PHẦN MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Biến đổi khí hậu đang là một trong những thách thức mà con người trên trái đất phải đương đầu, ảnh hưởng tới tất cả các vấn đề xã hội, tới tất cả các quốc gia như: tác động tới yếu tố tự nhiên, môi trường, phát triển kinh tế (trong đó nông – lâm nghiệp ảnh hưởng nhiều nhất), đời sống – xã hội… Những năm gần đây vấn đề biến đổi khí hậu và nước biển dâng đã và đang gây ra xâm nhập mặn, thiếu nước ngọt, vấn đề úng ngập, thoát lũ đối với nước ta, đặc biệt là vùng Đồng Tháp Mười (ĐTM) và thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) với xu hướng ngày càng gia tăng và càng trở lên tiêu cực hơn. Đặc biệt là khu vực Tp.HCM khi mưa cực đoan trên lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn kết hợp triều cường – nước biển dâng đang làm gia tăng tình trạng ngập lụt cho thành phố. (a) Ngập lụt do triều cường (b) Lúa chết do nhiễm mặn (c) Thiếu nguồn nước ngọt (d) Diện tích đất liền bị thu hẹp Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam 2 Để giải quyết tình trạng ngập úng do triều và lũ ở Tp.HCM, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT) đã trình Chính phủ phê duyệt quy hoạch (Quyết định số 1547/QĐ – TTg ngày 28/10/2008) với việc xây dựng hệ thống đê bao dài 187 km, 12 cống lớn, 22 cống có khẩu độ từ 7,5m đến 60m và 70 cống có khẩu độ từ 2m đến 5m.
Giai đoạn I bảo vệ vùng I (bờ hữu sông Sài Gòn, Nhà Bè, Vàm Cỏ, Vàm Cỏ Đông) diện tích 140.000ha; giai đoạn I của dự án đã thực hiện được hơn hai năm. Quy hoạch chống ngập úng khu vực TP. Hồ Chí Minh Song song với việc thực hiện dự án chống ngập thì cũng có nhiều đề tài, chương trình hay dự án khác đã và đang được triển khai nhưng nhìn chung vẫn chưa cải thiện được tình hình khu vực. Đặc biệt là Tp.HCM vẫn bị ngập mỗi khi có mưa lớn hay thủy triều lên cao (mới đây nhất ngày 20/10/2013 triều cường đã đạt đỉnh 3 +1,68 tại trạm Phú An trên sông Sài Gòn; vượt mốc lịch sử).
Điều này đòi hỏi cần phải có một giải pháp mang tính tổng thể hơn. Với mong muốn giải quyết vấn đề ngập lụt ở phạm vi rộng hơn và căn bản hơn cho 1 triệu ha vùng trũng thấp của khu vực không chỉ Tp.HCM mà còn vùng ĐTM, Bộ NN&PTNT đã kiến nghị nghiên cứu giải pháp xây dựng công trình tuyến đê biển từ Vũng Tàu đến Gò Công. Đây là công trình kỳ vọng sẽ giải quyết được các vấn đề về lũ, xâm nhập mặn, nước biển dâng…một cách tổng thể cho Tp.HCM và các vùng phụ cận. Đồng thời sẽ khắc phục được các vấn đề còn tồn tại của các dự án đã và đang được thực hiện như hạn chế giải phóng mặt bằng, đẩy nhanh tiến độ thi công, thuận lợi trong công tác quản lý, có thể ứng dụng nhiều giải pháp xây dựng hiện đại và quan trọng hơn nữa đây sẽ là công trình lợi dụng tổng hợp và đa mục tiêu.
Công trình sẽ hình thành khu vực rộng lớn được bảo vệ, làm tiền đề để phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Vị trí tuyến đê biển đề xuất (từ Google Earth) Tuyến đê biển xuất phát từ Gò Công đến gần Vũng Tàu (cách Vũng Tàu 5 km), nối tiếp với tuyến đê nhỏ đi vào rừng Cần Giờ. Chiều dài tuyến đê chính dài 28km và cống kiểm soát triều, thoát lũ rộng 2000m÷2500m, cao trình ngưỡng - 4 10,0m và các âu thuyền, sau đó kết nối với Vũng Tàu bằng cầu giao thông, dưới cầu các loại tàu bè đi lại bình thường vào khu vực vịnh Gành Rái. Tuyến đê phụ dài 13km nối từ đầu cầu phía đê chính đi vào Cần Giờ chiều sâu bình quân gần 4,5m.
Theo phương án này sẽ tạo được hồ chứa có diện tích mặt nước 40.000ha, dung tích 2,5 tỷ m3. Ngoài ra cần xây dựng một cống kiểm soát triều, thoát lũ rộng 200m, cao trình ngưỡng -12,0m và âu thuyền trên sông Lòng Tàu. Tuy nhiên, đây là một vấn đề lớn, cả về tính chất, quy mô công trình và các tác động khác, có kỹ thuật rất phức tạp mang tính liên ngành. Chính vì vậy, Chính phủ đã có chủ trương thực hiện ý tưởng một cách thận trọng bằng các bước đi cụ thể.
Bước đi đầu tiên là thực hiện đề án “Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng tuyến đê biển đa mục tiêu Vùng Tàu - Gò Công“, bao gồm 6 đề tài với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể. Đề tài: ”Nghiên cứu kết cấu và các giải pháp xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công” mang mã số ĐTĐL.2011-G/40 là một trong những đề tài thuộc đề án. Dự án đê biển Vũng Tàu - Gò Công là một dự án tổng thể, đa mục tiêu, nó bao gồm nhiều hạng mục công trình như: Hệ thống đê biển, các công trình cống kiểm soát triều, hệ thống Âu thuyền, hệ thống cầu giao thông trên đê. Mỗi hạng mục công trình đảm nhiệm một chức năng, nhiệm vụ riêng biệt, nhưng luôn đảm bảo sự thống nhất chung về mặt tổng thể cho toàn bộ công trình.
Đây là vấn đề kỹ thuật phức tạp, trong khi đó mặc dù hệ thống đê biển của nước ta đã được xây dựng và hình thành từ rất sớm nhưng công nghệ xây dựng nói chung và xây dựng mới đê biển nói riêng tại Việt Nam còn lạc hậu rất nhiều so với các quốc gia trên thế giới, các công trình đê biển và công trình ngăn sông còn nặng về hình thức kết cấu, mang tính truyền thống nên hiệu quả lợi dụng tổng hợp và tính thẩm mỹ chưa cao. Vì vậy việc nghiên cứu một cách kỹ lưỡng giải pháp kết cấu và biện pháp thi công xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công nhằm đảm bảo hài hòa giữa lợi ích và môi trường sinh thái, phù hợp với điều kiện của Việt Nam là hết sức cần thiết. 5 Đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp xây dựng đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép với vật liệu tại chỗ” sẽ tập trung nghiên cứu giải pháp kết cấu và thi công cho hạng mục đê biển theo phương án sử dụng tổ hợp xà lan bằng bê tông cốt thép tạo ổn định cho đê là một trong những giải pháp đê được đề xuất nghiên cưu. Trên cơ sở nghiên cứu kế thừa các công nghệ xây dựng đã và đang phát triển trên thế giới cũng như trong nước để đề xuất giải pháp về kết cấu và phương pháp thi công.
Mục đích của đề tài: Nghiên cứu, phân tích lựa chọn phương án và tính toán kết cấu, đề xuất giải pháp thi công tổ hợp xà lan tạo chân cho hạng mục đê biển Vũng Tàu - Gò Công. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : - Đối tương nghiên cứu: Kết cấu và giải pháp thi công hạng mục đê biển tuyến Vũng Tàu – Gò Công - Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu của luận văn: Nghiên cứu tổng quan các loại hình kết cấu đê biển trong nước và trên thế giới; Nghiên cứu tổng quan về công nghệ xà lan; Phân tích điều kiện xây dựng và các yêu cầu kỹ thuật của đê biển Vũng Tàu – Gò Công; Phân tích, đề xuất giải pháp kết cấu tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công tổ hợp xà lan bê tông cốt thép; Đề xuất phương pháp tính toán đối với kết cấu đê biển bằng tổ hợp xà lan bê tông cốt thép tạo chân; Đề xuất giải pháp thi công tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng tổ hợp xà lan tạo chân. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: - Cách tiếp cận: Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu công 6 trình ngăn sông, lấn biển trên thế giới cũng như trong nước đã có kết hợp tìm hiểu, thu thập, và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, đo đạc khảo sát thực tế hiện trạng những vị trí đề xuất xây dựng công trình, từ đó đề ra phương án cụ thể phù hợp với tình hình điều kiện cụ thể của nước ta. - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu.
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng. + Phương pháp chuyên gia. + Phương pháp phân tích, tổng hợp. Kết quả đạt được của luận văn: Tổng quan về các hình loại công trình đê biển; Đề xuất một số giải pháp kết cấu công trình đê biển có thể ứng dụng để xây dựng trên tuyến Vũng Tàu - Gò Công.
Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu cho phương án chọn. Phương pháp tính toán kết cấu cho phương án lựa chọn. Đề xuất giải pháp thi công đê biển theo phương án lựa chọn. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
Tổng quan các dạng công trình đê biển trên thế giới[3] Ngay từ xa xưa đê biển đã được sử dụng như một giải pháp hữu hiệu cho việc chống lại các tác hại do thủy triều, gió bão, ngập lụt và cả mở rộng thêm đất đai (quai đê lấn biển). Ngày nay, với sự phát triển khoa học và kỹ thuật, đê biển được xây dựng không chỉ nhằm mục đích bảo vệ ngăn triều và chống ngập lụt cho các khu vực thấp mà còn lợi dụng tổng hợp đa mục tiêu như tạo hồ dự trữ nước ngọt phục vụ phát triển nông nghiệp, thủy sản, hình thành các khu đô thị, khu kinh tế, cảng biển mới, tạo trục giao thông kết nối các vùng, các khu kinh tế, phát triển du lịch trong vùng, xây dựng các nhà máy điện triều… Cho đến nay, nhiều nước trên thế giới đã và đang xây dựng những tuyến đê biển có quy mô lớn với nhiệm vụ tổng hợp như : Hà Lan, Triều Tiên, Hàn Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Nga, Mỹ … Các dạng công trình đê biển chủ yếu được sử dụng hiện nay bao gồm: - Đê biển dạng truyền thống mái nghiêng; - Đê biển có kết cấu dạng tường đứng; - Đê biển có kết cấu dạng xà lan, thùng chìm. Đê biển Hà Lan The Netherlands là cái tên mà người ta đặt cho Hà Lan, có nghĩa là vùng đất thấp hay còn gọi là vùng trũng, với nhiều khu vực ngập lụt, nhiễm mặn, phèn hoá, châu thổ chịu lũ chính của lưu vực sông Rhin, thường xuyên hứng chịu triều cường của biển Bắc.