Tháng 08/2011
CZM Sóc Trăng, Việt Nam
Thiết kế Đê phá sóng 2 Quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên vùng ven
biển tỉnh Sóc Trăng, Việt Nam

Thiết kế chi tiết của đê chắn sóng

2.1 Sóng 10
2.2 Vận tốc dòng chảy 11
2.3 Gió 11
2.4 Đất 11
3. THIẾT KẾ SƠ BỘ 12
4. ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU CỦA TRE 14
4.1 Tài liệu tham khảo 15
4.2 Đặc tính của vật liệu 15
4.3 Đặc tính phá hủy 16
5 THIẾT KẾ TĨNH ĐỊNH 17
5.1 Tải trọng do sóng và dòng chảy gây ra 17
5.1.1 Cọc đơn 17
5.1.2 Tường cọc (hệ nhóm cọc) 17
5.2 Sóng vỡ 19
5.3 Tác động 19
5.4 Trọng lượng người 20
5.5 Tải trọng gió 20
6 THIẾT KẾ ĐỊA KỸ THUẬT VÀ BẰNG CHỨNG VỀ AN TOÀN 20
6.1 Lực dọc trục 21
6.2 Lực ngang 22
7 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 27
7.1 Bản đồ vị trí và mô tả 27
7.2 Mặt trước, mặt cắt ngang và mặt bằng 28
7.3 Thông tin chi tiết 28
8 TIẾN ĐỘ XÂY DỰNG 29
8.1 Công tác chuẩn bị và thiết bị hiện trường 29
8.2 Xây dựng 30
8.3 Trình tự thi công 32
8.4 Hệ thống thoát nước 33
9 SỐ LIỆU 34
6

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1. Phân bố đường kính hạt bùn cát đáy tại Vĩnh Tân 12
Hình 2. Sự kết hợp đê chắn sóng tre và hàng rào tre kiến nghị 13
Hình 3. Nhìn mặt bên các hàng rào tre và đê chắn sóng tre (sơ đồ); hướng nhìn: Đông
Bắc 14
Hình 4. Tính toán mặt cắt ngang của một cọc tre 16
Hình 5. Các lực do sóng không vỡ tác dụng lên tường đứng 18
Hình 6. Minh họa phương pháp phản ứng lực nền bao gồm hệ thống tĩnh, đường cong,
áp lực đất ngang và mô men uốn 23
Hình 7. Phân phối mô men sinh ra cặp lực 25
Hình 8. Mối buộc (cột) được thực hiện với dây mây (DUNKELBERG, 2000) 29
Hình 9. Thanh gỗ tròn nhọn có tay cầm chuẩn bị thi công (trái), búa đầu để đóng cọc
đứng 30
Hình 10. Đóng cọc đứng sử dụng máy hướng cọc hoặc gầu máy đào 31
Hình 11. Cần thép hỗ trợ đóng cọc thẳng đứng với áp lực nước 31
Hình 12. Hệ thống thoát nước trong khu vực chính 33
Hình 13. Mặt cắt ngang của mương chính và mương nhỏ 34
Hình 14. Sơ đồ thiết lập thí nghiệm kiểm tra độ bền kéo (với 2 loại trụ tùy chọn) 36
Hình 15. Dây đai căng bao gồm cả cờ lê vành đai (trái), máy đo trọng lượng dạng cần cẩu
(bên phải) 37 7

DANH MỤC PHỤ LỤC

người gây ra.
Do đặc tính có hướng, vận chuyển bùn cát ở bờ biển có thể được chia thành:
 Vận chuyển bùn cát trên mặt cắt ngang (vận chuyển vào-/ra biển )
 Vận chuyển bùn cát dọc bờ
Vận chuyển bùn cát trên mặt cắt ngang gây ra thay đổi hình thái ngắn hạn của trầm tích,
ví dụ như trong các cơn bão. Vận chuyển bùn cát dọc bờ tạo ra sự thay đổi dài hạn của
mặt cắt bờ biển.
Trong một số lĩnh vực, chẳng hạn như khu vực tập trung của xã Vĩnh Tân, xói lở nghiêm
trọng đe dọa đến sự an toàn của đê và do đó là đe dọa người dân và đất nông nghiệp
nằm phía sau đê.
Động lực học hình thái trong khu vực tập trung của Vĩnh Tân đã được điều tra và phân
tích trong một nghiên cứu thực hiện bởi Đại học Công nghệ Hamburg trong năm 2009 và
2010 (LBERS & VON Lieberman, 2011).
Trong sự hợp tác với Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi miền Nam (SIWRR) dữ liệu có
sẵn liên quan đến bờ biển của tỉnh Sóc Trăng đã được nghiên cứu và phân tích. Mặc dù
dữ liệu về độ sâu, mực nước, lưu lượng của sông và vận chuyển bùn cát trong sông đã
có, dữ liệu cần thiết về vị trí xói lở, đặc biệt là về trường sóng lại không có. Vì vậy, các
đợt đo đạc được thực hiện để bù vào và xây dựng nền tảng cho các biện pháp bảo vệ bờ
biển tinh vi và hiệu quả. Trong ba đợt đo đạc thực tế, thông tin về dòng chảy, sóng, nồng
độ bùn cát và độ sâu đã được khảo sát. Các đợt khảo sát này đã bao hàm các mùa khác
nhau là mùa gió Đông Bắc và mùa gió Tây Nam.
Kết quả đo sóng cho thấy một sự phụ thuộc rõ ràng của sóng vào mùa gió . Dòng chảy đo
đạc được cho thấy thành phần dọc bờ gây ra bởi chuyển động của sóng thủy triều dọc
theo bờ biển phía Nam Việt Nam. Dòng chảy này tăng lên bởi gió mùa Đông Bắc.
Các cơ sở dữ liệu có sẵn và tạo ra đã được sử dụng để thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định
các mô hình toán số. Sự thay đổi đường bờ biển đã được tính toán xem xét dựa trên các

9

biện pháp bảo vệ khác nhau. Bên cạnh kỹ thuật thông thường, một cách tiếp cận khác


Tất cả những công trình xây dựng được thiết kế trong báo cáo này (đê phá sóng, hàng
rào dọc bờ và hàng rào vuông góc với bờ) nên được làm bằng tre.

Trước khi các giải pháp đề nghị và đồng ý được xây dựng, một kế hoạch thực tế phải
được đưa ra. Tài liệu này cung cấp các kế hoạch chi tiết xây dựng bao gồm tất cả các vị
trí, kích thước và xây dựng chi tiết theo hình thức bản đồ vị trí, mặt cắt ngang và mặt
bằng. Tất cả các xác minh tĩnh và địa kỹ thuật đã được thực hiện. Đối với giai đoạn thi
công, vài biện pháp để quản lý chất lượng, ví dụ như thí nghiệm xác định các lực bẻ gãy
của cọc tre và xác định sự hợp lý của việc đóng cọc tre được đề xuất.

Tài liệu này cung cấp các chi tiết kỹ thuật sản phẩm cho công trình xây dựng. Khối lượng
và các tính toán chi phí trong giá thành chào hàng phải được xác minh dựa trên các giá
thành ở địa phương. Trong thời gian giám sát thi công xây dựng, việc kiểm tra cường độ
của các cọc tre phải được thực hiện ra để định lượng các lực phá hủy (gãy) của cọc đơn

10

và của nhóm cọc. Độ sâu đóng của cọc cũng như các vật liệu xây dựng phải được kiểm
soát . Một tài liệu chi tiết của giai đoạn thi công công trình là cần thiết.
Việc xây dựng đê chắn sóng bằng tre và hàng rào tre ở Vĩnh Tân là phục vụ cho một dự
án thí điểm để chống xói lở và phục hồi rừng ngập mặn trong các điểm xói lở, nó cũng sẽ
được sử dụng để thu thập kiến thức cho việc áp dụng và tối ưu hóa trong tương lai thông
qua các tài liệu chi tiết và giám sát.
2. ĐIỀU KIỆN BIÊN

ALBERS & VON LIEBERMAN (2011) đã có mô tả chi tiết của khu vực điều tra, chế độ

]
Vận tốc gió
Chu kỳ đỉnh
T
p
(s)
Chiều cao sóng có
nghĩa H
s
(m)
1a
SW
16.28
6.04
0.58
1b
WSW
18.90
6.04
0.58
1c
W
15.75
9.70
0.54
2a
NNE
20.53
5.50
0.52

Các khảo sát bằng máy ADCP di động cho thấy dòng chảy hướng ra biển khi thủy triều
lên xuống khoảng 0,40 m/s và dòng chảy dọc bờ trong thời gian thủy triều lên khoảng
1,00 m/s, trong khi giá trị lớn nhất được đo ở phía ngoài khơi.

Mô hình thủy động lực học đã tính toán vận tốc dòng chảy giữa 0,20 và 0,50 m/s trong
khu vực gần bờ. Vì vậy, các kết quả tính toán từ mô hình và đo dòng chảy ở trong khu
vực trọng điểm cho thấy một mối tương quan tốt.

Đối với thiết kế đê chắn sóng, vận tốc dòng chảy 0,50 m/s được giả định. 2.3 Gió

Một trường hợp tải trọng có thể cho thiết kế của đê chắn sóng bằng tre, trong khi vận tốc
gió cao xảy ra khi nước thấp và tiếp xúc đầy đủ của đê chắn sóng. Đối với trường hợp
này một cơn gió thiết kế vận tốc 25 m/s theo kịch bản 2b (xem mục 2.1) dựa trên bộ dữ
liệu có sẵn được giả định. 2.4 Đất

Các mẫu vật liệu đáy được phân tích trong phòng thí nghiệm địa kỹ thuật. Hình 1 cho thấy
sự phân bố kích thước hạt của hai mẫu đáy tại bờ biển Vĩnh Tân. Đường kính hạt trung

12

bình là 0,0065 mm. Vật liệu đáy là bùn sét. Các mẫu vật liệu đáy khác trong vùng nghiên
cứu trọng điểm là loại bùn và vật liệu sét có đường kính hạt trung bình (D
50
) từ 0,003 và

Nếu khoảng trống giữa bãi bị xói lở và đoạn đê đang bị đe dọa được đóng lại, năng lượng
sóng sẽ bị tiêu tán trên bãi mới phát triển và đoạn đê đó sẽ được bảo vệ. Xóa bỏ khoảng
trống này sẽ tạo ra một tình trạng gần với thiên nhiên, không có xói mòn đáng kể ở hạ lưu
công trình. Do đó, việc bố trí các ô hàng rào tre tại đê được đề nghị kết hợp với đê chắn
sóng bằng tre song song với bờ biển.
Hình 2 cho thấy sự bố trí phu hợp. Giám sát công trình hợp lý sẽ cung cấp thông tin chi
tiết về hiệu quả của cả hai biện pháp.
Chiều dài của các hàng rào tre chỉ ra trong hình 2 cho biết thêm lên đến khoảng 400 m.
Chiều dài của đê chắn sóng tre là 100 m.
Hình 3 cho thấy các sơ đồ hình chiếu cạnh của hàng rào tre và đê chắn sóng bằng tre.

Hình 2. Sự kết hợp đê chắn sóng tre và hàng rào tre kiến nghị

14 Hình 3. Nhìn mặt bên các hàng rào tre và đê chắn sóng tre (sơ đồ); hướng nhìn: Đông
Bắc
Khoảng trống ở giữa hai hàng cọc tre được nhét đầy với bó cành cây. Bó cành cây phải
làm giảm dòng chảy và tiêu tan năng lượng sóng và phải được thấm đủ để cho các hạt
bùn cát đi vào trong hàng rào.

4. ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU CỦA TRE
Người ta biết rằng các tính chất cơ học của gỗ đặc bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu và
đất đai, vị trí, tuổi tác, thời gian chặt hạ, độ ẩm, vv. Hơn nữa, có những khác biệt đáng kể
dọc theo chiều dài của thân hoặc mặt cắt ngang của nó. Độ bền của gỗ cũng phụ thuộc
vào hướng của các lực tác dụng (song song hoặc vuông góc với hướng của các sợi).
Sự khác nhau về độ bền của tre với kết cấu một hình trụ rỗng với chiều dày khác nhau
của vỏ thân tre và độ dày các màng nút vuông góc với thân tre (đốt) lại càng khác xa
nhau. Một hình ảnh chính xác của các giá trị độ bền này chỉ có thể thu được thông qua


Bảng 2. So sánh các kết quả thí nghiệm
KN/cm2
Độ bền kéo
Độ bền nén
Mô đun biến
dạng
Độ bền uốn
Lindemann &
Steffens (2000)
14,8-38,4
6,2-9,3
2.000
7,6-27,6
Aicher (2000)
-
5,6
1,840
7,4-10
Hidalgo (1974)
19,19
3,93
2,150
-
Janssen (1981)

-
1,760
14,48
Trong khuôn khổ của thiết kế của đê chắn sóng tre, không có ý định thử nghiệm vật liệu
4.3 Đặc tính phá hủy
Đặc tính phá hủy thông thường khác nhau đáng kể từ đặc tính gãy của tre. Sự hư hỏng
của các sợi tre dẫn đến sư phá hủy của mặt cắt ngang. Vết nứt trên tre là không trùng
hướng với các sợi và năng lượng của tác động tiêu tan. Sự phát triển của các vết nứt
theo chiều dọc là cản trở bởi các nút (mắt đốt) của tre, dẫn đến tăng độ dẻo dai gãy của
tre. Lực tác động mạnh vượt trội sức chịu đựng của tre không gây ra gãy đột ngột . Điều
này là rất quan trọng cho việc thiết kế và kiểm tra độ bền kéo.
17

5 THIẾT KẾ TĨNH ĐỊNH
Thiết kế cọc tre chắn sóng và hàng rào tre được thực hiện dựa trên phương pháp tiếp
cận thiết kế có sẵn. Lực phá hoại là ước tính dựa trên tài liệu thích hợp (xem mục 4).
Ngoài ra, trong giai đoạn xây dựng lực phá hủy một số cọc tre cần được xác định bằng
thực nghiệm để xác nhận các giá trị giả định. Việc đóng cọc xuống đất một cách hợp lý là
cần thiết.

5.1 Tải trọng do sóng và dòng chảy gây ra
5.1.1 Cọc đơn
Hàng cọc tre đầu chị tác động trực tiếp của dòng chảy và sóng. Việc tính toán tải trọng
gây ra bở sóng và dòng chảy được thực hiện dựa vào phương pháp cộng tác dụng cho
bởi Morison, O'Brian, Johnson và Schaaf (MOJS). Lực do dòng chảy và lực gia tốc của
dòng thủy triều và sóng là kết quả từ công thức sau đây (EAK năm 2002):

f
total

D
= 0,75
C
M
= 1,8
Dòng chảy thủy triều
18

Sóng
1. Trường hợp tải trọng: Vận tốc quỹ đạo lớn nhất

2. Trường hợp tải trọng: Gia tốc quỹ đạo lớn nhất

3. Trường hợp tải trọng: tổng hợp Tải trọng thiết kế từ thủy triều và trường hợp tải đầu tiên của tải trọng sóng thêm vào lên
đến 0,03 kN / m. Đối với một cọc tre của chiều dài 1,30 m, lực gây ra là 0,04 kN. 5.1.2 Tường cọc (hệ nhóm cọc)

Hàng cọc tre phía sau bị tác dụng bởi lực gây ra bởi dòng chảy thủy triều theo phương
ngang truyền qua bó cành cây. Việc tính toán kết quả của các lực gây ra được thực hiện
với Hệ thống Thiết kế và Phân tích Kỹ thuật bờ biển (CEDAS) dựa trên phương pháp tiếp
cận của Miche-Rundgren và Sainflou. Kết quả tính toán được tóm tắt trong Hình 5.
Hệ số phá hủy
0,78 Miche-Rundgren
Sainflou

Vị trí của sóng ở tường
Đỉnh
Chân
Đỉnh
Chân
Đơn vị
Chiều cao sóng ở trên đáy
2,28
1,31
2,28
1,31
m
Lực tích phân
22,91
7,44
19,02