Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Chương 3
ĐÊ CHẮN SÓNG TRỌNG LỰC TƯỜNG
ĐỨNG
3.1. Điều kiện áp dụng.
Kinh nghiệm thiết kế thi công cho thấy công trình đê chắn sóng kiểu tường đứng
kinh tế hơn công trình đá đổ mái nghiêng do có hình dáng gọn nhẹ, giảm được khối
lượng các vật liệu xây dựng như đá và bêtông. Điều kiện cơ bản nhất để áp dụng công
trình kiểu tường đứng trọng lực là nền móng phải tốt. Đất nền lý tưởng nhất cho công
trình này là nền đá. Tuy nhiên với loại đất có khả năng chịu tải tương đối tốt thì cũng có
thể làm nền móng cho công trình trọng lực: đất, cát, sỏi tuy nhiên phải có biện pháp gia
cố chống xói lở ở đáy.
Như vậy, công trình đê chắn sóng loại tường đứng có thể được xác định theo các
điều kiện sau:
-Trên nền đất đá mọi độ sâu.
-Trên nền đất rời vớ
i các điều kiện sau:
+ Với độ sâu lớn hơn 1,5÷2,5 lần chiều cao sóng tính toán thì đất nền trước công
trình phải được gia cố tại các vị trí được dự kiến sẽ bị xói;
+ Với độ sâu không quá 20÷28m (khi đó áp lực của công trình lên nền đất ở giới
hạn cho phép).
3.2. Mặt cắt dọc đê chắn sóng.
Thông thường công trình đê chắn sóng được thi công ở độ sâu tự nhiên nhưng n
ền
móng đã được sơ bộ chuẩn bị. Các lớp đệm đá phải được làm phẳng, cao trình của lớp
đệm đá và chiều dày thoả mãn điều kiện kĩ thuật.
Cao trình của lớp đệm đá phải nằm ở độ sâu > 1,25 chiều cao sóng tại chân công
trình. Tránh trường hợp tạo ra sóng vỡ trước mặt công trình, chiều dày lớp đệm đá phải
đảm bảo yêu cầu về m
ặt cấu tạo và phân tán lực sao cho nền đất có khả năng chịu tải.
Đê chắn sóng theo chiều dọc trên mặt bằng thường có hình dạng gẫy góc và có thể

Mái dốc tự nhiên của
đấ
t
Đệm đá

Hình 3-1. Mặt cắt dọc đê chắn sóng.
3.3. Các bộ phận cơ bản của đê tường đứng.
Trong trường hợp tổng quát đê chắn sóng trọ
ng lực bao gồm 2 bộ phận cơ bản: lớp
đệm đá và tường đứng. Tường đứng được cấu tạo từ 2 bộ phận: phần dưới nước và phần
kết cấu bên trên. Loại kết cấu công trình của đê chắn sóng được xác định bởi phần dưới
nước, phụ thuộc vào kết cấu phần dưới nước, người ta phân biệt thành các loại:
- Kết cấ
u bê tông khối xếp;
- Kết cấu thùng chìm;
- Kết cấu chuồng.
3.3.1. Kết cấu lớp đệm đá.
Trong kết cấu trọng lực đối với nền đất nào cũng phải thi công lớp đệm đá trừ
trường hợp tường đứng là kết cấu chuồng hoặc đổ BT tại chỗ trên nền đá.
Công dụng của lớp đệm đá:
- Phân bố ứng suất lên đất nền tự nhiên sao cho thoả mãn khả năng chịu lực của đất
nền;
- Bảo vệ
đất nền dưới chân công trình khỏi bị xói;
- Làm phẳng bề mặt cho kết cấu bên trên;
- Gia tải làm tăng ổn định trượt cung tròn.
Trong trường hợp đất nền là yếu thì lớp đệm có thể bao gồm lớp gối cát, tầng lọc
ngược và lăng thể đá.
Trong trường hợp nếu đê chắn sóng được đặt trên nền đá thì lớp đệm phải có bề dày
>0,5m bằng vật li

(0,5
á
0,6)b

Hình 3-2. Kết cấu đệm đá.
Khi chọn s
ơ bộ kích thước của công trình thì chiều rộng của lớp đệm đá trước được
lấy bằng 0,5÷0,6 chiều rộng tường nhưng không nhỏ hơn 6m. Chiều rộng của thềm sau
lấy từ 0,3÷0,4 chiều rộng tường và không nhỏ hơn 3m.
Nếu tốc độ của dòng đáy lớn có nguy cơ làm xói đất nền thì phải thi công 1 lớp bảo
vệ chống xói ở trướ
c mặt công trình dày từ 1÷1,5m nằm trong khoảng từ 0,25÷0,4λ (λ là
chiều dài sóng tính toán), phụ thuộc vào độ lớn của đá và vận tốc sóng, mái dốc của lớp
đệm đá nằm trong khoảng 1:2÷1:3 đối với mái dốc ngoài và dao động trong khoảng
1:25÷1:2 đối với mái dốc trong.
Đường kính của viên đá ở thềm trong và thềm ngoài phải được kiểm tra dưới tác
dụng của dòng chảy và sóng trong trườ
ng hợp đường kính viên đá không thoả mãn thì
phải xác định kích thước của vật liệu phủ mặt.
Đối với thềm sau các khối bảo vệ và đá trọng lượng lớn chỉ bố trí ở đoạn gần đầu đê
nơi có sóng nhiễu xạ đủ lớn. Phần bên trong thông thường có kích thước nhỏ do sóng
nhiễu xạ tắt nhanh dọc theo chiều dài đê. Nhằm mục đích giả
m độ lún của công trình vật
liệu đá sử dụng làm đệm phải có kích cỡ khác nhau (đá cấp phối) để giảm lỗ rỗng trong
lớp đệm đá.
Lớp đệm đá thông thường được tiến hành trước mùa bão để cho sóng đầm chặt
thêm, sau đó sẽ được làm phẳng trước khi thi công phần tường đứng.
3.3.2. Kết cấu phần trên.
Công dụng cơ bản của kết cấu phần trên là đảm bảo sự liên kết chắc chắn giữa các
bộ phận riêng biệt của phần tường dưới nước đặc biệt là đối với kết cấu khối xếp. Chiều

Để tránh cho lún không đều và tránh cho các khối xếp cũng như kết cấu phần bên
trên không bị biến dạng người ta chia công trình ra thành nhiều phân đoạn chiều dài mỗi
phân đoạn phụ thuộc vào điều kiện địa chất và lấy trong khoảng từ 25÷40m , chiều rộng
khe lún giữa các phân đoạn
≤
5cm.
Trọng lượng khối xếp được lấy sao cho phù hợp với sức nâng của phương tiện vận
chuyển và thiết bị cẩu ngoài ra cũng phải phù hợp với chiều cao sóng tính toán. Trọng
lượng khối xếp theo chiều cao sóng tính toán lấy theo bảng sau:
Bảng 3.1. trọng lượng khối xếp theo chiều cao sóng
Chiều cao sóng (m) Trọng lượng khối xếp (T)
2,5 ÷ 3,5
25
3,5 ÷ 4,5
40
4,5 ÷ 5,5
50
5,5 ÷ 6,0
60
6,0 ÷ 6,5
80
6,5 ÷ 7,0
100
Để tăng độ ổn định của tầng khối xếp và sự liên kết giữa các khối xếp với nhau thì
các khối xếp được xếp so le với nhau. Khe giữa khối xếp tạo thành đường ziczắc và độ
lệch giữa các khối lấy theo bảng sau:

3-4
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng


Nếu đê chắn sóng có dạng đường cong trên mặt bằng thì phải xếp các khối hình
thang trên suốt đoạn cong, không cho phép nắn tuyến đê theo đường cong bằng cách thay
đổi bề rộng khe h
ở giữa các khối. Góc ở đỉnh của đường gẫy khúc không nhỏ hơn 170
0
.

3-5
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng

Hình 3-6. Một số kết cấu đê khối xếp điển hình.
3.4.2. Kết cấu khối rỗng
Kết cấu khối rỗng là các thùng không có đáy có vách ngăn dày từ 0,7÷1m, trọng
lượng thùng từ 100÷200T. Khối rỗng được đặt trên đệm đá, bên trong đổ đầy vữa BT sau
đó thi công kết cấu phần trên.
Để cho vữa BT không thoát ra ngoài và đảm bảo liên kết giữa các khối khe ngang
được chèn bằng các tấm chì hoặc sợi Amiăng. Các khối này được xếp chồng lên nhau
theo cột đứng. Qua kinh nghiệm khai thác của các công trình chắn sóng khối rỗ
ng người
ta thấy độ bền của các khối rỗng không lớn do đó kết cấu này ít được ứng dụng.
Một số kết cấu tiêu biểu của loại này như sau:

BiÓn
C¶ng
V¸ch ng¨n
BiÓn

Hình 3-7. Kết cấu khối rỗng.
3.4.3. Kết cấu cyclopit:
Để khắc phục những khiếm khuyết của kết cấu khối rỗng người ta đã chuyển sang

công trình bị sợ cố hoặc hư hỏng thì việc sắp xếp lại các khối là không thể thực hiện
được. Do vậy khi thiết kế phải đánh giá chính xác thông số sóng tính toán, điều kiện địa
chất, kích thước của kết cấu, loại tầng đệm và phương pháp bảo v
ệ nền khỏi bị xói lở.
3.4.4. Kết cấu thùng chìm:
Trong nhiều trường hợp công trình có kết cấu khối xếp thậm chí có khối lượng lớn
nhưng vẫn chưa đủ độ liền khối và vẫn bị phá hỏng. Nhưng nhược điểm này của khối xếp
được khắc phục bằng sử dụng thùng chìm.
Thùng chìm là những pôngtông bằng BTCT được chế tạo trên bờ và chuyển đến vị
trí công trình và đánh chìm sau đó được lấp đầy bằ
ng BT hoặc cuội sỏi & cát, đá dăm.
Kết cấu thùng chìm có ưu thế cho phép giải phóng đá hoặc cát sỏi để di chuyển đến
vị trí khác, vỏ thùng chìm được chế tạo tại bãi chuyên dụng hạ thuỷ và kéo đến vị trí xây
dựng, sau khi đổ cát đá vào thùng các khoang được đậy bằng tấm BTCT dày từ 0,4 ÷0,5

3-7
Chng 3. ờ chn súng tng ng
m vt liu khụng trụi ra ngoi cỏc khe h gia tng thựng v cỏc tm BT c
BT.
Vt liu hp lý nht vo thựng l cỏt ln ỏ dm do kinh phớ thp v cụng
ngh thi cụng n gin. Hn na thi gian cn thit lp y cỏt v ỏ dm ớt hn nhiu
so vi vic BT, õy chớnh l li th ln khi thi cụng vựng bin h.
Tuy nhiờn vic lp y b
ng vt liu ri cú nhc im l khi tng mng b v cỏt
s trụi ra ngoi v sau ú thựng s b phỏ hu hon ton.
khc phc nhc im trờn cỏc khoang ngoi theo chiu dc v khoang ngoi
theo chiu ngang c lm rng 1m y BT cỏc khoang cũn li s c hn hp
cỏt v ỏ dm. Tit din ngang ca thựng chỡm cú th l hỡnh thang, hỡnh ch nht v cú
mu conxon ỏy.
Mt s k

Thi công đê chắn sóng bằng thùng chìm có các ưu điểm sau :
- Không đòi hỏi cần cẩu có sức nâng lớn, giảm khối lượng công tác của thợ lặn, thời
gian thi công phần dướ
i nước rút ngắn nhiều so với khối xếp:
- Kết cấu thùng chìm còn có ưu thế là giải phóng đá, sỏi hay cát để di chuyển đến vị
trí khác. thông thường với thùng chìm được chế tạo trên bãi chuyên dụng sau đó hạ thuỷ
và kéo đến vị trí xây dựng. Tuy nhiên cần phải lưu ý là giá thành 1m dài công trình bằng
thùng chìm có thể cao hơn giá thành công trình của khối xếp do phải tính đến chi phí xây
dựng bãi và thiết bị hạ thuỷ.
- Các thùng chìm khác phải có mối n
ối sao cho chúng kết hợp với nhau để không có
khoảng hở khi sóng đánh vào làm phá hoại cục bộ thùng chìm.
Sãng tíi Sãng tíi

Hình 3-10. Kết cấu liên kết thùng chìm.
3.4.5. Kết cấu chuồng
Kết cấu chuồng gỗ được ứng dụng cho đê chắn sóng ở những vùng gổ là vật liệu tại
chỗ và không có sinh vật ăn mòn hay làm mục gỗ. Chuồng gỗ là khung có tiết diện đối
xứng, chiều dài thông thường là 50m, chiều rộng <20m chiều cao từ 6m đến 10m.
Chuồng gỗ được chia thành các ô có kích thước mặt bằng 1,5x1,5m
2
đến 2,5x2,5m
2
được
ngăn bởi các vách dọc, vách ngang. Phía dưới chuồng có đáy, bên trong được đổ đầy
đá,mặt trên được đổ bằng lớp BT mũ.
Thực tế có 2 loại chuồng, chuồng liên kết kiểu Nga và chuồng liên kết kiểu Mỹ.
Với chuồng kiểu Nga: các cây gỗ được liên kết bằng mộng, với chuồng kiểu Mỹ các
thanh gỗ được lắp thành các ô vuông và liên kết với nhau bằng bulông. Do chuồng kiểu
Mỹ sử dụng liên kết bằng kim loại nên tuổi thọ thấp hơn so với chuồng kiểu Nga .

f
- độ sâu thềm đá;
d
b
- độ sâu nền đất;
d - độ sâu quy đổi;
k
br
- hệ số, được xác định theo đồ thị (3-13).

3-10
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng

Hình 3-13. Đồ thị các giá trị của hệ số k
br
.
Tải trọng sóng được xác định cho 3 trường hợp bất lợi nhất:
- Khi độ vượt sóng cao nhất;
- Khi lực ngang của sóng tới lớn nhất;
- Khi lực ngang của sóng rút lớn nhất.
Dao động lên xuống η(m) của bề mặt tự do của sóng (kể từ mực nước lan truyền
sóng) phải xác định theo công thức:
tcthkd
hk
th
ωωη
2
2
cos..
2

η
so với mực nước tính
toán.
c,
1cos0 << t
ω
- ở thời điểm mà tải trọng sóng theo hướng ngang P
xc
(kN/m) đạt
giá trị cực đại khi sóng tới, lúc bề mặt sóng cao hơn mực nước tính toán một độ
cao là
, trong trường hợp này trị số
c
η
tcosω
phải xác định theo công thức:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
=
38..
cos
λ
ππ
λ
ω

gte
hk
g
te
hk
gteghp
kzkz
kzkz
ωωρωρ
ωρωρ
cos2cos.
2
.2cos1
2
.
cos.
2
.
cos.
2
32
2
2
22
2
−−
−−
−−−
−=
(3- 4)

1
= 0
2 0
ghkp
22
ρ=
3 0,25d
ghkp
33
ρ=

4 0,5d
ghkp
44
ρ=

5 d
ghkp
55
ρ=

Khi chân sóng tiếp cận công trình
6 0 p
6
= 0
7
η
t
t7
gp ηρ−=

Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng Hình 3-14. Biểu đồ xác định các hệ số k.
3.5.3. Các trường hợp đặc biệt.
Trường hợp đỉnh công trình nằm cao hơn mực nước tính toán một độ cao
hoặc nằm thấp hơn mực nước tính toán thì áp lực sóng p(kPa) phải xác định
tương tự như trên, sau đó nhân với hệ số k
maxsup
z η<
c
xác định theo công thức:
h
z
k
c
sup
.19,076,0 ±=
(3- 5)
Trong đó dấu “+“ và dấu “-“ tương ứng với các vị trí của đỉnh công trình nằm cao
hơn hoặc thấp hơn mực nước tính toán.
Trị số dao dộng η của bề mặt tự do của sóng cũng được nhân với hệ số k
c
.
Khi sóng từ vùng nước không được che chắn tiến đến công trình dưới một góc α
(độ) giữa phương truyền sóng và pháp tuyến của công trình thì trong các tính toán ổn
định công trình và độ bền của đất nền trị số tải trọng sóng tác dụng lên mặt tường thẳng
đứng được giảm bớt bằng cách nhân với hệ số k
cs
,

max1
=−−== pcthkd
khh
z
difdif
η
(3- 6)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−== cthkd
khh
gkpz
difdif
82
;0
2
122
ρ
(3- 7)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜

2
2
2
;
82
(3- 10)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+−==
kdsh
kh
chkd
h
gkpdz
difdif
lf
242
;
2
33
ρ
(3- 11)
Trong đó:
h

sóng đứng) ở khoảng cách
λ25,0
kể từ mép trước của tường phải xác định từ công thức:
b
sl
b
dsh
g
hk
v
λ
π
λ
π
π
4
2
max,
=
(3- 12)
Trong đó: k
sl
- hệ số lấy theo bảng 3-6.
Bảng 3-6. Giá trị k
sl
h/λ

8 10 15 20 30
k
sl

Trong đó:
x
i
- khoảng cách từ tường đến cạnh tương ứng của khối lát thềm, m;
k
br
- hệ số lấy theo bảng 3-7;
p
f
- áp lực sóng ở độ cao đáy công trình.

3-15
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Bảng 3-7. Giá trị k
br
Hệ số k
br
với độ thoải sóng
h/λ

Độ sâu tương đối
λ/d

≤ 15 ≥ 20
<0,27 0,86 0,64
Từ 0,27 đến 0,32 0,60 0,44
>0,32 0,30 0,30

gh
pdz
λ
π
ρ
2
33
==
(3- 15)

Hình 3-17. Tải trọng sóng vỡ.
Tải trọng thẳng đứng P
zc
do sóng vỡ tác động lên đáy tường phải lấy bằng diện tích
biểu đồ phản áp lực của sóng và xác định theo công thức:
2
3
ap
P
zc
µ
=
(3- 16)
Trong đó:
µ - hệ số lấy theo bảng 4.2
Khoảng cách điểm đặt lực tới mép trước công trình là
3
a
.


max,
=
(3- 17)
3.5.6. Tải trọng sóng đổ.
Khi đáy nước trước tường trên suốt một đoạn dài
λ≥ 5,0
kể từ mép tường trở ra có
độ sâu
thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng đổ từ phía vùng nước
không được che chắn. Trong trường hợp này độ cao
crb
dd ≤
sur,c
η
(m) của đỉnh sóng đổ cao nhất
so với mực nước tính toán phải xác định theo công thức:
surcrsurc
hd
−−=
5,0
,
η
(3- 18)
Trong đó:
h
sur
- chiều cao sóng đổ;
d
cr
- độ sâu lâm giới.

λ
π
ρ
2
;
33
(3- 21)
Trong đó:
sur
λ
- chiều dài trung bình sóng đổ, m.

3-17
Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng
Tải trọng thẳng đứng P
zc
(kN/m) lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực sóng (với
tung độ biểu đồ p
3
) và xác định theo công thức:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
2
ap
7,0P

phương đứng P
z
(kN/m) của hợp lực tải trọng do sóng vỡ tác động lên tường chắn sóng
xác định theo các biểu đồ áp lực sóng theo phương ngang và phương đứng, các giá trị p
(kPa) và η
c
(m) xác định tuỳ thuộc vị trí công trình.
3.5.7.1. Khi công trình nằm ở độ sâu mà tại đó sóng đổ lần cuối:

3-18