Phát hiện nhiều ‘quái vật bê tông’ nặng 80 tấn hình 4 cánh đặt dọc khắp bờ biển, công trình đê chắn sóng khổng lồ lộ diện

Dọc nhiều vùng ven biển của Nhật Bản, những khối bê tông khổng lồ với hình dạng bốn cánh tay vươn ra nhiều hướng đã trở thành hình ảnh quen thuộc suốt nhiều thập kỷ qua. Có những khối nặng tới 80 tấn, được xếp chồng thành các lớp dày đặc nhằm chống lại sóng lớn, xói mòn và bão biển.

Được gọi là “tetrapod” hay “khối tứ trụ”, đây là một trong những giải pháp bảo vệ bờ biển phổ biến nhất thế giới hiện nay. Từ một phát minh kỹ thuật của Pháp vào đầu những năm 1950, tetrapod hiện xuất hiện tại hàng chục quốc gia, từ Maroc, Maldives đến Brazil, Mỹ hay Philippines.

Tetrapod được phát triển vào năm 1950 tại một phòng thí nghiệm thủy lực ở Grenoble (Pháp) bởi hai kỹ sư Pierre Danel và Paul Anglès d'Auriac. Ban đầu, Hải quân Pháp cần một giải pháp gia cố đê chắn sóng cho một căn cứ quân sự ở Bắc Phi.

Khi đó, các bức tường chắn sóng truyền thống thường phải hứng trực tiếp toàn bộ lực va đập của sóng biển. Theo thời gian, áp lực liên tục khiến kết cấu dễ xuống cấp, nứt vỡ hoặc thậm chí sụp đổ.

Thay vì tiếp tục xây những bức tường bê tông đặc khổng lồ, các kỹ sư Pháp lựa chọn hướng tiếp cận mới: tạo ra những cấu kiện có hình dạng đặc biệt để phân tán năng lượng sóng.

Tetrapod được thiết kế với bốn nhánh đối xứng, cho phép các khối liên kết với nhau khi xếp chồng. Các khoảng trống giữa những cấu kiện giúp nước biển đi xuyên qua thay vì dội ngược hoàn toàn như khi va vào bề mặt phẳng.

Ứng dụng thực tế đầu tiên của công nghệ này được triển khai tại Casablanca (Maroc) vào năm 1951. Khi đó, 256 khối tetrapod nặng khoảng 15 tấn mỗi khối được sử dụng để bảo vệ hệ thống lấy nước của một nhà máy nhiệt điện ven biển.

Nguyên lý hoạt động của tetrapod nằm ở khả năng giảm và phân tán năng lượng sóng biển.

Khi sóng đập vào một bức tường thẳng đứng, phần lớn động năng bị phản hồi ngược trở lại, tạo ra áp lực tập trung lớn lên công trình. Trong khi đó, các khối tetrapod cho phép nước len qua các khe hở giữa các cấu kiện. Một phần năng lượng bị phân tán sang nhiều hướng, phần còn lại giảm dần nhờ ma sát và nhiễu động bên trong hệ thống.

Ngoài ra, thiết kế bốn nhánh giúp các khối tự khóa vào nhau khi được sắp xếp. Hệ thống liên kết này tạo thành một mạng lưới ba chiều có độ ổn định cao, hạn chế dịch chuyển ngay cả khi gặp sóng lớn hoặc bão mạnh.

Nhờ đó, tetrapod được đánh giá hiệu quả hơn nhiều giải pháp tường chắn truyền thống tại các khu vực thường xuyên chịu tác động mạnh của biển.

Việc chế tạo tetrapod đòi hỏi quy trình kỹ thuật nghiêm ngặt. Bê tông được trộn theo tỷ lệ chính xác giữa xi măng, cát, cốt liệu và nước trước khi đổ vào các khuôn thép chuyên dụng để tạo hình bốn nhánh đối xứng.

Do kích thước lớn, thời gian đông cứng và đóng rắn của các khối này kéo dài hơn đáng kể so với bê tông xây dựng thông thường. Sau khi hoàn thiện, từng cấu kiện đều phải trải qua quá trình kiểm tra độ bền và tính toàn vẹn kết cấu nhằm bảo đảm khả năng chống chịu trong môi trường biển.

Kích thước tetrapod rất đa dạng. Các loại nhỏ chỉ nặng khoảng một tấn, trong khi những cấu kiện sử dụng ở khu vực sóng mạnh có thể đạt tới 80 tấn mỗi khối.

Việc vận chuyển và lắp đặt thường cần đến cần cẩu cỡ lớn, sà lan và tàu chuyên dụng. Để bảo vệ một kilomet bờ biển, có thể cần tới hàng nghìn khối bê tông như vậy.

Nhật Bản hiện được xem là quốc gia ứng dụng tetrapod rộng rãi nhất toàn cầu. Với đường bờ biển dài khoảng 35.000 km và thường xuyên đối mặt với động đất, sóng thần, bão lớn cùng tình trạng xói mòn, nước này đã đầu tư mạnh vào hạ tầng bảo vệ ven biển trong nhiều thập kỷ.

Tetrapod xuất hiện dày đặc tại các cảng biển, cửa sông và khu dân cư ven biển, trở thành một phần quen thuộc trong cảnh quan của Nhật Bản.

Như Quỳnh