Ứng dụng công nghệ mới nâng độ bền cho đê biển

Để nâng cao khả năng chống chịu của các tuyến đê biển, đề tài cấp nhà nước “Các giải pháp khoa học công nghệ đảm bảo sự ổn định và độ bền của đê biển hiện có trong trường hợp sóng triều cường qua đê” do Giáo sư, Tiến sĩ Ngô Trí Viềng (Trưởng khoa Công trình, ĐH Thành Tây) và các cộng sự nghiên cứu từ 2006-2010 đã hệ thống lại những điểm yếu của hệ thống đê biển và sớm triển khai những ứng dụng công nghệ mới để nâng cao độ bền vững của các tuyến đê. Được biết, những đề xuất giải pháp công nghệ mới sẽ triển khai ứng dụng tại tuyến đê biển Giao Thủy (Nam Định) và Hội Thống (Nghi Xuân- Hà Tĩnh) giai đoạn 2012-2014.


Dựa trên các kết quả thí nghiệm, nhóm nghiên cứu của GS, TS Ngô Trí Viềng kết luận, với mặt cắt đê biển hiện nay tại các khu vực nghiên cứu chỉ có khả năng chịu được sóng trong gió mùa đông bắc cỡ vừa với chiều cao 1,43 m. Đối với sóng cấp 9 và 12 trong điều kiện nước dâng và triều cường cỡ từ 3,2 m trở lên đều cho trị số lưu lượng sóng tràn vượt mức quy định. Trong trường hợp thí nghiệm đê lõi cát bọc đất sét dày 0,5 m với độ dốc mái phía biển như hiện nay thì mái đê bị xói từng mảng lớn và xuất hiện các hố xói phía nội đồng do tác động của sóng tràn, sau đó là hiện tượng sạt, trượt là nguyên nhân chính dẫn đến vỡ đê.

Trong quá trình nghiên cứu đề tài, nhóm nghiên cứu của Giáo sư, Tiến sĩ Ngô Trí Viềng có đưa ra giải pháp mới neo giữ tấm lát mái kết hợp trọng lượng bản thân và liên kết mảng sẵn có của nó tạo ra một liên kết mới có độ bền vững cao hơn hiện tại.

Các sáng chế gần đây nhất cũng chỉ là sự cải tiến được hình dạng tấm lát mái và các kiểu liên kết ở cạnh của từng tấm lát mái. Tuy nhiên dưới tác động của sóng biển vẫn xảy ra phá cục bộ từng tấm lát mái dẫn đến phá hủy cả mảng và xảy ra vỡ đê. Do đó, nhóm nghiên cứu đề ra giải pháp “Neo gia cố các tấm lát mái bảo vệ đê biển” với mũi neo, dây neo và chốt liên kết. Trong đó mũi neo có xoắn bằng nhựa cứng hoặc bằng tấm vải kỹ thuật, tấm lưới nhựa địa kỹ thuật, tấm bản bê tông, các mũi neo liên kết với các tấm gia cố mái bằng dây neo. “Có thể hình dung nó như mũi đinh vít vào tường và nó sẽ giúp các mảng lát mái đó bám vào thân đê. Mũi neo và dây neo hiện chế tạo bằng nhựa để có kích thước hợp lý có khả năng chịu được lực kéo nhổ lớn. Giải pháp này được Cục Sở hữu trí tuệ công nhận đăng ký sở hữu trí tuệ về giải pháp tăng khả năng giữ các tấm lát mái đê biển bằng “neo””, Giáo sư Viềng cho biết.

Giải pháp quan trọng thứ hai là gia cường vỏ bọc đê biển phía trong bằng vật liệu đất pha trộn phụ gia conselid. Theo ông Nguyễn Đăng Thìn, thành viên nhóm nghiên cứu, đê biển hiện nay vẫn chủ yếu là đắp lõi đất cát và có vỏ bọc bằng đất sét. Công nghệ xây dựng vẫn là thủ công và khai thác vật liệu tại chỗ. Với đặc điểm đê đất cho nước tràn qua thì cần phải có giải pháp công nghệ để đảm bảo sự an toàn lâu dài của đê mà không gây ra sự thay đổi lớn về đầu tư và môi trường. Theo nghiên cứu tại Giao Thủy (Nam Định) cho thấy, kết cấu đê biển tại đây là lõi đê bằng cát có bọc đất sét dày 50 cm, tuy nhiên, vào mùa mưa hay đê biển tràn nước, do dòng chảy xói trên mái đê mà dẫn tới sụt lở cục bộ. Khi pha trộn hàm lượng conselid ở tỷ lệ 2% đã khắc phục hiện tượng này. Nguyên lý của phụ gia conselid là đẩy nước ra khỏi đất và lấp đầy các lỗ rỗng trong đất dưới tác dụng hóa lý và đầm chặt. Kết quả thí nghiệm với chiều cao sóng cấp 12 là 2,7 m cho thấy các mái đê biển phía nội đồng vẫn ổn định. Ở Việt Nam, công nghệ này còn hạn chế và chưa ứng dụng cho đê biển. Kết quả nghiên cứu phụ gia này tại tuyến đê biển cho thấy phát huy hiệu quả, giá thành rẻ; đồng thời cho phép trồng cỏ gà, cỏ cước trên triền đê tạo cảnh quan môi trường hài hòa.

Tuy nhiên, GS.TS Ngô Trí Viềng cho hay: Khi sử dụng phụ gia conselid làm vật liệu gia cường cần tuân thủ đúng hướng dẫn quy trình xử lý đất cho đê tràn nước do nhóm nghiên cứu đề xuất.

Bên cạnh đó, theo nhóm nghiên cứu của GS.TS Ngô Trí Viềng, đê biển chịu sóng tràn với mái chống xói bằng cỏ đang được xem là giải pháp khả thi chiếm nhiều ưu thế. Các nghiên cứu và thí nghiệm với mái cỏ trên các tuyến đê có sức chịu tải khá tốt. Tại các vùng đê biển Nam Định, những tuyến đê biển bằng đất được trồng cỏ gà, cỏ cước giảm nguy cơ xói lở và gợi mở một hướng đi ứng dụng giải pháp mái cỏ cho đê biển chịu sóng tràn. Đây là một giải pháp khả thi về kinh tế lẫn kỹ thuật phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới, đặc biệt là phù hợp với kinh tế Việt Nam. Ngoài ra đê biển có mái cỏ là giải pháp xanh bền vững, phù hợp cao trong bối cảnh biến đổi khí hậu như hiện nay. “Cần có những nghiên cứu tổng quan đánh giá lại tiềm năng của các loại cỏ bản địa lẫn ngoại lai trong việc áp dụng cho bảo vệ gia cường chống xói cho mái đê ở Việt Nam. Để phát huy hiệu quả tốt, công tác nghiên cứu cần có sự tham gia của các nhà khoa học về nông nghiệp”, GS.TS Ngô Trí Viềng cho hay.

Theo đánh giá, việc áp dụng công nghệ của đề tài đã giảm giá thành xây dựng khoảng 30% mức đầu tư so với các phương án truyền thống. Sau khi ứng dụng thử trên tuyến đê biển Nam Định và Hà Tĩnh, đề án này sẽ tiếp tục hoàn thiện và ứng dụng trên nhiều tuyến đê biển của Việt Nam.

Bài và ảnh: Xuân Cường