14TCN…..

Dự thảo lần thứ : 10

DỰ THẢO

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN

(tổng hợp,điều chỉnh,bổ sung sau góp ý)

i

14TCN…..

1. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Hướng dẫn này phục vụ cho việc thống nhất các yêu cầu về kỹ thuật trong công tác thiết kế đê biển, phòng chống sự ngập lụt từ biển vào các khu vực cần bảo vệ.

1.2. Hướng dẫn này ứng dụng đối với việc thiết kế mới, tu sửa nâng cấp các loại đê biển và các công trình liên quan bao gồm:

- Đê bảo vệ vùng dân cư, vùng kinh tế trong phạm vi ảnh hưởng của biển;

- Đê lấn biển để mở mang vùng đất mới;

- Đê quây các vùng hải đảo;

- Đê phục vụ các mục đích quốc phòng, nuôi trồng và khai thác thuỷ sản, đồng muối, du lịch…;

- Đê cửa sông trong phạm vi có ảnh hưởng đáng kể của các yếu tố triều và sóng từ biển. Các loại công trình khác có ảnh hưởng đến an toàn và chức năng của đê biển cũng được áp dụng theo hướng dẫn này.

1.3. Thiết kế đê biển phải căn cứ vào các văn bản pháp luật hiện hành có liên quan, căn cứ quy hoạch tổng thể của việc khai thác, phát triển kinh tế, phòng chống thiên tai của toàn khu vực để luận giải về sự cần thiết xây dựng, quy mô và hiệu ích công trình.

1.4 Thiết kế đê biển phải trên cơ sở vận dụng điều kiện tự nhiên thuận lợi, kết hợp giữa giải pháp công trình và phi công trình, đáp ứng nhiệm vụ giai đoạn trước mắt đồng thời phù hợp với lâu dài.

1.5. Thiết kế đê biển phải tuân theo các giai đoạn lập dự án đầu tư đã quy định trong các văn bản hiện hành về quản lý các công trình xây dựng cơ bản.

1.6. Trong thiết kế đê biển, ngoài các phần thiết kế thông thường ra, cần có thêm nội dung yêu cầu thi công và quản lý công trình.

1.7. Trong thiết kế đê biển, tải trọng động đất lấy theo quy định chung về thiết kế công trình thuỷ công.

1.8. Hệ cao độ, toạ độ dùng trong thiết kế đê biển là hệ cao độ lục địa Quốc gia và sử dụng theo tiêu chuẩn ngành hiện hành.

1.9. Thiết kế đê biển, ngoài việc áp dụng theo hướng dẫn này, khi đề cập đến các nội dung kỹ thuật của các chuyên ngành khác cần phải tuân thủ các quy trình, quy phạm liên quan khác.

1.10. Thiết kế đê biển cần áp dụng khoa học công nghệ mới phù hợp với điều kiện Việt nam.

1.11.Giai đoạn thiết kế đến 2020 và tầm nhìn đến 2050,có giải pháp thích ứng với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.

1

14TCN…..

2. CÁC YÊU CẦU TÀI LIỆU ĐỂ THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN2.1 Tài liệu địa hình- Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình phục vụ cho thiết kế đê biển áp dụng

tiêu chuẩn ngành 14 TCN 165- 2006 quy định thành phần, khối lượng khảo sát địa hình đối với công trình đê điều.

- Khi tiến hành lập dự án đầu tư, tùy theo đặc điểm của từng dự án (xây mới hoặc nâng cấp sửa chữa) phải thu thập hoặc đo đạc bình đồ tổng thể toàn khu vực dự án tỷ lệ 1/1000 với độ chênh lệch các đường đồng mức 1÷2m với thời gian đo không trên 5 năm đối với vùng bãi trước đê ổn định và không trên 1 năm đối với vùng bãi đang bồi hoặc xói. Phạm vi đo đạc ít nhất 100m về hai phía biển và phía đồng;

- Phải thu thập hoặc đo đạc mặt cắt ngang theo tuyến đê dự kiến tỷ lệ đứng 1/200 ÷ 1/500 và ngang 1/1000 ÷ 1/2000. Với khoảng cách 100m một mặt cắt đối với địa hình bằng phẳng và 20 ÷ 50m đối với địa hình thay đổi và chiều rộng trong phạm vi từ điểm cách chân đê dự kiến về phía biển 200m đến điểm cách chân đê phia đồng 50m .

- Đối với vùng bờ biển thường xuyên bị xói lở, cần thu thập các tài liệu lịch sử về diễn biến của đường bờ ít nhất là 20 năm so với thời điểm lập dự án;

- Đối với vùng đất yếu phải đo đạc lập được bình đồ tỷ lệ 1/500 ÷ 1/1000 với chênh lệch các đường đồng mức 0,50m dọc theo các phương án tuyến qua vùng đất yếu. Trường hợp vùng đất yếu phân bố rộng lớn (như vùng đầm lầy...) thì cũng có thể sử dụng phương pháp đo đạc hàng không để biết được địa hình, địa mạo của cả khu vực. Trong giai đoạn này, các mặt cắt dọc và mặt cắt ngang phục vụ cho việc thiết kế tính toán đê đắp trên đất yếu có thể được xác định dựa trên bình đồ địa hình đã lập;

Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế lập bản vẽ thi công phải đo đạc mặt cắt dọc với tỷ lệ ngang 1/1000; đứng 1/200 và mặt cắt ngang tỷ lệ ngang bằng tỷ lệ đứng 1/200 theo tuyến đê thiết kế với khoảng cách 25-50m một mặt cắt. Tỷ lệ bình đồ phụ thuộc vào địa hình, cấp công trình, thường đo 1/500 -1/1000.

2.2 Tài liệu địa chấtThành phần hồ sơ khảo sát địa chất áp dụng tiêu chuẩn ngành 14 TCN 195-

2006,khi áp dụng cần lưu ý:

-Khối lượng khảo sát địa chất tùy thuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế;

-Phương pháp khảo sát phải kết hợp thăm dò không lấy mẫu(bằng các thiết bị khoan xoắn,xuyên tĩnh hoặc cắt cánh tại hiện trường) và thăm dò có lấy mẫu(băng thiết bị khoan lấy mẫu nguyên dạng đem về thí nghiệm trong phòng) sao cho tiết kiệm nhất.Với diện thăm dò rộng trong giai đoạn lập dự án đầu tư nên tận dụng tối đa các biện pháp thăm dò không lấy mẫu thí nghiệm ở mức độ tối thiểu. Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế chi tiết lập bản vẽ thi công pgải bổ sung bằng biện pháp khoan lấy mẫu,chỉ bổ sung thăm dò không lấy mẫu khi thật cần thiết.Vị trí và số lượng các điểm thăm dò phải do chủ nhiệm dự án quyết định sau khi có dự kiến các phương án thiết kế.

2

14TCN…..

-Khảo sát đia chất nhằm để làm rõ các vấn đề sau: Loại đất và độ sâu phân bố các lớp đất yếu(như cát pha,sét pha và than bùn),các lớp đất cứng (như cát,sét cứng),rất cứng như cát kết thạch anh,đá gốc); Các tính chất cơ học có liên quan đến tính toán cường độ và biến dạng ; Trạng thái nước ngầm ; Khuyến cáo cơ chế hư hỏng.

-Trong đề cương khảo sát phải lưu ý: Các tài liệu địa chất đã thu thập được ;Kỹ thuật khảo sát; Công cụ khảo sát…

2.3 Tài liệu khí tượng, thủy, hải văn- Tài liệu thu thập, thống kê tình hình ảnh hưởng của bão và các thiên tai ở vùng

biển thuộc khu vực dự án;

- Dự báo tình hình thiên tai;

- Tài liệu về thủy triều, dòng ven, vận chuyển bùn cát, nước dâng, sóng, dòng lũ (bao gồm cả tài liệu thu thập và đo mới).

2.4 Tài liệu dân sinh, kinh tế và môi trường - Thu thập, thống kê tài liệu về dân số hiện có và xu thế phát triển, tình hình kinh tế hiện trạng và phương hướng phát triển, tình hình môi trường và đánh giá mức độ ảnh hưởng trong tương lai.

- Yêu cầu và sự cấp thiết xây dựng công trình.

3. XÁC ĐỊNH TIÊU CHUẨN AN TOÀN VÀ PHÂN CẤP ĐÊ 3.1 Xác định tiêu chuẩn an toàn

Tiêu chuẩn an toàn (TCAT) được xác định trên cơ sở kết quả tính toán bài toán tối ưu xét tới mức độ rủi ro về kinh tế, khả năng tổn thất về con người của vùng được đê bảo vệ và khả năng đầu tư xây dựng. TCAT được thể hiện bằng chu kỳ lặp lại (năm), xem bảng 3.1.

Bảng 3.1: Tiêu chuẩn an toàn

VùngTiêu chuẩn an toàn (TCAT)

(chu kỳ lặp lại: năm)

Vùng đô thị công nghiệp phát triển - Diện tích bảo vệ > 100.000 ha - Dân số >200.000 người

150

Vùng nông thôn có công, nông nghiệp phát triển : - Diện tích bảo vệ: 50.000 ¸ 100.000 ha - Dân số: 100.000 ¸ 200.000 người

100

Vùng nông thôn, nông nghiệp phát triển - Diện tích bảo vệ:10.000 -50.000 ha - Dân số: 50.000 – 100.000 người

50

Vùng nông thôn nông nghiệp phát triển trung bình: - Diện tích bảo vệ: 5.000 – 10.000 ha

30

3

14TCN…..

- Dân số: 10.000 – 50.000 người

Vùng nông thôn nông nghiệp ít phát triển: - Diện tích bảo vệ: < 5.000 ha - Dân số : < 10.000 người

10<TCAT<30

Khi sử dụng bảng 3.1cần lưu ý:Trước hết phải xếp vùng được đê bảo vệ thuộc loại vùng thành thị hay nông thôn,công nghiệp hay nông nghiệp…theo tiêu chí vùng sau đó xem xét hai tiêu chí để xác định TCAT ,trường hợp vùng đê bảo vệ chỉ đạt 1tiêu chí thì hạ xuống 1 mức.Việc phân vùng để xét phải đề cập đến quy hoạch và kế hoạch phát triển kinh tế xã hội đến 2020 và tầm nhìn đến 2050.

3.2 Xác định cấp đê - Đê biển được phân làm 5 cấp: cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV và cấp V.

- Cấp đê phụ thuộc vào tiêu chuẩn an toàn trong vùng được đê bảo vệ, thể hiện ở bảng 3.2.

Bảng 3.2: Tiêu chí phân cấp đê

Cấp đê I II III IV V

TCAT

(chu kỳ lặp lại: năm)

150 100 50 30 10<TCAT<30

Khi áp dụng bảng 3.2 nếu tuyến đê giữ vai trò quan trọng về an ninh,quốc phòng hoặc thuộc vùng có đặc thù riêng về mặt xã hội có thể tăng lên một cấp. Trường hợp vùng đất được đê bảo vệ là vùng đất mới do quai đê lấn biển thì căn cứ vào mục đích và giai đoạn khai thác để phân cấp cho phù hợp.

4. THIẾT KẾ TUYẾN ĐÊ

4.1 Yêu cầu chungTuyến đê biển được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án sau

khi đã xem xét:

- Sự phù hợp quy hoạch tổng thể phát triển toàn vùng;

- Điều kiện địa hình, địa chất;

- Diễn biến bờ biển, bãi biển và cửa sông;

- Vị trí công trình hiện có và công trình xây dựng theo quy hoạch;

- An toàn, thuận lợi trong xây dựng, quản lý, khai thác đê và tạo diều kiện thuận lợi cho việc duy trì ,phát triển cây chắn sóng trước đê.

- Bảo vệ các di tích văn hoá, lịch sử và địa giới hành chính;

- Phù hợp với chiến lược phát triển giao thông ven biển;

- Phù hợp với các giải pháp thích ứng với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.

4

14TCN…..

4.2 Yêu cầu về vị trí tuyến đê- Đi qua vùng có địa thế cao, địa chất nền tương đối tốt;

- Nối tiếp thông thuận và đảm bảo ổn định đối với các công trình đã có. Đặc biệt cần lưu ý khi xem xét tuyến quai đê lấn biển.

- Đi qua vùng thuận lợi cho bố trí các công trình phụ trợ;

- Kinh phí xây dựng và kinh phí duy tu, bảo dưỡng ít. Để đáp ứng yêu cầu này thường phải dịch tuyến đê xa bờ biển, tuy nhiên phải so sánh,cân nhắc đến yêu cầu về diện tích được bảo vệ và hiệu quả sử dụng.

- Không ảnh hưởng đến công trình thoát lũ và công trình chỉnh trị (đối với đê cửa sông);

- Tuyến đê phải đáp ứng đối với các hoạt động của bến cảng và vùng đất phía sau đê, đến bãi tắm, vùng du lịch, di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể chấp nhận;

- Đối với tuyến đê có kết hợp với hệ thống giao thông vận tải và an ninh quốc phòng việc xem xét vừa phải đảm bảo các yêu cầu của đê, vừa phải tuân thủ các quy định của ngành giao thông và quốc phòng;

- Tận dụng tối đa các cồn cát, đồi núi, công trình đã có để khép kín tuyến đê, nối tiếp ổn định bền vững;

- So sánh hiệu qủa kinh tế - kỹ thuật của 2 đến 3 vị trí tuyến đê để chọn một vị trí đạt hiệu qủa tổng hợp tốt nhất;

- Vị trí tuyến đê quan trọng cần tiến hành thí nghiệm mô hình thuỷ lực để xác định.Tuy nhiên việc tiến hành thí nghiệm sẽ làm tăng chi phí đầu tư, nếu cần thiết thí nghiệm phải được cấp có thẩm quyền phê duyệt .

4.3 Yêu cầu về hình dạng tuyến đê- Hình dạng mặt bằng tuyến đê nên thẳng hoặc cong trơn, tránh gấp khúc nhiều

gây ra sự tập trung năng lượng sóng cục bộ. Đồng thời nên chọn hướng tuyến đê thuận lợi cho chống sóng, tránh vuông góc với hướng gió thịnh hành mạnh.Nên so sánh về khối lượng công trình và giá thành đầu tư để quyết định tuyến.

- Trong trường hợp phải bố trí tuyến đê lõm, cần có các biện pháp giảm sóng hoặc tăng cường sức chống đỡ của đê;

- Không tạo ra điểm xung yếu ở nơi nối tiếp với các công trình lân cận, không ảnh hưởng đến các vùng đất liên quan.

- Đối với trường hợp thiết kế nâng cấp tuyến đê cũ, cần phải xem xét các yêu cầu nêu trên để điều chỉnh cục bộ tuyến đê cho phù hợp.

4.4 Thiết kế tuyến đối với từng loại đê 4.4.1. Thiết kế tuyến đê quai lấn biển

4.4.1.1. Yêu cầu chung

5

14TCN…..

-Tuyến đê quai phải thống nhất với quy hoạch hệ thống kênh mương thuỷ lợi, hệ thống đê ngăn và cống thoát nước trong khu vực được đê bảo vệ, hệ thống giao thông phục vụ thi công và khai thác; …

- Tuyến đê quai phải xác định trên cơ sở kết quả nghiên cứu về quy luật bồi trong vùng quai đê và các yếu tố ảnh hưởng khác như điều kiện thuỷ động lực ở vùng nối tiếp, sóng, dòng bùn cát ven bờ, sự mất cân bằng tải cát ở vùng lân cận, dự báo xu thế phát triển của vùng bãi trong tương lai.

- Tuyến đê quai phải thuận lợi trong thi công, đặc biệt là công tác hạp long đê, tiêu thoát úng, bồi đắp đất mới quai, cải tạo thổ nhưỡng (thau chua, rửa mặn), cơ cấu cây trồng, quy trình khai thác và bảo vệ môi trường.

4.4.1.2. Cao trình bãi có thể quai đê lấn biển

So sánh lựa chọn trên cơ sở kinh tế - kỹ thuật phương án quai đê lấn biển trong hai trường hợp sau:

- Quai đê qua vùng đất lộ ra ở mức nước biển trung bình trong khu vực đối với đồng bằng Bắc Bộ thường quai ở cao trình bãi từ( +0.5m) đến(+ 1.0m), theo hệ cao độ lục địa ( 14TCN102-2002).

- Có thể quai đê ở các vùng có cao độ thấp hơn, sau đó dùng các biện pháp kỹ thuật xúc tiến quá trình bồi lắng cho vùng bãi trong đê để đạt mục tiêu khai thác, tùy thuộc mục đích khai thác vùng bãi sau khi quai.

4.4.1.3. Các tuyến đê ngăn vùng bãi trong đê quai

Tuyến đê bao ngoài là vành đê chính bảo vệ vùng đất lấn biển, trong tuyến đê chính cần bố trí các tuyến đê ngăn, chia toàn vùng ra thành các ô và mỗi ô thành nhiều mảnh, thích hợp với điều kiện tự nhiên và yêu cầu khai thác.

4.4.2 Tuyến đê vùng bãi biển xói (biển lấn)

4.4.2.1 Yêu cầu chung

- Đối với vùng bãi biển bị xói, tuyến đê thường bị phá hoại do tác động trực tiếp của sóng vào thân đê, sạt sụt mái đê phía biển, chân đê bị moi hẫng. Cần nghiên cứu kỹ xu thế diễn biến của đường bờ, cơ chế và nguyên nhân hiện tượng xói bãi, các yếu tố ảnh hưởng khác để quyết định phương án tuyến thích hợp.

- Xem xét phương án tuyến đê cần gắn liền với các biện pháp chống xói, gây bồi, ổn định bãi trước đê.

Khi chưa có bịên pháp khống chế được hiện tượng biển lấn thì tuyến đê phải có quy mô và vị trí thích hợp, ngoài tuyến đê chính có thể bố trí thêm tuyến đê dự phòng kết hợp với các bịên pháp phi công trình để giảm tổn thất khi tuyến đê chính bị phá hoại.

4.4.2.2 Tuyến đê chính

Theo yêu cầu ở điều 4.1 và xét đến các yếu tố đặc thù của hiện tượng biển lấn để định vị trí tuyến đê chính :

- Nằm phía trong vị trí sóng vỡ lần đầu (cách một chiều dài sóng thiết kế);

- Song song với đường mép nước khi triều kiệt.

6

14TCN…..

4.4.2.3 Tuyến đê dự phòng

- Khoảng cách giữa tuyến đê dự phòng và đê chính ít nhất bằng hai lần chiều dài sóng thiết kế.

- Giữa hai tuyến đê chính và đê dự phòng nên bố trí các đê ngăn, khoảng cách giữa các tuyến đê ngăn nên bằng 3 đến 4 lần khoảng cách giữa hai đê.

-Cần xem xét để đáp ứng yêu cầu giao thông và cứu hộ đê khi thiết kế đê ngăn.

4.4.3. Tuyến đê vùng cửa sông

- Đê vùng cửa sông là đê nối tiếp giữa đê sông và đê biển, chịu ảnh hưởng tổng hợp của yếu tố sông và biển.

- Tuyến đê cửa sông cần đảm bảo thoát lũ và an toàn dưới tác dụng của các yếu tố ảnh hưởng của sông và biển.

- Đối với cửa sông tam giác châu có nhiều nhánh, cần phân tích diễn biến của từng nhánh để có thể quy hoạch tuyến đê có lợi nhất cho việc thoát lũ.

- Đối với cửa sông hình phễu, cần khống chế dạng đường cong của tuyến đê (qua tính toán hoặc thực nghiệm) để không gây ra hiện tượng sóng dồn, làm tăng chiều cao sóng, gây nguy hiểm cho bờ sông.

Theo kết quả nghiên cứu của Viện khí tượng thủy văn năm 2003,đã đưa ra các điểm ranh giới giữa đê sông và đê biển cho các sông ở đồng bằng Bắc bộ có thể tham khảo như sau:

Bảng : Vị trí gianh giới giữa đê sông và đê biển

TT Tên cửa sôngBờ phải Bờ trái

Kinh độ Vĩ độ Kinh độ Vĩ độ

01 Sông Đáy106015’62’

’20018’89’’

106016’79’’

20019’92’’

02 Ninh Cơ106021’95’

’20020’60’’

106022’49’’

20022’26’’

03 Ba Lạt106041’28’

’20031’28’’

106042’69’’

20032’83’’

04 Trà Lý106047’23’

’20047’05’’

106047’98’’

20046’94’’

05 Sông Hóa106048’97’

’20060’65’’

106048’62’’

20061’15’’

06 Thái Bình106051’07’

’20070’70’’

106052’44’’

20070’40’’

07 Văn Úc106054’76’

’20075’64’’

106055’47’’

20076’10’’

08 Lạch Tray106057’76’

’20084’66’’

106058’28’’

20085’18’’

09 Sông Cấm 106059’62’ 20093’50’’ 106060’27’ 20064’33’’

7

14TCN…..

’ ’

5. THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ KẾT CẤU ĐÊ BIỂN5.1 Thiết kế mặt cắt đê biển cần tiến hành cho từng phân đoạnCác phân đoạn được chia theo điều kiện tương tự về nền đê, vật liệu đắp đê, điều

kiện ngoại lực và yêu cầu sử dụng. Mỗi phân đoạn được chọn một mặt cắt ngang đại diện làm đối tượng thiết kế thân đê và các công trình liên quan khác.

5.2 Dựa vào đặc điểm hình học của mái đê phía biển, mặt cắt đê biển chia thành 3 loại chính

Đê mái nghiêng, đê tường đứng và đê mặt cắt hỗn hợp (trên nghiêng dưới đứng hoặc trên đứng dưới nghiêng). Việc chọn loại mặt cắt nào phải căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ hải văn, vật liệu xây dựng, điều kiện thi công và yêu cầu sử dụng để phân tích và quyết định.

Các dạng mặt cắt ngang: Một số dạng mặt cắt đê biển có thể lựa chọn như sau:

PhÝa ®ångPhÝa biÓn PhÝa biÓn

PhÝa ®ång

a) b)

e)PhÝa biÓn

PhÝa ®ång PhÝa ®ång

PhÝa biÓnf)

g)

PhÝa ®ång

PhÝa biÓnh)

PhÝa biÓnPhÝa ®ång

§ Êt ®¾p

§ Êt ®¾p

§ Êt ®¾p

§ Êt ®¾p

§ Êt ®¾p

T êng ® x©y T êng BTCT

T êng BTCT

§ kh«ng ph©n lo¹i

V¶i ®Þa kü thuËt

§ Êt ®¾p

c)PhÝa biÓn

PhÝa ®ång PhÝa ®ångPhÝa biÓn

d)

§ Êt cã hÖ sè thÊm lí n§ Êt cã hÖ sè thÊm nhá § héc§ Êt ®¾p

Hình 5.1. Các dạng mặt cắt ngang đê biển và phương án bố trí vật liệu

- Đê mái nghiêng bằng đất đồng chất: Đê mái nghiêng thường có dạng hình thang có mái phía biển phổ biến m = 3-5 và mái phía đồng phổ biến m = 2 -3, thân đê được đắp bằng đất. Kết cấu đê bằng đất đồng chất được sử dụng ở vùng có trữ lượng đất đắp đủ để xây dựng công trình. Trong trường hợp đê thấp (chiều cao đê nhỏ hơn 2m) có thể sử dụng hình thức mặt cắt như hình 5.1.a. Với những tuyến đê có điều kiện địa chất kém, chiều cao đê lớn và chịu tác động lớn của sóng thì có thể bố trí cơ đê hạ lưu và cơ giảm sóng thượng lưu như hình 5.1.b;

- Đê mái nghiêng bằng vật liệu hỗn hợp: Trường hợp ở địa phương trữ lượng đất tốt không đủ để đắp đê đồng chất, nếu lấy đất từ xa về để đắp đê thì giá thành xây dựng cao. Trong khi đó nguồn vật liệu địa phương có tính thấm lớn lại rất phong phú, khi đó có thể dùng kết cấu mặt cắt dạng hỗn hợp. Đất có tính thấm lớn bố trí ở bên

8

14TCN…..

trong thân đê, đất có tính thấm nhỏ được bọc bên ngoài như hình 5.1.c hoặc đá hộc bố trí thượng lưu để chống lại phá hoại của sóng, đất đắp bố trí hạ lưu như hình 5.1.d.

- Đê tường đứng và mái nghiêng kết hợp: Tại vùng xây dựng tuyến đê có mỏ đất nhưng trữ lượng không đủ để đắp đê. Nếu dùng kết cấu dạng tường đứng thuần tuý bằng đá xây hay bê tông, bê tông cốt thép thì xử lý ổn định, thấm phức tạp, tốn kém. Hơn nữa, nhiều tuyến đê xây dựng không chỉ chống ngập lụt khi triều dâng mà còn kết hợp cho tàu thuyền khi neo đậu, vận chuyển hàng hoá, phía trong yêu cầu phải có đường giao thông. Vì vậy trong thiết kế có thể sử dụng các hình thức kết cấu dạng tường đá xây kết hợp thân đê đất như hình 5.1.e; tường bê tông và thân đê đất hình 5.1.f hoặc hỗn hợp thân đê đất, tường bê tông cốt thép và móng tường bằng đá không phân loại như hình 5.1.g.

- Đê mái nghiêng gia cố bằng vải địa kỹ thuật: Nhiều trường hợp nơi xây dựng không có đất tốt để đắp đê mà chỉ có đất tại chỗ mềm yếu (lực dính và góc ma sát trong nhỏ, hệ số thấm nhỏ), nếu sử dụng vật liệu này để đắp đê theo công nghệ truyền thống thì mặt cắt đê rất lớn, diện tích chiếm đất của đê lớn và thời gian thi công kéo dài do phải chờ lún, điều này làm tăng giá thành công trình. Phương án xây dựng đê bê tông hay bê tông cốt thép lại cho giá thành rất cao. Để phải giảm chi phí xây dựng, giảm diện tích chiếm đất của đê, tăng nhanh thời gian thi công, có thể sử dụng vải địa kỹ thuật làm cốt gia cố thân đê sẽ khắc phục được những vấn đề trên. Hình 5.1.h là sơ đồ bố trí vải địa kỹ thuật trong thân đê.

5.3. Nội dung thiết kế mặt cắt đê biển bao gồm Xác định cao trình đỉnh, xác đinh kích thước mặt cắt, kết cấu đỉnh đê, thân đê và chân đê. Mặt cắt và kết cấu đê biển được xác định trên cơ sở phải bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.

Hình 5.2: Sơ đồ mặt cắt đê biển

Về tổng thể, sơ đồ mặt cắt đê biển gồm các thành phần sau: (1) Bảo vệ ngoài chân kè, (2) Chân kè, (3) mái dưới phía biển, (4) Cơ đê phía biển, (5) Mái trên phía biển, (6) Đỉnh đê, (7) Mái trong, (8) Thiết bị thoát nước phía đồng, (9) Kênh tiêu nước phía đồng, (10) Thân đê, (11) Nền đê và (12) Phần chuyển tiếp giữa các bộ phận của đê.

Nội dung tính toán sẽ được trình bày trong phần dưới đây:

9

14TCN…..

1. Thiết kế cao trình đỉnh đê2. Thiết kế thân đê3. Thiết kế tầng lọc4. Thiết kế lớp bảo vệ mái5. Thiết kế bảo vệ chân6. Thiết kế đỉnh đê 7. Thiết kế tường đỉnh (nếu bố trí)8. Thiết kế các kết cấu chuyển tiếp9. Tính toán ổn định

5.4. Xác định cao trình đỉnh đê 5.4.1 Công thức chung để xác định cao trình đỉnh đê :

Zđ = Ztk + Rsl + a (5.1)

Trong đó:

Zđ - cao trình đỉnh đê thiết kế, m;

Ztk - cao trình mực nước thiết kế là cao trình mực nước biển ứng với tần suất thiết kế (tổ hợp của tần suất mực nước triều và tần suất nước dâng do bão gây ra).

Mực nước thiết kế được tính sẵn thể hiện bằng các đường tần suất tại các vị trí dọc bờ biển. Khi sử dụng tra cứu từ các biểu đồ này,người sử dung cần lưu ý:

- Sử dụng biểu đồ ở vị trí gần nhất so với vị trí thiết kế để tra cứu theo phương pháp nội dung giữa 2 vị trí liền kề.

- Trong một tuyến đê thiết kế, nếu có nhiều vị trí tra cứu thì lấy mực nước cao nhất làm mực nước thiết kế;

- Cần so sánh với mực nước thực tế ở khu vực thiết kế để quyết định.

Phương pháp xác định mực nước thiết kế được thể hiện ở phụ lục A

Rsl - chiều cao sóng leo thiết kế (m).

khi 0,5 < b0 < 1.8 (5.2)

khi 1,8 < b0 < 8 ¸10 (5.3)

Trong đó:

Hm0p: Chiều cao sóng thiết kế tại chân công trình (Hm0p = Hsp) (m)

Hsp: lấy theo phụ lục C.

Hệ số sóng vỡ (0)

α: Góc của mái đê

10

14TCN…..

Trong trường hợp mái đê có hai hệ số mái khác nhau, tính quy đổi theo công thức:

L, B là chiều dài được xác định theo hình 5.3

Hình 5.3: Độ dốc quy đổi tính sóng leo

s0 :Độ dốc của sóng

Chu kỳ phổ sóng:

Tm-1.0 = Tp/a, a = 1.10~1.20

Tp: chu kỳ đỉnh sóng

Hệ số chiết giảm do sóng tới xiên góc ()

= 1 – 0,0022*|| (00 ≤ ≤ 800)

= 1 – 0,0022* 80 ( > 800)

Hệ số chiết giảm khi có cơ đê (b):

với 0,6 ≤ b≤ 1,0

Trong đó: B, Lb, dh được tính như hình 5.4

x: xác định như sau:

x = Rup khi Rup > dh > 0 (cơ nằm trên MNTK)

11

14TCN…..

x = 2.Hm0p khi 2.Hm0p > dh ≥ 0 (cơ nằm dưới MNTK)

Hình 5.4: Các thông số xác định cơ đê

Bề rộng cơ tối ưu là bề rộng Bopt = 0,4.Lb, cơ được bố trí ngay tại MNTK thì hiệu quả giảm sóng leo tối đa γb = 0,60.

Hệ số chiết giảm do độ nhám trên mái dốc (f) lấy theo bảng sau:

Bảng 5.1. Hệ số nhám trên mái dốc

Loại vật liệu (cấu kiện) mái kè Hệ số γf

Bê tông nhựa Asphalt, bê tông, cấu kiện BT nhẵn, cỏ, Cát-Asphalt 1.00

Cấu kiện BT liên kết ngang, Cấu kiện có cỏ mọc 0.95

Các cấu kiện đặc biệt: Basalt, Basalton, Hydroblock, Haringman, Fixstone, mảng Armorflex

0.90

Cấu kiện kè cao thấp chiếm ¼ diện tích với chênh cao lớn hơn 10cm

0.90

Lessinische và Vilvoordse, cấu kiện độ nhám nhỏ 0.85

Mấu giảm sóng loại nhỏ chiếm 1/25 bề mặt kè 0.85

Cấu kiện Tsc (Việt nam) 0.85

Đá lát khan, đá xây chít vữa theo họa tiết 0.85

Kè đá đổ thâm nhập nhựa 0.80

Mấu giảm sóng loại nhỏ chiếm 1/9 bề mặt kè 0.80

Kè đá đổ một lớp 0.70

Kè đá đổ hai lớp 0.55

Chiều cao sóng leo được tính toán theo chỉ dẫn ở phụ lục B.

12

14TCN…..

a - Trị số gia tăng độ cao xác định theo quy định ở bảng 5.2

Bảng 5.2: Trị số gia tăng độ cao (a)

Cấp công trình I II III IV V

Trị số gia tăng độ cao (a)

0,5 0,4 0,4 0,3 0,3

Chú thích:

- Trị số gia tăng độ cao tính bằng mét.

- Trị số gia tăng độ cao là trị số bao gồm sai số trong tính toán chiều cao đỉnh đê thiết kế, không bao gồm độ cao phòng lún và nước biển dâng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.

Chú ý rằng:

- Trong cùng một tuyến đê, tính toán các phân đoạn có cao trình đỉnh đê khác nhau, thì lấy theo trị số cao nhất để làm cao trình thiết kế cho cả tuyến.

- Trường hợp ở phía biển của đỉnh đê có tường chống sóng kiên cố, ổn định thì cao trình đỉnh đê là cao trình đỉnh tường.

- Trường hợp đỉnh đê không có tường chống sóng, thì hai bên mép đê cả về phía biển và phía đồng phải bố trí gờ an toàn giao thông. Gờ an toàn giao thông cao từ 0,2 đến 0,3m, có thể bố trí ngắt quãng với chiều dài từng đoạn từ 0,5 đến 1,0m.

- Ngoài tính toán theo công thức (5.1) ra, khi xác định cao trình đỉnh đê thiết kế cần phải xét thêm độ cao dự phòng do lún để nêu yêu cầu cho giai đoạn thi công.

5.4.2. Trường hợp sóng tràn qua đỉnh đê ứng với tần suất thiết kế

- Khi tính được kết quả chiều cao đỉnh đê ứng với tân suất thiết kế theo công thức (5.1). So sánh với mặt cắt đê cũ nếu cao trình đỉnh đê thấp hơn cao trình đỉnh đê tính toán, mà đê đã được xây dựng kiên cố, nếu không muốn nâng cao đỉnh đê, ứng với sóng thiết kế chấp nhận sóng tràn qua đỉnh đê, phải xác định được lưu lượng tràn qua đỉnh đê, từ đó mà xem xét quyết định cho quy mô bảo vệ mái phía trong và xem xét phương án thoát nước trong vùng đê bảo vệ, nhưng không được gây thiệt hại cho mục tiêu bảo vệ, không làm ảnh hưởng đến ổn định mặt cắt đê đã có hoặc phải có biện pháp giảm chiều cao sóng trước đê.

-Đối với các tuyến đê cho phép sóng tràn qua đỉnh đê ở mức độ nào đó thì tùy vào lưu lượng tràn qua đỉnh đê tính toán mà quyết định phương án thoát nước có thể bằng hệ thống kênh dẫn hoặc tạo bể chứa giữa hai đê song song và đê ngăn ô.

- Khi xem xét quy mô hệ thống thoát nước và khoảng trống phía hạ lưu đê để dự phòng cho biện pháp đối phó với mức độ ảnh hưởng của nước biển dâng do biến đổi khí hậu mà quyết định cho phù hợp.

Phương pháp tính toán lưu lượng tràn

Công thức tính toán lưu lượng tràn:

13

14TCN…..

khi b0 ≤2

khi 2 < b0 < 7

khi 0>7

Trong đó: q: Lưu lượng tràn (l/s/m)Rc: Độ lưu không đỉnh đê (phía trên mực nước thiết kế)Băng phương pháp thử dần sẽ xác định được thông số q và Rc

Công thức xác định cao trình đỉnh đê thiết kế trường hợp tràn:

Zđ = Ztk + Rc + aHệ số chiết giảm do tường đỉnh v:

Theo TAW (2002) hệ số chiết giảm do tường đỉnh trong các điều kiện sau: • Độ dốc mái đê trong phạm vi phía dưới chân tường đỉnh đến biên 1.5Hm0

phía dưới mực nước thiết kế nằm trong khoảng từ 1:2.5 đến 1:3.5 • Tổng bề rộng cơ không quá 3Hm0

• Vị trí chân tường phải nằm trong khoảng ±1.2Hm0 so với mực nước thiết kế • Chiều cao tường nhỏ nhất (khi chân tường nằm ở vị trí cao) là 0.5Hm0, và lớn nhất (khi chân tường nằm ở vị trí thấp) là 3Hm0.

Ở đây chỉ xem xét tường đỉnh trên đê có độ cao tương đối thấp, nếu không phải xem xét sóng tràn qua đê cho trường hợp đê dạng tường đứng.

Bước 1: Xác định hệ số mái dốc đê quy đổi trong trường hợp có tường đỉnh:

Tiến hành như đã nêu phần trên (xem hình ) tuy nhiên với tường đỉnh được thay thế bằng mái dốc có độ dốc 1:1.0 (xem hình ). Dùng độ dốc mái đê quy đổi này để tính lưu lượng tràn qua đê.

Bước 2: Xác định hệ số chiết giảm sóng tràn do tường đứng γv. Khi tường đỉnh là tường đứng (góc nghiêng mặt tường αw = 90o) thì γv = 0,65, nếu

là tường nghiêng có độ dốc mặt tường 1:1,0 (αw = 45o) thì γv = 1,0. Với tường nghiêng với αw = 45o ∼ 90o thì γv có thể được nội suy như sau: v=1,35 - 0,0078.αw

14

14TCN…..

Hình 3 Xác định độ dốc mái đê quy đổi khi có tường đỉnh

Trong trường hợp tường đỉnh được kết hợp với mũi hắt sóng (Hình 4) thì tác dụng của mũi hắt sóng được kể đến thông qua hệ số chiết giảm độ nhám mái đê phụ thuộc vào độ lưu không tương đối của đỉnh đê như sau (dùng cho mũi hắt sóng trên tường đỉnh thấp):

Hình 4 Mũi hắt sóng của tường đỉnh trên đê

Lưu lượng tràn q được xác định dựa vào chất lượng đỉnh và mái phía đồng cũng như là khu nước ngập trong đồng (bảng 2 và hình 5).

15

14TCN…..

Bảng 2. Tiêu chuẩn sóng tràn (Eurotop, 2007)

Chất lượng mái phía trongLượng tràn trung bình cho phép

q (l/s/m) Mái trong chất lượng không xác định, không bảo vệ < 0.1 Mái cỏ mọc tốt trên nền đất sét < 1.0 - 10.0 Mái trong chất lượng tốt < 50.0 - 200.0

Hệ số chiết giảm do sóng tới xiên góc ()

Với 800< |β| ≤1100:

Với 1100< |β| ≤1800 thì Hm0=0 và như vậy thì sóng leo z2%=0 và sóng tràn q=0.

Các hệ số khác xác định như tính với sóng leo.

Các bước tính toán chiều cao sóng tràn lên mái đê như sau:• Xác định lưu lượng tràn cho phép qtc (căn cứ vào chất lượng đỉnh đê và mái

phía trong)• Giả thiết Rc • Tính tana và các hệ số triết giảm • Tính q theo công thức • So sánh với qtc nếu sai số giữa 2 lần tính < giá trị cho phép (thường lấy 0.1) thì

có thể kết thúc tính toán. Để giảm bớt khối lượng tính toán có thể sử dụng phần mềm chuyên dụng tính toán q và Rc tương ứng.

• Đối với các tuyến đê phải đáp ứng yêu cầu thoát lũ chính vụ từ nội địa ra phía biển, trong khi các công trình thoát lũ như cầu, cống không đảm bảo thoát hết nước lũ và yêu cầu ngăn mặn ở các tỉnh miền Trung (gồm các tuyến đê cửa sông và đê đầm phá), cao trình đỉnh đê được xác định như sau :

Zđ = Ztk + a ( 5.4)

Trong đó mực nước thiết kế (Ztk) và độ cao an toàn (a) được xác định như công thức (5.1).

Trường hợp xác định đỉnh đê theo công thức (5.4), thiết kế mặt cắt ngang đê và công trình kè bảo vệ mái, căn cứ vào lưu lượng tràn của từng phía mà quyết định quy mô bảo vệ mái đê phía biển, mái đê phía đồng và mặt đê.

16

14TCN…..

Hình 5.5: Mặt cắt đê bảo vệ ba mặt

5.5 Chiều rộng đỉnh đê- Xác định theo cấp công trình, yêu cầu về cấu tạo, thi công, quản lý, dự trữ vật

liệu và yêu cầu về giao thông.

- Theo cấp công trình, chiều rộng đỉnh đê quy định ở bảng 5.3.

Bảng5.3 :Chiều rộng đỉnh đê theo cấp công trình

Cấp công trình I II III IV V

Chiều rộng đỉnh đê Bđ (m) 6÷8 6 5 4 3

Trường hợp cần mở rộng thêm so với quy định trong bảng 5.2 cần có thoả thuận của cơ quan quản lý đê điều có thẩm quyền.

5.6 Kết cấu đỉnh đê- Căn cứ vào cơ chế chịu tác động của các yếu tố thiết kế, yêu cầu về quản lý,

chất đất đắp đê, mức độ xói mòn v.v…để xác định theo các tiêu chuẩn mặt đê tương ứng.

- Mặt đỉnh đê cần dốc về một phía hoặc hai phía (độ dốc khoảng 2%÷3%), tập trung thoát nước về các rãnh thoát nước mặt.

- Trường hợp thiếu đất đắp đê, mặt bằng đê bị hạn chế, có thể xây tường đỉnh để đạt cao trình đỉnh đê thiết kế. Tường chỉ được đặt sau khi đê đã ổn định.

- Tường đỉnh không nên cao quá 1m, kết cấu bằng bê tông, bê tông cốt thép hoặc bằng đá xây tùy thuộc vào khả năng cung cấp vật liệu của khu vực thiết kế và giá thành công trình. Phải bố trí khe biến dạng cách nhau (10÷20)m đối với tường bê tông cốt thép, (10÷15)m đối với tường bê tông và đá xây. Ở những vị trí thay đổi đất nền, cần bố trí thêm khe biến dạng. Móng tường đỉnh phải làm việc độc lập với đỉnh kè gia cố mái đê.

- Thiết kế tường đỉnh, cần tính toán cường độ, kiểm tra ổn định trượt, lật, ứng suất nền, cũng như yêu cầu chống thấm .

+ Ổn định chống lật của tường: Khi tính toán ngoài việc xét đến tự trọng (trọng lượng bản thân) của tường, áp lực đất sau tường, còn phải xét đến độ chênh lệch áp lực do sự thay đổi điều kiện mực nước và sóng ở trước và sau lưng tường gây ra. Thông

17

14TCN…..

thường, phía ngoài tường tính toán theo mực nước cao, mực nước thấp hoặc mực nước ở đỉnh khối phản áp, phía trong tường tính theo mực nước cao nhất hoặc cùng mực nước với ngoài tường.

+ Ổn định chống lật về phía đồng: Trong thời gian thi công, thân tường có khả năng xuất hiện lật, quay quanh mép sau của chân tường. Lúc đó, phía ngoài tường lấy mực nước cao thời kỳ thi công, phía trong tường lấy mực nước thấp và cao độ đất đắp tương ứng.

Hình 5.6 : Các dạng kết cấu tường đỉnh đê biển

18

14TCN…..

Bảng 5.4: Hệ số an toàn ổn định chống lật (k) của đê thành đứng

Cấp công trình I II III IV V

Hệ số an

toàn

Điều kiện sử dụng bình thường 1,60 1,55 1,50 1,45 1,40

Điều kiện sử dụng bất thường 1,50 1,45 1,40 1,35 1,30

+ Ổn định chống trượt tổng thể: Tính toán trượt theo mặt đáy tường hoặc theo các khe ngang của các lớp thân tường.

+ Ổn định chống trượt phẳng: Theo mặt tiếp xúc giữa lớp đệm đáy tường và đất nền. Khi tính toán trường hợp này thường lấy mực nước thấp hoặc mực nước ngang mặt bãi ở phía ngoài tường, mực nước cao ở phía trong tường.

Hệ số an toàn ổn định chống trượt (k) của công trình thành đứng: không được nhỏ hơn các trị số quy định trong bảng 5.5.

Bảng 5.5: Hệ số an toàn ổn định chống trượt (k) của công trình thành đứng

Tính chất nềnĐá Đất

Cấp công trình Cấp công trình

Hệ số an

toàn

Điều kiện sử dụng

bình thường

I II III IV V I II III IV V

1,15 1,10 1,05 1,05 1,00 1,35 1,30

1,25

1,20 1,15

Điều kiện sử dụng

bất thường1,05 1,05 1,00 1,00 1,00 1,20 1,1

51,10

1,05 1,05

+ Ổn định đất nền

- Tường không có kết cấu trọng lực

Khối tường phòng hộ của đê biển dạng tường dốc hoặc tường đứng có thể không có kết cấu trọng lực, mà có kết cấu xây khan hoặc có đá xẻ xây vữa phủ mặt. Trường hợp đó tính toán ổn định như sau:

+ Tính toán ổn định chống lật thân tường:

(5.5)

Trong đó:

Ko - Hệ số an toàn ổn định chống lật, xác định theo cấp công trình và tình hình tổ hợp tải trọng, thông thường

Ko =1,4÷1,6;

19

14TCN…..

Mg – Mô men ổn định đối với mép trước của mặt tính toán, (KN.m);

Mo – Mô men lật đối với mép trước của mặt tính toán, (KN.m).

+ Ổn định chống trượt theo đáy tường hoặc theo các mạch ngang thân tường

(5.6)

Trong đó:

Ks - Hệ số ổn định chống trựơt, căn cứ cấp công trình và tình hình tổ hợp tải trọng để xác định, thông thường Ks ≥1,1÷1,3;

G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt tính toán (KN hoặc KN/m);

P - Hợp lực theo phương ngang tác dụng lên mặt tính toán (KN hoặc KN/m);

f - Hệ số ma sát theo mặt tính toán. lấy theo bảng 5.5

Bảng 5.6: Hệ số ma sát theo mặt tính toán

Vật liệu Hệ số ma sát fBê tông và bê tông 0,55Đá xây và đá xây 0,65Đá hộc và đá hộc 0,70Bê tông và đá hộc (bề mặt sửa phẳng bằng đá dăm)

0,60

Đá xây và đá hộc (bề mặt sửa phẳng bằng đá dăm)

0,65

Đá đổ và nền cát thô, cát mịn 0,50÷0,60Đá đổ và nền cát bột 0,40Đá đổ và nền đất á cát 0,35÷0,50Đá đổ và nền sét, á sét 0,30÷0,45

+ Ổn định chống trượt phẳng của tường phòng hộ theo mặt cắt đáy đệm:

(5.7)

Trong đó:

G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy tường,

(KN hoặc KN/m);

P - Hợp lựu theo phương ngang tác dụng lên đáy tường (KN hoặc KN/m);

g - Trọng lượng vật liệu của lớp đệm và khối phản áp ở trong phạm vi

CD ÷EE’ (hình 5.7), (KN hoặc KN/m);

PE - Áp lực đất bị động trên mặt EE’ (KN hoặc KN/m).

20

14TCN…..

Đối với bệ đáy âm có thể lấy 30% trị số tính toán.

+ Đối với đất nền có tính dính, ổn định chống trượt theo bề mặt đất nền được tính như sau:

(5.8)

Hình 5.7: Sơ đồ tính trượt ngang

Trong đó:

jo - Góc ma sát trong giữa đáy tường và nền.

Khi không có số liệu thực đo, có thể lấy jo = j ,

j - góc ma sát trong của đất nền (o);

Co - Lực dính kết trên mặt trượt, lấy Co = (

C - lực dính kết của đất nền, (Kpa);

A - Diện tích đáy tường

Các trị số j và C nói trên có thể dùng chỉ tiêu cắt nhanh cố kết từ kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp trong phòng.

5.7 Thiết kế các kết cấu chuyển tiếpNgoài các bộ phận chủ yếu của con đê trình bày ở các phần trên thì phần nối

ghép hay còn gọi là phần chuyển tiếp giữa các bộ phận của đê cũng rất quan trọng, chẳng hạn phần ghép giữa thân và chân đê; giữa nền và thân đê; giữa thân đê và lớp kè mái bảo vệ ngoài cùng; giữa phần mềm là đất đắp và phần bê tông cứng v.v... Trong các tính toán chi tiết sẽ trình bày phương pháp tính toán cụ thể.

Giữa các bộ phận của mái kè cần phải có bộ phận chuyển tiếp do có sự khác nhau giữa:

- Giữa hai loại cấu kiện (vật liệu)

- Giữa hai loại kết cấu hở và kín

- Trên cơ ngoài

- Giữa mái kè và đỉnh đê

21

14TCN…..

Hình 5.8 : Một số loại kết cấu chuyển tiếp

Mái đê, kè phía biển là nơi trực tiếp chịu các tác động của sóng, gió, thủy triều, dòng chảy, sự ăn mòn, xâm thực của nước biển… Hư hỏng lớp bảo vệ mái ngoài gây xói lở, mất ổn định mái đê là một trong những cơ chế gây hư hỏng, vỡ đê.

Việc tính toán thiết kế kích thước, khả năng chịu lực của cấu kiện bảo vệ mái, các tầng lọc cốt liệu hoặc kết hợp vải địa kỹ thuật phải đảm bảo ổn định không gây xói lở cục bộ bản thân mái đê.

Vì vậy trong thiết kế cần có lựa chọn phù hợp với điều kiện làm việc và điều kiện địa chất, địa hình của khu vực thiết kế.

5.8 Mái đê5.8.1 Độ dốc mái đê

Được thể hiện qua hệ số mái dốc m=cotgα, với α là góc giữa mái đê và đường nằm ngang. Độ dốc mái đê được xác định thông qua tính toán ổn định, có xét đến biện pháp thi công, yêu cầu sử dụng khai thác và kết cấu công trình gia cố mái. Thông thường lấy m = 2÷3 cho mái phía đồng và m = 3÷5 cho mái phía biển đối với đê được đắp bằng đất. Trước hết tiến hành lựa chọn, sau đó tính toán ổn định và tính toán công trình bảo vệ mái để lựa chọn mái đê thích hợp.

5.8.2 Cơ đê trên mái phía đồng

Khi đê có chiều cao lớn hơn 6m, đê phía đồng có mái m<3 và yêu cầu giao thông có thể bố trí cơ đê ở vị trí cách đỉnh từ (2-3)m, chiều rộng của cơ tùy thuộc vào yêu cầu giao thông, nhưng không nhỏ hơn 5m, nếu có kết hợp với tuyến giao thông chính của Quốc gia thi nên bố trí ở chân đê hoặc cơ đê phía đồng. Mái đê phía trên và phía dưới cơ có thể có độ dốc khác nhau, thường mái dưới thoải hơn mái trên.

5.8.3 Cơ đê trên mái phía biển

- Ở những khu vực bờ biển có chiều cao sóng tính toán trên 2m, để giảm chiều cao sóng leo, tăng cường độ ổn định cho thân đê, cần bố trí cơ đê giảm sóng ở cao trình mực nước thiết kế. Chiều rộng cơ giảm sóng phải lớn hơn 1,5 lần chiều cao sóng và không nhỏ hơn 3m.

Chi tiết tính toán mức độ giảm sóng leo do tác động của cơ được thể hiện ở phụ lục : (B)

- Tại vị trí cơ giảm sóng, năng lượng sóng tập trung, cần tăng cường gia cố, đặc biệt là ở vùng mép ngoài, đồng thời bố trí đủ lỗ thoát nước. Ở những vùng đê biển

22

14TCN…..

quan trọng, cao trình và kích thước cơ giảm sóng cần xác định qua thí nghiệm trên mô hình vật lý.

5.9 Thân đê5.9.1 Vật liệu đất đắp đê

- Chủ yếu là các loại đất khai thác tại vùng lân cận công trình. Đối với đê đất đồng chất, nên chọn đất á sét có hàm lượng sét 15% ÷ 30%, chỉ số dẻo đạt 10 ÷ 20%, không chứa tạp chất. Chênh lệch cho phép giữa hàm lượng nước của đất đắp và hàm lượng nước tối ưu không vượt quá ±3%.

- Không nên dùng đất bùn bồi tích, đất sét có hàm lượng nước tự nhiên cao và tỉ lệ hạt sét quá lớn, đất trương nở, đất có tính phân tán để đắp đê.

- Nếu nguồn đất đắp đê chỉ có cát hạt rời, thành phần hạt mịn nhỏ hơn 25%, thì phải bọc ngoài một lớp đất thịt với chiều dày không nhỏ hơn 0,5m.

5.9.2 Tiêu chuẩn về độ nén chặt của thân đê

- Độ nén chặt được đánh giá thông qua chỉ tiêu:

+ Đối với đất có tính dính:

(5.8)

Trong đó:

Rs - Độ nén chặt thiết kế;

’ds - Dung trọng khô thiết kế của đất thân đê;

’max - Dung trọng khô cực đại, được xác định trong phòng thí nghịêm.

+ Đối với đất không có tính dính:

(5.9)

Trong đó:

Rds - Độ nén chặt tương đối thiết kế;

eds - Hệ số rỗng nén chặt thiết kế;

emax. emin - Hệ số rỗng cực đại và cực tiểu đạt trong thí nghiệm tiêu chuẩn.

- Độ nén chặt thân đê bằng đất quy định trong bảng 5.7.

Bảng 5.7: Quy định độ nén chặt thân đê bằng đất.

Cấp công trình của đê biển I II và III IV và V

Rs ≥0,94 ≥0,92 ≥0,90

Rds ≥0,65 ≥0,62 ≥0,60

23

14TCN…..

5.9.3 Nền đê và thiết kế xử lý nền đê yếu

5.9.3.1- Một số nguyên tắc và trình tự thiết kế xử lý nền:

Trước tiên phía tư vấn thiết kế cần phải tính toán đánh giá mức độ ổn định và diễn biến độ lún đối với trường hợp nền đắp trực tiếp trên đất thiên nhiên (chưa nên nghĩ đến áp dụng một biện pháp xử lý nào);

Nếu kết quả tính toán cho thấy không đảm bảo được các yêu cầu và tiêu chuẩn thiết kế thì mới đề xuất các phương pháp xử lý cho mỗi đoạn đó, trước hết là các phương án đơn giản nhất (kể cả phương án thay đổi kích cỡ nền đắp về chiều cao và độ dốc mái); Đối với mỗi phương án đề xuất lại phải tính toán đánh giá về ổn định và lún rồi thông qua tính toán, phân tích so sánh về kinh tế - kỹ thuật một cách toàn diện để lựa chọn giải pháp áp dụng;

Trong mọi trường hợp cần phải tận dụng hết thời gian thi công cho phép;

Đối với trường hợp chiều dài tuyến đê qua vùng đất yếu thì nên tổ chức thi công làm thử trên thực địa một đoạn nền đắp dài 30 ÷ 50 m trước khi thi công đồng loạt. Thời gian theo dõi quan trắc đoạn thử nghiệm thường từ 3 tháng trở lên.

5.9.3.2- Một số giải pháp xử lý đất yếu:

Khi có yêu cầu phải xử lý nền đê, tư vấn phải xem xét, tính toán theo nguyên tắc ưu tiên xem xét lần lượt các giải pháp sau:

+ Phương pháp bệ phản áp;

+ Phương pháp thay thế một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu;

+ Giải pháp thay thế đất kết hợp lót vải Địa kỹ thuật;

+ Đắp từng lớp chờ cốt kết - đắp theo thời gian;

+ Giải pháp đặc biệt khác nhằm đáp ứng các yêu cầu cụ thể của dự án.

a. Phương pháp lăng thể phản áp

Lăng thể phản áp kết hợp làm thềm giảm sóng phía biển hoặc đường giao thông phía đồng.

Trong trường hợp nền đê có chiều dày lớp đất yếu lớn, không dễ áp dụng phương pháp nạo vét thanh thải, có thể bố trí lăng thể phản áp ở 1 phía hoặc 2 phía đê. Chiều rộng và chiều dày của lăng thể phản áp của đê biển nên thông qua tính toán, phân tích ổn định để xác định. Đầu tiên giả định kích thước của lăng thể phản áp, tính toán trượt cung tròn và thay đổi kích thước để thoả mãn yêu cầu ổn định. Để ước tính, chiều dày

24

14TCN…..

(hoặc chiều cao) lăng thể phản áp có thể lấy từ (1/3 ÷2/5) chiều cao đê, chiều rộng lấy bằng (2,5÷3) lần chiều cao đê, khoảng từ (6÷20)m.

Lăng thể phản áp thường sử dụng ở những nơi lún lớn. Thi công lăng thể phản áp nên tiến hành đồng thời với thân đê để đề phòng xáo động đất nền.

b. Phương pháp thay nền đất yếu

- Phương pháp thay nền đất yếu bằng lớp đệm cát cũng gọi là phương pháp thanh thải bùn yếu, tức là nạo vét toàn bộ lớp đất yếu trong phần móng đê, đổ cát, đá vào thay thế.

- Phương pháp này thường sử dụng ở những nơi có độ dày lớp đệm thay thế nhỏ hơn 3m.

- Khi lớp đất yếu qúa dày, không thể thanh thải toàn bộ, cũng có thể chỉ nạo vét đến một độ sâu nào đó sau đó dùng cát, đá thay thế. Nhưng do vẫn tồn tại một lớp đất yếu tương đối dày, nên để bảo đảm ổn định cho nền, cần phải phối hợp với các phương pháp gia cố khác, như bố trí các lăng thể phản áp ở 2 phía công trình, hoặc gia cường lớp đất yếu bằng vải ĐKT.

c. Phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật

Khi lớp đất yếu tương đối dày, có thể sử dụng vải địa kỹ thuật trong thân đê và nền đê để lọc, thoát nước, ngăn cách, gia cường, giảm lún không đều, giảm nhỏ biến dạng hông, tăng tính ổn định cho đất nền. Trên nền đất quá yếu, khi phủ lớp cát thoát nước thường có hiện tượng hạt cát chìm vào trong nền. Lúc đó sử dụng một đến 2 lớp vải địa kỹ thuật trên mặt nền đất yếu sẽ có tác dụng ngăn chặn hiện tượng trộn lẫn trên.

Lực ma sát giữa vải địa kỹ thuật và đất nền được tính như sau:

F=αtgj +C

Trong đó :

C, j - Chỉ tiêu cường độ của đất;

a,- Hệ số ảnh hưởng của ma sát và lực dính kết, xác định thông qua thí nghiệm kéo, nhổ của vải địa kỹ thuật trong đất. Khi không có số liệu thí nghiệm, có thể lấy a=0,8; =0;

- Ứng lực phương thẳng đứng

d. Phương pháp đắp từng lớp chờ cốt kết - đắp theo thời gian

25

14TCN…..

Tuyến đê đi qua các vùng đất yếu, đê không cao và cho phép kéo dài thời gian thi

công, thì biện pháp hiệu quả là chia chiều cao đê thành hai hoặc ba lớp và đắp nâng

cao dần trong nhiều năm tạo điều kiện để cho đất nền cố kết tăng khả năng chịu tải.

Cần lưu ý rằng, ở những vùng đê trực tiếp với biển, chịu tác động của sóng biển thì không nên chọn phương pháp này. Vì rằng, trong khi chờ đắp tiếp đợt mới đê chưa có lớp phủ bảo vệ thì rất dễ bị phá hoại bào mòn bởi sóng biển.

c. Các phương pháp xử lý đặc biệt khác

+ Phương pháp lớp đệm cát thoát nước

Phương pháp lớp đệm cát thoát nước thường dùng ở trường hợp độ dày lớp đất yếu không lớn hơn 5m, để xác định chiều dày lớp đệm cátc phải căn cứ vào sự khuếch tán của tải trọng thân đê xuống mặt giao tiếp giữa lớp đệm và nền đất yếu, tuân theo một góc nhất định, ứng suất ở đó cần thoả mãn yêu cầu và khả năng chịu tải của đất nền.

Nếu chiều dày lớp đất yếu lớn hơn 5m, thì nên sử dụng phương pháp cố kết đất nền, thoát nước theo phương thẳng đứng.

+ Phương pháp cố kết nền, thoát nước theo phương thẳng đứng

Nội dung phương pháp cố kết là thoát nước phương thẳng đứng khi lớp đất yếu tương đối dày, thời gian cố kết thoát nước của đất nền dài, để rút ngắn thời gian cố kết, cần rút ngắn khoảng cách thoát nước bằng cách bố trí các hành lang thoát nước theo phương thẳng đứng. Hành lang thoát nước phương thẳng đứng có thể là giếng cát, giếng cát dạng túi chứa hay bấc thấm. Phương pháp này thường phải kết hợp với gia tải trước.

- Giếng cát được tạo thành nhờ đóng các ống thép vào đất bằng máy đóng cọc, nhồi cát vào các ống và rồi rút vách ống thép lên. Đường kính giếng cát thông thường khoảng (20÷30)cm, nếu ở dưới nước thì khoảng (30÷40)cm. Khoảng cách giữa các giếng cát thường trong khoảng (2÷4)m, chiều dài không quá 20m. Độ dày lớp cát thoát nước trên đỉnh các giếng cát , thường lấy (0,3÷0,5)m ở trên khô, 1,0 ở dưới nước.

- Giếng cát dạng túi chứa chứa là phương pháp gia cố nền đất yếu phát triển trên cơ sở của phương pháp giếng cát đã trình bày ở trên. Trước hết, cát được chứa trong các túi bằng vật liệu có tính thoát nước, đút các túi vào các lỗ khoan để hình thành giếng cát. Yêu cầu đối với vật liệu làm túi cát là phải có đủ cường độ, tính thoát nước tốt, có tác dụng lọc các hạt cát, do đó thường sử dụng vải Geotextile. Đường kính giếng cát dạng túi chứa khoảng (6÷7)cm, khoảng cáhc (1,0÷1,5)m chiều dài (10÷20)m.

- Bấc thấm có diện tích mặt cắt thường là từ 100x4mm đến 100x7mm. Bấc thấm cũng được đưa vào nền đất yếu bằng công cụ chuyên dụng. Khoảng cách giữa

26

14TCN…..

các bấc là (1÷1,5)m. Hịên nay, độ sâu đóng vào nền đất yếu của bấc thấm thường nhỏ hơn 20m, lớn nhất đạt 23m. Yêu cầu tính năng thoát nước tốt, sức cản thoát nước nhỏ, đồng thời thoả mãn yêu cầu ngăn đất trong qúa trình thoát nước.

+ Phương pháp gia cố bằng cột ximăng - đất theo phương pháp trộn sâu:

Cột ximăng-đất được tạo ra bằng cách trộn ximăng với đất nền tại chỗ dưới sâu. Thiết bị trộn sâu có thể là loại khoan với đầu khoan gắn cánh trộn (trộn cơ khí - mechanical mixing) hoặc gắn mũi phụt (trộn kiểu tia - Jet grouting). Ximăng trộn với đất nền sau khi đóng rắn tạo cọc có đường kính từ 0,6 đến 3m (tùy theo loại thiết bị). Nền sau khi gia cố có khả năng chịu tải đến 10 kg/cm2.

Phương pháp này có hiệu quả với đê đắp trên nền yếu có chiều cao trên 8m, đê kết hợp giao thông, các dốc đầu cầu, nền và mang cống dưới đê, thời gian thi công đòi hỏi rất gấp.

5.9.4 Công trình qua thân đê

Công trình cắt qua thân đê phải thiết kế riêng, đặc biệt chú ý xử lý nối tiếp giữa thân đê và công trình, đảm bảo an toàn cho đê và nhiệm vụ của đê.

5.10 Hệ thống thoát nước mặt- Tường hợp đê ở vùng mưa nhiều, nên bố trí rãnh tiêu nước ở đỉnh đê, mái đê,

chân đê và những chố nối mái đê với bờ đất hoặc các công trình khác.

- Rãnh tiêu nước song song với tuyến đê trục đê có thể bố trí ở mép trong của cơ đê hoặc chân đê. Rãnh tiêu nước theo chiều đứng ở mái dốc đê, đặt cách nhau 50m đến 100m, liên thông với rãnh tiêu nước dọc theo phương trục đê. Rãnh có thể bằng tấm bê tông hoặc đá xây, kích thước và độ dốc đáy của rãnh cần xác định theo tính toán hoặc theo kinh nghịêm từ công trình đã có ở điều kiện tương tự.

5.11 Tính toán ổn định đê biển5.11.1 Nội dung tính toán

- Ổn định chống trượt mái đê; trường hợp nền đất yếu cần tính toán thêm ổn định tổng thể;

- Lún thân và nền đê;

- Ổn định thấm cho đê (cho đê cửa sông ở vùng có biên độ triều cao, mưa nhiều);

5.11.2 Tính toán ổn định chống trượt mái đê

- Chọn mặt cắt tính toán: Phải có tính chất đại biểu, được lựa chọn trên cơ sở nhiệm vụ đoạn đê, cấp công trình, điều kiện địa hình, địa chất, kết cấu đê, chiều cao thân đê, vật liệu đắp đê v.v…

- Các trường hợp tính toán:

+ Trường hợp bình thường:

Mái đê phía trong ở thời kỳ thấm ổn định hoặc không ổn định, ở thời kỳ triều cao;

27

14TCN…..

Mái đê phía ngoài trong thời kỳ triều rút nhanh.

+ Trường hợp bất thường

Mái đê trong và ngoài thời kỳ thi công;

Mái trong và ngoài đê chịu tải trọng ở mực nước thiết kế.

+ Đê ở vùng nhiều mưa: Cần kiểm tra ổn định chống trượt của mái đê trong thời kỳ mưa.

- Phương pháp tính toán: Theo phương pháp trượt cung tròn quy định trong: tiêu chuẩn ngành về thi công đập đất (14TCN157-2005) hoặc sử dụng các phần mềm GEOSLOPE/W .

- Hệ số an toàn chống trượt (K) của mỗi đê đất được quy định trong bảng 5.8

Bảng 5.8: Hệ số an toàn ổn định chống trượt cho mái đê

Cấp công trình Tổ hợp tải trọng

I II III IV V

Cơ bản 1,30 1,25 1,20 1,15 1,10Đặc biệt 1,20 1,15 1,10 1,05 1,05

- Đối với các công trình bê tông hoặc đá xây, hệ số an toàn ổn định trượt phẳng trên mặt tiếp xúc với nền phi nham thạch được quy định trong bảng 5.9

Bảng5.9: Hệ số an toàn ổn định chống truợt trên nền phi nham thạch

Cấp công

trình Tổ hợp

tải trọng

I II III IV V

Cơ bản 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15

Bất thường

(Đặc biệt)1,20 1,15 1,10 1,05 1,05

- Đối với các công trình bê tông hoặc đá xây, hệ số an toàn ổn định trượt phẳng trên mặt tiếp xúc với nền nham thạch được quy định trong bảng 5.10.

Bảng 5.10: Hệ số an toàn ổn định chống trượt trên nền nham thạch

Cấp công

trình

Tổ hợp

I II III IV V

28

14TCN…..

tải trọng

Cơ bản 1,15 1,10 1,10 1,05 1,05

Đặc biệt 1,10 1,05 1,05 1,00 1,00

- Hệ số an toàn ổn định chống lật cho công trình đê biển được quy định trong bảng 5.11:

Bảng 5.11: Hệ số an toàn ổn định chống lật

Cấp công

trình

Tổ hợp

tải trọng

I II III IV V

Cơ bản 1,6 1,5 1,5 1,3 1,3

Đặc biệt 1,4 1,3 1,3 1,2 1,2

Ghi chú :

- Tổ hợp tải trọng cơ bản là tải trọng trong điều kiện công trình làm việc bình thường.

- Tổ hợp tải trọng đặc biệt là tải trọng trong điều kiện thi công hoặc khi có động đất.

- Các giá trị hệ số an toàn thực tế tính được của công trình không được vượt quá 20% đối với điều kiện tải trọng cơ bản và 10% trong điều kiện tải trọng đặc biệt

5.11.3. Tính toán ổn định đê biển dạng tường đứng

- Tường có kết cấu trọng lực

Trong đê biển dạng tường đứng dốc hoặc tường đứng, nếu khối tường phòng hộ có kết cấu trọng lực, có nghĩa là tường dựa vào trọng lượng bản thân để duy trì ổn định, thì tiến hành tính toán ổn định theo 5 nội dung sau:

+ Ổn định chống lật của tường: Khi tính toán ngoài việc xét đến tự trọng (trọng lượng bản thân) của tường, áp lực đất sau tường, còn phải xét đến độ chênh lệch áp lực do sự thay đổi do sự thay đổi điều kiện mực nước và sóng ở trước và sau tường gây ra. Thông thường, phía ngoài tường tính toán theo mực nước cao, mực nước thấp hoặc mực nước ở đỉnh khối phản áp, phía trong tường tính theo mực nước cao nhất hoặc cùng mực nước với ngoài tường. Chênh lệch áp lực sóng tính theo trường hợp đáy sóng chạm tường.

+ Ổn định chống lật về phía đồng: Trong thời gian thi công, thân tường có khả năng xuất hiện lật, quay quanh mép sau của chân tường. Lúc đó, phía ngoài tường lấy

29

14TCN…..

mực nước cao thời kỳ thi công, phía trong tường lấy mực nước thấp và cao độ đất đắp tương ứng.

+ Ổn định chống trượt tổng thể: Tính toán trượt theo mặt đáy tường hoặc theo các khe ngang của các lớp thân tường.

+ Ổn định chống trượt phẳng: Theo mặt tiếp xúc giữa lớp đệm đáy tường và đất nền. Khi tính toán trường hợp này thường lấy mực nước thấp hoặc mực nước ngang mặt bãi ở phía ngoài tường, mực nước cao ở phía trong tường.

+ Ổn định đất nền

- Tường không có kết cấu trọng lực

Khối tường phòng hộ của đê biển dạng tường dốc hoặc tường đứng có thể không có kết cấu trọng lực, mà có kết cấu xây khan hoặc có đá xẻ xây vữa phủ mặt. Trường hợp đó tính toán ổn định như sau:

+ Tính toán ổn định chống lật thân tường:

(5.10)

Trong đó:

Ko - Hệ số an toàn ổn định chống lật, xác định theo cấp công trình và tình

hình tổ hợp tải trọng;

Mg - Mô men ổn định đối với mép trước của mặt tính toán, (KN.m);

Mo - Mô men lật đối với mép trước của mặt tính toán, (KN.m).

+ Ổn định chống trượt theo đáy tường hoặc theo các mạch ngang thân tường

(5.11)

Trong đó:

Ks - Hệ số ổn định chống trựơt, căn cứ cấp công trình và tình hình tổ hợp

tải trọng để xác định;

G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt tính toán

(KN hoặc KN/m);

P - Hợp lực theo phương ngang tác dụng lên mặt tính toán

(KN hoặc KN/m);

f - Hệ số ma sát theo mặt tính toán. lấy theo bảng 5.12

30

14TCN…..

Bảng 5.12: Hệ số ma sát

Vật liệu Hệ số ma sát fBê tông và bê tông 0,55Đá xây và đá xây 0,65Đá hộc và đá hộc 0,70Bê tông và đá hộc (bề mặt sửa phẳng bằng đá dăm) 0,60

Đá xây và đá hộc (bề mặt sửa phẳng bằng đá dăm) 0,65

Đá đổ và nền cát thô, cát mịn 0,50÷0,60Đá đổ và nền cát bột 0,40Đá đổ và nền đất á cát 0,35÷0,50Đá đổ và nền sét, á sét 0,30÷0,45

+ Ổn định chống trượt phẳng của tường phòng hộ theo mặt cắt đáy đệm:

(5.12)

Trong đó:

G - Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy tường,

(KN hoặc KN/m);

P - Hợp lựu theo phương ngang tác dụng lên đáy tường

(KN hoặc KN/m);

g - Trọng lượng vật liệu của lớp đệm và khối phản áp (KN hoặc KN/m);

PE - Áp lực đất bị động (KN hoặc KN/m). Đối với bệ đáy âm có thể lấy 30% trị số tính toán.

Ks và f có ý nghĩa giống như cũ

+ Đối với đất nền có tính dính, ổn định chống trượt theo bề mặt đất nền được tính như sau:

(5.13)

Trong đó:

jo - Góc ma sát trong giữa đáy tường và nền.

Khi không có số liệu thực đo, có thể lấy jo = j ,

j - góc ma sát trong của đất nền (o);

Co - Lực dính kết trên mặt trượt, lấy Co = (

C - lực dính kết của đất nền, (Kpa);

31

14TCN…..

A - Diện tích đáy tường

Các ký hiệu khác có ý nghĩa như trước

Các trị số j và C nói trên có thể dùng chỉ tiêu cắt nhanh cố kết từ kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp trong phòng.

5.11.4 Tính toán lún

- Nội dung: Xác định độ lún tổng cộng của thân đê và nền đê ở vị trí đường tim đỉnh đê và các vị trí cần thiết khác.

- Mặt cắt tính toán: Theo điều kiện địa chất của nền đê, lớp đất đắp, mặt cắt thân đê và tải trọng mà chia thành nhiều đoạn, chọn mặt cắt đại biểu để tính toán độ lún.

- Lún nền đê bao gồm 2 thành phần: lượng lún ban đầu và lượng lún cố kết. Lún ban đầu là phần lún gây ra lập tức ngay sau khi gia tải đất nền. Đối với nền đất bão hòa, đó là do sự trương nở hông của khối đất, đối với nền đất phi bão hòa, ngoài sự trương nở hông ra, còn do sự nén ép hoặc bị thoát ra của chất khí trong khe giữa các hạt.

Trong trường hợp chiều rộng đáy của đê biển lớn hơn chiều dày lớp đất nền bị nén, có thể không tính lượng lún ban đầu, nhưng nếu tỷ số tương đối của 2 đại lượng đó tương đối nhỏ, thì lượng lún ban đầu không thể bỏ qua.

Lún cố kết là thành phần chính yếu của lún đất nền đê biển, gây ra do nước và khí trong đất nền bị đẩy ra dưới tác dụng của tải trọng, làm cho thể tích khối đất bị nén ép dần và giảm nhỏ

Trên thực tế, hậu kỳ cố kết của khối đất còn có lún cố kết thứ cấp, thời gian duy trì khá dài, thông thường cũng không thể bỏ qua.

+ Tính toán lún ban đầu

Trị số lún ban đầu Si được tính toán như sau:

(5.14)

Trong đó:

P - Áp lực phân bố đều trên nền đê biển, (KN/m2);

B - Kích thước cạnh ngắn của nền đê, (m);

- Hệ số Poisson của đất (đối với đất bão hoà, =0,5);

E - Môđun đàn hồi của đất nền (Kpa), thường tìm được thông qua thí nghịêm cắt không thoát nước 3 trục hoặc thí nghiệm nén đơn trục. Tốt nhất, trong thiết bị 3 trục, tiến hành thí nghịêm chất tải và dỡ tải nhiều lần, tìm ra môđun gia tải để làm môđun đàn hồi;

- Hệ số ảnh hưởng, có thể tham khảo trị số trong bảng 5.11

32

14TCN…..

Bảng 5.11: Hệ số ảnh hưởng.

Tỷ lệ dài rộng của nền đê L/B

Trị số đối với nền có tính dẻo

Điểm giữa Điểm góc Trung bình

toàn nềnTrị số đối với nền cứng trung bình toàn nền

2 1,53 0,77 1,30

Hơi nhỏ hơn so với trị số của nền có tính dẻo

3 1,78 0,89 1,52

5 2,11 1,05 1,83

10 2,58 1,29 2,25

100 4,0 2,0 3,70

Khi không có số liệu về trị số E, có thể tính như sau:

(5.15)

So - Tổng trị số lún khi cọc bên không chuyển dịch ra ngoài nữa, sau khi đã hoàn tất chất tải.

+ Tính toán lún cố kết

Giá trị lún cố kết Sc tính toán theo phương pháp tổng cộng chia lớp:

(5.16)

Trong đó:

e ij - tỷ lệ rỗng khi nén đã ổn định dưới tác dụng của trọng lực của lớp đất thứ j;

e 2j - Tỷ lệ rỗng khi nén đã ổn định dưới tác dụng của ứng lực tỷ lệ của lớp đất thứ i và ứng lực phụ gia;

hj - Chiều dày lớp đất thứ j, (m);

Si - Lượng nén ép của lớp đất thứ j.

6. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH GIA CỐ MÁI VÀ CHÂN ĐÊ BIỂN

Công trình gia cố mái đê biển còn gọi là kè lát mái hay kè ốp mái. Kè lát mái được phân ra chân kè, thân kè và đỉnh kè.

6.1 Chân kèChân kè hay còn gọi là chân khay, là bộ phận kết cấu chuyển tiếp của mái kè với

và bãi trước đê biển.

Loại hình và kích thước chân kè xác định trên cơ sở phân tích tình hình xâm thực

33

14TCN…..

bãi biển, chiều cao sóng (Hs), chiều dài bước sóng (Ls) và chiều dày lớp phủ mái (D), thường có 2 loại chân kè nông và chân kè sâu.

6.1.1 Chân kè nông

Áp dụng cho vùng có mức độ xâm thực bãi biển ít, chân kè chỉ chống đỡ dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê.

Chân kè nông áp dụng vật liệu bảo vệ mái kè là đá thả rối, cấu kiện bê tông hoặc vật liệu hạt rời, chiều dày lớp bảo vệ là D, Chiều sâu cắm mũi kè vào nền là Yme. Chân kè nông được thể hiện trong một số dạng phổ biến như hình 6.1a, 6.1b, 6.1c, 6.1d và 6.1 e.

34

14TCN…..

Hình 6.1a. Áp dụng nơi có bãi ổn định Hình 6.1b. Áp dụng nơi có bãi ổn định

Hình 6.1c. Áp dụng nơi có bãi ổn định Hình 6.1d. Áp dụng nơi có bãi ổn định và có khả năng bồi

Hình 6.1e. Áp dụng nơi có bãi ổn định Hình 6.1f. Áp dụng nơi có bãi ổn định, bãi là đất dính

Hình 6.1g. Nơi dòng chảy ven bờ lớn Hình 6.1i. Nơi có độ sâu hố xói lớn, dòng chảy ven bờ mạnh

Hình 6.1: Các dạng chân kè, kích thước sơ bộ và điều kiện áp dụng.

35

14TCN…..

6.1.2 Chân kè sâu

Áp dụng cho vùng bãi biển bị xâm thực mạnh, bảo đảm ổn định khi mặt bãi bị xói sâu. Chân kè sâu phải có chiều sâu từ mặt bãi tự nhiên đến đáy chân kè tối thiểu 1,0 m. Chân kè sâu có nhiều loại, thường dùng các loại sau:

- Chân kè bằng cọc gỗ: hình 6.1f.

- Chân kè bằng cọc bê tông cốt thép, ống bê tông cốt thép một hoặc nhiều tầng: hình 6.1g và 6.1i.

- Khi thiết kế chân kè sâu cần tính toán xác định giới hạn độ sâu nước trước chân công trình và ổn định của thân kè, nếu khả năng bãi bị xói mạnh dẫn đến độ sâu trước chân công trình vượt quá độ sâu giới hạn thì phải thiết kế giảm độ sâu nước trước chân công trình bằng giải pháp thích hợp.

6.1.3 Độ sâu xói tới hạnở chân kè

Độ sâu xói tới hạn của chân kè phụ thuộc vào năng lượng sóng (Hs, Tm) và địa chất và đã có công thức tính toán. Để an toàn nên sử dụng công thức sau:

(6.1)

Trong đó:

S max – chiều sâu hố xói cân bằng (m);

– chiều cao sóng có nghĩa (m);

Lo - Chiều dài sóng nước sâu (m)

dw- Chiều sâu nước trước chân công trình (m).

Từ chiều sâu hố xói để quyết định chiều sâu gia cố chân kè. Theo kinh nghiệm chiều sâu hố xói có thể lấy S max = (1 ÷1,67)Hs. Bề rộng lớp bảo vệ ngoài chân kè có thể lấy bằng 3 đến 4 lần chiều cao sóng thiết kế tại chân công trình (Hs).

6.1.4 Kích thước vật liệu chân kè

- Vật chân kè phải ổn định dưới tác dụng của dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê.

- Vận tốc cực đại của dòng chảy do sóng tạo ra ở chân đê được xác định:

(6.2)

Trong đó:

Vmax - Vận tốc cực đại của dòng chảy (m/s);

Ls, Hs - Chiều dài và chiều cao sóng thiết kế (m);

36

14TCN…..

H - Độ sâu nước trước đê (m);

g - Gia tốc trọng lực (m/s2);

- Trọng lượng ổn định của viên đá ở chân kè kè mái đê biển Gd được xác định theo bảng 6.1.

Bảng 6.1. Trọng lượng ổn định viên đá theo Vmax

Vmax(m/s) 2,0 3,0 4,0 5,0

Gd (kG) 40 80 140 200

6.2 Thân kè 6.2.1 Dạng kết cấu và điều kiện áp dụng

Dạng kết cấu gia cố mái, tuỳ khả năng kinh tế, kỹ thuật, có thể lựa chọn căn cứ vào bảng 6.3.

Bảng 6.3. Dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện sử dụng

TT Kết cấu lớp gia cố mái Điều kiện áp dụng

1 Trồng cỏ- Sóng có Hs ≤ 0,5m, dòng chảy có v < 1m/s hoặc có bãi cây ngập mặn trước đê;- Mái đê có điều kiện phù hợp để cỏ phát triển.

2 Đá hộc thả rối - Nơi có nguồn đá phong phú;- Mái đê thoải, yêu cầu mỹ quan ít.

3 Đá hộc lát khan- Nơi có nguồn đá phong phú, có loại đá đáp ứng yêu cầu;- Nền đê thoát nước tốt.

4 Đá hộc xây- Mái đê tương đối tốt;- Sóng lớn Hs > 0,5m, dòng chảy mạnh V > 1 m/s, loại đá rời không đáp ứng yêu cầu.

5 Thảm rọ đá- Khả năng cung cấp đá lớn khó khăn;- Sóng lớn, có dòng chảy mạnh;- Có rọ thép chống mặn.

6 Tấm bê tông đúc sẵn, ghép rời

- Sóng lớn, dòng chảy mạnh;- Yêu cầu mỹ quan.

7 Tấm bê tông đúc sẵn, liên kết mảng.

- Sóng lớn, dòng chảy mạnh;- Có yêu cầu mỹ quan;- Mái đê ít lún sụt, ít thoát nước;- Có điều kiện thi công và chế tạo mảng.

8 Hỗn hợp nhiều loại - Mực nước dao động lớn, mái gia cố dài;- Yêu cầu sử dụng khác nhau.

37

14TCN…..

Hình 6.2. Mặt cắt ngang một số dạng kết cấu gia cố mái đê

a) Đá hộc lát khan; b) Khối bê tông đúc sẵn; c) Kết hợp dạng a và b.

6.2.3 Chiều dày lớp phủ mái

6.2.3.1 Lớp phủ mái bằng đá hộc lát khan: Khi 1,5 £ m £ 5 thì độ dày ổn định dưới tác dụng của sóng được tính theo công thức sau:

(6.3)

Trong đó:

δd - Chiều dày lớp đá hộc lát (một lớp đá) trên mái đê (m);

γd, γ - Trọng lượng riêng của đá và nước (t/m3);

m - Hệ số mái dốc;

38

14TCN…..

Ls - Chiều dài sóng thiết kế (m);

Hs - Chiều cao sóng thiết kế (m);

Xác định theo phụ lục C

6.2.3.2 Lớp phủ mái bằng tấm bản bê tông

- Tính theo công thức trong quy phạm thiết kế đê Trung Quốc (GB50286- 98):

(6.4)

Trong đó:

dB - Chiều dày tấm bản bê tông ( m);

η - Hệ số

η = 0,0075 đối với bản lát khan;

η = 0,10 đối với bản phần trên lát khan, phần dưới chít mạch;

Hs - Chiều cao sóng thiết kế (m)

Ls - Chiều dài sóng thiết kế (m);

lt - Chiều dài cạnh tấm bê tông theo phương vuông góc với đường mép nước (m);

m - Hệ số mái dốc;

, B - Trọng lượng riêng của nước và của bê tông (t/m3).

- Tính theo công thức Pilarczyk, K.W:

(6.5)

Trong đó:

Hs - Chiều cao sóng thiết kế (m),

ξ - Hệ số sóng vỡ: ; (6.6)

φ - Hệ số phụ thuộc vào hình dạng và cách lắp đặt các cấu kiện, lấy theo bảng 6.4

Các ký hiệu khác như công thức 6.4.

39

14TCN…..

Bảng 6.4. Hệ số φ theo cấu kiện và cách lắp đặt

Loại cấu kiện và cách lắp đặt Φ

Tấm lát đặt nằm 4÷ 4,5

Tấm lát đặt trên lớp geotextile và nền đất sét tốt 5

Tấm lát tự chèn 6

Tấm lát tự chèn trên lớp đệm tốt 8

Tính toán theo công thức 6.5 và 6.6, chọn kết quả lớn hơn để thiết kế.

6.2.4 Các loại cấu kiện lát mái bằng bê tông đúc sẵn

Thường dùng được thống kê trong bảng 6.5. Bảng 6.5. Các loại cấu kiện lát mái bằng bê tông đúc sẵn

Loại cấu kiện Hình dạngCấu tạo bề mặt

trực tiếp với sóngPhương thức

liên kết Hình

Tấm lát độc lập

- Chữ nhật

- Lục lăng

- Chữ T

- Dạng cột

- Trơn

- Khuyết lõm

- Mố lồi

- Lỗ thoát nước

Ghép cạnh nhau 6.3a

Tấm lát liên

kết mảng

- Chữ nhật

- Lục lăng

- Trơn

- Mố lồi

- Lỗ thoát nước

- Xâu cáp

- Rãnh, hèm

- Âm dương

6.3b

Trọng lượng tấm bê tông đúc sẵn tính theo công thức 6.2, chiều dày các tấm bêtông đó theo công thức 6.5.

Tấm có hình lục lăng, chữ T thường dùng ở mái đê dốc hơn so với tấm có hình chữ nhật.

Cách lát: Tấm lục lăng đặt góc nhọn theo chiều mái dốc như hình 6.3e và 6.3f, tấm chữ nhật đặt mạch ghép so le.

Kích thước lỗ thoát nước nhỏ hơn 0,8 đường kính đá lớp đệm, có thể dùng lỗ hình loe (dưới nhỏ, trên to).Lưu ý: Hiện nay các cấu kiện bê tông có dạng liên kết với nhau ít được thế giới sử dụng do khi nền bị lún hoặc phá hoại cục bộ kiểu tấm này rất dễ biến dạng dẫn tới hư hỏng cục bộ, sau đó phát triển ra ngoài cũng như rất khó thay thế. Để tăng cường ổn định, các nước tiên tiến sử dụng cấu kiện dạng cột vì loại này có mức độ ổn định cao và dễ sửa chữa, thay thế khi gặp sự cố cục bộ.

40

14TCN…..

Hình 6.3a. Một số loại bản bê tông đúc sẵn lát độc lập trên mái đê biển

a. Tấm chữ nhật có gờ nhô;

b. Tấm chữ nhật có khuyết lõm;

c. Tấm chữ T;

d. Tấm chữ nhật lỗ mắt cáo;

e. Tấm lục lăng có gờ nhô;

f. Tấm lục lăng có lỗ thoát nước.

Hình 6.3b. Một số loại bản bê tông đúc sẵn có cơ cấu tự chèn, liên kết mảng

a) Chèn lệch, mặt phẳng;

b) Chèn lệch, mặt có lỗ;

c) Chồng bậc thang;

d) Xâu cáp;

e) Móc mang.

41

14TCN…..

Hình 6.3c: Một số kết cấu dạng cột và kích thước hình học của kết cấu.

Ghi chú:Khi tính toán độ dày và quy mô công trình bảo vệ mái đê biển cần phải đề cập đến yếu giảm sóng do tác dụng của công trình giảm sóng trước đê.

42

14TCN…..

6.2.5 Lỗ thoát nước và khe biến dạng

6.2.5.1 Gia cố mái kín nước:

Đá xây, bê tông đổ tại chỗ có diện tích bề mặt lớn cần kiểm tra ổn định khi xuất hiện lực đẩy nổi. Để giảm áp lực đẩy nổi lên tấm bê tông, tấm đá xây liền mạch cần phải có lỗ thoát nước ở phần mực nước thay đổi khi dưới lớp bê tông hoặc đá xây liền mảng có lớp vật liệu giữ nước. Lỗ thoát nước bố trí theo hình hoa mai, đường kính lỗ (5 ¸10) cm. Khoảng cách giữa các lỗ từ (2 ¸3) m. Dưới lỗ phải có lớp lọc để đảm bảo thoát nước dễ dàng và vật liệu lớp lọc không bị lôi theo lỗ giảm áp ra ngoài..

6.2.5.2 Khe biến dạng

Bố trí cho kết cấu gia cố mái loại kín nước, cách nhau từ 15¸20m dọc theo hướng trục đê.

6.3 Đỉnh kè6.3.1 Trường hợp đỉnh đê không có tường

Khi thiét kế cho trường hợp đỉnh đê không có tường, cần thiết phải thiết kế gờ trên đỉnh kè lát mái để đảm bảo an toàn giao thông,chiều cao từ 0,2 đến 0,5m,gờ có thể bố trí đứt quãng.

6.3.2 Trường hợp đỉnh đê có tường hắt sóng

Trường hợp đỉnh đê có tường hắt sóng,khi thiết kế đỉnh tường phải kết hợp để kết cấu đỉnh kè cho phù hợp, bố trí tường đỉnh phía mép ngoài đỉnh đê để giảm khối lượng đất đắp.

Hình 6.4: Mũi hắt sóng của tường đỉnh trên đê

Hình thức này sẽ ngăn được một phần nước tràn do có mũi hắt sóng. Tường đỉnh có thể là tường đứng cũng có thể kết cấu dạng cong hắt sóng ra phía biển.

6.4 Thiết kế tầng đệm, tầng lọcGiữa lớp phủ mái và đất thân đê, phải bố trí lớp đệm trong kết cấu gia cố rời, lớp

đệm kết hợp làm nhiệm vụ tầng lọc (tầng lọc ngược) bằng vật liệu truyền thống hoặc sử dụng geotextile.

+ Tầng lọc cốt liệu

Tầng lọc có nhiều chức năng khác nhau: ngăn chặn sự xói mòn bề mặt lớp đất nền, hoặc ngăn chặn sự hình thành áp lực đẩy ngược trong lớp đất nền ra ngoài (thoát nước) hoặc kết hợp cả hai chức năng trên.

43

14TCN…..

Hình 6.5: Một số kiểu tầng lọc

Trong lớp hạt có các đường kính khác nhau, khoảng cách giữa các hạt lớn được lấp nhét bởi các hạt có kích thước nhỏ hơn, gọi là d15 – là đường kính của sàng chỉ cho phép lọt 15% khối lượng hạt. Như vậy, đường thoát ra của hạt nhỏ trong tầng lọc được xác định bằng đường kính lọt sàng d15. Các hạt lớn nhất của lớp nền, d85B như hình vẽ, sẽ bị tắc trong các lỗ rỗng của tầng lọc và chặn các hạt khác của lớp nền lại, giữ cho lớp nền bên trong được ổn định, nghĩa là các đường kính hạt bên trong lớp nền không nên quá lớn, do đó các hạt lớn hơn có thể giữ các hạt nhỏ hơn lại.

Hình 6.6: Sự lấp nhét của các hạt và đường cong cấp phối của tầng lọc

Để ngăn sự tăng áp lực, tầng lọc cần có tính thấm tốt hơn lớp nền. Do tính thấm cũng bị ảnh hưởng của các hạt nhỏ, dẫn tới mối liên quan giữa d15 của cả hai lớp. Có thể nói có ba mối quan hệ đối với tầng lọc cấp phối đóng: sự ổn định giữa tầng lọc và lớp nền, tính thấm và tính ổn định bên trong của công trình. Có thể biểu diễn theo các công thức như sau:

Tính ổn định: ;

Tính ổn định bên trong:

Tính thấm:

(6.7)

Yêu cầu về tính ổn định và tính thấm hoàn toàn ngược nhau: Theo qui luật ổn định đường kính hạt lớp lọc (Filter) dF cần nhỏ hơn 5dB (lớp nền Base), còn qui luật thấm dF cần lớn hơn 5dB. Tuy nhiên, việc sử dụng hai đường kính khác nhau đối với lớp nền ở mẫu số (lần lượt với 15% lớn nhất và 15% nhỏ nhất) cho ta khoảng dự trữ có thể khi thiết kế một tầng lọc. Ba biểu thức trong công thức (6.7) có cùng đơn vị và tất cả đều là các qui luật ổn định: qui luật thứ nhất chống lại sự chuyển động của các hạt

44

14TCN…..

lớn từ lớp nền đi ra, cùng với qui luật thứ ba đảm bảo sự ổn định của tất cả các hạt trong lớp nền, qui luật thứ hai chống lại sự tăng áp lực và đảm bảo cho sự sự ổn định của toàn bộ tầng lọc. Quy luật thấm đặc biệt quan trọng trong trường hợp có gradient lớn vuông góc với bề mặt.

+ Vải địa kỹ thuậtVải địa kỹ thuật là một tên gọi chung cho tất cả các loại vật liệu tổng hợp mà bên

trong có dạng áo hoặc đệm, có vai trò ngày càng quan trọng trong kỹ thuật xây dựng được sử dụng để che phủ lớp đất bên trong móng hoặc mái dốc của công trình, giống như lớp màng để chống thấm hay chống lại sự ô nhiễm môi trường từ khu vực chứa rác thải và có tác dụng như thiết bị lọc. Vải địa kỹ thuật có nhiều hình dạng khác nhau tùy theo công nghệ sản xuất. Hai kiểu cơ bản là dạng dệt và không dệt.

Hình 6.7: Một số loại vải địa kỹ thuật

Vải địa kỹ thuật được coi là sự tiến bộ trong thiết kế tầng lọc, cả về giá thành của một dự án lớn và khả năng thiết kế lớp lọc đặc chắc với chiều dày giới hạn (hình 6.7).

Chức năng cơ bản của vải địa kỹ thuật gồm có:

Ngăn cách: Ngăn các lớp hạt có kích thước khác nhau;

Lọc: Giữ lại các phần tử đất lại đồng thời cho nước thấm qua;

Gia cố: Tăng sự ổn định cho đất;

Dẫn dòng: Có chức năng thoát nước bởi nó có khả năng dẫn nước lớn hơn vật liệu xung quanh.

Hình 6.8: Hiệu quả sử dụng của vải địa kỹ thuật trong tầng lọc

45

14TCN…..

Hình 6.9: Sự cần thiết của lớp lọc/vải địa kỹ thuật

Nhược điểm của loại vải địa kỹ thuật là chúng có thể bị thay đổi hình dạng bởi tia cực tím, bị ăn mòn, bị thủng bởi các quá trình hoá học, sinh học hay cơ học.

Độ chặt của vải địa kỹ thuật:

Những số quan trọng về độ chặt là O90 và O98, đôi khi còn gọi là Omax, dùng để xác

định lỗ thủng lớn nhất trong lưới. Chú ý rằng đường vật liệu thoát ra ngoài lúc này được xác định bằng khe hở của ô lưới chứ không phải đường kính các hạt mịn nhất.

Quy luật lọc hình học chặt chẽ nhất là các phần tử nhỏ nhất không thể lọt qua kẽ hở lớn nhất của vải địa kỹ thuật. Quy luật này được áp dụng khi tầng lọc chịu lực tác dụng có chu kỳ và lượng vật liệu mất đi trong giới hạn cho phép. Trong nhiều trường hợp, vật liệu mịn mất đi không làm ảnh hưởng đến chức năng của tầng lọc, từ đó một lớp mỏng phía dưới lớp vải địa kỹ thuật có thể làm việc như một phần của hệ thống lọc. Thành phần mịn nhất bị cuốn trôi qua lớp vải địa kỹ thuật và các hạt lớn hơn làm việc như tầng lọc để giữ đất, đảm bảo ổn định cục bộ cho tầng đất phía dưới.

Quy luật ổn định cho dòng ổn định qua lớp vải địa kỹ thuật dạng khép kín về mặt hình học đơn giản là:

O90 < 2.d90B

Với vải địa kỹ thuật chịu tác dụng của lực tác dụng có chu kỳ, giá trị này sẽ nhỏ hơn từ 2 đến 4 lần các khe rỗng được sử dụng, tùy thuộc vào độ thấm của lượng bùn cát mất đi qua lớp vải địa kỹ thuật.

Hình 6.10: Định nghĩa về lỗ rỗng và sự dịch chuyển của các hạt

46

14TCN…..

Tính thấm nước

Để tránh sự tăng áp lực, vải địa kỹ thuật cần có tính thấm lớn hơn so với đất nền. Một qui luật đơn giản đó là hệ số thấm k của vải địa kỹ thuật cần lớn gấp 10 lần so với lớp đất nền. Tính thấm của vải địa kỹ thuật có thể đo được giống như đối với đất theo quan hệ thấm Darcy, tuy nhiên tính thấm của vải địa kỹ thuật thường biểu thị bằng thông số cho phép thấm theo công thức sau:

(6.8)

Trong đó Dh là chênh lệch cột nước thượng, hạ lưu; e là chiều dày của vải địa kỹ thuật và k là hệ số thấm “vuông góc”. P gọi là độ thấm trên 1 mét dày của vải địa kỹ thuật và là đặc tính của vật liệu, không liên quan đến chiều dày của lớp vải địa kỹ thuật.

Bảng 6.5: Độ thấm của một số loại vải địa kỹ thuật

Kiểu O90 (mm) P (1/s)

Mạng lưới

Thớ vải

Thảm

Không dệt

0.1 - 1

0.05 - 0.6

0.2 - 1

0.02 - 0.2

1 - 5

0.1 - 1

0.05 - 0.5

0.01 - 2

Thông thường, lớp vải địa kỹ thuật thấm tốt hơn đất nền, nhưng có hai hiện tượng làm giảm tính thấm của lớp vải địa kỹ thuật, đó là: sự bồi lấp và tắc mạch.

Hình 6.11: Sự bồi lấp vải địa kỹ thuật

Hiện tượng bịt lấp xuất hiện khi các hạt kích thươc lớn bịt kín khe hở của vải. Trong trường hợp đó, tính thấm sẽ giảm đột ngột. Thí nghiệm thấm được tiến hành cho vật liệu nền (tất cả các hạt có cùng kích thước). Khi đường kính vật liệu nền có cùng độ lớn như O90, sự chênh lệch cột nước trên lớp vải sẽ tăng lên 10 ¸ 20 lần (so với trường hợp không có các hạt đất). Chú ý rằng không phải tất cả các loại vải đều bị phá hỏng như nhau bởi hiện tượng này.

Hiện tượng tắc mạch là cái bẫy đối với các phần tử rất mịn tại khe hở của vải và cũng làm giảm tính thấm của vải địa kỹ thuật. Điều này xảy ra khi nước bị ô nhiễm bởi các chất hóa học, ví dụ như sắt. Ngược với hiện tượng bồi lấp, tắc mạch là quá trình diễn ra theo thời gian. Hiện tượng sẽ đạt tới trạng thái ổn định tại mực nước nhất định

47

14TCN…..

sau một khoảng thời gian nhất định, nhưng không có nhiều thí nghiệm xác nhận lý thuyết này. Ta có thể nhận thấy rằng tắc mạch không xuất hiện riêng đối với vải địa kỹ thuật, nó cũng xảy ra đối với tầng lọc cấp phối.

Khi tính thấm của vải địa kỹ thuật lớn hơn 10 lần tính thấm của đất, thường không có hiện tượng tăng áp lực đáng kể, thậm chí không có hiện tượng tắc mạch. Tuy nhiên, khi đặt tại nơi nước ngầm bị ô nhiễm, ta cần phải hết sức lưu ý.

Khi sự đe dọa do bồi lấp và tắc mạch nằm ngoài qui luật, tỉ lệ thấm (với đất nền) chỉ cần bằng 2 hay 3 lần là đủ. Yêu cầu kích thước đối với vải địa kỹ thuật:

0.2 d15B £ O90 £ d15B

7. CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI TRƯỚC ĐÊViệc bảo vệ bãi trước đê biển là hết sức quan trọng đối với an toàn của tuyến đê,

đặc biệt là trường hợp bãi biển bị xâm thực, cần bảo vệ bãi trước đê bằng một trong các giải pháp sau:

- Trồng rừng cây để giữ bãi và giảm sóng

- Xây dưng hệ thống mỏ hàn, đê giảm sóng ở những nơi không trồng được cây.

- Các biện pháp nuôi bãi nhân tạo.

7.1 Trồng rừng cây ngập mặn7.1.1 Điều kiện ứng dụng

7.1.1.1 Tác dụng của rừng cây ngập mặn

Trồng cây chắn sóng đúng quy cách là một biện pháp kỹ thuật rất có hiệu quả, giảm chiều cao sóng để bảo vệ đê biển, chống xói bờ biển, bờ sông, tăng khả năng lắng đọng phù sa, bảo vệ môi trường sinh thái biển . Bãi biển được bồi cao dần lên, hình thành các miền đất mới có thể quai đê lấn biển.

7.1.1.2 Điều kiện để phát triển rừng cây ngập mặn

- Khí hậu: Vùng ven biển, thích nghi cho việc trồng cây ngập mặn, ở miền Bắc mùa đông có nhiệt độ thấp hơn nên loài cây ít và cây nhỏ bé hơn rừng ngập mặn ở miền Nam.

- Lượng mưa: Rừng ngập mặn cần có nước mưa, đặc biệt trong thời kỳ ra hoa kết trái, nước mưa sẽ pha loãng nồng độ muối trong đất, nhất là những ngày nắng nóng.

- Thuỷ triều: Cần có nước thuỷ triều lên xuống hàng ngày, lưu thông, nếu ngập úng lâu ngày cây ngập mặn sẽ chết, cần trồng cây ngoài đầm nuôi thuỷ sản.

- Độ mặn của đất và nước: Loài cây như đước, đâng, vẹt, trang phát triển ở những nơi có độ mặn trung bình (1,5 –2,5)%; Chịu mặn cao hơn có cây mắm, cây sú.

Một số cây ưa thích nước lợ, có độ mặn thấp, như cây bần chua, cây dừa nước.

Rừng ngập mặn phát triển ở bãi lày bằng phẳng, dốc thoai thoải, vùng ven biển cửa sông có nhiều đảo che chắn, ít chịu ảnh hưởng của gió bão.

Mỗi loài cây ngập mặn thích nghi với địa hình khác nhau, như cây mắm, cây bần sống nơi đất thấp, cây tra, cây cóc thường sống nơi đất chỉ ngập lúc nước thuỷ triều.

48

14TCN…..

Cây ngập mặn phát triển tốt ở vùng triều, có đất phù sa chứa nhiều mùn hữu cơ và khoáng chất. Đối với đất ít phù sa, hạt cát nhiều, cây ngập mặn vẫn có thể sống nhưng chậm lớn, cây thấp bé nhưng cành nhiều. Cần tuỳ theo điều kiện khí hậu, lượng mưa, chế độ thuỷ triều, độ mặn của đất và nước, địa hình và địa chất để chọn loại cây chịu mặn thích hợp.

7.1.2 Thiết kế rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn được thiết kê theo quy cách sau:

7.1.2.1 Mật độ

Trồng các cây theo hình thức “hoa mai”;

Với chủng loại cây thấp (dưới 10 m) trồng khoảng cách các cây 1m x 1 m, mật độ 10.000 cây/ ha;

Với cây cao (trên 10 m) trồng khoảng cách 2,5 m x 2,5 m, mật độ 1.000 cây/ha.

7.1.2.2. Phạm vi:

Chiều rộng rừng cây tối thiểu phải lớn hơn 2 lần chiều dài bước sóng. Theo kinh nghiệm Bc = 40¸80 m đối với đê cửa sông và Bc tối thiểu bằng 180¸240 m đối với đê biển.

7.2 Mỏ hàn, tường giảm sóng 7.2.1 Chức năng, nhiệm vụ

Để chống xói mòn bãi biển thường bố trí hệ thống mỏ hàn theo phương vuông góc với phương chuyển động của dòng bùn cát ven bờ (đường bờ). Tường cản sóng song song và cách một khoảng với đường bờ. Công trình chữ T gọi tắt là kè T (kết hợp cả mỏ hàn ngăn cát và tường cản sóng - hình 7.1).

7.2.1.1 Chức năng của mỏ hàn ngăn cát

- Mỏ hàn thường được ứng dụng với bãi có dòng chảy ven dọc bờ chiếm ưu thế nó có nhiệm vụ làm giảm dòng ven dọc bờ

- 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 của dòng 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 trôi bồi lắng lại ở vùng này.

49

14TCN…..

Hình 7.1. Các giải pháp bảo vệ đê biển bằng công trình ngăn cát, cản sóng

7.2.1.2 Chức năng của tường cản sóng

Che chắn sóng cho vùng sau tường, giảm yếu tố tác dụng của sóng vào vùng bờ bãi, chống xâm thực.

Thu gom bùn cát trôi để hình thành dải bồi tích giữa tường và bờ, làm giảm dòng ven bờ.

7.2.2 Thiết kế mỏ hàn, tường giảm sóng

7.2.2.1 Hệ thống mỏ hàn

- Cần hoạch định đường bao ngoài cho hệ thống mỏ hàn, tạo thành đường trơn thuận, nối tiếp tốt với đường bờ về cả hai phía. Chiều dài mỏ hàn được xác định theo khu sóng vỡ và đặc tính của bùn cát tại khu vực cần xây dựng mỏ hàn.

- Khoảng cách giữa các mỏ hàn lấy bằng 1,5÷2,0 lần chiều dài mỏ hàn.

- Phương của mỏ hàn đặt vuông góc với bờ biển, hoặc chọn theo phương có góc giữa hướng sóng và trục mỏ hàn trong khoảng 1000÷1100.

- Gốc mỏ hàn cần nối tiếp tốt vào vùng bờ ổn định và có cao độ không bị sóng và dòng chảy gây xói.

- Cao trình trung bình đỉnh mỏ hàn đặt ở mực nước triều trung bình, có độ dốc song song với độ dốc mặt bãi.

7.2.2.2 Hệ thống tường giảm sóng

- Cao trình đỉnh tường, tùy theo yêu cầu giảm sóng để xác định thông qua các công thức quan hệ giữa chiều cao sóng với chiều cao tương đối giữa tường và độ sâu.

Má hµn ch÷ T

§ êng bê

HÖ thèng má hµn

H í ng sãng

Dßng bï n c t ven bê Má hµnBåi

H í ng sãng § ª gi¶m sãng

Båi

50

14TCN…..

Đối với tường ngầm thông thường đỉnh tường đặt thấp hơn cao trình mực nước thiết kế 0,5m.

- Tường giảm sóng thường đặt ngắt quãng, một đoạn tường thường lấy bằng (1,5÷2,5) lần khoảng cách giữa tường và chân đê, đoạn trống lấy bằng (0,4÷0,6) chiều dài 1 đoạn tường.

- Trong điều kiện thuỷ hải văn phức tạp, cần kết hợp công trình ngang bờ và công trình dọc bờ để kết hợp chức năng ngăn cát và giảm sóng. Công trình kết hợp mỏ hàn và tường giảm sóng thành công trình hình chữ T hoặc đứt quãng, hoặc liên tục khép kín.

7.2.2.3 Cấu tạo mỏ hàn và sơ đồ bố trí

a. Các bộ phận tạo thành mỏ hàn gồm: mũi, thân và gốc: hình 7.2.

Mỏ hàn từ bờ vươn ra biển, làm giảm tác dụng của sóng và dòng chảy vào bờ biển, ngăn chặn bùn cát chuyển động dọc bờ, gây bồi lắng vào giữa hai mỏ hàn, mở rộng và nâng cao thềm bãi củng cố đê, bờ.

b. Bố trí hệ thống mỏ hàn bảo vệ bờ biển và gây bồi bãi biển

Tuyến bố trí: Cần hoạch định đường bờ mới cho đoạn bờ cần bảo vệ, đường bờ mới này cần trơn thuận, nối tiếp tốt với đường bờ đoạn không có mỏ hàn. Chiều dài của mỏ hàn không quá ngắn, cần ra tới dải sóng vỡ và vùng có dòng ven mạnh.

Phương của mỏ hàn: đặt vuông góc với đường bờ biển. Nếu hướng sóng ổn định, theo hướng sóng tới bờ để chọn phương của mỏ hàn có lợi nhất cho việc bồi lắng giữa các mỏ hàn.

Theo kinh nghiệm: Nên chọn góc giữa hướng sóng và trục mỏ hàn là d = 1000 ¸1100, không nên lấy d 1200 . Chọn góc a để diện tích tam giác ABC (hình 7.3) đạt cực đại: a và cần thoả mãn:

(7.1)

Khi = 300¸35o thì nên lấy: a = 1100;

Khi = 600¸90o thì nên lấy: a = 900;

Có thể dùng mỏ hàn có dạng chữ T, hoặc chữ Z để tăng hiệu quả cản sóng, gây bồi (dạng mỏ hàn này thường có kinh phí cao, khó duy tu, bảo vệ): hình 7.4.

51

14TCN…..

Hình 7.2. Các bộ phận của mỏ hànH í ng sãng

d

B

Trôc má hµn

C

A

§ êng bê

Hình 7.3. Sơ đồ bố trí mỏ hàn

Hình 7.4. Sơ đồ một số dạng mỏ hàn (mặt bằng)

Chiều dài mỏ hàn: Mỏ hàn cần bố trí thành hệ thống, để phát huy hiệu quả gây bồi chiều dài của mỏ hàn phải bao trùm vùng có vận chuyển bùn cát dọc bờ. Chiều dài mỏ hàn có thể lấy bằng phạm vi bãi cần bảo vệ cộng thêm 1/5 khoảng cách giữa hai mỏ hàn. Thường lấy bằng 40¸60 m đối với bãi sỏi đá nhỏ, 100¸150 m đối với bãi đất cát.

Chiều cao mỏ hàn: Nhìn chung nếu chiều cao mỏ hàn càng cao thì hệ thống mỏ hàn ngăn được nhiều bùn cát hơn. Tuy nhiên, trong thực tế nếu càng cao đê làm cho sóng phản xạ nhiều hơn, gây xói chân mỏ hàn nhiều hơn. Đối với bãi cát, chiều cao mỏ nên cao hơn mặt bãi từ mặt bãi từ 0.5 đến 1.0m. Đối với bãi sỏi có thể tăng chiều cao hơn so với bãi cát

Khoảng cách giữa các mỏ hàn: thường lấy bằng 1,5÷2,0 lần chiều dài mỏ hàn đối với bãi biển sỏi đá và 1,0÷1,5 lần đối với bãi biển đất cát:

Đối với dự án có quy mô lớn, phải tiến hành thử nghiệm, tổ chức quan trắc rút kinh nghiệm để điều chỉnh thiết kế cho phù hợp.

7.2.2.4 Bố trí và cấu tạo tường giảm sóng

a. Cấu tạo tường giảm sóng

Tường ngầm giảm sóng đặt cách bờ một khoảng cách nhất định, trục tường thường song song với bờ.

Thân tường giảm sóng có một mặt cắt ngang gần như đồng đều trên suất chiều dài và có 2 phía chịu tải trọng khác nhau: phía biển và phía bờ (hình 7.5).

52

14TCN…..

Hình7.5. Sơ đồ cấu tạo tường giảm sóng

a) Mặt bằng; b) Nhìn chính diện từ bờ; c) Cắt ngang

b. Bố trí tường giảm sóng

Cao trình đỉnh tường thường đặt thấp hơn mực nước thiết kế khoảng 0,5m

Tường giảm sóng có thể bố trí thành từng đoạn ngắt quãng trong phạm vi hết chiều dài bờ cần bảo vệ, để chừa các cửa nhằm trao đổi bùn cát ngoài và trong tường.

Vị trí đặt tường: Căn cứ vào mục đích khai thác, sử dụng vùng bãi cần được bảo vệ, so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật các phương án để quyết định. Khoảng cách giữa bờ và tường giảm sóng nên lấy khoảng 1,0 ÷1,5 chiều dài sóng nước sâu.

Chiều dài đoạn tường lấy bằng 1,5 ÷3,0 lần khoảng cách giữa tường và đường bờ, khoảng cách đoạn tường ngắt quãng lấy bằng 1/3 ÷1/5 chiều dài một đoạn tường và bằng hai lần chiều dài sóng.

Cao trình đỉnh tường nhô có thể lấy: bằng HTp + 1/2 H S ở vị trí đê + Độ lún;

Cao trình đỉnh tường ngầm: có thể lấy bằng HTp - 1/2 H S ở vị trí đê + Độ lún;

Chiều rộng đỉnh tường giảm sóng: Xác định qua tính toán ổn định công trình, thường lấy lớn hơn độ sâu nước dưới Ztp ở vị trí tường.

7.2.2.5 Hệ thống công trình phức hợp ngăn cát - Giảm sóng

Trong điều kiện thuỷ hải văn phức tạp, cần kết hợp công trình ngang bờ và công trình dọc bờ, phối hợp hiệu quả chắn cát dọc bờ và giảm sóng, chắn cát ngang bờ. Tùy theo yêu cầu cụ thể có thể bố trí công trình theo 3 sơ đồ sau:

a. Sơ đồ 1 Kết hợp giữa hệ thống mỏ hàn và tường giảm sóng, tạo thành một tổ hợp tường bao ngăn ô (hình 7.6).

53

14TCN…..

§ ª gi¶m sãngMá hµn

Hình 7.6: Đê bao ngăn ô

b. Sơ đồ 2: Hệ thống mỏ hàn (hình 7.7).

Hình 7.7: Hệ thống công trình chữ T

c. Sơ đồ 3: hệ thống công trình phức hợp giữa phương ngang, phương dọc và cao thấp khác nhau (hình 7.8).

Má hµn

§ ª nh« § ª ngÇm

Má hµn

Hình 7.8. Hệ thống công trình phức hợp

7.3 Thiết kế đê công trình ngăn cát, giảm sóng dạng thành đứng7.3.1 Các loại kết cấu công trình dạng thành đứng

a) Công trình bằng kết cấu trọng lực: Dùng để ngăn cát, cản sóng vùng gần bờ, bảo vệ đê biển, không cần sử dụng các loại thùng chìm, cọc trụ đường kính lớn, thường sử dụng kết cấu khối chuồng (hoặc cũi) và kết cấu khối xếp.

Công trình có kết cấu chuồng (hoặc cũi) gỗ hoặc bê tông cốt thép (hình 7.9a). Gỗ tràm dùng đóng chuồng rất tốt, trong chuồng (hoặc cũi) chất bao tải cát, đá hộc.

Công trình có kết cấu ống bê tông: hình dạng đơn giản như (hình 7.9b).

b) Công trình bằng kết cấu cọc, cừ:

Loại 1 hàng cọc gỗ đơn: cần đóng thẳng, bố trí dích dắc, so le, có thanh giằng, chiều cao khoảng 1,5 m (hình 7.10 a). Quanh chân cọc rải đá hộc chống xói: dùng để ngăn cát ven bờ;

Loại 2 hàng cọc gỗ: tạo thành tường vây có liên kết ngang, dọc, chất vật liệu tạo khối giữa 2 hàng cọc (hình 7.10b).

54

14TCN…..

Cọc bê tông cốt thép đơn hoặc kép: có bản chắn, sử dụng trong công trình chắn sóng không lớn, thi công đóng cọc bê tông cốt thép thuận tiện (hình 7.10c).

Công trình cừ thép đơn hoặc kép: dùng trong vùng sóng lớn, bãi biển tương đối sâu, yêu cầu độ ổn định cao (hình 7.10c).

7.3.2 Cấu tạo công trình thành đứng dạng trọng lực

a) Trọng lượng và kích thước khối xếp

Trọng lượng khối bê tông không nhỏ hơn các trị số trong bảng 7-1.

Bảng 7.1: Trọng lượng khỗi bê tông xếp

Chiều cao sóng thiết kế (m) 2,6÷3,5 3,6÷4,5 4,6÷5,5 5,6÷6,0 6,1÷6,5 6,6÷7,0

Trọng lượng khối xếp (tấn) 30 40 50 60 80 100

Có thể dùng các khối có trừ lỗ để sau khi lắp đặt sẽ đổ bê tông bổ sung tăng trọng lượng.

Các khối xếp nên ít chủng loại. Tỷ lệ giữa kích thước cạnh dài và chiều cao £ 3 lần, giữa kích thước cạnh ngắn và chiều cao 1 lần.

Khối bê tông đỉnh cần phủ hết chiều rộng mặt cắt ngang, chiều dày 1,0 m, có liên kết chặt chẽ với thân đê.

b) Cách xếp khối

- Chiều rộng khe thẳng đứng giữa các khối xếp khoảng 2 cm, bố trí lệch nhau với khoảng cách như bảng 7.2.

Bảng 7.2: Độ lệch vị trí các khe

Độ lệch vị trí các khe Trọng lượng khối xếp (tấn)

£ 40 > 40

Trên mặt cắt ngang 0,8 m 0,9 m

Trên phẫu diện dọc hoặc trên mặt bằng 0,5 m 0,6 m

Trong trường hợp đặc biệt: khoảng cách chênh lệch giữa các khe biến dạng có thể lấy từ 10÷30 cm, khe biến dạng liên thông từ đỉnh đến đáy tường rộng từ 2÷5 cm. Khe biến dạng nên bố trí ở các vị trí có sự thay đổi về dạng kết cấu, chiều cao thân tường hoặc độ dày bệ, tính chất đất nền.

c) Bệ công trình

Độ dày bệ đá đổ được xác định qua tính toán, nên 1,0 m. Đá hộc đổ bệ có trọng lượng từ 10 đến 100 kg. Bệ cần được đầm nện theo yêu cầu đẩm bảo kỹ thuật.

Dọc theo chân bệ, cần có sân gia cố bằng đá hộc, rộng khoảng 0,25 lần chiều cao sóng thiết kế. Chiều dày lớp gia cố đáy 0,5 m, thường dùng 2 lớp đá xác định theo

55

14TCN…..

vận tốc dòng chảy do sóng tạo ra ở thành đứng .

a) Chuồng gỗ b) Ống bê tông

Hình 7.9. Sơ đồ cấu tạo công trình thành đứng dạng trọng lực

a) Cọc gỗ b) Chuồng gỗ

c) Cọc bê tông hoặc cừ thép

Hình 7.10. Sơ đồ cấu tạo công trình dạng thành đứng có kết cấu cọc cừ

d) Đoạn đầu mũi: Quy định là phần ngoài cùng của công trình có độ dài bằng 2 lần chiều rộng đỉnh, cần tăng cường gia cố phần vai bệ bằng các khối bê tông hình hộp lập phương nặng gấp 2÷3 lần khối phủ mái. Nếu là bệ đắp cao, mái bệ cần lấy thoải hơn so với đoạn trong.

e) Đoạn gốc: thường dùng kết cấu mái nghiêng, nối tiếp tốt với bờ, không cần

56

14TCN…..

gia cố đặc biệt nếu không có tập trung năng lượng sóng rõ rệt.

7.3.3. Tính toán công trình thành đứng trọng lực

a) Tổ hợp tải trọng

Tổ hợp thiết kế: với các trường hợp sau:

- Mực nước cao thiết kế và chiều cao sóng lấy chiều cao sóng thiết kế.

- Mực nước thấp thiết kế và chiều cao sóng thiết kế xác định bằng phương pháp tính toán khúc xạ từ các yếu tố sóng nước sâu trong điều kiện mực nước thấp thiết kế.

- Trường hợp mực nước cao thiết kế trước công trình có sóng đứng và mực nước thấp thiết kế, sóng bị vỡ, cần phải tính toán theo mực nước gây ra áp lực sóng lớn nhất trong quá trình mực nước thay đổi từ mực nước thấp thiết kế đến mực nước cao thiết kế.

Tổ hợp kiểm tra: với các trường hợp sau:

- Mực nước cao kiểm tra và chiều cao sóng lấy chiều cao sóng thiết kế.

- Mực nước thấp kiểm tra, không xét đến tác dụng của sóng.

Trong quá trình thiết kế và kiểm tra có thể không xét đến tổ hợp sóng ở cả hai phía trong và ngoài đê, mà coi ở phía khuất sóng có mực nước tĩnh.

b) Nội dung tính toán, bao gồm

- Ổn định chống lật dọc theo đáy đê và theo các khe nằm ngang, khe răng trong thân công trình;

- Ổn định chống trượt theo đáy công trình và theo các khe nằm ngang trong thân công trình;

-Ổn định chống trượt theo đáy bệ;

-Sức chịu tải của bệ và đất nền;

- Ổn định tổng thể;

- Lún nền;

- Trọng lượng ổn dịnh của các viên đá, cấu kiện bệ và gia cố đáy.

7.3.4. Tính toán công trình thành đứng bằng cọc, cừ

a) Tổ hợp tải trọng:

- Tổ hợp cơ bản (thiết kế): chủ yếu là áp lực sóng;

- Tổ hợp đặc biệt: chủ yếu là các lực xuất hiện trong quá trình thi công.

b) Áp lực đất và phản lực nền:

- Đối với cọc cứng: Áp lực chủ động và bị động tính theo phương pháp Coulomn.

- Đối với cọc mềm: Áp lực đất cần tính sự tương tác giữa cường độ áp lực đất với biến dạng của tường cọc.

c) Xác định độ sâu chôn cọc, nội lực trong cọc

57

14TCN…..

Dùng phương pháp đồ giải, hoặc giải tích theo tiêu chuẩn hiện hành để tính (hình 7.11).

- Chiều sâu chôn cọc, t (m);

- Mô men ở bụng cọc, M (tm);

- Độ võng của cọc, f (mm).

d) Tính độ bền của cọc và các cấu kiện khác

- Độ bền của cọc: Xác định độ bền và những yêu cầu khi thi công, chế tạo. Cần kiểm tra nứt và các yêu cầu khác theo điều kiện làm việc của cọc.

- Các cấu kiện khác như: Thanh neo, dầm mũ, dầm ốp, khối phủ mặt, cọc chống xiên, bản chắn, khối hoặc gờ cản sóng ở đỉnh v.v… phải tính nội lực và độ bền.

Hình 7.11. Các sơ đồ tính toán cọc đơn (tự do)

e) Phạm vi gia cố chân công trình (hình 7.12)

4Ll S

k (7.2)

Trong đó: lk - Phạm vi gia cố chân công trình;

LS - Chiều dài sóng có ý nghĩa tại chân công trình.

58

14TCN…..

Hình 7.12. Phạm vi gia cố chân công trình bằng cọc cừ

7.3.5 Thiết kế công trình ngăn cát, giảm sóng dạng mái nghiêng7.3.5.1 Các loại hình mặt cắt ngang mỏ hàn,tường giảm sóng mái nghiêng

Thường có 4 loại hình mặt cắt (hình 7.13):

a) Loại 7.13a: Lõi kết cấu đá đổ không phân loại, được bọc một lớp đá hộc lớn xếp khan, lớp phủ mái bằng đá hộc hoặc khối bê tông.

b) Loại 7.13b: Tại mực nước thi công đặt bậc cơ. Mái phía trên bậc cơ là đá lát khan hoặc đá xây.

c) Loại 7.13c: Các khối bê tông hình hộp được chất trực tiếp trên đệm đá, hình thành thân đê.

d) Loại 7.13d: Trên đỉnh có đặt khối bê tông dạng tường góc.

59

14TCN…..

Hình 7.13. Các dạng mặt cắt ngang mỏ hàn,tường giảm sóng mái nghiêng

7.3.5.2 Xác định kích thước mặt cắt ngang

a) Cao trình và chiều rộng đỉnh công trình: Căn cứ yêu cầu kỹ thuật về ngăn cát

60

14TCN…..

và mức độ giảm sóng cho phía sau công trình để xác định.

Nếu chỉ ngăn cát, đỉnh công trình chỉ cần ngang với mực nước giờ có tần suất bảo đảm 50%.

Nếu kết hợp giảm sóng, thì tham khảo phần hiệu quả giảm sóng ở điều 6.3.2.

Ngoài ra cần xét thêm các vấn đề sau:

+ Sóng và dòng chảy khi tràn qua không ảnh hưởng đến diễn biến luồng và sự đi lại của tàu thuyền.

+ Nhu cầu đi lại, giao thông trên đỉnh trong giai đoạn thi công và khai thác.

+ Chiều rộng của đỉnh công trình: Mái nghiêng lấy bằng 1,1÷1,25 lần chiều cao sóng thiết kế, có thể lấy bằng chiều sâu nước thiết kế (ở đầu mũi), tối thiểu nên bằng 3 lần chiều rộng khối phủ mái phía biển.

b) Khối tường đỉnh, nhằm:

- Tăng độ cao đỉnh mà không mở rộng thân công trình;

- Chống sự phá hoại của sóng tràn;

- Tạo đường giao thông đi lại.

Để chắn sóng, cao trình đỉnh tường không nên đặt thấp hơn so với mực nước cao thiết kế một lần chiều cao sóng thiết kế. Nếu không có yêu cầu cao về chắn sóng thì có thể đặt thấp hơn.

Nếu mái phía biển phủ đá hộc hoặc bê tông khối hình chữ nhật thì đỉnh của mái dốc cần cao hơn mực nước thiết kế từ 0,6÷0,7 lần chiều cao sóng thiết kế. Chân tường đỉnh phải cách mép lõi đá mái nghiêng tối thiểu là 1m. Phần giữa mép lõi đá và chân tường đỉnh gọi là vai phải đủ rộng để lắp đặt được ít nhất một hàng khối phủ.

Nếu mái phía biển được phủ một lớp tetrapod hoặc dolos thì cao trình đỉnh mái không được thấp hơn cao trình đỉnh tường. Vai phải đủ rộng để xếp được 2 hàng, 2 lớp khối phủ (hình 7.14).

Hình 7.14. Sơ đồ vai và tường đỉnh

Lăng thể đá đổ chân mái phía biển

Cao trình đỉnh lăng thể thường thấp hơn cao trình mực nước thấp thiết kế khoảng 1 lần chiều cao sóng thiết kế. Chiều rộng đỉnh mặt lăng thể không nhỏ hơn 1,0 m.

61

14TCN…..

d) Độ dốc mái

Thường kết cấu đá hộc thiết kế với mái dốc có m = 2,0 ÷ 3,0. Khối bê tông nhân tạo có thể lắp đặt trên mái dốc m = 1,5÷2,0.

Ghi chú: Đối với mặt cắt dùng khối đổ bê tông trên đệm đá, chiều rộng thân đê tại mực nước thiết kế không được nhỏ hơn 3 lần chiều cao sóng thiết kế.

Hình 7.15. c,d,e: Các dạng lăng thể chân dốc mái

7.3.5.3 Trọng lượng ổn định của khối phủ mái nghiêng

a) Khối bê tông dị hình phủ mái nghiêng

Khối bê tông dị hình được sử dụng làm khối phủ mái cho các công trình chịu tác động của sóng lớn, một số loại thường sử dụng giới thiệu trong hình 6.3a và 6.3b.

Khối dolos (hình 7.17) và tetrapod (hình 7.18) có thể sử dụng rộng rãi trong công trình mỏ hàn và đê dọc bờ trong hệ thống bảo vệ bờ biển.

62

14TCN…..

Hình 7.17: Khối Dolos

Hình 7.18: Khối tetrapod

Thể tích khối tetrapod: {V} = 0,28 H3 (7.3)

63

14TCN…..

Bảng 7.3: Xác định kích thước khối Tetrapod

Kích thước

X

A B C D E F G I J K L

X/H 0,302 0,151 0,477 0,470 0,235 0,644 0,215 0,606 0,303 1,091 1,200

Hình 7.19: Khối dolos

Thể tích khối dolos {V} = 0,16 C3 (7.4)

A = 0,020 B = 0,32 C

D = 0,057 E = 0,364 C

b) Trọng lượng khối phủ

- Trọng lượng ổn định khối phủ trên mái nghiêng của đê mỏ hàn hay đê dọc xa bờ tính toán theo công thức Hudson (7.5), hệ số KD đối với các vật liệu hay khối bê tông dị hình lấy theo bảng 7.3 và 7.4.

(7.5)

Trong đó:

G - Trọng lượng tối thiểu của khối phủ mái nghiêng (T);

B - Trọng lượng riêng trong không khí của vật liệu khối phủ (T/m3);

- Trọng lượng riêng của nước biển; 1,03 T/m3;

a - Góc nghiêng của mái đê so với mặt phẳng nằm ngang (ctg a = m), độ;

HSD - Chiều cao sóng thiết kế, lấy HSD = HS xác định theo phụ lục C

KD -Hệ số ổn định, lấy theo bảng 7.3

Bảng 7.3. Hệ số ổn định khối vật liệu

Loại vật liệu Cách xếp KD

64

14TCN…..

Đá hộc Đổ rối 2 lớp 3Đá hộc Lát khan 4Tấm bê tông đúc sẵn Ghép độc lập 3,5

Bảng 7.4: Hệ số KD đối với các khối bê tông dị hình

Cấu kiện Số lớp KD

Tetrapod 2 6 ÷ 8

Dolos 2 10 ÷ 12

- Các trường hợp cần tăng trọng lượng so với tính toán theo công thức Hundson:

+ Cần xét đến tầm quan trọng, tính phức tạp, nguồn tài liệu đầu vào không đủ tin cậy… để tăng lên thích ứng.

+ Đê nằm trong vùng sóng vỡ, trọng lượng khối phủ cần tăng lên từ 10 ÷ 25% so với vùng sóng không vỡ.

+ Vùng đầu mũi đê, trọng lượng khối phủ cần tăng lên từ 20 ÷ 30% so với trọng lượng tính toán cho thân đê.

- Các trường hợp xét giảm trọng lượng:

+ Chân mái đê vùng nước sâu: Ở vị trí thấp hơn mực nước thiết kế một khoảng từ 1,0 ÷1,5 lần chiều cao sóng thiết kế, trọng lượng khối phủ mái phía bờ lấy bằng trọng lượng tính toán cho khối phủ mái phía biển.

+ Phần mái dưới mực nước thấp thiết kế, có thể sử dụng đá có trọng lượng bằng đá lót dưới lớp phủ mái ngoài, nhưng không nhỏ hơn 150÷200 kg, phải kiểm tra theo sóng tính toán ở sau đê.

c) Trọng lượng khối gia cố đỉnh: Thường lấy bằng trọng lượng khối phủ mái ngoài tương ứng.

Nếu đỉnh đê thấp (trên mực nước cao thiết kế không đến 0,2 lần chiều cao sóng thiết kế), trọng lượng khối gia cố đỉnh (không phải tường đỉnh), thường lấy gấp 1,5 lần trọng lượng khối phủ mái ngoài tương ứng.

7.3.5.4. Cấu tạo công trình mái nghiêng:

a) Chiều dày lớp phủ mái phía biển df tính theo công thức:

B

ffGn.Cγ

δ (7.6)

Trong đó:

dt - Chiều dày lớp phủ, m;

n - Số lớp khối phủ;

65

14TCN…..

Cf - Hệ số, cho ở bảng 7.5;

Bảng 7.5: Hệ số Cf

Loại khối Cấu tạo Cf P% P%

Đá hộc Đổ 2 lớp 1,0 40

Tetrapod Xếp hai lớp 1,0 50

Dolos Xếp hai lớp 1,2 60 Xếp không theo quy tắc

1,1 60 Xếp theo quy tắc

Đá hộc Xếp (đứng) 1 lớp 1,3 - 1,4

b) Số lượng khối bê tông phủ mái tính: theo công thức:

32

γ

Gp)F.n.C(1N B

K (7.7)

Trong đó:

NK - Số lượng khối phủ, chiếc;

F - Diện tích trung bình lớp phủ mái (tính vuông góc với độ dày), m2;

n - Số lớp khối phủ;

p - Hệ số rỗng (%), tra bảng 7.5.

c) Khối lượng bê tông lớp phủ mái tính theo công thức:

BK γ

GNA (7.8)

Trong đó:

A - Khối lượng bê tông, m3 ;

Các ký hiệu khác có ý nghĩa như đã giải thích trên.

d) Đá lót dưới lớp phủ mái, lõi đê và lớp đệm

- Lớp đá lót ngay dưới lớp phủ mái: cần bảo đảm kích thước để không bị sóng moi qua khe giữa các khối phủ và gây lún sụt cho lớp phủ và trong thời gian thi công không bị sóng cuốn đi khi chưa có khối phủ che chở.

Thường trọng lượng viên đá lớp lót lấy bằng 1/10 á 1/20 trọng lượng khối phủ lớp ngoài. Chiều dày lớp lót thường lấy bằng 2 lần đường kính viên đá lót.

- Lõi đê: thường dùng đá hộc có trọng lượng từ 10 - 100 kg.

Ở vùng đáy có thể bị xói dưới tác dụng của sóng, khối phủ mái và đá hộc lớn của lăng thể chân mái cũng cần đặt trên lớp đá đệm (loại đá 10 -100 kg), độ dày lớp đệm không nhỏ hơn chiều dày lớp chống xói đáy.

66

14TCN…..

e) Lớp gia cố đáy

Dọc chân đê mái nghiêng, nếu đáy biển dễ xói cần bố trí sân gia cố đáy. Chiều rộng gia cố đáy bằng 0,25 chiều dài sóng ở phía đầu đê và ở mái phía chịu tác dụng sóng lớn, ở những phần khác lấy bằng 2,0 m.

7.3.5.5 Tính toán ổn định công trình mái nghiêng

a) Đối với khối tường đỉnh

- Áp lực sóng tác động lên khối tường đỉnh (hoặc khối bê tông phủ đỉnh), được xác định theo phương pháp như đối với công trình tường đứng, cần chú ý:

+ Nếu trước tường, mái chỉ phủ đá hoặc một khối bê tông hình vuông, thì không cần xét đến tác dụng chiết giảm của các khối đó đối với tường.

+ Khi các khối phủ nhô cao hơn đỉnh tường, và ở vai có hai hàng, hai lớp khối tetrapod hoặc dolos, áp lực sóng đối với tường (áp lực ngang và áp lực đẩy nổi), thì cần nhân với hệ số chiết giảm 0,6.

- Tiến hành kiểm tra ổn định lật, trượt của khối tường theo các phương pháp như đối với công trình tường đứng.

b) Đối với ổn định đất nền

- Công trình mái nghiêng trên nền không phải nham thạch thì kiểm tra ổn định tổng thể theo phương pháp trượt cung tròn, trường hợp có lớp kẹp đất yếu, phải tính theo phương pháp mặt trượt gãy khúc.

- Gia cố nền đất yếu cho công trình mái nghiêng, thường sử dụng lớp đệm cát thoát nước. Khoảng cách thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng thường nhỏ hơn 5 m. Độ dày lớp cát đệm thường 1 ÷ 2 m. Chiều rộng lớp cát đệm phải rộng hơn chiều rộng đáy đê. Khi lớp đất yếu dày, cần gia cố theo phương pháp thoát nước bằng giếng cát. Khi chiều dày lớp đất yếu mỏng, có thể dùng phương pháp đổ đá hộc để ép trồi.

7.3.6 Nuôi bãi nhân tạo7.3.6.1 Khái niệm, quá trình hình thành và phát triển

Công trình nuôi bãi nhân tạo (NBNT) là loại công trình dùng phương pháp nhân tạo đưa bùn cát từ nơi khác đến bù vào khu bờ cân thiết bảo vệ để duy trì, cải thiện sự ổn định của bờ biển hoặc để tạo ra một bãi biển theo ý muốn, khôi phục trạng thái tự nhiên của cảnh quan.

7.3.6.2 Trình tự thiết kế

1. Đánh giá hiện trạng và điều kiện lịch sử của bãi biển.

2. Xác định chế độ sóng và điều kiện bão;

3. Chứng minh nguồn gốc của vật liệu nuôi bãi và đặc trưng về khối lượng và chất lượng.

4. Đánh giá công trình hiện trạng và đề xuất công trình;

5. Quỹ (nguồn) vật liệu (cát) nuôi bãi;

67

14TCN…..

6. Thiết kế mặt cắt phục vụ du lịch hoặc mặt cắt bảo vệ dưới tác động của bão; ảnh hưởng của sự mất mát do phân tán của hai biên của mặt cắt thiết kế; ảnh hưởng của điều kiện môi trường

7. Xác định chương trình theo dõi, giám sát sau khi xây dựng công trình;

8. Xác định quá trình duy tu, bão dưỡng và tái nuôi bãi khi có yêu cầu;

7.3.6.2 Các thông số cơ bản của công trình NBNT

Một số công trình NBNT gồm các thông số cơ bản cần xác định như dưới đây (Hình 7.20):

+ Hình dạng mặt cắt ngang;

+ Độ sâu kết thúc;

+ Cao độ và mái dốc đụn cát;

+ Cao độ, chiều rộng, mái dóc thềm cơ bãi;

+ Mái dốc công trình nuôi bãi;

+ Khối lượng nuôi bãi và khối lượng tăng cường.

B

Cao ®é ®ôn c t

Cao ®é thÒm c¬

§ êng ®Þa h×nh tù nhiªnMÆt c¾t thiÕt kÕMÆt c¾t thiÕt kÕ + nu«i b· i t ng c êng

Mùc n í c

-6

-4

-2

0

2

4

0

100 200 300 500 6004000

Dc

W

Hình 7.20 : Các thông số cơ bản của một công trình NBNT.

8. QUẢN LÝ VÀ BẢO VỆ ĐỤN CÁT TỰ NHIÊN 8.1 Sự hình thành - Cồn cát tự nhiên được hình thành nhờ sự vận động của cát do sóng và gió, từ lâu đời con người đã biết lợi dụng các đụn cát tự nhiên này làm vật che chắn bão, ngăn mặn để bảo vệ tính mạng, tài sản, bảo vệ sản xuất. Các đụn cát từ Quảng binh trở vào được xem như những tuyến đê biển tự nhiên, tuy nhiên cho đến nay chưa có cơ chế thống nhất quản lý, thiếu chính sách và giải pháp đồng bộ để bảo vệ cho nên đụn cát

68

14TCN…..

thường bị thiên nhiên tác động không ổn định, mặt khác do tác động của con người với mục đích khác nhau mà làm cho vai trò của con đê tự nhiên giảm tác dụng .

- Sự “vun” cát từ bãi biển lên thành “đụn” là một quá trình lâu dài do hiện tượng cát bay, cát nhảy hay còn gọi là cơ chế chuyển động của cát khô. Thực tế cho thấy các núi cát hình thành có nơi cao tới 20÷30m, rộng tới hàng km ở Quảng Bình, Quảng trị, Thừa Thiện Huế và Quảng Nam.

8.2 Các giải pháp bảo vệ đụn cát- Giải pháp hữu hiệu nhất là trồng cây chắn cát. Cần nghiên cứu và đề xuất các

loại thực vật phù hợp cho từng địa phương. Các loại thực vật phổ biến như phi lao, keo lá tràm, cây họ lá kim khác. Các cây thân mềm như dứa dại, muống biển, sim, mua… Hiện nay, chúng ta đang nghiên cứu đưa một số loại cỏ vào trồng hoặc có thể sử dụng bó cỏ khô nhằm ngăn và cố định cát. Một khi đã phủ xanh toàn bộ các đụn cát bằng các cây phù hợp, đụn cát ít di chuyển và ổn định chiều cao thì được xem như tuyến đê biển khá bền vững

- Ở nhiều đoạn dọc theo bờ biển có những công trình, khu kinh tế, khu dân cư quan trọng chẳng hạn như bãi biển Cửa Lò (Nghệ An), thành phố Quảng Bình, các thị trấn sát biển thuộc Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế, thành phố Đà Nẵng và khu đô thị cố Hội An (Quảng Nam), ở những khu vực này, ngoài giải pháp ưu tiên là trồng cây chắn cát bảo vệ, cần xây dựng các công trình dân sinh kinh tế cũng như các công trình chống xói dọc bờ biển. Việc qui hoạch, bố trí các công trình loại này tuân theo nguyên tắc sau:

. Bảo tồn hệ thực vật với diện tích càng lớn càng tốt

. Không xây dựng bất cứ công trình nào ngay sát bờ biển. Căn cứ vào trị số nước dâng mà quyết định dải đất không được phép xây dựng là bao nhiêu.

9. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG THI CÔNG ĐÊ BIỂN9.1 Yêu cầu kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng đắp đê9.1.1 Yêu cầu kỹ thuật đắp đê

9.1.1.1 Lên ga theo mặt cắt thiết kế

Sử dụng cọc và dây lên ga trên hiện trường theo mặt cắt đê thiết kế, cách nhau không quá 50m

9.1.1.2 Đo đạc

Khối lượng đắp đê xác định trên cơ sở đo đạc mặt cắt ngang trước và sau khi đắp đê (toàn bộ hoặc từng phần). Cần đo đạc, đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu các kích thước và vị trí công trình theo thiết kế.

9.1.1.3 Chuẩn bị nền đê(đê mới và đê nâng cấp)

San bằng các lỗ hổng, chỗ trũng và tiến hành đầm kỹ theo tiêu chuẩn. Làm ảm nền đê để bề mặt nền đê cũ hoặc đê mới nối tiếp với lớp đất đắp mới. Nếu mái đê cũ được nâng cấp thì phải đánh cấp với chiều cao lớn nhất mỗi cấp bằng 2 lần chiều dày lớp đầm (khoảng 30 cm).

9.1.1.4 Vật liệu đất đắp

69

14TCN…..

Phải loại bỏ tất cả rễ cây, bụi cây, cỏ hay tất cả các loại vật liệu dẽ bị phân rữa khác khỏi thân đê. Đắp đê theo từng lớp liên tục, trước hết đắp theo chiều ngang, sau đó đắp lên dần theo cao độ của đê. Nơi lấy đất phải cách chân đê ít nhất 20m (nằm ngoài phạm vi bảo vệ đê)

9.1.1.5 Công tác đầm nện:

Tùy theo loại đất mà chon loại đầm thích hợp:

- Đất pha cát hoặc cát thì sử dụng đầm hoặc tưới nước.

- Đất sét ướt thì áp dụng theo phương pháp sau:

+ Xén, cắt tạo thành những khối đất sét có kích thước đều nhau;

+ Vận chuyển không làm phá vỡ kết cấu của khối đất sét;

+ Xếp những khối đất sét theo chiều ngang thành từng lớp đều nhau, giảm tối đa các lỗ hổng giữa các khối đất sét;

+ Lấp các lỗ hổng bằng đất sét và làm nhẵn mặt tiếp xúc;

+ Nên chia mỗi nhóm thi công một khối lượng thích hợp (khoảng 10% để xếp các khối đất sét vào đúng vị trí).

9.1.1.6 Làm đê thử nghiệm

a. Đối với đất ít dính kết: Để xác định số lượng lượt đầm cần để đạt được dung trọng khô thiết kế của đất thì cần làm đê thử nghiệm như sau:

- Kích thước đê thử nghiệm: 6x2x60 m

- Chuẩn bị nèn đê thích hợp và dọn sạch cỏ rác

- Khi đắp đê, phải tiến hành đầm từng lớp với chiều dày 15cm

Sử dụng đất có độ ngậm nước tự nhiên, chia làm 3 phần:

+ Phần 1: diện tích 400 cm2, đầm 6 lần;

+ Phần 2: diện tích 400 cm2, đầm 8 lần;

+ Phần 3: diện tích 400 cm2, đầm 12 lần.

- Ngay sau khi đầm nện xong, lấy mẫu để kiểm tra dung trọng khô tại chỗ của đất.

Tiến hành phân tích cấp phối hạt, xác định giới hạn chảy và giới hạn dẻo của cùng một vật liệu đất được dùng.

- Lấy kết quả tốt nhất để làm tiêu chuẩn cho việc kiểm tra chất lượng sau này.

Chọn các mẫu đất có dung trọng khô tối đa xác định được bằng phương pháp làm đê thử nghiệm để tiến hành phân tích độ thấm.

Dung trọng khô vật liệu đắp phải bằng 95% của dung trọng khô tiêu chuẩn, sau khi tiến hành làm đê thử nghiệm.

- Đối với mỗi loại đất, đều tiến hành làm đê thử nghiệm và kết quả tương ứng sẽ được sử dụng làm tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế và chọn loại đất thích hợp để thi công.

70

14TCN…..

b. Đối với đất dính kết: Với phương pháp đầm nện đối với đất sét ướt đã nêu ở điều 9.1.1.5 chuẩn bị một đoạn đê thử nghiệm, tiến hành xác định dung trọng khô của đất ở các vị trí khác nhau với phương pháp thích hợp, lấy trị số trung bình làm dung trọng khô tiêu chuẩn.

9.1.2 Các quy định về kiểm tra chất lượng

9.1.2.1 Kiểm tra về mặt cắt đê

Khi thi công xong, cứ 100m phải kiểm tra kích thước hình học mặt cắt đê theo tiêu chuẩn hiện hành.

9.1.2.2 Kiểm tra chất lượng đầm

Về độ ngậm nước và dung trọng khô cần lấy mẫu thí nghiệm ở khoảng cách đều nhau (1 mẫu/300m3 đất đắp) với các thiết bị chuyên dụng tiến hành phân tích tại công trường và trong phòng thí nghiệm.

Loại và số lần kiểm tra như sau:

a. Dung trọng và độ ngậm nước của đất tại công trường: Với đất rời nên thí nghiệm ít nhất 6 mẫu và lấy kết quả trung bình cho mỗi vị trí. Với đất kết dính, sau khi đã thực hiện đầm nén như nêu ở điều 8.1.1.4, cần lấy mẫu để kiểm tra dung trọng hiện trường bằng cách lấy mẫu dao vòng trên miếng đất sét mẫu hình khối, bề mặt nhẵn (kích thước thích hợp cạnh vuông là 30 cm hoặc 40 cm).

b. Phân tích cấp phối hạt: Lấy một lượng mẫu đất thích hợp để phân tích cấp phối hạt.

c. Tiến hành xác định giới hạn chảy và giới hạn dẻo theo tiêu chuẩn hiện hành.

9.2 Yêu cầu kỹ thuật thi công công trình bảo vệ mái đê9.2.1 Kè đá

9.2.1.1 Quy trình kỹ thuật thi công kè đá

a. Chiều dày kè: Phải đảm bảo độ dày thiết kế.

b. Chất lượng đá: Phải đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật của tiêu chuẩn ”Công trình thủy lợi- Xây lát đá- Yêu cầu kỹ thuật thi công và nghiệm thu:14TCN 12-2002” và các yêu cầu của thiết kế.

c. Cấp phối đá:

- Xếp đặt sao cho các viên đá lớn dược phân bố đồng đều trên toàn bộ diện tích và đá nhỏ hơn được đặt xen kẽ ở mặt dưới, giữa các viên đá lớn. Bề mặt kè không có khe hở lớn. Khe hở phía dưới các viên đá được bịt lấp bằng đá nhỏ làm cho các viên đá đặt sít nhau, độ dày kè đồng đều, không rải đá dăm trên bề mặt kè.

- Đá xếp bằng thủ công, các viên đá dựng vuông góc với bề mặt của mái dốc.

- Trường hợp viên đá có kích thước lớn hơn chiều dày của kè, thì có thể đặt chiều nhỏ hơn vuông góc với mái đê.

d. Đá gắn vữa liên kết thành khối lớn: Có thể gắn các viên đá với nhau bằng vữa thích hợp để đảm bảo yêu cầu về kích thước và trọng lượng theo thiết kế. Chọn vật liệu đá và phương pháp ghép đá bằng vữa như sau:

71

14TCN…..

- Đặt khuôn (gỗ hoặc thép) lên mái đê theo tuần tự từ thấp lên cao;

- Mặt đá được tưới nước, đặt lên mái kè sao cho khoảng cách giữa các viên là nhỏ nhất, vữa sẽ được phụt vào các khe hở giữa các viên đá.

- Các lớp lọc bằng cát sỏi cần tiến hành đồng thời với việc đặt xếp đá kè.

- Khi đá được ghép xong trên toàn bộ các khuôn mới tiến hành phụt vữa xi măng, cần dùng xà beng nậy để vữa nhét hết vào các khe.Vữa để phụt là loại mác 10÷12,5 đảm bảo tiêu chuẩn ”Vữa thủy công, yêu cầu kỹ thuật 14TCN 80-2001”.

9.2.1.2 Kiểm tra chất lượng kè đá sau khi thi công

a. Chất lượng của viên đá: Cần kiểm tra bằng mắt thường và cường độ nén ở phòng thí nghiệm đối với đá có kích cỡ khác nhau nếu có sự khác biệt khi kiểm tra hiện trường.

b. Bề dày và cách xếp đá: Chiều dày kè phải đảm bảo không sai lệch với thiết kế quá 5%.

c. Cấp phối đá kè:

- Chọn lấy diện tích 50 m2, tiến hành đo đường kính ngoài của mỗi viên đá, đánh dấu bằng sơn hoặc phấn.

- Xếp các viên đá có cùng kích thước vào trong một nhóm (theo bảng 15), tính toán xác định tỷ lệ % cho mỗi nhóm.

Bảng 9.1: Phân nhóm đá

STT Nhóm STT Nhóm

1 0,80÷1,0 m 5 0,30÷0,40 m

2 0,60÷0,70 m 6 0,20÷0,30 m

3 0,50÷0,60 m 7 0,10÷0,20 m

4 0,40÷0,50 m 8 0,05÷0,10 m

Từ các đường kính đá đo được, xác định diện tích của mỗi viên đá nhân với chiều dày của kè đá và trọng lượng riêng của đá thuộc mỗi nhóm. Bằng cách này sẽ xác định được sự phân bố của các viên đá có kích thước trên bề mặt của kè đá. Cần đảm bảo sự có mặt của 50% số đá có trọng lượng trung bình (w50), sai số cho phép 10%.

d. Chất lượng kè đá xây vữa: Độ sụt đảm bảo 3÷9cm.Cứ 30m3 vữa phải lấy 6 mẫu vữa đưa về phòng thí nghiệm để kiểm tra.

9.2.2 Công trình kè bê tông

9.2.2.1 Yêu cầu vật liệu

Cát, sỏi, nước, xi măng dùng chế tạo bê tông kè lát mái theo 14TCN66-2002 đến 14TCN 73-2002 “Vật liệu làm thủy công- Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử”

9.2.2.2. Kiểm tra chất lượng bê tông:

72

14TCN…..

Theo 14TCN 63-2002 đến 14TCN 65-2002.

9.3 Yêu cầu kỹ thuật thi công và giám sát chất lượng lớp lọc cát và sỏi9.3.1 Chiều dày và cách đặt

Phải đặt đúng vị trí, cấp phối và chiều dày như trong bản vẽ thiết kế. Các lớp lọc không cần dầm, nhưng phải thi công đảm bảo đều nhau theo chiều dày quy định.

9.3.2 Cấp phối lớp lọc

Theo bảng 9.2 và 9.3

Bảng 9.2: Cấp phối cát hợp lý đối với lớp lọc (theo tiêu chuẩn Mỹ)

Kích thước lỗ sàng Số sàng N0 Số % trọng lượng giữ trên sàng

4,67mm N04 0

2,83mm N08 5÷15

1,19mm N016 10÷25

0,59mm N030 10÷30

0,297mm N050 15÷35

0,149mm N0100 12÷20

Pan 3÷7

Bảng 9.3: Cấp phối sỏi thích hợp với lớp lọc

Kích thước lỗ sàng Số sàng N0 Số % trọng lượng giữ trên sàng

19-38,1 3/4- 11/2 40÷55

9,51-19 3/8- 3/4 30÷35

1,19 mm N04- 3/8 15÷25

9.3.3 Kiểm tra chất lượng lớp lọc

73

14TCN…..

Phải đảm bảo chiều dày thiết kế, cho phép chênh lệch 10%.

- Vật liệu sử dụng để làm lớp lọc đáp ứng yêu cầu chất lượng giới hạn về cấp phối như bảng 9.2 và 9.3.

- Theo chiều dài đê, cứ 20m lấy các mẫu sỏi cát dùng làm lớp lọc để phân tích cấp phối hạt.

74

14TCN…..

9.4 Quy trình kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng vải lọc geotextile9.4.1 Đặt vải lọc

- Nếu có thể thì tháo hết nước khu vực đặt vải lọc hoặc thực hiện lúc triều rút thấp.

- Chuẩn bị mặt bằng mái để trải vải lọc: làm sạch, phẳng chỗ gồ ghề trên mái.

- Ở vùng không có nước thì đào chân khay đến cao trình thiết kế và đặt vải lọc, ghim chặt với chân khay và mái theo chỉ dẫn trong thiết kế.

- Ở vùng có nước, vải lọc đặt vào rãnh khay và ghim neo. Phải trải vải tiếp từ chân lên mái trong điều kiện có nước, chú ý ghim neo cẩn thận phần chân và mái ngập nước, để tránh bị đẩy nổi ra khỏi vị trí tác dụng do nước và sóng.

- Chỗ tiếp giáp giữa hai tấm vải cần chồng mí là 30÷50 cm. Nếu may nối hai tấm thì cường độ chỗ nối phải đạt ít nhất 80% cường độ của vải lọc. Phần đỉnh của tấm vải lọc cần cố định chắc chắn, không cho nước chảy phía dưới và chống phá hủy do ngoài trời thời gian dài (không quá 5 ngày), không phơi dưới nắng nóng.

9.4.2 Kiểm tra chất lượng thi công vải lọc

Thực hiện ngoài hiện trường đồng thời kiểm tra kích thước chân khay và xếp đặt đá kè. Chất lượng vải phải đạt yêu cầu thiết và kiểm tra theo 14 TCN 91- 1996 đến 14TCN 99- 1996: vải địa kỹ thuật - yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

9.5 Quy trình kỹ thuật và kiểm tra chất lượng trồng cỏ mái đê hạ lưu9.5.1 Quy trình kỹ thuật

Các miếng cỏ tươi kích thước khoảng 30x30cm, dày 5÷10cm được ghim neo bằng cọc tre tren mái dốc.

9.5.2 kiểm tra chất lượng

Kiểm tra chất lượng bằng mắt, đảm bảo cỏ che phủ bảo vệ mái đê theo thiết kế.

9.6 Quy trình kỹ thuật trồng cây ngập mặnĐảm bảo phạm vi và mật độ trồng, chất lượng, loại cây theo yêu cầu thiết kế.

9.6.1 Quy trình kỹ thuật

Sú vẹt được trồng phía bãi trước chân đê cần đảm bảo khoảng cách giữa các cây 1m -1m, đan chéo, mật độ 10.000 cây/ha, cách chân đê khoàng 1m. Chiều rộng dải cây bằng 3÷5 lần bước sóng với gió cấp 32m/s. Trung bình bề rộng dải cây khoảng 30÷50m.

9.6.2 Kiểm tra chất lượng: bằng mắt thường về phạm vi và mật độ

Thời gian kiểm tra tiến hành theo quy định của thiết kế.

9.7 Yêu cầu kỹ thuật về thi công đê mỏ hàn mái nghiêng

9.7.1 Đổ cát xử lý nền

75

14TCN…..

- Phải nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng như độ sâu, dòng chảy và sóng để khắc phục hiện tượng trôi dạt cát. Nên thí nghiệm xác định vị trí phượng tiện neo đậu. Nếu độ sâu lớn, lưu tốc dòng chảy lớn có thể dùng phương pháp rót cát bằng phễu, bơm phun…

- Đổ cát: cần phân đoạn thi công, sau khi đổ xong từng đoạn phải kịp thời phủ đá. Độ dài phân đoạn tùy theo điều kiện tự nhiên, năng lực thi công để xác định. Yêu cầu về chất lượng đổ cát:

+ Đỉnh lớp cát không thấp hơn 0,2m; không cao hơn 0,5 m so với cao trình thiết kế.

+ Chiều rộng đỉnh lớp cát đổ không nhỏ hơn chiều rộng thiết kế và không vượt quá mỗi phía 3m.

9.7.2 Đổ đá và khối bê tông hình hộp

9.7.2.1 Phân đoạn thi công

Căn cứ thiết kế, năng lực thi công và mức độ ảnh hưởng của triều, sóng, dòng chảy đối với các vị trí trên thân đê để xác định trình tự thi công phân đoạn, phân lớp.

9.7.2.2 Vị trí đổ

Căn cứ vào độ sâu, vận tốc dòng chảy và sóng để xác định vị trí neo thả của xà lan chở đá.

9.7.2.3 Trình tự đổ đá trên nên đất yếu

- Khi có lớp đá hộc gia tải , phải thả phần gia tải, sau thả đá thân đê lên trên.

- Khi cần ép trồi đối với nền thì thả đá từ giữa lấn dần ra hai bên.

9.7.2.4 Thả đá phủ mái dốc và lớp đệm

Phải đảm bảo đọ dày thiết kế, độ dốc đá phủ mái không lớn hơn độ dốc thiết kế.

9.7.2.5 Sai số cho phép

Đối với đá đổ tạo đường viền mặt cắt thiết kế của đê ở bảng 9.4.

Bảng 9.4: Sai số cho phép đối với đá đổ đường viền mặt cắt thiết kế của đê.

Trọng lượng đá thả(kg) 10÷100 100÷200 20÷0300 300÷500 500÷700 700÷1000

Chênh lệch cao cho

phép(cm)±40 ±50 ±60 ±70 ±80 ±90

9.7.2.6 Việc san ủi bề mặt đa dổ và lát đá

Chênh lệch độ cao giữa đương viền thiết kế và mặt cắt thực tế quy định trong bảng 9.5.

Bảng9.5: Chênh lệch cao độ cho phép giữa đường viền thực tế so với thiết kế

76

14TCN…..

Công việc Trọng lượng đá(kg) Chênh lệch độ cao cho phép(cm)

San ủi 10÷100 ±20100÷200 ±30

Xếp đặt

200÷300 ±40300÷500 ±50500÷700 ±60700÷1000 ±70

9.7.2.7 Khống chế đường biên

Trước lúc đổ khối bê tông hình hộp, nên đặt các khối kè cánh để khống chế.Đường biên thực tế và đường biên thiết kế không lệch quá 30cm.

9.7.3 Chế tạo và xây các khối phủ

9.7.3.1 Biến dạng, thường được làm bằng kim loại. Thiết kế cốp pha lắp ghép, tháo dỡ hoặc hỗn hợp (bản đáy bằng bê tông, phần còn lại bằng kim loại).

9.7.3.2 Cốp pha kín để chế tạo cấu kiện bê tông

Nếu bề mặt đỉnh có bọt khí thì, trước khi bê tông ngưng kết, dùng vữa trát một lượt, miết vài lần để đảm bảo độ trơn phẳng. Sai số kích thước và khiếm khuyết bề mặt cấu kiện đúc sẵn không được vượt quá các trị số ở bảng 9.6

Bảng 9.6: Sai số kích thước và khiếm khuyết bề mặt cấu kiện đúc sẵn

Hạng mục Sai số cho phép(cm) Ghi chú

Kích thước

- Chiều dài cạnh

- Đường chéo

- Chiều cao

- Vị trí lỗ

±1,0

±2,0

±1,0

±2,0

Dùng cho cấu kiện có kích thước hình học quy chuẩn

Khiếm khuyết bề mặt

- Sứt cạnh

- Độ sâu mặt rỗ

- Sai lệch chỗ ghép cốp pha

£5,0

£0,5

£2,0

Dùng cho các loại cấu kiện bê tông

9.7.3.3. Vận chuyển

Cường độ bê tông cấu kiện phải đạt các yêu cầu về cẩu móc trước khi vận chuyển.

9.7.3.4 Lắp đặt

Phải xét đến ảnh hường của sóng, tiến độ đảm bảo phủ kín đá lót trước khi bị xói. Trước lúc lắp đặt, cần kiểm tra tu sửa bổ sung độ dốc và tình trạng bề mặt lớp đá lót,

77

14TCN…..

cần làm phẳng bằng cách san rải đá nhỏ để lấp các khe lớn. Sai số cho phép, đối với phần thi công trên nước không lớn hơn ± 5cm, phần dưới nước không lớn hơn ± 10cm.

9.7.3.5 Các khối phủ ở cuối dốc

Phải đảm bảo tiếp xúc chặt chẽ với lăng thể đá đổ chân đê.

9.7.3.6 Dùng khối dolos hoặc tetrapod phủ mái

Đảm bảo mật độ đồng đều trên toàn mái.

Hình 9.1: Sơ đồ lắp đặt khối dolos trên mái nghiêng

Hình 9.2: Phương pháp lắp đặt khối terrapod trên mái nghiêng

a. Mặt cắt ngang; b. Mặt bằng

- Cách lắp đặt khối dolos: cách đặt đứng ở phía dưới dốc và đè lên cánh nằm ngang của khối phía dưới , cách đặt ngang đè lên lớp đá mái đê. Thanh nối vượt qua cánh ngang của khối lân cận sao cho đá lót ở dưới không lộ ra ( hình 9.2).

9.7.3.7 Sai số lắp đặt cấu kiện được quy định như sau

- Đối với khối dolos và tetrapod: số lượng lắp đặt thực tế so với thiết kế không sai lệch quá ± 5%.

78

14TCN…..

- Đối với tấm khối vuông : chênh lệch độ cao so với khối lân cân không quá 15 cm, khe lát giữa hai khối không lớn hơn 10cm.

9.7.3.8 Đối với trường hợp phù mái bằng đá hộc lát khan

Nên chọn viên tương đối gần với lăng trụ, chiều dài không nhỏ hơn chiều dày thiết kế. Viên đá đặt dựng đứng, trọng lượng không nhỏ hơn trọng lượng thiết kế. Lớp phủ bằng đá hộc cần đạt các yêu cầu sau :

- Trên 90% diện tích bảo đảm độ dày thiết kế;

- Khe rỗng giữa hai viên đá lát không lớn hơn 2/3 đường kính bé nhất của đá lót phía dưới, không tồn tại khe liên thông vuông góc với mặt lớp phủ:

+ Chiều rộng khe ghép cho phép : 3 cm;

+ Chiều rộng khe tam giác cho phép: 7 cm;

+ Độ nhấp nhô mặt mái cho phép : 3 cm;

- Đá lát khan cần chèn chặt, đá nhỏ được gài phía dưới, dùng xà beng bẩy một viên đá lớn rời khỏi mái thì 2- 3 viên xung quanh cũng bị bẩy lên.

9.7.3.9 Vữa đẩy khe, chít mạch kín

Xây đá cần đạt các yêu cầu cho phép sau:

- Mạch xây : 4 cm

- Độ rộng khe tam giác: 8 cm

- Độ lồi lõm mặt mái : 3 cm

10. QUẢN LÝ, DUY TU, BẢO DƯỠNG ĐÊ BIỂN10.1 Các quy định chung- Phạm vi bảo vệ của đê biển tuân thủ theo quy định của luật đê điều có hiệu lực

từ ngày 01 tháng 7 năm 2007.

- Đê biển được đầu tư xây dựng xong phải bàn giao cho cơ quan quản lý khai thác sử dụng theo quy định hiện hành.

10.2 Bảo dưỡng và sửa chữa công trình Công tác bảo dưỡng và sửa chữa cần tiến hành định kỳ, nhằm đảm bảo chất

lượng công trình gồm các bước sau:

10.2.1 Kiểm tra, giám sát trạng thái làm việc của công trình và thay đổi điều kiện thủy lực

10.2.1.1 Kiểm tra định kỳ

Tiến hành một đến hai lần trong năm trên cơ sơ các yếu tố sau :

- Mật độ và cường độ bão có thể xảy ra trong khu vực (dự báo theo tính chất mùa của từng khu vực).

79

14TCN…..

- Tầm quan trọng và vị trí chiến lược chung của công trình;

- Tùy vị trí và tầm quan trọng của bộ phận công trình ;

+ Tập trung ở vị trí chịu tác động thường xuyên của tải trọng (như thân mái kè, các vị trí chuyển tiếp …)

+ Kiểm tra mài mòn, rạn nứt, dịch chuyển hoặc bị phá vỡ của đê dưới tác động của sóng, dòng chảy.

- Đê và mái kè nên kiểm tra và giám sát theo những hạng mục sau:

+ Chiều cao đỉnh đê, độ lún của thân đê;

+ Chất lượng bảo vệ mái, thân đê (ổn định mái , hang hốc động vật …);

+ Kích thước hình học mái kè (mặt cắt dọc ngang, chiều dày);

+ Các tính chất cơ lý của mái kè;

+ Chất lượng của các công trình chuyển tiếp (chân kè, tầng lọc …)

+ Sự phát triển của hố xói trước chân đê (nếu có);

- Các bộ phận công trình nằm trên mực nước triều thấp, có thể kiểm tra định kỳ theo thời gian ở bảng 10.1.

Bảng 10.1 Thời gian kiểm tra định kỳ

Hạng mục Chu kỳ dài nhất

Hình học mái kè

Vị trí các viên đá trên mái kè

Tính chất cơ lý của mái kè

Sự phát triển của hố xói

12 tháng

12 tháng

12 tháng

6 tháng

- Các bộ phận công trình nằm chìm lâu dài dưới nước, chu kỳ kiểm tra nên ít nhất một lần trong năm.

10.2.1.2. Kiểm tra theo tình huống:

Theo tình huống cơn bão, trước khi bão đến (dự báo), nên kiểm tra tình hình đê kè để chuẩn bị đối phó các tình huống có thể xảy ra. Sau cơn bão, cần kiểm tra tình hình hư hỏng của đê, kè để có kế hoạch sửa chữa, khắc phục kịp thời.

10.2.1.3. Điều kiện thủy lực tác động đến công trình

Cần có thiết bị theo dõi sự thay đổi các điều kiện thủy, hải văn để làm cơ sở phân tích đánh giá chiều hướng thay đổi (tốt hay xấu) của các tải trọng lên công trình. Căn cứ vào các tài liệu này có thẻ đề ra kế hoạch nâng cấp cải tạo đê, kè trong tương lai.

10.2.2. Sửa chữa, thay thế các bộ phận công trình không còn phù hợp

80

14TCN…..

Các hư hỏng thường dễ được nhận thấy trên mái kè, khi có chuyển vị rất lớn cần phải xếp đặt các viên đá lại để có đủ độ dày cần thiết cấu tạo hai lớp đá. Vật liệu này có thể tái sử dụng nhiều lần như: cần thay thế những viên bị vỡ, bị mài mòn… nếu trên mái đê xuất hiện những chỗ trũng với diện tích lớn, chứng tỏ tầng lọc có chất lượng thi công không đạt yêu cầu, gây ra sự rửa trôi của vật liệu thân đê. Trong trường hợp này thân đê và mái kè phải sửa chữa một cách kịp thời.

Chân kè phải bảo dưỡng thường xuyên, đặc biệt trong trường hợp có hố xói phát triển mạnh trước chân đê. Không để hố xói phát triển quá xấu và tiến gần về phía chân kè. Cần bổ sung đá tại hố xói chân kè với kích thước đủ lớn và bề rộng thích hợp.

81