Tài liệu Nghiên cứu phương pháp tính toán thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. áp dụng thiết kế thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc để gia cố đê biển hải thịnh nam định

LỜI CẢM ƠN. Sau khi thực hiện luận văn, với sự nỗ lực cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, gia đình, cơ quan, bạn bè và đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu phương pháp tính toán thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. Áp dụng thiết kế thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc để gia cố đê biển Hải Thịnh - Nam Định “ đã được hoàn thành. Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đối với ban giám hiệu, các thầy cô trong phòng đào tạo đại học và sau đại học, Khoa công trình -Trường đại học thủy lợi đã giảng dạy, giúp đỡ nhiệt tình trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Đồng thời tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của người hướng dẫn TS. Nguyễn Thanh Bằng. Tác giả chân thành cảm ơn Viện khoa học thủy lợi Việt Nam đã giúp đỡ nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Do thời gian và sự hiểu biết còn hạn chế, luận văn chắc còn nhiều thiếu sót, tác giả mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô cũng như sự góp ý của bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả có được kết quả hôm nay chính là do sự dạy bảo ân cần của các thầy giáo, cô giáo cùng sự động viên khích lệ của cơ quan, đồng nghiệp, bạn bè, gia đình trong thời gian vừa qua. Tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2015. Tác giả Đào Xuân Minh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan về đề tài nghiên cứu là công trình của cá nhân tôi. Tôi chịu mọi trách nhiệm về nội dung của đề tài nghiên cứu này. Các kết quả nghiên cứu của đề tài này là hoàn toàn trung thực. Tác giả. Đào Xuân Minh MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................... 1 2. Mục đích của Đề tài .............................................................................. 2 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ........................................ 2 4. Kết quả dự kiến đạt được..................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG ĐÊ BIỂN VIỆT NAM, TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG VẬT LIỆU ASPHALT ĐỂ GIA CỐ ĐÊ BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM. ......................... 4 1.1. Tổng quan về thực trạng đê biển Việt Nam. ...................................... 4 1.1.1 Thực trạng đê biển Việt Nam. ......................................................... 4 1.1.2 Đê biển tỉnh Quảng Ninh................................................................. 6 1.1.3 Đê biển từ Hải Phòng –Ninh Bình.................................................. 7 1.1.4 Đê biển các tỉnh từ Thanh Hoá đến Hà Tĩnh ............................... 10 1.1.5 Đê biển các tỉnh từ Quảng Bình đến Quảng Nam. ...................... 12 1.1.6 Đê biển các tỉnh từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang. ........................ 14 1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vật liệu asphalt để gia cố đê biển trên thế giới và ở Việt Nam. ............................................................. 16 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới. .............................................. 16 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam. ............................................... 23 1.3. Kết luận................................................................................................ 26 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VẬT LIỆU HỖN HỢP ASPHALT CHÈN TRONG ĐÁ HỘC. ........................................................................................................ 28 2.1. Cơ sở khoa học. ................................................................................... 28 2.2. Vật liệu sử dụng và phương pháp thí nghiệm. ................................. 30 2.2.1 Vật liệu sử dụng dùng cho vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. ........................................................................................................... 31 2.2.1.1 Cốt liệu chính. ........................................................................... 31 2.2.1.2 Bột đá. ....................................................................................... 34 2.2.1.3 Bitumen ..................................................................................... 35 2.2.2 Phương pháp thí nghiệm. .............................................................. 35 2.2.2.1 Yêu cầu chuẩn bị mẫu. .............................................................. 36 2.2.2.2 Yêu cầu về thiết bị dùng để chuẩn bị mẫu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. ......................................................................................... 36 2.2.2.3 Chuẩn bị hỗn hợp. .................................................................... 39 2.2.2.4 Tiến hành thí nghiệm mẫu vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. ................................................................................................... 39 2.3. Phương pháp tính toán thiết kế thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc.................................................................. 41 2.3.1 Trình tự thiết kế thành phần vật liệu hỗn hợp chèn trong đá hộc. .................................................................................................................. 41 2.3.1.1 Thiết kế trong phòng thí nghiệm. .............................................. 41 2.3.1.2 Thiết kế tại trạm trộn. ............................................................... 42 2.3.2 Tính toán thành phần hỗn hợp ..................................................... 44 2.3.2.1 Tính toán cốt liệu cho vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc ......................................................................................................... 44 2.3.2.2 Xác định hàm lượng nhựa tối ưu. ............................................. 45 2.4. Kết luận................................................................................................ 47 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦA VẬT LIỆU HỖN HỢP ASPHALT CHÈN TRONG ĐÁ HỘC GIA CỐ MÁI ĐÊ BIỂN HẢI THỊNH – NAM ĐỊNH. ............................................................................................................. 49 3.1. Đặc điểm khu vực Hải Thịnh – Nam định. ...................................... 49 3.1.1 Điều kiện khí tượng – khí hậu....................................................... 49 3.1.2 Đặc điểm hải văn. ........................................................................... 51 3.1.3 Các hình thức phá hoại kết cấu gia cố mái đê biển. .................... 52 3.2. Giải pháp và lựa chọn vật liệu sử dụng. ........................................... 55 3.2.1 Giải pháp xử lý. .............................................................................. 55 3.2.2 Lựa chọn vật liệu sử dụng. ............................................................ 55 3.3. Kết quả nghiên cứu lựa chọn thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. ........................................................................ 60 3.3.1 Lựa chọn thành phần cấp phối trong phòng thí nghiệm. ............ 60 3.3.1.1 Tính toán thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. ......................................................................................... 60 3.3.1.2 Điều kiện thí nghiệm:................................................................ 62 3.3.2 Kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm................................. 63 3.3.2.1 Kết quả thí nghiệm độ nhớt....................................................... 63 3.3.2.2 Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích. ................................... 64 3.3.2.3 Lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu trong phòng thí nghiệm. ..... 66 3.3.3 Thí nghiệm cấp phối đã chọn ngoài trạm trộn. ............................ 66 3.3.3.1 Công tác chuẩn bị. .................................................................... 67 3.3.3.2 Công tác thí nghiệm. ................................................................. 67 3.3.3.3 Kết quả thí nghiệm. ................................................................... 68 3.4. Kết luận................................................................................................ 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO. ........................................................................... 74 PHỤ LỤC ………………………………………………………………….75 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Một số hình ảnh vỡ đê, kè. ...................................................................8 Hình 1.2: Thi công tưới nhựa mái đê ở nước ngoài. .......................................22 Hình 2.1: Ứng dụng vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc thi công đê biển Hà Lan năm 2013 ...........................................................................................28 Hình 2.2: Thiết bị đo độ nhớt. ............................................................................37 Hình 2.3: Giá thí nghiệm tại trạm trộn .............................................................38 Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ trộn hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc[2]. .....43 Hình 2.5: Sơ đồ trạm trộn hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc[2]. ...............44 Hình 3.1: Lớp gia cố bị bong tróc tại đê Hải Thịnh - Nam Định. ................54 Hình 3.2: Mái đê sụt lún mất liên kết tại đê Hải Thịnh - Nam Định. ............54 Hình 3.3: Quan hệ giữa hàm lượng nhựa và độ nhớt. ....................................64 Hình 3.4: Quan hệ giữa hàm lượng nhựa và khối lượng thể tích. .................65 Hình PL.1. Sạt lở đê ở Quảng Nam. .....................................................................75 Hình PL.2. Hiện trạng đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang. .....................75 Hình PL.3. Công trình đập mỏ hàn biên bảo vệ đê biển. ..................................76 Hình PL.4. Đê giảm sóng ......................................................................................76 Hình PL.5. Công trình mỏ hàn chữ T bảo vệ đê biển. .......................................77 Hình PL.6. Cụm bẫy cát biên ở Giao Thủy – Nam Định. ..................................77 Hình PL.7. Đê biển ở Hà Lan. ..............................................................................78 Hình PL.8. Đê biển Saemangeum ở Hàn Quốc ..................................................78 Hình PL.9. Thi công bê tông nhựa trên mái nghiêng của đê ở nước ngoài. ...79 Hình PL.10.Kiểm soát nhiệt độ hỗn hợp ......................................................... 79 Hình PL.11.Thí nghiệm cốt liệu…………………………………………… .. ……80 Hình PL.12.Thí nghiệm khối lượng thể tích hỗn hợp………………… ... ……..80 Hình PL.13.Thí nghiệm độ nhớt hỗn hợp……………………………… ... ……..81 Hình PL.14.Kiểm tra độ thâm nhập của hỗn hợp vào trong đá hộc… ...... …..81 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tổng hợp loại vật liệu hỗn hợp bitum, đặc tính kỹ thuật và phạm vi áp dụng[14]. .................................................................................................... 18 Bảng 1.2: Chỉ tiêu thiết kế tương ứng với chiều cao sóng[14]. ..................... 22 Bảng 2.1: Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm ......................................... 32 Bảng 2.2: Yêu cầu thành phần hạt của cát dùng trong vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. .............................................................................. 33 Bảng 2.3: Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát ................................................ 33 Bảng 2.4: Các chỉ tiêu cơ lý của bột đá .......................................................... 34 Bảng 2.5: Hàm lượng nhựa tham khảo dùng để đúc mẫu. ............................. 47 Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của bột đá ........................... 56 Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu cơ lý của cát vàng .................. 57 Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu cơ lý của đá dăm .................... 58 Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu cơ lý bitum .............................. 59 Bảng 3.5: Bảng kết quả thử nghiệm đá hộc. ................................................... 60 Bảng 3.6: Hàm lượng nhựa lựa chọn dùng để đúc mẫu và thí nghiệm độ nhớt trong phòng thí nghiệm ................................................................................... 61 Bảng 3.7: Kết quả thí nghiệm độ nhớt của hỗn hợp ....................................... 63 Bảng 3.8: Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích .......................................... 64 Bảng 3.9: Kết quả thí nghiệm độ phân tầng ................................................... 65 Bảng 3.10: Kết quả lựa chọn thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc trong phòng thí nghiệm. .................................................... 67 Bảng 3.11: Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích, độ nhớt ở nhiệt độ 1500C, độ phân tầng tại trạm trộn. ............................................................................. 68 Bảng 3.12: Kết quả thí nghiệm rút viên đá khỏi khối đổ tại hiện trường ....... 69 Bảng 3.13: Thành phần cấp phối vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc.……69 CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CP : Cấp phối. HL : Hàm lượng. MHB : Mỏ hàn biên. ĐGS : Đê giảm sóng. MCT : Mỏ hàn chữ T. BCB : Bẫy cát biên. N : Đơn vị đo lực (Newton). TN : Thí nghiệm. TB : Trung bình. KL : Khối lượng. KLTT : Khối lượng thể tích. NCKH : Nghiên cứu khoa học PTNT : Phát triển nông thôn. PAM : Chương trình lương thực Liên Hiệp Quốc. ADB : Ngân hàng phát triển Á Châu. FAO : Tổ chức lương thực thế giới. NN : Nông nghiệp. TP : Thành phố. -1- MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nước ta có trên 3200 km bờ biển trải dài từ Bắc vào Nam với hệ thống đê biển đã được hình thành củng cố qua nhiều thời kỳ. Hệ thống đê biển là tài sản quý của Quốc Gia, là hạ tầng cơ sở quan trọng đối với sự phát triển ổn định kinh tế, xã hội, quốc phòng và an ninh cho cả nước nói chung và nhân dân vùng ven biển nói riêng. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng như hiện nay sóng biển và sóng tràn đang trở thành một dạng tải trọng đặc biệt trong thiết kế đê biển. Các giải pháp công nghệ mới, công nghệ tiên tiến nhằm ổn định toàn bộ thân đê, tăng cường ổn định lớp gia cố mái thượng lưu chịu được sức mạnh của sóng lớn và ăn mòn của nước biển và giải pháp công trình cho mái hạ lưu đê khi có sóng tràn qua là rất cần thiết và có tính khoa học cao. Nhiều nước trên thế giới, trong đó có Hà Lan, nghiên cứu thành công và sử dụng rất phổ biến vật liệu cát, đá và bitum bảo vệ mái đê biển. So với các vật liệu gia cố chúng ta thường dùng trước đây là bê tông hoặc bê tông cốt thép thì vật liệu hỗn hợp bitum, cát, đá có những tính năng ưu việt hơn, đó là: khả năng chống xâm thực trong môi trường nước biển tốt hơn nhiều, khả năng biến dạng, đàn hồi tốt, có thể thích ứng một cách mềm dẻo với những biến dạng, lún sụt của nền đê và thân đê, hạn chế được những lún sụt, xói lở cục bộ của đê biển, độ bền và tuổi thọ cao hơn nhiều, v.v… Ở nước ta, vấn đề này đang được nghiên cứu, tuy nhiên để có thể ứng dụng vào thực tế của Việt Nam đòi hỏi phải có những nghiên cứu bài bản và có hệ thống từ việc nghiên cứu phương pháp thiết kế thành phần, các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu hỗn hợp asphalt, quy trình công nghệ thiết kế, thi công, quản lý vận hành, bảo dưỡng đến việc đánh giá tác động đến môi trường. -2- Luận văn chỉ tập trung vào đối tượng là vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc để gia cố đê biển và chỉ nghiên cứu khía cạnh thiết kế thành phần cấp phối, các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của vật liệu hỗn hợp đảm bảo yêu cầu thi công trong điều kiện vật liệu, công nghệ, khí hậu, môi trường Việt Nam, đây là vấn đề hết sức quan trọng trong việc chuyển giao ứng dụng loại vật liệu này vào điều kiện Việt Nam. Do vậy vấn đề nghiên cứu của luận văn là cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 2. Mục đích của Đề tài - Làm chủ được phương pháp thiết kế thành phần cấp phối của vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. - Xác định được thành phần cấp phối của vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc gia cố mái đê biển Hải Thịnh – Nam Định. 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu a. Cách tiếp cận Sử dụng các sách, báo của nước ngoài và trong nước về nghiên cứu đê biển và vật liệu hỗn hợp asphalt gia cố đê biển. Tiếp cận từ các thành tự khoa học công nghệ trong và ngoài nước. Chuyên gia trong và ngoài nước. b. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra thu thập thông tin: Tổng hợp tài liệu, đánh giá tổng quan các nghiên cứu liên quan ở trong nước và trên thế giới. - Phương pháp thống kê, kế thừa chọn lọc. - Phương pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. 4. Kết quả dự kiến đạt được - Nắm vững và làm chủ được phương pháp thiết kế thiết kế thành phần cấp phối của vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc. -3- - Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của các vật liệu đầu vào (Bitumen, bột đá, đá dăm, cát vàng). - Thành phần cấp phối của vật liệu hỗn hợp asphalt chèn trong đá hộc sử dụng để gia cố mái đê biển Hải Thịnh – Nam Định. - Quan hệ giữa độ nhớt của hỗn hợp asphalt và thành phần cấp phối hỗn hợp. -4- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG ĐÊ BIỂN VIỆT NAM, TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG VẬT LIỆU ASPHALT ĐỂ GIA CỐ ĐÊ BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM. 1.1. Tổng quan về thực trạng đê biển Việt Nam. 1.1.1 Thực trạng đê biển Việt Nam. Nước ta có chiều dài đường bờ biển dài và có hệ thống đê cửa sông và đê biển tương đối lớn. Kể từ thế kỷ 13 đê biển đã được hình thành và phát triển đến nay. Ban đầu là những đoạn đê nhỏ lẻ, thấp yếu ở Bắc Bộ, dần dần được nối kết lại, bồi trúc thêm. Vài thập kỷ gần đây, bên cạnh những nỗ lực của nhà nước và nhân dân ta, một số dự án củng cố, nâng cấp hệ thống đê biển đã thực hiện, như: PAM 4617 (1993-1998); PAM 5325 (1996-2000) của FAO; hoặc từ các nguồn tài trợ như ADB (2000), CARE, CEC, OXFAM...làm cho đê biển nước ta được củng cố và nâng cấp đáng kể. Tuy nhiên, việc đầu tư còn mang tính chắp vá, thiếu đồng bộ, chủ yếu tập trung vào việc đắp tôn cao, áp trúc thân đê bằng đất khai thác tại chỗ. Do vậy đê biển phần lớn vẫn chưa đạt các chỉ tiêu thiết kế tối thiểu. Vì vậy, đê nhanh bị xuống cấp và thường xuyên hư hỏng. Với tình hình biến đổi khí hậu và nước biển dâng như hiện nay thì việc các tuyến đê biển của chúng ta dễ bị tàn phá, hư hỏng là điều dễ hiểu. Các tuyến đê biển được đắp từ hàng chục năm về trước và thường xuyên được củng cố hàng năm, đê biển của vùng đồng bằng Bắc Bộ phần lớn được đắp từ thời nhà Trần, đê biển Thanh Hóa, Nghệ An được hình thành từ những năm 1930, phần lớn đê biển và đê cửa sông khu vực miền Trung được đắp trước và sau năm 1975. Các tuyến đê biển được hình thành chủ yếu do nhân dân tự đắp để bảo vệ sản xuất, Nhà nước hỗ trợ kinh phí để đắp một số đê biển quan trọng. Do tình hình kinh tế những năm trước đây, đất nước ta còn khó khăn, lạc hậu và đi lên từ chiến tranh do vậy mà việc ưu tiên cho việc -5- phát triển kinh tế xã hội vẫn còn tập trung vào các mảng khác, đầu tư nâng cấp cho đê biển chưa được quan tâm đúng mực và cũng chưa đánh giá được tầm quan trọng của đê biển trong chiến lược phát triển kinh tế. Trong tương lai vấn đề biển đảo là vấn đề sống còn và then chốt của các quốc gia khi mà lợi ích từ biển mang lại là vô cùng lớn cả về kinh tế và chính trị thì việc đầu tư nâng cấp, củng cố đê biển là vấn đề cần được quan tâm và xem xét kỹ lưỡng trong chiến lược phát triển của đất nước. Chúng ta cần phải thay đổi tư duy nhận thức về đê biển cũng giống như người Hà Lan gắn đê biển của mình với lịch sử phát triển của đất nước. Do tính chất và biên độ thuỷ triều, mức độ ảnh hưởng của bão hàng năm và hình thái địa hình đối với từng vùng có khác nhau mà sự ra đời cũng như yêu cầu về quy mô của đê biển cũng có sự khác nhau. Đối với vùng ven biển miền Trung có những đụn cát hình thành ven biển như những đoạn đê tự nhiên ngăn mặn. Ở vùng gần các cửa sông Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình, Ba Lạt, Ninh Cơ, đáy bờ biển được bồi cao và lấn ra ngoài biển, nhân dân đắp quai đê lấn biển nên hình thành 2, 3 tuyến đê biển, có tuyến mới bảo vệ cho hàng ngàn hecta diện tích như đê biển Bình Minh (huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình), khu Đình Vũ (Hải Phòng), đê biển Nga Sơn, tỉnh Thanh Hoá. Ở vùng xa cửa sông, một số nơi bãi biển liên tục bị hạ thấp, biển lấn vào đất liền đe doạ đến an toàn của đê biển, đê cũng được đắp thành hai tuyến (tuyến chính và tuyến dự phòng) như một số đoạn đê biển Hải Hậu, một số khu vực biển lấn do bãi bị hạ thấp, gây xói lở bờ như khu vực Hậu Lộc (Thanh Hoá), Xuân Hội, Cẩm Nhượng (Hà Tĩnh), Bàu Tró (Quảng Bình), Hoà Duân (Thừa Thiên Huế), Tam Thanh (Quảng Nam). Một số tuyến đê biển được đắp vòng khép kín bảo vệ dân sinh, kinh tế như tuyến đê biển Hà Nam (Quảng Ninh), đê biển Cát Hải (Hải Phòng). -6- Đê biển từ được hình thành qua nhiều thời kỳ khác nhau nên thiếu sự đồng bộ, không thống nhất về các chỉ tiêu thiết kế, xây dựng và hầu như chưa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nhất là trong điều kiện triều cường kết hợp với gió bão và đặc biệt là trong xu thế nước biển ngày càng dâng cao. 1.1.2 Đê biển tỉnh Quảng Ninh Vùng Quảng Ninh với diện tích chủ yếu là đồi núi, thậm chí là có các dải núi chạy dọc ra phía biển, vùng đất bằng phẳng khá ít, địa hình khá cao do vậy hệ thống đê ở khu vực này khá lớn. Đê biển vùng Quảng Ninh được đắp với kết cấu chủ yếu là đất núi vì ở đây có rất nhiều mỏ đất núi ven biển, do vậy việc khai thác và thi công khá thuận lợi, nên kết cấu thân đê khá tốt, ổn định. Khu vực này có Vịnh Hạ Long nên cũng ít chịu tác động mạnh trực tiếp từ biển. Tất cả các đảo rải rác và nằm xen kẽ nhau trên biển vô hình đã tạo ra một bức tường chắn gió cho khu vực bên trong, do vậy khi có gió bão thì sóng cũng không thể lớn bằng những khu vực chịu tác động trực tiếp từ biển vào. Vì thế hệ thống đê ở đây khá an toàn và có thể chịu được bão cấp 10. Mặt khác, đây là khu vực chủ yếu phát triển du lịch do vậy đê biển cũng được ưu tiên nâng cấp, sửa chữa tu bổ thường xuyên hơn. Chủ yếu đê biển có bề rộng mặt đê nhỏ khoảng 3,0m - 4,0m. Nhiều đoạn đê có chiều rộng mặt đê B < 2,0m như một số đoạn thuộc các tuyến đê Hà Nam, đê Bắc Cửa Lục, đê Hoàng Tân (tỉnh Quảng Ninh). Mái đê biển cũng có sự sai khác nhau giữa các vùng, các đoạn: mái phía biển 2/1 - 3/1 (đối với đoạn đê đã được nâng cấp từ 3/1 - 4/1), mái phía đồng từ 1,5/1 - 2/1 (đối với đoạn đê đã được nâng cấp từ 2/1 - 3/1). Cao độ đỉnh đê được lấy theo tiêu chuẩn thiết kế và kết quả khác nhau giữa các vùng. -7- Chiều rộng mặt đê nhiều tuyến còn nhỏ gây khó khăn cho việc giao thông cũng như kiểm tra, ứng cứu đê như tuyến đê Hà Nam. Ngoài ra, công trình bảo vệ bờ biển còn có thể kể đến công trình khu vực cửa sông Bắc Luân, mũi Tràng Vĩ, mũi Ngọc; công trình có tính tôn tạo là khu biển Hòn Gai, Bãi Cháy, đảo Tuần Châu. 1.1.3 Đê biển từ Hải Phòng –Ninh Bình. Đây là vùng có hệ thống đê biển lẫn đê sông khá phức tạp, với hệ thống sông ngòi dày đặc và rất nhiều cửa sông đổ ra biển, do vậy hệ thống đê biển ở đây bị chia cắt nhiều. Các tuyến đê biển khu vực này đóng vai trò trọng yếu trong hệ thống đê biển của đồng bằng Bắc Bộ, nó bảo vệ một khu vực đồng bằng rộng lớn, với mật độ dân số đông và tập trung nhiều khu phát triển kinh tế xã hội của miền Bắc và của cả nước. Mặt khác đây lại là nơi tập trung nhiều bão nhất vùng đồng bằng Bắc bộ, bão chủ yếu đổ bộ vào khu vực này. Do vậy những tuyến đê ở đây liên tục chịu ảnh hưởng và tác động của những trận bão. Đất đắp đê chủ yếu là đất cát pha, có độ chua lớn không trồng cỏ được, do vậy kết cấu thân đê khá yếu, lại được xây dựng từ lâu và chỉ đầu tư nâng cấp chắp vá vì vậy rất dễ bị sạt lở, và không có khả năng chống lại sóng tràn qua mặt đê khi có bão lớn. Đê thường bị sạt lở cục bộ tại một số đoạn hoặc bị phá hủy toàn bộ tại một số vị trí xung yếu khi bị ảnh hưởng của bão. Tuy đã có rất nhiều hình thức bảo vệ đê biển nhưng thực tế đã chứng minh cho ta thấy được rằng còn rất nhiều điều cần phải làm và nghiên cứu thêm. Hàng năm chúng ta vẫn phải đầu tư chi phí duy tu bảo dưỡng, nâng cấp xử lý sự cố các tuyến đê biển trong và sau mùa mưa bão. Đặc biệt, trong năm 2005, vùng ven biển nước ta liên tiếp chịu ảnh hưởng trực tiếp của các cơn bão số 2, số 6 và số 7 với sức gió mạnh cấp 11, cấp 12, giật trên cấp 12, vượt mức -8- thiết kế của đê biển. Đặc biệt bão số 7 lại đổ bộ vào đúng thời kỳ triều cường (là tổ hợp bất lợi ít gặp) dẫn đến các sự cố nghiêm trọng. Nước biển tràn qua đỉnh đê, gây sạt lở trên 54 km đê thuộc Hải Phòng, Nam Định, Thái Bình, Thanh Hóa. Đặc biệt gây vỡ đứt một số đoạn thuộc các tuyến đê Cát Hải (Hải Phòng), Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định), với tổng chiều dài 1.465 m, hình 1.1. Vỡ đê kè biển Tiên Lãng – Hải Phòng Hình 1.1: Vỡ đê kè biển Hải Hậu – Nam Định Một số hình ảnh vỡ đê, kè. - Nhiều đoạn thuộc tuyến đê đang đứng trước nguy cơ bị vỡ (nếu xảy ra bão vượt tần suất thiết kế) do bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân, mái kè bảo vệ mái đê biển, đe doạ trực tiếp đến an toàn của đê biển. Một số đoạn trước đây có rừng cây chắn sóng bị phá huỷ, nay chịu tác động trực tiếp của sóng, thuỷ triều nên nếu không được bảo vệ sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào. Nhiều đoạn trước đây có 2 tuyến khi tuyến đê ngoài được nâng cấp tạo tâm lý chủ quan, tuyến 2 không được chú ý đầu tư thích đáng nên nay đang bị xuống cấp nghiêm trọng, hiện chỉ là bờ bao nhỏ có cao độ rất thấp, nếu tuyến đê ngoài bị vỡ tuyến 2 không còn khả năng bảo vệ sản xuất, tính mạng và tài sản nhân dân vùng được bảo vệ. - Nhiều đoạn đê biển chưa đảm bảo cao trình thiết kế, cao độ đê khoảng từ +3,5m - +5,0m trong khi cao độ thiết kế là từ +5,0m - +5,5m. -9- - Đa số các tuyến đê ban đầu được đắp có chiều rộng mặt đê B< 3,0m, đến nay trừ các tuyến đê biển I, II, III (chiều dài khoảng 46,913km) thuộc Hải Phòng có chiều rộng mặt đê B = 5,0m, còn lại 152,5km đê có chiều rộng khoảng 4,0m - 4,5m, 150 km có chiều rộng 3,0m - 4,0m và 125 km có chiều rộng B < 3,0m, cá biệt có nơi chỉ rộng 1,6m - 2,5m, Chiều rộng mặt đê nhỏ gây khó khăn cho việc giao thông cũng như kiểm tra, ứng cứu đê như các tuyến đê biển số 5, 6, 7, 8 (Thái Bình) v.v. - Đến nay mới xây dựng được khoảng gần 90 km kè bảo vệ mái/484km đê biển, nên những nơi mái đê phía biển chưa có kè bảo vệ hoặc không còn cây chắn sóng vẫn thường xuyên bị sạt lở hoặc có nguy cơ sạt lở đe doạ đến an toàn của đê biển, đặc biệt là trong mùa mưa bão. Như vậy, có thể thấy rằng hệ thống đê biển từ Hải Phòng đến Ninh Bình còn nhiều đoạn chưa được nâng cấp nên còn thấp, nhỏ thiếu cao trình, mặt đê nhỏ, hầu hết chưa được cứng hoá dễ bị xói sạt, lầy lội khi mưa, bão nên không đáp ứng được yêu cầu giao thông, gây khó khăn cho việc ứng cứu. Đặc biệt một số đoạn bãi biển bị hạ thấp gây sạt lở kè bảo vệ mái đê biển, một số đoạn đê đang đứng trước nguy cơ có thể bị phá vỡ. Sau khi được đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua dự án và quá trình tu bổ hằng năm, các tuyến đê biển nhìn chung đảm bảo chống được mức nước triều cao tần suất 5% có bão cấp 9. Thời gian gần đây cũng đã được tập trung đầu tư và củng cố, có nhiều nghiên cứu và giải pháp để tăng độ ổn định của đê bằng các biện pháp gia cố mái, tuy nhiên vẫn chưa đạt được hiệu quả như mong muốn. Một số biện pháp công trình được nghiên cứu và thi công tại khu vực này như: + Mái đê phía biển được gia cố bằng các tấm bê tông cốt thép ghép lại với nhau, hoặc thi công xây, lát đá trong khung dầm bê tông cốt thép. -10- + Mái đê phía sông thì trồng cỏ, hoặc chia khung bê tông cốt thép bên trong trồng cỏ để chống xói. + Các công trình phụ trợ bảo vệ bờ: + Mỏ hàn biên (MHB): là loại mỏ hàn được xây dựng vuông góc với đường bờ vươn mũi ra vùng sóng vỡ, nó ngăn cản dòng vận chuyển bùn cát ven bờ tạo ổn định cho bờ và bảo vệ chân đê. Mỏ hàn thường được làm bằng các khối bê tông có trọng lượng và kích thước lớn như: Tetrapot, Dolot... hoặc chôn các hàng ống buy bên trong có chứa đá hộc. Đây là loại hình công trình dùng phổ biến ở nước ta, tuy vậy hiệu quả chưa được như đánh giá nghiên cứu. + Đê giảm sóng (ĐGS): Chức năng chủ yếu của đê giảm sóng là giảm chiều cao sóng tới và gây bồi khu vực giũa tường và bờ, tạo ra các roi cát phía sau tường tạo ổn định tốt bờ phía trong. Loại này ít được dùng ở Việt Nam. + Mỏ hàn chữ T (MCT): là sự kết hợp giữa đê giảm sóng và mỏ hàn biên. Loại hình này phát huy tác dụng tốt tuy nhiên mới đây mới được dùng như tại: Hải Phòng, Nam định. + Một loại hình nữa mà mới đây mới được triển khai ở Nam định và mới được các nhà khoa học Việt Nam đặt tên đó là: Bẫy cát biên (BCB). Nó là công trình biến thể của mỏ hàn chữ T với tổ hợp gồm ba bộ phận chủ thể là: Đê giảm sóng, đê nối (nối giữa đê giảm sóng và bờ) đê nối này thường chỉ là đường thi công nên có cao trình thấp và không có các cục bê tông biến hình như mỏ hàn chữ T nên nó còn thêm bộ phận thứ ba là tường dọc chân kè ( bằng các cục bê tông biến hình) chống đá bay ( văng ) lên mái kè làm hư hỏng kè. 1.1.4 Đê biển các tỉnh từ Thanh Hoá đến Hà Tĩnh. Vùng ven biển các tỉnh từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh là vùng đồng bằng nhỏ hẹp của hệ thống sông Mã, sông Cả, cũng là một trong những vùng trọng -11- tâm về phát triển kinh tế, địa hình ven biển thấp trũng và cao dần về phía Tây. Đây là vùng thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai (đặc biệt là bão, áp thấp nhiệt đới), biên độ thuỷ triều nhỏ hơn vùng biển Bắc Bộ, vùng ven biển đã bắt đầu xuất hiện các cồn cát có thể tận dụng được như các đoạn đê ngăn mặn tự nhiên. Tổng chiều dài các tuyến đê biển, đê cửa sông khu vực này khoảng 406,4km. Mặc dù đã được quan tâm đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua dự án PAM 4617, OXFAM, CEC, CARE, đặc biệt ADB hỗ trợ khôi phục sau trận bão số 4 năm 2000, và gần đây là chương trình củng cố nâng cấp đê biển nhưng tuyến đê biển nhìn chung là thấp nhỏ. Một số tồn tại chính của tuyến đê biển từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh như sau: - Còn khoảng 222,8 km/406,4 km đê biển, đê cửa sông thấp nhỏ, chưa đảm bảo cao trình chống lũ, bão theo tần xuất thiết kế (cao độ đỉnh đê còn thấp hơn từ 0,5m - 1,0m so với cao độ thiết kế). - Chiều rộng mặt đê còn nhỏ: chỉ có khoảng 29 km có chiều rộng khoảng 4,0m, 192km có chiều rộng B = 3,0m -4,0m, vẫn còn 185,4 km có chiều rộng mặt đê dưới 3,0m, nhiều đoạn mặt đê nhỏ hơn 2,0m gây khó khăn trong việc chống lũ, bão cũng như giao thông (nhiều tuyến đê xe ô tô không thể đi lại dọc theo tuyến đê). - Bãi biển ở một số đoạn vẫn có xu hướng bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân kè, đe doạ đến an toàn của đê biển như đoạn Ninh Phú, Hậu Lộc (tỉnh Thanh Hoá), đoạn kè Cẩm Nhượng, đê Hội Thống (tỉnh Hà Tĩnh). - Mặt đê phần lớn chưa được gia cố cứng hoá, lại không bằng phẳng nên về mùa mưa bão mặt đê thường bị sạt lở, lầy lội nhiều đoạn không thể đi lại được. - Mái phía biển nhiều nơi chưa được bảo vệ, vẫn thường xuyên có nguy cơ sạt lở đe doạ đến an toàn của đê, đặc biệt trong mùa mưa bão. -12- - Mái đê phía đồng chưa được bảo vệ nên bị xói, sạt khi mưa lớn hoặc sóng tràn qua. - Dải cây chắn sóng trước đê biển, đặc biệt là đê cửa sông nhiều hơn ở vùng biển Bắc Bộ nhưng chưa đủ, cần tiếp tục trồng cây chắn sóng và tăng cường công tác quản lý, bảo vệ. - Một vấn đề tồn tại lớn đối với các tuyến đê biển vùng này là hệ thống cống dưới đê rất nhiều về số lượng, hầu hết đã được xây dựng từ vài chục năm trước đây với kết cấu tạm bợ và đang bị xuống cấp nghiêm trọng. Cần có quy hoạch lại, sửa chữa và xây dựng mới để đảm bảo an toàn cho đê, phù hợp với quy hoạc chung về phát triển sản xuất. 1.1.5 Đê biển các tỉnh từ Quảng Bình đến Quảng Nam. Vùng ven biển từ Quảng Bình đến Quảng Nam là vùng có diện tích nhỏ hẹp, phần lớn các tuyến đê biển đều ngắn, bị chia cắt bởi các sông, rạch, địa hình đồi cát ven biển. Một số tuyến bao diện tích canh tác nhỏ hẹp dọc theo đầm phá. Đây là vùng có biên độ thuỷ triều thấp nhất, thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai. Phần lớn các tuyến đê được đắp bằng đất thịt nhẹ pha cát, một số tuyến nằm sâu so với cửa sông và đầm phá đất thân đê là đất sét pha cát như đê Tả Gianh (Quảng Bình) đê Vĩnh Thái (Quảng Trị)… Một số đoạn đê đã được bảo vệ 3 mặt hoặc 2 mặt bằng tấm bê tông để cho lũ tràn qua như tuyến đê phá Tam Giang (Thừa Thiên Huế), đê hữu Nhật Lệ (Quảng Bình)... Ngoài các đoạn đê trực tiếp chịu tác động của sóng, gió được xây dựng kè bảo vệ, hầu hết mái đê được bảo vệ bằng cỏ, đê vùng cửa sông được bảo vệ bằng cây chắn sóng với các loại cây sú, vẹt, đước. Đê của vùng này có kết cấu đất thịt nhẹ pha cát nên cấu trúc đê khá yếu, không có khả năng chống lại triều cường và sóng lớn, hoặc bão cấp 9 trở lên, do vậy mà đê dễ bị xói lở, sạt sụt, thường các mái phía biển được bảo vệ bằng hệ thống cây chắn sóng, không có công trình gia cố nên khi có sóng to