(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật xây dựng đê biển trên nền đất yếu, áp dụng cho đê Nam Đình Vũ Hải Phòng

LỜI CẢM ƠN
Với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cơ, đồng
nghiệp, bạn bè và gia đình đã giúp tác giả đã hoàn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Chiến,
người đã hướng dẫn trực tiếp và vạch ra những định hướng khoa học cho luận văn.
Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cơ giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi,
Phịng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập
và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho
tác giả trong quá trình học tập cũng như hoàn thiện luận văn.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, các em trong gia
đình đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả hồn thành q trình học tập và viết
luận văn.
Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả

Lê Mỹ Linh

năm 2014.


BẢN CAM KẾT
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật xây dựng đê biển trên
nền đất yếu, áp dụng cho đê Nam Đình Vũ - Hải Phịng”
Tơi xin cam đoan đề tài luận văn của tơi hồn tồn là do tơi làm. Những kết quả
nghiên cứu khơng sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác. Nếu vi phạm tơi xin
hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu bất kỳ các hình thức kỷ luật nào của Nhà trường.
Học viên

Lê Mỹ Linh


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐÊ BIỂN..................................... 3
1.1. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 3

1.1.1. Trên thế giới.................................................................................................... 3
1.1.2. Trong nước...................................................................................................... 5
1.2. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG, GIÓ LÊN ĐÊ BIỂN.......................................... 10

1.2.1. Gió................................................................................................................. 10
1.2.2. Sóng.............................................................................................................. 12
1.3. ẢNH HƯỞNG CỦA NỀN ĐẾN KẾT CẤU ĐÊ BIỂN...............................13

1.3.1 Các dạng mặt cắt đê biển và điều kiện áp dụng.............................................. 13
1.3.2 Yêu cầu chung về thiết kế mặt cắt đê biển..................................................... 15
1.3.3. Sự mất ổn định của đê biển trên nền đất yếu................................................. 16
1.4. ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MỚI TRONG XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN......17

1.4.1. Về cấu tạo hình học và kết cấu đê................................................................. 18
1.4.2. Về điều kiện làm việc và tương tác giữa tải trọng với cơng trình..................22
1.5. GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN............................... 25

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN TRÊN NỀN
ĐẤT YẾU...............................................................................................................26
2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC VÙNG ĐẤT BÁN NGẬP Ở CỬA SƠNG VEN BIỂN. 26
2.1.1. Mơi trường đất.............................................................................................. 26

2.1.2. Địa chất vùng bán ngập cửa sông ven biển................................................... 26
2.2. ĐỀ XUẤT CÁC DẠNG KẾT CẤU ĐÊ BIỂN TRÊN NỀN ĐẤT YẾU..........28
2.2.1. Đê có lõi bằng vật liệu tại chỗ kết hợp gia cố nền và mái.............................28
2.2.2. Đê biển bằng tường cừ kết hợp với cọc xiên................................................ 29
2.2.3. Đê bằng hệ thống các xà lan bê tông cốt thép nối tiếp nhau.........................31
2.2.4. Đê biển có cấu tạo bằng hệ thống tường ơ vây............................................. 32
2.2.5. Đê biển có cấu tạo mái nghiêng kết hợp với tường cừ................................... 33
2.2.6. Đê biển có cấu tạo bằng hệ thống xà lan tạo chân......................................... 34


2.3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN............................ 35
2.3.1. Lý thuyết phân tích ổn định mái dốc............................................................. 35
2.3.2. Ứng dụng mơ hình tốn................................................................................. 43
2.3.3. Lựa chọn phần mềm tính toán....................................................................... 45
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2................................................................................. 46
CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CHO ĐÊ BAO KHU VỰC NAM ĐÌNH VŨ – HẢI
PHỊNG................................................................................................................... 48
3.1. GIỚI THIỆU DỰ ÁN ĐÊ BAO NAM ĐÌNH VŨ............................................ 48
3.2. CÁC ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG ĐÊ BAO NAM ĐÌNH VŨ...........................49
3.2.1 Địa chất cơng trình......................................................................................... 49
3.2.2. Khí tượng, thủy hải văn................................................................................. 56
3.2.3 Vật liệu xây dựng........................................................................................... 66
3.3 CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU ĐƯỢC CHỌN................................................ 69
3.3.1. Tuyến cơng trình........................................................................................... 69
3.3.2. Kết cấu đê...................................................................................................... 69
3.3.3. Đặc điểm và điều kiện làm việc của đê biển Nam Đình Vũ..........................70
3.4. TÍNH TỐN CHO ĐÊ BIỂN MÁI NGHIÊNG............................................... 74
3.4.1. Thiết kế mặt cắt ngang đê:............................................................................. 74
3.4.2 Tính tốn ổn định đê và nền........................................................................... 80
3.4.3. Lựa chọn phương án kết cấu đê mái nghiêng:............................................... 99

3.5. BIỆN PHÁP THI CƠNG ĐÊ ĐẤT MÁI NGHIÊNG..................................... 100
3.5.1. Trình tự thi công.......................................................................................... 100
3.5.2. Yêu cầu Kỹ thuật của các bước thi công..................................................... 100
3.5.3. Tổ chức thi công tuyến đê........................................................................... 103
3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3............................................................................... 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................... 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Một số chỉ tiêu phân biệt loại đất mềm yếu [10].....................................27
Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất từ lớp 1c đến lớp 3c........................................54
Bảng 3.2: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất từ lớp 4 đến lớp 7b.........................................54
Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất từ lớp 7c đến lớp 7g........................................55
Bảng 3.4: Đặc trưng nhiệt độ trung bình tháng năm (1960÷2010)..........................56
Bảng 3.5: Đặc trưng độ ẩm tương đối trung bình tháng năm tại các trạm...............56
Bảng 3.6: Đặc trưng bốc hơi piche trung bình tháng năm tại các trạm...................57
Bảng 3.7: Bảng tần suất gió tại trạm Hịn Dấu........................................................58
Bảng 3.8: Tọa độ các điểm trích rút kết quả tính tốn tham số sóng tại chân cơng
trình......................................................................................................................... 62
Bảng 3.9: Kết quả tính tốn tham số sóng với cấp gió 12 theo hướng E (Đơng).....64
Bảng 3.10: Kết quả tính tốn tham số sóng với cấp gió 12 theo hướng S (Nam)....64
Bảng 3.11: Kết quả tính tốn tham số sóng với cấp gió 12 theo hướng SE (Đơng
Nam).......................................................................................................................65
Bảng 3.12 : Thống kê các mỏ đất xây dựng trong vùng..........................................67
Bảng 3.13: Thống kê các mỏ đá xây dựng công trình.............................................67
Bảng 3.14: Thống kê các mỏ cát xây dựng cơng trình............................................68
Bảng 3.15: Bảng giá trị a theo cấp cơng trình.........................................................74
Bảng 3.16 : Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý các lớp đất tại hố khoan M78...........80

Bảng 3.17 : Các thơng số khai báo trong mơ hình...................................................83
Bảng 3.18: Kết quả tính tốn chuyển vị nền SĐ1 theo Plaxis.................................86
Bảng 3.19: Kết quả tính tốn chuyển vị nền SĐ1 theo Plaxis.................................92
Bảng 3.20: Thông số vật liệu cừ bê tông ma sát cao...............................................94
Bảng 3.21: Thông số vật liệu lớp cát hạt trung xử lý nền........................................94
Bảng 3.22: Kết quả tính tốn chuyển vị nền theo từng giai đoạn đắp......................96


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Đê biển Afsluitdijk – Hà Lan.....................................................................3
Hình 1.2: Chân đê hư hỏng nặng – đê Hải Phịng.....................................................6
Hình 1.3: Sạt cục bộ mái đê biển Thái Bình..............................................................7
Hình 1.4: Vỡ đê biển Giao Thủy (Nam Định)...........................................................7
Hình 1.5: Bờ biển xã Hải Dương, thị xã Hương Trà, Thừa Thiên Huế sạt lở hơn
1.000m...................................................................................................................... 8
Hình 1.6: Đoạn đê biển Cà Mau bị sóng đánh vỡ......................................................9
HINH 1.7: BỜ BIỂN TIẾN THANH – PHAN THIẾT BỊ GIO VA MƯA GAY SẠT LỞ...............11
Hình 1.8: Lũ cát làm bồi lấp bờ biển Tiến...............................................................11
Hình 1.9: Sơ đồ sóng bình thường vỗ vào bờ biển..................................................12
Hình 1.10: Sơ đồ sóng lớn gây xói lở bờ biển.........................................................12
Hình 1.11: Các dạng mặt cắt ngang đê biển............................................................14
Hình 1.12: Sơ đồ cấu tạo mặt cắt đê biển................................................................15
Hình 1.13: Mặt cắt thiết kế đê biển điển hình..........................................................16
Hình 1.14: Đê bị trượt phẳng trên lớp đất yếu.........................................................16
Hình 1.15: Lún do cố kết của lớp đất yếu................................................................17
Hình 1.16: Đê biển chịu sóng tràn và vùng đệm đa chức năng theo cách tiếp cận. .18
hệ thống của ComCoast [12]...................................................................................18
Hình 1.17: Quan điểm xây dựng đê biển lợi dụng tổng hợp và thân thiện với môi
trường sinh thái của Hà Lan [12].............................................................................20
Hình 1.18: Đê sơng an tồn cao ở Nhật Bản [12]....................................................21

Hình 1.19: Dải ngầm giảm sóng xa bờ....................................................................23
Hình 1.20: Giải pháp cản sóng phù hợp với cảnh quan trên mái đê biển ở Norderney
(biển Bắc, nước Đức) [12].......................................................................................24
Hình 2.1: Cắt ngang kết cấu đê biển có lõi bằng vật liệu tại chỗ kết hợp gia cố nền
và mái...................................................................................................................... 28
Hình 2.2: Các dạng khối phủ mái đê biển...............................................................29
Hình 2.3: Mặt cắt ngang đê biển bằng tường cừ kết hợp với cọc xiên....................30


Hình 2.4: Mặt cắt ngang đê bằng hệ thống các xà lan bê tơng cốt thép nối tiếp nhau
...................................................................................................................................31
Hình 2.5: Kết cấu đê biển dạng tường ơ vây...........................................................33
Hình 2.6: Mặt cắt ngang đê biển có cấu tạo mái nghiêng kết hợp với tường cừ......34
Hình 2.7: Mặt cắt ngang đê biển có cấu tạo bằng hệ thống xà lan tạo chân............35
Hình 2.8: Xác định mômen chống trượt, gây trượt với mặt trượt trụ trịn...............38
Hình 2.9: Xác định góc ma sát và lực dính huy động..............................................41
Hình 3.1: Hình ảnh vệ tinh khu vực dự án...............................................................49
Hình 3.2: Khoan khảo sát đê đã đắp bằng phương pháp đắp lấn.............................50
Hình 3.3: Mặt cắt địa chất điển hình dọc tuyến đê từ hố khoan M76 đến M79.......51
Hình 3.4: Biểu đồ cường độ kháng cắt khơng thốt nước theo chiều sâu................55
Hình 3.5: Hoa gió tại trạm Hịn Dấu.......................................................................58
Hình 3.6: Sơ đồ vị trí các điểm trích số liệu sóng....................................................62
Hình 3.7: Sơ đồ tuyến cơng trình............................................................................69
Hình 3.8: Kết cấu điển hình đê bê tơng...................................................................72
Hình 3.9: Kết cấu điển hình đê đất mái nghiêng (phương án chọn)........................73
Hình 3.10: Kết cấu đê mái nghiêng trên nền không được xử lý (sơ bộ chọn)..........82
Hình 3.11: Mơ hình tính tốn SĐ1(khơng xử lý nền)..............................................83
Hình 3.12: Lưới phần tử phân tích SĐ1 (khơng xử lý nền).....................................83
Hình 3.13: Điểm khảo sát chuyển vị SĐ1 (khơng xử lý nền)..................................84
Hình 3.14: Chuyển vị đứng của các điểm khảo sát theo quá trình đắp (SĐ1).........84

Hình 3.15: Chuyển vị ngang của các điểm khảo sát theo quá trình đắp( SĐ1)........85
Hình 3.16: Hệ số ổn định Msf= 1,092 khi đắp tới +5,00m (SĐ 1)..........................87
Hình 3.17: Chuyển vị lưới và phổ chuyển vị (SĐ1)................................................87
Hình 3.19: Mơ hình tính tốn SĐ1 (phương án tăng hệ số mái)..............................90
Hình 3.20: Lưới phần tử phân tích SĐ 1 (phương án tăng hệ số mái).....................90
Hình 3.21: Điểm khảo sát chuyển vị SĐ1 (Phương án tăng hệ số mái)...................90
Hình 3.22: Chuyển vị đứng của các điểm khảo sát theo quá trình đắp (SĐ1- PA tăng
hệ số mái)................................................................................................................ 91


Hình 3.23: Chuyển vị ngang của các điểm khảo sát theo quá trình đắp (SĐ1 – PA
tăng hệ số mái)........................................................................................................91
Hình 3.24: Hệ số ổn định Msf= 1,18 khi đắp tới +5,00m (SĐ1 –PA tăng hệ số mái)
...................................................................................................................................93
Hình 3.25: Chuyển vị lưới và phổ chuyển vị (SĐ1 –PA tăng hệ số mái).................93
Hình 3.26: Mơ hình tính tốn phương án 2.............................................................95
Hình 3.27: Lưới phần tử phân tích phương án 2......................................................95
Hình 3.28: Điểm khảo sát chuyển vị phương án 2...................................................95
Hình 3.29: Chuyển vị đứng của các điểm khảo sát theo quá trình đắp(PA 2)..........96
Hình 3.30: Chuyển vị ngang của các điểm khảo sát theo quá trình đắp (PA 2).......97
Hình 3.31: Hình dạng mặt trượt khi đắp tới +5,00m (PA2).....................................98
Hình 3.32: Hệsố ổn định Msf= 1,281 khiđắp tới +5,00 (PA2)...............................99
Hình 3.33: Mực nước hạp long..............................................................................103
Hình 3.34: Vị trí hạp long tuyến đê kè ngầm chắn bùn.........................................103


9

PHẦN MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội của Hải Phòng tới năm
2020, kinh tế đối ngoại tiếp tục được xác định là lĩnh vực kinh tế động lực của thành
phố. Trong đó hoạt động đầu tư nước ngồi có vai trị đặc biệt quan trọng, là một
trong những động lực thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội của thành phố theo định
hướng công nghiệp hoá - hiện đại hoá. Để thực hiện mục tiêu này, một trong những
biện pháp quan trọng là xây dựng và phát triển khu kinh tế Đình Vũ – Cát Hải. Khu
kinh tế Đình Vũ – Cát Hải được quy hoạch bao gồm: khu Cơng nghiệp Nam Đình
Vũ 1, khu cơng nghiệp Nam Đình Vũ 2 và khu Phi thuế quan.
Dự án đầu tư xây dựng đê biển Nam Đình Vũ thuộc khu kinh tế Đình Vũ – Cát
Hải là dự án xây dựng đê bao lấn biển dài nhất Việt Nam hiện nay. Tổng chiều dài
toàn tuyến đê là 14.987 km. Tuyến đê biển và các cơng trình trên đê có nhiệm vụ
bảo vệ vùng lấn biển trực tiếp diện tích khoảng 2100 ha và hơn 3000 ha vùng bờ
biển phía trong để xây dựng khu cơng nghiệp tập trung của thành phố Hải Phịng.
Tồn bộ tuyến đê được xây dựng chủ yến trên nền đất yếu là bùn sét, màu xám,
xám đen, lẫn hữu cơ phân hủy, đôi chỗ kẹp lớp cát mỏng, trạng thái chảy. Một vài
đoạn ngắn xen kẹp lớp bùn sét pha (bùn cát pha), màu xám, xám đen, đôi chỗ lẫn vỏ
don hến, trạng thái chảy chảy. Hai lớp đất yếu này có chiều sâu trung bình từ 15m
đến 23 m. Mặt khác tuyến đê biển Nam Đình Vũ là tuyến đê lấn biển, chịu tác động
mạnh của sóng, bão và mơi trường, nền địa chất yếu, phức tạp vì vậy các phương án
biện pháp cơng trình phải thỏa mãn các u cầu: (1) Kết cấu phải vững chắc, chịu
được tác động lớn của mơi trường như: sóng, gió, dịng chảy, tác động bất thường
của mơi trường trong q trình thi cơng …; (2) Nền đất yếu nên kết cấu thân đê, xử
lý nền phải dạng kết cấu mềm và giảm nhẹ tối đa trọng lượng bản thân; (3) Công
nghệ thi công không phức tạp, phù hợp với trình độ và khả năng thi cơng hiện có
của Việt Nam; (4) Thời gian thi cơng nhanh vì tuyến đê này là tiền đề để dự án khu
kinh tế Đình Vũ – Cát Hải sớm hồn thành và (5) Tận dụng nguyên, vật liệu địa
phương như cát, đá, xi măng v.v. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật
xây dựng đê biển trên nền đất yếu, áp dụng cho đê Nam Đình Vũ - Hải Phịng”
là hết sức cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật xây dựng đê biển trên nền đất yếu và đề xuất
giải pháp áp dụng cho đê biển Nam Đình Vũ – Hải Phịng đảm bảo cơng trình an
tồn và kinh tế.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật hợp lý cho các kết cấu của đê biển Nam
Đình Vũ- Hải Phịng. Từ đó tính tốn phân tích ứng suất biến dạng, phân tích ổn
định của các giải pháp, lựa chọn biện pháp và kết cấu hợp lý đảm bảo cơng trình an
tồn và kinh tế.
4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Cách tiếp cận.
Tiếp cận từ thực tế : từ yêu cầu và các điều kiện xây dựng thực tế ( tuyến đê
bao Nam Đình Vũ) đi đến nghiên cứu hình thức bố trí và kết cấu đê bao phù hợp, có
tính khả thi. Tiếp cận khoa học và hiện đại : giải pháp cơng trình và kết cấu chọn đề
xuất trên cơ sở áp dụng các thành tựu khoa học và kỹ thuật hiện đại, được tính tốn
theo các phương thức và mơ hình phù hợp.
- 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 phân tích, tổng hợp và đề xuất phương án kỹ thuật hợp lý.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐÊ BIỂN
1.1. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.1.1. Trên thế giới
Đê biển và các hạng mục cơng trình phụ trợ khác hình thành nên một hệ
thống cơng trình phịng chống, bảo vệ vùng nội địa khỏi bị lũ lụt và thiên tai khác từ

phía biển. Vì tính chất quan trọng của nó mà cơng tác nghiên cứu thiết kế, xây dựng
đê biển ở trên thế giới, đặc biệt là ở các quốc gia có biển, đã có một lịch sử phát
triển rất lâu đời. Tuy nhiên, tùy thuộc vào các điều kiện tự nhiên và trình độ phát
triển của mỗi quốc gia mà các hệ thống đê biển đã được phát triển ở những mức độ
khác nhau.
Hà Lan là một đất nước có đến 2/3 diện tích thấp hơn mực nước biển vì thế
người Hà Lan đã trở thành một trong những chuyên gia số một về thủy lợi và cơng
trình biển với rất nhiều thành tựu đáng khâm phục.

Hình 1.1 Đê biển Afsluitdijk – Hà Lan
Đê biển Afsluitdijk là một trong những minh chứng điển hình với tổng chiều
dài hơn 32km, rộng 90m và độ cao ban đầu 7,25m trên mực nước biển trung bình.
Cơng trình này chạy dài từ mũi Den Oever thuộc Nood Holland lên đến muic
Zurich thuộc tỉnh Friesland. Giai đoạn thi công chỉ kéo dài 6 năm từ 1927 đến 1933.


Hệ thống đê biển của Mỹ đa dạng hơn do địa hình khơng giống như Hà Lan.
Chính vì thế chiến lược phòng chống thiên tai của Mỹ cũng khác dẫn tối kết cấu đê
cũng khác. Kết cấu đê biển khơng q kiên cốn như ở Hà Lan. Các cơng trình bảo
vệ gồm đê chắn sóng, tường biển, tường chắn sóng và đắc biệt hệ thống mỏ hàn
được xây dựng khán nhiều nhắm mục đích giảm xói lở, giảm sự vẫn chuyển bùn
cát, trầm tích ở những vùn có nguy cơ cao. Riêng các cơng trình kè bảo vệ bờ biển
ở Mỹ rất đa dạng gồm các loại: kè đá đổ, kè bê tông đổ tại chỗ kiểu bậc, kè mảng bê
tông, kè tấm bê tông chèn...
Các nước gần chúng ta như Nhật Bản có hệ thống đê biển khá đặc biệt. Quốc
gia có bốn mặt là biển, thường xuyên bị động đất và sóng thần đê dọa với nguy cơ
phá hoại hệ thống đê điều rất lớn nên Nhật Bản đặc biệt quan tâm tới đê cửa sông và
đê biển mặt dù Nhật Bản phần lớn cao hơn mực nước biển. Quyđịnh thiết kếvới
từng loại đê theo cấp cơng trình giám sát chặt chẽ. Đê cũng là một cơng trình đa
mục tiêu, trong đó vẫn đề giao thơng được ưu tiên hàng đầu vì vậy đê biển Nhật

Bản đáp ứng được cả yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ.
Nhìn chung ở các nước phát triển như Hà Lan, Đức, Đan Mạch, Nhật
Bản...đê biển đã được xây dựng rất kiên cố nhằm chống được lũ biển (triều cường
kết hợp với nước dâng) với tần suất hiếm (đặc biệt ở Hà Lan, một quốc gia với
khoảng 20% diện tích nằm dưới mực nước biển trung bình đang áp dụng tiêu chuẩn
phịng lũ biển từ 1/1.250 đến 1/10.000 tùy theo vị trí). Khoảng vài thập niên trước
đây quan điểm thiết kế đê biển truyền thống ở các nước châu Âu là hạn chế tối đa
sóng tràn qua do vậy cao trình đỉnh đê rất cao. Nhưng vì lượng sóng tràn qua là rất
ít nên mái phía trong đê thường được bảo vệ rất đơn giản như chỉ trồng cỏ bản địa,
phù hợp cảnh quan với mơi trường. Nhìn chung, mặt cắt ngang đê điển hình rất
rộng, mái thoải (phổ biến là 1/6 hoặc thoải hơn), có cơ mái ngồi và trong kết hợp
làm đường giao thông dân sinh và bảo dưỡng cứu hộ đê. Ngồi ra, cơ đê phía ngồi
cịn đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là giảm sóng leo sóng tràn qua đê, góp phần hạ
thấp cao trình đỉnh đê thiết kế.


1.1.2. Trong nước
Việt Nam là một quốc gia nằm trong khu vực ổ bão tây bắc Thái Bình
Dương với đường bờ biển dài, tỷ lệ giữa đường bờ biển so với diện tích lục địa là
rất lớn. Do vậy hệ thống đê biển của nước ta cũng đã được hình thành từ rất sớm, là
minh chứng cho quá trình chống chọi với thiên nhiên không ngừng của người Việt
Nam. Hệ thống đê biển đã được xây dựng, bồi trúc và phát triển qua nhiều thế hệ
với vật liệu chủ yếu là đất và đá lấy tại chỗ do người địa phương tự đắp bằng
phương pháp thủ công.
Trải qua thời gian dài xây dựng và phát triển nước ta hiện nay có khoảng
2.700km đê biển, đê cửa sơng trải dài khắp từ Quảng Ninh đến Kiên Giang. Đê biển
của nước ta không liền tuyến mà bị ngăn cách nhiều đoạn bởi 114 cửa sơng lớn nhỏ
khác nhau. Chính vì thế tổng chiều dài đê cửa sông xấp xỉ bằng đê biển. Trong số
117 huyện ven biển có 105 huyện có đê. Hầu hết các tuyến đê biển hiện nay có
nhiệm vụ bảo vệ sản xuất nông nghiệp. Ở đồng bằng Bắc Bộ và Thanh Hóa vùng có

đê biển bảo vệ sản xuất 3 vụ, còn đối với các tỉnh miền Trung, Nam Bộ sản suất 2
vụ, có nơi 3 vụ. Có khoảng 300km đê biển để nuôi trồng thủy sản được phát triển
mạnh mẽ những năm gần đây.
Bảng 1.1: Thống kê chiều dài đê biển, đê cửa sơng hiện có ở nước ta
STT Vùng biển Chiều dài đê biển, đê cửa sông (Km)
1 Bắc Bộ

719,1

2 Trung Bộ

1.410,86

3 Nam Bộ

624,35

Được sự quan tâm của nhà nước hệ thống đê biển nước ta đã được đầu tư
khôi phục và nâng cấp nhiều lần thông qua các dự án PAM 4617, OXFAM, EC,
CARE, ADB, và các chương trình đê biển quốc gia, tuy nhiên các tuyến đê biển
nhìn chung vẫn cịn thấp và nhỏ. Đê biển miền bắc thuộc loại lớn nhất cả nước tập
trung chủ yếu ở các tỉnh Hải Phịng, Thái Bình và Nam Định. Một số tuyến đê biển
đã được nâng cấp hiện nay có cao trình đỉnh phổ biến ở mức + 5,5 m (kể cả tường
đỉnh). Mặt đê được bê tơng hóa 1 phần, nhưng chủ yếu vẫn là đê đất, sình lầy trong


mùa mưa bão và dễ bị xói mặt. Hàng năm, các sự cố hư hỏng đê biển vẫn diễn biến
phức tạp. Cụ thể như sau:
a) Bờ biển phía Bắc:
Đồng bằng Bắc Bộ có nhiều đoạn bờ xói lở rất nghiêm trọng, như Cát Hải

(Hải Phịng), Đơng Long, Thụy Xn, Nam Cửa Lân (Thái Bình), Giao Thủy, Hải
Hậu, Nghĩa Phúc (Nam Định). Đoạn bờ xói lở điển hình nhất là ở huyện Hải Hậu,
với chiều dài gần 20km. Đặc biệt đoạn bờ Hải Chính - Hải Hịa, tốc độ xói lở đạt tới
15-21m/năm. Xỏi lở diễn ra mạnh mẽ nhất vào mùa gió đơng bắc, đặc biệt là ở Hải
Thịnh, tốc độ có thể đạt tới hơn 40-50m/năm trong một vài năm qua. Xói sạt bờ
biển là hiện tượng phổ biến ở ven biển Hải Phòng, kể cả ở bờ các đảo và nhiều đoạn
bờ nằm sâu phía trong các sơng. Tổng số chiều dài đường bờ biển Hải Phòng bị xói
lở16,1 km, tốcđộ trung bình 5,4 m/năm trên tổng số 125 kmđường bờbiển, chiếm
tổng số 23,0%.(năm 2009).Ở khu vực ven bờ Hải Hậu, cường độ xói lở tăng lên rất
rõ rệt trong giai đoạn 1985-1995, gấp 1,5-2 lần giai đoạn 1965-1985. Do dâng cao
mực nước biển và xu thế suy tàn của cửa Thái Bình đã và đang làm phát sinh, phát
triển đoạn bờ xói lở mới ở cửa Thái Bình. Tuy nhiên, cường độ xói lở yếu vì đường
bờ được bảo vệ bởi dải rừng ngập mặn có chiều rộng tương đối lớn.

Hình 1.2: Chân đê hư hỏng nặng – đê Hải Phòng


Hình 1.3: Sạt cục bộ mái đê biển Thái Bình

Hình 1.4: Vỡ đê biển Giao Thủy (Nam Định)
b) Bờ biển miền Trung:
Xói sạt bờ biển vùng Bắc Trung Bộ từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế:
- Khu vực từ Quảng Bình đến Thừa Thiên Huế là trọng điểm.
- Vùng từ cửa Thuận An đến Tư Hiền (Thừa Thiên Huế) diễn biến sạt lở rất phức
tạp, phụ thuộc vào chu kỳ dịch chuyển của các cửa sơng lên phía tây hay


xuống đơng nam với chu kỳ 30-60 năm.
Xói sạt bờ biển Nam Trung Bộ từ Đà Nẵng đến Bình Thuận: diễn biến sạt lở
phức tạp với xu thế tăng mạnh cả về quy mô lẫn cường độ và tăng dần từ Bắc vào

Nam. Tại Quảng Ngãi sạt lở tại Sa Huỳnh sẽ tăng quy mơ mở rộng về phía Nam.
Thừa Thiên Huế từ cửa Thuận An đến Hòa Duân. Phú n xói sạt lở tăng quy mơ
tại Phú Hạnh, Phú Sơn, Phú Quý, Phú Hiệp, An Nhơn, thị trấn Tuy Hịa….

Hình 1.5: Bờ biển xã Hải Dương, thị xã Hương Trà, Thừa Thiên Huế sạt lở hơn 1.000m

c) Bờ biển miền Nam
Cà Mau là vùng xảy ra thường xuyên và chịu ảnh hưởng nhiề nhất cả nước.
Sóng biển xốy sâu vào thân đê, có nơi thân đê chỉ cịn 2-3m, chiều cao đê từ 2,5
đến 3 m, chiều cao của đê từ 2,5m sụt xuống cịn 1,8m và đang có nguy cơ vỡ đê,
đe dọa đến đời sống cảu hàng chục ngàn hộ dân.


Hình 1.6: Đoạn đê biển Cà Mau bị sóng đánh vỡ
Tại Bạc Liêu, do nước biển thường xuyên dâng cao nên nhiều khu vực ven biển:
Nhà Mát (TP Bạc Liêu), Vĩnh Thịnh (H. Hịa Bình)… bị sạt lở sâu vào đất liền 35m/năm.
Mặc dù có lịch sử lâu đời về xây dựng đê biển nhưng phương pháp luận và
cơ sở khoa học cho thiết kế đê biển (thể hiện qua các tồn tại và bất cập trong các
hướng dẫn thiết kế đê biển trước đây như 14TCN-130-2002) ở nước ta còn lạc hậu,
chưa bắt kịp với những tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới. Bên cạnh đó phương
pháp và cơng nghệ thi cơng đê biển cịn chậm tiến bộ, ít cơ giới hóa. Gần đây trong
khn khổ các đề tài thuộc “Chương trình khoa học cơng nghệ phục vụ xây dựng đê
biển và cơng trình thủy lợi vùng cửa sông ven biển” (Giai đoạn I từ Quảng Ninh đến
Quảng Nam) thực hiện năm 2008-2009, các tiến bộ mới trong kỹ thuật thiết kế và
xây dựng đê biển ở trên thế giới đã được nghiên cứu áp dụng với điều kiện cụ thể
của nước ta. Trong đó đặc biệt là khái niệm sóng tràn lần đầu tiên được xem xét là
một tải trọng quan trọng nhất trong tính tốn thiết kế đê biển và đã được đưa vào
Hướng dẫn thiết kế đê biển mới thay cho tiêu chuẩn ngành 14TCN-130-2002.
Trong phạm vi đề tài nhánh “Nghiên cứu, đề xuất mặt cắt ngangđê biển hợp lý với

từng loại đê và phù hợp với điều kiện từng vùng từ Quảng Ninh đến Quảng Nam”,
các thí nghiệm sóng tràn qua đê biển trên mơ hình vật lý máng sóng ở Trường ĐH
Thủy Lợi đã chứng tỏ việc áp dụng các phương pháp tính tốn sóng tràn tiên tiến
đang được áp dụng phổ biến hiện nay trên thế giới như TAW (2002) cho điều kiện
ở Việt Nam là hoàn toàn phù hợp (xem [13]). Đề tài cũng đã đề xuất được phương
pháp tính tốn thiết kế cùng với các dạng mặt cắt đê biển điển hình phù hợp cho
từng vùng địa phương trong khu vực nghiên cứu.
Gần đây việc nghiên cứu áp dụng một số công nghệ vật liệu mới như
Consolid, kết cấu neo địa kỹ thuật,.. nhằm gia tăng ổn định của đê biển hiện có cũng
đã được đề cập đến ở một số đề tài nghiên cứu cấp bộ và nhà nước, điển hình như
KC.08 15/06-10 (xem [14]).
Nhưvậy có thểthấy rằng tuy là muộn nhưng việc áp dụng và cập nhật các tiến
bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới vào công tác xây dựng đê biển ở nước ta đã có
những bước tiến đáng khích lệ. Tuy nhiên cần phải đẩy mạnh hơn nữa những cơng
trình nghiên cứu khoa học để áp dụng một cách hiệu quả các thành tựu này vào
trong điều kiện thực tiễn đặc thù của hệ thống đê biển nước ta.
1.2. TÁC ĐỘNG CỦA SĨNG, GIĨ LÊN ĐÊ BIỂN

1.2.1. Gió
Gió là sản phẩm của các q trình khí tượng. Gió thổi trên mặt biển tạo ra
sóng và nước dâng.
Dễ thấy khơng thể xem gió có tác động trực tiếp mang vật chất từbờ biển đi
một nơi khác và do đó gây xói lở (mặc dù gió có thể thổi bay một lượng đáng kể cát
khơ tràn vào đất liền), gió chỉ có gián tiếp xói lở bằng cách tạo ra sóng, dịng chảy
là những yếu tố trực tiếp gây ra hiện tượng đó.
Gió trong giơng, bão có thể bốc đi một lượng đáng kể cát ở bờ biển, song tác
động chính gây xói lở (biến động luồng lạch, sạt lở bờ biển, vỡ đê v.v...) vẫn do các
hậu quả chính của bão là sóng bão và dịng chảy trong bão. Tuy nhiên, thơng
thường những thay đổi địa hình bờ biển do chúng chỉ tồn tại trong một thời gian nào

đó và sẽ được các yếu tố động lực thường kỳ bồi đắp để đạt được xu thế thường kỳ


trước bão. Sự xuất hiện hoặc biến mất của các đồi cát ở một số cửa sơng nước ta khi
có bão thuộc loại nguyên cơ này.

Hình 1.7: Bờ biển Tiến Thành–Phan Thiết bị gió và mưa gây sạt lở

Hình 1.8: Lũ cát làm bồi lấp bờ biển Tiến


1.2.2. Sóng
- Sóng là tác nhân chính gây ra sự mất ổn định các cơng trình ven bờ và xói bồi bãi
biển. Sóng do tác dụng trực tiếp lên cơng trình hoặc bờ, bằng áp lực xung kích của
nó gây mất ổn định kết cấu bảo vệ, gây trượt mái, lật các tường đứng . Khi có sóng
triều cùng kèm theo bão, xơ vỡ rồi cuốn trơi cơng trình hoặc bờ đất cao ven biển.
- Ngoài tác động mất ổn định trực tiếp, năng lượng sóng được chuyển thành dịng,
năng lượng là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự vận chuyển bùn cát đáy biển và tạo ra
các vùng bồi xói.
- Thơng thường, có hai trạng thái sóng đặc trưng, đó là sóng bình thường và sóng lớn.

Hình 1.9: Sơ đồ sóng bình thường vỗ vào bờ biển
Hình 1.9: là sơ đồ thể hiển sóng bình thường hàng ngày tác dụng vào bờ và bãi biển.
Mái dốc của bờ và bãi biển ở trạng thái cân bằng ổn định trong điều kiện sóng và
dịng chảy bình thường

Hình 1.10: Sơ đồ sóng lớn gây xói lở bờ biển
Hình 1.10: là sơ đồ thể hiện sóng lớn khi có gió bão tác dụng vào bờ và bãi
biển; mái dốc của bờ và bãi biển bị xói lở và lấp xuống chân mái dốc của bãi biển;
bờ và bãi biển đang ở trạng thái mất ổn định.

1.3. ẢNH HƯỞNG CỦA NỀN ĐẾN KẾT CẤU ĐÊ BIỂN

1.3.1 Các dạng mặt cắt đê biển và điều kiện áp dụng
Căn cứ vào đặc điểm hình học của mái đê phía biển, mặt cắt đê biển được
chia thành 3 loại chính là đê mái nghiêng, đê tường đứng và đê hỗn hợp (trên
nghiêng dưới đứng hoặc trên đứng dưới nghiêng). Căn cứ vào điều kiện địa hình,
địa chất, thủy hải văn, vật liệu xây dựng, điều kiện thi công và yêu cầu sử dụng để
chọn dạng mặt cắt đê biển phù hợp.
1.3.1.1. Đê mái nghiêng đắp bằng đất đồng chất

Có dạng mặt cắt hình thang được áp dụng khi vùng xây dựng tuyến đê có trữ
lượng đất đủ để xây dựng cơng trình. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất của nền đê
mà hệ số độ dốc mái (ký hiệu là m) ở phía biển từ 3,0 đến 5,0 cịn mái ở phía đồng
từ 2,0 đến 3,0. Tuyến đê có chiều cao dưới 2 m nên áp dụng dạng mặt cắt b (Hình
1.11). Tuyến đê có điều kiện địa chất kém, chiều cao đê lớn và chịu tác động mạnh
của sóng thì có thể bố trí cơ đê hạ lưu và cơ giảm sóng thượng lưu và áp dụng dạng
mặt cắt a (Hình 1.11).
1.3.1.2. Đê mái nghiêng đắp bằng vật liệu hỗn hợp

Được sử dụng trong trường hợp ở khu vực xây dựng cơng trình khơng có đủ
trữ lượng đất chất lượng tốt để đắp đê đồng chất, trong khi nguồn vật liệu địa
phương (vật liệu có sẵn ở gần khu vực xây dựng cơng trình) có tính thấm lớn lại rất
phong phú. Có thể áp dụng các dạng mặt cắt sau:
a) Bố trí loại đất có tính thấm lớn ở bên trong thân đê cịn đất có tính thấm nhỏ đắp
bọc bên ngồi (xem dạng mặt cắt d hình 1.11);
b) Bố trí đá hộc ở phía thượng lưu để chống lại phá hoại của sóng cịn đất đắp có chất
lượng tốt bố trí hạ lưu (xem dạng mặt cắt c hình 1.11).

Hình 1.11: Các dạng mặt cắt ngang đê biển
1.3.1.3. Đê tường đứng và mái nghiêng kết hợp:

Được áp dụng tại những vùng có mỏ đất tốt nhưng trữ lượng khơng đủ để đắp
đê. Nếu dùng kết cấu dạng tường đứng bằng đá xây hay bê tông, bê tông cốt thép
theo tồn bộ chiều cao của đê thì chi phí đầu tư sẽ rất tốn kém do phải xử lý ổn định
và xử lý thấm. Một số tuyến đê không chỉ chống ngập lụt khi triều dâng mà còn kết
hợp cho tàu thuyền neo đậu, vận chuyển hàng hố và phía trong đê u cầu phải có
đường giao thơng. Trong trường hợp này có thể sử dụng các hình thức (kiểu) kết
cấu sau (xem hình 1.11):
a) Kiểu tường đá xây kết hợp thân đê đất (xem dạng mặt cắt f);
b) Kiểu tường bê tông và thân đê đất (xem dạng mặt cắt e);
c) Kiểu hỗn hợp thân đê đất, tường bê tơng cốt thép và móng tường bằng đá
khơng phân loại (xem dạng mặt cắt h).
1.3.1.4. Đê mái nghiêng gia cố bằng vải địa kỹ thuật

Áp dụng trong trường hợp khu vực xây dựng khơng có đất chất lượng tốt để
đắp mà chỉ có đất mềm yếu (lực dính và góc ma sát trong nhỏ, hệ số thấm lớn), nếu


sử dụng loại đất này để đắp đê theo công nghệ truyền thống thì mặt cắt đê sẽ rất lớn,
diện tích chiếm đất của đê lớn và thời gian thi cơng kéo dài do phải chờ lún. Để
giảm chi phí xây dựng, giảm diện tích chiếm đất của đê và tăng nhanh thời gian thi
cơng, có thể sử dụng vải địa kỹ thuật làm cốt gia cố thân đê để khắc phục những vấn
đề trên (xem dạng mặt cắt g hình 1.11).
1.3.2 Yêu cầu chung về thiết kế mặt cắt đê biển
- Mỗi tuyến đê nên phân thành nhiều đoạn theo điều kiện tương tự về địa chất nền
đê, vật liệu xây dựng đê, ngoại lực tác động, điều kiện mặt bằng và yêu cầu sử dụng
của từng đoạn đê để tính tốn thiết kế. Tuỳ theo điều kiện cụ thể của từng vùng và

từng đoạn đê mà lựa chọn hình dạng mặt cắt thiết kế đê cũng như các cơng trình
liên quan khác.
-Nội dung thiết kếmặt cắt đê biển bao gồm xácđịnh các kích thước và cao
trình cơ bản của mặt cắt, kết cấu đỉnh đê, thân đê và chân đê, các kết cấu chuyển tiếp.
- 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 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 tồn
cầu. Hình 1.12 giới thiệu sơ đồ tổng quát các thành phần kết cấu của mặt cắt thiết
kế đê biển, hình 1.13 giới thiệu một mặt cắt thiết kế đê biển điển hình:
M c nước thiết kế

CHÚ DẪN:
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 thốt nước phía
đồng;
9 Kênh tiêu nước phía đồng;
10 Thân đê;
11Nền đê.

Hình 1.12: Sơ đồ cấu tạo mặt cắt đê biển


Hình 1.13: Mặt cắt thiết kế đê biển điển hình
1.3.3. Sự mất ổn định của đê biển trên nền đất yếu
Xây dựng trên nền đất sét yếu, đê biển thường có nguy cơ đổ vỡ thân đê do
đất nền khơng ổn định. Trước khi đất nền mất ổn định thường xuất hiện các triệu
chứng như:
- Lún sụt tăng lên đột ngột.
- Biến dạng hông của đất nền tăng lên đột ngột, khiến mặt đất phồng lên.
- Thân đê xuất hiện khe nứt dọc hướng trục, chiều dài chiều rộng khe nứt mở rộng
dần, sau đó phát triển vết nứt ngang, cuối cùng phát triển thành mặt trượt dạng cung
tròn.
- Áp lực kẽ rỗng trong đất nền tăng lên đột ngột hoặc xuất hiện mạch đùn, sủi
ở chân mái.
Những triệu chứng đó thường xuất hiện trước khi khối đất đê trượt khoảng 4 ÷
5 ngày, điều đó chứng tỏ sự mất ổn định của thân đê và nền đê là một quá trình phát
triển từ mất ổn định cục bộ đến mất ổn định tổng thể.

Hình 1.14: Đê bị trượt phẳng trên lớp đất yếu


Hình 1.15: Lún do cố kết của lớp đất yếu
1.4. ỨNG DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ MỚI TRONG XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN

Hiện nay trên thế giới đang áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến trong xây
dựng đê biển. Máy móc áp dụng trọng mọi khâu của quá trình từ khảo sát, thiết kế,
xây dựng, vận hành và bảo dưỡng nên những hư hỏng nhỏ trong điều kiện bình
thường ít xảy ra từ những sự cố thiên tai lớn. Để có thể cơ giới hóa các khâu trong

thi cơng đê biển thì công tác nghiên cứu sáng chế ra các dạng vật liệu, cơng trình có
thể áp dụng cơ giới rất được chú trọng ở các nước phát triển. Chẳng hạn với việc
trải vải lọc, lát cấu kiện bê tông mái kè phía biển ở nước ta hiện nay hồn tồn bằng
thủ cơng thì ở Hà Lan có những đoạn đê được làm bằng máy từ khâu bạt mái, trải
dăm lót đến lát cấu kiện vừa đẩy nhanh được tốc độ thi công, vừa hạ giá thành xây
dựng.
Ở những năm gần đây, trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng
hiện nay tư duy và phương pháp luận thiết kế đê biển ở các nước phát triển đã và
đang có sự biến chuyển rõ rệt. Giải pháp kết cấu, chức năng và điều kiện làm việc
của đê biển được đưa ra xem xét một cách chỉnh thể hơn theo quan điểm hệ thống,
lợi dụng tổng hợp, bền vững và hài hịa với mơi trường.
An tồn của đê biển đã được xem xét trong một hệ thống chỉnh thế, trong đó
nổi bật lên hai nhân tố ảnh hưởng chủ yếu:
1) Bản thân cấu tạo hình học và kết cấu của đê
2) Điều kiện làm việc và và tương tác giữa tải trọng với cơng trình.
Các nỗ lực nhằm nâng cao mức độ an toàn của đê biển đều tập trung vào cải
thiện hai nhân tố này. Sau đây chúng ta sẽ lần lượt điểm qua một số tiến bộ nổi bật
đã đạt được gầnđây có liên quan đến hai nhân tố này.