Những biện pháp bảo vệ bờ dốc các công trình giao thông thuộc tỉnh Bình Thuận

tiêu chuẩn thí nghiệm loại hình vật liệu xi măng đất mà hiện nay chúng ta còn thiếu. Tài liệu tham khảo 1.Vương Hách, 2000. "Sổ tay xử lý sự cố công trình xây dựng", Tập 1, Nhà xuất bản Xây dựng. 2. Lê Văn Kiểm, 2001. "Hư hỏng sửa chữa gia cường nền móng", Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh. Nh÷ng biÖn ph¸p b¶o vÖ bê dèc c¸c c«ng tr×nh giao th«ng thuéc tØnh B×nh ThuËn Nguyễn Sỹ Ngọc1 Nguyễn Hồng Hải2 The measures prevent evil influences of climate on the stability of slope of conimeenication engineering in Binh Thuan province Abstract: This arlicle analyses the influences of the wind, rain and storm on the stalility of slope and put porward the measures to overcome the evil influences of the climate, to reinforce the stability of slope of communication engineering in Binh Thuan province. I. Một vài đặc điểm địa lý tự nhiên 1. Địa hình địa mạo Bình Thuận là tỉnh ven biển cực nam Trung bộ. Núi của Bình Thuận thuộc phần cuối của dãy Trường Sơn Nam, có nhiều dãy núi đâm ngang ra biển hay chạy theo hướng Đông Bắc-Tây Nam, chia cắt lãnh thổ thành những khu vực nhỏ hẹp. Các đồng bằng nhỏ ở hạ lưu sông suối còn bị che chắn bởi những đồi sót, đụn cát dọc ven biển cao trung bình 100m, có nơi tới 200m. Những dãy đồi núi trên đã như những bức tường ngăn cản gió mùa Tây Nam thổi tới trong mùa hạ gây nên sự cách biệt về lượng mưa và chế độ mưa giữa hai sườn núi. 2. Lượng mưa Tuy sự phân bố lượng mưa trong tỉnh rất phức tạp, song nhìn chung cũng thể hiện được một số đặc điểm sau: - Lượng mưa giảm dần từ phía cực nam vào trung tâm tỉnh: nếu ở Hàm Tân lượng mưa trung bình hàng năm vượt quá 1600mm/năm; ở Phan Thiết, Mương Mán đạt khoảng 1000mm/năm thì tới Tuy Phong, Sông Mao, lượng mưa hàng năm chỉ còn 600-700mm/năm. - Lượng mưa biến đổi theo độ cao rất rõ: các đường đẳng trị mưa hàng năm mằn gần song song với các đường đồng mức địa hình. Tuy nhiên, mức độ tăng lượng mưa hàng năm theo độ cao ở các vùng trong tỉnh có khác nhau. - Vùng khô nhất tỉnh thuộc các thung lũng kín gió ven biển như ở hạ lưu sông Lũy, sông Lòng Sông, lượng mưa trung bình hàng năm chỉ đạt 600-700mm/năm, là những giá trị về lượng mưa hàng năm thấp nhất trong phạm vi cả nước (ở Mũi Né, lượng mưa hàng năm chỉ là 551mm/năm). Vùng Tây nam của tỉnh mùa mưa bắt đầu sớm từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 11, mưa nhiều nhất vào tháng 8. Phía Bắc tỉnh, mùa mưa chỉ gồm 3 tháng (từ tháng 9 đến tháng 11), mưa nhiều nhất vào tháng 10 và 11. Vùng trung tâm t ỉnh có chế độ mưa chuyển tiếp giữa hai vùng trên: mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10-11. Vùng Bình Thuận có nhiều trận mưa lớn. Nguyên nhân của chúng là: - Bão: mùa bão thường từ tháng 4 đến tháng 12. Tháng nhiều bão nhất trong năm thường là tháng 11 và tháng 10. Bão thường gây ra lụt làm thiệt hại cho ngành giao thông trung bình từ 1-5 tỉ đồng/năm, đặc biệt trong năm 1999, thiệt hại ước tính 42,2 tỉ đồng. - áp thấp nhiệt đới. - Cao áp lạnh phía bắc có cường độ mạnh thổi xuống phía nam trong những tháng cuối mùa mưa đầu mùa khô. Những trận mưa lớn, theo quan trắc của 11 năm gần đây thì đa số các trận mưa thường kéo dài không quá 4 giờ (68%). Những trận mưa kéo dài hơn một ngày hầu như không có. 3. Gió Bình Thuận cũng như toàn vùng cực Nam Trung bộ chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam (mùa hè) và gió mùa Đông Bắc (mùa đông). Gió thổi mạnh có thể mang theo được các hạt bụi và cát (khi gió vừa - gió mạnh, tốc độ khoảng 6,5 - 10,0m/s, sẽ mang được các hạt cát có đường kính 0,25 - 1,0mm, khi gió dữ, tốc độ khoảng 20m/s sẽ mang được các hạt < 4mm). Gió thổi mạnh gây ra sóng (khi gió hiu hiu, tốc độ khoảng 0,5-1,5m/s sẽ làm mặt biển gợn sóng, khi gió nhỏ, tốc độ > 5,3m/s đã tạo ra sóng cao tới hơn 2m) và sóng càng lớn khi tốc độ gió càng tăng. 4. Mạng lưới giao thông Trên diện tích tự nhiên 7992km2, Bình Thuận có một hệ thống giao thông đường bộ với tổng chiều dài 2474,5km (trong đó đường do Trung ương quản lý là 269km, đường do tỉnh quản lý là 416,5km, còn lại là đường do huyện và xã quản lý). Đặc điểm chung về mạng lưới đường hiện nay của tỉnh dựa trên 3 tuyến quốc lộ và 7 tuyến tỉnh lộ. Tuy nhiên mật độ đường phân bố không đều. Trong tỉnh có khoảng gần 150km đường chạy dọc ven biển. Mật độ đường của tỉnh chỉ tính đến đường cấp huyện là 0,11km/km2. Trong khi đó ở vùng Bà Rịa - Vũng Tàu, mật độ này là 0,3; ở Đồng bằng sông Cửu Long là 0,2 và trên toàn quốc là 0,343, nghĩa là mật độ đường của tỉnh thuộc loại thấp. 5. Sơ lược về điều kiện địa chất công trình Nói chung phần nền đường được đặt trên nền đất tương đối ổn định. Theo các kết quả khảo sát địa chất công trình trên các tuyến đường trong tỉnh thì đất phía dưới nền đường bao gồm các lớp cát, cát pha, sét ở trạng thái dẻo cứng - nửa cứng có khả năng chịu tải lớn. Tuy nhiên trên một số tuyến đường, nhất là những tuyến đường ven biển, ở lớp trên thường là cát hạt vùa và nhỏ, hàm lượng bụi khá lớn nên dễ bị rửa trôi, xói mòn dưới tác động của nước mặt và nước ngầm. II. ảnh hưởng của yếu tố khí hậu đến sự phá hoại nền đường giao thông Do tác dụng của gió, mưa, bão làm đất đá trên bờ dốc và nền đường bị phá hoại. Một số dạng phá hoại điển hình có thể như sau: 1. Taluy đường đắp bị xói mòn Đây là hiện tượng thường xuyên xảy ra cho các tuyến đường ven biển hay các tuyến đường được xây dựng qua các vùng đồi cát. Nước mặt chủ yếu do mưa cung cấp, chảy từ mặt đường xuống, ban đầu chúng chỉ xẻ thành những rãnh nhỏ trên bờ dốc và sau đó phát triển lớn dần theo thời gian dưới tác động của mưa rồi khoét dần vào chân taluy làm cho đất của mái taluy vừa bị xói vừa bị mất chân nên nhanh chóng sụt xuống và bị cuốn trôi. Việc xói lở mái taluy ở một số đoạn gần biển còn do tác động của sóng biển. Sóng biển dâng cao đập vào bờ dốc, khoét lở mái taluy và cuốn trôi ra biển toàn bộ đất đá gây sạt lở đường. Hậu quả càng nghiêm trọng gấp nhiều lần những khi có bão (cơn áp thấp nhiệt đới xảy ra ngay 6-11-2000 cùng với mưa to, sóng lớn đã khoét sâu vào bờ dốc của nền đường Phan Thiết - Mũi Né tại km 19, gây sụt lở một đoạn đường dài trên 10m). Việc xói lở bờ biển tạo nên những vách dốc thẳng đứng, hiểm trở dễ tạo nguy cơ sạt lở nền đường. Người ta đã thấy hàng năm bờ biển bị xói trung bình từ 2 đến 5m và đặc biệt nghiêm trọng như năm 1994-1995, tại khu vực Hàm Tiến (phía Nam Mũi Né), biển lấn sâu vào tới 23m. 2. Rãnh dọc bị xói Đây là hiện tượng xảy ra nghiêm trọng nhất và ảnh hưởng nhiều nhất đến khả năng làm việc của các tuyến đường ven biển. Nguyên nhân của các hiện tượng này là do mưa lớn tạo thành dòng chảy trong các rãnh dọc không được gia cố và hệ thống thoát nước ngang không hoàn chỉnh. Mặt khác, nước chảy cuốn theo các hạt nhỏ làm rãnh dọc càng bị khoét sâu và mở rộng theo thời gian. 3. Cát lấn, cát bay, cát tràn ra đường Gió thổi liên tục với tốc độ mạnh làm cho mặt đường bị ngập cát là hiện tượng đặc biệt của các đường chạy ven biển hoặc chạy qua khu đồi cát, nhất là những nơi có đồi cát di động. Cát bay còn lấp đầy rãnh dọc làm mất khả năng thoát nước của đường. Cát cũng có thể do mưa lớn kéo theo ùn xuống những đoạn đường thấp. Cát có thể ngập cả mặt đường gây mất an toàn giao thông. Cát lấn còn xảy trong những tuyến đường men theo sườn dốc. Cát tràn từ sườn dốc và đổ xuống mặt đường. 4. Cát chảy Hiện tượng cát chảy thường xảy ra ở những đoạn đường men theo sườn đồi ven biển. Cát tạo thành từng dòng dưới tác dụng của nước mặt gây nên tắc nghẽn giao thông (sau trận mưa lớn 6-11- 2000, đất từ sườn đồi theo dòng nước đổ xuống đường tạo thành đống trên suốt chiều dài 300m, cao từ 2-3m làm tắc nghẽn hoàn toàn tuyến đường Mũi Né-Long Sơn). 5. Mặt đường bị chảy nhão Đây là hiện tượng xuất hiện sau những trận mưa dầm kéo dài ở những tuyến đường có kết cấu mặt sỏi đỏ. Lớp sỏi đỏ tự nhiên trên mặt bị chảy nhão tùy thuộc vào lượng mưa và chất lượng sỏi (hàm lượng sét, thành phần hạt), chiều dày lớp chảy nhão có khi từ 5-30cm. Nguyên nhân chủ yếu là do thoát nước không kịp. III. Các giải pháp bảo vệ bờ dốc ở Bình Thuận Để làm ổn định bờ dốc, người ta có thể dùng nhiều giải pháp khác nhau như sửa mặt bờ dốc, thoát nước cho bờ dốc, che phủ để chống phong hóa, làm chắc đất đá trên bờ dốc, làm các công trình chống trượt và các giải pháp đặc biệt. Việc lựa chọn các giải pháp thích hợp phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên, vào các điều kiện kinh tế - kỹ thuật, môi trường... Qua phân tích một số điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến sự ổn định bờ dốc và một số dạng phá hoại bờ dốc do các điều kiện đó, để ổn định bờ dốc các công trình giao thông thuộc tỉnh Bình Thuận có thể sử dụng một số giải pháp sau: 1. Các giải pháp gia cố bờ dốc - Trồng cỏ: biện pháp này thích hợp với những mái đất thoải, đất ở đó cỏ có thể mọc được. Cỏ có thể trồng trong các ô bằng tấm cỏ có kích thước 0,25x0,25m. - Lát cỏ tấm: tấm cỏ thường có kích thước 0,25x0,35m và dày 5-10cm. Cỏ tấm được ghim bằng cọc nhọn dài 20-30cm. Có thể trồng cỏ trong các ô đã được xây với các đường gân đá 0,2x0,2m. - Giữ mái dốc bằng cành cây, bó củi Kết cấu cành cây - bó củi dùng để gia cố tạm thời nền đường bị ngập nước và đối với những vùng có sẵn gỗ, tre, nứa. Cành cây được dùng có đường kính từ 2-5cm, dài 1,5-2m. Khi lát, đặt đầu to chúc xuống dưới, dùng các thanh gỗ để giằng các lớp cành cây và dùng cọc tre, cọc gỗ để ghim cành cây vào đất. Trong trường hợp cây nhỏ, có thể bó thành từng bó bằng dây leo hoặc dây thép và cũng đặt như trên. - Gia cố bằng cuội sỏi Lớp bảo vệ bờ dốc bằng cuội sỏi được rải ngay trên bờ dốc với chiều dày từ 20-70cm ngay sau khi kết thúc thi công đắp nền công trình và yêu cầu độ dốc của mái taluy từ 1/3-1/5. Sau đó phải có những thiết bị chuyên dùng để đầm lèn các lớp này. - Lát bờ dốc bằng kết cấu đá hộc xếp khan không chít mạch Dùng để bảo vệ bờ dốc có độ dốc 1/1,5 - 1/2 khỏi bị nước mưa, sóng vỗ làm xói mòn, gây nên các hiện tượng xẻ rãnh trên mái taluy và khoét sâu vào nền đường. Việc lát đá phải lát từ dưới lên trên, mặt to đặt thẳng góc với bờ dốc và được lèn chặt, ở chân bờ dốc nên có các đá hộc xây vữa xi măng, đá hộc đổ đống hay rọ đá. - Lớp bảo vệ bờ dốc bằng kết cấu chịu lực Lớp phủ kết cấu chịu lực bằng đá xây, tấm bê tông lắp ghép hoặc đổ tại chỗ, gân chịu lực hình ô lưới kết hợp với đá khan... dùng để bảo vệ bờ dốc khỏi bị biến dạng cục bộ, khỏi bị xói mòn do dòng chảy có tốc độ lớn (> 5m/s). Loại kết cấu này dùng khi nền đường có độ dốc từ 1/1,5-1/2. - Gia cố bờ dốc bằng chất kết dính Chất kết dính thường là xi măng được dùng để cải thiện lớp đất bề mặt vừa được tạo thành trên bờ dốc và giữ cho bờ dốc khỏi bị xói mòn, sụt lở và phong hóa trong quá trình thi công cũng như khi khai thác đường. Đất thường dùng tốt nhất là đất sét pha nhẹ, cát pha, cấp phối tốt. Người ta cũng có thể dùng lớp phủ bằng bê tông asphalt. - Gia cố bờ dốc bằng vật liệu mới Vật liệu mới có thể là thảm tensarmat, polymat... Các loại thảm này được trải trực tiếp trên bờ dốc, kết hợp với việc gieo hạt cỏ vào thảm sẽ tạo thành một lớp gia cố vững chắc chống lại sự tác động của môi trường gây xói lở. Liên kết giữa thảm và bờ dốc bằng các chốt thép dài khoảng 35cm, cách nhau từ 1-1,5m. - Gia cố bờ dốc bằng đá hộc xếp khan và vải địa kỹ thuật Cấu tạo lớp gia cố gồm đá hộc xếp khan, lớp đá lót và vải địa kỹ thuật. 2. Gia cố chân bờ dốc - Bằng kết cấu đá hộc Đá hộc thường được dùng để làm chắc chân bờ dốc bị ngập nước, bị sóng đánh vào hay bị nước chảy qua với tốc độ lớn Tốc độ nước chảy càng lớn thì trọng lượng tối thiểu của một tảng đá càng phải cao, chiều dày lớp đá thả xuống càng lớn. ở những chân bờ dốc bị sóng đánh mạnh, nên gia cố thành hai lớp - chiều dày lớp đá phải ( 3 lần kích thước tính toán của viên đá. - Bằng rọ đá Rọ đá là biện pháp phổ biến để bảo vệ chân bờ dốc ở nền đường, bờ sông, bờ suối... khỏi bị sóng nước làm xói lở, khi tốc độ nước chảy lớn (khoảng 4-6m/s) có thể làm rọ bằng tre, gỗ và tốt nhất là bằng thép (tuổi khoảng 8-10 năm). 3. Chống xói rãnh rọc Tùy theo địa hình và điều kiện địa chất khu vực, để chối xói rãnh dọc có thể dùng một số biện pháp đơn giản: - Xây rãnh bằng đá hộc hay bằng bê tông. - Chia nước bằng các tường chắn ngang, rãnh xương cá, cống thoát nước. 4. Chống cát chảy, cát tràn Cát có thể theo nước, theo gió tràn xuống đường gây cản trở giao thông. Có thể áp dụng một số biện pháp sau: - Làm tường chắn Tùy theo điều kiện cụ thể mà có thể dùng một số kiểu kết cấu như tường xếp bằng đá hộc, tường xây vữa, tường bê tông, tường bê tông đá hộc, tường bằng rọ đá, tường chắn bê tông cốt thép. Khi làm tường chắn phải đặc biệt chú ý đến việc thoát nước bằng cách tạo các lỗ thoát nước trên tường. - Trồng cây chắn gió, giữ cát Việc trồng cây trên các bãi cát, cồn cát gần đường giao thông sẽ có tác dụng chắn gió (làm cát bay) và giữ cát ít bị dịch chuyển. Thực tế đã thấy là gần những tuyến đường được trồng cây, hiện tượng xói rãnh dọc giảm nhiều, hầu như không còn hiện tượng cát bay phủ lấp mặt đường, mật độ bụi trên đường cũng giảm đi. Cây được chọn thích hợp để trồng là phi lao (Casuarina Equisetifolia Forst) và keo lá tràm (Acacia Auriculi Formis). 5. Kè biển ở nhiều đường chạy dọc bờ biển, sóng biển thường xuyên tác động vào bờ dốc nền đường. Để khắc phục, có thể dùng một số biện pháp: - Xây tường chắn sóng, lát mái bằng đá hộc, phía dưới có lớp lọc bằng đá dăm và vải lọc. Móng tường, có thể dùng gỗ tràm (8-10cm, dài 3-4m đóng sát nhau thành hai lớp. - Làm kè chắn sóng bằng các mảng bê tông đúc sẵn TAC-178 có tính ổn định cao. Phần móng được làm từ các ống bê tông cốt thép ( 150cm, dài 1,5m; bên trong có bỏ đá hộc. Phía trên là phần đệm bằng túi cát, bè tre tươi, đá dăm và cuối cùng là các mảng bê tông đúc sẵn. Thực tế đã thấy là sử dụng tổng hợp nhiều biện pháp để làm ổn định bờ dốc sẽ mang lại kết quả tốt hơn; trên đường Phan Thiết - Mũi Né, tại km 60+010, cát từ các đồi cách đường 150m đã chảy tràn ra