CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ THI CÔNG CÁC DẠNG LỚP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN. Các dạng lớp bảo vệ mái đê biển trên thế giới và ở Việt Nam. Các dạng lớp bảo vệ mái đê biển trên thế giới. Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn.
Phổ biến nhất vẫn là các hình thức bảo vệ mái bằng đá đổ, đá lát khan, cấu kiện bê tông đúc sẵn, cấu kiện bê tông lắp ghép với các dạng liên kết khác nhau.1 thể hiện một đoạn đê ở Hà Lan, mái đê được gia cường bằng các biện pháp là một đoạn đê dùng đá lát khan, một đoạn đê sử dụng kết cấu bê tông lắp ghép và phía trên được trồng cỏ bảo vệ.1: Gia cường mái đê biển ở Hà Lan Cấu kiện bê tông tự chèn là dùng các cấu kiện bê tông có kích thước và trọng lượng đủ lớn đặt liên kết tạo thành mảng bảo vệ chống xói cho mái phía biển do tác động của sóng và dòng chảy. Để gia tăng ổn định và giảm thiểu kích thước cấu kiện người ta không ngừng nghiên cứu cải tiến hình dạng cấu kiện và kiên kết giữa các cấu kiện theo hình thức tự chèn. Kết cấu loại này dễ thoát nước, dễ biến dạng cùng với đê nên có độ ổn định của kết cấu tương đối cao. Các cấu kiện bê tông gia cố đúc sẵn có xu hướng chuyển từ dạng “bản” như đang được sử dụng phổ biến hiện nay sang dạng “cột” để tăng ổn định và dễ sửa chữa khi có sự cố.
Với các nước phát triển, vì có điều kiện kinh tế nên các cấu kiện gia cường trước kia không đảm bảo trọng lượng được bóc bỏ, thay thế bằng các cấu 5 kiện dày hơn, nặng hơn.2 thể hiện sự so sánh giữa cấu kiện bảo vệ mái đê trước kia và cấu kiện đang thay đổi mới (Hydro Block) ở một đoạn đê ở Hà Lan. a) Bóc bỏ cấu kiện gia cường cũ b) Thay thế bằng cấu kiện mới Hình 1.2: Cấu kiện bê tông lắp ghép Có rất nhiều dạng kết cấu bê tông gia cố, hình dạng của các kết cấu gia cố dựa trên tiêu chí liên kết mảng và giảm sóng.3 thể hiện một dạng kết cấu gia cố đê biển của Nhật Bản.3: Một dạng cấu kiện gia cố đê biển Nhật Bản Hình 1.4 là ảnh thiết bị thi công lắp ghép các cấu kiện bê tông khối lớn (basalton) gia cố mái đê phía biển .4: Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển ở Hà Lan Hình 1.5 thể hiện một cấu kiện gia cố dạng khối sáu mặt, kích thước lớn theo xu hướng chuyển từ dạng tấm sang dạng cột (cấu kiện kích thước 0,6 x 0,8 x 0,8) [13] Hình 1.5: Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột 1. Thảm bê tông. Các cấu kiện bê tông được nối với nhau tạo thành mảng liên kết (hình 1.
Các cấu kiện này liên kết với nhau bằng dây cáp, bằng các móc, giữa các cấu kiện thường đệm bằng cao su, hoặc lấp đầy bằng sỏi, gạch xỉ. Phải bố trí tầng lọc ngược giữa thảm bê tông với thân đê. Cấu kiện kiểu này thường xuyên được cải tiến về hình dạng và liên kết giữa các cấu kiện.6: Thảm bê tông liên kết bằng dây cáp.7 thể hiện thảm bê tông đang được thi công trên một đoạn đê, bên dưới lót vải địa kỹ thuật làm lọc. [13] Sau khi thi công xong thảm bê tông, tra cỏ vào các hốc bê tông để tạo cảnh quan môi trường.7: Thảm bê tông được sử dụng làm kè đê biển ở Hà Lan.
Các rọ bằng thép bọc chất dẻo hoặc chất dẻo trong đựng đầy đá gọi là “thảm đá”. Thảm đá dùng để chống xói cho đê và bờ sông, bờ biển do tác động của sóng và dòng chảy. Ý tưởng của kết cấu này là liên kết đá nhỏ lại thành khối lớn để sóng và dòng chảy không phá hỏng được. Thảm bằng các túi địa kỹ thuật chứa cát.
8 Các túi địa kỹ thuật được bơm đầy cát đặt trên lớp vải địa kĩ thuật, liên kết với nhau thành một hệ thống gọi là thảm túi cát để bảo vệ mái dốc của đê, bờ sông, bờ biển.8 là ảnh chụp một đoạn kè chống xói bằng hệ thống các túi địa kỹ thuật trên đảo Sylt-Kliffende-Đức.8: Thảm gia cường bằng hệ thống túi vải địa kỹ thuật.9 là một số ứng dụng khác của túi địa kỹ thuật, có thể xây dựng kè chắn sóng, sửa chữa trụ cầu, gia tăng trọng lượng cho đường ống, neo giữ.9: Mở rộng ứng dụng của túi địa kỹ thuật. a) Xây dựng kè chắn sóng, chống xói. b) Bảo vệ bờ, chống tác dụng của sóng lớn c) Sửa chữa trụ cầu xây dựng trong nước. d) Bảo vệ xói trên các ống chôn, gia tăng sự neo giữ 9 e) Gia tăng trọng lực, ổn định cho đường ống dẫn nước f) Neo giữ kết cấu mỏ.
g) Sửa chữa xốp rỗng trong các kết cấu xây. Bãi biển Stockton tại Newcastle, Australia, thiết kế kè bao địa kỹ thuật dài 48m, cao 4.5m với hai hàng bao địa kỹ thuật, hệ số mái dốc kè m= 1. Bao địa kỹ thuật có thể tích danh nghĩa là 0.10: Kè biển Stockton (2009). Hệ thống ống địa kỹ thuật chứa cát.
Sử dụng ống địa kĩ thuật, [12] có đường kính từ 0,5m đến 2,5m, kích thước tuỳ thuộc vào yêu cầu công trình. Chiều dài mỗi ống trung bình khoảng 60m-100m. Định vị ống vào vị trí dự kiến sau đó bơm dung dịch tỉ lệ 1 phần cát với 4 phần nước, cho đến khi ống đầy cát hoặc vữa xi măng. Hình thành mặt cắt đê biển hoặc kết cấu dự định xây dựng.11 là ảnh chụp đoạn kè biển bằng ống địa kỹ thuật, [13] hệ thống kè tương đối ổn định và mỹ thuật.11: ống địa kỹ thuật gia cường bảo vệ bờ ở Hà Lan.
Gia cố mái đê bằng nhựa đường (Bituminous Revetments) Hàng thế kỷ trước đây, vật liệu nhựa đường đã được sử dụng ở vùng Trung Âu vào việc làm kín nước. Vào năm 1893, Italy dùng nhựa đường phủ mái đập đá đổ. Năm 1934 Hà Lan dùng nhựa đường phủ đáy âu thuyền Fuliana. Sau cơn bão 1953, Hà Lan đã sử dụng bê tông nhựa đường vào xây dựng đê biển.
Vật liệu này thường dùng kết hợp với vật liệu khác để gia cường, chẳng hạn nhựa đường-đá xếp, nhựa đường-bê tông khối, bê tông Asphalt ứng dụng trong xây dựng công trình thủy lợi, đê biển của nhiều nước tiên tiến như Nauy, Hà lan, Mĩ và một số nước khác.12: Một dạng kè đê biển bằng đá xếp phủ nhựa đường ở Hà Lan. Các dạng lớp bảo vệ mái đê biển ở Việt Nam. Kè đá lát mái bằng đá lát khan. Đá hộc với kích thước xác định nhằm đảm bảo ổn định dưới tác dụng của sóng và đẩy nổi của nước, dòng chảy.
[6] Đá được xếp chặt theo lớp để bảo vệ mái. Với lo ại kè này thường có một số biểu hiện hư hỏng do lún sụt, chuyển vị xô lệch, dồn đống trong khung bê tông cốt thép. Hình thức này đã được sử dụng ở hầu hết các địa phương, vật liệu hay dùng là đá hộc có kích thước trung bình mỗi chiều khoảng 0,25m - 0,30m.13: Kè bảo vệ mái bằng đá lát khan ở Hải Hậu-Nam Định Ưu điểm của hình thức này: Khi ghép chèn chặt làm cho mỗi viên đá hộc được các viên khác giữ bởi bề mặt gồ ghề của viên đá, khe hở ghép lát lớn sẽ thoát nước mái đê nhanh, giảm áp lực đẩy nổi và liên kết mềm dễ biến vị theo độ lún của nền. Bề mặt gồ ghề, độ nhám lớn làm giảm sóng leo lên mái và giảm vận tốc dòng rút.
Về mặt kỹ thuật thì thi công và sửa chữa dễ dàng. Nhược điểm: Khi nền bị lún cục bộ hoặc dưới tác dụng của sóng dồn nén, các liên kết do chèn bị phá vỡ, các hòn đá tách rời nhau ra. Vì trọng lượng bản thân quá nhỏ nên dễ bị sóng cuốn trôi. Khe hở giữa các hòn đá khá lớn, vận tốc sóng làm cho dòng chảy trong các khe đá ép xuống nền thúc đẩy hiện tượng trôi đất nền tạo nhiều hang hốc lớn, sụt sạt nhanh, gây hư hỏng đê.
Kè lát mái bằng đá xây, đá chít mạch. Hình thức này đã được sử dụng ở Thái Bình, Nha Trang,.với vật liệu là đá hộc kích thước trung bình mỗi chiều khoảng 0,25 - 0,3m (tận dụng cả đá nhỏ).14 là hình thức kè đá xây liền khối ở Thái Bình tại nơi có bãi và rừng ngập mặn trước đê. Kè lát mái bằng đá xây: Đổ vữa lót nền và xây từng viên đá liên kết thành tấm lớn có chiều rộng 2m, tạo khớp nối bằng bao tải nhựa đường. Kè lát mái bằng đá chít mạch: xếp đá chèn chặt và đổ vữa chít các mạch phía trên.14: Hình thức kè đá xây liền khối ở Thái Bình.
Ưu điểm của hình thức này: Liên kết các viên đá lại với nhau thành tấm lớn đủ trọng lượng để ổn định, đồng thời các khe hở giữa các hòn đá được bịt kín, chống được dòng xói ảnh hưởng trực tiếp xuống nền. Nhược điểm: Khi làm trên nền đất yếu, lún không đều sẽ làm cho tấm lớn đá xây, đá chít mạch lún theo tạo vết nứt gẫy theo mạch vữa, dưới tác động của dòng chảy trực tiếp xuống nền và dòng thấm tập trung thoát ra gây mất đất nền gây lún sập kè nhanh chóng. Khi thi công tại chỗ vữa xây bị mặn xâm thực sẽ làm giảm cường độ của khối xây. Kè mái bằng bê tông.
Kè lát mái bê tông đổ tại chỗ: [6] Hình thức này đã được sử dụng ở kè Hải Hậu - Nam Định, phá Tam Giang - Thừa Thiên-Huế, Bàu Tró - Quảng Bình. Bê tông tấm lớn đổ tại chỗ có khớp nối với kích thước và trọng lượng theo tính toán cho từng công trình cụ thể, thường là lớn đủ trọng lượng chống sóng, tuy nhiên nếu nền lún không đều tấm bản dễ bị gãy, sập gây mất đất nền và do bê tông đổ tại chỗ bị mặn xâm thực nên cường độ chịu lực kém.15: Kè lát mái bằng bê tông đổ tại chỗ. Kè bê tông lắp ghép tấm bản nhỏ, một mặt hình vuông: Tấm bê tông đúc sẵn chất lượng tốt, thi công nhanh, có khe hở làm thoát nước mái đê để giảm áp lực đẩy nổi, nhưng tấm bản nhỏ không đủ trọng lượng và dễ bị bóc ra khỏi mái (hình 1. Kè lát mái bê tông tấm lập phương: Các khối có kích thước: (0,45x0,45x0,45)m, nặng 218kg và (0,53x0,53x0,53)m, nặng 328kg.
Trọng lượng của khối bê tông lớn, bề dày lớn không bị gẫy nhưng thi công phải có cần cẩu rất khó khăn (hình 1.16: Kè bằng cấu kiện bê tông tầm Hình 1.