Ứng dụng rọ đá vỏ lưới nhựa chống xói bờ kè trong môi trường xâm thực

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày giải pháp dùng rọ đá có vỏ lưới được chế tạo từ vật liệu nhựa HDPE (High-density polyethylene). Tính hiệu quả của giải pháp được minh họa cụ thể qua 2 công trình: kè sông Mỏ Nhát, khu Công nghiệp chuyên sâu Phú Mỹ 3, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu và kè rạch khu đô thị Mizuki Park - Bình Chánh - TP.HCM được thực hiện trong năm 2019.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng rọ đá vỏ lưới nhựa chống xói bờ kè trong môi trường xâm thực

PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Ứng dụng rọ đá vỏ lưới nhựa chống xói bờ kè trong môi trường xâm thực Application of Gabion With Hdpe Grid Cover for Slop Protection in Corrosive Environment > NGUYỄN DUY LIÊM1; ĐỖ XUÂN SƠN1; LÂM NGỌC TRÀ MY2 1 Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Email: liemnd@hcmute.edu.vn; sondx@hcmute.edu.vn 2 Khoa Xây dựng, Trường Đại học Mở TP.HCM Email: my.lnt@ou.edu.vn TÓM TẮT: ABSTRACT: Khu vực ven biển thuộc Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đang Coastal Mekong Delta areas are facing increasingly climate change, đối mặt với biến đổi khí hậu ngày một lớn, trong đó vấn đề sạt lở speciallly, the problem of embankment landslides has been greatly bờ kè cũng được quan tâm. Hiện tượng sạt lở thường xảy ra tại khu concerned. The phenomenon of landslide often occurs in areas with vực có địa chất yếu, địa tầng cấu tạo bởi lớp bùn sét bề mặt dày, deep soft soil revealing its high compression index and low mechanical sức kháng cơ học thấp, tính nén-lún cao lại thêm tác động của resistances properties, besides, natural disasters such as flood, storm, thiên tai như lũ lụt, mưa bão…. Bài báo trình bày giải pháp dùng rọ climate change also have affected the landslide. This paper performs đá có vỏ lưới được chế tạo từ vật liệu nhựa HDPE (High-density the solution for slope protection using gabion with its HDPE cover polyethylene). Tính hiệu quả của giải pháp được minh họa cụ thể (High-density polyethylene). The efficiency of the solution is drawn from qua 2 công trình: kè sông Mỏ Nhát, khu Công nghiệp chuyên sâu 2 projects built in 2019 as follows: slope protection for Mo Nhat river Phú Mỹ 3, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu và kè rạch khu đô thị Mizuki Park embankment, Phu My 3 specialized industrial zone, Ba Ria – Vung Tau - Bình Chánh - TP.HCM được thực hiện trong năm 2019. Đây là Province, and, slope protection for canal in Mizuki Park – Binh Chanh thông tin hữu ích cung cấp cho các nhà tư vấn thiết kế và cơ quan District – Ho Chi Minh city. This successful application provides useful quản lý chuyên ngành thủy lợi, cầu đường có thể áp dụng ở những information for civil engineers and/or administrators, who are able to công trình tương tự, góp phần đáp ứng sự phát triển bền vững dưới widen the such solution in similar transportation projects, or, irrigation các tác động tiêu cực của môi trường. and drainage projects, in the purpose of sustainable development under Từ khóa: Rọ đá; xói lở; gia cố mái taluy; phát triển bền vững; biến negative environmental impacts đổi khí hậu Keywords: gabion; erosion, reinforcement of slopes; sustainable development; climate 1. ĐẶT VẤN ĐỀ động bất thường của thiên tai, bão lũ gây ra. Do vậy, tìm giải pháp Những năm gần đây, hiện tượng sạt lở bờ sông thường xảy ra hợp lý về kinh tế - kỹ thuật để chống xói bờ kè là rất cần thiết. thường xuyên và ngày càng nghiêm trọng ở nhiều khu vực có địa chất yếu với địa tầng cấu tạo bởi lớp bùn sét bề mặt dày, sức kháng cơ học thấp, tính nén-lún cao lại thêm tác động của thiên tai như lũ lụt, mưa bão. Ngoài nguyên do lớp bùn bề mặt dày và quá yếu không kháng nổi tải trọng đắp gây ra, các tàu thuyền đi lại trên hệ thống sông, kênh rạch gây ra hiện tượng dềnh nước, nước dâng cao và chảy xiết mùa lũ làm chân mái ta luy bị xói nghiêm trọng. Hình 1 minh họa một vị trí sạt lở nặng ở ĐBSCL [Web Năng lượng sạch Việt Nam (2019)]. Khắc phục sạt lở khu vực ĐBSCL tiêu tốn hàng ngàn tỉ đồng mỗi năm [Web Báo đầu tư (2018)], chi phí dự kiến sẽ còn tiếp tục tăng trong những năm tới với những biến Hình 1. Sạt lở bờ sông ở ĐBSCL 114 10.2021 ISSN 2734-9888
Bài báo trình bày giải pháp dùng rọ đá vỏ lưới nhựa gia cố mái Các giải pháp gia cố tăng ổn định mái dốc có thể xem xét như sau: ta luy cho khu vực đất yếu sát kênh rạch và ngập nước. Giải pháp • Giảm độ cao bờ đắp: giải pháp này mang tính thụ động vì cao được áp dụng thành công qua công trình kè sông Mỏ Nhát thuộc độ bờ đắp đã được quy hoạch đáp ứng mức nước tần suất lũ. khu Công nghiệp chuyên sâu Phú Mỹ 3, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Một • Giảm độ nghiêng mái dốc bằng cách làm thoải mái dốc hoặc công trình khác là bờ kè rạch trong khu đô thị Mizuki Park - Bình chia nhiều tầng. Chánh - TP.HCM cũng áp dụng hữu hiệu rọ đá vỏ nhựa. Từ thành • Tăng cường độ bền vững bề mặt mái dốc: trồng cây-cỏ, xây công bước đầu ở 2 dự án này, khả năng ứng dụng rọ đá vỏ lưới kè đá, kè bê tông cốt thép, neo đất, gia cường mái dốc bằng cọc nhựa gia cố mái kênh hay làm tường chắn trong ngành thủy lợi và nhồi, cọc đóng, cọc tre tại các vị trí xung yếu. giao thông là rất khả quan. • Tăng cường khả năng thoát nước: nước ứ đọng sẽ làm gia tăng sức nặng lên đới trượt. 2. GIẢI PHÁP DÙNG RỌ ĐÁ VỎ LƯỚI NHỰA CHỐNG XÓI BỜ Với nền đất yếu và độ lún chưa ổn định thì việc dùng tường KÈ TRONG MÔI TRƯỜNG XÂM THỰC chắn BTCT phải sử dụng cọc dài làm tăng kinh phí xây dựng, bởi sự 2.1. Đặc tính của vỏ lưới nhựa sụt lún nền móng có thể gây nứt công trình. Kết cấu rọ đá có tính Nhựa HDPE (High-density polyethylene) là loại nhựa có mật độ “xộc xệch” sẽ giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực do sụt lún nền móng. polyethylene cao, cấu trúc phân tử của nhựa HDPE thể hiện ở Hình Như vậy, rọ đá có thể làm tường chắn thẳng đứng hoặc lát mái ta 2 [Web Libretexts (2021)]. HDPE có độ bền cơ học cao, hầu như trơ luy chống xói lở. hoàn toàn về mặt hóa học, có thể chịu được nhiệt độ cao (120 độ C trong thời gian ngắn, hoặc 110 độ C trong thời gian dài). 3. SỬ DỤNG RỌ ĐÁ VỎ LƯỚI NHỰA CHỐNG XÓI KÈ SÔNG MỎ NHÁT, BÀ RỊA - VŨNG TÀU CH2 3.1. Đặc điểm công trình CH2 Kè sông Mỏ Nhát và san nền là hạng mục của dự án “Khu công CH2 nghiệp chuyên sâu Phú Mỹ 3” do Công ty Cổ phần Thanh Bình Phú CH2 Mỹ làm Chủ đầu tư có diện tích 999 ha. Đây là một dự án phát triển CH2 hạ tầng khu công nghiệp nhằm đẩy mạnh phát triển các ngành CH2 công nghiệp cho Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, trong đó có CH2 CH2 tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, mà trực tiếp là phát triển kinh tế của khu CH2 CH CH2 CH 2 CH2 vực đô thị cảng công nghiệp Phú Mỹ. Khu vực công trình bị ảnh 2 CH2 CH hưởng xâm thực do gần biển, đặc biệt là các tháng mùa khô độ 2 xâm nhập mặn khá sâu tác động lớn đến ăn mòn kim loại sử dụng High Density Polyethylene (HDPE) trong công trình. Hình 2. Cấu trúc phân tử của nhựa HDPE Việc ứng dụng lưới nhựa HDPE làm vỏ rọ đá để gia cố chống xói mòn trong môi trường xâm thực mạnh là do những đặc tính sau: • Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như vỏ lưới nhựa PE. • Có sức chịu va đập tốt và tính đàn hồi cao, nhưng nhựa HDPE sẽ bị biến dạng dẻo sớm trong quá trình biến dạng, do đó, vỏ lưới nhựa thường được coi là vật liệu "cứng". • Ít bị ăn mòn bởi các chất hóa học như dung dịch axit, kiềm và các hợp chất hữu cơ: rượu béo, aceton, ete etylic, glicerin. • Chống biến dạng: vỏ lưới nhựa HDPE vẫn giữ được hình dạng sau nhiều lần xoắn, uốn. • Vỏ lưới nhựa HDPE sở hữu khả năng chống mỏi, chống ẩm rất cao, rất có lợi trong môi trường xâm thực. • Về giá thành sản xuất, vỏ lưới nhựa HDPE không đắt hơn nhiều vỏ lưới thép truyền thống. Tại thời điểm hiện tại nếu xét chi Hình 4. Địa chất vị trí dự án kè sông Mỏ Nhát phí vỏ lưới thì cao hơn khoảng 1.7 lần, nhưng xét cho toàn kết cấu Bảng 1. Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 1 tường thì cao hơn khoảng 1.2 lần. Thông số Đơn vị Giá trị Dung trọng ướt  w g / cm 3 1.53 Hệ số rỗng e0 - 2.01 Giới hạn chảy WL % 61.8 Giới hạn dẻo WP % 37.3 Chỉ số dẻo I P - 24.6 Độ sệt B - 1.49 Hình 3. Vỏ lưới nhựa được chế tạo từ nhựa HDPE Góc ma sát trong  độ 1o 34' 2.2. Ưu điểm của rọ đá dùng trong gia cố mái lòng sông so Lực dính c kG / cm 2 0.076 với dùng kết cấu bê tông ISSN 2734-9888 10.2021 115
PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Cao độ thiết kế đỉnh kè và san nền của dự án lần lượt là +2.50 và +1.50. Chiều cao san lấp phần tiếp giáp sông Mỏ Nhát thay đổi từ 3-12 m tùy vị trí kè. Về địa chất, khu vực này có các lớp đất tính từ trên xuống như mô tả ở Hình 4 [Công ty TNHH dịch vụ, xây dựng Hoàng Hưng (2017)]. Lớp đất 1 là lớp đất rất yếu, có độ nén-lún cao ảnh hưởng nhiều đến các giải pháp thiết kế san nền và các công trình hạ tầng kỹ thuật. Bảng 1 cung cấp các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất yếu này. 3.2. Giải pháp kỹ thuật Giải pháp kỹ thuật chính của bờ bè như sau: • Tính ổn định của mái ta luy bờ kè lòng sông (phần dốc nghiên tạo lòng sông) được đảm bảo bằng giải pháp túi địa kỹ thuật xếp chồng theo từng lớp [Công ty Orbitec (2015)]. Hình 5 mô tả bố trí túi địa kỹ thuật cho mái ta luy bờ kè nhằm đảm bảo ổn định cho bờ b) Kè loại 2, H san lấp = 3-6 m kè. Hệ số ổn định tính toán theo Bishop đạt trên 1.4 (Tiêu chuẩn ngành, 22TCN 262- 2000). Kết quả tính toán thể hiện ở Hình 6. • Đảm bảo chống xói mái dốc bằng lát rọ đá lưới nhựa bao phủ bên ngoài, mô tả ở Hình 7. Do lớp rọ đá này mỏng so với chiều cao san lấp nên tác dụng của rọ đá được bỏ qua trong tính toán ổn định để thiên về an toàn. • Chấp nhận lún của nền đắp. Giải pháp kết cấu mái ta luy bờ kè như vậy sẽ không bị ảnh hưởng nhiều do lún. Kết cấu có khả năng thoát nước nhanh, làm giảm áp lực nước phía trong mái ta luy. c) Kè loại 3, H san lấp = 6-9 m Hình 5. Túi địa kỹ thuật đảm bảo tính ổn định mái taluy bờ kè sông Mỏ Nhát d) Kè loại 4, H san lấp = 9-12 m e) Kè loại 5, H san lấp = 12-15 m a) Kè loại 1, H san lấp ≤ 3 m Hình 6. Tính toán ổn định trượt mái dốc bằng phương pháp Bishop 116 10.2021 ISSN 2734-9888
• Cl- : 609 mg/ lít • HCO3- : 61 - 73 mg/lít • Tính SO42- :0 Địa chất khu vực này khá yếu, các lớp đất tính từ trên xuống như sau [Phân viện khoa học công nghệ miền Nam (2019)]: - Lớp đất bề mặt: Sét, sét pha, cát sạn hỗn hợp lẫn rễ thực vật màu xám xanh, xám đen, nâu vàng. Bề dày lớp thay đổi từ 0.5-1.0 m. - Lớp 1: Bùn sét màu xám xanh, xám đen đôi chỗ lẫn hữu cơ, vỏ sò, trạng thái chảy, gặp ở tất cả các lỗ khoan, chiều dày lớp này thay đổi từ 16.5m đến 22.4m, trị số SPT từ 0÷5.. Chỉ tiêu cơ lý của lớp này: dung trọng ướt w =1.54 g/cm3, hệ số rỗng e0 = 1.85, giới hạn chảy Wl =64.3 %, giới hạn dẻo Wp=29.6 %, chỉ số dẻo Ip=34.7, độ sệt B=1.11, góc ma sát trong =5o72’, lực dính c=0.057 kG/cm2. Nhận xét: Đây là lớp đất rất yếu, có độ nén-lún cao ảnh hưởng nhiều đến các giải pháp thiết kế san nền và các công trình hạ tầng kỹ thuật. Các lớp 2 đến lớp 6 (khoan sâu tới 50 m) là các lớp chịu lực từ trung bình đến tốt gồm sét pha, cát pha, sét nửa cứng đến cứng. 4.2. Giải pháp kỹ thuật tường chắn rọ đá Hình 7. Thi công rọ đá vỏ lưới nhựa bề mặt ta luy 3.3. Biện pháp thi công Công tác thi công kè sông Mỏ Nhát được chia thành 2 giai đoạn: giai đoạn 1 phục vụ bơm cát san nền, sử dụng túi địa kỹ thuật để làm kè, giai đoạn 2 thực hiện khi kè thi công ở giai đoạn 1 đã ổn định (khoảng 6 tháng) sẽ tiến hành bù lún, tạo phẳng mái dốc kè bằng bao cát, sau đó trải vải kỹ thuật ngăn cách và gia cố mái kè bằng thảm rọ đá vỏ lưới nhựa HDPE. • Trình tự thi công kè sông giai đoạn 1 - phục vụ san nền: Thả phao báo hiệu khu vực thi công → Định vị chân kè các bậc bằng cọc dừa → Lắp đặt túi địa kỹ thuật theo đường đã định vị Lắp đặt ống bơm cát vào các ống gắn trên túi địa kỹ thuật, sau đó bơm cát vào túi cho đến khi đầy túi → Tiếp tục đặt các túi địa kỹ thuật kế tiếp cho đến khi xong kè bậc 1 → thi công bậc kè kế tiếp bê trên tương tự như thi công bậc kè thứ 1. • Trình tự thi công kè sông giai đoạn 2 - hoàn thiện: Đắp bao cát bù vênh tạo phẳng mái kè → Trải vải địa kỹ thuật trên mặt kè và trải lớp đá dăm lót → Xếp vỏ lưới nhựa (hãng Tensar) vào vị trí cần thảm → Xếp đá vào rọ → Thi công rọ đá kế tiếp → Công tác hoàn thiện. Nhận xét: Công nghệ thi công đơn giản, chỉ cần xếp đá vào vỏ lưới nhựa may sẵn là thực hiện được nhanh gọn. Để có thể xếp đá được nhanh và chặt chẽ, cần sử dụng các loại đá có kích thước tương đối đều nhau. Hình 8. Rọ đá vỏ lưới nhựa được xếp nhiều lớp làm tường chắn đất 4. SỬ DỤNG RỌ ĐÁ VỎ LƯỚI NHỰA TRONG KẾT CẤU Hình 8, thể hiện đoạn tường chắn dùng rọ đá vỏ nhựa với TƯỜNG CHẮN Ở KHU ĐÔ THỊ MIZUKI PARK - TP. HCM cấu tạo tường như sau [Công ty Orbitec (2020)]: 4.1. Đặc điểm công trình • Đất nền dưới tường kè được gia cố bằng cọc tràm đường Khu đô thị Mizuki Park có quy mô khoảng 26 ha nằm trên kính ngọn ≥ 4.0 cm, đường kính gốc 8-10 cm, L=4.0m, mật độ Đại lộ Nguyễn Văn Linh thuộc huyện Bình Chánh, TP.HCM. Hạ đóng 16 cọc/m2, bên trên phủ cát dày 15cm kế đến là lớp cấp tầng khu đô thị bao gồm nhiều tuyến đường nội bộ cùng các phối đá dăm dày 10cm. cầu trên các tuyến. Nước sông khu vực công trình theo khảo sát • Rọ đá gồm nhiều modul có kích thước khác nhau được xếp có tính ăn mòn bi – carbonat, hàm lượng các ion đo được như theo nguyên tắc không trùng mạch, rọ đá có khung xương sau: bằng thép D8 và được sơn chống gỉ, Vỏ bằng lưới địa kỹ thuật • Độ PH : 6.88 - 6.92 SS30 (hãng Tensar), bố trí vách ngăn theo nguyên tắc các ô • K+ và N+ : 352 mg/lít - 363 mg/lít trống không quá 1m, rọ được buộc bằng dây nhựa HDPE • Ca+ : 16 - 20 mg/lít chuyên dùng. • Fe2+ và Fe3+ : 0 ISSN 2734-9888 10.2021 117
PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG • Để chống mất cát (trôi) mặt sau rọ tiếp xúc với nền cát • Cắt đầu cọc dừa hiện hữu đến cao độ đáy hố móng (tận dụng được trải vải địa kỹ thuật ngăn cách. lại cọc dừa nếu không bị mục); Hình 9, thể hiện đoạn tường chắn đã hoàn thiện với bề mặt • Thi công cọc tràm gia cố nền (nếu có) và lớp cát phủ đầu cọc; đã được trồng cỏ tăng hiệu quả kiến trúc. Ngoài ra, tường chắn • Trải lớp đá dăm lót móng; rọ đá cũng có thể bố trí sau mố cầu (xem mô tả ở Hình 10) như • Lắp đặt rọ đá theo phương pháp thủ công theo từng lớp kết một tường trọng lực có tác dụng làm giảm áp lực đất lên kết hợp trải vải địa kỹ thuật ngăn mất cát và trải lưới địa kỹ thuật neo. cấu mố cầu. Lưu ý: trong quá trình lắp các tầng rọ đá tường kè cần hiệu chỉnh vị trí rọ đá để khử các chuyển vị ngang (nhằm đảm bảo sau khi hoàn thành mặt ngoài tường kè tương đối phẳng theo thiết kế); Để khử được chuyển vị ngang của tường rọ đá thì khi lắp đặt phải đặt rọ đá lệch khỏi vị trí thiết kế (lệch về phía nền đắp phía trong) một khoảng bằng với chuyển vị ngang của tường. 5. KẾT LUẬN Một số kết luận về giải pháp dùng rọ đá vỏ lưới nhựa để gia cố mái ta luy hay làm tường chắn: • Giải pháp khá hợp lý trong điều kiện công trình ở khu vực đất yếu, nền móng công trình lún chưa ổn định, công trình ở khu vực xâm thực mạnh. • Giá thành rọ đá vỏ lưới nhựa phải chăng, thi công đơn giản và nhanh. Lời cảm ơn Bài báo được tài trợ bởi Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÀI LIỆU THAM KHẢO Công ty Orbitec, Hồ sơ tổ chức thi công hạng mục Kè Sông Mỏ Nhát và San Nền. Dự án Hình 9. Trồng cỏ trên mặt tường chắn rọ đá Khu Công Nghiệp Chuyên Sâu Phú Mỹ 3 - Giai Đoạn 1C, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, 2015. Công ty Orbitec, Hồ sơ thiết kế Kè ranh đất phía Đông và phía Tây dự án khu đô thị, dự án Khu Dân Cư Nguyên Sơn (Mizuki Park), giai đoạn 2-3, 2020. Công ty TNHH dịch vụ, xây dựng Hoàng Hưng, Hồ sơ khảo sát địa hình khu vực kè sông Mỏ Nhát, 2017. Phân viện khoa học công nghệ miền Nam, Hồ sơ Báo cáo địa chất công trình Mizuki CC5, 2019. Tiêu chuẩn ngành, 22TCN 262- 2000: Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu Web Báo đầu tư, https://baodautu.vn/2500-ty-dong-ho-tro-khac-phuc-sat-lo-dong- bang-song-cuu-long-d81866.html, 2018. Web Libretexts, https://eng.libretexts.org/Bookshelves/ Materials_Science/Supplemental_Modules_(Materials_Science)/Polymer_Chemistry/Pol ymer_Chemistry%3A_Topology, 2021. Web Năng lượng sạch Việt nam, https://nangluongsachvietnam.vn/d6/vi- VN/news/ Khac-phuc-sat-lo-bo-song-bo-bien-Dong-bang-song-Cuu-Long-6-178-4869, 2019. Hình 10. Rọ đá vỏ lưới nhựa được xếp sau mố cầu 4.3. Trình tự thi công Kè rọ đá được tiến hành thi công theo trình tự sau: • Định vị tim cọc dừa phục vụ san lấp lấn; • Đóng cọc dừa, liên kết các cọc với nhau; • Trải vải địa kỹ thuật ngăn mất cát; • San lấp cát đến cao độ +1.60 (K≥0.85); • Thi công xử lý nền đất yếu; • Định vị phạm vi móng kè và phạm vi trải lưới địa kỹ thuật neo; • Đào hố móng đến cao độ thiết kế; 118 10.2021 ISSN 2734-9888