CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ĐỊA KỸ THUẬT 1. Giới thiệu chung: 1. Tổng quan: Việt Nam có đường bờ biển chạy dọc chiều dài đất nước từ Bắc đến Nam. Những nguồn lợi mà biển mang lại cho đất nước và con người là vô cùng to lớn.
Nhưng bên cạnh những nguồn lợi thu được từ biển thì con người nơi đây luôn phải đối mặt với những mối đe dọa tiềm ẩn cũng do biển mang đến. Đê biển là công trình ven biển làm nhiệm vụ bảo vệ các khu dân cư, các vùng đất canh tác nhằm tránh cho những khu vực này bị ảnh hưởng bởi các tác động của nước biển khi có bão hoặc triều cường. Khi nước biển tràn vào trong đồng sẽ gây thiệt hại về tính mạng, tài sản của nhân dân, làm nhiễm mặn hệ thống đất canh tác, phá hủy làng mạc và hoa màu. Vì vậy trong mọi trường hợp , vấn đề đảm bảo an toàn đê biển nói riêng và hệ thống đê ói chung là đảm bảo an toàn về dân sinh, kinh tế, an ninh quốc phòng.
Các nước phát triển đã có nhiều đầu tư về nghiên cứu khoa học, công nghệ đảm bảo sự an toàn tuyệt đối cho đê biển. Các giải pháp gia cường, bảo vệ đê biển trước kia có thể được bó bỏ, thay mới bằng giải pháp công nghệ an toàn vững chắc hơn. Ở Việt Nam cũng đã áp dụng nhiều biện pháp gia cường, gia cố đê biển, tạo ra những chuyển biến tích cực trong vấn đề này. Các phần tổng quan về gia cường đê biển trên thế giới và Việt Nam được trình bày sau đây sẽ cho toàn cảnh về cải tiến công nghệ cũng như những tồn tại về kỹ thuật.
Từ đó sẽ phân tích, đánh giá rút ra được đề xuất khoa học công nghệ sao cho có tính sáng tạo, tăng thêm mức độ an toàn, kinh tế.2 Hiện trạng đê biển Việt Nam: 1.1 Đê miền Bắc: 5 Khu vực ven miền Bắc có dân cư tập trung đông và có nhiều trung tâm kinh tế quan trọng, thêm vào đó, vùng khu vực này lại có địa hình là thấp trũng, vì vậy các tuyến đê đã được hình thành khá sớm. Tổng chiều dài các tuyến đê biển và đê cửa sông hiện nay khoảng 750km, trong đó có khoảng 490km đê trực diện với biển. Mặt cắt đê: Mặt cắt đê có dạng phổ biến là hình thang, bề rộng mặt đê nhỏ, khoảng từ 3,0÷5,0m, nhiều đoạn đê có bề rộng còn nhỏ hơn 3,0m như đê Bắc Cửa Lục và Hoàng Tân-Quảng Ninh; các đê số 5,6,7 và 8 – Thái Bình; đê Cát Hải – Hải Phòng. Mái phía biển có hệ số mái từ 2÷4, mái phía đồng từ 1,5÷3.
Cao trình đỉnh đê vào khoảng (+3,5)÷ (+5,5). Địa chất và vật liệu đắp: Đê thường nằm trên nền đất cát mịn pha đất thịt hoặc đất sét (loại đất phù sa bồi cửa sông), có sức chịu nén và cường độ chống cắt nhỏ, lượng ngậm nước lớn, dễ bị tác động phá hoại của sóng biển; tính nén lún và kéo dài, độ ổn định là thấp. Đất đắp thân đê có các dạng: - Đất á sét, đất phù sa cửa sông, hàm lượng cát càng tăng khi tuyến đê càng xa cửa sông. - Một số tuyến đê được đắp hoàn toàn bằng cát (như đê Hải Thịnh), bên ngòa được bọc sét.
Tuy nhiên cũng có một số đê không được bọc sét nên thường xuyên bị hao mòn hư hỏng. Tình trạng ổn định: Trong điều kiện khí tượng thủy văn bình thường (mực nước triều trung bình đến cao, gió dưới cấp 7), mái đê chỉ xuất hiện hư hỏng cục bộ ở những đê ít được bảo vệ, ít bị hư hỏng ở những đê được bảo vệ. Riêng vùng Hải Hậu - Nam Định , khi gió Đông Bắc, khi gió Đông Bắc cấp 6,7 duy trì trong thời gian dài, kết hợp triều cường, đê có kè lát mái bảo vệ vẫn bị hư hỏng nhiều. Trong điều kiện khí tượng thủy văn không bình thường (mực nước triều trung 6 bình hoặc cao, gió cấp 8 trở lên), đê xuất hiện nhiều hư hỏng ngay cả ở những mái đê được bảo vệ.
Đê bị hư hỏng nặng sau những trận mưa bão, và phải mất một khối lượng lớn nguyên vật liệu để khôi phục, đắp trả lại mái đê phía biển. Như vậy Đê biển miền bắc, ngay cả ở những đoạn đê được bảo vệ, hiện vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật về ổn định vì cốt đất nền và thân đê chưa được xử lý, là đất yếu, việc đê chỉ được bảo vệ phía ngoài là chưa đảm bảo. Đê được đắp bằng đất cát đến cát pha, nhiều khu vực đắp bằng sét pha. Nền đất là cát mịn hoặc sét yếu.2 Đê miền Trung: Vùng ven biển miền Trung có diện tích nhỏ, hẹp lại trải dài, địa hình dốc và bị chia cắt bởi nhiều các sông, kênh rạch, vì vậy các tuyến đê thường ngắn.
Đây là vùng có biên độ thủy triều thấp nhưng lại thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai, lũ lụt (mưa lũ trong đồng tràn qua đê, tác động từ biển do gió, bão, sóng và nước tràn). Tổng chiều dài đê hiện có khoảng 1.980km, trong đó đê trực diện với biển khoảng 610km. Mặt cắt đê: Phần lớn mặt cắt đê có dạng hình thang, cao trình thấp (thiếu từ 0,5÷1,0m so với yêu cầu thiết kế). Chiều rộng mặt đê nhỏ, từ 1,5m÷3,0m, hệ số mái 1,5÷3,0.
Địa chất và vật liệu đắp: Đất đắp chủ yếu là đất sét pha cát nhẹ, một số tuyến nằm sâu so với cửa sông, ở ven các đầm phá, đất thân đê là đất sét pha cát (đê Tả Thanh và Mỹ Trung - Quảng Bình, đê Vĩnh Thái – Quảng Trị). Nhiều tuyến đê ven biển có thân đê là đất cát như ở ở các tuyến đê các huyện Quảng Xương, Tĩnh Gia- Thanh Hóa, Diễn Châu-Nghệ An, Kỳ Anh - Hà Tĩnh. Tình trạng ổn định: Mắt cắt đê khá nhỏ, nhiều tuyến đê chưa được bảo vệ nên thường xuyên bị bào mòn, xói lở hoặc sạt khi mưa lớn hoặc khi có sóng tràn qua. 7 Nhiều tuyến đê bị đứt đoạn do nước lũ tràn qua từ phía đồng ra phía biển.
Các hư hỏng trên xảy ra nghiêm trọng hơn khi thân đê được đắp bằng cát, cát pha. Nhìn chung tình trạng ổn định của đê biển miền Trung là không cao, dễ bị ảnh hưởng hoặc hư hại do các tác động của các điều kiện khí tượng thủy hải văn. Nhiều tuyến đê phải đắp bù khi bị mưa lũ, hoặc sóng tràn qua, thậm chí một số tuyến phải đắp đi, đắp lại nhiều lần.3 Đê miền Nam: Tuyến đê ven biển miền Nam ban đầu được hình thành ở dạng bờ bao, để bảo vệ các khu dân cư, khu sản xuất chống ngập mặn, triều cường hoặc lũ nhỏ, sau đó qua nhiều lần đắp bù hình thành đê. Tổng chiều dài đê vùng ven biển khoảng 590km, trong đó đê trực diện với biển khoảng 470km.
Mặt cắt đê: Đê biển miền Nam có sự khác nhau lớn về chiều cao và bề rộng mặt. Có tuyến đê chỉ cao trên 1,0m nhưng có những tuyến đê cao từ 4,5m đến 5,0m. Mặt đê có tuyến chỉ rộng 1,5÷2,0m, nhưng có những tuyến đê bề rộng mặt từ 8,0÷10m. Về tổng quan, cao độ đê biển phía Đông cao hơn cao độ đê biển phía Tây.
Mái dốc đê biển có hệ số mái phổ biến từ 2,0 đến 2,5, chỉ có tuyến đê quan trọng như đê Gò Công và đê Vũng Tàu mới có mái dốc bằng 3,0. Địa chất và vật liệu đắp: Đất đắp đê hoàn toàn theo tính chất đất từng vùng, song chủ yếu là đất bồi tích có hàm lượng hạt mịn cao, bao gồm đất thịt nhẹ, thịt nặng, cát pha, cát, sét, sét pha cát, sét pha bùn, đất bùn nhão. Nhiều tuyến đê nằm trên nền cát có thành phần bùn trên 50% nên rất khó khăn cho việc đắp đê, đặc biệt là những đê cao. Tình trạng ổn định: Đối với vùng bờ biển ổn định hoặc vùng bờ bồi, các hư hỏng đê thường là sạt lở nhỏ ở mái đê phía biển do sóng, vì những đoạn đê này không có sóng 8 (đê Cà Mau).
Ở những đoạn đê có nền yếu (nền bùn sét), hiện tượng hư hỏng đê xảy ra nhiều hơn, các dạng hư hỏng có: sụt lún, nứt, trượt, lún trồi, xói ngầm cơ học thân đê và nền đê.từ đây ta có thể thấy, nguyên nhân làm hư hỏng đê biển miền Nam chủ yếu là do yếu tố địa chất, khi đất đắp và nền đê đều là đất yếu. Như vậy tình hình chung đê biển Việt Nam đa phần có tính ổn định chưa cao, dễ bị hư hỏng. Đất đắp đê và đất nền có thành phần và tính chất cơ lý thay đổi khá nhiều vì hầu hết vật liệu đắp đê là những vật liệu tại chỗ. Tổng quan các giải pháp gia cường địa kỹ thuật trong xây dựng đê biển: 1.1 Vải địa kỹ thuật làm cốt chịu kéo trong thân đê: Khi đắp đê bằng những vật liệu đất yếu, mái đê dễ dàng bị sạt, trượt và chiều cao đắp không lớn, hệ số mái của đê phải rất lớn gây tốn kém, vì vậy phương pháp sử dụng cốt vải địa kỹ thuật để gia cường cho thân đê giúp tăng hệ số ổn định tổng thể, tăng chiều cao khối đắp, giảm hệ số mái đê.
Vải địa kỹ thuật được bố trí thành nhiều lớp, và là phần chịu kéo chính trong đê. Phần đầu và đuôi vải được bắt ngược lên để làm bao bì cho lớp đất giữa hai lớp vải địa kỹ thuật. Ở phía biển phần vải bao bì này được kết hợp với tầng bảo vệ chống sóng. Phía đồng, phần bao bì này có hai tác dụng chính là: - Bảo vệ kè mái phía đồng chống xói lở khi lũ bão vượt cao trình đỉnh đê thiết kế.
- Tăng độ dốc mái đê hạ lưu để tiết kiệm đất trồng trọt được đê bảo vệ.Sơ đồ đặt vải địa kỹ thuật trong thân đê với chức năng làm cốt chịu kéo 9 Mái đê hạ lưu cần được bảo vệ bằng lát những thảm cỏ hoặc đắp đất tránh ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp làm hạ vải địa kỹ thuật như hình. Vải địa kỹ thuật với chức năng hỗn hợp: cốt chịu kéo và bao bì: Trong trường hợp mái đê phía biển không được quá dốc để đảm bảo ổn định cho tầng bảo vệ chống sóng, có thể dung vải địa kỹ thuật làm bao bì kết hợp với cấu tạo của tầng bảo vệ chống sóng. Sơ đồ cấu tạo thân đê với vải địa kỹ thuật làm bao bì và làm cốt chịu kéo Phần đất giữa thân đê làm việc như tường đất có cốt có mặt tường gần như thẳng đứng, đảm bảo ổn định vững chắc cho mái đê phía biển trên nền mềm yếu.