CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ 1. Đặc điểm chung Các công trình bảo vệ bờ là một hợp phần quan trọng trong hệ thống công trình thủy lợi, các công trình này được xây dựng để bảo vệ bờ sông, bờ biển khỏi tác dụng phá hoại của dòng chảy trong sông , dòng ven bờ biển và của sóng gió. Ngoài hệ thống đê để bảo vệ các vùng lãnh thổ khỏi bị ngập bởi nước lũ và thủy triều thì các công trình bảo vệ bờ cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các khu dân cư và kinh tế.
Đặc biệt trong thời gian gần đây, do tác động của các biến đổi khí hậu toàn cầu, các quy luật về sóng gió, dòng chảy, bùn cát. cũng có những biến động bất lợi hơn, đe doạ đến an toàn của các khu dân cư và kinh tế rộng lớn dọc các bờ sông, bờ biển. Từ thực tế các trận lũ lụt trong những năm vừa qua cho thấy có những đoạn bờ sông, bờ biển đã ổn định trong nhiều năm, nay lại phải trải qua những diễn biến phức tạp do sông đổi dòng, biển lấn vào đất liền. Điều này đòi hỏi công tác thiết kế các công trình bảo vệ bờ cần bổ sung các điều kiện mới trong tính toán, đổng thời cần phải xây dựng các quy hoạch tổng thể về bảo vệ bờ sông, bờ biển trong từng khu vực rộng lớn.
Phân loại công trình bảo vệ bờ Do đặc điểm tác dụng của dòng chảy và sóng gió lên công trình, thường phân biệt các công trình bảo vệ bờ sông và công trình bảo vệ bờ biển. Công trình bảo vệ bờ sông Loại này chịu tác động chủ yếu là từ các dòng chảy trong sông , đặc biệt là về mùa lũ. Các công trình bảo vệ bờ sông được xây dựng để bảo vệ bờ khỏi bị xói lở, biến dạng do dòng chảy mặt, và để lái dòng chảy mặt hay dòng bùn cát đi theo những hướng xác định theo mục đích chỉnh trị sông. Thuộc loại này bao gổm: 4 - Các kè bảo vệ mái.
- Các đập mỏ hàn để lái dòng chảy trong sông đi theo những hướng xác định. - Các mỏ hàn mềm được làm bằng phên và cọc hay bãi cây chìm để điều khiển bùn cát đáy, gây bổi, chống xói bờ và chân dốc. - Các hệ thống lái dòng đặc biệt (ví dụ hệ thống lái dòng Potapop) để hướng dòng chảy mặt vào cửa lấy nước, xói trôi bãi bổi, bảo vệ các đoạn bờ xung yếu. Công trình bảo vệ bờ biển Khác với công trình bảo vệ bờ sông, các công trình bảo vệ bờ biển chịu tác động của hai yếu tố chính là: - Tác dụng của sóng gió.
- Tác dụng của dòng ven bờ. Dòng này có thể mang bùn cát bổi đắp cho bờ hay làm xói chân mái dốc dẫn đến sạt lở bờ. Ngoài ra các công trình bảo vệ bờ biển được xây dựng trong môi trường nước mặn nên cần lựa chọn vật liệu thích hợp. Công trình bảo vệ bờ biển gổm các loại sau: +) Các loại kè biển: Dùng các vật liệu khác nhau để gia cố bờ trực tiếp, chống sự phá hoại của sóng và dòng chảy.
Do tác dụng của sóng gió, giới hạn trên của kè phải xét đến tổ hợp bất lợi của sóng gió và thủy triều, trong đó kể cả độ dâng cao mực nước do gió bão. Với các đoạn bờ biển không có sự che chắn của hải đảo và rừng cây ngập mặn, sóng biển dội vào bờ thường có xung lực rất lớn, mực độ phá hoại mạnh, nên kết cấu kè biển thường phải rất kiên cố, và tiêu tốn nhiều vật liệu. 5 Với các đoạn bờ biển chịu tác dụng của dòng ven có tính xâm thực (làm xói chân bờ) thì giới hạn dưới của chân kè phải đặt ở phạm vị mà ở đó bờ biển không còn khả năng bị xâm thực (được xác định từ tài liệu quan trắc và tính toán dòng ven). +) Các loại công trình giảm sóng, ngãn cát: Được xây dựng trên vùng bãi phía trước mục tiêu cần bảo vệ.
Thuộc loại này bao gổm: - Các rừng cây ngập mặn chống sóng. Đây là một giải pháp bảo vệ bờ rất hữu hiệu, tạo ra hiệu quả tổng hợp về ngăn sóng và tăng khả năng lắng đọng phù sa, hình thành các bãi bổi ven biển. Tuy nhiên nó chỉ thích hợp với những vùng gần cửa sông, có bãi thoải và nguổn phù sa tương đối dổi dào. - Đê mỏ hàn cũng như đập mỏ hàn ở bờ sông, được xây dựng nhô ra khỏi bờ để cản sóng và hạn chế các dòng ven có tính xâm thực.
Loại này không thích hợp với bờ có bãi thoải và rộng. - Đê dọc đứt khúc xa bờ: thích hợp với các bờ có bãi thoải và rộng. Khi đó đê được đặt song song với bờ, và cách bờ một khoảng nhất định (xác định theo điêu kiện kinh tế - kỹ thuật). Đê được bố trí gổm các quãng liền và đứt xen kẽ, các quãng liền có thể làm cao hơn mặt nước (đê nổi) hoặc chìm dưới nước (đê ngầm giảm sóng).
- Các mỏ hàn dạng chữ T, chữ Y: là các phương án kết hợp giữa đê mỏ hàn và đê dọc đứt khúc để tăng hiệu quả cản sóng, bảo vệ bờ. Đặc điểm công trình kè bảo vệ mái dốc 1. Cấu tạo kết cấu kè bảo vệ mái dốc Mái dốc thượng lưu đê sông, đê biển, mái dốc bờ sông, bờ biển chịu tác dụng trực tiếp của dòng chảy, của thủy triều và của sóng. Để giữ cho mái dốc đất không bị biến dạng, ở phía ngoài cùng được cấu tạo một bộ phận có tác dụng bảo vê mái dốc không bị xói lở.
Bộ phận này được gọi là kè bảo vê mái dốc. 6 Theo hình thức kết cấu và vật liêu sử dụng, kè bảo vê mái dốc có nhiều loại khác nhau. Mỗi loại đều có 3 phần chính. Các phần đó là chân kè, thân kè và đỉnh kè.
Chân kè làm nhiêm vụ bảo vê chống xói ở chân mái dốc. Thân kè là phần bảo vê mái dốc từ chân đến đỉnh. Đỉnh kè là phần bảo vê đỉnh mái dốc. Từng phần theo từng điều kiên cụ thể có cấu tạo chi tiết để đảm bảo điều kiên ổn định trong quá trình chịu tác dụng của các tải trọng từ phía sông, phía biển và từ phía đất thân đê hoặc bờ.
- Kè bằng đá hộc lát khan - Kè bằng bê tông đúc sẵn. Chân kè bằng cọc, kết hợp với lăng trụ đá. Tường đỉnh kè bằng bê tông cốt thép. - Kè kết hợp hai loại vật liêu.
Chân kè là đá hộc trong ống bê tông, tường đỉnh bằng đá xây 7 Hình 1.1: Mặt cắt ngang của một số dạng kết cấu kè Kè bảo vê mái dốc sử dụng các kết cấu từ đơn giản như trổng cỏ đến phức tạp như bê tông lắp ghép tự chèn. Các hình thức thông dụng là đá đổ, đá xếp khan, khối bê tông ghép rời, hoặc liên kết tự chèn tạo thành mảng.2: Một dạng kè đê sông Hồng – Hà Nội Kè bảo vê mái dốc là một bộ phận quan trọng để duy trì ổn định cho sông và bờ. Nó chiếm một tỷ lê kinh phí đáng kể trong các dự án đê điều và bảo vê bờ. Mặt khác, sự làm viêc của loại kết cấu này tương đối phức tạp, còn nhiều vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu làm rõ.
Hiên nay ở nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu cải tiến các hình thức kết cấu nhằm hoàn thiên phương pháp tính toán đảm bảo an toàn, tăng hiêu quả kinh tế cho kè bảo vê mái dốc nói riêng và cho đê và bờ nói chung. Phân loại và điều kiện áp dụng từng loại kết cấu kè bảo vệ mái dốc +) Yêu cầu đối với kết cấu kè: Ôn định trên lớp đất bề mặt của mái dốc đê. Linh hoạt và dễ biến dạng theo đất của mái dốc và nền. Bền vững lâu dài của kết cấu và của vật liêu.
Có khả năng phát hiên được sự cố. Dễ sửa chữa khi có hư hỏng cục bộ. Giá thành hạ. Đảm bảo mỹ quan.
Dễ quan sát, kiểm tra cho người quản lý. Tận dụng vật liêu địa phương. 9 +) Phân loại kết cấu kè: Có nhiều loại kết cấu kè mái dốc đê, mái dốc bờ sông, bờ biển, có thể khái quát hoá thành một số loại chính như sau: Đá đổ, đá xếp khan, đá xếp trong các khung bằng đá xây. Loại này được dùng tương đối phổ biến (xem hình 1-1a).
Khối bê tông đúc sẵn lát độc lập như hình 1-1b, khối bê tông liên kết theo cơ chế tự chèn. Một số hình thức khác: bê tông Asphalt, trổng cỏ, vải địa kỹ thuật. +) Phạm vi ứng dụng của một số hình thức kè bảo vệ mái: - Trổng cỏ khi sóng tác dụng có hs< 0.5m, dòng chảy có vận tốc v<1m/s hoặc có bãi ngập, mái đê, mái bờ có đất để cỏ phát triển. - Đá hộc đổ rối khi có nguổn đá phong phú, mái đê, mái bờ thoải khi không có yêu cầu mĩ quan.
- Đá hộc lát khan: Khi có nguổn đá phong phú, có đá lớn, nền thoát nước tốt. - Đá xếp trong khung xây bằng đá được sử dụng khi sóng và dòng chảy tương đối mạnh, bờ tương đối chắc, không đủ đá lớn. - Đá hộc xây được dùng khi: Mái bờ tương đối chắc, sóng lớn, dòng chảy mạnh, không có đá lớn. - Thảm rọ đá: Sóng lớn, dòng chảy mạnh, không có đá lớn.
- Tấm bê tông đúc sẵn, ghép rời được sử dụng khi sóng lớn, dòng chảy mạnh, không có đá lớn, có yêu cầu mĩ quan. - Tấm bê tông đúc sẵn liên kết mảng dùng khi trường hợp sóng lớn, dòng chảy mạnh, không có đá lớn, có yêu cầu mĩ quan, bờ ít lún sụt, ít thoát nước, có điều kiên thi công và chế tạo mảng. 10 - Dùng hỗn hợp nhiều loại khi mực nước dao động lớn, mái gia cố dài, từng vị trí có yêu cầu khác nhau. Các nội dung nêu trên là khái quát về phạm vi ứng dụng làm cơ sở lựa chọn giải pháp thiết kế.
Trong từng trường hợp cụ thể, phải phân tích đầy đủ các điều kiên để lựa chọn được giải pháp tốt nhất. Giải pháp tốt nhất là giải pháp thoả mãn được nhiều yêu cầu ở mục trên và có giá thành hạ. Sự làm việc của kết cấu kè bảo vệ mái dốc Kết cấu kè mái chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng trực tiếp lên bề mặt phía ngoài và các tải trọng sinh ra ở phía trong kè và thân đê.