Thiết kế và xây dựng đê chắn sóng theo TCVN 11820-6:2023 đảm bảo bền vững, an toàn

Việt Nam có bờ biển dài hơn 3000 km, lãnh hải và vùng đặc quyền kinh tế của nước ta gấp 3 lần đất liền, mang lại cho chúng ta nhiều tài nguyên vô giá. Giao thông vận tải thủy của Việt Nam tương đối phát triển, dọc theo bờ biển có nhiều cảng biển hở, các cảng nằm trong nội địa thông thương với bên ngoài qua luồng tàu.

Vùng cửa biển cần được bảo vệ bằng công trình đê chắn sóng và ngăn cát. Đê chắn sóng đóng vai trò quan trọng giúp giảm cường độ tác động của sóng trong vùng nước ven bờ để cung cấp bến đỗ an toàn. Đê chắn sóng cũng có thể là những công trình nhỏ được thiết kế để bảo vệ một bãi biển dốc thoải nhằm giảm xói mòn bờ biển.

Do đặc điểm công trình đê chắn sóng hay phải bố trí cách xa bờ nên đê thường bị đặt trên nền đất yếu. Do đó, việc thiết kế, xây dựng hay cải tạo đê chắn sóng nên áp dụng theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11820-6:2023 của Bộ Khoa học và Công nghệ về công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 6: Đê chắn sóng để đảm bảo tính ổn định cũng như kết cấu đê được bền vững, an toàn. Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11820-6: 2023 do Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải biên soạn, Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Tiêu chuẩn này hướng dẫn yêu cầu thiết kế trong xây dựng mới cũng như cải tạo, nâng cấp các đê chắn sóng trong cảng biển bao gồm công trình đê chắn sóng tường đứng, mái nghiêng và hỗn hợp. Tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho yêu cầu thiết kế đê chắn sóng dạng cọc, kết cấu nổi và các loại kết cấu bảo vệ cảng biển khác như tường biển, mỏ hàn và kè.

Thiết kế và xây dựng đê chắn sóng theo Tiêu chuẩn quy định để đảm bảo chất lượng, an toàn. (Ảnh minh họa)

Về nguyên tắc chung, công trình chắn sóng được thiết kế theo các trạng thái giới hạn, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của kết cấu đê chắn sóng được đề xuất, điều kiện tự nhiên sẵn có, kiểu kết cấu muong muốn, mục đích cụ thể (đê chắn sóng xanh, đê chắn sóng hướng tiện ích) và kinh nghiệm của nhà đầu tư thiết kế, có thể sử dụng một trong hai phương pháp thiết kế nêu trong Tiêu chuẩn này đó là thiết kế theo hệ số thành phần và thiết kế hệ số sức kháng và hệ số tải trọng.

Người thiết kế chỉ nên sử dụng một phương pháp cho một kết cấu do hai phương pháp có những quy định khác nhau về tên gọi tải trọng, tổ hợp tải trọng, các hệ số tải trọng và sức kháng hay vật liệu. Trong trường hợp có thể tham khảo chéo cần lưu ý về những quy định khác nhau nói trên.

Nguyên tắc thiết kế theo phương pháp hệ số thành phần được trình bày chi tiết trong các phần TCVN 11820: 1; TCVN 11820:2 và TCVN 11820: 4.1. Còn nguyên tắc thiết kế theo phương pháp hệ số tải trọng và hệ số sức kháng, tác động được phân loại thành tác động thường xuyên, tác động tạm thời và tác động sự cố chủ yếu theo quy mô thay thế theo thời gian và các rủi ro xã hội cần được xem xét trong việc xác minh hoạt động của công trình.

Tác động thường xuyên được giả định áp dụng liên tục trên các kết cấu trong suốt vòng đời thiết kế của chúng. Các thay đổi theo thời gian của chúng nhỏ hơn giá trị trung bình hoặc có xu hướng tăng hoặc giảm đơn điệu và liên tục trong vòng đời làm việc thiết kế của chúng cho đến khi phương sai đạt đến một giá trị giới hạn nhất định.

Về tác động tạm thời, các tác động mà thay đổi trong vòng đời dịch vụ thiết kế của chúng là đa hướng và không đáng kể so với giá trị trung bình. Các giá trị đặc trưng của chúng được đưa ra theo xác suất.

Về tác động sự cố, các tác động khó dự đoán về mặt xác suất hoặc tác động mà xác suất vượt mức hàng năm nhỏ hơn so với tác động tạm thời nhưng đáng kể về mặt xã hội vì giá trị đặc trưng của chúng là rất lớn. Khi tiến hành xác minh tính năng, trường hợp thiết kế có nghĩa là tổ hợp tác động được tính đến trong quá trình xác minh sẽ được đặt ra. Các trường hợp thiết kế được phân thành 3 loại là thường xuyên, tạm thời và trường hợp sự cố. Trong đó trường hợp thiết kế thường xuyên là tác động trội hơn. Thiết kế tạm thời thì các tác động tạm thời sẽ trội hơn. Trường hợp thiết kế sự cố thì các tác động sự cố sẽ trội hơn.

Về tác động môi trường, Tiêu chuẩn hướng dẫn xây dựng đê chắn sóng liên quan đến một trong những thay đổi lớn nhất có thể được áp dụng đối với chế độ ven biển. Cần chú ý tập trung vào không chỉ đến tác động của môi trường đối với đê chắn sóng mà còn cả những tác động của đê chắn sóng đối với môi trường.

Về ô nhiễm, việc hình thành một bến cảng ven biển sẽ tạo ra vùng nước tương đối không bị xáo trộn bởi sóng và dòng chảy. Trong chừng mực có thể không có nguồn thoát nước chính nào được phép xả vào bể cảng vì có thể xảy ra ô nhiễm và lắng cặn trong nước tĩnh. Các lỗ hoặc cống có thể thay đổi trong chế độ thủy lực do đê chắn sóng có thể ảnh hưởng đến sự phân tán của các chất ô nhiễm. Các đê chắn sóng cũng phải đảm bảo không có tác động nguy hại đến sinh thái của khu vực trừ khi những thay đổi do chúng gây ra trong chế độ ảnh hưởng đến môi trường sống của địa phương.

Ngoài ra, việc thiết kế, xây dựng đê chắn sóng đòi hỏi kiến thức chi tiết về hoạt động của sóng và sự duy trì trong mọi điều kiện. Dữ liệu về độ cao sóng cực trị là cần thiết để thiết kế kết cấu, trong khi dữ liệu về sự thay đổi theo mùa và hàng năm được yêu cầu bố trí bến cảng, đánh giá ảnh hưởng đến hoạt động của cảng và quy hoạch xây dụng. Tại một số địa điểm đặc biệt là những nơi có sóng từng kéo dài sẽ cần dữ liệu về hoạt động của sóng trong thời gian dài. Cần có các chi tiết về đáy biển và đường bờ biển để xác định hướng tuyến các đê chắn sóng.

Tường đứng được coi là kết cấu cứng và được thiết kế theo phân tích bán tĩnh. Trong đó đánh giá các điều kiện sóng cực trị tại kết cấu, từ đó áp lực, tải trọng và chuyển động được tính toán theo công thức. Các điều kiện cực trị được lựa chọn để thiết kế đê chắn sóng phải được đánh giá cẩn thận trong từng trường hợp. Xác suất hư hỏng có thể chấp nhận được hoặc mức độ hư hỏng có thể chấp nhận được trong tuổi thọ của kết cấu phải được quyết định ở giai đoạn đầu của thiết kế. Ngoài ra, khi thiết kế chi phí sửa chữa cần được ước tính và đưa vào đánh giá tính khả thi về kinh tế.

An Dương - VietQ