chặn các cửa sông, tạo ra các cửa khẩu cuối
cùng của lịng dẫn thuỷ triều, bịt kín các vùng

nước nông... để cải tạo đất, nuôi thuỷ sản, rút
ngắn chiều dài bảo vệ bờ biển, tạo ra các hồ
5

Đập quây chặn dòng chảy

trữ nước ngọt, tạo ra các vụng khai thác năng
lượng thuỷ triều, tạo ra các vụng tàu đậu, tránh
bão, tạo ra các vụng để thi công, làm đường bộ
hoặc đường sắt để nối liền các khu vực, để sửa
chữa các bãi biển có đê, chống dịng chảy tràn,
tạo ra các hồ nuôi cá, và cắt đoạn sơng cong.
Ngăn nước biển, phịng chống triều cường

6

Tường ngăn nước biển

và tác động của sóng, giảm cao độ của đỉnh đê,
ổn định bờ biển.

7

Nạo vét, bồi lắng nhân tạo
Các đập ngăn mặn cửa

Phun đất cát phục vụ cải tạo đất, đắp đê, san
lấp xây dựng, bảo vệ đáy, bờ và bãi biển.
Phịng chống triều cường, sóng lớn khi bão

sơng; đập tháo nước và biển, nhiễm mặn cửa sơng, thốt lũ và tiêu úng
chắn sóng cồn, đập tràn từ nội đồng.
8

tháo nước ngưỡng thấp, các
cống ngầm lấy nước biển
và tiêu nước ra biển phục
vụ làm muối và ni trồng
thuỷ sản...

9

Cơng trình ni bãi

10

Các cơng trình chun

Học viên: Ngơ Q Sinh

Bơm cát định kỳ để nuôi bãi, phục vụ du
lịch và ổn định bờ biển.
Chức năng chun mơn của mỗi cơng trình:
Ngành xây dựng cơng trình thủy


Luận văn thạc sĩ

13

môn khác liên quan đến bảo cống tiêu, đập ngăn mặn tiêu thoát lũ ra biển,
vệ bờ, bãi và đáy biển

các đường và cầu giao thông... Cần chú ý các
tác động bất lợi của chúng đối với bảo vệ bờ
biển, bãi và đáy biển.

11

Thảm cây, cỏ trên các bộ
phận cơng trình bảo vệ

Bảo vệ mái dốc đê, bờ và bãi biển một cách
thân thiện với môi trường tự nhiên.

B Giải pháp phi cơng trình
Rừng ngập mặn (rừng tự
1

Giảm tác động của sóng, gây bồi, phịng

nhiên hoặc nhân tạo ở bãi chống xói lở, ổn định bờ và bãi biển.
biển)

2

Trồng cây trên đụn cát
và bờ biển

Phịng chống xói mịn, ngăn cát bay, cải tạo

mơi trường sinh thái bền vững .
Bảo vệ bờ biển cũng là bảo vệ đất nước.

3

Luật pháp, chính sách, tổ Nhà nước, Chính phủ, Chính quyền địa
chức và quản lý

phương và nhân dân đều có trách nhiệm thực
hiện.

Tuyên truyền, giáo dục,
4

vận động, thuyết phục nhân
dân ...

Làm cho mọi người dân hiểu rõ và có trách
nhiệm góp phần bảo vệ và phát triển rừng ngập
mặn, mơi trường biển, bảo vệ các cơng trình
trên bờ biển.

Đặc điểm và hiệu quả của giải pháp cơng trình và giải pháp phi cơng trình: cả
hai giải pháp nêu trên đều quan trọng, không thể thay thế cho nhau. Giải pháp phi
cơng trình có ưu điểm nổi bật là gìn giữ và bảo vệ bờ biển tự nhiên, cải biến điều
kiện tự nhiên và xã hội của bờ biển mà không làm ảnh hưởng đến phát triển sinh
thái bền vững. Tuy nhiên, khi bờ biển chịu các tác động mạnh của tự nhiên và bị xói
lở, phá hoại nghiêm trọng thì phải dùng đến biện pháp cơng trình mới có thể làm
cho bờ biển ổn định trở lại được. Khi sử dụng biện pháp cơng trình, cũng đồng thời

Học viên: Ngơ Q Sinh

Ngành xây dựng cơng trình thủy