Một số giải pháp nhằm đảm bảo an toàn các công trình xây dựng trong điều kiện thiên tai bất thường miền trung

Nội dung text: Một số giải pháp nhằm đảm bảo an toàn các công trình xây dựng trong điều kiện thiên tai bất thường miền trung

1. MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM ĐẢM BẢO AN TOÀN CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRONG ĐIỀU KIỆN THIÊN TAI BẤT THƯỜNG MIỀN TRUNG GS.TS Nguyễn Văn Mạo PGS.TS Nguyễn Quang Hùng TS. Mai Văn Công Tóm tắt. Miền Trung gồm 13 tỉnh từ Thanh Hóa đến Bình Thuận, là nơi hàng năm có nhiều thiên tai bão, lũ, trượt lở đất gây thiệt hại to lớn về người và của. Đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp kĩ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng trong điều kiện thiên tai bất thường miền Trung” do trường ĐHTL chủ trì thực hiện trong ba năm 2009-2011.Báo cáo này giới thiệu một số kết quả nghiên cứu của đề tài: Cơ sở dữ liệu về các loại hình thời tiết thủy văn nguy hiểm gây TTBT và dự báo trượt lở đất miền Trung. Đồng thời, báo cáo cũng giới thiệu các kết quả nghiên cứu đề xuất các giải pháp kĩ thuật nhằm đảm bảo an toàn các công trình giao thông, thủy lơi, xây dựng kiến trúc miền Trung trong điều kiện thiên tai bất thường. Các nghiên cứu đã dựa trên các phân tích các kết quả điều tra khảo sát thực tế miền Trung và cập nhật các tiến bộ khoa học về mô hình tính, phương pháp tính, phần mềm ứng dụng, hệ thống tiêu chuẩn kĩ thuật trong nước và một số nước trên thế giới. Các kết quả nghiên cứu có hàm lượng khoa học phong phú, phù hợp với thực tế miền Trung, đủ độ tin cậy, dễ chuyển giao để phục vụ công tác phòng tránh thiên tai miền Trung nước ta. 1. Giới thiệu chung và bồi xói nghiêm trọng. Miền Trung gồm 13 tỉnh từ Thanh hóa đến Hệ thống các đường giao thông, công Bình Thuận, tổng diện tích 9.571.710 ha, là một trình thủy lợi và nhà cửa ở khu vực miền dải đất hẹp kéo dài gần 10 vĩ độ, một bên: dọc Trung được hình thành trên cơ sở các quy phía Đông là 1500 km bờ biển tây của Biển hoạch, thiết kế riêng lẻ từng ngành, giải Đông thuộc Tây Thái Bình Dương (nơi có ổ quyết mối quan hệ giữa các ngành chưa phát sinh bão lớn nhất hành tinh); một bên: dọc đựoc chú trọng một cách đúng mức.Vì vậy, phía Tây là dải Trường Sơn,vùng núi cao Lào mỗi khi có thiên tai xẩy ra ngoài những thiệt và cao nguyên Trung Bộ. hại do sức mạnh tàn phá bất khả kháng của Điều kiện tự nhiên của miền Trung đa thiên nhiên, còn nhiều trường hợp do chính dạng, có 15 sông với diện tích lưu vực lớn sự tồn tại không hợp lí hoặc vận hành không hơn 1000 km2 phân bố khắp 13 tỉnh. Hầu khoa học của chính các công trình gây nên. hết các sông bắt nguồn từ dãy Trường Sơn Các công trình xây dựng được xây dựng ở đổ ra biển Đông, có đặc điểm nổi bật là: nhiều thời kì tương ứng với trình độ khoa không dài (10-100km); đoạn thượng nguồn học kĩ thuật và công nghệ khác nhau. Vì vậy có độ dốc lớn, thung lũng hẹp; đoạn hạ lưu các công trình không chỉ khác nhau về tuổi mở rộng uốn khúc quanh co, độ dốc thấp; thọ mà còn rất khác nhau về trạng thái kĩ cửa sông chịu tác động của chế độ thủy thuật. Một khi gặp thiên tai ngay trong cùng triều, cơ chế sóng biển và dòng ven làm cho loại công trình, hình thức phá hoại cũng như chế độ bùn cát cửa sông diễn biến phức tạp. mức độ phá hủy cũng khác nhau. Điều này Lũ ở các sông miền Trung xuất hiện đột đòi hỏi công việc gia cố công trình cần được ngột, thượng nguồn thường xẩy ra lũ quét, nghiên cứu một cách chi tiết. Mặt khác, tập vùng đồng bằng ven biển thường bị ngập lụt, trung nhiều hồ, miền Trung trở thành nơi tập vùng cửa sông xảy ra hiện tượng đổi dòng trung nguy cơ thảm họa do vỡ đập và nguy 15
2. cơ hạ lưu bị ngập lụt do sai lầm về quy trình chủ động phòng chống bão”, còn đối với quản lí vận hành hồ gây ra. [2] toàn duyên hải miền Trung thì: “chủ động Miền Trung là một trong những vùng tập phòng tránh và thích nghi để phát triển”. trung đông dân, có tiềm năng về đất đai để Đồng thời chiến lược cũng chỉ rõ kế hoạch phát triển kinh tế nông lâm nghiệp, có bờ hành động, thể hiện trong các chương trình biển dài để phát triển kinh tế biển, là vùng mục tiêu từ nay đến năm 2020. có cơ sở hạ tầng, đặc biệt là giao thông được Hầu hết các công trình xây dựng dân ưu tiên phát triển, y tế, giáo dục là nơi đạt dụng ở nước ta nói chung và ở miền Trung mức độ trung bình của cả nước. Nhưng ở nói riêng mơi chỉ đảm bảo an toàn khi có đây, thiên tai thường xuyên xảy ra đã ảnh bão, lũ, trượt lở đất xảy ra ở một mức độ hưởng rất lớn đến sự phát triển bền vững của nhất định. Một khi thiên tai có mức độ ảnh vùng này hưởng cũng như tác động chưa được xét đến 2. Thiên tai miền Trung hoặc vượt quá giá trị đã được tính đến trong Trong thời kỳ 1954 - 2009 đã có 243 bão thiết kế công trình, nó trở nên bất thường và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) đổ bộ vào bờ đối với công trình, trong nghiên cứu này gọi biển miền Trung. Trong đó 69,5% là bão, chung là thiên tai bất thường (TTBT). [1] 30,5% là ATNĐ; như vậy trung bình hàng 3. Một số kết quả nghiên cứu mới phục vụ năm có tới 4,5 cơn đổ bộ, nhiều nhất so với công tác phòng tránh thiên tai miền Trung các vùng bờ biển khác ở nước ta. Bão và 3.1 Cơ sở dữ liệu về các loại hình thời ATNĐ đổ bộ không chỉ gây ra gió mạnh tiết thủy văn nguy hiểm gây TTBT miền trực tiếp tàn phá cây cối, nhà cửa, công Trung [3] trình, cơ sở hạ tầng mà còn kéo theo sóng Nghiên cứu đã tiến hành đánh giá chất cao, nước biển dâng, đồng thời mưa lớn xảy lượng của 47 trạm khí tượng, khí hậu, 105 ra trên diện rộng gây ra lũ quét, ngập lụt, sạt trạm thủy văn trên các triền sông, 83 trạm lở đất bất thường gây thiệt hại nghiêm đo mưa (trung bình 600 km2/trạm) phân bố trọng về người và của cho khu vực này, đều khắp miền Trung và chất lượng số liệu thậm chí tới mức thảm họa. quan trắc ở mạng lưới các trạm đo này. Trong những thập kỷ gần đây, ảnh hưởng Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn miền của biến đổi khí hậu đã làm cho diễn biến Trung trong thời kỳ từ 1976 đến nay có khả thiên tai ngày càng bất thường và càng phức năng quan trắc, đo đạc, theo dõi sự biến đổi tạp hơn. Vấn đề đặt ra là con người cần có từng yếu tố với mật độ đủ dày, vị trí hợp lý, những ứng xử thế nào để thích nghi được với thiết bị và công nghệ đáp ứng phục vụ với mọi loại hình thời tiết nguy hiểm và với cho nghiên cứu, quy hoạch, đề ra giải pháp những biến đổi khí hậu. Mức độ thiệt hại do xây dựng, phòng chống thiên tai. Các liệt tài thiên tai: bão, lũ, trượt lở đất đối với các liệu từ 1976-2009 có sự sai khác về giá trị công trình xây dựng ở miền Trung trong chuẩn không đáng kể nên số liệu trong giai một, hai thập kỷ gần đây ngày một gia tăng đoạn này ổn định và đủ độ tin cậy dùng và ngày càng thảm khốc. [3] trong các nghiên cứu tiếp theo. Các kết quả Tháng 11/2007, Chính phủ Việt Nam đã phân tích cho thấy khả năng xuất hiện mưa phê duyệt chiến lược Quốc gia đến năm lớn, gió mạnh nguy hiểm do bão và áp thấp 2020 về phòng và giảm nhẹ thiên tai. Thiên nhiệt đới đổ bộ, gây ra hệ quả lũ lớn, lũ tai được xác định trong chiến lược bao gồm: quét, sạt lở đất phá hủy các công trình, đe động đất, sóng thần, hạn hán, bão lũ, trượt lở dọa tính mạng và đời sống nhân dân miền đất v.v Riêng về bão, lũ đối với vùng Bắc Trung phụ thuộc vào điều kiện địa hình của Trung Bộ chiến lược ghi rõ nhiệm vụ và giải từng vùng nhỏ (V) thuộc miền Trung. pháp là: “phòng, chống lũ triệt để, đồng thời Trong nghiên cứu này sử dụng các quy 16
3. định thường dùng ATNĐ là vùng xoáy thấp Trượt lở đất đã xảy ra ở sườn dốc tự trên biển nhiệt đới có sức gió mạnh nhất cấp 6 nhiên, mái dốc công trình dạng đất đá đào đến cấp 7 (10,8-17,1m/s) và có thể có gió giật. đắp, mái dốc âm dương đường giao Bão là vùng xoáy thấp trên biển nhiệt đới có thông Thiệt hại do thiên tai trượt lở đất sức gió mạnh nhất từ cấp 8 trở lên (trên 17,1 gây ra rất nặng nề về người và của, gây ảnh m/s). Bão và ATNĐ được gọi chung là xoáy hưởng lớn đến môi trường sinh thái của cả thuận nhiệt đới (XTNĐ). Các cấp mưa được một vùng rộng lớn, ảnh hưởng tới phát triển xác định theo chỉ tiêu như sau: mưa vừa- dân sinh kinh tế của khu vực. Trượt lở đất lượng mưa trong 24h đạt được 16-25mm; mưa thực tế đang trở thành một trong những dạng to - lượng mưa trong 24h đạt được 26mm- TTBT của các tỉnh miền Trung nước ta 50mm; mưa rất to - lượng mưa trong 24h trên Hiện tượng trượt lở đất xảy ra khi sự cân 50mm; mưa lớn- là mưa vừa đến mưa rất to bằng của khối đất đá trên sườn dốc bị phá trên diện rộng. [12] [13] hủy. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng Phân tích khả năng đổ bộ của XTNĐ vào này bao gồm các yếu tố tự nhiên, nhân sinh miền Trung thấy tần xuất xuất hiên phụ thời gian .Phân tích điều kiện tự nhiên cho thuộc vào điều kiện địa hình của từng vùng thấy các quá trình nội sinh cùng với các quá (V). Theo cách tiếp cận từng V, đồng thời trình địa chất động lực công trình ngoại sinh dựa trên các phân tích về lưới trạm khí như phong hóa, dịch chuyển đất đá trên tượng thủy văn và những chuẩn để xác định sườn dốc, rửa trôi bề mặt, xói ngầm và xâm gió, mưa, lũ là cơ sở để phân tích các tình thực tác động đáng kể đến quá trình trượt lở thế thời tiết gây TTBT miền Trung. đất của khu vực này. Ở những nơi mái dốc Các kết quả phân tích sự kết hợp giữa đất có góc dốc θ 300 xảy ra mãnh liệt. Mưa và đại xảy ra ở 6 V và lũ lớn, lũ quét trên các nước ngầm cũng là hai yếu tố tự nhiên ảnh lưu vực sông. Đây chính là bộ số liệu mới về hưởng đến hiện tượng trượt lở đất. Nhiều khí tượng thủy văn đủ độ tin cây phục vụ vùng trượt lở đất liên quan đến các trận mưa cho công tác nghiên cứu, quy hoạch các lớn và nhiều khu vực trượt lở trùng với công trình xây dựng trong điều kiện TTBT những vùng có lượng mưa lớn. miền Trung. Để thuận tiện cho người sử Đánh giá nguy cơ trượt lở có thể dùng dụng, TS Nguyễn Đức Hậu đã viết chương phương pháp phân tích trạng thái ứng suất trình quản trị cơ sở dữ liệu, có đăng kí nhãn biến dạng và tính theo trạng thái cân bằng độc quyền tác giả là ddT, hiển thị đặc trưng giới hạn. Các nhân tố làm tăng nguy cơ trượt và phân vùng mưa lớn, gió mạnh, lũ lớn trên lở đất là do mưa làm giảm sức chống cắt của các triền sông miền Trung dưới dạng số liệu, đất, tăng áp lực thủy tĩnh, thủy động trong đồ thị và bản đồ. Trang giới thiệu chương đất đá, độ dốc mái bị tăng do bào mòn trình như hình1. Đề tài đã áp dụng phương pháp ma trận 3.2 Phương pháp đánh giá trượt lở đất định lượng (Quantified Matrix Method - miền Trung [4] QMM), xác định hệ số mức độ nguy hiểm Phân tích tình hình trượt lở đất đã xảy ra do trượt lở đất gây nên K, do tác động tổng ở khu vực miền Trung và cập nhật các hợp của các yếu tố gây ra trượt lở. Trên cơ phương pháp luận nghiên cứu trượt lở đất sở của hệ số mức độ nguy hiểm, cấp độ trên thế giới, nhận biết hiện tượng trượt lở nguy cơ trượt lở có thể được phân chia thành đất ở miền Trung xảy ra theo ba dạng: lở 5 cấp từ cấp I đến cấp V, như Bảng 1 đất đá, trựơt thuần túy và trượt dòng. [14][15] [16]: 17
4. Bảng 1. Cấp độ nguy cơ trượt lở áp dụng cho vùng duyên hải miền Trung TT Cấp độ Hệ số K Sơ bộ đánh giá ổn định 1 I K <25% Ổn định 2 II 25% K < 40% Tương đối ổn định 3 III 40% K < 55% Có nhiều nguy cơ trượt lở 4 IV 55% K < 75% Nguy cơ trượt lở cao 5 V K 75% Nguy cơ trượt lở rất cao Trên cơ sở đánh giá được nguy cơ trượt lở, Các thông số đầu vào của chương trình là có thể khoanh được những vùng có nguy cơ các thông số về mái dốc đất đá thu thập từ các trượt lở theo các cấp độ khác nhau. Phân vùng tài liệu điều tra, khảo sát tại vị trí tính toán. nguy cơ trượt lở là một cơ sở khoa học để quy Kết quả tính toán cho hệ số Ktt so sánh với K hoạch sử dụng lãnh thổ trong xây dựng khu dân trong bảng 1 xác định đươc cấp độ nguy cơ cư, xây dựng các công trình để phòng tránh. trượt lở đất. Phần mềm QMM- ĐTĐL Đồng thời, đó cũng là cơ sở để tiến tới quản lý 2009/01 và bảng 1 đã được xây dựng và kiểm thiên tai trượt lở đất. PGS. TS Nghiêm Hữu chứng bằng các tài liệu thực tế miền Trung. Vì Hạnh và KS Nguyễn Xuân Hùng đã viết phần vậy, có thể xem chúng như là một công cụ mềm ứng dụng QMM-ĐTĐL.2009/01 xác định dùng để dự báo nguy cơ xảy ra trượt lở đất ở hệ số K theo phương pháp Ma trận định lương. miền Trung. H×nh 1 Giíi thiÖu ch­¬ng tr×nh CSDL ddT H×nh 2 PhÇn mÒm QMM- §T§L 2009/01 3.3 Phương pháp đánh giá khả năng chịu Để đạt được mục tiêu đề xuất được các giải tải của công trình xây dựng trong điều kiện pháp kĩ thuật nhằm đảm bảo an toàn các công TTBT miền Trung. [1][5][6]: trình xây dựng trong điều kiện TTBT miền Kiểm soát chất lượng công trình là nhiệm vụ Trung, các nghiên cứu đã tiến hành, điều tra, thường xuyên của công tác thiết kế, cũng như khảo sát thực tế, phân loại, lựa chọn các công vận hành khai thác. Khả năng chịu tải hiện hữu trình đại diện và hư hỏng phổ biến do bão, lũ, là một trong những chỉ tiêu chính để đánh giá trượt lở đất gây ra. Tiêu chí để chọn đại diện chất lượng công trình. Mức độ an toàn của công là tính phổ biến,mức độ ảnh hưởng của thiên trình phụ thuộc vào sức chịu tải và tải trọng tác tai, tầm quan trọng và mức độ ảnh hưởng khi dụng. Như đã nói ở trên, sức chịu tải của các có sự cố đến an toàn cộng đồng, môi trường công trình xây dựng hiện nay mới chỉ được định sinh thái, dân sinh kinh tế. Kết hợp phân tích ra ở một mức độ chịu tải nhất định theo các tiêu các thông tin thu thập được với phương pháp chuẩn kĩ thuật hiện hành, chưa xét đến khả năng phân tích tổng hợp (MCA) đã lựa chọn được làm việc khi có TTBT. công trình đại diện cùng với những hư hỏng 18
5. phổ biến xảy ra khi chịu tác động của bão, lũ, trượt lở đất ở miền Trung trong thời gian gần đây như sau: - Các cầu nhỏ trên các tuyến đường giao thông không đủ khả năng thông thủy bị sập hoặc trôi và đường nối đầu cầu thấp bị xói do nước chảy tràn. Mái dốc âm, dương trên các tuyến đường giao thông các cấp bị trượt khi có mưa to kéo dài. Kết cấu mặt đường bằng vật liệu ít thấm nước bị đẩy nổi khi bị ngập nước [7]: - Đập đất, đập bê tông có nguy cơ bị tràn khi lũ lớn, sóng gió vượt tần suất tính toán hoặc có sóng xung kích do lở đất bờ hồ. Đập vật liệu địa phương bị mất ổn định trượt mái hạ lưu do mưa to dài ngày, trượt mái thượng lưu do nước rút nhanh. Mố trụ van cung của cống hở chịu tác động của các tải trọng vượt tải trọng tính toán. Kết cấu bảo vệ mái đập đất chịu tác động của sóng xung kích. Hình 3. Sơ đồ tính khả năng chịu tải có - Nhà dân dụng bị ngập nước, có vận tốc xét đến TTBT (KNCT-ĐTĐL 2009/01) dòng chảy không quá 1m/s. Nhà bị hỏng mái tôn do gió bão. Nhà đã có hư hỏng những bộ Khi xét đến tải trọng và tổ hợp tải trọng do phận chủ yếu.bị gặp bão. [8]: TTBT gây ra, người tính toán đứng trước sự Để tìm nguyên nhân dẫn đến hư hỏng, sự lựa chọn độ tin cậy về an toàn cho công trình cố công trình khi gặp thiên tai, đề tài đã chia ở mức độ nào thì phù hợp? Để trả lời một cách các nguyên nhân gây hư hỏng thành hai nhóm: thỏa đáng câu hỏi này, ngừơi tư vấn thiết kế nhóm nguyên nhân trực tiếp và nhóm nguyên phải tiếp cận theo hướng thiết kế theo lí thuyết nhân gián tiếp. Nguyên nhân trực tiếp là độ tin cậy và phân tích rủi ro. Các bước phân những ảnh hưởng và tác động trực tiếp đến tích rủi ro như sơ đồ hình 4. [17][18 ][19] khả năng chịu tải hiện hữu của công trình. Phương pháp dùng trong tính toán là Nguyên nhân gián tiếp là những yếu tố tiềm phương pháp trạng thái giới hạn, phương pháp ẩn làm suy giảm khả năng chịu tải của công đang hiện hành trong các tiêu chuẩn tính toán trình như sai lầm trong thiết kế, trong xây công trình của Việt Nam, Nga, Trung Quốc dựng, quá tuổi thọ Thông qua đánh giá khả cũng như trong hệ thống tiêu chuẩn châu Âu, năng chịu tải hiện hữu để tìm nguyên nhân trực Mỹ tiếp gây hư hỏng hoặc sự cố công trình làm cơ Các tải trọng do TTBT như: lũ, bão, sóng sở khoa học và thực tiễn đề xuất các giải pháp gió vượt mức so với các tính toán trong thiết kĩ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho công trình. kế và các ảnh hưởng chưa được xét đến như Tính sức chịu tải của các công trình hiện sóng do trượt lở bờ hồ, tác động của dòng hữu khác với các tính toán thiết kế ban đầu, chảy vào nhà dân dụng. Số liệu dùng vào các phải tính theo sơ đồ tính toán lại, trong đó bài toán được khai thác từ phần mềm dữ liệu phải xét đến hiện trạng suy thoái của vật liệu khí tượng, thủy văn miền Trung ddT, phần và liên kết của kết cấu, tải trọng tác dụng mềm dự báo trượt lở đất miền Trung QMM – tương ứng với thời điểm công trình bị hư hỏng ĐTĐL 2009/01 và theo sơ đồ KNCT- ĐTĐL hoặc xảy ra sự cố. Các tính toán được thực 2009/01 như đã nêu trên. hiện theo sơ đồ hình 3. 19
6. ®èi t­îng ph©n tÝch rñi ro Đề tài chú trọng cập nhật những tiến bộ về mô hình và phương pháp tính công trình như mô Tiªu chuÈn M« t¶ hÖ thèng th a m c h iÕ u hình tương tác Đ-N-CT, những LiÖt kª c¸c sù cè vµ tiến bộ trong phương pháp th ¶ m h ä a X¸c ®inh x¸c suÊt cã thÓ x¶y ra x¶y ra sù cè KÕt hîp XS PTHH và sử dụng các phần vµ thiÖt h¹i ®Þnh l­îng hËu qu¶ TÇn suÊt vµ mềm chuyên dụng để tính công m øc ®é thiÖt h¹i trình như CREST, ANSYS, R ñ i ro SAP2000, GEOSLOPE, PLAXSIS. ® ¸ n h g i¸ Tiªu chuÈn, tiª u c h Ý Ví dụ về kết quả một số bài toán ® iÒ u c h Øn h Ra quyÕt ®Þnh phân tích trạng thái công trình CÊp ®é rñi ro c h Ê p n h Ë n như ở hình 5a, 5b, 5c, 5d. Hình 4. Sơ đồ phân tích rủi ro 3.5 Đường giới hạn an toàn về ổn định trượt y = -0.1115x + 210.18 3 2.5 c h(m) c ớ 2 t nư t ộ 1.5 u cao c cao u ề 1 Chi 0.5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Chiều cao sóng (m) Hình 5a Quan hệ giữa Ktrượt đập BTTL Hình 5b Phân bố ứng suất thân và nền đê với cột nước h, hs, trên đường giới hạn K>[K] xây trên nền đất yếu. Quan hệ Fs- t 1.6 1.4 1.2 1 0.8 Hệ số ổn định Fs định ổn số Hệ 0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thời gian ( giờ) Hình 5c. Hệ số ổn định K giảm theo thời Hinh 5d. Hệ số ổn định mái dốc đá, K < 1, gian trường hợp mưa q= 11.10-7 m/s kéo dài cường độ q = 300mm/ngày, 3 ngày liên tục Các kết quả tính toán công trình điển hình thủy lợi nhỏ, nhà dân dụng nông thôn. Các ở miền Trung cho thấy: Khả năng chịu lực công trình tạo thành hồ chứa làm việc phức hiện hữu của hầu hết công trình xây dựng tạp, tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn khó đang làm việc không đồng đều, chúng có thể phát hiện, khi xảy ra sự cố gây ảnh hưởng lớn duy trì điều kiện an toàn ở từng mức độ khác đến an toàn cộng đồng và môi trường, không nhau theo các tiêu chuẩn kĩ thuật hiện hành, phân biệt quy mô to nhỏ phải kiểm tra định kì nhưng khi chịu các tác động và tải trọng do để kiểm soát được khả năng chịu tải hiện hữu. TTBT thì mức độ an toàn bị suy giảm, có Đồng thời thực hiện các biện pháp kĩ thuật để nhiều bộ phận công trình, hoặc công trình đảm bảo an toàn cho hồ trong điều kiện không đủ khả năng chịu tải bị hư hỏng hoặc TTBT. Các khối trượt đất đá kéo theo công xảy ra sự cố. Khả năng thích nghi với TTBT trình trên nó và đất đá ở khối trượt vùi lấp của các công trình nhỏ, kém hơn so với các công trình là tác động bất khả kháng đối với công trình vừa và lớn. Vì vậy, các hư hỏng các công trình xây dựng ở miền Trung, vì vậy công trình chủ yếu là các công trình nhỏ như cần đánh giá và dự báo để có biện pháp chủ công trình giao thông nông thôn, công trình động phòng tránh. 20
7. 3.4 Giải pháp an toàn công trình xây dựng định cư cho dân cư vùng không đủ khả năng trong điều kiện TTBT miền Trung. [1] [5] thích nghi với TTBT. Nhà ở trong vùng lũ lụt a. Các giải pháp phi công trình nên bố trí kết hợp gác lửng tạo độ cứng cho + Thường xuyên tuyên truyền, tập huấn kiến nhà và sử dụng hàng ngày kết hợp với phòng thức cho người dân về phòng tránh giảm nhẹ tránh, giảm thiểu thiệt hại khi lũ lụt. Công thiên tai; trồng rừng, chuyển đổi cơ cấu sản xuất trình xây dựng công cộng có chức năng tránh nông nghiệp phù hợp; nâng cao hiệu quả cảnh lũ, cứu nạn cho dân. Trong vùng chịu ảnh báo thiên tai như đầu tư trang thiết bị cho công hưởng của lũ lụt, hình dáng nhà đơn giản, tác dự báo bão, mưa, lũ và cảnh báo mưa to, lũ không làm cản trở dòng chảy, hướng gió bão. quét, lũ ống, trượt lở đất cho từng vùng. Kết cấu nhà đảm bảo an toàn khi phải làm + Rà soát lại các qui hoạch, trong đó chú ý việc ở mức độ TTBT [ 8]: các quy hoạch phòng lũ, quy hoạch tái định cư c. Gia cố công trình cho vùng không đủ khả năng thích nghi được + Gia cố mái dốc đất: mái dốc tự nhiên, với TTBT, giải quyết triệt để các mâu thuẫn mái dốc công trình bằng cách đặt vào trong giữa các địa phương, giữa các ngành xây mái dốc ống tiêu nước để giảm mực nước dựng, giao thông, thủy lợi, đặc biệt chú ý khả ngầm, giảm áp lực lỗ rỗng. Giảm độ dốc mái năng thoát lũ ở mức độ TTBT. hoặc tạo cơ trên mái dốc, mái dốc thi công, + Nghiên cứu bổ sung vào các tiêu chuẩn mái hố móng Đắp phản áp hoặc tường chăn kĩ thuật các quy định về tính toán quy hoạch, tại chân mái dốc. Đóng cọc hoặc neo xuyên thiết kế các công trình xây dựng trong đó xét qua mặt trượt tiềm năng. đến các tác động, các lực và tổ hợp lực do + Mái dốc đá: Tránh nước chảy vào các khe TTBT gây ra. nứt kéo mở, giảm áp lực nước tại vùng lân cận + Xây dựng quy trình vận hành hồ chứa mặt trượt tiềm năng bằng hệ thoát nước mặt, hợp lí, quản lí theo lưu vực sông, đặc biệt chú nước ngầm và hạ mực nước tại vùng gần kề ý các hệ thống liên hồ, các hồ đa mục tiêu mái đá. Để tránh đất đá trên mặt mái sạt lở nhằm đảm bảo an toàn công trình và an toàn xuống đường giao bố trí lưới chắn giữ trên mặt hạ du trong điều kiện TTBT mái tường ốp tại chân mái đá, neo giữ bằng hệ b. Các giải pháp công trình thích nghi với cọc chốt chống cắt để đỡ các mảng đá lớn TTBT + Nâng cao khả năng chống tràn cho đập + Công trình giao thông: nghiên cứu bổ đất: Biện pháp gia cố chống tràn cho các đập sung các công trình thoát lũ, mở rộng khẩu độ đất ở những nơi không có khả năng làm thêm thông thủy cho các cầu cống, kênh thoát nước tràn sự cố là xây thêm tường chắn sóng. . thích nghi được với TTBT. [7 ]: + Gia cố bề mặt đập đất phòng chống thấm + Các giải pháp công trình thủy lợi do mưa lớn: Để đảm bảo an toàn cho các đập Nghiên cứu bổ sung công trình tháo lũ để đất đã có, tiến hành cứng hóa đỉnh đập, cải tạo đảm bảo an toàn hồ chứa khi TTBT xảy ra. hệ thống thoát nước mặt trên mái hạ lưu. Đối Thiết kế công trình mới cần chú ý lựa chọn với các đập đang và sẽ xây dựng phủ bề ngoài giải pháp tăng an toàn công trình, vật liệu mới, đỉnh đập và mái hạ lưu (trừ phần cửa ra của kết cấu mới có khả năng thích ứng với TTBT. đường bão hòa) một lớp đất ít thấm nước dày Nghiên cứu phát triển các sơ đồ tính khả năng 30- 50 cm trước khi rải đất hữu cơ để trồng cỏ chịu tải còn lại của các công trình xây dựng đã và xây dựng hệ thống thoát nước mặt. Các bị hư hỏng do bão lũ để đề ra được giải pháp biện pháp này nhằm làm giảm lượng nước sửa chữa phù hợp. Nghiên cứu ứng dụng dần mưa thấm vào thân đập. từng bước phương pháp phân tích rủi ro vào +Gia cố chống trượt lở bờ hồ: Sử dụng việc lựa chọn độ tin cậy an toàn công trình trong công nghệ QMM-ĐTĐL 2009/01 đánh giá điều kiện TTBT một cách hợp lí. [ 5]: nguy cơ trượt lở đất, lựa chọn biện pháp xử lí + Các giải pháp đối với công trình nhà dân trượt lở đất phù hợp áp dụng cho từng hồ. dụng +Gia cố đập bê tông trọng lực: Đối với Tập trung xây dựng quy hoạch các khu tái các đập đã có, trường hợp không có khả 21
8. năng làm tràn sự cố bắt buộc nâng cao đỉnh bờ phải vai đập Hố Hô ở Hà Tĩnh bị tràn nước đập đảm bảo không tràn và gia cố chống xói trong mùa mưa năm 2010. [4]. Phương án 1 ở chân hạ lưu đập. Đối với các đập đang và dùng tường chắn bê tông có chiều cao là 33m, sẽ xây dựng làm tràn sự cố là các tràn tự do bề rộng chân tường là 5,5m, bề rộng đỉnh ở ngoài hoặc trong phạm vi đập. Đối với đập tường là 1,0m. Trong hình 6a, mặt trượt có hệ có tràn cửa van bố trí thêm khoang tràn tự số an toàn nhỏ nhất Kmin = 1,156 cắt qua chân do để đề phòng trường hợp không mở được tường chắn, chạy theo hệ mặt yếu KN2 và cắt cửa van. qua các lớp đất đá IIA, 1B và edQ. Đối với +Gia cố chống tốc mái tôn, mái ngói cho phương án 2 sử dụng loại neo ứng suất trước, nhà chịu gió bão. Gia cố tường và kết cấu cho chiều dài 10m và 20m, sức neo của hệ là nhà chịu bão, lũ. Gia cố nhà, nền nhà có khả 1.200kN. Trên hình 6b, mặt có Kmin = 1,607 năng bị lụt. Gia cường kết cấu nhà truyền chạy theo hệ mặt yếu KN2 cắt qua neo vào thống. Khắc phục mềm hóa vật liệu và kết cấu các lớp đất đá 1B và edQ. Cùng với mặt trượt khi ngậm nước lâu ngày. từ chân lên đỉnh mái dốc, phương án tường Đề tài đã tiến hành tính toán để phân tích chắn hệ số ổn định nhỏ nhất kmin = 1,156 thì ở hiệu quả của các biện pháp gia cố. Ví dụ tính phương án neo hệ số ổn định có thể đạt giá trị toán hiệu quả hai phương án gia cố mái dốc đá lớn hơn nhiều, kmin = 1,681. Hình 6 Tính toán gia cố mái dốc bờ phải vai đập Hố Hô. a) Tường chắn kết hợp neo, b) Neo 3.5 Kiến nghị bổ sung tiêu chuẩn kĩ thuật Đề tài định hướng cho các nghiên cứu bổ [1]: sung tiêu chuẩn kĩ thuật như sau: Công tác quy hoạch, thiết kế, xây dựng a. Các công trình vừa và lớn chọn tiêu công trình xây dựng được tuân thủ theo một chuẩn an toàn hợp lí trong điều kiện TTBT. hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn tương đối b. Các công trình giao thông nông thôn, đồng bộ. Sau khi đã hệ thống hóa các tiêu thủy lợi nhỏ, nhà dân dụng mức đảm bảo theo chuẩn kĩ thuật của các ngành giao thông, thủy tiêu chí giảm thiểu thiệt hại khi gặp TTBT. lợi, kiến trúc xây dựng của nước ta và tham c. Quy định một số công trình có mái dốc khảo các tiêu chuẩn thuộc hệ thống tiêu chuẩn đất, đá, bờ hồ phải tính đến ảnh hưởng của của Nga, Trung Quốc, Châu Âu, Mỹ và một mưa to kéo dài số nước trong khu vực đồng thời quán triệt d. Truợt lở đất đá là tác động bất khả kháng tinh thần pháp lệnh về quy chuẩn và tiêu đối với các công trình nằm trên khối trượt và chuẩn của nhà nước ban hành, đề tài đã có bị đất đá ở khối truợt vùi lấp, vì vậy cần được những đề xuất bổ sung vào các tiêu chuẩn kĩ đánh giá, dự báo để chủ động phòng tránh. thuật quy hoạch thiết kế các công trình xây e. Nghiên cứu áp dụng hệ thống tiêu chuẩn dựng trong điều kiện TTBT miền Trung. Các Châu Âu Eurocode, viết các tiêu chuẩn Việt đề nghị bổ sung tập trung vào các nội dung Nam như các phụ lục quốc gia trong hệ thống nghiên cứu: bổ sung tần suất đảm bảo an toàn, tiêu chuẩn. các tải trọng do TTBT. f. Nghiên cứu ứng dụng lí thuyết độ tin cậy 22
9. và phân tích rủi ro vào việc xác định tần suất 4. Kết luận và kiến nghị. đảm bảo an toàn công trình trong điều kiện a. Bài báo đã giới thiệu một số đóng góp TTBT. mới của đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà 3.6 Một số sản phẩm mẫu ứng dụng kết nước “Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất các quả nghiên cứu của đề tài. giải pháp kĩ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho Để làm rõ các kết quả nghiên cứu của đề tài các công trình xây dựng trong điều kiện thiên và cách sử dụng chúng trong quy hoạch, thiết tai bất thường miền Trung” do trường ĐHTL kế, quản lí công trình trong điều kiện thiên tai chủ trì thực hiện trong ba năm 2009-2011. bất thường, đề tài nghiên cứu ba sản phẩm b. Các kết quả nghiên cứu mới và các đề ứng dụng để làm mẫu. Các sản phẩm này đã xuất được dựa trên các cơ sở khoa học chắc được các địa phương cùng nghiên cứu và đón chắn, có kiểm chứng cho kết quả phù hợp với nhận và từng bước áp dụng. thực tế miền Trung, đủ độ tin cậy dùng trong + Quy hoạch khu dân cư thích ứng với điều các nghiên cứu, trong tác nghiệp phòng tránh kiện TTBT thuộc xã Đức Lợi, huyện Mộ Đức, thiên tai miền Trung. tỉnh Quảng Nam. [9]: c. Trong khuôn khổ một bài báo, không thể + Thiết kế định hình ba kiểu nhà trong giới thiệu đầy đủ các nghiên cứu, mà chỉ giới vùng bão, lũ. [10]: thiệu thông tin dưới dạng tóm tắt. Thay vào đó + Xây dựng phương án phòng tránh thiên là các chú dẫn tài liệu tham khảo là các báo tai cho hệ thống thủy lợi hồ Phú Ninh trong cáo nghiên cứu đầy đủ của nhiều thành viên điều kiện TTBT miền Trung. [11]. tham gia các nhánh thuộc đề tài này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].GS.TS Nguyễn Văn Mạo, Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp kĩ thuật nhằm đảm bảo an toàn các công trình xây dựng trong điều kiện thiên tai bất thường miền Trung, Báo cáo kết quả đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2009/01, Hà Nội 2011 [2].GS.TS Nguyễn Văn Mạo 2006. Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ đảm bảo an toàn hồ chứa nước miền Trung. Đề tài cấp bộ NN&PTNT. Hà Nội 2006. [3] TS. Nguyễn Đức Hậu, Nghiên cứu các loại hình thời tiết, khí tượng thủy văn, thiên tai bất thường ở miền Trung. Báo cáo tổng hợp đề tài nhánh thuộc đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2009/01, Hà Nội 2011 [4] .PGS.TS Nghiêm Hữu Hạnh: Nghiên cứu tình hình Trượt lở đất và ảnh hưởng của nó đến công trình xây dựng miền Trung. Báo cáo tổng hợp đề tài nhánh thuộc đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2009/01, Hà Nội 2011 [5] PGS. TS Nguyễn Quang Hùng: Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp kĩ thuật đảm bảo an toàn công trình thủy lợi trong điều kiện thiên tai bất thường miền Trung Báo cáo tổng hợp đề tài nhánh thuộc đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2009/01, Hà Nội 2011 [6] TS. Mai Văn Công: Mô hình toán LTĐTC & các đề xuất bổ sung TCKT dùng trong quy hoạch, thiết kế, các công trình xây dựng trong điều kiện TTBT miền Trung Báo cáo tổng hợp đề tài nhánh thuộc đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2009/01, Hà Nội 2011 [7].TS. Lê Xuân Khâm: Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp kĩ thuật đảm bảo an toàn công trình giao thông trong điều kiện thiên tai bất thường miền Trung Báo cáo tổng hợp đề tài nhánh thuộc đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2009/01, Hà Nội 2011 [8] .TS. Nguyễn Hồng Sơn: Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp kĩ thuật đảm bảo an toàn công trình nhà dân dụng trong điều kiện thiên tai bất thường miền Trung Báo cáo tổng hợp đề tài nhánh thuộc đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2009/01, Hà Nội 2011 [9] GS. TS Dương Thanh Lượng Nghiên cứu cơ sở khoa học của phương án quy hoạch xây dựng thích nghi với thiên tai bất thường miền Trung - Đề mục ĐTĐL. 2009/01 [10] TS. Nguyễn Hồng Sơn Đồ án thiết kế định hình nhà dân dụng trong vùng bão, lũ. Đề mục ĐTĐL.2009/01 23
10. [11] GS Hà Văn Khối Nghiên cứu phương án phòng tránh thiên tai cho hệ thống thủy lợi hồ Phú Ninh trong điều kiện TTBT. Đề mục ĐTĐL.2009/01 [12]. Nguyễn Đức Hậu. Đường đi của bão và áp thấp nhiệt đới trên khu vực Biển Đông ( 1970 – 1995 ). Trung tâm dự báo KTTVTƯ. Hà Nội. 1996. [13]. Nguyễn Đức Hậu, Nguyễn Thanh Tùng, Vũ Mạnh Cường. Khả năng mưa lớn khi bão đổ bộ ở các tỉnh duyên hải miền Trung. Tạp chí KHKT Thủy lợi & Môi trường. Trường ĐH Thủy lợi. 11/2009. Hà Nội. [14 Nguyễn Văn Mạo, Nghiêm Hữu Hạnh. Thiên tai trượt lở đất ở vùng núi một số tỉnh duyên hải miền Trung. Từ nhận dạng đến đánh giá và quản lý. Một số vấn đề cơ họcđá Việt Nam đương đại, trang 338-355. Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội, 2010 [15] Crozier M. J., and Glade T., Landslide Hazard and risk: Chapter 1.Issues, Concepts, and approach. Wiley 2005 [16] YIN Kunlong, CHEN Lixia, ZHANG Guirong. Regional Landslide Hazard Warning and Risk Assessment. Earth Science Frontiers, 2007, 14(6). China. [17] Mai Văn Công, 2010. Probablistic and risk based design of coastal flood dedences in Vietnam (tạm dịch: Thiết kế theo lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro hệ thống phòng chống lũ- Trường hợp ứng dụng tại Việt Nam). Luận án Tiến sỹ, Đại học Công nghệ Delft Hà Lan. 245 trang. ISBN: 978-90-9025648-1, 2010. [18] Mai văn Công, Nguyễn Quang Hùng and other, Statistical analysis of extreme sea water level in risk based design of coastal structures. Proceedings of the 4th International Conference on Estuaries and Coasts (ICEC 2009), Sendai, Japan, September 14-17, 2009, pp. 1-8. Edts: H. Tanaka et al. 2009 [19] Mai văn Công, Nguyễn Quang Hùng and other, Probbabilistic design and reliability analysis of coastal structures- A VietNam case Proceedings of the 5th international conferences on Asian Pacific Coasts (APAC 2009), Singapore, Octorber 13-16, 2009,pp.Special Issue: Coastal Engineering World Scientigic Publicshing PP.1-11 Accepted. May 09th2009. Abtracts Possible solutions to ensure safety for civil infrastructures in Central Vietnam to cope with extraordinary natural disasters The Central coastal strip of Vietnam includes 13 coastal provinces, from Thanh Hoa to Binh Thuan. In the last years, these provinces have been faced with lost of life and serious economic damages due to extreme natural disasters i.e. typhoon, heavy rain, floods and land slide. WRU has been granted a research project namely “Scientific solutions to ensure safety for civil infrastructures in the Central, Vietnam to cope with unusual natural disasters”. Researched have been implemented in a period of 2009 to 2011. Results concerns methodologies, scientific basis and applications have been obtained with a focus on risk reduction toward unusually extremal natural conditions. This paper presents some findings of the research on i.e.: database of various forms of dangerous weather and hydrological conditions and forecasts of landslides in the Central. Paper introduces the findings on technical solutions to ensure the safety of traffic works, irrigation, constructions of the central architecture under extraordinary disaster conditions. The research was based on the analysis of the survey, site visits in the Central and update the scientific advances in computer modeling, methodology, application software, engineering standards in Vietnam and worldwide. The findings are rich in scientific content, consistent with practical situation in the Central, reliable, easy to transfer to serving disaster prevention in Central Vietnam. 24