Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất kết cấu mặt đê đảm bảo chống lũ và kết hợp giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐẶNG CÔNG HƯỞNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT KẾT CẤU
MẶT ĐÊ ĐẢM BẢO CHỐNG LŨ VÀ KẾT HỢP GIAO THÔNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT KẾT CẤU
MẶT ĐÊ ĐẢM BẢO CHỐNG LŨ VÀ KẾT HỢP GIAO THƠNG

Nghiên cứu sinh:

Đặng Cơng Hưởng

Chun ngành:

Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy

Mã số:

62580202

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Nguyễn Hữu Huế
GS.TS. Lê Kim Truyền

HÀ NỘI, NĂM 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong Luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã thực
hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án

Đặng Công Hưởng

i


LỜI CÁM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS NGUYỄN HỮU HUẾ, GS.TS LÊ
KIM TRUYỀN là các thầy hướng dẫn trực tiếp tác giả thực hiện Luận án. Xin cảm ơn
các thầy đã dành nhiều cơng sức, trí tuệ, hướng dẫn giúp đỡ trong thời gian tác giả

thực hiện Luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Nhà khoa học trong và ngoài trường Đại học Thủy lợi
đã có nhiều đóng góp quý báu, chân tình và thẳng thắn để tác giả hồn thành Luận án.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Cơng trình, Viện
Kỹ thuật cơng trình, Phịng Đào tạo Đại học và Sau đại học, Bộ môn Công nghệ và
quản lý xây dựng, các phịng ban của Trường đã có những giúp đỡ, tạo điều kiện thuận
lợi cho tác giả trong quá trình thực hiện nghiên cứu của mình.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Tỉnh ủy Bắc Ninh, UBND tỉnh Bắc Ninh, Sở Nông
nghiệp và PTNT tỉnh Bắc Ninh và các đơn vị của Sở đã tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tác giả trong q trình nghiên cứu và cơng tác.
Tác giả xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp, các thầy cô trường Đại học Giao thông vận
tải, Đại học Mỏ địa chất, Công ty Cổ phần tư vấn kiểm định giao thông - xây dựng và
thi công xây dựng, Công ty cổ phần xây dựng dịch vụ và thương mại 68, Công ty Cổ
phần xây dựng thủy lợi Hải Dương, Nhà máy Nhiệt điện Đông Triều đã phối hợp, giúp
đỡ, tạo điều kiện trong quá trình tác giả nghiên cứu.
Tác giả xin cám ơn các bạn đồng nghiệp, bạn bè trong và ngoài nước đã giúp đỡ, động
viên tác giả nghiên cứu.
Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn gia đình đã ln động viên, khích lệ, là chỗ dựa vững
chắc để tác giả hồn thành việc nghiên cứu của mình.
Tác giả luận án

Đặng Công Hưởng

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..............................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. xii

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................2
3.1. Đối tượng ..........................................................................................................2
3.2. Phạm vi nghiên cứu ..........................................................................................2
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.............................................................. 2
4.1. Cách tiếp cận ....................................................................................................2
4.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án ............................................................3
5.1. Ý nghĩa khoa học .............................................................................................. 3
5.2. Ý nghĩa thực tiễn .............................................................................................. 3
6. Cấu trúc của Luận án ............................................................................................... 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG KẾT HỢP GIAO THÔNG ..4
1.1 Quá trình hình thành và phát triển hệ thống đê sơng.............................................4
1.1.1 Trên thế giới ...................................................................................................4
1.1.2 Ở Việt Nam.....................................................................................................6
1.2 Hệ thống đê sông tỉnh Bắc Ninh .........................................................................11
1.2.1 Đặc điểm thủy văn, sông ngịi và địa chất cơng trình ..................................12
1.2.2 Quy định về tiêu chuẩn phịng lũ đối với các tuyến đê sơng tỉnh Bắc Ninh 17
1.2.3 Cao trình đỉnh đê hiện trạng các tuyến đê sông tỉnh Bắc Ninh ....................19
1.2.4 Quy hoạch hệ thống đê sông kết hợp làm đường giao thông tỉnh Bắc Ninh19
1.3 Các nghiên cứu ở trong và ngoài nước về đê kết hợp giao thông .......................21
1.3.1 Nghiên cứu ở trong nước ..............................................................................21
1.3.2 Nghiên cứu của nước ngoài ..........................................................................22
1.4 Sử dụng chất kết dính để gia cố đất trên thế giới và Việt Nam........................... 25

iii

1.4.1 Nghiên cứu, sử dụng xi măng gia cố đất trên thế giới .................................25
1.4.2 Nghiên cứu, sử dụng xi măng gia cố đất ở Việt Nam ..................................27
1.5 Những vấn đề đặt ra cho nghiên cứu đê kết hợp giao thông ............................... 29
1.6 Kết luận chương 1 ............................................................................................... 33
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ CẢI THIỆN ĐẤT THÂN ĐÊ ĐẢM BẢO YÊU
CẦU CHỐNG LŨ VÀ KẾT HỢP GIAO THÔNG ......................................................34
2.1 Các giải pháp gia cố đất hiện nay ........................................................................34
2.1.1 Giải pháp thay thế nền ..................................................................................34
2.1.2 Các giải pháp cơ học ....................................................................................35
2.1.3 Các giải pháp hóa học ..................................................................................37
2.1.4 Các phương pháp vật lý gia cố đất ............................................................... 37
2.1.5 Các giải pháp thủy lực học ...........................................................................37
2.2 Cơ sở khoa học lựa chọn cấp phối và vật liệu gia cố đất thân đê........................39
2.2.1 Lý thuyết đường cong cấp phối ....................................................................39
2.2.2 Phương pháp lấy mẫu và đánh giá chất lượng mẫu gia cố ........................... 42
2.2.3 Nghiên cứu sử dụng xi măng kết hợp tro bay để gia cố đất .........................44
2.3 Kết luận chương 2 ............................................................................................... 52
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC GIẢI PHÁP GIA
CỐ ĐÊ KẾT HỢP LÀM ĐƯỜNG GIAO THÔNG ......................................................53
3.1 Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng .................................................................53
3.1.1 Vật liệu và thành phần của lớp đất thân đê gia cố ........................................53
3.1.2 Kết quả thí nghiệm trong phịng và phân tích lớp đất thân đê gia cố...........56
3.1.3 Vật liệu và thành phần của cấp phối đá dăm gia cố .....................................68
3.1.4 Kết quả thực nghiệm trong phịng và phân tích cấp phối đá dăm gia cố .....71
3.2 Nghiên cứu thực nghiệm ngoài hiện trường ........................................................74
3.2.1 Nghiên cứu thực nghiệm gia cố lớp đất thân đê ...........................................75
3.2.2 Thực nghiệm hiện trường xác định hệ số thấm ............................................95
3.2.3 Đánh giá tác động của hỗn hợp đất gia cố đối với môi trường ....................98
3.2.4 Kết quả thực nghiệm hiện trường lớp cấp phối đá dăm gia cố tro bay và xi
măng ....................................................................................................................100

3.3 Kết luận chương 3 .............................................................................................107

iv


CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO ĐÊ HỮU ĐUỐNG,
TỈNH BẮC NINH .......................................................................................................109
4.1 Giới thiệu đoạn đê hữu Đuống từ Km21+600÷Km31+500 ..............................109
4.2 Áp dụng kết quả nghiên cứu cho đê hữu Đuống, Bắc Ninh ..............................110
4.3 Kiểm toán lại sự phù hợp của kết cấu đề xuất theo quyết định 3230/QĐ-BGTVT
.................................................................................................................................111
4.3.1 Tính tốn modul đàn hồi chung Et của nền đất và của móng dưới bằng vật
liệu hạt .................................................................................................................113
4.3.2 Tính độ cứng tương đối chung của cả kết cấu Rg .......................................113
4.3.3 Tính ứng suất do tải trọng trục xe gây ra ...................................................114
4.3.4 Tính ứng suất kéo uốn do gradient nhiệt độ gây ra ....................................116
4.3.5 Kiểm toán các điều kiện tới hạn .................................................................117
4.4 Phân tích ổn định của đê với kết cấu mặt đường đề xuất so với kết cấu mặt
đường theo yêu cầu của ngành giao thông ..............................................................118
4.4.1 Phân tích ổn định đê với kết cấu truyền thống ...........................................118
4.4.2 Phân tích ổn định đê với kết cấu đề xuất ....................................................125
4.4.3 So sánh kết quả tính tốn giữa hai loại mặt cắt đê .....................................130
4.5 So sánh giá thành xây dựng giữa hai phương án ...............................................130
4.6 Công tác tổ chức thi công lớp đất thân đê gia cố làm nền thượng trong kết cấu áo
mặt đường đê ...........................................................................................................131
4.6.1 Công tác chuẩn bị .......................................................................................131
4.6.2 Công tác tổ chức thi công lớp đất gia cố tro bay và xi măng .....................132
4.6.3 Nghiệm thu lớp đất gia cố ..........................................................................133
4.7 Kết luận chương 4 .............................................................................................134
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................136

DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ ............................................................138
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................139
PHỤ LỤC ....................................................................................................................144
PHỤ LỤC 1: PHỤ LỤC HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM NGỒI HIỆN TRƯỜNG
ĐÊ HỮU ĐUỐNG, TỈNH BẮC NINH
PHỤ LỤC 2: PHỤ LỤC TÍNH TỐN GIÁ THÀNH XÂY DỰNG 1KM ĐÊ CỦA
PHƯƠNG ÁN TRUYỀN THỐNG VÀ PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hệ thống các tuyến đê của Hà Lan ...................................................................4
Hình 1.2 Đập ngăn triều Maeslant Hà Lan (nguồn: internet) ..........................................5
Hình 1.3 Đê an tồn cao ở Nhật Bản (nguồn: internet) ...................................................6
Hình 1.4 Các đê sơng trong vùng đồng bằng sơng Hồng (nguồn: internet) ....................9
Hình 1.5 Sơ họa hệ thống đê điều tỉnh Bắc Ninh ..........................................................12
Hình 1.6 Mặt cắt ngang địa tầng đại diện của đê hữu Đuống đoạn từ
Km21+600÷Km30+300 ................................................................................................ 14
Hình 1.7 Mặt cắt ngang địa tầng đại diện của đê tả Đuống đoạn từ
Km24+300÷Km28+500 ................................................................................................ 15
Hình 1.8 Mặt cắt ngang địa tầng đại diện của đê hữu Thái Bình đoạn từ
Km0+00÷Km4+800 ......................................................................................................16
Hình 1.9 Mặt cắt ngang địa tầng đại diện của đê hữu Cầu đoạn từ
Km37+950÷Km69+500 ................................................................................................ 17
Hình 1.10 Đường giao thơng trên đê sơng Đuống ........................................................20
Hình 1.11 Đê Hà Nội giai đoạn từ 1915 đến 1945 ........................................................21
Hình 1.12 Đê Hà Nội giai đoạn từ 1945 đến 2000 ........................................................21
Hình 1.13 Đê Hà Nội giai đoạn từ 2000 đến 2010 ........................................................22
Hình 1.14 Các dạng mặt cắt ngang đê đa mục tiêu cho các khu vực khác nhau ...........23

Hình 1.15 Đồ thị ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ nén .....................28
Hình 1.16 Ảnh hưởng của các thành phần hạt trong đất đến cường độ đất + xi măng...........29
Hình 1.17 Phạm vi tác dụng của tải trọng bánh xe........................................................30
Hình 1.18 Sơ đồ cấu tạo mặt đường bê tơng xi măng thơng thường có khe nối ...........30
Hình 1.19 Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu nền - áo đường ...........................................30
Hình 2.1 Sử dụng đầm rơi để làm chặt đất trên mặt (nguồn: internet)..........................35
Hình 2.2 Sử dụng đầm lăn để làm chặt đất trên mặt (nguồn: internet) .........................36
Hình 2.3 Làm chặt đất bằng phương pháp đầm rung (nguồn: internet) ........................36
Hình 2.4 Xử lý đất yếu bằng công nghệ bấc thấm kết hợp cố kết chân không .............38
Hình 2.5 Đường cong Fuller với các hệ số h khác nhau ...............................................41
Hình 2.6 Xác suất phủ xung quanh giá trị có chứa giá trị thực với mức ý nghĩa =0,10 .......43
Hình 2.7 Ảnh chụp sau ống phóng của một kính hiển vi điện tử quét (SEM) phát hiện
cấu trúc mặt cắt ngang của các hạt tro bay ở độ phóng đại 750 lần (nguồn: internet) ..44
vi


Hình 3.1 Lượng lọt sàng của hỗn hợp đất ĐHĐ và 0% tro bay ....................................58
Hình 3.2 Lượng lọt sàng của hỗn hợp đất ĐHĐ và 10% tro bay ..................................59
Hình 3.3 Lượng lọt sàng của hỗn hợp đất ĐHĐ và 15% tro bay ..................................59
Hình 3.4 Lượng lọt sàng của hỗn hợp đất ĐHĐ và 20% tro bay ..................................59
Hình 3.5 Mối quan hệ giữa CBR và dung trọng khô lớn nhất với các mẫu 10, 30 và 65
chày đầm của đất thân đê............................................................................................... 61
Hình 3.6 Biểu đồ so sánh giữa cường độ chịu nén bão hịa và cường độ chịu nén khơng
bão hòa của các loại hỗn hợp đất gia cố ở tuổi 14 ngày ................................................67
Hình 3.7 Biểu đồ so sánh giữa cường độ chịu ép chẻ và loại đất gia cố theo tuổi 14 ngày ..67
Hình 3.8 Biểu đồ so sánh giữa modul đàn hồi và loại đất gia cố theo tuổi 14 ngày .....67
Hình 3.9 Biểu đồ thành phần hạt cấp phối đá dăm........................................................71
Hình 3.10 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa % tro bay so với cường độ chịu nén ở
tuổi 14 ngày ...................................................................................................................73
Hình 3.11 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa % tro bay so với cường độ chịu kéo khi

ép chẻ ở tuổi 14 ngày .....................................................................................................73
Hình 3.12 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa % tro bay so với modul đàn hồi ở tuổi 14 ngày
.......................................................................................................................................74
Hình 3.13 Mặt cắt ngang hiện trạng đê hữu Đuống ......................................................75
Hình 3.14 Máy xúc đào đất tại chỗ từ thân đê cũ tận dụng để gia cố ........................... 76
Hình 3.15 Giá trị sức chịu tải CBR thân đê hiện trạng sau khi đào đến cao trình gia cố
.......................................................................................................................................77
Hình 3.16 Modul đàn hồi của thân đê hiện trạng sau khi đào đến cao trình gia cố ......78
Hình 3.17 Máy phay làm tơi xốp đất đào thân đê .........................................................79
Hình 3.18 Sơ đồ mặt bằng các ô thi công thực nghiệm lần 1........................................80
Hình 3.19 Độ chặt của nền đất ở các vị trí gia cố lớp 1 với các đợt lu lèn ...................82
Hình 3.20 Modul đàn hồi của lớp đất sau khi rải các lớp đất gia cố (lớp 1) .................84
Hình 3.21 CBR của các điểm đo trên các tấm lớp đất gia cố (lớp 1) ............................ 84
Hình 3.22 Cơng tác khoan lấy mẫu đất tại hiện trường.................................................85
Hình 3.23 Cơng tác bảo dưỡng mẫu đất tại hiện trường ...............................................85
Hình 3.24 Máy đo CBR controls model 70-T0108/E ...................................................86
Hình 3.25 Mối quan hệ giữa lực và biến dạng tương ứng với các mẫu 10, 30 và 65
chày đầm ........................................................................................................................86

vii


Hình 3.26 Mối quan hệ giữa lực (kG) và biến dạng tương ứng (mm) với các mẫu 10,
30 và 65 chày đầm .........................................................................................................87
Hình 3.27 Xác định được CBR tương ứng với độ đặc tối ưu của đất gia cố ở ô 4 .......88
Hình 3.28 Sơ đồ mặt bằng các ô thi cơng thực nghiệm lần 2........................................88
Hình 3.29 Độ chặt của nền đất ở các vị trí gia cố lớp 2 với các đợt lu lèn ...................89
Hình 3.30 Cường độ chịu nén của mẫu đất gia cố tro bay và xi măng theo các ngày
tuổi .................................................................................................................................91
Hình 3.31 Khả năng chịu tải CBR của mẫu đất gia cố tro bay và xi măng theo các ngày tuổi

.......................................................................................................................................91
Hình 3.32 Modul đàn hồi của lớp đất thân đê gia cố được đo ở hiện trường................92
Hình 3.33 Cấu trúc hỗn hợp đất gia cố ở tuổi 14 ngày..................................................92
Hình 3.34 Cấu trúc hỗn hợp đất gia cố ở tuổi 28 ngày..................................................92
Hình 3.35 Khả năng chịu tải đất thân đê hiện trường đo trên lớp thứ 2 ........................94
Hình 3.36 Tính thấm của vật liệu gia cố qua thí nghiệm thấm trong phịng .................95
Hình 3.37 Vật liệu đất sét .............................................................................................. 96
Hình 3.38 Nước sạch .....................................................................................................96
Hình 3.39 Bộ đồ thí nghiệm thấm chun dụng............................................................ 97
Hình 3.40 Máy cắt tay ...................................................................................................97
Hình 3.41 Cắt hố thí nghiệm thấm ................................................................................97
Hình 3.42 Hố thí nghiệm đo thấm .................................................................................97
Hình 3.43 Lắp đặt dụng cụ thí nghiệm thấm tại hiện trường ........................................98
Hình 3.44 Quan sát và ghi chép số liệu theo thời gian ..................................................98
Hình 3.45 Trộn hỗn hợp bằng máy trộn tự hành 0,7m3...............................................102
Hình 3.46 Trộn hỗn hợp tập kết vào vị trí thi cơng .....................................................102
Hình 3.47 Dùng máy xúc kết hợp thủ cơng san gạt tạo phẳng ....................................103
Hình 3.48 Bù ẩm cho hỗn hợp trong quá trình lu lèn ..................................................104
Hình 3.49 Bảo dưỡng bằng phủ bao tải đay, tưới nước giữ ẩm ..................................104
Hình 3.50 Quan hệ cường độ chịu nén của mẫu đúc và mẫu khoan theo thời gian ....105
Hình 3.51 Quan hệ cường độ ép chẻ của mẫu đúc và mẫu khoan theo thời gian .......106
Hình 3.52 Quan hệ modul đàn hồi E theo thời gian ....................................................106
Hình 3.53 Kết cấu áo mặt đường đê đề xuất sau nghiên cứu ......................................107
Hình 4.1 Mặt cắt địa chất điển hình đê hữu Đuống đoạn từ Km21+600÷Km31+500 ....109

viii


Hình 4.2 Kết cấu mặt đường đê đề xuất khi kết hợp giao thơng .................................110
Hình 4.3. Kết cấu mặt đường đê theo tiêu chuẩn ngành giao thơng (truyền thống) ...111

Hình 4.4 Sơ đồ khối tính tốn thấm bằng phần mềm SEEP/W...................................118
Hình 4.5 Chia lưới phần tử mặt cắt K30+200 đê hữu Đuống theo kết cấu truyền thống
.....................................................................................................................................119
Hình 4.6 Kết quả kiểm tra ổn định thấm mặt cắt K30+200 đê hữu Đuống theo kết cấu
truyền thống .................................................................................................................120
Hình 4.7 Kết quả kiểm tra ổn định mái đê hạ lưu mặt cắt K30+200 đê hữu Đuống theo
kết cấu truyền thống ....................................................................................................121
Hình 4.8 Kết quả kiểm tra ổn định mái đê thượng lưu mặt cắt K30+200 đê hữu Đuống
theo kết cấu truyền thống ............................................................................................121
Hình 4.9 Chia lưới phần tử mặt cắt đê theo kết cấu truyền thống ...............................122
Hình 4.10 Kết quả tính tốn lún của đê sau 30 năm theo kết cấu truyền thống ..........123
Hình 4.11 Phân bố ứng suất trong đê theo kết cấu truyền thống ................................124
Hình 4.12 Chia lưới phần tử mặt cắt K30+200 đê hữu Đuống theo kết cấu đề xuất ..125
Hình 4.13 Kết quả kiểm tra ổn định thấm mặt cắt K30+200 đê hữu Đuống theo kết cấu
đề xuất..........................................................................................................................126
Hình 4.14 Kết quả kiểm tra ổn định mái đê hạ lưu mặt cắt K30+200 đê hữu Đuống
theo kết cấu đề xuất .....................................................................................................126
Hình 4.15 Kết quả kiểm tra ổn định mái đê thượng lưu mặt cắt K30+200 đê hữu
Đuống theo kết cấu đề xuất .........................................................................................127
Hình 4.16 Chia lưới phần tử mặt cắt đê theo kết cấu đề xuất .....................................128
Hình 4.17 Kết quả tính tốn lún của đê mới sau 30 năm theo kết cấu đề xuất ...........128
Hình 4.18 Phân bố ứng suất trong đê theo kết cấu đề xuất .........................................129
Hình 4.19 Mặt cắt đê xây dựng theo kết cấu truyền thống..........................................130
Hình 4.20 Mặt cắt đê xây dựng theo kết cấu đề xuất ..................................................131

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Mực nước thiết kế các tuyến đê từ cấp III đến cấp I tỉnh Bắc Ninh ..............18

Bảng 1.2 Tỷ lệ XM đối với đất tối ưu tương ứng với các loại đất khác nhau ...............26
Bảng 1.3 Tỷ lệ XM với đất với các loại đất khác nhau theo hệ thống phân loại ..........26
Bảng 2.1 Mối quan hệ giữa mức tin cậy  và số lượng phép đo n .............................. 43
Bảng 3.1 Thành phần hạt của loại đất và các thông số đo được của đất ĐHĐ .............54
Bảng 3.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của các loại tro bay ......................................................54
Bảng 3.3 Thành phần hạt của các loại tro bay dùng gia cố đất .....................................55
Bảng 3.4 Thành phần hóa học và khống vật của xi măng Nghi Sơn PCB40 ..............55
Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn của đất từ ĐHĐ .............................. 56
Bảng 3.6 Giới hạn chảy và giới hạn dẻo của đất ........................................................... 56
Bảng 3.7 Đất của đê hữu Đuống và tro bay Đông Triều ...............................................57
Bảng 3.8 Mối quan hệ giữa biến dạng và độ lún của chùy đo CBR ............................. 60
Bảng 3.9 Số lượng mẫu cần thực hiện cho mỗi thành phần đất gia cố .........................62
Bảng 3.10 Thành phần thiết kế và kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu tương ứng với độ ẩm
tốt nhất của các hỗn hợp ................................................................................................ 62
Bảng 3.11 Cường độ chịu nén của mẫu đất gia cố xi măng và tro bay .........................63
Bảng 3.12 Cường độ ép chẻ của đất hữu Đuống gia cố tro bay và xi măng .................65
Bảng 3.13 Modul đàn hồi của mẫu đất gia cố ............................................................... 66
Bảng 3.14 Các kết quả thực nghiệm của đất gia cố.......................................................66
Bảng 3.15 Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng Nghi Sơn PCB40 ........................................69
Bảng 3.16 Tính chất cơ lý của 2 loại tro bay Đông Triều và Cẩm Phả .........................69
Bảng 3.17 Các chỉ tiêu cơ lý của CPĐD loại 1 ............................................................. 70
Bảng 3.18 Kết quả đầm nén các CPĐD gia cố xi măng, TB theo 22TCN 333:06 .......71
Bảng 3.19 Kết quả thí nghiệm xác định Rn, Rkc, Eđh của CPĐD gia cố xi măng, TB ở
tuổi 14 ngày ...................................................................................................................72
Bảng 3.20 Kết quả đo CBR tại các vị trí của các ô sau khi thi công lớp 2 ở tuổi 7 ngày
.......................................................................................................................................93
Bảng 3.21 Kết quả phân tích các chỉ tiêu của mẫu NCH-01 .........................................99
Bảng 3.22 Kết quả phân tích các chỉ tiêu của mẫu NCH-02 .......................................100
Bảng 4.1 Bảng chỉ tiêu cơ lý địa chất đê hữu Đuống đoạn từ Km21+600÷Km31+500 ......110

x


Bảng 4.2 Bảng chỉ tiêu cơ lý địa chất đê hữu Đuống và vật liệu kết cấu áo đường
truyền thống tính tốn thấm và ổn định trượt mái .......................................................119
Bảng 4.3 Bảng chỉ tiêu cơ lý địa chất đê hữu Đuống và vật liệu kết cấu áo đường
truyền thống tính tốn lún và ứng suất ........................................................................122
Bảng 4.4 Bảng chỉ tiêu cơ lý địa chất đê hữu Đuống và vật liệu kết cấu áo đường đề
xuất tính tốn thấm và ổn định trượt mái ....................................................................125
Bảng 4.5 Bảng chỉ tiêu cơ lý địa chất đê hữu Đuống và vật liệu kết cấu áo đường đề
xuất tính tốn lún và ứng suất ......................................................................................127
Bảng 4.6 Kết quả tính tốn phân tích ổn định đê của hai phương án ..........................130
Bảng 4.7 Chi phí xây dựng cho 1km đê của hai phương án........................................131

xi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BTCT

Bê tông cốt thép

BTXM Bê tông xi măng
CBR

(California Bearing Ratio) Chỉ số biểu thị sức chịu tải của đất và vật liệu
dùng trong tính tốn thiết kế kết cấu áo đường theo phương pháp của
AASHTO

CKD

Chất kết dính

CPĐD

Cấp phối đá dăm

CPTN

Cấp phối thiên nhiên

Đ

Đất

ĐC

Đối chứng

Đ+XM Hỗn hợp đất và xi măng
ĐHĐ

Đất lấy ở đê hữu Đuống

TB

Tro bay

TBCP

Tro bay Cẩm Phả

TBĐT

Tro bay Đông Triều

XM

Xi măng

xii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đê sơng Việt Nam có lịch sử hình thành và phát triển lâu đời, trải qua hàng nghìn năm
xây dựng và củng cố, đến nay hệ thống đê sơng có quy mơ lớn và hồn thiện hơn. Tuy
nhiên, thân đê có tính đồng nhất không cao, nền đê thường không được xử lý trước khi
đắp. Mặt khác, nhiệm vụ chính của đê là ngăn lũ, chống ngập lụt cho vùng được bảo
vệ, vai trị giao thơng trên đỉnh cịn chưa được quan tâm đúng mức.
Mạng lưới giao thông và hệ thống đê điều được xây dựng chằng chịt nhau và tác động
lẫn nhau. Ngày nay, trước nhu cầu phát triển của kinh tế, xã hội đã có nhiều tuyến đê
sơng được quy hoạch sử dụng làm đường giao thông, đây là xu thế tất yếu. Thực tế cho
thấy một số tuyến đê sông làm nhiệm vụ đường giao thông tạo kết nối mạng lưới giao
thơng hồn chỉnh rất hiệu quả, thuận lợi cho nhân dân. Trong quá trình cải tạo nâng
cấp các tuyến đê sơng có kết hợp giao thơng hiện nay chủ yếu được thực hiện theo
kinh nghiệm hoặc trên cơ sở các tiêu chuẩn, quy phạm về giao thông, thủy lợi hiện
hành mà chưa có một nghiên cứu khoa học cụ thể và quy định kỹ thuật nào cụ thể cho
đường giao thông trên đê.
Việc phá bỏ một tuyến đê cũ để xây dựng lại chỉ vì mục đích giao thơng hoặc việc đầu

tư xây dựng một tuyến đê mới đáp ứng cả yêu cầu chống lũ và kết hợp giao thông là
không khả thi và tối ưu đối với điều kiện thực tế hiện nay. Trước thực tế đó, cần có
những nghiên cứu tìm ra giải pháp tăng cường khả năng chịu lực của thân đê hiện hữu
nhằm vừa đảm bảo an toàn chống lũ đồng thời đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của một
tuyến đường giao thông là cần thiết trong điều kiện hiện nay.
Mặt khác, tro bay tuy là phế thải của ngành nhiệt điện nhưng sử dụng được trong nhiều
lĩnh vực sản xuất vật liệu khác nhau. Trước đây đã có những nghiên cứu sử dụng tro
bay để sản xuất vật liệu xây dựng, chủ yếu trong xi măng đã góp phần giảm thiểu ơ
nhiễm mơi trường, đem lại hiệu quả kinh tế nhất định.
Hiện nay, việc sử dụng tro bay rất khiêm tốn, chưa hiệu quả và triệt để do chưa có các
điều tra, khảo sát đánh giá khối lượng, chủng loại và định hướng sử dụng đầy đủ, toàn
1


diện. Ở Việt Nam và trên thế giới chưa có nghiên cứu cụ thể nào về việc sử dụng lại
lớp đất thân đê yếu để xử lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của lớp nền thượng khi kết hợp
giao thông.
Trong đề tài này, tác giả tập trung nghiên cứu giải pháp tăng cường độ ổn định của đất
thân đê đóng vai trị là lớp nền thượng trong phạm vi chịu tác dụng của tải trọng giao
thông trên đỉnh đê và nghiên cứu giải pháp gia cố lớp móng trong kết cấu áo mặt
đường đê khi kết hợp giao thông. Từ đó đề xuất kết cấu mặt đường đê thích hợp đảm
bảo chống lũ và kết hợp giao thông.
2. Mục đích nghiên cứu
- Xây dựng được cơ sở khoa học để lựa chọn kết cấu mặt đê đảm bảo chống lũ và kết
hợp giao thông;
- Xây dựng cơ sở khoa học để gia cố đất thân đê hiện trạng, cấp phối đá dăm với chất
kết dính để tăng cường độ và độ ổn định.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng
- Các tuyến đê sông, trọng tâm là tuyến đê sơng có kết hợp giao thơng của tỉnh Bắc Ninh;

- Chất thải công nghiệp cụ thể là tro bay của các nhà máy nhiệt điện khu vực gần với
tỉnh Bắc Ninh.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Lớp đất thân đê khi kết hợp giao thơng (chiều sâu 0,9÷1,3m) từ mặt đê trở xuống;
- Lớp cấp phối đá dăm làm móng mặt đường đê;
- Áp dụng cho đê hữu Đuống, tỉnh Bắc Ninh.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận từ thực tế khi đầu tư xây dựng, cải tạo, nâng cấp các tuyến đê sông;
- Tiếp cận các lý thuyết, thực nghiệm về nâng cao khả năng chịu lực của vật liệu đất
và cấp phối đá dăm.

2


4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết;
- Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết;
- Phương pháp quan sát điều tra;
- Phương pháp thực nghiệm trong phòng và hiện trường;
- Phương pháp sử dụng các lý thuyết toán học thống kê xác xuất, các phương pháp lý
thuyết tập hợp,…
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án
5.1. Ý nghĩa khoa học
Luận án đã đóng góp mới về cơ sở khoa học để xây dựng kết cấu mặt đê bảo đảm yêu
cầu kết hợp giao thông, bổ sung phát triển khoa học trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài đã đề xuất được kết cấu mặt đê vừa đảm bảo chống lũ, vừa đáp ứng tiêu chuẩn
đường giao thông cấp III, đưa các hệ thống đê vào mạng giao thông phục vụ cho phát
triển kinh tế - xã hội.

6. Cấu trúc của Luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm có 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống đê sông kết hợp giao thông
Chương 2: Cơ sở khoa học để cải thiện đất thân đê đảm bảo yêu cầu chống lũ và kết
hợp giao thông
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định các giải pháp gia cố đê kết hợp làm
đường giao thông
Chương 4: Ứng dụng kết quả nghiên cứu cho đê hữu Đuống, tỉnh Bắc Ninh

3


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG KẾT HỢP GIAO
THƠNG
1.1 Q trình hình thành và phát triển hệ thống đê sông
1.1.1 Trên thế giới
Trên thế giới, những tuyến đê đầu tiên được hình thành từ rất xa xưa, tùy mục đích
khác nhau mà các tuyến đê được xây dựng thuần túy bằng đất hoặc bằng đá. Mục đích
chính của các tuyến đê nhân tạo là tạo lên một phòng tuyến ngăn chặn lũ lụt bảo vệ các
vùng dân cư hoặc đồng ruộng trũng. Cũng có những tuyến đê được hình thành với mục
đích tạo ra một đường vận tải thủy nối liền các dịng sơng lớn với nhau hoặc nối từ
sông ra biển phục vụ phát triển thương mại hàng hải.
Hà Lan là một đất nước điển hình về công nghệ xây dựng đê trên thế giới do đa số
lãnh thổ của đất nước này thấp hơn mực nước biển. Ở Hà Lan những con đê được xây
dựng sớm nhất vào khoảng thế kỷ 11 [1]. Cho đến ngày nay, Hà Lan đã có một hệ
thống đê ngày một lớn (siêu đê) bền vững bảo vệ người dân, cơ sở hạ tầng quốc gia
ngăn chặn nước biển, sóng dâng với các trận lũ bão lịch sử.

Hình 1.1 Hệ thống các tuyến đê của Hà Lan
4

Hình 1.2 Đập ngăn triều Maeslant Hà Lan (nguồn: internet)
Ở Mỹ, hệ thống đê nổi tiếng đã được xây dựng dọc theo sông Mississippi và sông
Sacramento. Đây được xem là hệ thống đê lớn nhất trên thế giới với tổng chiều dài
khoảng 5.600km. Đê được đắp ban đầu bởi những người định cư Pháp
ở Louisiana trong thế kỷ 18, chiều cao đê khi đó được đắp khoảng 0,91m chạy dài dọc
theo bờ sông khoảng 80km để bảo vệ thành phố New Orleans. Sau này vào năm 1882
các kỹ sư quân đội Mỹ kết hợp với Ủy ban sông Mississippi đã tiến hành mở rộng hệ
thống đê sông Mississippi bảo vệ các vùng đất dọc bờ sông trải dài từ Cairo,
Illinois đến đồng bằng sông Mississippi ở Louisiana với chiều cao đắp bình quân từ
7,3m đến 15m. Vùng ảnh hưởng của đê sông Mái hạ lưu được khai thác sử dụng [2].
Ở châu Á, một số tuyến đê đầu tiên được xây dựng vào khoảng năm 2600 trước Công
nguyên trên lưu vực sông Ấn (giữa Pakistan và Bắc Ấn Độ). Khoảng hơn 3.000 năm
trước vào thời kỳ Ai Cập cổ đại, hệ thống đê đã được xây dựng dọc theo bờ trái của
sông Nile, cho đến ngày nay tổng chiều dài lên tới khoảng 970km kéo dài từ
Aswan đến đồng bằng sông Nile trên bờ Địa Trung Hải. Trung Quốc cổ đại cũng là
thời kỳ mà nhiều tuyến đê đã được xây dựng để chống lại thiên tai lũ lụt bảo vệ dân cư
làng mạc và những cánh đồng rộng lớn. Ở Nhật Bản, do sơng, suối thường có chiều
dài ngắn và dốc nên mỗi khi có lũ thì thường xảy ra lũ tập trung nhanh và mạnh. Vì
vậy, người Nhật có nhiều biện pháp để quản lý ngăn dịng nước, trong đó đặc biệt quan
tâm tới việc xây dựng đê với tiêu chuẩn cao (High-Standard Levees - siêu đê). Các dự
án siêu đê được xây dựng từ những năm 1987 dọc theo các con sông lớn ở Kyoto và
Osaka như Tonegawa, Edogawa, Arakawa, Tamagawa, Yodogawa và Yamatogawa. Ở

5


trong phạm vi siêu đê người ta bố trí khơng gian để xây dựng cơ sở hạ tầng và xây
dựng đường khẩn cấp dọc theo dịng sơng (Hình 1.3) [3].

(a)

(b)

Hình 1.3 Đê an toàn cao ở Nhật Bản (nguồn: internet)
1.1.2 Ở Việt Nam
Lãnh thổ Việt Nam nằm trong vành đai nhiệt đới, có rừng núi trùng điệp, có đồng bằng
châu thổ lớn và cao nguyên hùng vĩ. Ở Việt Nam có hơn 2.370 con sơng có chiều dài
từ 10km trở lên, trong đó có 109 sơng chính, tạo nên mạng lưới dày đặc và những
đồng bằng phì nhiêu hiện nay, nhưng cũng gây nên khơng ít tai họa cho các thế hệ
người dân Việt Nam [4].
6


Trước hết nói về sơng Hồng, con sơng có châu thổ lớn quan trọng bậc nhất, gắn bó với
lịch sử đất nước, nơi đã hình thành nên văn minh sơng Hồng, cơ sở đầu tiên của nền
văn minh dân tộc. Châu thổ sơng Hồng rộng khoảng 15.000km2, được hình thành do
sức bồi đắp của sông Hồng là chủ yếu. Từ thưở xa xưa theo quy luật của tự nhiên, khi
chưa có bàn tay người khai phá, châu thổ sơng Hồng cũng ngổn ngang đầm lầy và lịng
sơng chia cắt. Nước lũ hàng năm tràn ngập châu thổ. Bùn cát hạt thơ lắng đọng ven
sơng, cịn phù sa hạt mịn theo nước đi bồi lắng xa hơn, gần sông bồi nhiều hơn hình
thành những dải đất cao, xa sơng bồi ít hình thành những ơ trũng tự nhiên. Những
vùng nước lũ chảy xiết ít bồi tụ hơn những vùng nước có lưu tốc nhỏ. Dần dần bộ mặt
châu thổ trở nên lồi lõm, điển hình là các ơ trũng ở xa sơng. Vết tích ngày nay cịn rõ
như: vùng trũng Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình nằm giữa sơng Hồng, sơng Đáy và
sông Đáy và sông Châu Giang; vùng sông Hồng, sơng Thái Bình, sơng Đuống,...
Ngồi ra cịn nhiều vùng trũng nhỏ ở ven biển, hoặc ở trung du mà hiện nay cịn thấy
rải rác ở các địa phương. Những ơ trũng tự nhiên, xa xưa đều ngập nước quanh năm và
rất lầy lội, có những cây cỏ, gai góc, sình lầy và hoang dại. Trong những buổi đầu sơ

khai của tổ tiên ta, con người chỉ biết lợi dụng những ô trũng để gieo trồng và gặt hái,
về sau dân số phát triển, con người đã chuyển sang nền kinh tế sản xuất nông nghiệp,
lấy cây lúa nước làm cây lương thực chủ yếu. Lúc này người Việt cổ đã bắt đầu nghĩ
đến việc đắp bờ khoanh vùng giữ nước và chống ngập trong mùa lũ. Khi dân số phát
triển và sống tập trung thì diện tích gieo cấy và cư trú càng phải mở rộng xuống những
vùng đất lớn hơn nhưng trũng thấp hơn, thì những bờ vùng bờ thửa thấp, nhỏ, khơng
cịn đủ sức đáp ứng những u cầu về ngăn nước lũ hàng năm, nên những bờ vùng
cũng phải được mở rộng và đắp cao thêm, từ đây những con đê đầu tiên được hình
thành. Theo thời gian cùng với kinh nghiệm chống lũ tích lũy trong q trình sản xuất,
các tuyến đê ngày càng được tơn cao, mở rộng, nối dài thêm.
Nhu cầu về trị thủy, hiểu theo nghĩa cụ thể ở đây là việc đắp những con đê khoanh
vùng tương đối quy mô mà những thư tịch cổ của Trung Quốc thường nói tới. Vào
khoảng vài ba thế kỷ trước và đầu công nguyên, nhiều người Trung Quốc đến nước ta
đã tận mắt nhìn thấy những con đê khoanh vùng quy mô. Giao Châu ký chép: “Huyện
7


Phong Khê đã có đê để phịng nước sơng Long Mơn (sơng Đà)” [5]. Hán thư, Quận
huyện chí chép: “Phía Tây Bắc huyện Long Biên quận Giao Chỉ đã có đê để giữ nước
sông” là những bằng chứng về đê điều cổ ở nước ta.
Vào buổi đầu Công nguyên, sau khi chiếm được nước ta, Cao Biền cho đắp đê bao
quanh thành Đại La. Đê dài 2.125 trượng 8 thước (khoảng 8.500m), cao 1 trượng 5
thước (khoảng 6m), việc đóng lỵ sở đô hộ của phong kiến Trung Hoa tại Thành Luy
Lâu (ngày nay thuộc huyện Thuận Thành, Bắc Ninh) chắc chắn khơng thể thực hiện
được nếu như khơng có đê, bởi những vùng đất thấp như vậy trong điều kiện tự nhiên
của lũ sông Hồng hằng năm, thường xuyên sẽ bị ngập vài ba mét trở lên trong vòng 1
đến 2 tháng trong năm [6].
Trong thời kỳ Bắc thuộc, nhân dân ta đã đắp đê nhưng kỹ thuật thô sơ, hầu hết các con
đê còn nhỏ và thấp. Đến thế kỷ IX đã có những con đê có chân đê rộng (khoảng 8m).
Sau khi Ngô Quyền dẹp tan quân Nam Hán (năm 938), xây dựng nền tự chủ, trải qua

các triều đại Ngô, Đinh, Tiền Lê sử cũ không có ghi chép gì về đê điều trị thủy, những
triều đại này đều ngắn ngủi và đầy biến động, nên nhiệm vụ củng cố nền độc lập, giữ
vững sự thống nhất dân tộc là nhiệm vụ hàng đầu. Tuy nhiên, công cuộc trị thủy chắc
chắn cũng không vượt khỏi khuôn khổ đắp đê khoanh vùng do nhân dân địa phương tự
tổ chức như trước đây.
Hiện tại, tổng số chiều dài hệ thống đê sông trong vùng đồng bằng sông Hồng là
3.000km, gồm 2.417km đê thuộc Bắc Bộ, và 420km ở các sông vùng Thanh - Nghệ
[7]. Hệ thống sông Hồng có 1.667km đê và 750km đê thuộc hệ thống sơng Thái Bình.
Hệ thống đê sơng Hồng có quy mơ lớn và hoàn thiện hơn so với các hệ thống đê cịn
lại. Các đê sơng thường có độ cao khơng q 10m [8]. Chiều cao trung bình của đê
sơng từ 6÷8m. Tuy nhiên hệ thống đê được xây dựng đã lâu đời trên nền đất yếu, đất
đấp đê cũng lấy từ địa phương và không đồng nhất. Nhiều kè cống rất cũ kỹ. Dọc theo
đê cịn có nhiều ao hồ làm nước lũ khó thốt. Dân cư q đơng đúc sống kế cận bờ đê.
Ngày nay, nhiều nhà cửa xây cất sát ngay trên bờ đê.

8


Hình 1.4 Các đê sơng trong vùng đồng bằng sơng Hồng (nguồn: internet)
Từ nghiên cứu lịch sử hình thành và phát triển của đê sơng đồng bằng sơng Hồng, ta
có thể rút ra những đặc điểm đê sông như sau:
- Hệ thống đê sơng đồng bằng sơng Hồng được hình thành là một quá trình dài hàng
trăm năm do nhiều thời đại và các thế hệ xây dựng nên. Mỗi thời đại có những quan
niệm và cách quản lý khác nhau nhưng quy tập lại là xây dựng một hệ thống đê điều
để bảo vệ vùng canh tác và các khu dân cư;
- Các tuyến đê và mặt cắt đê được hình thành một cách gần như tự phát, khơng được
quy hoạch, thiết kế trừ sau ngày cách mạng tháng Tám thành công. Các tuyến đê
hầu hết dựa và các đường liên thông xã, các cồn cao tự nhiên, các dải đất cao,... rồi
đắp nối liền thành hệ thống đê;
- Mặt cắt đê được bồi trúc dần từ thấp lên cao, không được đầm nén kỹ, phần lớn là

thi công bằng thủ cơng, trong thân đê cịn nhiều tạp chất hữu cơ, nhiều nơi có mối
làm tổ, tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất ổn định;

9


- Đặc điểm các dạng địa hình đặc biệt: hoạt động của sông Hồng và các sông nhánh
làm thay đổi đáng kể địa hình vùng ven sơng. Việc chuyển dịng, tạo dịng mới
thường theo một quy luật phức tạp, sơng Hồng có sự biến đổi dịng rất mạnh. Qua
nghiên cứu thấy sự dịch chuyển có tính chất chu kỳ qua lại [9].
Các dạng địa hình liên quan đến ổn định đê:
+ Địa hình cao nằm thành dải ven theo sơng: đây là loại địa hình cổ hình thành trên
các sản phẩm trầm tích sơng Hồng trong thời gian chưa có đê. Địa hình cao bị chia cắt
mạnh bởi các sơng nhánh;
+ Địa hình bãi bồi: chủ yếu phân bố ven sơng, hình thành tại các nơi sơng bị chuyển
dịng mạnh. Những đoạn đê được đắp trên các sống cát, hai bên là các ô trũng kéo dài
ven chân đê là nguyên nhân gây thấm sủi mạnh ở nền đê;
+ Địa hình trũng, đầm lầy: nó là sản phẩm của các sự cố vỡ đê hoặc do sự chuyển
dòng, lấp dòng gây nên. Tuy nhiên, nhiều năm gần đây Nhà nước đã tập trung san lấp
khá nhiều đầm lầy nhưng không tránh khỏi những tiềm ẩn của nó gây ra;
- Đặc điểm địa chất cơng trình nền đê đồng bằng sơng Hồng
Hệ thống đê sông Hồng chịu tác động trực tiếp của các đứt gãy sâu sông Hồng, sông
Chảy và sông Lô theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Các hoạt động kiến tạo, tân kiến
tạo không những tác động trực tiếp vào cơng trình, gây nứt nẻ đê mà cịn làm biến đổi
dịng sơng Hồng mạnh mẽ. Nó tác động trực tiếp vào đê và làm thay đổi cơ bản địa
chất nền đê, làm cho địa chất nền đê phức tạp theo cả mặt cắt dọc và mặt cắt ngang đê;
Do quá trình hình thành và đặc điểm nêu trên, về mặt địa tầng, địa chất ven sơng Hồng
có một số đặc điểm nổi bật như sau:
+ Tầng thông nước chính từ cuội sỏi, cát hạt thơ đến mịn phân bố khắp khu vực với độ
sâu bề mặt khác nhau;

+ Lớp cát pha, cát bụi phân bố không đồng đều, chiều dày khơng lớn, nó có ảnh hưởng
trực tiếp đến nền đê;
+ Tầng đất yếu chủ yếu là bùn tuổi Holocene, phân bố gần mặt đất gây nên biến dạng
lún lớn và trượt lở mái đê. Tính chất vật lý cơ học của các lớp đất chủ yếu cấu tạo nên

10


nền đê được phân ra 4 dạng liên quan đến độ ổn định cơng trình: Lớp đất rời với hệ số
thấm lớn; đất dính có cường độ cao; đất bùn và đất sét; đất sét pha cát bụi.
Với đặc điểm địa chất nêu trên thường có các sự cố liên quan đến địa chất như sau:
+ Thẩm lậu, đùn sủi thân và nền đê dẫn đến lún sụt đê;
+ Xói lở bờ sông gây nên mất ổn định đê;
+ Lún nứt mặt đê gây lồi lõm, làm mất ổn định đê, gây khó khăn trong giao thơng;
+ Sạt trượt mái đê, nứt dọc đê làm mất ổn định đê;
+ Tác động trực tiếp của các hoạt động kiến tạo gây nên nứt dọc đê, nứt ngang đê có
khi từ bãi sơng kéo vào.
- Tính ổn định tương đối cao: gần như tất cả các đê thuộc đồng bằng sông Hồng được
đắp bằng đất tại chỗ và có lịch sử hàng trăm năm nên đã được thử thách nhiều năm.
Hầu hết các tuyến đê hiện nay đã đủ mặt cắt thiết kế, các tiềm ẩn về các sự cố có thể
xảy ra đã được giảm thiểu;
- Các tuyến đê đồng bằng sông Hồng hầu hết đi qua các khu dân cư đông đúc, các thị
trấn, phường, xã. Đặc biệt, sau những năm 90 nhiều đoạn đê qua các khu công
nghiệp và đã được cứng hóa mặt đê, thuận tiện cho giao thông và tạo thành mạng
lưới giao thông chung của vùng hoặc địa phương.
1.2 Hệ thống đê sông tỉnh Bắc Ninh
Tỉnh Bắc Ninh có nhiều tuyến đê sơng từ cấp IV đến cấp I. Trong đó, các tuyến đê cấp
I gồm có: hữu Đuống dài 38,00km; hữu Thái Bình dài 9,68km. Đê cấp II có tuyến đê
tả Đuống dài 31,70km. Các tuyến đê cấp III gồm: đê hữu Cầu dài 53,50km; đê hữu Cà
Lồ dài 6,25km. Đê cấp IV gồm tuyến đê tả, hữu sông Ngũ Huyện Khê với tổng chiều

dài 48,30km (bờ tả dài 24,80km; bờ hữu dài 23,50km). Trong những năm qua bằng
nhiều nguồn vốn khác nhau, hệ thống đê điều tỉnh Bắc Ninh đã và đang được đầu tư
cải tạo, nâng cấp, mở rộng mặt đê, gia cố thân và nền đê, cứng hóa mặt đê,... Về cơ
bản mặt cắt đê hiện trạng đã đáp ứng yêu cầu chống lũ thiết kế theo Tiêu chuẩn phòng
chống lũ đồng bằng sông Hồng.

11