Nghiên cứu kết cấu và biện pháp thi công cho tuyến kè bảo vệ đê biển của huyện quỳnh lưu tỉnh nghệ an

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn
GS.TS. Vũ Thanh Te đã vạch ra những định hướng khoa học và tận tình hướng dẫn
tác giả trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường đại học Thủy Lợi về sự
giúp đỡ trong suốt thời gian tác giả học tập và nghiên cứu tại trường.
Cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Sở Nông Nghiệp và phát triển nông thôn
Nghệ An, tập thể Ban Quản lý dự án ngành Nông nghiệp Nghệ An nơi tác giả đang
công tác đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành chương trình học tập
và luận văn đúng thời hạn.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong
gia đình đã ln quan tâm, động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để tác giả
hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2014

Tác giả

Đặng Quang Hào


BẢN CAM KẾT
Họ và tên học viên:

Đặng Quang Hào

Chuyên ngành:

Xây dựng cơng trình thủy

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu kết cấu và biện pháp thi công cho tuyến kè
bảo vệ đê biển của huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An”.
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tơi hồn tồn là do tơi làm. Những kết
quả nghiên cứu, tính tốn là trung thực, khơng sao chép từ bất kỳ nguồn thơng tin
nào khác. Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm và chịu bất kỳ hình thức
kỷ luật nào của Khoa và Nhà trường.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2014

Học viên cao học

Đặng Quang Hào


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
I. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................................1
II. Mục đích của đề tài: .....................................................................................................................2
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : ..........................................................................................2
IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: ............................................................................2
IV. Kết quả đạt được của luận văn:.................................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ
CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ ............................................................................. 4
1.1. Tổng quan các dạng cơng trình đê biển trên thế giới .............................................................4

1.1.1. Đê biển Hà Lan ......................................................................................................... 4
1.1.2. Dự án đê biển Saemangeum – Hàn Quốc ............................................................... 7
1.1.3. Đê biển bảo vệ thành phố St. Peterburg – Nga ....................................................... 9
1.1.4. Cơng trình New Orleans - Mỹ ............................................................................... 11
1.1.5. Đê biển Nam Pho - CHDCND Triều Tiên ........................................................... 13
1.2. Tổng quan các dạng cơng trình đê biển Việt Nam.............................................................. 14
1.2.1. Đê biển Bắc Bộ ....................................................................................................... 15
1.2.2. Đê biển Miền Trung ............................................................................................... 18
1.2.3. Đê biển Miền Nam ................................................................................................. 23
1.3. Kết luận chương 1 .................................................................................................................. 24
1.4. Những vấn đề nghiên cứu của luận văn ............................................................................... 26
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHÙ
HỢP CHO TUYẾN ĐÊ BIỂN BÃI NGANG ................................................. 27
2.1. Cơ sở lý luận xác định các yếu tố động lực biển tác dụng lên đê ...................................... 27
2.1.1. Lý thuyết về sóng biển ........................................................................................... 27
2.1.2. Yếu tố sóng và các xác định................................................................................... 29
2.2. Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê, kè biển ....................................................................... 32
2.2.1. Giải pháp bảo vệ mái đê, kè biển trên thế giới...................................................... 32
2.2.2. Giải pháp bảo vệ mái đê kè của Việt Nam............................................................ 41
2.3. Những sự cố, hư hỏng đã xẩy ra ở các cơng trình hiện nay ............................................... 49
2.4. Các vấn đề cần nghiên cứu cụ thể cho tuyến đê biển ......................................................... 53


2.4.1. Yêu cầu chung......................................................................................................... 53
2.4.2. Yêu cầu cụ thể ......................................................................................................... 54
2.4.3. Nghiên cứu, thiết kế ổn định kè biển ..................................................................... 54
2.4.4. Hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển ......................................................................... 56
2.5. Lựa chọn mặt cắt ngang cho tuyến kè biển Bãi Ngang ...................................................... 59
2.5.1. Sự cần thiết phải lựa chọn mặt cắt ngang.............................................................. 59
2.5.2. Lựa chọn mặt cắt ngang đê .................................................................................... 62

2.6. Kết luận chương 2 .................................................................................................................. 64
CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THIẾT KẾ CHO
TUYẾN ĐÊ BIỂN BÃI NGANG HUYỆN QUỲNH LƯU ........................... 66
3.1. Vai trò của tuyến đê biển Bãi Ngang.................................................................................... 66
3.2. Đặc điểm tự nhiên đê biển huyện Quỳnh Lưu .................................................................... 66
3.2.1. Phạm vi cơng trình .................................................................................................. 66
3.2.2. Đặc điểm dịng chảy thủy triều .............................................................................. 68
3.2.3. Đặc điểm khí tượng ................................................................................................ 69
3.2.4. Đặc điểm về địa chất .............................................................................................. 71
3.3. Tính tốn kết cấu đê ............................................................................................................... 75
3.3.1. Chỉ tiêu thiết kế ....................................................................................................... 75
3.3.2. Xác định cao trình đỉnh đê ..................................................................................... 76
3.3.3. Mặt đê ...................................................................................................................... 78
3.3.4. Thiết kế bảo vệ mái đê............................................................................................ 79
3.3.5. Thiết kế chân khay.................................................................................................. 80
3.3.6. Tính tốn ổn định tổng thể đê ................................................................................ 81
3.3.7. Bố trí giải pháp kết cấu đê ...................................................................................... 84
3.4. Giải pháp thi công tuyến đê biển........................................................................................... 86
3.4.1. Đường thi công ....................................................................................................... 86
3.4.2. Điều kiện cung cấp vật liệu .................................................................................... 86
3.4.3. Thi công................................................................................................................... 87
3.5. Kết luận chương 3 .................................................................................................................. 94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................................... 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 97
PHỤ LỤC TÍNH TỐN .................................................................................... 99


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1:

Bản đồ đê biển ở Hà Lan .................................................................... 5

Hình 1.1:

Mặt cắt ngang đê qua các thời kỳ ....................................................... 6

Hình 1.2:

Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan ............................................... 6

Hình 1.3:

Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk .............................................................. 7

Hình 1.4:

Đê biển Saemangeum ......................................................................... 8

Hình 1.5:

Mặt cắt ngang đê biển Saemangeum .................................................. 8

Hình 1.6:

Vị trí tuyến đê biển St. Peterburg - Nga ............................................. 9

Hình 1.7:

Mặt cắt ngang đê St.Peterburg .......................................................... 10

Hình 1.8:

Một số hạng mục cơng trình đê biển St. Peterburg........................... 10

Hình 1.9:

Vị trí của dự án New Orleans Surge Barrier ..................................... 11

Hình 1.10: Mặt cắt ngang New Orleans.............................................................. 12
Hình 1.11: Đê Nam Pho – Bắc Triều Tiên.......................................................... 13
Hình 1.12: Hạng mục chính của đê biển Nam Pho ............................................. 14
Hình 1.13: Kết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam ....................................... 14
Hình 1.14: Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ ..................................................... 16
Hình 1.15: Một số cơng trình đê biển ở Hải Phịng, Nam Định ......................... 17
Hình 1.16: Mặt cắt điển hình đê biển miền Trung .............................................. 18
Hình 1.17: Tuyến kè bảo vệ bờ Phước Thể, tỉnh Bình Thuận ............................ 21
Hình 1.18: Đê biển Cà Mau ................................................................................ 23
Hình 1.19: Một số cơng trình đê biển ở Trà Vinh, Kiên Giang .......................... 24
Hình 2.1:

Quy đạo hạt nước trong sóng ............................................................ 27

Hình 2.2:

Quy đạo hạt nước trong sóng với độ sâu khác nhau ......................... 28

Hình 2.3:

Hình vẽ biểu các yếu tố của sóng biển ............................................. 30

Hình 2.4:

Giải pháp gia cường mái đê ở Hà Lan .............................................. 33

Hình 2.5:

Cấu kiện bảo vệ mái bằng bê tơng lắp ghép ..................................... 33

Hình 2.6:

Một dạng cấu kiện gia cố đê biển Nhật Bản ..................................... 34

Hình 2.7:

Kè đê biển đá xếp phủ nhựa đường ở Hà Lan .................................. 34

Hình 2.8:

Thảm bê tơng được sử dụng làm kè đê biển Hà Lan ........................ 35

Hình 2.9:

Hệ thống các túi địa kỹ thuật trên đảo Sylt-Kliffende-Đức .............. 35


Hình 2.10: Các ứng dụng khác của túi địa kỹ thuật ............................................ 36
Hình 2.11: Các dạng ứng dụng của ống địa kỹ thuật.......................................... 36
Hình 2.12: Ống địa kỹ thuật gia cường bảo vệ bờ ở Hà Lan .............................. 37
Hình 2.13: Gia cường mái đê biển bằng vải địa kỹ thuật tổng hợp. ................... 37
Hình 2.14: Giải pháp gia cố mái đê bằng tấm bê tông bọc vải địa tại Hàn Quốc38

Hình 2.15: Bảo vệ mái kè bằng cột Basalton ...................................................... 39
Hình 2.16: Bảo vệ mái kè bằng cấu kiện Haringman ......................................... 39
Hình 2.17: Thảm cỏ chống xói mái đê ................................................................ 40
Hình 2.18: Sử dụng lưới sợi tổng hợp kết hợp trồng cỏ chống xói .................... 40
Hình 2.19: Kè bảo vệ mái bằng đá lát khan ở Hải Hậu-Nam Định .................... 41
Hình 2.20: Kè sử dụng đá đổ rối ......................................................................... 41
Hình 2.21: Kè đá xây liền khối ở Thái Bình ....................................................... 42
Hình 2.22: Kè lát mái bằng bê tơng đổ tại chỗ ................................................... 43
Hình 2.23: Kè bảo vệ bằng cấu kiện bê tơng ...................................................... 43
Hình 2.24: Kè bảo vệ bằng cấu kiện Tsc ............................................................ 45
Hình 2.25: Các dạng kết cấu chân kè biển – chân kè nơng ................................ 47
Hình 2.26: Bảo vệ chân kè bằng 1 hàng ống buy ............................................... 48
Hình 2.27: Bảo vệ mái đê phía đồng trong trường hợp có lũ nội đồng .............. 49
Hình 2.28: Tấm lát mái đê biển bị lún sụt........................................................... 51
Hình 2.29: Tấm lát mái đê biển bị bong tróc ...................................................... 51
Hình 2.30: Phá huỷ mái phía biển dẫn đến xói hỏng nền đê .............................. 51
Hình 2.31: Các viên gia cố khơng đủ trọng lượng .............................................. 51
Hình 2.32: Mái đê biển phía đồng bị sóng tràn qua ............................................ 52
Hình 2.33: Đê biển đắp bằng đất có hàm lượng cát cao bị xói hỏng .................. 52
Hình 2.34: Viên gia cố bị đẩy ngược .................................................................. 52
Hình 2.35: Đê biển Hải Phịng được cứng hố bề mặt-chống sóng tràn ............ 53
Hình 2.36: Bão số 2-2005 mái hạ lưu bị phá huỷ tồn bộ do sóng tràn ............. 53
Hình 2.37: Mặt cắt đê biển dạng mái nghiêng .................................................... 57
Hình 2.38: Mặt cắt đê biển dạng tường đứng ..................................................... 58
Hình 2.39: Mặt cắt ngang đê biển hỗn hợp trên nghiêng, dưới đứng ................. 58
Hình 2.40: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng ........ 59


Hình 2.41: Mặt cắt ngang đê biển tường bê tơng – thân đê đất .......................... 59
Hình 2.42: Mặt cắt ngang đê biển tường bê tơng – móng bằng đá ..................... 59

Hình 2.43: Mặt cắt ngang đê biển được lựa chọn ............................................... 63
Hình 2.44: Tuyến đê biển thuộc huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An ......................... 64
Hình 3.1:

Vị trí của tuyến đê biển Bãi Ngang trên bản đồ tỉnh Nghệ An......... 67

Hình 3.2:

Tuyến đê biển Bãi Ngang ................................................................. 67

Hình 3.3:

Đường cong dao động mực nước triều trong một tháng................... 69

Hình 3.4:

Chiều dài ảnh hưởng của sóng leo khi có tường chắn ...................... 78

Hình 3.5:

Kết cấu tường chắn sóng................................................................... 79

Hình 3.6:

Kết cấu mặt đê .................................................................................. 79

Hình 3.7:

Phương pháp xác định K od theo cân bằng giới hạn .......................... 81

Hình 3.8:

Mơ hình tính tốn ổn định................................................................. 83

Hình 3.9:

Kết quả tính tốn ổn định tổng thể tuyến đê ..................................... 84

Hình 3.10: Mặt cắt kè biển đại diện .................................................................... 85
Hình 3.11: Mặt bằng đoạn kè biển đại diện ........................................................ 86
Hình 3.12: Biện pháp trải vải địa kỹ thuật cho mái đê ....................................... 88
Hình 3.13: Biện pháp thi cơng chân kè ............................................................... 90
Hình 3.14: Biện pháp gia cố chân kè .................................................................. 91
Hình 3.15: Gia cố đá hộc ngồi ống buy ............................................................ 91
Hình 3.16: Đổ bê tơng dầm mái .......................................................................... 92
Hình 3.17: Thi cơng đất đắp thân đê ................................................................... 92
Hình 3.18: Thi cơng đá hộc gia cố mái kè .......................................................... 92
Hình 3.19: Thi cơng tường chắn sóng................................................................. 93
Hình 3.20: Hình ảnh thực tế thi cơng tường chắn sóng ...................................... 93


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Đê biển Bắc Bộ ..................................................................................... 15
Bảng 1.2. Đê biển Miền Trung .............................................................................. 19
Bảng 2.1. Một số dạng hư hỏng của kết cấu mái đê kè ......................................... 50
Bảng 2.2. Các dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện áp dụng .............................. 55
Bảng 3.1. Một số đặc trưng bất đẳng triều chu kỳ nửa tháng tại một số trạm ....... 69
Bảng 3.2. Đặc trưng về gió .................................................................................... 71
Bảng 3.3. Chỉ tiêu cơ lý lớp 2 ................................................................................ 71
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 3 ................................................... 72

Bảng 3.5. Các đặc trưng cơ lý của lớp 4 ................................................................ 73
Bảng 3.6. Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 5 ......................................................... 74


1

PHẦN MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển dài khoảng 3.444 km xếp thứ 32 trong
156 quốc gia có giáp biển, có 28 tỉnh và thành phố tiếp giáp với biển với dân số
vùng ven biển khoảng 40 triệu người. Với đường bờ biển dài đã và đang mang lại
những nguồn lợi lớn cho kinh tế đất nước như phát triển dầu khí, điện lực, khai thác
các sa khống, tạo đà phát triển cho các vùng ven biển, đặc biệt là hệ thống cảng
biển. Trong quá trình hình thành và phát triển đất nước, ven biển Việt Nam đã có hệ
thống đê biển với quy mơ khác nhau được hình thành qua nhiều thế hệ. Hệ thống đê
biển là tài sản lớn của đất nước, sẽ là cơ sở vững chắc tạo đà phát triển kinh tế, phục
vụ cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đảm bảo an ninh quốc phịng ổn định
dân sinh. Đê biển khơng chỉ chống bão, ngăn mặn mà còn phải kết hợp đa mục tiêu
như giao thông, du lịch… Các nước phát triển trên thế giới đã có nhiều đầu tư cơng
nghệ, nhân lực vật lực, chính sách pháp luật để cải tạo, nâng cấp đê biển đáp ứng
được mục tiêu và nhiệm vụ. Tuy nhiên đê biển ở Việt Nam phần lớn mới chỉ đảm
bảo an tồn ứng với gió bão cấp 9 ở điều kiện mức triều trung bình đạt tần suất 5%.
Hầu hết các tuyến đê biển không đủ sức chống chọi với điều kiện thay đổi của biển
do sự biến đổi bất thường của biến đổi khí hậu làm nước biển dâng đã và đang gây
ra xâm nhập mặn, thiếu nước ngọt, vấn đề úng ngập, thoát lũ đối với nước ta.... Đặc
biệt tuyến đê biển Miền Trung hàng năm phải hứng chịu nhiều cơn bão với tần suất
xuất hiện ngày càng nhiều, tính chất ngày càng phức tạp làm ảnh hưởng tới cuộc
sống của người dân, phá hoại và hư hỏng các cơng trình mỗi khi cơn bão đi qua.
Trong những năm vừa qua, Chính phủ đã phê duyệt 2 chương trình nâng cấp
đê biển (chương trình nâng cấp đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam từ năm

2006; chương trình nâng cấp đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang từ năm 2009
đến năm 2020), đây là căn cứ quan trọng để tiến hành tính tốn thiết kế các tuyến đê
biển đảm bảo ổn định trong điều kiện khí hậu đang biến đổi ngày càng khốc liệt và
khó lường như hiện nay.


2

Tuy vậy mỗi tuyến đê biển lại có hải động lực và các điều kiện tự nhiên khác
nhau nên trong q trình đánh giá từng vị trí xây dựng cơng trình đê kè biển cần có
những nghiên cứu chi tiết và cụ thể để đưa ra các giải pháp xây dựng tuyến cơng
trình bảo vệ phù hợp với mục tiêu và nhiệm vụ là bảo vệ dân cư và vùng diện tích
đất bị ảnh hưởng đồng thời đảm bảo ổn định cho tuyến đê vững chắc và kéo dài tuổi
thọ.
II. Mục đích của đề tài:
Đề xuất kết cấu hợp lý và giải pháp thi công tuyến đê biển Bãi Ngang huyện
Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :
- Đối tương nghiên cứu: Kết cấu và giải pháp thi công đê biển huyện Quỳnh
Lưu, tỉnh Nghệ An.
- Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu của luận văn:


Nghiên cứu tổng quan các loại hình kết cấu đê biển trong nước và trên
thế giới;



Nghiên cứu tổng quan về giải pháp bảo vệ mái cho đê biển;



Phân tích điều kiện xây dựng và các yêu cầu kỹ thuật của đê biển đã
và đang áp dụng ở nước ta;



Phân tích, đề xuất giải pháp kết cấu tuyến kè đê biển Bãi Ngang,
huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An;



Đề xuất phương pháp tính toán xác định mặt cắt đê ổn định;



Đề xuất giải pháp thi công tuyến kè đê biển Bãi Ngang.

IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Cách tiếp cận:
+ Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong lĩnh vực về
thiết kế và thi công đê biển.
+ Tiếp cận về lý luận, lý thuyết động lực biển.
+ Tiếp cận các chuyên gia, đặc biệt là các chuyên gia về lĩnh vực cần nghiên
cứu.


3

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu.
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mơ hình tốn và các phần mềm
ứng dụng.
+ Phương pháp chuyên gia.
+ Phương pháp phân tích, tổng hợp.
IV. Kết quả đạt được của luận văn:
 Tổng quan về các giải pháp bảo vệ đê biển ở trong nước và trên thế giới;
 Các giải pháp kết cấu cơng trình đê biển có thể ứng dụng để xây dựng cho
tuyến kè biển Bãi Ngang, huyện Quỳnh Lưu Nghệ An.
 Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu cho phương án nghiên cứu.
 Đưa ra giải pháp kết cấu bảo vệ dựa trên các thông số động lực biển tác
động vào tuyến kè biển.
 Đề xuất biện pháp thi công kè biển.


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ
CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ
1.1. Tổng quan các dạng cơng trình đê biển trên thế giới
Ngay từ xa xưa đê biển đã được sử dụng như một giải pháp hữu hiệu cho việc
chống lại các tác hại do thủy triều, gió bão, ngập lụt và cả mở rộng thêm đất đai
(quai đê lấn biển). Ngày nay, với sự phát triển khoa học và kỹ thuật, đê biển được
xây dựng khơng chỉ nhằm mục đích bảo vệ ngăn triều và chống ngập lụt cho các
khu vực thấp mà còn lợi dụng tổng hợp đa mục tiêu như tạo hồ dự trữ nước ngọt
phục vụ phát triển nông nghiệp, thủy sản, hình thành các khu đơ thị, khu kinh tế,
cảng biển mới, tạo trục giao thông kết nối các vùng, các khu kinh tế, phát triển du
lịch trong vùng, xây dựng các nhà máy điện triều…
Cho đến nay, nhiều nước trên thế giới đã và đang xây dựng những tuyến đê
biển có quy mơ lớn với nhiệm vụ tổng hợp như : Hà Lan, Triều Tiên, Hàn Quốc, Ấn

Độ, Bangladesh, Nga, Mỹ …
1.1.1. Đê biển Hà Lan[6]
Đất nước Hà Lan là vùng đất thấp hay còn gọi là vùng trũng, với nhiều khu
vực ngập lụt, nhiễm mặn, phèn hoá, châu thổ chịu lũ chính của lưu vực sơng Rhin,
thường xun hứng chịu triều cường của biển Bắc. Nhưng cũng vì đặc điểm này
mà người Hà Lan đã trở thành một trong những chun gia số một về thuỷ lợi và
cơng trình biển với rất nhiều thành tựu đáng khâm phục.


5

Hình 1.1: Bản đồ đê biển ở Hà Lan
Tại Hà Lan, đê biển đã được sử dụng để bảo vệ lũ lụt trong hàng trăm năm
qua. Chính vì thế, Hà Lan là đất nước có nhiều kinh nghiệm trong thiết kế đê biển.
Cho đến nay, nhiều quốc gia đã và đang áp dụng các dạng thiết kế của Hà Lan trong
việc xây dựng đê biển.
Trong thiết kế đê biển, Hà Lan sử dụng chủ yếu là kết cấu đê dạng mái
nghiêng, mặt cắt điển hình của đê biển được khuyến cáo theo thiết kế sau đây:
- Độ dốc mái đê phía biển thường lấy 1:3 → 1:6, thiết kế này có thể làm giảm
các tác động của sóng biển.
- Độ dốc mái đê phía đất liền từ 1:2 → 1:3, giảm thiểu diện tích chiếm đất phía
sau cơng trình và tối đa hóa sự ổn định của đê.
- Các lớp không thấm nước: thường bao gồm đất sét nhưng đôi khi được bổ
sung bởi nhựa đường nhằm vào mục đích bảo vệ phần lõi cát.
- Khối bảo vệ chân (chân khay): đây là lớp bảo vệ ngoài cùng của bãi biển và
ngăn ngừa các ảnh hưởng của sóng làm mất bãi do tác động vận chuyển bùn cát
ngang cũng như dọc bờ.
- Phần lõi của đê thường là cát để đảm bảo rằng nước ngấm qua thân đê có thể
chảy ra. Phần lõi này hỗ trợ cho các lớp phủ và gia tăng trọng lượng cho cấu trúc
của đê biển góp phần chống lại áp lực nước cao.

6

- Kênh thốt nước: cho phép dịng thấm sau khi chảy ra được tiêu thoát đi,
đảm bảo kết cấu đê biển không bị suy yếu khi gặp trường hợp bão hịa nước.

Hình 1.1: Mặt cắt ngang đê qua các thời kỳ
Đê biển ở Hà Lan đã được nâng cấp hai lần trong thế kỷ 20. Tất cả đê biển đều
cần thiết được xây dựng đến cao trình +4,30. Sau trận lũ thảm họa năm 1953, cao
trình đê đã được quyết định nâng lên đến mức +7,65m. Phần nửa dưới của đê cho
thấy cao trình trước và sau khi nâng cao về phía trong của đê.
* Hệ thống đê biển Afsluitdijk
Đê biển Afsluitdijk là một trong những minh chứng điển hình nhất cho đất
nước Hà Lan trong lĩnh vực đê biển. Cơng trình này chạy dài từ mũi Den Oever
(Noord Holland) lên đến mũi Zurich (Friesland). Mục đích chính của dự án là nhằm
giúp Hà Lan giảm thiểu tối đa các tác động của biển Bắc đến hoạt động thuỷ sản và
nơng nghiệp khu vực các tỉnh phía Bắc.

Hình 1.2: Tổng thể đê biển Afsluitdijk – Hà Lan


7

Tổng chiều dài tuyến đê biển hơn 30km, rộng 90m; với độ cao ban đầu 7,50m
trên mực nước biển trung bình, nền đất yếu được xử lý bằng thảm cây nhấn chìm
bằng đá hộc; 5 cống thốt với tổng lưu lượng qua cống 5.000m3/s, mỗi cống có 5
cửa rộng 12m, sâu 4m; âu thuyền đảm bảo cho tàu có tải trọng 6000 tấn. Thời gian
thi công được tiến hành trong khoảng thời gian có 6 năm từ 1927 đến 1933.
Giai đoạn thi công được tiến hành từ bốn điểm xuất phát, bao gồm hai đầu từ

hai phía đất liền và hai đảo thi cơng trung gian được hình thành ngay giữa biển Bắc.
Từ bốn điểm xuất phát này, chân đê cơ bản được mở rộng dần bằng cách đóng cọc
và phun trực tiếp sét tảng lăn xuống biển từ tàu thi công, tạo nên hai chân đập nhỏ
song song đồng thời, phần lòng giữa được bổ sung bằng cát. Tiếp theo, các phương
tiện thi công cơ giới bao mặt đê bằng sét, gia cố móng bằng đá bazan. Bề mặt trên
cùng được phủ cát, đất, trồng cỏ và trải nhựa phục vụ mục đích giao thơng.

Hình 1.3: Mặt cắt ngang đê Afsluitdijk
Hiện nay mực nước phía trong đất liền được kiểm soát và điều chỉnh mức thấp
hơn mực nước biển bên ngồi khoảng 5÷6m.
1.1.2. Dự án đê biển Saemangeum – Hàn Quốc[6],[10]
Đê biển Saemangeum cách thành phố Seoul khoảng 200km về phía nam. Nó
có một hệ thống đường giao thơng ở phía trên. Đê biển mang tên Saemangeum bao
quanh một vùng biển có diện tích 401km2 bằng khoảng 2/3 diện tích thành phố
Seoul. Với chiều dài 33,9 km, nằm giữa biển Hồng Hải và cửa sơng Saemangeum.
Dự án được tiến hành từ năm 1991 và được hoàn thành năm 2010. Dự án được kỳ
vọng sẽ mang lại lợi ích to lớn cho phát triển công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng
thủy sản và kết nối giao thông thuận lợi giữa hai khu vực quan trọng là Gunsan và
Buan (rút ngắn khoảng cách giữa 2 khu vực này từ 99 km xuống còn 33 km).


8

Hình 1.4: Đê biển Saemangeum
Tuyến đê từ hai bờ kết nối với 3 đảo tạo thành 4 đoạn. Bốn đoạn này có chiều
cao khác nhau do cao trình đáy biển khác nhau, đoạn đê thấp nhất có chiều cao
trung bình 16m và chiều rộng đáy đê là 198m. Đoạn cao nhất có chiều cao trung
bình 35m với chiều rộng chân đê 290m. Cao trình đỉnh đê so với mực nước biển từ
+8,50m đến +11,0m.

Hình 1.5: Mặt cắt ngang đê biển Saemangeum
Trên tuyến đê cịn có hai hệ thống xả lũ có khả năng thốt nước lên đến 16.000
m3/s. Hệ thống xả lũ Garyeok có 8 cổng và hệ thống xả lũ Shinsi có 10 cổng, mỗi


9

cổng rộng 30m cao 15m, được trang bị với hai hệ thống cửa van lên xuống ở hai
đầu nặng 484 tấn.
Đê có kết cấu dạng mái nghiêng với vật liệu hỗn hợp bao gồm đá, dăm sỏi và
cát. Thân đê được chia thành nhiều phần, trên đỉnh là đường giao thông rộng 35m
1.1.3. Đê biển bảo vệ thành phố St. Peterburg – Nga[6]
Vị trí cơng trình nằm gần vịnh Neva và vịnh Phần Lan, nối liền các thị trấn
Gorki; Kronstadt và Lomonosov với chiều dài tổng cộng là 25,4km, trong đó có
22,2km băng ngang vịnh Phần Lan ở độ sâu trung bình 2,9m.
Hệ thống đê biển St.Peterburg được xây dựng với mục đích bảo vệ thành phố
khỏi ngập lụt khi mực nước dâng lên với tần suất 0,01%, kết hợp làm đường giao
thơng vành đai gồm 6 làn xe.

Hình 1.6: Vị trí tuyến đê biển St. Peterburg - Nga
Dự án được bắt đầu từ năm 1978 và tạm dừng từ năm 1990 đến đầu những
năm 2000, dự án tiếp tục vào năm 2005 và cuối cùng được khánh thành vào năm
2011.
Dự án bao gồm một tuyến đê bằng đất và đá liên kết các phần giữa các cơng
trình cửa xả và cổng hàng hải từ Kotlin đến phần bờ vịnh Phần Lan với chiều dài
đập là 23,4km. Bốn đập (D1-D4) tổng chiều dài 8118,5m nằm trong vùng nước phía
Nam, đập D5 dài 2025m nối đến Kotlin và 6 đập (D6-D11) dài tổng cộng 13223m
nằm trong vùng phía Bắc của vịnh Neva. Chiều rộng nhỏ nhất của đập là 29m để
bảo đảm cho việc xây dựng đường cao tốc 6 làn xe. Đập D3 cao nhất tại điểm cắt

10

ngang luồng hàng hải hiện hữu. Đập có đặc điểm liên quan đến điều kiện địa chất
khác nhau của phần đất nền, đến kỹ thuật xây dựng và sử dụng vật liệu xây dựng.

Hình 1.7: Mặt cắt ngang đê St.Peterburg
Căn cứ vào các điều kiện địa chất cơng trình trên toàn chiều dài tuyến, kết cấu
đê sử dụng vật liệu xây dựng tại chỗ để đảm bảo cho độ bền vững cần thiết của
cơng trình trong điều kiện ngập nước, chống được các tác động mạnh của sóng biển
và lực va của băng trơi. Phần đỉnh đê có tính triệt tiêu sóng đặc biệt nhờ cấu tạo mái
dốc bằng đá hộc; gờ tiêu sóng rộng 8m ở cao độ +3,0m; mái dốc nối tiếp phía trên
bằng các tấm bê tơng cốt thép chuyển tiếp đến tường chắn sóng cao 8,0m; tiếp giáp
với cửa xả hoặc bằng đá.

Hình 1.8: Một số hạng mục cơng trình đê biển St. Peterburg
Phần thân đê là đường ôtô gồm 6 làn xe rộng 29m cao trình 6,5m cho phép lưu
thơng hơn 30.000 xe/ngày đêm; phía vịnh có tường chắn sóng cao 1,5m.
Trên tuyến cơng trình cịn có 2 âu thuyền C1 và C2 với kênh chuyển tiếp và 6
cửa thốt nước B1÷B6, 11 phân đoạn đê từ D1÷D11 cùng với các cơng trình phục
vụ điều hành chung.


11

Hệ thống cửa xả: cho phép luân chuyển nước qua lại, bảo tồn sự trao đổi nước
tự nhiên giữa vịnh Neva và vịnh Phần Lan ở phía Bắc và phía Nam, bảo vệ thành
phố khỏi ngập lụt khi gặp triều cường.
1.1.4. Cơng trình New Orleans - Mỹ[6],[12]
Năm 2005, siêu bão Katharina đổ bộ vào đất liền New Orleans với vận tốc gió

lên tới 140 dặm một giờ (193km/h), kèm theo là chiều cao nước dâng lên đến 6 m,
vượt đỉnh và tràn qua một nửa của hệ thống bảo vệ lũ lụt, nó đã nhấn chìm phía
Đơng Nam của Lousiana. Đã có hơn 1.830 người bị mất nhà cửa khi cơn bão đi qua
và hậu quả mà nó để lại trong các khu vực ven biển của sông Mississippi, Alabama
và Louisiana là rất lớn. Vấn đề chính là New Orleans khơng có hệ thống chống bão
và bảo vệ lũ lụt. Các hệ thống đê hiện tại không được thiết kế chống lũ có tần suất
lớn. Sau khi cơn bão đi qua, vấn đề cấp thiết đặt ra với thành phố New Orleans là
nhu cầu về một hệ thống đê biển bảo vệ cho các cơn bão mới.
Vị trí của dự án nằm trong vùng đất ngập nước của hồ Borgne, phía Đơng của
thành phố New Orleans, gần với nơi hợp lưu của vịnh Intracoastal và cửa ra của
sơng Mississippi.

Hình 1.9: Vị trí của dự án New Orleans Surge Barrier
Mục tiêu của cơng trình được thiết kế là để làm giảm nguy cơ thiệt hại do bão
cho một số khu vực dễ bị ảnh hưởng nhất như: phía Đơng của New Orleans, các ga
tàu điện ngầm và khu vực St. Bernard Parish.


12

Cơng trình bao gồm một tuyến đê chống bão dài 1,8 km và 2 cửa xả. Cửa xả 1
có chiều rộng thông nước là 17m, ngưỡng cống đặt ở cao độ -2,4m. Cửa xả thứ 2
được xây dựng để phục vụ cho giao thông thủy trên vịnh Intercoastal. Cửa cống có
cấu tạo dạng cửa van cổng. Mỗi cửa có chiều rộng thơng nước là 46m, cao trình
ngưỡng cống đặt ở -4,9m.
Điều kiện địa chất tại khu vực này tương đối mềm yếu, do đó vấn đề xử lý nền
là một trong những thử thách lớn đối với các kỹ sư thiết kế nền móng cơng trình.
Tồn bộ tuyến đê có cấu tạo bởi 1.271 cọc ống bê tông dự ứng lực đường kính
1,7m; chiều dài mỗi cọc là 44m, trọng lượng mỗi cọc là gần 96 tấn. Hệ thống cọc
xiên gia cường có cấu tạo là cọc ống thép được đóng xiên 1:1,5. Phần dầm đầu cọc

kết hợp làm cầu cơng tác là những khối bê tơng đúc sẵn.

Hình 1.10: Mặt cắt ngang New Orleans
Đất nền được thay thế 1 lớp bằng cấu tạo dạng bên trái và bên phải được đổ
bằng đá hộc chạy dọc theo tuyến tường cừ, ở giữa được đổ bằng cát.
Đáy biển phía trước chân cơng trình được gia cố bằng một lớp đá hộc kết hợp
với vải địa kỹ thuật để bảo vệ và chống lại sự xói mịn.
Dự án được thiết kế bởi Hiệp hội các kỹ sư của quân đội Mỹ. Đây là dự án dân
sự lớn nhất của họ từ trước tới nay và lớn nhất trên thế giới về công nghệ Foodwall.


13

Việc thiết kế theo phương án tường cọc cừ đã giảm được ít hơn một nửa khối
lượng vật liệu so với đê biển bình thường.
1.1.5. Đê biển Nam Pho - CHDCND Triều Tiên[6]
Hệ thống đê biển Tây hay còn gọi là đê biển Nam Pho nằm tại vị trí cửa ra của
sông TaeDong, cách thành phố Nam Pho - Bắc Triều Tiên khoảng 15km về phía
Tây. Tuyến đê có chiều dài 8km, được xây dựng bởi quân đội nhân dân Triều Tiên
trong vòng 5 năm, từ năm 1982 đến năm 1986.

Hình 1.11: Đê Nam Pho – Bắc Triều Tiên
Mục tiêu chính của dự án là:
+ Nâng cao mực nước sơng Taedong và tăng lưu lượng phục vụ giao thông
đường thủy.
+ Phịng chống xâm nhập mặn vùng cửa sơng, giải quyết các vấn đề về nguồn
nước cho các khu vực lân cận.
+ Giải quyết nhu cầu tưới tiêu và mở rộng diện tích đất nơng nghiệp.
Đê biển Nam Pho khơng chỉ giúp nền kinh tế của khu vực Nam Pho phát triển
mà cịn biến sơng Taedong thành một hồ nước nhân tạo, đảm bảo nước sạch phục

vụ cho nông nghiệp, cuộc sống hàng ngày của người dân và tránh nguy cơ lũ lụt.
Đê có kết cấu dạng đê mái nghiêng bằng vật liệu đất đá hỗn hợp, đê được kết
hợp làm tuyến đường sắt, đường cao tốc, đường đi bộ. Ngoài tuyến đê chính, cơng


14

trình cịn có 36 khoang cửa cống tiêu thốt nước, 3 âu thuyền cho phép tàu thuyền
có tải trọng lên đến 50.000 tấn qua lại hàng ngày.

Hình 1.12: Hạng mục chính của đê biển Nam Pho
1.2. Tổng quan các dạng cơng trình đê biển Việt Nam
Hệ thống đê, kè biển Việt Nam được xây dựng, bồi trúc và phát triển theo thời
gian và do nhiều thế hệ thực hiện. Đê chủ yếu là đê đất, vật liệu lấy tại chỗ và do
người dân địa phương tự đắp bằng những phương pháp thủ công, hệ số đầm chặt
thấp, vật liệu đắp chưa đạt yêu cầu. Hệ thống đê, kè biển hình thành là kết quả của
q trình nghiên cứu, phân tích, xây dựng để chống chọi với thiên nhiên, lấn biển
của các thế hệ người Việt Nam đi trước. Chính vì vậy đê không thành tuyến mà là
các đoạn nằm giữa các cửa sơng.

Hình 1.13: Kết cấu điển hình của đê biển ở Việt Nam
Bờ biển nước ta trải dài từ Bắc vào Nam, ba miền Bắc, Trung, Nam có đặc
trưng khí hậu, sắc thái địa hình khác nhau. Trong thực tế, nhiệm vụ cũng như cấu
tạo mặt cắt đê biển mỗi vùng miền có những đặc trưng khác nhau.


15

1.2.1. Đê biển Bắc Bộ
Đê biển và đê cửa sông vùng Bắc bộ từ Móng cái Quảng Ninh đến bắc Thanh

Hố với chiều dài 720 km. Trong đó chiều dài đê trực tiếp với biển là 454 km với
219 km kè bảo vệ đê. Nhiệm vụ của đê biển Bắc Bộ là ngăn mặn, chống sóng bảo
vệ sản xuất lúa và đồng muối, ni trồng thuỷ sản. Những nét chính đê biển Bắc
Bộ:
Bảng 1.1. Đê biển Bắc Bộ[8]
Chiều dài đê (km)

Tổng
chiều
dài kè
(km)

Tổng
cửa
sơng

TT

Địa phương

Chiều dài
bờ biển
(km)

1

Quảng Ninh

260

59,1

251,1

310,2

2-3

134,6

10

2

Hải Phịng

65

60,6

53,5

114,1

1,5-3

25,1

5

3

Thái Bình

70

81,7

69,9

151,6

1,5-3

31,4

4

4

Nam Định

62

47,5

57,2

104,7

3-5

23,5

4

5

Thanh Hóa

18

16,1

22,6

38,7

2

4,5

1

Đê
cửa
sơng

Trực tiếp
với biển

Tổng

Mái
dốc

Tổng
475
265
454,3
719,3
219,1
24
Từ số liệu bảng trên ta thấy rằng: 48% chiều dài đê trực tiếp với biển đã có kè
bảo vệ. Tuy nhiên sau mồi lần mưa bão, chỉ có khoảng (10 ÷15)% kè có khả năng
chống chịu được sóng khi có bão cấp 9 triều cường, số đê kè còn lại thường xuyên
bị hư hỏng phải tu sửa hàng năm.
Vùng ven đồng bằng Bắc Bộ là một trung tâm kinh tế của cả nước, nhưng địa
hình thấp trũng, biển có biên độ thủy triều cao (khoảng 4 mét) và nước dâng do bão
lớn. Tuy nhiên đê biển Bắc Bộ có cao trình từ 3,5÷5,5m, mặt cắt đê rộng từ 4-6m
- Tuyến: Cơ bản được khép kín; phía trước bãi có cây chắn sóng như sú, vẹt.
- Cấu tạo: Mặt cắt ngang đê biển có dạng hình thang, mặt đê rộng từ (3÷5)m,
mái đê phía biển m 1 = (3÷4); phía đồng m 2 = (2÷2,5).


16

Hình 1.14:Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ
- Cao trình đỉnh đê biến đổi từ +4m đến +5m. Với cao độ này đê biển Bắc Bộ
chống được mực nước ứng với tần suất P = 5% và gió cấp 9.

- Theo các tài liệu khảo sát thì đất ở nền đê, thân đê vùng Bắc bộ hiện nay là
đất thịt, thịt pha cát, đất phù sa. Hàm lượng bùn cát tăng khi tuyến đê càng ở xa cửa
sông.
- Bộ phận bảo vệ: Mái đê cửa sông, ven biển Bắc bộ phần lớn được bảo vệ
bằng cỏ. Những đoạn chịu tác dụng trực tiếp của sóng được bảo vệ bằng kè lát mái,
hoặc tấm bê tông kết hợp đá lát khan trong khung xây chia ô.
- Kết cấu kè đang được sử dụng: Đá xếp khan, khung bê tông trong đổ đá hộc;
hoặc sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn.
- Mái đê kè chống sóng gồm hai lớp: lớp ngồi trực tiếp chịu tác dụng của
sóng bằng các loại vật liệu như đá, bê tơng, ... có chiều dày từ (20÷50)cm; lớp thứ
hai là lớp chuvển tiếp giữa lớp trực tiếp sóng với thân đê, lớp này làm nhiệm vụ
tầng lọc ngược bàng vật liệu hạt rời như cát, sỏi. Thời gian gần đây ở một số đoạn
đê, lớp cát sỏi này được thay thế bằng vải địa kỹ thuật.
Ngồi hình thức đê, kè ở trên, một số đoạn đê được kết hợp giữa đê đất và
tường kè để tạo cảnh quan và giảm chi phí đầu tư.
Một số vấn đề còn tồn tại như sau:
- Nhiều đoạn thuộc tuyến đê biển Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định) đang đứng
trước nguy cơ bị phá vỡ do bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân,
mái kè bảo vệ mái đê biển, đe dọa trực tiếp đến an tồn đê biển. Một số đoạn trước
đây có rừng cây chắn sóng nên mái đê biển chưa được bảo vệ, đến nay, rừng cây


17

chắn sóng bị phá hủy, đê trở thành trực tiếp chịu tác động của sóng, thủy triều nên
nếu khơng được bảo vệ sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào. Có đoạn trước đây đê có
hai tuyến nên tuyến đê trong không được bảo vệ mái, đến nay tuyến đê ngoài bị vỡ
nên tuyến đê trong cấp thiết phải được củng cố, bảo vệ chống vỡ.

(c) Đê biển Thịnh Long, Nam Định 2010

(d) Đê biển Nghĩa Hưng - Nam Định
Hình 1.15: Một số cơng trình đê biển ở Hải Phịng, Nam Định
- Nhiều đoạn đê biển, đê cửa sơng chưa bảo đảm cao trình thiết kế, cao độ
đinh đê khoảng từ +3,5m đến +5m trong khi cao trình thiết kế là từ +5m đến +5,5m.
- Một số tuyến đê có chiều rộng mặt nhỏ gây khó khăn trong việc giao thông
cũng như kiểm tra, ứng cứu đê như các tuyến đê Hà Nam (Quảng Ninh), đê biển
Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định), đê biển số 5, 6, 7, 8 (Thái Bình), ...