CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ 1.1 Tổng quan về đê kè, bảo vệ bờ sông Sạt lở bờ sông đã và đang là vấn đề bức xúc, ảnh hưởng lớn đến đời sống của con người vốn có tập quán sinh sống và canh tác, sản xuất ven sông. Chúng ta đã biết nước có vai trò vai trò vô cùng lớn đối với sự phát triển của loại người, nước là nguồn gốc đảm bảo cho sự sống của mọi sinh vật trên thế giới, là thứ không thể thiếu đối với sự tồn vong của con người. Do đó, từ xa xưa con người đã luôn tìm đến, định cư và sinh sống ở những nơi gần nguồn nước nhất. Tuy nhiên, việc sạt lở bờ sông cũng gây thiệt hại nặng nề cho các hoạt động dân sinh kinh tế, gây mất đất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, tính mạng, thậm chí có thể gây hủy hoại toàn bộ một khu dân cư sinh sống gần sông.
Do đó trong quá trình sinh tồn và phát triển, con người luôn phải tìm cách phòng chống và chế ngự các thảm họa do các sông, suối mang lại, đặc biệt là các vấn đề sạt lở bờ để tồn tại.1 Một số đặc điểm chung về đê, kè Là công trình nằm ở ven sông, thường có địa chất nền yếu, chịu tác động của mực nước và dòng chảy trong sông, thay đổi theo mùa và thời gian. Đặc biệt trong thời gian gần đây, do tác động của các biến đổi khí hậu toàn cầu, các qui luật về sóng gió, dòng chảy, bùn cát… cũng có biến động bất lợi hơn, đe dọa đến an toàn của các khu dân cư và kinh tế rộng lớn dọc các bờ sông. Công trình bảo vệ bờ sông được xây dựng, củng cố, duy tu, bảo dưỡng qua các thời kỳ lịch sử. Chịu nhiều tác động của yếu tố tự nhiên mang yếu tố ngẫu nhiên, bất định, chịu các tác động bất lợi do con người gây ra: khai thác đất cát, sản xuất nông nghiệp, tác động của sóng do tàu thuyền đi lại trên sông.1Các nguyên nhân gây sạt lở bờ sông Có rất nhiều nguyên nhân gây sạt lở mái tự nhiên của bờ sông, tuy nhiên có thể tổng hợp thành hai nguyên nhân chính: - Nguyên nhân thứ nhất là do chế độ dòng chảy thủy lực thay đổi dẫn đến bùn cát lòng sông bị vận chuyển đi nơi khác tạo thành các hố xói cục bộ.
Chính những hố xói này 5 tác động trực tiếp đến sự mất ổn định của mái bờ sông, gây sạt lở từ dưới chân mái đê, mái bờ sông phát triển lên. Điều này được thể hiện rõ rành nhất trong hiện tượng dòng chảy vòng hướng ngang phát triển mạnh mẽ trong đoạn sông cong. Sự phát triển dòng chảy vòng hướng ngang đã làm cho bờ lõm càng ngày càng dốc và dẫn tới sạt trượt và lõm thêm, bờ lồi càng được bồi và dẫn tới lồi thêm. Chính sự thay đổi hình thái bờ này đã làm cho chế độ thủy lực hạ lưu sông thay đổi và dẫn tới sự thay đổi hình thái bờ sông ở đoạn kế tiếp.
- Nguyên nhân thứ hai là do sự mất cân bằng cục bộ ngay tại mái bờ sông. Điều này được thể hiện ở sự gia tăng khả năng gây trượt và giảm nhỏ khả năng chống trượt. Chính sự mất cân bằng này đã dẫn tới những phá hoại mái bờ sông như sạt lở, trượt bờ sông. Sự mất cân bằng này có nhiều nguyên nhân gây ra như: tác động của sóng gió, tàu thuyền qua lại… Những nguyên nhân làm tăng các lực gây trượt mái bao gồm: - Tác dụng của dòng thấm như ảnh hưởng của mưa kéo dài làm đất bão hòa nước, giảm khả năng chống trượt.
- Quá trình lũ rút nhanh. - Tác dụng của áp lực sóng. - Chất tải lên mép bờ sông.2 Đê điều phòng chống lũ Đê có nhiệm vụ ngăn nước lũ vào mùa mưa, ngăn triều cường đối với các vùng cửa sông, ven sông, bảo vệ khu dân cư. Theo vành đai các tuyến bảo vệ, đê được phân làm hai loại.
Đê chính là tuyến đê bảo vệ vùng dân sinh kinh tế quan trọng, loại đê này không cho phép nước tràn qua đỉnh đê. Đê bối là tuyến đê nằm bên ngoài đê chính nhằm bảo vệ và tận dụng khai thác các bãi bồi, loại đê này cho phép nước tràn qua đỉnh, mức độ bảo vệ thấp hơn đê chính.3 Kè và công trình bảo vệ bờ Kè có nhiệm vụ bảo vệ mái đê, mái dốc bờ sông, ổn định đường bờ, bảo vệ bãi trước 6 đê, có nhiều hình thức kè với kết cấu đa dạng, phong phú. Theo hình thức kết cấu và vật liệu xây dựng, kè bảo vệ mái dốc có nhiều loại khác nhau. Mỗi loại đều có ba phần chính gồm chân kè, thân kè và đỉnh kè.
Chân kè làm nhiệm vụ bảo vệ chống xói lở ở chân mái dốc, thân kè bảo vệ phần mái dốc từ chân đến đỉnh kè, đỉnh kè là phần bảo vệ đỉnh của mái dốc. Từng bộ phận phải đảm bảo điều kiện làm việc ổn định trong quá trình chịu tác dụng của các tải trọng từ phía sông hoặc phía đất thân đê hoặc bờ. Kè bảo vệ mái dốc sử dụng các vật liệu từ đơn giản như trồng cỏ đến phức tạp như bê tông lắp ghép tự chèn. Các hình thức thông dụng như đá đổ, đá xếp khan, khối bê tông ghép rời, liên kết tự chèn tạo thành mảng.2 Các kết quả nghiên cứu đê, kè bảo vệ bờ sông ở Việt Nam Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nhiều nghiên cứu mới ứng dụng các thành tự khoa học công nghệ tién tiến trong các ngành vật liệu, kết cấu xây dựng để tăng cường hiệu quả bảo vệ bờ sông đã được tiến hành, thử nghiệm và đưa vào sử dụng rộng rãi, thay thế, bổ sung cho các giải pháp truyền thống.
Một số ít trong đó đã được ứng dụng thử nghiệm ở Việt Nam. Vì vậy việc nghiên cứu cập nhật, ứng dụng các công nghệ mới trong công trình bảo vệ bờ sông chống lũ vào điều kiện thực tế ở Việt Nam là một yêu cầu cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn cao.1 Những xu hướng giải pháp công nghệ mới trong công trình bảo vệ bờ sông - Ứng dụng vật liệu mới - Sử dụng các sản phẩm từ sợi tổng hợp có cường độ cao Trong những năm gần đây, theo sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hóa chất, các loại vải, dây được sản xuất bằng sợi tổng hợp Polymer được sử dụng rộng rãi trong công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển như các loại vải địa kỹ thuật làm tầng lọc, cốt cho đất đắp, các thảm, ống, túi vải độn vật liệu chống xói đáy, bảo vệ chân và mái bờ sông. Trải vải địa kỹ thụât làm tầng lọc mái kè a. Sử dụng vải địa kỹ thuật làm lớp lọc và lớp đệm Vải địa kĩ thuật được chọn để thay thế tầng lọc ngược truyền thống, có thể xúc tiến nhanh tiến độ thi công, tiết kiệm đầu tư, đồng thời do khả năng lọc của vải địa kĩ thuật được sản xuất công nghiệp hóa vì vậy càng đảm bảo chất lượng lọc của công trình.
Sử dụng vải địa kỹ thuật để gia cường nền đất thân kè gia cố, thân mỏ hàn đất Khi các công trình kè gia cố mái, mỏ hàn bằng đất đắp có chiều cao đất đắp lớn, có thể dẫn đến khả năng trượt mái hoặc chuyển vị ngang của đất đắp, vải địa kĩ thuật có thể đóng vai trò cốt gia cường cung cấp lực chống trượt theo phương ngang nhằm gia tăng ổn định của mái dốc. Trong trường hợp này vải địa có chức năng gia cường c. Các loại thảm bảo vệ mái và chống xói đáy Để tăng cường tính ổn định và mềm dẻo của khối bảo vệ mái, từ lâu đã có nhiều nghiên cứu chế tạo các loại thảm được chế tạo từ vải địa kỹ thụât, vải bằng sợi tổng hợp có cường độ cao, sợi nilon.để chứa bê tông hoặc chứa đất, cát làm thảm bảo vệ mái bờ sông và chống xói đáy chân bờ sông như là thảm phủ bằng vải địa kỹ thụât, thảm bê tông túi khuôn, thảm túi cát, ống, túi địa kỹ thụât. Một số loại thảm bê tông túi khuôn Một dạng khác của thảm bêtông túi khuôn là thảm bê tông FS cũng là dạng thảm bê tông túi khuôn được may bằng sợi tổng hợp có độ bền cao.
Thảm được trải lên mái công trình sau đó dùng bơm có áp đẩy vữa bê tông vào các túi nhỏ trên thảm, thảm có chiều dày 10cm¸ 25cm. Sau khi bê tông cứng sẽ tạo thành một tấm thảm hoàn toàn cứng, giữa các túi nhỏ biến thành các tấm bê tông phủ kín mái công trình. Kết cấu thảm FS Tương tự với loại trên nhưng tiết kiệm hơn là loại túi cát ni lông hoặc sợi tổng hợp có độ bền cao chứa cát. Hiện nay ở Mỹ, Trung Quốc, Nhật đã sử dụng.
Ở Việt Nam, Tiến sỹ Trịnh Công Vấn – TP Hồ CHí Minh đã nghiên cứu ứng dụng loại kết cấu này vào một đoạn bờ sông Sài Gòn – chân cầu Bình Phước và cho kết quả khá tốt. Thảm túi cát và kè bằng thảm túi cát ở bờ sông Sài Gòn Các loại ống địa kỹ thụât (GeoTube) được chế tạo bằng vải địa kỹ thụât cường độ cao để chứa đất, cát tạo thành những cấu kiện được xếp chồng lên nhau dùng để gia cố chân, mái bờ, lòng sông hoặc làm kè mỏ hàn. Phía ngoài các GeoTube có thể được phủ bằng các vật liệu như đất, cát, đá hộc để tăng cường ổn định và bảo vệ ống Các loại túi địa kỹ thụât được chế tạo bằng vải địa kỹ thụât cường độ cao để chứa đất, cát hoặc bê tông tạo thành những cấu kiện dùng để gia cố chân, mái bờ, lòng sông. Các túi có kích thước nhỏ được chế tạo như chiếc gối thường được ghép nối với nhau bằng các khớp nối nhựa.
Loại túi có kích thước lớn, độc lập thường được xếp chồng lên nhau. Kè bằng GeoTube 10 Hình 1. Một loại túi địa kỹ thuật d. Ứng dụng nhựa UPVC chế tạo tấm cừ nhựa UPVC là một Polyvinyl Chlorua chưa được nhựa hoá là loại vật liệu khá mới có độ bền cao, chịu được va đập mạnh, không bị oxy hóa, không bị co ngót, không bị biến dạng theo thời gian và đã được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghịêp, xây dựng.
Một sản phẩm của loại vật liệu này là tấm cừ nhựa được bắt nguồn từ Mỹ và ứng dụng trong xây dựng trong đó có công trình bảo vệ bờ sông.