nghiên cứu nguyên nhân gây mất ổn định và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông bằng giang tỉnh cao bằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI





Vũ Mạnh Tiến


NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI
PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG BẰNG GIANG TỈNH CAO BẰNG




LUẬN VĂN THẠC SĨ







Hà Nội – 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Vũ Mạnh Tiến



NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI
PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG BẰNG GIANG TỈNH CAO BẰNG

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
Mã số: 60- 58- 40


LUẬN VĂN THẠC SĨ


Người hướng dẫn khoa học:
GS.TS. Ngô Trí Viềng







Hà Nội – 2013
31TMỤC LỤC
31TMỞ ĐẦU31T 1
31T1.31T 31TTính cấp thiết của Đề tài31T 1
31T2.31T 31TMục đích của nghiên cứu31T 3
31T3.31T 31TĐối tượng và phạm vi nghiên cứu31T 3
31T4.31T 31TCách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu31T 4

31T5.31T 31TKết quả dự kiến đạt được31T 4
31T6.31T 31TBố cục của luận văn31T 4
31TCHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 5
31T1.1.31T 31TTình hình ứng dụng công trình bảo vệ bờ sông trên thế giới31T 5
31T1.1.1.31T 31TTình hình ứng dụng công trình bảo vệ bờ sông trên thế giới31T 5
31T1.1.2.31T 31TPhân loại công trình bảo vệ bờ sông31T 8
31T1.2.31T 31TTình hình ứng dụng công trình bảo vệ bờ sông ở Việt Nam31T 16
31T1.2.1.31T 31TCác loại công trình bảo vệ bờ truyền thống31T 16
31T1.2.2.31T 31TNhững tiến bộ khoa học mới đạt được trong nghiên cứu bảo vệ bờ sông31T 18
31TCHƯƠNG II31T:31T ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ THỰC TRẠNG XÓI LỞ BỜ SÔNG
BẰNG GIANG 22
31T2.1.31T 31TĐặc điểm tự nhiên31T 22
31T2.1.1.31T 31TVị trí địa lý31T 22
31T2.1.2.31T 31TĐặc điểm lưu vực31T 23
31T2.1.3.31T 31TĐặc điểm địa hình địa mạo31T 23
31T2.1.4.31T 31TĐiều kiện khí tượng thủy văn31T 23
31T2.1.5.31T 31TĐiều kiện địa chất công trình31T 23
31T2.1.6.31T 31TĐặc điểm địa chất thủy văn31T 26
31T2.2.31T 31THiện trạng xói lở bờ sông Bằng Giang31T 27
31T2.3.31T 31THiện trạng về lòng dẫn và xói lở bờ trong khu vực nghiên cứu31T 32
31T2.4.31T 31THiện trạng tuyến kè nghiên cứu31T 33
31T2.5.31T 31TDiễn biến lòng dẫn của sông Bằng Giang trong những năm gần đây31T34
31T2.6.31T 31TĐánh giá thực trạng về xói lở bờ sông Bằng Giang31T 35
31TCHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN GÂY XÓI LỞ VÀ CÁC GIẢI
PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG BẰNG GIANG 36
31T3.1.31T 31TNguyên nhân gây xói lở bờ sông Bằng Giang31T 36
31T3.1.1.31T 31TKhái quát chung nguyên nhân xói lở bờ sông31T 36
31T3.1.2.31T 31TNguyên nhân gây xói lở bờ sông Bằng Giang31T 37
31T3.2.31T 31TCác dạng mất ổn định của đê sông:31T 47

31T3.3.31T 31TCác giải pháp bảo vệ bờ đã được xây dựng trên sông Bằng Giang31T 50
31T3.3.131T 31TLoại công trình đơn giản31T 51
31T3.1.2.31T 31TLoại công trình bán kiên cố31T 51
31T3.1.3.31T 31TLoại công trình kiên cố31T 51
31T3.4.31T 31TNghiên cứu đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ trên sông Bằng Giang31T 52
31T3.4.1.31T 31TVề vật liệu xây dựng31T 52
31T3.4.2.31T 31TVề kết cấu công trình31T 53
31T3.4.3.31T 31TĐề xuất các giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng Giang31T 53
31T3.5.31T 31TỨng dụng kết quả nghiên cứu để đề xuất giải pháp thiết kế kè sông
Bằng Giang đoạn chảy qua thành phố Cao Bằng (từ Ko đến T100 dài
2447,15m)
31T 58
31T3.5.1.31T 31TVị tri tuyến kè31T 58
31T3.5.2.31T 31TĐiều kiện địa hình31T 58
31T3.5.3.31T 31TĐiều kiện địa chất công trình31T 59
31T3.5.4.31T 31TĐiều kiện cung cấp vật liệu xây dựng31T 61
31T3.5.5.31T 31TCấp công trình và quy mô xây dựng31T 62
31T3.5.6.31T 31TCác chỉ tiêu tính toán:31T 62
31T3.5.7.31T 31TCác thông số kỹ thuật chính31T 62
31T3.5.8.31T 31TCác giải pháp kết cấu công trình31T 63
31T3.5.9.31T 31TTính toán ổn định tổng thể kè31T 71
31T3.5.10. Tính toán kinh phí đầu tư xây dựng31T 80
31T3.5.11. Lựa chọn giải pháp kết cấu31T 81
31TKẾT LUẬN31T 83
31TI.31T 31TNhững kết quả đạt được của luận văn31T 83
31TII.31T 31THạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo31T 85
31T1.31T 31TNhững hạn chế của luận văn31T 85
31T2.31T 31THướng nghiên cứu tiếp theo31T 85
31TIII. Kiến nghị 85
31TLỜI CẢM ƠN

31TQua 06 tháng tiến hành làm luận văn, với sự giúp đỡ tận tình của các
thầy cô Khoa sau Đại học, các thày cô Khoa Công trình Trường Đại học
Thủy lợi và của các bạn bè đồng nghiệp cùng với sự nỗ lực của bản thân cũng
như sự tạo điều kiện của cơ quan nơi công tác, luận văn thạc sỹ ‘’
31TNghiên cứu
nguyên nhân gây mất ổn định và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng
Giang tỉnh Cao Bằng’’ đã được hoàn thành.
31TTác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của GS.
TS. Ngô Trí Viềng để tác giả hoàn thành được luận văn.
Xin chân thành cảm ơn:
- Các thầy cô
31TKhoa sau Đại học, Khoa Công trình Trường Đại học
Thủy lợi đã giảng dạy, giúp đỡ rất nhiệt tình trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận văn này.
31T- Phòng đào tạo, Thư viện trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, đã tạo điều
kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành khóa học cũng như hoàn thành luận văn.
31T- Ban quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng – Sở Nông nghiệp và PTNT
Cao Bằng, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình thực hiện
luận văn.
31T- Viện Bơm và Thiết bị Thủy lợi – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam,
đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện
luận văn.
31T- Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện về thời gian cũng như
về chuyên môn để tác giả có thể hoàn thành luận văn.
31T Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2013



Vũ Mạnh Tiến
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của Đề tài:
Nằm cách thủ đô Hà Nội 286 km về phía Bắc, thành phố Cao Bằng là
trung tâm kinh tế, chính trị và văn hoá của tỉnh Cao Bằng. Thành phố Cao
Bằng được ví như một ốc đảo được bao bọc xung quanh là sông và núi. Từ
đài tưởng niệm các anh hùng liệt sỹ có thể ngắm toàn cảnh thị xã Cao Bằng.
Lưu vực thoát nước về mùa mưa của toàn bộ thành phố chủ yếu ở hai con
sông Bằng Giang và sông Hiến.
Sông Bằng (còn gọi là sông Bằng Giang) bắt nguồn từ tỉnh Quảng Tây
- Trung Quốc chảy theo hướng Tây bắc - Đông nam vào Cao Bằng tại cửa
khẩu Sóc Giang, xã Sóc Hà, huyện Hà Quảng. Từ xã Sóc Giang, sông chảy
theo hướng Đông nam qua các huyện Hà Quảng, Hòa An, Thành phố Cao
Bằng và huyện Phục Hòa. Đoạn sông chảy qua Cao Bằng được kết thúc
tại cửa khẩu Tà Lùng, xã Mỹ Hưng, huyện Phục Hoà (phía Đông nam Cao
Bằng) trước khi đổ vào tỉnh Quảng Tây, Trung Quốc.
Sông Bằng có tổng chiều dài khoảng 108 km, trên đất Việt Nam sông
Bằng có chiều dài khoảng 90 km, độ cao bình quân lưu vực là 482m. Diện
tích tự nhiên toàn lưu vực tính đến cửa khẩu Tà Lùng là 4.740km
P
2
P, trong đó
thuộc địa phận Việt Nam là 4.264km
P
2
P, thuộc địa phận Trung Quốc 476kmP
2
P.
Độ cao bình quân lưu vực là 482m, chiều rộng trung bình lưu vực là 44,5 km.
Lòng sông Bằng Giang có chiều rộng từ 60 đến 100m với tổng lượng dòng
chảy 3,73 tỷ m
P

3
P/năm sông Bằng đã và đang mang lại nguồn lợi rất lớn đối với
tỉnh Cao Bằng, cụ thể:
- Là nguồn cung cấp nước sinh hoạt, công, nông nghiệp;
- Là tuyến tiêu thoát lũ chủ yếu;
- Là tuyến giao thông vận tải thủy quan trọng;
- Là nguồn cung cấp vật liệu xây dựng như cát, sỏi, đá;
Trang 1
- Là nguồn cung cấp nguồn thủy sản phong phú;
- Góp phần cải thiện, điều hòa môi trường, sinh thái;
- Dọc theo chiều dài sông còn có các công trình kiến trúc, giao thông,
cầu phà, bến cảng và các công trình thủy lợi quan trọng khác.
Những nguồn lợi trên cho thấy vai trò quan trọng của sông Bằng Giang
đối với quá trình phát triển kinh tế, xã hội của tỉnh Cao Bằng nói riêng cũng
như của các tỉnh thành có sông chảy qua nói chung. Tuy nhiên, bên cạnh
những nguồn lợi mang lại thì những năm gần đây, do diễn biến thời tiết biến
đổi thất thường, diễn biến dòng chảy trên sông Bằng có sự biến đổi rất khó
lường. Bên cạnh đó việc xuất hiện ngày càng nhiều các công trình trên sông
để phục vụ cơ sở hạ tầng và giao thông cũng ảnh hưởng rất lớn tới việc thoát
lũ và chế độ thủy lực của lòng dẫn.
Sông Bằng Giang đoạn chảy qua Thành phố Cao Bằng với chiều dài
khoảng 6,0km, có độ dốc tự nhiên lớn, lưu tốc dòng chảy lớn, lưu lượng và
mực nước thay đổi tương đối nhanh, dưới lòng sông có nhiều cát, cuội sỏi,
lòng dẫn kém ổn định, chỗ bị bồi, chỗ bị xói và đặc biệt là vấn đề xói lở bờ.
Ngoài ra nhân dân hai bên bờ sông cũng tự ý xây dựng nhiều các công trình
lấn chiếm hoặc có chỗ bị san gạt làm ruộng canh tác, các tác động của con
người ảnh hưởng xấu tới việc tiêu thoát lũ và chế độ thủy lực dòng chảy của
sông.
Thực tại, ở ven hai bên bờ sông Bằng Giang đã và đang bị xói lở mạnh,
hiện tại bờ sông bị sạt lở và lõm sâu vào trong bờ (nhiều chỗ bị lõm sâu

khoảng 15 đến 20m vào phía bờ). Sạt lở bờ sông đe dọa nghiêm trọng đến sự
an toàn của các ngôi nhà của những hộ dân sinh sống dọc hai bên bờ sông
Bằng Giang và các cơ sở hạ tầng nằm ven hai bên sông. Hiện trạng diễn biến
xói lở bờ còn đang diễn ra rất phức tạp do chế độ thủy lực lòng dẫn thay đổi
với những tác động của tự nhiên và con người. Ngoài ra xói lở bờ cũng do
Trang 2
điều kiện địa chất biến đổi phức tạp ở suốt dọc chiều dài sông Bằng, phía trên
là lớp đất phủ có nguồn gốc chủ yếu là đất trầm tích và một phần là đất san
lấp, thành phần chủ yếu của lớp này là là sét, sét pha, cát pha, cát lẫn nhiều
dăm sạn, gạch đá không đồng nhất. Vào mùa mưa lưu lượng lớn cùng với độ
dốc đáy sông cũng lớn, nên các lớp cát, sỏi, cuội ở chân bờ sông dễ bị nước
cuốn trôi và gây ra hiện tượng sạt lở bờ nghiêm trọng.
Trong tương lai, cùng với sự phát triển chung của tỉnh sẽ xuất hiện
ngày càng nhiều các khu công nghiệp, các công trình giao thông, hạ tầng cơ
sở trong tỉnh cũng như ở dọc hai bên bờ sông Bằng Giang sẽ dẫn đến việc
gây biến đổi lòng dẫn sông Bằng Giang ngày càng phức tạp và mãnh liệt hơn.
Chính vì vậy, để khai thác tổng hợp nguồn nước có hiệu quả, bền vững
và nhằm giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo an toàn, ổn định đời sống của nhân dân
Thành phố Cao Bằng nói riêng, nhân dân trong tỉnh nói chung thì việc
‘’Nghiên cứu nguyên nhân gây mất ổn định và đề xuất giải pháp bảo vệ
bờ sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng’’ là rất cấp thiết hiện nay.
2. Mục đích của nghiên cứu:
Đánh giá nguyên nhân mất ổn định và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ
sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Các phương án công trình bảo vệ bờ sông
Bằng Giang tương ứng với từng đoạn sông.
- Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ thời gian nghiên cứu có hạn,
đề tài tập trung nghiên cứu các giải pháp ổn định mái và bờ sông Bằng Giang
đoạn chảy qua Thành phố Cao Bằng tỉnh Cao Bằng (từ Ko đến T100 dài

2447,15m).


Trang 3
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng hợp, thu thập tài liệu thực tế, đánh giá và phân tích
cụ thể hiện trạng.
- Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và mô hình toán để tìm
lời giải chính xác.
+ Nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp tính toán ổn định, thấm,
thuỷ lực trong và ngoài nước. Lựa chọn một phương pháp tính toán phù hợp
với điều kiện Việt Nam.
+ Mô hình toán để giải bài toán ổn định kè, tìm ra nguyên nhân và đưa
ra giải pháp bảo vệ bờ.
5. Kết quả dự kiến đạt được:
- Tìm ra được nguyên nhân gây sạt lở bờ, và nguyên nhân phá hoại các
công trình bảo vệ trên hệ thống sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng.
- Tổng hợp, đánh giá kiến nghị các giải pháp công trình, so sánh ưu
nhược điểm của các giải pháp từ đó kiến nghị giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng
khu vực Thành phố Cao Bằng tỉnh Cao Bằng hiệu quả, an toàn và kinh tế.
6. Bố cục của luận văn:
Phần mở đầu
Chương I: Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công trình bảo vệ bờ sông
trên thế giới và ở Việt Nam.
Chương II: Xác định các nguyên nhân gây mất ổn định các công trình
bảo vệ bờ trên hệ thống sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng.
Chương III: Đề xuất biện pháp bảo vệ bờ Tả sông Bằng Giang tỉnh
Cao Bằng đoạn chảy qua Thành phố Cao Bằng từ Ko đến T100 dài
2447,15m.
Kết luận và kiến nghị.

Tài liệu tham khảo.
Trang 4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG
TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1.1. Tình hình ứng dụng công trình bảo vệ bờ sông trên thế giới
1.1.1. Tình hình ứng dụng công trình bảo vệ bờ sông trên thế giới
Sạt lở bờ sông đã và đang là vấn đề bức xúc, là kẻ thù của loài người từ
trước đến nay. Như chúng ta đều biết nước có vai trò vô cùng lớn đối với sự
phát triển của loài người, có thể nói nguồn nước là nguồn gốc đảm bảo cho sự
sống của mọi sinh vật thế giới, là thứ không thể thiếu trong sự tồn vong của
con người. Do đó ngay từ khi mới hình thành con người đã luôn tìm đến, định
cư và sinh sống ở những nơi gần nguồn nước nhất là ven các sông, suối.
Những con sông, dòng suối ngoài việc cung cấp nguồn nước phục vụ con
người còn là nơi cung cấp nguồn lương thực thực phẩm phong phú, cung cấp
đất đai, nguồn phù sa phong phú để phục vụ sản xuất, giúp con người tồn tại
và phát triển. Tuy nhiên bên cạnh đó thì việc sạt lở bờ sông cũng gây thiệt hại
nặng nề cho các hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sông như gây mất đất
nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thể hủy hoại toàn bộ
một khu dân cư sinh sống gần sông. Do đó trong quá trình sinh tồn và phát
triển con người luôn phải tìm cách phòng chống, và chế ngự các thảm hoạ do
các dòng sông, con suối mang lại đặc biệt là vấn đề sạt lở bờ để tồn tại.
Trên thế giới lịch sử nghiên cứu và ứng dụng xây dựng các công trình
bảo vệ bờ sông có từ rất lâu xuất phát điểm từ những vật liệu thô sơ sẵn có
(cọc gỗ, tre, đá hộc, đá dăm), đến vật liệu mới (thảm bê tông, thảm đá, cừ bản
bê tông cốt thép ứng suất trước, cừ bản nhựa vinyl )
Những nghiên cứu liên quan đến vấn đề xói lở bờ sông, lòng dẫn, bồi
lắng lòng dẫn bao gồm: xác định nguyên nhân, quy luật diễn biến lòng dẫn,
nghiên cứu các giải pháp phòng chống giảm nhẹ thiệt hại do xói lở bờ, bồi
Trang 5

lắng lòng dẫn đều thuộc các lĩnh vực khoa học động lực lòng sông, chuyển
động bùn cát và chỉnh trị sông.
Trên thế giới khoa học về động lực dòng sông, bắt đầu được phát triển
mạnh trong nửa thế kỷ XIX ở các nước Âu Mỹ. Những nghiên cứu của các
nhà khoa học Pháp như Du Boys về chuyển động bùn cát, Barré de Saint-
Venant về dòng không ổn định, L.Fargue về hình thái sông uốn khúc vẫn giữ
nguyên giá trị sử dụng đến nay.
Từ những năm đầu của thế kỷ XX đến nay, ở các nước phát triển như
Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Hà Lan, Nhật, Canađa, Nga, Trung Quốc việc nghiên
cứu thuỷ lực sông ngòi, diễn biến lòng dẫn, chất lượng nước, vận chuyển bùn
cát, hình thái sông cũng như về công trình bảo vệ bờ đã thu được những
thành tựu khoa học được ghi nhận kể cả về lý thuyết và thực nghiệm. Với
đóng góp của các nhà khoa học Liên Xô như: Lotchin V.M về tính ổn định
của lòng sông, của Bernadski N.M về chuyển động hai chiều, của Makkavêep
V.M về dòng thứ cấp, của Velikanop M.A về quá trình diễn biến lòng sông,
của Gôntrarốp V.N và Lêvi I.I về chuyển động bùn cát của Altunin S.T, của
Grisanin K.B, của Kariukin S.N về chỉnh trị sông, ở Tây Âu có E.Meyer
Peter và Muller về những công trình về chuyển động bùn cát, của Anh
Kennedy R.G về hình thái lòng sông ổn định, Lindley E.S và Laccy với " lý
thuyết chế độ", Einstein H.A, Ven-ten-Chow, Ning-chien là các nhà khoa học
Mỹ có rất nhiều công trình nghiên cứu về dòng chảy và chuyển động bùn cát.
Các nhà khoa học Trung Quốc có Sa Ngọc Thanh, Tạ Giám Hoành, Trương
Thuỵ Cẩn, Đậu Quốc Nhân, Tiền Ninh đã có rất nhiều nghiên cứu về năng
lượng dòng chảy có và không mang bùn cát, chỉ tiêu khởi động và ổn định
lòng dẫn.
Từ những năm 60 thế kỷ XX đến nay việc nghiên cứu xói lở bờ, lòng
dẫn từ đó đưa ra các giải pháp, hướng quy hoạch lòng dẫn, cũng như phục vụ
Trang 6
công tác chỉnh trị đã được tối ưu hoá bởi các tiến bộ khoa học. Đặc biệt trong
kỹ thuật tính toán có những bước phát triển vượt bậc trong việc mô hình hoá

các hiện tượng thuỷ lực phức tạp (Dùng các mô hình mô phỏng dòng chảy
2D, 3D mô phỏng diễn biến lòng dẫn Mike11, Mike21c). Cho kết quả khá
chính xác. Ngoài ra, trong các thập niên gần đây các nhà khoa học đã sử dụng
GIS vào nghiên cứu dự báo biến hình ngang lòng dẫn.
Các công trình bảo vệ bờ ngày càng hiện đại và đạt chất lượng tốt, kỹ
mỹ thuật ngày càng được chú trọng. Chất lượng, kỹ thuật và nhu cầu bảo vệ
bờ sông gắn liền với trình độ phát triển về kinh tế và khoa học kỹ thuật. Ở các
nước càng phát triển nhu cầu bảo vệ bờ sông càng nhiều và với mức độ càng
cao. Thể hiện rất rõ trong việc lựa chọn vật liệu và hình thức kết cấu công
trình bảo vệ bờ.
Việc bảo vệ bờ sông tại các khu vực thành thị và các thành phố, các đê
chính bảo vệ cho vùng kinh tế quan trọng đã bảo vệ ở mức cứng hoá các bờ
sông bằng đá hoa cương, bê tông, gạch đá xây, thảm bê tông FS, bản cọc bê
tông cốt thép dự ứng lực
Các khu vực nông thôn, xa khu dân cư, các đê có cấp độ thấp thì mức
độ bảo vệ thấp hơn, việc bảo vệ theo nguyên tắc giữ vững ổn định của toàn
tuyến sông. Xây dựng các công trình chỉnh trị, đê, kè để bảo vệ là chính, chấp
nhận có sự hư hỏng, sửa chữa để giữ vững ổn định của lòng dẫn, sử dụng các
phương pháp nuôi lòng dẫn, như khơi thông bùn cát đáy sông, đổ cát, đá và
hỗn hợp cát đá xuống đáy sông ở những vị trí thích hợp để chống sạt lở bờ
sông.
Ngoài ra, hiện nay xu thế sử dụng những vật liệu rẻ tiền dễ kiếm, thân
thiện với môi trường như kè sinh thái đang là xu thế được lựa chọn.
Trang 7
1.1.2. Phân loại công trình bảo vệ bờ sông
Phân loại công trình bảo vệ bờ sông có thể phân thành nhiều loại theo
vật liệu xây dựng, thời gian, tuổi thọ, quan hệ mực nước, mục đích, hình thức
và tính năng của công trình, hình thức kết cấu
a, Theo hình thức công trình gồm:
- Kè bảo vệ mái dốc;

- Hệ thống mỏ hàn;
- Kè hoàn lưu;
- Các hệ thống lái dòng…
b, Theo kết cấu công trình gồm:
- Kè có kết cấu tơi rời linh hoạt tự điều chỉnh: Các cấu kiện riêng
biệt có hình dạng hợp lý tự liên kết có khả năng tự điều chỉnh (loại này có
nhiều hình dạng đặc biệt). Các cấu kiện này được nghiên cứu trong các bể
sóng ở các phòng thí nghiệm của các nước tiên tiến trên thế giới. Các loại cấu
kiện có kết cấu tiêu biểu, đang được áp dụng rộng rãi bao gồm:
+ Loại cấu kiện Tetrapod: Tetrapod bằng bê tông đúc sẵn có bốn tay
vươn ra từ trục trung tâm có hệ số rỗng η =50%, loại này thường dùng ở Hà
Lan, Pháp, ấn độ, Việt nam và nhiều nước trên thế giới. Cấu kiện này đã được
Danel, Chapus, Paage, Wather (1960), Jackson (1968), Hudson ( 1974) thí
nghiệm trong các bể sóng.

H×nh 1.1: CÊu kiÖn Tetrapod
Trang 8
+ Loại cấu kiện Dolos: Là loại dạng neo có hệ số rỗng η =63%, loại
này được dùng phổ biến ở Mỹ, Tây Âu và Nam Phi. Cấu kiện này đã được thí
nghiệm trong các bể sóng, khả năng móc nối tốt. Đây là loại có hệ số ổn định
cao.

H×nh 1.2: CÊu kiÖn Dolos

+ Loại cấu kiện X-bloc: Là khối bê tông dạng chữ X có hệ số rỗng η
=47%, loại này phát triển ở Mỹ. Cấu kiện này đã được Jackson (1968),
Robert Hudson thí nghiệm trong các bể sóng. Cũng như loại Tetrapod các
tác giả tiến hành thí nghiệm và lập biểu đồ quan hệ giữa số lượng X-bloc trên
100m2 và trọng lượng của nó trong 1m3. Cấu kiện này thường được áp dụng
cho bảo vệ bờ biển.

Trang 9

H×nh 1.3: CÊu kiÖn X-bloc

+ Loại cấu kiện Akmon: Là khối bê tông dạng cái đe có hệ số rỗng η
=55% -:- 60%. Cấu kiện này đã được Paage và Wather tiến hành thí nghiệm
tại Viện Thuỷ lực Delft Hà Lan (1962- :-1963).

H×nh 1.4: CÊu kiÖn Akmon
Trang 10
- Kè có kết cấu liền khối: Là loại kè có trọng lượng lớn đảm bảo an
toàn, chống được sự tác động của sóng, giảm được chiều dày của khối, loại
này chia ra thành các dạng sau:
+ Dạng tấm bê tông đổ tại chỗ : Kè được cấu tạo bởi các tấm bê tông
cốt thép đổ tại chỗ, chia thành các tấm có các kích cỡ khác nhau: ( 2x2)m,
(3x3)m, (4x4)m, (5x5)m, (10x10)m, (15x15)m hoặc (20x20)m. Loại này
được sử dụng rộng rãi trên thế giới, nhưng có nhược điểm nếu xây dựng trên
nền đất yếu dễ bị gẫy sập từng mảng, rất khó trong cải tạo, sửa chữa.
+ Dạng kè đá xây liền khối : Các khối được xây bởi đá hộc vữa xi
măng cát mác 100-:-150 # dày 30 đến 35 cm có kích thước (92x2)m, giữa các
khối lớn có khớp nối (Bao tải nhựa đường, hoặc giấy dầu tẩm nhựa đường)
và có bố trí các lỗ thoát nước mái.
+ Dạng kè xây bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn: Các cấu kiện bê tông
đúc sẵn có dạng hộp vuông hoặc hộp chữ nhật kích cỡ (1x0,4x0,25) m xây
bằng vữa xi măng cát, sau đó trát mặt ngoài một lớp vữa xi măng cát vàng
dày 2-:-3cm tạo thành bản lớn kích thước (4x2)m hoặc (2x6)m.
- Kè kết cấu liên kết linh hoạt tạo thành băng và mảng: Như đã nêu
ở trên loại kè kết cấu tơi rời thì yêu cầu đặt ra là trọng lượng viên đá phải đủ
lớn mới đảm bảo chống được tác động của sóng và dòng chảy. Trong thực tế,

không phải vật liệu nào cũng đảm bảo kích thước như trên, vì vậy để giảm
trọng lượng của cấu kiện mà vẫn chống được sóng và tác động của dòng chảy
cần liên kết các cấu kiện có trọng lượng và kích thước nhỏ lại với nhau thành
từng băng dài ghép liền kề nhau thành từng mảng lớn, tiêu biểu là các loại
sau:
+ Loại cấu kiện liên kết hai chiều: Các cấu kiện bê tông đúc sẵn hình
vuông, hoặc hình chữ nhật có hèm vuông ở góc hai cạnh đối diện. Lắp ghép
trên mái theo hình thức lợp ngói. Loại này được sử dụng rất rộng rãi. Tuy
Trang 11
nhiên, loại này rất dễ bị phá hoại dưới áp lực đẩy nổi áp lực sóng xô, hoặc
sóng rút gây mô men lật.
+ Loại cấu kiện liên kết mộng (liên kết thành hàng dài): Các cấu kiện
bê tông đúc sẵn có hình vuông, hoặc hình chữ nhật ở hai cạnh đối diện được
tạo thành một đầu liên kết mộng và một đầu hèm liên kết với nhau thành
băng dài. Các băng này được lắp ghép liền kề để tạo thành băng lắp ghép bảo
vệ mái.
+ Loại cấu kiện liên kết mấu thành mảng Terrafix: Liên kết khối bê
tông đúc sẵn có mấu thành mảng rất linh hoạt, khi biến dạng cấu kiện xoay
quanh trục của mấu. Nhưng khuyết điểm của loại cấu kiện này là cũng dễ bị
phía hoại do tác dụng của sóng, cấu kiện loại này được sử dụng nhiều ở Mỹ,
Pháp, Anh.
+ Loại cấu kiện liên kết móc hai chiều thành mảng lớn (Flex-slab
system): Loại này là những khối bê tông đúc sẵn móc cài với nhau ở hai đầu,
có thể chống trượt, chống nâng khi chịu tác dụng của sóng cũng như tác dụng
của dòng chảy. Qua thí nghiệm cho kết quả với khối liên kết móc dạng mộng
ở hai phía Flex- slab có kích thước (50x50x16) cm có tác dụng bảo vệ tương
đương với khối Gabion dày 30 cm.
Việc sử dụng các loại cấu kiện liên kết linh hoạt thành mảng là một
trong bước tiến lớn trong công nghệ hoá, cơ giới hoá trong xây dựng công
trình bảo vệ bờ và mái đê biển. Loại kết cấu này có ưu điểm là thích hợp với

loại nền tương đối ổn định, không có hiện tượng lún cục bộ lớn với điều kiện
lớp lọc phải đảm bảo, và các mối liên kết bền vững, đây là loại liên kết được
sử dụng nhiều trên thế giới tuy nhiên nhược điểm và hạn chế của loại kết cấu
này là các mối liên kết thường bị gẫy khi được lát trên loại nền mềm yếu.
Trang 12
- Dạng kè thảm đá lưới thép bao gồm các loại sau:
+ Rọ đá lưới thép: Rọ thép có chiều dày từ 30 cm đến 2m, kích thước
mặt bằng có nhiều loại tuỳ theo kết cấu và hình thái bảo vệ (1x1)m, hoặc
(1x2)m, (2x4)m. Thép làm khung rọ có đường kính từ 6-:-10mm, thép làm
lưới có đường kính từ 2-:-3mm thường mạ kẽm và bọc nhựa PVC, đường
kính mắt lưới (6x8)cm, (10x10)cm tuỳ theo đường kính đá có thể khai thác.

Hình 1.5: Kè bằng rọ đá lưới thép
+ Thảm đá lưới thép: là sự phát triển của rọ đá lưới thép, thảm có chiều
dày từ 30-50 cm, kích thước thảm khác nhau phụ thuộc vào thiết bị thi công,
thường có kích thước mặt bằng (2x2)m, (2x3)m, (2x4)m, (2x5)m, (2x10)m.

Hình 1.6: Thảm đá lưới thép
Trang 13
Hiện nay thảm đá lưới thép được sản xuất chủ yếu bằng công nghiệp.
Một trong những loại thảm đá lưới thép được áp dụng nhiều là loại thảm đá
có tên gọi Reno Mattress của hãng MACCAFERRI- Australia, thực chất đây
là các rọ đá (gabion) cải tiến với ưu điểm là tăng tốc độ thi công, tăng ổn định
hơn so với rọ đá lưới thép nhưng nhược điểm là việc thi công phức tạp hơn
dễ gây sai lệch vị trí do có dòng chảy tác động và khó điều chỉnh, gây ra
chồng lấn hoặc tách rời, đồng thời trên nền mềm yếu bị lún sẽ dễ gây xói trôi,
mất ổn định.
- Dạng kết cấu xâu thành thảm bao gồm :
+ Thảm bê tông liên kết móc thép: Đây là dạng kết cấu mà các viên
thảm bê tông cốt thép được liên kết với nhau bởi cốt thép. Ưu điểm của kết

cấu dạng này là có trọng lượng lớn, không bị dòng chảy cuốn trôi, đặc biệt
nếu sử dụng để đè lên đá thả giữ cho mái ổn định. Nhược điểm là: Trọng
lượng của khối nặng sẽ dẫn đến hiện tượng nền lún cục bộ tạo ra mặt thảm
không phẳng mà gồ ghề gấp khúc; Bảo vệ nền mái đất qua lớp vải lọc sẽ
không đảm bảo ổn định lâu dài vì khe hở quá lớn; Dễ bị dồn đống gấp khúc
do kết cấu móc nối mềm, lỏng khó thi công và các liên kết móc thép dễ bị ăn
mòn, rỉ, đứt nên tuổi thọ không cao từ đó làm mất tác dụng liên kết của các
tấm bê tông, thảm sẽ bị tách rời thành các cấu kiện độc lập gây phá hoại công
trình.
+ Thảm bê tông xâu bằng dây cáp: Thảm được cấu tạo dùng dây cáp
xâu các viên bê tông đúc sẵn liên kết lại với nhau sau đó dùng cẩu nâng đặt
phủ vào vị trí bề mặt cần bảo vệ. Ưu điểm của dạng kết cấu này là có khả
năng chống đỡ được sóng và dòng chảy cuốn trôi vật liệu, việc phân bố khe
hở lắp ghép đều trên bề mặt. Nhược điểm là: Đường kính dây cáp phải đủ lớn
và chịu được lực căng của trọng lượng và đảm bảo mô men uốn khi thảm bị
Trang 14
uốn cong và nén vào nhau; Thi công phức tạp; Chiều dài thảm chỉ có giới hạn
nên khi mái công trình dài phải chắp nhiều đoạn thảm với nhau.
- Dạng kết cấu thảm túi xi măng cát: Thảm được may bằng sợi tổng
hợp Koni pocmer, được trải trên mái sau đó dùng bơm có áp lực đẩy vữa xi
măng cát vào các túi nhỏ trên thảm. Thảm có chiều dày 10-25cm. Sau khi xi
măng cát cứng sẽ tạo thành một tấm thảm hoàn toàn cứng, giữa các túi nhỏ sẽ
biến thành những tấm bê tông bao túi dính vào nhau.
+ Ưu điểm:
• Thích hợp với nền mềm yếu do phân bố lực đều, có khả năng tự điều
chỉnh mái dần tới phẳng.
• Che kín nền, có khả năng tự dàn trải, trong quá trình bơm xi măng -
cát có áp suất lớn vào túi.
• Trải liên tục từ dưới lên trên.
+ Nhược điểm:

• Công nghệ thi công phức tạp, giá thành đắt,tốn vật tư
• Tuổi thọ công trình không cao (Thảm bị mục nát, tan rã theo thời
gian).
c, Theo hình thức vật liệu chia ra:
- Kè cứng (Đá xếp, đá thả, đá xây, rọ đá, rồng đá, bê tông): Áp dụng
bảo vệ cho các công trình quan trọng, quy hoạch các cảnh quan đô thị phát
triển du lịch dịch vụ và các công trình có mặt bằng nhỏ hẹp, việc vận chuyển
và thu mua vật liệu thuận lợi.
- Kè mềm (Cụm cây, cỏ Vectiver): thường áp dụng bảo vệ cho các
công trình thấp hơn và trên quy mô rộng, tiết kiệm kinh phí, cải tạo môi
trường (Kè sinh thái).
d, Theo hình thức cấu tạo chân kè gồm:
- Kè chân nông: Kết cấu kiểu bệ nổi, bệ chìm, mố đỡ.
Trang 15
- Kè chân sâu: Chân khay bằng cọc gỗ, cọc bê tông cốt thép, cừ bê tông
cốt thép dự ứng lực, chân khay bằng ống buy.
- Kè chân kiểu kết hợp: Trong trường hợp cụ thể để phù hợp với từng
vị trí xây dựng có thể kết hợp chân kè bệ chìm và cọc gỗ, chân kè bệ nổi và
cọc bê tông cốt thép.
1.2. Tình hình ứng dụng công trình bảo vệ bờ sông ở Việt Nam
Việt Nam với hệ thống sông, suối có tổng chiều dài khoảng 25.000km,
tập trung thành 3 hệ thống sông lớn: Hệ thống sông Hồng và sông Thái bình
ở Bắc bộ, hệ thống các sông ở miền Trung và hệ thống sông Cửu long, Đồng
Nai ở Nam bộ. Cũng giống như các nước trên thế giới vấn đề chỉnh trị và bảo
vệ bờ sông đã được ông cha ta nghiên cứu, ứng dụng từ hàng ngàn năm qua.
Tuy nhiên trước đây do trình độ khoa học kỹ thuật, kinh tế còn nhiều khó
khăn thì các công trình bảo vệ bờ sông, suối ở nước ta chủ yếu được dùng từ
các vật liệu thô sơ, ngày nay với trình độ khoa học công nghệ không ngừng
phát triển, cùng với xu thế phát triển chung của nền kinh tế thì các công trình
bảo vệ bờ ngày càng hiện đại hơn. Đặc biệt trong những năm gần đây cùng

với những tiến bộ của khoa học công nghệ mới, sự quan tâm tập trung nghiên
cứu của đông đảo các nhà khoa học nước ta đã áp dụng thành công nhiều giải
pháp bảo vệ bờ đạt chất lượng, kỹ mỹ thuật cao hơn.
1.2.1. Các loại công trình bảo vệ bờ truyền thống
Trước đây, do hạn chế về kinh tế cũng như trình độ khoa hoạc kỹ thuật
mà các công trình bảo vệ bờ ở nước ta chủ yếu mang tính chất tự phát, đa số
các công trình được xây dựng với vật liệu truyền thống rẻ tiền như : đất, đá,
tre, cụm cây nên hiệu quả cũng như tính bền vững của công trình bảo vệ bờ
không cao.
Việc phân loại công trình bảo vệ bờ truyền thống theo những cách sau:
Trang 16
a, Theo công dụng phân thành:
- Kè lát mái: là lớp gia cố mái đê, bờ sông bằng vật liệu chống xói phủ
lên mặt bờ, mái và lòng sông, có tác dụng gia cố bờ và đáy sông để chống sự
tác động của sóng và dòng chảy gây lở bờ và mái sông.
- Đập mỏ hàn: là loại công trình có hướng vuông góc với dòng chảy,
một đầu gối vào bờ, một đầu nhô ra phía sông nhưng không chắn hết chiều
rộng dòng sông. Nhiệm vụ của mỏ hàn là hướng dòng chủ lưu của dòng chảy
ra xa bờ, xói sâu phần lòng sông phía ngoài gây bồi lắng giữa các mỏ hàn tạo
thành bãi bồi mới.
- Hệ thống lái dòng: là loại công trình dùng để hướng dòng chảy mặt
vào cửa lấy nước, xói trôi bãi bồi, bảo vệ các đoạn bờ xung yếu
b, Theo kết cấu công trình gồm:
- Bó rồng: là bó cành tre hoặc cành cây xếp nối với nhau dài tuỳ ý
nhưng không quá 10 đến 12 m, đường kính mỗi bó khoảng 10-15m buộc
bằng lạt tre hoặc dây thép hoặc dây ni lon cách nhau 25 đến 30 cm.
- Rồng: là loại cấu kiện hình trụ, lớp bó rong, phên tre nứa, xếp kín
mặt ngoài làm áo, cật bằng đá hoặc bằng đất sét luyện. Đường kính rồng
thường từ 0,6 đến 1m, dài từ 8 đến 10m. Dùng dây thép, lạt tre tốt hoặc thừng
ni lon buộc cách nhau 0,5m, hai đầu rồng nhét kín buộc chặt chụm lại. Hiện

nay thì rồng đá thường sử dụng là loại rồng có áo bằng thép mạ kẽm cách thả
rồng bằng máy hoặc thủ công hay kết hợp.
- Rọ đá: Rọ đan bằng dây thép mạ kẽm. Mắt rọ cần phải đảm bảo để
đá khỏi lọt thường từ 8-12 cm, tuỳ theo kích cỡ đá mà xác định kích thước
mắt rọ.
- Rọ Thép: Thường dùng loại dây thép mạ kẽm có đường kính 3,5 đến
4,0 mm đan thành lưới và loại dây thép đường kính d=6-8mm làm khung với
tuổi thọ có thể đạt từ 10 đến 12 năm thậm chí 30 năm.
Trang 17
- Khung giá: Khung giá có rất nhiều loại, thường dùng nhất là khung
giá 3 chân hoặc 4 chân bằng tre, gỗ, giữa các chân có buộc thanh ngang.
Thanh giằng có thể làm bằng bê tông cốt thép đúc sẵn, hoặc bằng những
thanh ray cũ hàn nối thành khung hình hộp.
- Bè chìm: Bè chìm có 3 loại thường dùng là bè chìm bằng cành cây,
bè chìm bằng bê tông cốt thép, bè chìm bằng bê tông nhựa đường. Bè chìm là
cấu kiện được sử dụng có hiệu quả nhất để gia cố đáy lòng sông chống xói
chân công trình.
c, Theo vật liệu dùng cho công trình bảo vệ:
- Công trình bảo vệ bờ bằng đất, đá;
- Công trình bảo vệ bờ bằng tre, nứa, cây thân gỗ;
- Công trình bảo vệ bờ bằng bê tông cốt thép;
- Công trình bảo vệ bờ bằng các vật liệu có tính dẻo;
- Công trình bảo vệ bờ bằng kim loại
1.2.2. Những tiến bộ khoa học mới đạt được trong nghiên cứu bảo vệ bờ sông
Những năm gần đây cùng với nền kinh tế phát triển yêu cầu bảo vệ bờ
ngày càng cao. Ngoài những phương pháp bảo vệ bờ truyền thống chúng ta
đã nghiên cứu áp dụng những tiến bộ khoa học mới của thế giới áp dụng xây
dựng các công trình bảo vệ bờ có tuổi thọ, độ bền, và mỹ thuật cao hơn. Đó
chính là kết quả thể hiện sự phát triển có tính logic và kế thừa từ đơn giản đến
phức tạp, từ thô sơ đến hiện đại, trình độ công nghệ được hoàn thiện dần. Vật

liệu phát triển từ đất, đá tự nhiên, lên bê tông và các loại vật liệu mới khác,
kết cấu công trình phát triển từ kết cấu công trình tơi rời, kết cấu liền khối,
lên kết cấu mảng. Đây chính là xu thế phát triển của khoa học xây dựng nói
chung.
Việc nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ sông ở nước ta đã có một số
tiến bộ, bổ sung về kỹ thuật, vật liệu và biện pháp thi công cho phù hợp với
Trang 18
điều kiện từng khu vực để tăng ổn định, kết hợp đa mục tiêu, đảm bảo vệ sinh
môi trường, điều kiện kinh tế. Bước đầu đã đạt được một số thành tựu đáng
kể:
- Mái kè: Sử dụng các loại cấu kiện đúc sẵn, liên kết tự chèn để bảo vệ
mái kè như thảm bê tông tự chèn lưới thép; Thảm bê tông FS; Ứng dụng kết
cấu kè sinh thái (kè mềm): dưới mực nước tạo lòng lát đá, thả rồng, phần trên
mái trồng cỏ Vetiver

Hình 1.7: Thảm bê tông tự chèn lưới thép lát mái kè
- Thay thế lớp lọc và lớp đệm truyền thống (cát) bằng vải địa kỹ thuật
và lớp đệm bằng dăm sỏi.

Hình 1.8: Trải vải địa kỹ thuât làm tầng lọc mái kè
Trang 19