Vải địa kỹ thuật và môi trường ven biển

Vải địa kỹ thuật dệt và xuất xứ

Vải địa kỹ thuật dệt là một trong những nhánh của hàng vải dệt, nó được sử dụng cho các dự án xây dựng dân dụng và hạ tầng khác nhau trong công tác địa kỹ thuật. Và là một phát minh khá thú vị và lâu đời trong sự hình thành mối liên kết giữa kỹ thuật xây dựng và công nghệ dệt vải.

Ngược dòng thời gian, ở các khai quật khảo cổ ghi nhận vải địa kỹ thuật đã được sử dụng từ lâu đời, người Ai Cập cổ đại đã biết sử dụng một loại “vải lanh” và “thảm cỏ”. Một chuyên trang khảo cổ Ai Cập cổ đại cho thấy

Vải địa kỹ thuật đã sử dụng hàng ngàn năm trước, vào thời các Pharaoh đã biết sử dụng các sợi thảm thực vật hoặc vải lanh trộn với đất để làm gia cố các cạnh của những con đường chạy qua vùng đất yếu.

Việt Nam là một đất nước có bờ biển trải dài hơn 3 ngàn cây số, nơi đây hằng năm hứng chịu ít nhất vài cơn bão và có những năm lên đến trên mười cơn bão. Những hiệu ứng thời tiết hạn hán hay bão lũ đều là những hiện tượng nóng dần lên của địa cầu, hiệu ứng nhà kính.

Sự ảnh hưởng của thời tiết cực đoan hiện nay với các quốc gia vùng ven biển Thái Bình Dương trong đó nặng nề nhất vẫn là các nước như Băng La Đét, Indonesia, Việt Nam, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan…, Malaysia, Bên kia Ấn Độ Dương có Ấn Độ, và vùng biển Caribe có Mỹ, Cu Ba, châu Mỹ latin có vùng Nam mỹ…

Cuộc chiến của con người với thiên nhiên trãi qua hàng ngàn năm từ thời sơ khai nguyên thủy cho đến nay trong dân gian có những câu chuyện, đặc biệt ở Việt Nam không ai lạ gì với Sơn Tinh và Thủy Tinh.

Địa kỹ thuật và môi trường ngày càng  bức thiết  để cải tạo đất, đá, cát cho các vùng ven biển, ở đó môi trường rất khắc nghiệt và sự biến đổi các địa tầng mõng hầu như xảy ra quanh năm với các trầm tích bồi lắng, thiên nhiên không còn như xưa để có một “cuộc bể dâu” thì cần 100 năm, nhưng bây giờ không còn như thế nữa.

Tác động của con người vào thiên nhiên là thường trực, hằng ngày, hằng giờ với dân số địa cầu hơn 7 tỷ người.

Thuật ngữ “vải địa kỹ thuật” được đặt ra lần đầu tiên bởi Giroud và Perfetti vào năm 1977. Trước năm 1988, vải địa kỹ thuật được gọi là vải độn nhựa hoặc vải lọc.

Vải địa kỹ thuật lần đầu tiên được đưa vào các dự án xây dựng dân dụng ở Mỹ và châu Âu vào những năm 1960 để xây dựng đường do chức năng thoát nước và phân tách hiệu quả.

Từ thời điểm đó trở đi, công nghệ phát triển nhanh đến mức mong muốn tổ chức Hội nghị quốc tế về vải địa kỹ thuật đầu tiên ở Paris vào năm 1977. Hiệp hội địa kỹ thuật quốc tế (IGS) được thành lập vào năm 1982 vì sự cần thiết phải có kiến ​​thức và hiểu biết lớn hơn, thậm chí các trường đại học ở một vài Quốc gia chú trọng đến vấn đề này đã có phân khoa giảng dạy.

Vì sao Vải địa kỹ thuật dệt trở thành thông dụng như hiện nay ?

Từ trước những năm 1960 ở Chicago và khắp nơi trên thế giới hoàn toàn không có tòa nhà chọc trời nào quá 10 tầng, sau phát hiện cốt thép tương tự như cái lồng chim thì mới có các khái niệm Buiding.

Cho dù kỹ thuật nền móng có đã có từ xa xưa bắt nguồn từ vải lọc, nhưng mãi hàng trăm năm sau thì địa kỹ thuật xử lý nền móng mới bắt đầu ứng dụng mạnh mẽ, từ đó các hiệp hội như ASTM của Mỹ, hiệp hội IGS mang tính Quốc tế mới ra đời.

Vải địa kỹ thuật là cơ sở của nền móng nên chúng gắn liền với đất, đá, cát, sỏi, các thành phần của đất thì vô vàn phức tạp, kỹ thuật địa chất cũng từ đó ra đời.

Đất và nước được gắn liền với nhau, do đó vải địa kỹ thuật cũng vậy, chúng có các chức năng phân cách, tách lọc đất, đá, cát và ảnh hưởng lên các dòng chảy của nước ở mọi hướng.

Các công trình giao thông là nơi mà vải địa sử dụng nhiều nhất, ở các con đường hay các dòng kênh, dọc theo nó là địa tầng rất yếu bởi ảnh hưởng của những dòng chảy, nhất là vùng đồng bằng sông cữu Long ở Việt Nam.

Miền Tây nam bộ là nơi sử dụng vải địa kỹ thuật nhiều nhất trong giai đoạn từ năm 1995 đến nay. Vì vải địa kỹ thuật sử dụng có nhiều phân khúc và nhiều loại khác nhau, chúng được giới thiệu ở bài viết lịch sử hình thành của vải địa đã được giới thiệu.

Môi trường ven biển và vải địa kỹ thuật dệt được ứng dụng như thế nào ?

Môi trường biển và ven biển là một môi trường cực kỳ khắc nghiệt và bất lợi. Do đó, vải địa kỹ thuật, với tư cách là vật liệu trọng lượng nhẹ tương đối mỏng, khi được sử dụng trong môi trường đó để thay thế các công trình dân dụng đắt hơn, nặng hơn và bền hơn, sẽ bị mài mòn nghiêm trọng từ đá giáp và trầm tích biển.

Điều kiện dòng chảy động lớn từ  tác động của thủy triều và sóng va chạm. Do đó, vải địa kỹ thuật được sử dụng trong môi trường ven biển và biển phải có khả năng chống lại các điều kiện khắc nghiệt hơn nhiều so với các ứng dụng xây dựng đường bộ.

Xói mòn và bồi tụ ven biển là những quá trình không thể tránh khỏi vì các trầm tích ven biển liên tục chuyển động như một tác động của thủy triều,sóng, gió và dòng chảy.

Các hoạt động của con người như nạo vét cát và xây dựng bến cảng đã phá vỡ sự liên tục của vận chuyển trầm tích và đẩy nhanh xói mòn bờ biển.

Ngoài ra, biến đổi khí hậu, nước biển dâng và nước dâng do bão đã thêm một lớp phức tạp khác vào bờ biển xói mòn ngày càng lớn và bất ổn cho ven bờ.

Các cấu trúc ven biển được xây dựng để ngăn chặn sự xói mòn thêm của bờ biển cũng như khôi phục các bãi biển bị xói mòn về giai đoạn ban đầu.

Nếu không có biện pháp bảo vệ bờ biển, bờ biển bị xói mòn có thể tàn phá các tài sản công cộng. Do đó, các cấu trúc ven biển là bắt buộc để bảo vệ môi trường, sinh thái, cơ sở hạ tầng, các khu dân cư ven bờ.

Các cấu trúc ven biển thông thường (tức là đê chắn sóng, rãnh, kè và bờ biển) đã được xây dựng bằng gỗ, đá và bê tông. Tuy nhiên, việc xem xét các phương pháp tiếp cận môi trường gần đây và nguồn tài nguyên hạn chế của đá tự nhiên ở một số khu vực nhất định đã dẫn đến sự gia tăng ứng dụng của địa kỹ thuật trong bảo vệ bờ biển.

Do đó, để thiết kế các cấu trúc bảo vệ bờ mới, hiệu quả về chi phí cũng như gia cố các hàng rào và cấu trúc ven biển đang bị đe dọa hiện có, bao gồm gia cố cồn cát và bảo vệ khỏi sự rửa trôi.  Cần phải có các vật liệu linh hoạt hơn và các giải pháp sáng tạo thay thế các phương pháp thông thường nhất trong đó khó khăn nhất là chi phí cao và không thân thiện với môi trường.

Xu hướng gần đây trong việc giảm thiểu xói mòn bờ biển thay đổi ngay bây giờ theo hướng phương pháp mềm mại nhưng mới lạ và thân thiện với môi trường.

Các phương pháp và giải pháp chủ động đang được phát triển và sử dụng, không chỉ thân thiện với môi trường, thân thiện với xây dựng và rẻ hơn mà còn giải quyết được nguyên nhân gốc rễ của vấn đề và không có nhiều tác dụng phụ.

Nhiều cách hiện đại đang được sử dụng ngày càng nhiều bao gồm sử dụng các khối bê tông đúc sẵn,túi địa kỹ thuật, vành đai xanh, kỹ thuật sinh học, cọc cát bằng vải địa cứng, hệ thống khử nước trên bề mặt và phương pháp bảo vệ bờ biển tích hợp.

Vải địa kỹ thuật dệt ổn định đê chắn sóng biển

Đê và các công trình liên quan thường bao gồm lõi lấp đá thường là Rọ đá hoặc Thảm rọ đá nói chung và lớp bảo vệ áo giáp bên ngoài để thiết kế lâu dài chống lại các cuộc tấn công sóng và dòng hải lưu của biển.

Vải địa kỹ thuật không dệt xuyên kim được sử dụng để bảo vệ bờ biển khi được sử dụng ở khu vực chân của các bức tường và đê biển.

Chúng cải thiện hiệu quả xây dựng nếu dòng nước biển gây xói mòn bề mặt hoặc dịch chuyển đất qua lổ thấm của vải địa không dệt theo ba chiều, giống như mê cung không chỉ giống với cấu trúc đất, nếu được thiết kế chính xác, còn làm tăng tính ổn định của kè chống lại ứng suất do chuyển động các dòng  hải lưu của biển.

Một loại vải  địa kỹ thuật có khối lượng tối thiểu trên một đơn vị diện tích 600 g / m2 là cần thiết ở bất cứ nơi nào có lớp giáp thép loại II hoặc III với trọng lượng riêng ≤ 60 kg được đặt trực tiếp trên vải địa kỹ thuật, hoặc nơi lắp đặt bê tông cho các ứng dụng chịu ứng suất cao. Khi trọng lượng đá riêng lẻ vượt quá 60 kg, vải địa kỹ thuật có khối lượng cao hơn trên mỗi đơn vị diện tích được khuyến nghị.

Trong trường hợp đê chịu ứng suất thấp,  vải địa kỹ thuật (ART30) với khối lượng tối thiểu 500 g / m2 và độ dày tối thiểu 4,5 mm phục vụ để đóng gói và ổn định lõi cát khỏi xói mòn. Khi lũ lụt xảy ra, chúng ngăn chặn sự rửa trôi của cát và đảm bảo sự ổn định của đê. Lớp đất trên cùng cũng như các khối bê tông có thể hoạt động như một lớp phủ hiệu quả trên vải địa kỹ thuật.

Vải địa kỹ thuật ổn định bờ kè ven biển

Một bề mặt dốc được thiết kế kè bảo vệ cho công trình ven biển khác với một dự án có tường chắn đứng bảo vệ sóng. Thông thường các mái dốc taluy, các kỷ sư địa chất thết kế công trình dựa vào nhiều điều kiện của thực địa để thiết kế bờ kè.

Những nơi có dòng hải lưu xoáy mạnh khác với nơi có sóng cồn và dòng hải lưu yếu. Tuy thế vẫn có các giải pháp thông thường nhất, khả thi và nhẹ nhàng hơn đó là dùng Rọ đá giật cấp, thảm đá có mặt rộng hoặc các khối bê tông đúc sẳn được gắn kết với nhau.

Trường hợp này một loại vải địa không dệt được khuyến nghị sử dụng tùy vào ứng suất dịch chuyển bên trên của công trình để sử dụng vải địa kỹ thuật phù hợp.

Kè thường được sử dụng để bảo vệ bờ biển. Các kè ven biển có thể được triển khai để bảo vệ các chân của các vách đá ven biển, đất canh tác hoặc khu du lịch nghỉ dưỡng, cồn cát, v.v., và để củng cố bờ kè ven biển và đê chắn lũ.

Về mặt chức năng, như các cấu trúc dốc, các kè làm giảm sự phản xạ sóng và hấp thụ năng lượng sóng thông qua sự kết hợp của sự tiêu tán năng lượng trong cấu trúc và sóng chạy lên trên bề mặt cấu trúc của kè.

Chúng cũng có thể phục vụ các mục đích khác như hạn chế sóng quá mức hoặc phản xạ của sóng. Các cồn cát tự nhiên có thể được tìm thấy ở vùng đất liền của một bãi biển đang hoạt động và có thể cung cấp một số hình thức bảo vệ chống lại sóng tấn công trong điều kiện thủy triều hoặc nước dâng cực đoan.

Khi cồn cát tự nhiên không tồn tại hoặc khi chúng không cung cấp bảo vệ đầy đủ, các cấu trúc kè đá có thể được xây dựng ẩn trong cát phủ cho mục đích thẩm mỹ của bãi biển như bãi tắm, phục vụ lướt sóng, khu vực phục vụ du lịch.

Trong trường hợp có bão, xói mòn lớp cát phía trước có thể diễn ra nhưng phần rìa lộ ra sẽ ngăn không cho thiệt hại tiếp theo xảy ra. Sau sự kiện bão, lớp phủ cát sau đó được thay thế.

Lời kết

Đọc đến đây nếu bạn là một người am hiểu về lĩnh vực địa kỹ thuật, Hưng Phú xin lắng nghe những ý kiến đóng góp ở bên dưới comment hoặc email của chúng tôi là sales@vattucongtrinh.net bạn là một chuyên viên hoặc một chuyên gia về Địa kỹ thuật, Hưng Phú luôn sẳn lòng hợp tác để xuất bản những bài viết có giá trị hơn cho người đọc, những người đang tìm kiếm thông tin và giải pháp cho vấn đề của mình.

Hưng Phú cũng xin ghi nhận các ý kiến đóng góp chân thành từ các độc giả.

Nếu bạn là một khách hàng, để biết thêm các thông tin chi tiết hơn về tính năng và ứng dụng của các vật tư có tính đặc thù này, xin hãy đăng ký một email theo dõi phía bên Slider mà bạn thấy trong phần kết nối với chúng tôi.

Một bài viết mới từ trang website này sẽ gửi đến bạn một email thông báo để bạn nhận được thông tin nhanh nhất. Qua bài viết xin lưu ý rằng, Địa kỹ thuật là một ngành “hàn lâm” nhưng những trích đăng của các bài viết trên đây, tác giả cố gắng diễn đạt từ các tài liệu chuyên nghành phức tạp, các công thức thí nghiệm rối rắm thành  một diễn giải bình thường và “dân dã” cho các bạn hiểu được.

Dù cố gắng thế nào thì cũng không thể tránh được các sai sót khách quan trong kỹ thuật, nhưng những ứng dụng cơ bản của Vải địa kỹ thuật được truyền tải ở trang website này được chắt lọc từ các thông tin kỹ thuật cũng như các tài liệu đáng tin cậy của Hiệp hội Địa kỹ thuật Việt Nam, Nhật Bản, Ấn Độ.

Tài liệu viện dẫn:  Geotechnics for Sustainable Development. Một lần nữa xin trân trọng cám  ơn các bạn đã theo dõi.