i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và
tôi sẽ chịu trách nhiệm về sự trung thực của các nội dung trong luận văn.

Tác giả

KS. NGUYỄN TIẾN DŨNG


ii

LỜI CẢM ƠN
Sau 2 năm học tập chƣơng trình đạo tạo thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Xây
dựng Công trình thủy, trƣờng Đại học Giao thông vận tải Tp. HCM, đƣợc sự hƣớng
dẫn của thầy PGS.TS Đỗ Văn Đệ, em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng d ng
h i ph

i RAKUNA - IV cho đê chắn sóng cảng th n nh

uảng r ch - uảng

nhi t đi n

nh” và đến nay luận văn đã đƣợc hoàn thành.

Trong quá trình thực hiện luận văn, em đã đƣợc thầy PGS.TS Đỗ Văn Đệ
nhiệt tình hƣớng dẫn. Dù rất bận rộn, nhƣng thầy đã luôn đôn đốc, chỉ dẫn tận tình,
cung cấp các tài liệu cần thiết và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.

1.2.1. Gia cố bờ (Revetments): ............................................................................... 18
1.2.2. Đê biển (Seadykes):...................................................................................... 19
1.2.3. Hệ thống mỏ hàn ngăn cát (Groins) ............................................................. 21
1.2.4. Hệ thống đê chắn sóng song song với bờ (Breakwater): ............................. 22
CHƢƠNG 2 - CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG KHỐI PHỦ RAKUNA - IV
CHO ĐÊ CHẮN SÓNG ............................................................................................ 23
2.1. Giới thiệu khối phủ Rakuna - IV ..................................................................... 23
2.2. Những ƣu nhƣợc điểm của khối phủ Rakuna - IV ........................................... 24
2.3. Các bài toán cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng ........................................ 25
2.3.1.Quy hoạch công trình: ................................................................................... 25
2.3.2.Tính toán lan truyền sóng. ............................................................................. 28
2.3.3. Các KT cơ bản của đê chắn sóng mái nghiêng sử dụng khối phủ dị hình ... 35
2.3.4.Tính toán kiểm tra lƣu lƣợng sóng tràn qua đê ............................................. 43
2.3.5.Tính toán lƣu lƣợng, chiều cao sóng tràn ...................................................... 44
2.3.6.Tính toán ổn định .......................................................................................... 46
2.3. So sánh khối phủ Rakuna - IV với một số khối phủ khác ............................... 49
2.3.1.Khả năng tiêu phá sóng ................................................................................. 49


iv

2.3.2. Khả năng liên kết trong lớp, độ ổn định ....................................................... 49
2.3.3. Trọng lƣợng yêu cầu ..................................................................................... 50
2.3.4. Giá thành sử dụng ......................................................................................... 52
2.3.5. Ý nghĩa nhân văn .......................................................................................... 56
2.4. Đánh giá khả năng ứng dụng khối phủ Rakuna - IV cho đê chắn sóng ở
Việt Nam ................................................................................................................... 56
2.4.1.Điều kiện chế tạo ........................................................................................... 56
2.4.2.Điều kiện sử dụng .......................................................................................... 57
2.4.3.Điều kiện về kinh tế....................................................................................... 58

Bảng 1.6: Bảng tính toán tải trọng sóng tác động lên mặt tƣờng đỉnh ............. 42
Bảng 1.7: Sóng tràn cho phép khi xét đến mức độ hƣ hỏng của công trình .... 43
Bảng 1.8: Sóng tràn cho phép đến mức độ thuận tiện cho khai thác ............... 44
Bảng 2.1: Các chỉ số của khối phủ Rakuna - IV .............................................. 23
Bảng 2.2: Trọng lƣợng và thể tích các loại khối phủ Rakuna - IV .................. 24
Bảng 2.3: Bảng tính toán tải trọng sóng tác động lên mặt tƣờng đỉnh ............. 42
Bảng 2.4: Sóng tràn cho phép khi xét đến mức độ hƣ hỏng của công trình .... 43
Bảng 2.5: Sóng tràn cho phép đến mức độ thuận tiện cho khai thác ............... 44
Bảng 2.6: Giá trị khoảng rỗng điển hình cho lớp phủ .................................. 4949
Bảng 2.7: Trọng lƣợng lớn nhất đƣợc gợi ý của các khối phủ bê tông ........ 4950
Bảng 2.8: Tính toán chiều cao sóng TK với các loại khối phủ Rakuna – IV 4951
Bảng 2.9: Tính toán chiều cao sóng TKvới các loại khối phủ Tetrapod ..... 4951
Bảng 2.10: Trọng lƣợng yêu cầu một khối phủ ........................................... 4952
Bảng 2.11. Tính toán giá thành cho khối phủ Rakuna - IV.............................. 53
Bảng 2.12. Tính toán giá thành cho khối phủ Tetrapod .................................. 54
Bảng 2.13. Tính toán giá thành cho khối phủ Accropod.................................. 55
Bảng 3.1: Các thông tin chung về dự án .......................................................... 59
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu cơ lý lớp địa chất........................................................ 633
Bảng 3.3: Vận tốc gió trạm Ba Đồn (1960-2010) .......................................... 644
Bảng 3.4: Số cơn bão đổ bộ vào vùng bờ biển Nghệ An - Quảng Bình ........... 66
Bảng 3.5: Lƣợng mƣa năm của trạm Ba Đồn (mm) ......................................... 66
Bảng 3.6: Lƣợng mƣa ngày lớn nhất tháng, năm của trạm đại biểu (mm) ..... 667
Bảng 3.7: Lƣợng mƣa ngày lớn nhất thiết kế của trạm đại biểu (mm)............. 67


viii

Bảng 3.8: MNLN năm ứng với các tần suất tại trạm Tân Mĩ (cm) .................. 68
Bảng 3.9: Mực nƣớc nhỏ nhất năm ứng với các tần suất tại trạm Tân Mĩ ...... 68
Bảng 3.10: Tần suất mực nƣớc giờ tại Hòn La (hệ hải đồ) .............................. 68

Hình 1.8: Công trình sử dụng Khối Accropode II ............................................ 11
Hình 1.9: Khối Ecopode (1996) ....................................................................... 11
Hình 1.10: Khối Accropode II (2004) ............................................................ 122
Hình 1.11: Khối Haro đƣợc sử dụng trong hệ thống công trình cải tạo cửa sông
Ninh Cơ - Nam Định ................................................................................................. 13
Hình 1.12: Khối HARO và các kích thƣớc tiêu chuẩn. .................................... 14
Hình 1.13: Lắp đặt khối Haro trên mái dốc với PT thi công đơn giản. ............ 14
Hình 1.14: Sử dụng khối phủ Stone - block cho đê chắn sóng ........................ 15
Hình 1.15: Sử dụng Stone - block cho công trình kè bờ .................................. 15
Hình 1.16: Khối Tetrapod Đê chắn sóng cảng Tiên Sa - Đà Nẵng .................. 16
Hình 1.17: Khối phủ Accopode cho ĐCS nhà máy lọc dầu Dung Quất........... 17
Hình 1.18: Đê chắn sóng cho Cảng Vũng Áng - Hà Tĩnh .............................. 17
Hình 1.19: Mặt cắt điển hình kè gia cố bờ. ................................................... 188
Hình 1.20: Mặt cắt điển hình đê biển............................................................ 20
Hình 1.21: Mặt cắt điển hình Đê mỏ hàn ngăn cát giảm sóng. ..................... 22
Hình 2.1: Hình dạng khối phủ Rakuna - IV .................................................. 23
Hình 2.2: Các dạng công trình bảo vệ bờ biển .............................................. 25
Hình 2.3: Các dạng mỏ hàn biển ...................................................................... 26
Hình 2.4: Sơ đồ bồi lắng giữa các mỏ hàn trong TH góc  = 30 - 55 độ ......... 27
Hình 2.5: Sơ đồ bồi lắng giữa các mỏ hàn TH sóng vuông góc với bờ ........... 28
Hình 2.6: Kích thƣớc tƣờng đỉnh ..................................................................... 39


ix

Hình 2.7: Sơ đồ tính toán ổn định tƣờng đỉnh theo Pedersen 1996 ................. 40
Hình 2.8: Sơ đồ tính toán sóng tràn theo CEM 1001-2-1001 .......................... 45
Hình 2.9. Liên kết giữa các khối Rakuna - IV ................................................. 50
Hình 2.10. Mặt cắt đê cho các loại khối phủ .................................................... 52
Hình 2.11: Cấu tạo ván khuôn khối phủ Rakuna - IV ...................................... 57


nhi t đi n

uảng r ch -

i

N IV cho đê chắn sóng

uảng

nh” hƣớng đến việc đánh

giá sự phù hợp của mỗi loại khối phủ ứng với mỗi điều kiện sóng và chức năng
cảng khác nhau, kết hợp các loại khối phủ khác nhau trong cùng một đê chắn sóng
đồng thời luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu để đề xuất ứng dụng khối phủ Rakuna - IV
cho đê chắn sóng ở nƣớc ta.
2. Mục đích của đề tài
Tổng kết, phân tích đánh giá ƣu nhƣợc điểm, phạm vi áp dụng của các dạng
khối phủ với mỗi điều kiện sóng và chức năng cảng khác nhau.
Đề xuất phƣơng án sử dụng kết hợp các loại khối phủ trong cùng một đê chắn
sóng khi điều kiện sóng ở các phân đoạn đê khác nhau.
Đi sâu nghiên cứu: Tính toán, phân tích, đánh giá khối phủ Rakuna - IV trong
điều kiện Việt Nam, nhằm đề xuất sớm đƣợc đƣa vài sử dụng khối phủ này cho
ĐCS ở nƣớc ta.


2

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Hình 1.1: Công trình sử dụng khối phủ dị hình
N u n [16]
- Trong kỹ thuật bảo vệ bờ biển và hải đảo, trƣớc khi xuất hiện các khối dị
hình chắn sóng ngƣời ta sử dụng những tảng đá và những khối bê tông thông
thƣờng để xây dựng các hệ thống đê chắn sóng, kè bờ, đê ngăn cát giảm sóng. Song
các tảng đá, mặc dù đá cỡ lớn hay các khối bê tông thông thƣờng đều có xu hƣớng
bị lệch khỏi vị trí theo thời gian bởi các tác động của đại dƣơng liên tục tác dụng và
tác dụng trong một thời gian dài. Thấy đƣợc sự bất lợi đó ngƣời ta phát minh và sử
dụng các khối dị hình để thay thế vì những ƣu điểm của nó, khi đƣợc đƣa vào sử
dụng vận hành các khối dị hình có thể đƣợc theo dõi quan trắc, thuận tiện cho việc
sửa chữa bảo dƣỡng công trình định kỳ.
- Khối dị hình là một kết cấu bê tông phức hình sử dụng làm khối phủ trên đê
chắn sóng. Hình dạng của một khối dị hình đƣợc thiết kế để tiêu tan các lực lƣợng
của sóng đến bằng cách cho phép nƣớc chảy xung quanh chứ không phải là ngăn
chặn lại hay chắn kín sóng.


4

- Các khối này làm việc bằng cách phân ly, hơn là ngăn chặn năng lƣợng của
sóng. Thiết kế của nò làm lệch hầu hết năng lƣợng sóng sang một bên, làm cho
chúng khó khăn hơn để phá hoại, so với các tảng đá hay khối bê tông phẳng khác.
Thiết kế của chúng đảm bảo rằng chúng tạo thành một dải chắc tự lồng vào nhau
nhƣng vẫn có những chỗ rỗng.
- Tetrapode là khối dị hình phá sóng đƣợc nghiên cứu và ứng dụng đầu tiên
trên thế giới. Nghiên cứu và phát triển vào năm 1950 bởi Laboratoire d'Dauphinois
HYDRA ULIQUE (nay SOGREAH) ở Grenoble, Pháp. Họ không còn bảo vệ sáng
chế vì vậy tetrapode đƣợc sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới, đƣợc sản xuất bởi
nhiều nhà thầu.Tại Việt Nam các khối dị hình đã đƣợc giới thiệu trong tiêu chuẩn
ngành “14TCN130-2002 - Hƣớng dẫn thiết kế đê biển”.

nhiều góc cạnh. Bê tông dùng để chế tạo khối tối thiểu mác 200, bình thƣờng là
250, 300. Ban đầu xác định trọng lƣợng khối Tetrapod theo các thông số sóng tính
toán qua một phƣơng pháp nhất định nào đó, rồi sau đó dựa vào hình dạng khối và
tỷ lệ kích thƣớc các chi tiết mà xác định đƣợc đầy đủ các kích thƣớc hình học của
khối.
- Số lớp tối thiểu phải xếp các khối Tetradod trên mái là 2, Có 2 sơ đồ xếp I và
II đƣợc thể hiện trên hình sau.


6

a. Lớp dƣới sơ đồ I, b. Lớp trên sơ đồ I

c. Lớp dƣới sơ đồ II, d. Lớp trên sơ đồ II

Hình 1.3. Cách xếp hai lới khối tetrapod trên mái
N u n [4]
- Thể tích, trọng lƣợng chiều dày các lớp, kích thƣớc của khối ở Mỹ.

Hình 1.4. Kích thƣớc khối Tetrapod ở Mỹ
N u n [9]


7

Bảng 1.1 .Chiều dày trung bình đo đƣợc khi Tetrapod xếp hai lớp.

N u n [6]
Ở Nga nếu khối Tetrapod xếp thành 2 tầng thì kích thƣớc của tầng; chiều cao
H các khoảng cách a1, a2, chiều dày hai lớp, số khối trên 100 mét vuông và khối

- Dolos thƣờng đƣợc làm từ bê tông cốt thép, đổ vào một khuôn thép. Bê tông
đôi khi sẽ đƣợc trộn lẫn với các sợi thép nhỏ, để tăng cƣờng nó trong trƣờng hợp
không gia cố. Chế tạo đƣợc thực hiện càng gần địa điểm công trình càng tốt vì
dolosse là rất khó khăn.


10

Hình 1.7: Một phƣơng án xếp khối dolos
N u n [8]
- Chúng đƣợc sử dụng để bảo vệ bể cảng, đê chắn sóng và đào đắp
bờ. Trong Dania Beach, Florida, dolosse đƣợc sử dụng nhƣ một rạn san hô nhân tạo
đƣợc gọi là Bãi biển Dania Erojacks.Họ cũng đƣợc sử dụng để bẫy biển cát để ngăn
chặn xói mòn.Với 10.000 dolosse để tạo một km đƣờng bờ biển.
- Dolosse cũng đang đƣợc sử dụng trong các dòng sông ở Tây Bắc Thái Bình
Dƣơng của Hoa Kỳ, để kiểm soát xói mòn, ngăn chặn di cƣ kênh và để tạo và phục
hồi môi trƣờng sống cá hồi. Địa phƣơng, quận, tiểu bang, các chuyên gia ngành liên
bang và tƣ nhân trong thiết kế kỹ thuật địa mạo sông ngòi và bảo tồn thủy sản đang
làm việc với nhau để bảo vệ cơ sở hạ tầng công cộng quan trọng nhƣ đƣờng giao
thông và phát triển thƣơng mại và dân cƣ, trong khi duy trì, cải tạo, phục, hoặc tạo
ra môi trƣờng sống dƣới nƣớc.


11

1.1.2.3. Khối Accropode

Hình 1.8: Công trình sử dụng Khối Accropode II
N u n [9]
- Khối Accropode là khối dị hình gia cố do con ngƣời tạo bê tông đối tƣợng

N u n [19]


13

- Những hệ số này có giá trị giáp dốc từ 3H/2V để 4H/3V và cho đáy biển
dốc lên đến 3%.
- Các bề mặt không đồng đều của các Ecopode cải thiện lồng vào nhau bởi ma
sát, do đó làm tăng sự ổn định thủy lực.
1.1.2.4. Khối Haro

Hình 1.81: Khối Haro đƣợc sử dụng trong hệ thống công trình cải tạo cửa
sông Ninh Cơ - Nam Định
N u n: [19]
- Khối phủ bề mặt đê chắn sóng mái nghiêng có tên HARO đƣợc thiết kế bởi
Giáo sƣ Julien De Rouck, đại học Ghent, Vƣơng quốc Bỉ vào năm 1984 , là kết quả
của dự án nghiên cứu đƣợc tài trợ bởi công ty tƣ vấn HAECON (Bỉ). Khối HARO
là dạng khối bê tông đúc sẵn không cốt thép đƣợc thiết kế để làm khối phủ bề mặt,
bảo vệ các dạng kết cấu công trình bảo vệ nhƣ các tuyến đê song, đê chắn sóng và
các kết cấu bảo vệ bờ. Dƣới đây là một số đặc tính của khối phủ HARO.
- Khối HARO là khối bê tông đúc sẵn có hình dáng chung là hình chữ nhật
trên mặt bằng, ở giữa có lỗ rỗng lớn, hai cạnh ngắn của khối đƣợc cấu tạo nhô ra đối
xƣng là các chân ổn định hình nêm. Hình dáng đặc biệt này giúp cho khối có cấu
tạo cứng vững và đảm bảo yếu tố độ rỗng (porosity) cao (P = 51%). Các kích
thƣớc chuẩn của khối HARO đƣợc trình bày trong hình 1.14


14

Hình 1.9: Khối HARO và các kích thƣớc tiêu chuẩn


Hình 1.115: Sử dụng Stone - block cho công trình kè bờ
N u n: [16]


16

1.1.3. Tình hình ứng dụng khối phủ dị hình ở Việt Nam

Hình 1.16: Khối Tetrapod Đê chắn sóng cảng Tiên Sa - Đà Nẵng
N u n: [16]
- Hiện nay, chủ yếu các ĐCS của Việt Nam đều sử dụng khối phủ Tetrapod.
Nguyên do chủ yếu là do khối phủ Tetrapod có nhiều ƣu điểm hơn các khối phủ
khác và do đã mua đƣợc bản quyền chế tác. Dƣới đây là một số công trình sử dụng
khối phủ dị hình cho ĐCS:
Bảng 1.4. Một số ĐCS sử dụng khối phủ dị hình ở nƣớc ta
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

ĐÊ
Đê chắn cát Cửa Lò

Tetrapod
Tetrapod
Tetrapod
Tetrapod
Rakuna
Tetrapod
Tetrapod
Accropode

7T
25T
9.7 T
10.4T,13.8T
31T
40T, 16T
15.1T
3.2 T,
5T

Nam Định

Haro

3, 8, 12 T
N u n: [5]


17

Hình 1.127: Sử dụng khối phủ Accopode cho ĐCS nhà máy lọc dầu Dung Quất