Tài liệu Nghiên cứu sử dụng phụ gia nhằm tăng khả năng chống xâm thực, ăn mòn bê tông công trình bảo vệ bờ biển ở việt nam

  • Số trang: 87 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 96 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1 2. Những vấn đề cần giải quyết của luận văn. .................................................. 1 CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG CÔNG TRÌNH ĐÊ BIỂN VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ................................................................... 2 1.1. Thực trạng công trình đê biển Việt Nam ................................................... 2 1.1.1. Đê biển Bắc Bộ (từ Quảng Ninh đến Thanh Hoá) .................................. 2 1.1.2. Đê biển miền Trung ................................................................................ 6 1.1.3. Nguyên nhân hư hỏng của hệ thống đê biển ........................................... 8 1.1.4. Các cơ chế phá hoại đê biển .................................................................... 9 1.2. Thực trạng công trình đê biển trên Thế giới .............................................. 9 1.2.1. Đê Afsluitdijk và hệ thống công trình Delta Works ............................. 10 1.2.2. Đánh giá mức độ an toàn của hệ thống đê ............................................ 11 1.2.3. Hà Lan thách thức của biến đổi khí hậu và nước biển dâng ................. 11 KẾT LUẬN CHƯƠNG I ................................................................................ 13 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ ĂN MÒN BÊ TÔNG, BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN VIỆT NAM ............................. 14 2.1. Đặc điểm môi trường biển Việt Nam....................................................... 14 2.1.1. Vùng ngập nước biển ............................................................................ 15 2.1.2. Vùng khí quyển trên biển và ven biển .................................................. 16 2.1.3. Vùng nước lên xuống và sóng đánh ...................................................... 17 2.2. Tình hình nghiên cứu ăn mòn bê tông, bê tông cốt thép ở Việt Nam...... 18 2.3. Cơ chế phá hủy bê tông trong nước biển ................................................. 23 2.3.1. Ăn mòn bê tông ở các vùng biển .......................................................... 23 2.3.2. Giới thiệu về xi măng ............................................................................ 27 2.3.3. Cấu trúc của đá xi măng và nguyên nhân ăn mòn xi măng .................. 31 2.3.4. Tác động ăn mòn xi măng của nước biển ............................................. 38 2.3.5. Hiện tượng mềm hóa bê tông do nước biển gây ra ............................... 40 2.4. Cơ chế ăn mòn cốt thép của nước biển .................................................... 45 2.5. Tuổi thọ công trình và quá trình suy giảm độ bền trong môi trường nước biển .................................................................................................................. 52 KẾT LUẬN CHƯƠNG II ............................................................................... 56 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ GIA KHOÁNG VẬT VÀ PHỤ GIA ỨC CHẾ ĂN MÒN ĐỂ KHẮC PHỤC TÌNH TRẠNG XÂM THỰC ĂN MÒN BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ VÙNG BIỂN ... 56 3.1. Tác dụng của phụ gia khoáng, phụ gia ức chế ăn mòn ............................ 56 3.1.1. Tro bay .................................................................................................. 56 3.1.2. Muội silic (Silica fume, SF) .................................................................. 58 3.1.3. Phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép ............................................................ 59 3.2. Tính toán cấp phối bê tông có sử dụng phụ gia khoáng, phụ gia ức chế ăn mòn .................................................................................................................. 60 3.2.1. Thiết kế cấp phối bê tông ...................................................................... 61 3.2.2. Quy trình cấp phối bê tông .................................................................... 62 3.2.3. Các bước thiết kế................................................................................... 62 3.3. Thí nghiệm để đánh giá những tác dụng mà phụ gia đem lại .................. 66 3.3.1. Thí nghiệm xác định độ lưu động ......................................................... 66 3.3.2. Thí nghiệm xác định cường độ ............................................................. 68 3.3.3. Thí nghiệm xác định hệ số thấm ........................................................... 68 KẾT LUẬN CHƯƠNG III.............................................................................. 69 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO ĐÊ BIỂN HUYỆN NGHĨA HƯNG - TỈNH NAM ĐỊNH .............................................. 70 4.1. Giới thiệu về đê biển huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định ...................... 70 4.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................ 70 4.1.2. Hiện trạng đê kè biển huyện Nghĩa Hưng............................................. 70 4.2. Tính toán cấp phối bê tông, tỷ lệ sử dụng phụ gia khoáng, ức chế ăn mòn cho kè Nghĩa Hưng ......................................................................................... 72 4.2.1. Thiết kế cấp phối bê tông dùng cho kè Nghĩa Hưng ............................ 72 4.2.2. Tính toán cấp phối cho 1m3 bê tông ..................................................... 72 P P 4.2.3. Cấp phối thí nghiệm .............................................................................. 73 4.2.4. Kết quả thí nghiệm xác định hệ số thấm ............................................... 75 4.2.5. Thí nghiệm ngâm mẫu bê tông trong nước biển ................................... 78 4.2.6. Lựa chọn cấp phối bê tông, tỷ lệ sử dụng phụ gia khoáng, phụ gia ức chế ăn mòn cho kè Nghĩa Hưng ...................................................................... 78 4.3. So sánh kết quả thí nghiệm bê tông đối chứng và bê tông có sử dụng phụ gia khoáng, phụ gia ức chế ăn mòn ................................................................. 79 KẾT LUẬN CHƯƠNG IV ............................................................................. 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 80 1. Kết luận ....................................................................................................... 80 2. Những vấn đề còn tồn tại ............................................................................ 80 3. Kiến nghị ..................................................................................................... 80 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Hiện trạng đê Giao Thuỷ - Nam Định .............................................. 4 Hình 1.2. Đê Afsluitdijk và hệ thống công trình Delta Works ....................... 10 Hình 2.1. Cảng Thương vụ - Vũng Tầu sau 15 năm sử dụng ......................... 20 Hình 2.2. Cảng Cửa Cấm - Hải Phòng cách biển 25km, sau 30 năm sử dụng 21 Hình 2.3. Thẩm tiết vôi tại nhà máy Thủy điện Thác Bà và tại nhà máy thủy điện Hòa Bình (Nguồn tin internet) ................................................................ 21 Hình 2.4. Xâm thực bê tông do ảnh hưởng của mực nước thay đổi tại cống C2 - Hải Phòng...................................................................................................... 21 Hình 2.5. Xâm thực BTCT do tác động tổng hợp của mực nước thay đổi, ăn mòn cốt thép, ăn mòn bê tông trong môi trường nước biển (Nguồn tininternet) ......................................................................................................................... 22 Hình 2.6. Hiện trạng ăn mòn rửa trôi và ăn mòn cơ học do sóng biển của bê tông kè biển Cát Hải – Hải Phòng (Nguồn tin internet) ................................. 22 Hình 2.7. Xâm thực bê tông do bị mài mòn, rửa trôi cống Vàm Đồn – Bến Tre ......................................................................................................................... 22 Hình 2.8. Ăn mòn bê tông ở các vùng biển ................................................... 23 Hình 2.9 Sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian ................................ 42 Hình 2.10. Phát triển cường độ trong môi trường mặn ................................... 45 Hình 2.11. Cốt thép bị ăn mòn trong các công trình cầu bê tông cốt thép ..... 46 Hình 2.12. Sơ đồ quá trình ăn mòn điện hoá các cốt thép trong bê tông ........ 47 Hình 2.13. Sơ đồ mô tả lý thuyết ăn mòn cốt thép ......................................... 50 Hình 2.14. Giản đồ Pourbaix đơn giản ........................................................... 51 Hình 2.15. Sơ đồ mô tả cốt thép bị ăn mòn ................................................... 52 Hình 2.16. Sơ đồ mô tả quá trình suy giảm chất lượng công trình theo thời gian .................................................................................................................. 53 Hình 3.1. Nón cụt tiêu chuẩn dùng để xác định độ sụt của bê tông............... 68 Hình 3.2. Đo độ sụt của bê tông ...................................................................... 68 Hình 3.3. Sơ đồ thí nghiệm xác định hệ số thấm ............................................ 69 Hình 4.1. Hệ số thấm của bê tông có và không có phụ gia trong 3 ngày ....... 76 Hình 4.2. Hệ số thấm của bê tông có và không có phụ gia trong 7 ngày ....... 77 Hình 4.3. K thấm của bê tông có và không có phụ gia trong 28 ngày............ 77 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Thành phần các ion hóa học chủ yếu có trong nước biển [4]......... 15 Bảng 2.2. Thành phần hóa nước biển Việt Nam và trên thế giới [4] .............. 15 Bảng 2.3. Độ mặn nước biển tầng mặt trong vùng biển Việt Nam [4] ........... 16 Bảng 2.4. Bảng phân loại mác xi măng .......................................................... 28 Bảng 2.5. Thành phần khoáng vật của xi măng [3] ........................................ 29 Bảng 2.6. Bảng thống kê sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông.......... 42 các công trình trong môi trường biển [5] ........................................................ 42 Bảng 4.1 Cấp phối bê tông thường ................................................................. 74 Bảng 4.2 Cấp phối bê tông có 30%F, 0,5%P .................................................. 74 Bảng 4.3. Cấp phối bê tông có 25%F, 0,5%P, 5%S ....................................... 74 Bảng 4.4. Cấp phối bê tông có 20%F, 10%S, 0,5%P ................................... 75 Bảng 4.5. Tổng hợp kết quả cường độ nén thí nghiệm (Mpa) ........................ 75 Bảng 4.6. Bảng xác định hệ số thấm .............................................................. 76 Bảng 4.7. Mối quan hệ giữa Kt~B trong 28 ngày ........................................... 77 Bảng 4.8. Bảng kết quả độ mài mòn ............................................................... 78 DANH MỤC VIẾT TẮT BT: Bê tông BTCT: Bê tông cốt thép BT & BTCT : Bê tông và bê tông cốt thép X: Xi măng C: Cát Đ: Đá N: Nước CKD: Chất kết dính PGK: Phụ gia khoáng PGH: Phụ gia hóa HHBT: Hỗn hợp bê tông TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCXD: Tiêu chuẩn xây dựng TCN: Tiêu chuẩn nghành VLXD: Vật liệu xây dựng VKHCNXD: Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng VKHCNGTVT: Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải BMVLXD: Bộ môn vật liệu xây dựng 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Bờ biển nước ta có chiều dài hơn 3600 km trải dài từ Móng Cái đến Hà Tiên. Bên cạnh việc đem lại cho con người những giá trị tích cực về kinh tế, tinh thần, biển còn có thể mang đến sự tàn phá, huỷ hoại ghê gớm. Từ bao đời nay, những công trình trong môi trường biển, bảo vệ bờ biển đã và đang hình thành ngày càng nhiều với sự đóng góp đáng kể của những tiến bộ khoa học kỹ thuật với mục đích lợi dụng tối đa những lợi ích và giảm tối thiểu những tác động tiêu cực từ nước biển. Đê biển và các công trình bê tông trong vùng biển là loại công trình ven bờ biển và trong môi trường biển, bị nước biển ăn mòn theo thời gian, phá hỏng các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép không những về mặt cơ học mà còn gây ra hiện tượng ăn mòn hóa học. Nó gây hư hỏng và giảm tuổi thọ công trình. Một khi đê biển và các công trình bê tông và bê tông cốt thép bị phá hoại thì hậu quả tác động tới kinh tế và kinh tế xã hội rất lớn. Vì vậy việc nghiên cứu cơ chế xâm thực, ăn mòn hóa học của bê tông trong môi trường biển và đưa ra một số giải pháp giảm thiểu ăn mòn, tăng tuổi thọ công trình trở thành vấn đề vô cùng cấp thiết với nước ta hiện nay. 2. Những vấn đề cần giải quyết của luận văn. - Nghiên cứu cơ chế xâm thực, ăn mòn bê tông, bê tông cốt thép trong môi trường biển Việt Nam. - Các giải pháp khắc phục tình trạng xâm thực, ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép vùng biển. - Nghiên cứu sử dụng phụ gia chống xâm thực và ức chế ăn mòn để khắc phục tình trạng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép. 2 CHƯƠNG I NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG CÔNG TRÌNH ĐÊ BIỂN VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1. Thực trạng công trình đê biển Việt Nam Hệ thống đê biển và cửa sông của chúng ta được xây dựng, bồi trúc và phát triển theo thời gian và do nhiều thế hệ người Việt Nam thực hiện. Đê chủ yếu là đê đất, vật liệu lấy tại chỗ và người địa phương tự đắp bằng những phương pháp thủ công. Hệ thống đê hình thành là kết quả của quá trình đấu tranh với thiên nhiên, mở đất của ông cha chúng ta. Chính vì vậy đê không thành tuyến mà là các đoạn nằm giữa các cửa sông. Có địa phương chỉ trong vòng một thế kỷ đã có nhiều lần đê phát triển ra ngoài, mà cho đến nay vẫn tồn tại các tuyến đó như đê huyện Tiên Lãng - Vĩnh Bảo - Hải Phòng; đê Thái Thuỵ - Tiền Hải - Thái Bình; đê Kim Sơn - Ninh Bình v.v… Thân đê chủ yếu được đắp bằng đất cát pha, một số tuyến đê như Hải Hậu (Nam Định), Hậu Lộc (Thanh Hoá) và các tuyến đê biển miền trung được đắp bằng cát và phủ lớp chống xói phía ngoài; mái đê phía đồng, mặt đê dễ bị xói sạt khi mưa lớn, sóng leo trong bão. Mặt đê nhỏ tải trọng cho phép phục vụ giao thông yếu, hầu hết các phương tiện cơ giới không thể đi lại được trên mặt đê gây cản trở giao thông, khó khăn trong việc ứng cứu, hộ đê trong mùa bão. Các cống dưới đê nhiều về số lượng nhưng do được xây dựng từ hàng chục năm trước đây, nhiều cống đã bị xuống cấp nghiêm trọng chưa được tu sửa, rất nhiều cống phải hoành triệt để đảm bảo an toàn trong mùa mưa bão. 1.1.1. Đê biển Bắc Bộ (từ Quảng Ninh đến Thanh Hoá) Vùng ven biển đồng bằng Bắc Bộ là nơi có địa hình thấp trũng là một trung tâm kinh tế của cả nước - đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, tập trung dân cư đông đúc. Về mặt hình học, đê biển miền Bắc thuộc loại lớn nhất cả 3 nước tập trung chủ yếu ở các tỉnh Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định. Đây là vùng biển có biên độ thuỷ triều cao (khoảng 4m) và nước dâng do bão cũng rất lớn. Để bảo vệ sản xuất và sinh hoạt của nhân dân, các tuyến đê biển, đê cửa sông ở khu vực này được hình thành từ rất sớm và cơ bản được khép kín. Tổng chiều dài các tuyến đê biển, đê cửa sông khoảng 484km, trong đó có trên 350km đê trực tiếp biển. Đê biển Bắc Bộ có bề rộng mặt đê nhỏ khoảng từ 3,0m – 4,0m, nhiều đoạn đê có chiều rộng mặt đê < 2,0m như một số đoạn đê thuộc đê Hà Nam, đê Bắc cửa Lục, đê Hoàng Tân (tỉnh Quảng Ninh), đê biển số 5, số 6, số 7, số 8 (tỉnh Thái Bình), đê Cát Hải (Hải Phòng). Sau khi được đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua dự án PAM 5325 và quá trình tu bổ hàng năm, các tuyến đê biển nhìn chung chống được mức nước triều cao tần suất 5% có gió bão cấp 9. Tuy nhiên tổng chiều dài các tuyến đê biển rất lớn, dự án PAM mới chỉ tập trung khôi phục, nâng cấp các đoạn đê xung yếu. Mặt khác do tác động thường xuyên của mưa, bão, sóng lớn nên đến nay hệ thống đê biển Bắc Bộ vẫn còn nhiều tồn tại, trong đó những tồn tại chính như: - Nhiều đoạn thuộc tuyến đê biển Hải Hậu, Giao Thuỷ thuộc tỉnh Nam Định đang đứng trước nguy cơ bị vỡ 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 nên mái đê phía biển được bảo vệ nhưng đến nay cây chắn sóng bị phá huỷ, đê trở thành trực tiếp chịu tác động của sóng, thuỷ triều nên nếu không được bảo vệ sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào 4 Hình 1.1. Hiện trạng đê Giao Thuỷ - Nam Định 5 - Đến nay mới xây dựng được khoảng gần 90km kè bảo vệ mái trên 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 trong mùa mưa bão. - Kết cấu của kè đá đang được sử dụng: một lớp đá hộc dày 30cm xếp khan trên một lớp đá dăm dày 10cm, phía dưới là lớp vải lọc hoặc là cát. Đá lát từ chân đê phía biển lên đến đỉnh đê. Đối với mốt số đoạn xây dựng trong thời gian gần đây được thi công khung bêtông, trong đổ đá hộc; hoặc sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn có ngàm khoá với nhau; hoặc một số đoạn thử nghiệm sử dụng kết cấu mảng bê tông. - Một số nơi bãi biển bị bào xói, ngoài việc lát mái nhiều đoạn được làm thêm một số mỏ hàn dọc và ngang để bảo vệ. Ngoài hình thức đê kè ở trên, một số đoạn đê được kết hợp giữa đê đất và tường kè để tạo cảnh quan và giảm chi phí. Đê biển ổn định trong điều kiện khí tượng thuỷ văn bình thường. Trong điều kiện bình thường đối với đoạn đê biển Bắc Bộ là gió dưới cấp 7 và mực nước triều trung bình. Trong điều kiện bình thường có thể xảy ra những hư hỏng nhỏ cục bộ đối với mái đê phía biển dưới tác dụng của sóng làm dịch chuyển các hòn đá kè lát mái. Xói mặt và mái đê ở hai phía tạo thành các rãnh sâu, nguyên nhân do không có đầy đủ các rãnh xương cá để gom nước và do thân những đoạn đê này đắp bằng đất có thành phần hạt cát nhiều. Ngoài ra còn hay bị sạt trượt mái đê phía đồng hoặc hiện tượng rò rỉ đối với đê cửa sông khi có lũ hay triều cường. Đê mất ổn định trong điều kiện khí tượng thuỷ văn không bình thường: mực nước triều cao hoặc trung bình, gió cấp 8 trở lên. Trường hợp đê biển phải làm việc trong bão cấp 8, cấp 9 gặp triều cường hoặc có gió cấp 10, cấp 11 gặp triều trung bình. Khi đó các dạng hư hỏng thường gặp là: 6 Sạt sập mái đê phía biển những đoạn có mái đá lát hoặc mái cỏ dọc theo tuyến đê, nhất là các đoạn đê trực tiếp sóng gió và có độ dốc bãi lớn. Có trường hợp mái sạt sập và sóng nước cuốn mất 1/2 - 1/3 thân đê. Sự sạt mái đê biển là hiện tượng phổ biến nhất về hư hỏng đê biển Bắc Bộ không phải chỉ với các tuyến đê được đắp bằng cát có bọc lớp chống thấm mà đối với những đoạn đê có lát đá kè bảo vệ mái. So với các tuyến đê biển thì trực tiếp với biển thì các tuyến đê vùng cửa sông ít bị hư hỏng lớn về mái. Các tuyến đê này phần lớn bãi có cây chống sóng và chất đất đắp đê cũng tốt hơn. Sập mái đê phía biển và phía đồng trên phạm vi dài dọc theo tuyến đê trực tiếp sóng gió. Hiện tượng xảy ra khi đê làm việc gặp triều cường và có gió bão trên cấp 9, cấp 10. Đối với những đoạn đê có kết cấu bảo vệ yếu, sóng sẽ làm sập mái phía biển. Đối với những đoạn đê bảo vệ cứng, sóng tràn qua mái đê phía đồng và làm sập mái phía đồng. 1.1.2. Đê biển miền Trung Khác với vùng cửa sông đồng bằng Bắc Bộ với cơ chế chủ yếu là bồi, còn các cửa sông miền Trung có thể thay đổi vị trí hoặc bồi hoặc xói tuỳ theo tính chất của từng cơn lũ. Do đó, đê biển và cửa sông miền Trung có một tuyến đê ngoài phạm vi biến đổi của cửa sông, không có tuyến đê quai lấn biển và không có tuyến đê dự phòng như đồng bằng Bắc Bộ. Mùa bão nước biển tràn vào làm nhiễm mặn đồng ruộng. Mặt khác do đặc điểm địa hình, khí hậu, mùa kiệt thiếu nước cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt. Do vậy đê biển miền Trung trở thành yêu cầu cấp bách để bảo vệ sản xuất và đời sống nhân dân. Các tỉnh từ Thanh Hoá đến Hà Tĩnh, theo thống kê chiều dài các tuyến đê biển, đê cửa sông khu vực Bắc Trung Bộ khoảng 406km. Vùng ven biển Bắc Trung Bộ là vùng đồng bằng nhỏ hẹp của hệ thống sông Mã, sông Cả 7 cũng là một trong những vùng trọng 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. Vùng ven biển Trung Trung Bộ 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 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. Một số tồn tại của tuyến đê biển Trung Trung Bộ như sau: Còn 238,8km đê biển, đê cửa sông chưa được đầu tư tu bổ, nâng cấp nên còn thấp nhỏ chưa đảm bảo cao độ thiết kế Toàn bộ mặt đê chưa được gia cố cứng hoá, về mùa mưa bão mặt đê thường bị lầy lội nhiều đoạn không thể đi lại được Đến nay mới có khoảng 165km được xây dựng kè bảo vệ mái, phần lớn mái đê phía biển chưa được bảo vệ, một số nơi đã được bảo vệ nhưng chưa đồng bộ hoặc chưa đủ kiên cố nên vẫn thường xuyên bị sạt lở đe doạ đến an toàn các tuyến đê biển 8 Chất lượng đê: Thân đê phần lớn được đắp bằng đất thịt nhẹ pha cát, cơ tuyến đắp bằng đất sét pha cát, đất cát. Một số tuyến nằm sâu so với các cửa sông và ven đầm phá, đất thân đê ven biển là đất cát như các tuyến đê của huyện Quảng Xương, Tĩnh Gia (Thanh Hóa), Diễn Châu (Nghệ An), Kỳ Anh (Hà Tĩnh), Vĩnh Hài, Vĩnh Trinh(Quảng Trị)… Mái đê các tỉnh miền Trung hầu hết được bảo vệ bằng cỏ. Một số đoạn đê trực tiếp chịu sóng, gió được kè đá hoặc lát tấm bêtông. Một số đoạn đê nằm ở phía Tây Đầm Phá thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế được lát tấm bêtông 3 mặt cách đây gần 20 năm, tuyến đê biển Nhật Lệ thuộc Quảng Bình được lát tấm bê tông 2 mặt..[2]. Ngoài các đoạn đê trực tiếp sóng gió được kè đá, còn lại mái đê được bảo vệ bằng cơ. Hầu hết các tuyến cửa sông được bảo vệ bằng cây chống sóng với các cây như sú, vẹt, đước. 1.1.3. Nguyên nhân hư hỏng của hệ thống đê biển - Nguyên nhân do lũ sông: Đoạn trực tiếp với biển chịu ảnh hưởng của biển và hư hỏng xuất phát từ các yếu tố tự nhiên, địa mạo, địa chất và các yếu tố thuỷ động lực của biển là chủ yếu Đoạn đê cửa sông nơi chịu tổ hợp của lũ sông và các yếu tố biển: tổ hợp này thường gây ra mực nước lớn cho đoạn cửa sông gây nước tràn qua mặt đê, ngoài ra lưu tốc dòng chảy từ trong sông ra cũng cần phải quan tâm vì đây có thể là nguyên nhân trực tiếp gây xói chân công trình gây trượt mái phía sông dẫn đến đổ vỡ toàn bộ con đê. - Nguyên nhân từ phía biển: Nguyên nhân từ phía biển được xem là nguy hiểm nhất bao gồm bão, nước dâng kết hợp với thuỷ triều cao hay gió mùa dài ngày kết hợp với triều cao gây nước tràn qua đê phá hoại mái trong vốn ít được gia cố. Mặt khác tải 9 trọng sóng lớn đánh vào mái đê phía biển, làm bong bật các tấm lát mái vốn có trọng lượng không đủ lớn hoặc được thi công không đúng kỹ thuật sẽ bị phá hoại, tiến tới phá hỏng hoàn toàn tuyến đê. Khi nước thấp, bãi thấp thì sóng tác động thường xuyên vào chân đê gây xói chân dẫn đến sạt trượt mái. - Ngoài ra còn rất nhiều nguyên nhân khác gây hư hỏng công trình biển… 1.1.4. Các cơ chế phá hoại đê biển - Cơ chế phá hỏng do sóng hoặc mực nước lớn hơn cao trình đỉnh đê gây nước tràn qua đỉnh gây hỏng mái - Xói chân đê, kè - Hư hỏng kết cấu bảo vệ mái, đỉnh đê và xói thân đê - Lún công trình do nền mềm 1.2. Thực trạng công trình đê biển trên Thế giới Quan điểm thiết kế đê biển là bảo vệ vùng đất thấp không cho nước biển tràn vào hoặc làm nhiệm vụ lấn biển (quai đê lấn biển). Một tuyến đê sau khi được xây dựng có tác động lớn đến môi trường xung quanh, có thể làm thay đổi diễn biến xói bồi của bờ biển, làm biến đổi môi trường đất, nước ở vùng đất được bảo vệ, làm thay đổi môi trường sinh thái….Hà Lan là một lãnh thổ mà phần lớn là vùng đất thấp, được hình thành từ bốn châu thổ của các sông Rhine (Rhin), Maas (Meuse), Sheslde và Ijssel. Lịch sử Hà Lan là lịch sử chiến đấu không ngừng và kiên cường với biển và ngập nước để tồn tại từ trên 2000 năm nay. Hà Lan được thế giới biết đến như là đất nước của các polder (pôn-đơ) và hiện có trên 3000 polder ở các quy mô khác nhau. Polder là một vùng đất thấp được đê bao bọc, là một thực thể thuỷ văn theo nghĩa là nó không có trao đổi nước bên ngoài ngoại trừ những công trình do con người xây dựng nên và vận hành. Cối xay gió, biểu tượng của Hà Lan là một công trình sử dụng năng lượng gió để bơm và tháo nước cho các polder, kết hợp làm cối xay. 10 1.2.1. Đê Afsluitdijk và hệ thống công trình Delta Works Nói đến polder là nói đến khả năng đê bị vỡ. Từ 1700 đến năm 1926 đã có 490 lần vỡ đê. Sau thiên tai năm 1961, đê Afsluidijk được xây dựng, ngăn Ijselmeer với Biển Bắc. Polder Weringmmer được cải tạo và ba polder mới rộng lớn Noordoost, Oostelijk Fleveland và Zuidelịk Flevoland được hình thành. Đê Afsluidijk dài 32km, bề mặt rộng 90m, chiều cao thiết kế ban đầu 7,25m trên mực nước biển. Ở đầu tây nam, Den Oever có âu thuyền Stevin và ba dãy mỗi dãy năm cửa cống. Ở đầu đông bắc Kornwerderzand có âu thuyền Lorent và hai dãy mỗi dãy năm cửa cống. Do nước từ các sông liên tục đổ vào và nước từ các polder mới được hình thành tháo ra, nên định kỳ Ijsselmeer được thay nước. Hình 1.2. Đê Afsluitdijk và hệ thống công trình Delta Works Sau trận vỡ đê ngày 01.01.1953 đề án Delta Plan đề xuất một hệ thống công trình rất quy mô cho vùng Zeeland và Nam Holland. 11 1.2.2. Đánh giá mức độ an toàn của hệ thống đê Có 3 nguyên nhàn được đưa ra để giải thích trận vỡ đê ngày 01.02.1953 - Đê thấp và mái đê rất dốc - Cơn bão phát sinh từ hai áp thấp đến từ Scotland hội tụ lại làm cho nước biển dâng cao, tràn qua đê và xói móc thân đê từ bên trong, làm cho đê yếu và vỡ - Cơn bão trùng với lúc có triều xuân phân. Đó là chưa kể đến tình trạng sụt lún đất trước đó làm tăng khả năng đê bị vỡ. Cũng may là vào ngày vỡ đê không có lũ đổ về từ thượng nguồn các sông, nếu không thảm hoạ còn lớn hơn rất nhiều. Chính vì lẽ đó, sau khi các công trình Delta Works đi vào hoạt động năm 1978 thì Luật về an toàn đê đã được Nghị viện Hà Lan ban hành. Trước những thách thức của biến đổi khí hậu, năm 1996 Luật mới về an toàn đê đã được Nghị viện Hà Lan ban hành. Theo luật này, mỗi con đê và rồng cát, đặc biệt ở ven biển phải được khảo sát một lần mỗi năm theo các tiêu chuẩn được Chính phủ ban hành để đánh giá khả năng xảy ra các tình huống: - Chảy tràn và mực nước cao hơn đỉnh đê - Trượt đất ở mái trong và mái ngoài của đê - Xói mòn của lớp phủ thân đê (cỏ, asphalt hoặc khối basalt) có thể dẫn đến đê bị vỡ - Có mạch rò rỉ nước dưới chân đê và xói mòn thân đê từ bên trong. 1.2.3. Hà Lan thách thức của biến đổi khí hậu và nước biển dâng Theo các số liệu được công bố, nhiệt độ hà Lan từ năm 1990 đến nay đã tăng +1,70C, gần gấp đôi mức tăng trung bình trên thế giới (+0,80C) P P P P Nước biển dâng ở Hà Lan bình quân trong thời gian qua là 24cm/100năm, lớn hơn trung bình của thế giới (khoảng 20cm/100năm). 12 Ở Hà Lan các uỷ ban về nước đã có từ 700 năm nay. Đây là một thể chế bao gồm chính quyền địa phương, các cơ quan chuyên môn và các tổ chức đại diện cho người dân trên địa bàn cả về quyền lợi và nghĩa vụ. Trong phạm vi trách nhiệm của mình uỷ ban về nước có trách nhiệm: - Quản lý và bảo trì các công trình có tác động đối với dòng chảy như đê, rồng, bến cảng - Quản lý và bảo trì các thuỷ lộ, bảo trì một mực nước thích hợp trong các polder và các thuỷ lộ - Bảo trì chất lượng nước mặt thông qua việc xử lý nước thải. Tháng 12/2007 Chính phủ Hà Lan thành lập uỷ ban Châu thổ với chức năng tư vấn, trên phạm vi cả nước, với tầm nhìn dài hạn cho Chính phủ trong việc bảo vệ và phát triển bền vững cùng ven biển và các vùng đất thấp. Trước thời tiết bất thường Hà Lan đã có sự chuyển biến quan trọng: từ chinh phục thiên nhiên chuyển sang thích nghi với thiên nhiên để tồn tại và phát tiển bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Sự chuyển hướng này không chỉ có ở Hà Lan mà cũng đang diễn ra tại Anh, Pháp, Đức, Bỉ…[7]. Hiện nay ở Việt Nam cũng có rất nhiều cơ quan, đơn vị và cá nhân đã nghiên cứu về vấn đề xâm thực, ăn mòn bê tông, bê tông cốt thép trong môi trường biển cụ thể như: - Viện Khoa học Công nghệ xây dựng năm 2003: Nâng cao độ bền lâu cho bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường biển bằng sử dụng phụ gia khoáng vật hoạt tính [11]. - Đề tài nghiên cứu khoa học (2009): Hoàng Phó Uyên, Nguyễn Quang Phú, Nguyễn Quang Bình: “Xác định mối quan hệ giữa hệ số thấm và mác chống thấm của bê tông các công trình thủy lợi” [10]. 13 - Cao Duy Tiến & nnk (1999): Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu các điều kiện kỹ thuật nhằm đảm bảo độ bền lâu cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép ở vùng biển Việt Nam - Viện khoa học Công nghệ Xây dựng [8]. - Cao Duy Tiến: Hiện tượng ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép dưới tác động khí hậu ven biển Việt Nam. Hội thảo quốc tế bê tông bền biển 1994 [9]. - Tạ Duy Long: Đề tài luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “Nghiên cứu cơ chế ăn mòn hóa học của bê tông trong môi trường biển và một số giải pháp giảm thiểu ăn mòn, tăng tuổi thọ công trình bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường biển Việt Nam” [7]. KẾT LUẬN CHƯƠNG I Qua nghiên cứu thực trạng công trình biển ở Việt Nam và trên Thế giới ta thấy: - Các công trình bảo vệ bờ biển bị xâm thực, ăn mòn rất nhanh chóng và có tác hại xấu đến môi trường, sinh hoạt xung quanh. - Xuất phát từ những hư hỏng đó, các công trình bảo vệ bờ phải thường xuyên duy tu, sửa chữa gây tốn kém và thiệt hại về kinh tế rất nhiều.
- Xem thêm -