hướng dẫn thiết kế công trình bảo vệ bờ

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :

Trang

: 1/21

1. MỤC ĐÍCH
Đảm bảo các hồ sơ thiết kế công trình bảo vệ bờ (kè) được thực hiện đúng theo quy
chuẩn, tiêu chuẩn và các quy định hiện hành.
2. PHẠM VI ÁP DỤNG
- Đối tượng áp dụng: được áp dụng cho các hồ sơ thiết kế công trình bảo vệ bờ (Kè).
- Người sử dụng: nhân viên thiết kế các phòng thiết kế.
3. QUI CHUẨN, TIÊU CHUẨN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
3.1 Qui chuẩn, tiêu chuẩn:
Quy chuẩn:
- QCVN 04 – 01: 2010/ BNNPTNT: Qui chuẩn kỹ thuật Quốc gia về thành phần và
nội dung hồ sơ Lập Dự án đầu tư công trình thủy lợi.
- QCVN 04 – 02: 2010/ BNNPTNT: Qui chuẩn kỹ thuật Quốc gia về thành phần và
nội dung hồ sơ TKKT & BVTC công trình thủy lợi.
- QCVN 04 - 05:2012/BNNPTNT“Công trình thuỷ lợi - các quy định chủ yếu về thiết
kế” (TCXDVN 285-2002).
Tiêu chuẩn:
- Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8419-2010: “Công trình thủy lợi – Thiết kế công trình
bảo vệ bờ sông để chống lũ” của Bộ NN & PTNT năm 2010.
- Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8421:2010: “Công trình thủy lợi – Tải trọng và lực tác
dụng lên công trình do sóng và tàu”
- Quyết định số: 4116/BNN – TCTL ngày 13/17/2010 về việc hướng dẫn phân cấp đê
- Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế Đê Biển ban hành kèm theo quyết định số 1613/QĐBNN-KHCN ngày 09/7/2012.

- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5664:2009: “Phân cấp đường thủy nội địa”
- TCVN 4116-1985 “Kết cấu bê tông và BTCT thuỷ công- tiêu chuẩn thiết kế”.
- Căn cứ QP.TL.C-1-78: Quy phạm tải trọng và lực tác dụng lên công trình thủy lợi.
- Căn cứ 14TCN-110-1996: Chỉ dẫn thiết kế và sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc trong
công trình thuỷ lợi.
- Đường đô thị yêu cầu thiết kế: TCXDVN 104:2007
- TCVN 4054 – 2005: Đường ôtô – yêu cầu thiết kế
- 22TCN 262 – 2000: Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ôtô đắp trên đất yếu
- 22TCN 241-98: công trình chỉnh trị luồng chạy tàu sông.
- 22 TCN 207 – 92: Công trình bến cảng biển
- 22 TCN 19 – 94: Công trình bến cảng sông


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :

Trang

: 2/21

Các quyết định liên quan:
- Pháp lệnh khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi số 32/2001/PL-UBTVQH10 ra ngày
04/04/2001.
- Phân cấp sông theo Quyết định số 862/QĐ-CĐS ngày 25/3/2003 .
- Quyết định số 36/2012/TT – BGTVT ngày 13/09/2012: thông tư quy định cấp đường
thủy nội địa.
- 66/2009/QĐ – UBND: Qui hoạch mạng lưới đường thủy và cảng bến khu vực
TP.HCM đến năm 2020.

Tham khảo các Quy chuẩn, Tiêu chuẩn hiện hành để thiết kế, tính toán cho
các hạng mục liên quan.
3.2 Tài liệu tham khảo:
Cơ học đất_ Châu Ngọc Ẩn
……………………………..
3.3 Phần mềm hỗ trợ tính toán:
Geo slope: Seep/w, Slope/w, sigma/w [Tham khảo hướng dẫn số ………….]
Geo 5 [Tham khảo tài liệu hướng dẫn số…………..]
Plaxis [Tham khảo tài liệu hướng dẫn số…………..]
Prosheet [Tham khảo tài liệu hướng dẫn số…………..]
4. MỘT SỐ KẾT CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG THƯỜNG GẶP:
4.1 Kè vùng đồng bằng
1. Kè mềm mái nghiêng: (Sử dụng cho công trình bảo vệ bờ vùng ngoại ô, vùng xa)
a. Kết cấu đỉnh kè: gồm lan can, hành lang đi bộ và đường giao thông dọc
bờ sông tùy vào yêu cầu cụ thể tại khu vực làm kè. Kết cấu dầm BTCT, lát gạch tự
Bt tự chèn làm hành lang…
b. Thân kè: kết cấu lát mái với các cấu kiện thường dùng như viên Bt tự
chèn, đá lát khan trong khung, đá xây vữa, thảm đá… kết hợp làm tầng lọc bằng đá
dăm dày 10÷20cm, trên nền vải địa kỹ thuật. Hệ số mái thân kè m=1.5÷3 tùy thuộc
vào điều kiện địa chất và chiều cao đắp đỉnh kè.
c. Chân kè: Cao trình chân kè đảm đảo được điều kiện thi công được trong
điều kiện mực nước thay đổi. Kết cấu dầm BTCT chặn mái thân kè tạo cơ kè từ
2÷5m bằng tấm BT hoặc thảm đá, kéo dài gia cố thảm đá trên nền vãi địa kỹ thuật
đến đường tự nhiên mái sông có hệ số mái m≥3.
2. Kè cứng dạng tường chắn: (Sử dụng cho công trình bảo vệ bờ vùng đô thị)
a. Đỉnh kè: tương tự như kè mái nghiêng, kiến trúc và chủng loại vật liệu phụ
thuộc vào điều kiện yêu cầu cụ thể của từng vị trí làm kè.
b. Thân kè: Kết cấu thường dùng dạng tường chắn BTCT trên nền cọc hoặc
sử dụng kết cấu cừ dự ứng lực kết hợp gia cố ổn định với các hình thức neo, cọc xi
măng đất…

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :

Trang

: 3/21

c. Chân kè: thông thường sử dụng rọ đá phản áp và chống xói chân kè.
3. Kè kết hợp tường chắn và mái nghiêng: tùy thuộc vào điều kiện địa chất, yêu cầu
chung của khu vực có thể chọn kiểu kè kết hợp này để giảm chi phí xây dựng và
tăng tính thẩm mỹ.
a. Đỉnh kè: kết cấu tương tự 2 kiểu kè trên
b. Thân kè: dạng tường chắn BTCT chiều cao tường từ vị trí đảm bảo điều
kiện thi công trên mực nước lên đến cao trình đỉnh tính toán theo tần suất thiết kế.
Nền xử lý bằng cọc BTCT hoặc cừ tràm tùy vào chiều cao tường và điều kiện địa
chất.
c. Chân kè: kết cấu tương tự kè mái nghiêng.
4. Kè kết hợp tường chắn và đỉnh kè mái nghiêng: thường áp dụng cho các khu vực
yêu cầu thẩm mỹ cao và các khu vực bến bãi cập ghe, tàu…
a. Đỉnh kè: kết cấu tương tự 3 kiểu kè trên
b. Thân kè: dạng mái nghiêng từ cao trình mực nước trung bình lên đến đỉnh
kè, phần dưới mực nước dân bình thường là kiểu kè đứng có thể là cừ Dự ứng lực,
tường cọc kết hợp tấm bê tông chắn đất.
c. Chân kè: kết cấu tương tự kè mái nghiêng.
4.2 Kè vùng Tây nguyên: với đặc tính dòng chảy tập nhanh với lưu lượng lớn do độ dốc
lòng sông lớn. Kết cấu thường dùng là kè mái nghiêng.

1. Kè mái nghiêng bảo vệ bờ:
a. Đỉnh kè: gồm lan can, hành lang đi bộ và đường giao thông dọc bờ sông
tùy vào yêu cầu cụ thể tại khu vực làm kè. Kết cấu dầm BTCT, lát gạch bê tông tự
chèn làm hành lang…
b. Thân kè: kết cấu lát mái với các cấu kiện thường dùng như viên bê tông tự
chèn, đá lát khan trong khung, đá xây vữa, thảm đá… kết hợp làm tầng lọc bằng đá
dăm dày 10÷20cm, trên nền vải địa kỹ thuật. Hệ số mái thân kè m=1.5÷3 tùy thuộc
vào điều kiện địa chất và chiều cao đắp đỉnh kè.
c Chân kè: Thường thi công vào mùa khô, cạn nước nên kết cấu thường dùng
là đá đổ khối lớn, ống buy tròn chôn sâu xuống đất để giữ chân kè.
2. Kè hướng dòng chỉnh trị dòng chảy kiểu kè Mỏ Hàn:
a. Mỏ hàn chìm: gây bồi chân chống sạt lở, thường bố trí ở bờ lõm đoạn sông
cong. Đỉnh kè thường ngập trong nước, cao trình đỉnh tùy thuộc vào tính toán tần suất
mực nước và hình thái lòng sông để chọn cao trình phù hợp đảm bảo không gây sạt lở
bờ đối diện. Kết cấu thường gặp như rồng tre gây bồi chân, kết cấu đất bọc đá, đá hộc
thả rời.
b. Kè mỏ hàn cứng: sử dụng trong trường hợp chiều rộng mực nước ứng với
mực nước tạo lòng lớn hơn 200m. Trên cơ sở bản đồ phân bố lưu tốc dòng chảy trên cắt
ngang, cắt dọc và mặt bằng để xác định vùng cần bố trì kè mỏ hàn và số lượng mỏ hàn
cũng như phương hợp bởi kè mỏ hàn với dòng chảy. Kết cấu kè đứng cọc BTCT, dầm
ngang, phên tre, nứa , cành cây, đá đổ giữ chân, đệm chống xói ….


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :

Trang

: 4/21

5. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN
Bước 1 : Thu thập tài liệu cơ bản
- Các số liệu đã được cung cấp .
+ Bình đồ tuyến công trình.
+ Trắc dọc tuyến công trình.
+ Cắt ngang tuyến công trình.
+ Địa chất công trình.
- Thu thập các tài liệu, số liệu có liên quan ngoài phạm vi các số liệu đã được cung cấp.
+ Số liệu thuỷ văn khu vực.
•
Mực nước trung bình mùa kiệt tại vị trí công trình.
•
Mực nước đỉnh lũ tại vị trí công trình.
+ Thu thập các số liệu về điều kiện giao thông thủy, cấp sông (thuộc địa phương
quản lý).
+ Qui hoạch khu vực thiết kế.
- Cán bộ thiết kế (CBTK) phải khảo sát hiện trường và địa hình khu vực, kết hợp với ý
kiến chủ đầu tư nhằm đề ra giải pháp và bố trí tuyến công trình sơ bộ để lập đề
cương, khảo sát, thiết kế.
- Kiểm tra các số liệu, tài liệu cần thiết đảm bảo đủ và đúng để thiết kế.


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :

Trang

: 5/21

1. Giải pháp kỹ thuật.
1.1 Xác định cấp công trình:
Công trình bảo vệ bờ sông xác định cấp công trình rất khó khăn do các tiêu chuẩn
chưa đề cập rõ ràng cho tất cả các loại kè.
Tuy nhiên nhiệm vụ của kè thường giống như nhiệm vụ thiết kế đê nhằm bảo vệ cho
diện tích đất và dân cư, do đó cấp công trình được xác định theo TCVN 8419:2010.
Các trường hợp để lựa chọn cấp công trình bảo vệ bờ:
a.
Khi công trình bảo vệ bờ cấu thành 1 bộ phận của mặt cắt đê thì cấp công
trình bảo vệ bờ sông lấy bằng cấp đê đó. Trường hợp này công trình bảo vệ bờ được gia
cố, xây dựng trên mái đê đắp (có thể gia cố đến lòng sông). Cấp đê theo qui chuẩn phân
cấp đê hiện hành được bảo vệ (theo quyết định số 4116/ BNN – TCTL):
Bảng 1 – Xác định cấp công trình bảo vệ bờ theo cấp đê
Số dân được đê bảo vệ (người)
Diện tích bảo vệ khỏi
1.000.000 500.000 100.000
Trên
Dưới
ngập lụt (ha)
đến trên
đến trên đến trên
1.000.000
10.000
500.000
100.000
10.000
Trên 150.000

I
I
II
II
II
150.000 đến trên 60.000
I
II
II
III
III
60.000 đến trên 15.000
I
II
II
III
IV
15.000 đến 4.000
I
III
III
III
V
Dưới 4.000
III
IV
V
b.
Trường hợp đê được đắp cách xa bờ sông và bờ sông được thiết kế công trình
bảo vệ bờ, thì cấp công trình bảo vệ bờ thấp hơn cấp đê theo bảng 1 TCVN8419-2010

c.
Ở vùng chưa có đê dựa vào tầm quan trọng kinh tế và xã hội để xác định cấp
công trình bảo vệ bờ sông theo quy định tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về xây dựng
và phân cấp công trình xây dựng. Cụ thể là:
 (1) Xác định cấp công trình bảo vệ bờ bằng cấp đê theo TCVN 8419 – 2010 với
diện tích bảo vệ chống xói lở vùng dân cư khu vực bị ảnh hưởng (trường hợp
cao trình đỉnh kè theo mặt đất tự nhiên – kè sông miền núi – nhiệm vụ bảo vệ
bờ) hoặc với diện tích chống ngập nước, dân cư, lưu lượng lũ thiết kế chống xói
lở cho khu vực đồng bằng, đặc biệt là đô thị với cao trình đỉnh kè ngăn nước
xâm nhập)


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :

Trang

: 6/21

 (2) Xác định cấp công trình theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT theo điều kiện
chiều cao công trình và đất nền. Trường hợp này do chiều cao đắp không cao
(đối với kè mái nghiêng) và chiều cao công trình bê tông (đỉnh kè – chân kè)
không lớn nên cấp công trình thường nhỏ.
 (3) An toàn chọn cấp công trình lớn nhất theo 2 điều kiện (1) và (2)
1.2 Xác định tim tuyến đỉnh kè.
Tim tuyến đỉnh kè được xác định theo mép bờ cao 2 bên bờ sông (đối với công
trình TP.HCM – Liên hệ khu đường sông hoặc phòng GTT sở GTTP).

- Qui định cơ sở hạ tầng dọc 2 bên bờ sông (theo bản đồ qui hoạch TP, tỉnh, quận,
huyện)
- Địa hình, địa chất bờ và lòng sông: đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặc biệt sự ổn định
trượt, lật và lún công trình.
- Qui hoạch tuyến đường thủy nội địa
1.3 Bố trí mặt bằng tuyến kè.
- Mặt bằng tuyến kè được xác định từ tim tuyến kè, cắt ngang kè (gồm phạm vi xây
dựng bảo vệ ngoài sông và cơ sở hạ tầng đi kèm tuyến kè phía trong đô thị, đồng)
- Mặt bằng gia cố phía sông cần phải đảm bảo giới hạn an toàn theo cấp đường thủy.
- Mặt bằng đền bù được xác định theo phạm vi công trình chiếm chỗ cộng thêm 1 ÷ 2m
dự phòng khi thi công hoặc địa hình thay đổi cục bộ.
- Mặt bằng ranh giới phạm vi an toàn bảo vệ kè (không được xây dựng) theo pháp lệnh
khai thác và bảo vệ công trình thủy hoặc theo luật đê điều.
- Mặt bằng tổng thể kè phải được thỏa thuận ở các sở ban nghành đặc biệt là sở giao
thông công chánh (đối với đường sông thuộc cấp tỉnh) và cục đường thủy nội địa (đối
với đường sông thuộc cấp quốc gia).
1.4 Chọn mặt cắt ngang kè (kè nghiêng, kè đứng).
- Mặt cắt ngang là kè đứng hay kè mái nghiêng, loại kết cấu tùy thuộc vào chi phí đầu
tư cho từng mét dài kè. Từ đó cân nhắc theo điều kiện địa hình, địa chất, tính đồng bộ,
mỹ quan khu vực làm kè để chọn loại mặt cắt và kết cấu kè.
1.5 Hệ thống công trình đi kèm:
- Hệ thống thoát nước dọc tuyến kè: gồm hệ thống các đường ống dọc theo tuyến kè
kết hợp với các hố ga (trung bình 30 ÷ 35m/hố) và ống thoát nước ngang (trung bình
200m/ống). Kích thước đường ống dọc, ngang phụ thuộc vào yêu cầu tiêu nước cho
hành lang tuyến kè, tuyến đường hoặc lưu vực khác chảy đến. Phải lưu ý đấu nối với các
hệ thống thoát nước của khu vực
- Tuyến đường điện, hệ thống chiếu sáng: theo yêu cầu của công trình để thiết kế neon
trang trí, đèn chiếu sáng và hệ thống điện phục vụ. Chú ý phải thỏa thuận việc đấu nối
điện với các cơ quan quản lý điện.
- Giao với các công trình hiện hữu như: Mố cầu, cống, kè hiện trạng, hệ thống cấp

thoát nước... cần phải đo đạc chi tiết và tùy trường hợp để đề nghị dời bỏ, thay mới hoặc
kết nối vào công trình hiện hữu.
2. Tính toán các thông số kỹ thuật. (Quốc gia TCVN 8419-2010)


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

-

KMH :

Trang

: 7/21

2.1. Tính cao trình đỉnh kè:
2.1.1. Xác định cao trình đỉnh kè:
a. Trường hợp kè là 1 phần của đê: cao trình đỉnh kè tùy thuộc vào cao trình
đỉnh đê xác định theo quyết định 4116/BNN – TCTL.
b. Trường hợp kè cho sông miền núi không xây dựng đê: cao trình đỉnh kè
được thiết kế theo cao trình mặt đất tự nhiên. Lưu ý nhiệm vụ kè để bảo vệ
bờ, không phải chống ngập.
c. Trường hợp kè cho sông đồng bằng, đô thị: cao trình đỉnh kè chọn 1 cao
trình. Tùy thuộc vào việc kết nối và bảo vệ hạ tầng phía bên đô thị mà cao
trình đỉnh kè chọn cho phù hợp. Tuy nhiên về mặt mỹ quan nên chọn cao
hơn cao trình mực nước thường xuyên ngập.
Trường hợp cao trình đỉnh kè đảm bảo không ngập nước thì:
CTdk = MNmax + hsl + a
Trong đó:

• MNmax: Mực nước ứng với tần suất năm theo cấp công trình theo QCVN 0405-2012 khi tính hsl theo gió, m.
• MNmax: Mực nước ứng với tần suất gió (5%) khi tính hsl do thuyền, m.
• hsl : Chiều cao sóng leo, m.
• a: độ vượt cao an toàn (tham khảo độ gia tăng an toàn của đê theo bảng 8
quyết định 4116 – BNN PTNT phụ thuộc vào cấp công trình)
2.1.2. Bề rộng đỉnh kè: thường lấy từ 1 ÷ 2m (TCVN 8419 : 2010). Trường hợp
kết hợp với đường giao thông, hành lang, mỹ quan thì bề rộng đỉnh kè theo các
tiêu chuẩn chuyên ngành kèm theo.
2.1.3. Kết cấu đỉnh kè:
Kết cấu lan can: theo mẫu của sở GTVT đối với công trình TP. Hồ Chí Minh
Kết cấu hành lang: theo mẫu của sở GTVT đối với công trình TP. Hồ Chí Minh
Kết cấu bó vỉa: theo mẫu của sở GTVT đối với công trình TP. Hồ Chí Minh
Kết cấu nền đường mặt đường: tham khảo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm, áo
đường cứng…
2.2. Thân kè:
a. Kè mái nghiêng: áp dụng cho vùng có địa chất tốt, không yêu cầu lớn về
việc giữ, kết cấu đã nêu ở trên.
b. Kè mái đứng: áp dụng cho vùng có địa chất yếu, yêu cầu giữ đất hạn chế
giải tỏa đền bù, kết cấu đã nêu ở trên.
2.3. Chân kè:
Khi thiết kế chân kè phải tuân thủ những quy định sau đây:
a. Kết cấu và vật liệu xây dựng chân kè phải thỏa mãn yêu cầu:
-Đảm bảo ổn định của chân kè và công trình;
-Chống được sự kéo trôi của chân kè và công trình;
-Chống được sự kéo trôi của dòng chảy và dòng bùn cát đáy;


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :

Trang

: 8/21

-Phải thích ứng với sự biến hình của lòng sông;
-Phải chống được sự xâm thực của nước;
-Thuận lợi cho việc thi công trong nước.
b. Cao trình đỉnh chân kè:
Được lấy cao hơn mực nước kiệt ứng với tần suất 95% với độ gia tăng bằng 0.50m.
Đồng thời đối chiếu với mực nước sông tại thời điểm khảo sát phục vụ lập thiết kế bản
vẽ thi công để lựa chọn cho phù hợp.
c. Xác định cao trình chân kè:
Khi tốc độ dòng chảy nhỏ hơn 2m/s, đường lạch sâu cách bờ, không có vực sâu nằm
trong phạm vi xây dựng kè, nên kéo dài chân kè tới chỗ mái bờ có hệ số dốc từ 3 đến 4
Khi dòng chảy thúc thẳng vào tuyến bờ, đường lạch sâu gần bờ, có vực sâu nằm
trong vùng xây dựng kè, nên kéo chân kè tới lạch sâu.
d. Xác định phạm vi gia cố, bảo vệ chân kè:
2.4. Tính toán vải lọc, tấm lát, thảm đá:
2.4.1. Tính chiều dày tấm Bêtông lát mái
* Chiều dày của tấm bê tông được xác định như sau:
d b = 0,108 * hs *η * 3

γ *L
(γ b − γ ) * m * B

Trong đó:
db – chiều dày tấm bê tông (m)
hs – chiều cao sóng tính theo công thức sau: hs=0.0208 W5/4D1/3

W tốc độ gió (m/s)
D đà gió (km)
γb – Trọng lượng riêng của tấm bê tông (t/m3)
γ - Trọng lượng riêng của nước (t/m3)
m – hệ số mái dốc
B - chiều rộng tấm bê tông
L – chiều dài tấm bê tông vuông góc với đường bờ (m)
η – hệ số ổn định cho phép
2.4.2. Tính toán xói cục bộ chuyển mái
Gia tốc trọng trường :

g(

m
)
s2

Vận tốc dòng chảy trung bình
U (m/s)
Độ sâu xói cục bộ ∆h xói sâu chân công trình tính theo công thức I.A.laroxlavchiep
Hệ số mái dốc :
m
β
Góc giữa dòng chảy và phương mái :
α
Góc mái dốc :
Đường kính hạt bùn cát đáy:
d (m)
Bề rộng mặt nước ứng với lưu lượng tạo lòng : B (m)
Chiều dài hình chiếu mái kè lên mặt cắt ngang sông tại mặt cắt tính tóan: Bk(m)

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG
Kv = e

−5.1× U 2 .

m
g .bk

KMH :

Trang

: 9/21

Km = e −0.2.m

Vận tốc dòng chảy tiến đến gần chân mái kè:
2
 
bk  
Um= U . 1 +  0.2 + ÷ 
B  
 

Chiều sâu hố xói tới hạn lòng sông tại chân mái kè:
β Um 2
∆h = −30d + 27 Kv.Km. tan( ).

bgc=4. ∆h
2

g

2.4.3. Tính toán chiều dày rọ đá
-Tính toán chiều dày rọ đá dưới tác dụng của dòng chảy :
ρd − ρ w
Ta có : ∆ d =
ρw
ρ d , ρ w Trọng lượng riêng của đá và nước
Chiều dày rọ đá được xác định theo công thức PILARCXYK:
φ Kt × 0.035
U2
Dd = d
Kh.Ks −1.
(m)
∆d .ψ cr
2g
Trong đó:
Hệ số ổn định ứng với rọ đá φd =1
Hệ số tính chuyển từ vận tốc trung bình thủy lực trực tiếp thành vận tốc đáy Kh=1.0
Hệ số kể đến ảnh hưởng độ rối của dòng chảy Kt=1.0
Hệ số kể đến độ dốc mái ,với m ≥ 2
Ks=1.0
ψ
Thông số của lực kéo tới hạn Cr :
cr = 0.08
Vận tốc dòng chảy trung bình U
-Tính toán chiều dày rọ đá dưới tác dụng của sóng theo côngthức PILARCXYK:

HS
cos(α )
≤ φ1.
∆.Dd
ζ

Trong đó:
Chiều cao sóng tính toán

Hs (m)

Tỷ trọng tương đối của đá:
Hệ số ổn định :
Góc mái dốc (mái tự nhiên) :
Chu kỳ sóng :
Chiều dài bước sóng:
Thông số sóng vỡ:

ξ = 1.25T .

 t 
∆ 3 ÷
m 
φ1
α

T (s)
Ls(m)
tan(α )
Hs

2.4.4. Tính toán vải lọc
Thiết kế chọn vải địa kỹ thuật làm tầng lọc ngược theo 14TCN 110 - 1996 và tài
liệu kỹ thuật của hãng Polyfelt của Áo.


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :
Trang
10/21

:

Đảm bảo được 2 điều kiện thoát nước và phân cách giữa các lớp vật liệu.
a. Tính toán theo yêu cầu chặn đất:
Toàn bộ các lớp đất dưới vải lọc là đất dính có chỉ số dẻo < 20% nên phải thỏa mãn
yêu cầu về kích thước lỗ lọc Dw.
Dw < d85 = 0.105mm.
b. Yêu cầu thấm nước:
Kv > 100Kđ = 100 x 3,2x10-5 = 3,20x10-3cm/s.
Kđ : hệ số thấm của đất.
2.4.5. Kiểm tra ổn định :
- Dùng phần mềm Geo-Slope để kiểm tra ổn định: tính cung trượt và tính lún.
3. Tính toán ổn định, kết cấu công trình bảo vệ bờ sông:
3.1. Hệ số an toàn và tần suất mực nước theo tính toán ổn định:
- Hệ số an toàn trượt, lật:
• Theo QCVN 04-05:2012 BNN PTNT:
Hệ số an toàn nhỏ nhất về ổn định của các hạng mục công trình và hệ công trình

và nền trong điều kiện làm việc bình thường:
Hệ số an toàn theo cấp
công trình
Loại công trình và hạng mục công trình
Đặc
III,
I
II
biệt
IV
1. Công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đất và
1,25 1,20 1,15 1,15
đá nửa cứng
2. Công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đá:
- Khi mặt trượt đi qua các khe nứt trong đá nền
1,25 1,20 1,15 1,15
- Khi mặt trượt đi qua mặt tiếp xúc giữa bê tông và đá
hoặc đi trong đá nền có một phần qua các khe nứt, một
1,35 1,30 1,25 1,25
phần qua đá nguyên khối
3. Đập vòm và các công trình ngăn chống khác trên nền đá 1,70 1,60 1,55 1,55
4. Mái dốc nhân tạo bằng đất đắp
1,50 1,35 1,30 1,25
5. Mái dốc tự nhiên, mái nhân tạo bằng đá đắp
1,25 1,20 1,15 1,15


KMH :

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Trang
11/21

CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

:

• Theo quyết định 4116/BNN-TCTL:
Cấp đê

Đặc biệt

I

II

III

IV

V

Chỉ tiêu
Hệ số an toàn
1,50
1,35
1,30
1,20
1,15

1,05
- Tần suất MNmax thiết kế:
+ Tần suất mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra: theo QCVN 04-05:2012
Loại công trình

Cấp thiết kế
Đặc biệt

I

II

III

IV

0,10

0,50

1,00

1,50

2,00

1 000

200

100

67

50

0,02

0,10

0,20

0,50

1,0

5 000

1 000

500

200

100

0,20

0,50

1,00

1,50

2,00

500

200

100

67

50

0,10

0,20

0,50

1,00

1,50

1 000

500

200

100

67

1. Cụm công trình đầu mối các loại (trừ công trình
đầu mối vùng triều); công trình dẫn nước qua sông suối của
hệ thống tưới tiêu nông nghiệp:
- Tần suất thiết kế, %
Tương ứng với chu kỳ lặp lại, năm
- Tần suất kiểm tra, %
Tương ứng với chu kỳ lặp lại, năm
2. Công trình đầu mối vùng triều; công trình và hệ
thống dẫn nước liên quan trong hệ thống tưới tiêu nông
nghiệp (trừ công trình dẫn nước qua sông suối của hệ thống
tưới tiêu nông nghiệp):
- Tần suất thiết kế, %
Tương ứng với chu kỳ lặp lại, năm
- Tần suất kiểm tra, %
Tương ứng với chu kỳ lặp lại, năm
CHÚ THÍCH:
+ Lưu lượng, mực nước lớn nhất trong tập hợp thống kê là lưu lượng, mực nước có trị số lớn nhất xuất
hiện trong từng năm. Chất lượng của chuỗi thống kê (độ dài, tính đại biểu, thời gian thống kê v.v...) cần
phải thoả mãn các yêu cầu quy định trong các tiêu chuẩn tương ứng. Các số liệu cần được xử lý về cùng
một điều kiện trước khi tiến hành tính toán;
+ Nếu ở phía thượng nguồn có những tác động làm thay đổi điều kiện hình thành dòng chảy hoặc có
công trình điều tiết thì khi xác định các yếu tố quy định trong điều này cần phải kể đến khả năng điều
chỉnh lại dòng chảy của các công trình đó;
+ Nếu ở phía hạ du đã có công trình điều tiết thì mô hình xả không được phá hoại hoặc vượt quá khả

năng điều tiết của công trình đó;
+ Những công trình thủy lợi cấp đặc biệt nằm trong nhóm số 1 của bảng này, khi có luận chứng tin
cậy và được chủ đầu tư chấp thuận, lũ kiểm tra có thể tính với tần suất 0,01% (tương ứng với chu kỳ lặp
lại 10 000 năm) hoặc lũ cực hạn.


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :
Trang
12/21

:

+ Mực nước thấp nhất để tính toán ổn định kết cấu công trình nền móng:
Loại công trình
1. Hồ chứa

2. Công trình trên sông

Cấp công trình
Đặc biệt, I, II, III
và IV
Đặc biệt
I
II
III
IV

Tần suất lưu lượng, mực nước thấp nhất,
%
Thiết kế
Kiểm tra
Mực nước tháo cạn thấp nhất
Mực nước chết
để sửa chữa, nạo vét v.v...
99
97
Mực nước trung bình ngày
95
thấp nhất đã xảy ra tại tuyến
xây dựng công trình
95
90
Mực nước thấp
nhất quy định Mực nước tháo cạn để sửa
chữa, nạo vét v.v...
trong khai thác

3. Hệ thống thoát nước và
Đặc biệt, I, II,
công trình liên quan trong
III và IV
hệ thống thủy lợi
CHÚ THÍCH:
+ Lưu lượng, mực nước thấp nhất dùng trong tập hợp thống kê là lưu lượng, mực nước có trị số bé
nhất xuất hiện từng năm;
+ Khi các hộ dùng nước ở hạ lưu yêu cầu phải bảo đảm lưu lượng tối thiểu lớn hơn lưu lượng theo
quy định ở bảng 5 thì lưu lượng thấp nhất được chọn theo lưu lượng tối thiểu đó. Mực nước thấp nhất

tính toán lúc này chính là mực nước ứng với lưu lượng tối thiểu nói trên;
+ Khi thiết kế các công trình từ cấp I trở lên phải xét đến khả năng mực nước này có thể hạ thấp
hơn do lòng dẫn hạ lưu bị xói sâu hoặc do ảnh hưởng điều tiết lại của các công trình khác trong bậc
thang sẽ được xây dựng tiếp theo.

3.2. Tính toán ổn định trượt:
Tham khảo hướng dẫn phần mềm Slope, Seep
3.3. Tính toán ổn định trượt phẳng:
3.4. Tính toán ổn định trượt, lật kết cấu cho kè đứng kết hợp mái nghiêng:
- Tham khảo phần mềm Slope để tính toán ổn định trượt sâu.
- Tham khảo Plaxis, Geo 5 để tính chiều dài cọc và kết cấu.
- Tham khảo Sap để tính kết cấu tường kè.
- Tính sức chịu tải của cọc:
+ Theo phương đứng: tham khảo báo cáo chuyên đề hướng dẫn các phương
pháp tính cọc BTCT chịu tải trọng đứng
+ Theo phương ngang: tham khảo tài liệu của
3.5. Tính lún:
- Tính lún nền: tham khảo hướng dẫn tính toán Sigma…………..
- Tính lún dưới móng cọc: tham khảo hướng dẫn thiết kế móng cọc chịu tải
trọng đứng.
4. Một số giải pháp gia cố đất nền, giảm áp lực ngang lên tường kè.
4.1 Cọc CDM: Áp dụng cho kè đứng, thường đi kèm trong thiết kế với cừ Dự
ứng lực nhằm giảm áp lực ngang tác dụng lên tường cừ.
Tiêu chuẩn áp dụng: Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 9403:2012 – Gia cố đất yếu –
phương pháp trụ đất xi măng.


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :
Trang
13/21

:

4.2 Cừ tràm: Áp cho vùng địa chất yếu gia cố cừ tràm để tăng khả năng chống
trượt cho mái đắp. Mật độ gia cố cừ tràm phụ thuộc vào tính toán ổn định
cung trượt mái.


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :
Trang
14/21

4.3 Vải vỉ địa kỹ thuật: nhằm tăng khả năng kháng cắt của cung trượt khối đắp

:


KMH :

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Trang
15/21

CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

:

5. Hướng dẫn tính toán công trình cụ thể:
Ví dụ (Kè mỏ cày)
5.1. Tài liệu phục vụ tính toán
- Cấp công trình: cấp công trình được chọn là Cấp IV.
+
+
+
+
+

- Các chỉ tiêu kỹ thuật
Hệ số an toàn ổn định chống trượt trong điều kiện sử dụng bình thường: k = 1,10
Hệ số an toàn ổn định chống lật trong điều kiện sử dụng bình thường: k=1,40
Hệ số an toàn ổn định chống lật trong điều kiện sử dụng bất thường: k=1,30
- Các chỉ tiêu thiết kế chính.
Mực nước đỉnh triều lớn nhất ứng với lũ năm 2000
: +1,85m
Mực nước chân triều nhỏ nhất ứng với tần suất 95% : -1,41m
- Các hệ số vượt tải:
TT

Tn tải trọng tác động

1
2

Trọng lượng bản thân công trình
Áp lực thẳng đứng của trọng lượng đất

Hệ số vượt
tải
1,05(0,95)
1,20(0,90)

3
4

Áp lực bên của đất
Áp lực nước tĩnh, áp lực sóng, áp lực nước đẩy ngược

1,20(0,80)
1,00

5

Áp lực mạch động của nước

1,20

6

Tải trọng của máy nâng, bốc dỡ, vận chuyển cũng như tải,
trọng của các thiết bị công nghệ cố định.

1,20

7

Tải trọng do gió

1,30

8
Tải trọng do tàu thuyền
5.2. Cao trình đỉnh kè:

1,20

H =MNDBT+ hlt+a
Diện tích mặt cắt ướt trung bình của sông, rạch:
Chiều rộng trung bình của sông, rạch:
Chiều sâu trung bình của song, rạch:
Mực nước dâng bình thường
Gia tốc trọng trường:

s =300 m 2
bs = 75m
H s = 6.27m
MNDBT =1.85 m
g = 9.81 sm2

Độ dâng cao do biến đổi khí hậu đến năm 2050:
a 1=0.37 m 2
Theo QĐ 862/QĐ-CĐS ngày 25/5/2000 của Cục trưởng cục ĐSVN Rạch Mỏ Cày
đoạn thuộc dự án là sông cấp III
Theo TCVN 5664:2009 phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa

KMH :

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Trang
16/21

CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

:

Chiều dài tàu
L=38m
Chiều rộng tàu:
R=9.0m
Mớn nước:
T=2.61 m
δ =1m
Hệ số đẩy rẻ nước:
Công thức xác định chiều cao sóng tàu (hsh) theo TCVN 8421:2010

hsh = 2.

( Vadm ) 2
g

δ.

T
L

Trong đó:
Vadm là vận tốc cho phép của tàu theo yêu cầu vận hành:
Ka là tỉ lệ giữa diện tích ướt của mặt cắt ngang tàu với diện tích mặt cắt ướt của
sông:

ka = T .

R
ωS

ka=0.078

)

(

ω
m
( π + a cos( 1− ka ) )
Vadm = 0.9.  6.cos
− 2. ( 1 − ka )  .g. s = 3.782
3

 b
s
s
T

= 0.751 m
L
Công thức xác định chiều cao sóng tàu leo lên mái công trình theo TCVN 8421:2010
hsh = 2.

hrsh = β k0 .

(

( Vadm ) 2
g

δ.

0.5.hsh + 0.05. Sin((ϕ )) . (
Cos ϕ

Vadm ) 2
g

1 − 0.05 Sin((ϕ ))
Cos ϕ

)

Trong đó
β k0 là hệ số lấy với mái bằng bêtông cốt thép là β k0 =1.4
ϕ là góc hợp bởi mái kè và phương ngang ϕ = 90

hrsh

0.5.h
(
= βk .
0

+ 0.05. Sin((ϕ )) . (
Cos ϕ

sh

1 − 0.05

Cos( ϕ )
Sin( ϕ )

Vadm ) 2
g

)

hrsh =0.464m

Công thức xác định cao trình đỉnh tường chắn (dựa theo công thức xác định cao
trình đỉnh đê: “H=MNDBT +h+Hsl+a” trong hướng dẫn thiết kế đê của đại học Thủy Lợi.
H = 1.85m + hrsh + a1 = 1.85+0.464+0.37 = 2.684m
Chọn cao trình đỉnh tường là: +2.70m


KMH :

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Trang
17/21

CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG

:

5.3.Tính tốn ổn định phương n:
Tính tốn cho trường hợp nguy hiểm nhất: Mực nước ngồi sơng là mực nước min,
đỉnh kè với tải trọng khai thác người đi bộ q = 6.75KN/m² .
Tính tốn bằng phần mềm Slope/W do cơngty Geo slope –Canada. Số liệu tính tốn
dựa vào kết qủa khoan khảo sát địa chất tại Kè Mỏ Cày.

1.265

Cát đắp

Đất đắp

m=2.5

Lớp 2a

Cao độ(m)

12
10

8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14

Lớp 2b

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Khoảng Cách(m)

14
12

1.299

10
8
6
4
2

Đất đắp

0

Lớp 2a

-2

m=2.5

m=3.0

Cao độ(m)

-4

Lớp 2b

-6

Bao tải cát

-8

-10
-12
-14
-16

-5

0

5

10

15

20

25

Khoảng Cách(m)

30

35

40

45

50

55

60


KMH :

HNG DN THIT K

Trang
18/21

CễNG TRèNH BO V B SễNG

:

10
8
6

8.00KN/m

4
2

-0 .0 4 1

0

-0 .0 3 3

-2

Cao ủoọ(m)

-0 .0 1 6

-4
-6
-8

-10
-12

-14
-5

0

5

10

15

20

25

30

35

Khoaỷng Caựch(m)
5.4.Tớnh túan b dy tm bờ tụng lỏt mỏi:
K cp IV, h s an ton k=1.15
Chn kớch thc tm bờ tụng l: 0.1525 m2
* Chiu dy ca tm bờ tụng c xỏc nh nh sau:
d b = 0,108 * hs * * 3

*L
( b ) * m * B

Trong ú:

db chiu dy tm bờ tụng (m)
hs chiu cao súng tớnh theo cụng thc sau: hs=0.0208 W5/4D1/3
W tc giú (m/s): W=24m/s
D giú (km): D = 0.06km.
b Trng lng riờng ca tm bờ tụng (t/m3) = 2.4t/m3
- Trng lng riờng ca nc (t/m3) = 1t/m3
m h s mỏi dc: m=2.5.
B - chiu rng tm bờ tụng B = 0.36(m).
L chiu di tm bờ tụng vuụng gúc vi ng b (m) =0.424.
h s n nh cho phộp =1.2.
Thay s vụ cụng thc trờn ta cú: db=0.04m.
Chn : db=0,16m = 16,0cm.

40

45

50


KMH :

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

Trang
19/21

:

* Kiểm tra ổn định chống đẩy nổi của thân kè:
Pn≤db*γb*cosα
Trong đó:
Pn – áp lực đẩy nổi của nước tác dụng lên tấm bê tông:
Pn = 0.16 x 1= 0.16T/m2
db – Chiều dày tấm bê tông, db = 0.16m.
γb – Trọng lượng riêng tấm bê tông γb = 2.4t/m3.
cosα - góc nghiêng mái bờ so với mặt phẳng nằm ngang cosα = 0.928
Thay số vô ta có: Pn = 0.16T/m2 < 0.267T/m2
+ Kết luận: Kích thước tấm bê tông 0,36x0,424x0,16m đảm bảo yêu cầu về ổn định
chống sóng, dòng chảy và ổn định chống đẩy nổi.
5.5.Tính toán xói cục bộ chuyển mái (Theo TCVN 8419:2010):
Gia tốc trọng trường :

g=9.8

m
s2

Vận tốc dòng chảy trung bình
U =1.6 m/s
Độ sâu xói cục bộ Dhc xói sâu chân công trình tính theo công thức I.A.laroxlavchiep
Hệ số mái dốc :
m=3
π
β = 50.
Góc giữa dòng chảy và phương mái
180
π
α = 25.

180
−4
d= 0.05 ×10 ( m )

Góc mái dốc :

Đường kính hạt bùn cát đáy
Bề rộng mặt nước ứng với lưu lượng tạo lòng : B=50 (m)
Chiều dài hình chiếu mái kè lên mặt cắt ngang sông tại mặt cắt tính tóan:
Bk=5.00 (m)
−5.1× U 2 .

Kv = e
Km = e −0.2.m

m
g .bk

Kv =0.133

Km=0.549
Vận tốc dòng chảy tiến đến gần chân mái kè:
2
 
bk  
Um= U . 1 +  0.2 + ÷ 
B  
 

Um =1.744

Chiều sâu hố xói tới hạn lòng sông tại chân mái kè:
β Um 2
∆h = 0.285(m)
∆h = −30d + 27 Kv.Km. tan( ).
2
g
bgc=4. ∆h => bgc=1.138

Chọn chiều dài cần gia cố khỏi chân mái là l ≥1.138
5.6.Tính toán chiều dày rọ đá:
-Tính toán chiều dày rọ đá dưới tác dụng của dòng chảy :


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

Ta có :

∆d =

KMH :
Trang
20/21

:

ρd − ρ w
ρw

ρ d , ρ w Trọng lượng riêng của đá và nước
1.55 − 1
∆d =
=0.55
1
φd =1
Hệ số ổn định ứng với rọ đá
Hệ số tính chuyển từ vận tốc trung bình thủy lực trực tiếp thành vận tốc đáy
Kh=1.00
Hệ số kể đến ảnh hưởng độ rối của dòng chảy Kt=1.0
Hệ số kể đến độ dốc mái ,với m ≥ 2
Ks=1.0
ψ cr = 0.08
Thông số của lực kéo tới hạn Cr :
Vận tốc dòng chảy trung bình U
U=0.7 (m/s)
Vậy : Chiều dày rọ đá được xác định theo công thức PILARCXYK:
φ Kt × 0.035
U2
Dd = d
Kh.Ks −1.
Dd=0.02 (m)
∆d .ψ cr
2g
-Tính toán chiều dày rọ đá dưới tác dụng của sóng:
Được xác định theo công thức PILARCXYK:
HS
cos(α )
≤ φ1.
∆.Dd

ζ
Trong đó:
Chiều cao sóng tính tóan bằng :
Hs=0.47 (m)
 t 
∆ = 1.53  3 ÷
Tỷ trọng tương đối của đá:
m 
φ1 = 2.5
Hệ số ổn định :
α = 19.5
Góc mái dốc (mái dốc tự nhiên) :
Chu kỳ sóng :
T=5 (s)
Chiều dài bước sóng:
Ls=15 (m)
tan(α )
ξ = 1.25T .
ξ = 6.893
Thông số sóng vỡ:
Hs

ξ
= 0.405
Dd ≥ 0.405 (m)
∆.φ1.cos(α )
Vậy chọn rọ đá có chiều dày 50 cm là thỏa mãn các điều kiện.

Chiều dày thảm đá:

Hs.

5.7 Thiết kế vải lọc:
Thiết kế chọn vải địa kỹ thuật làm tầng lọc ngược theo tiêu chuẩn ngành 14TCN
110 1996 và tài liệu kỹ thuật của hãng Polyfelt của Áo.
1. Tính toán theo yêu cầu chặn đất:
Toàn bộ các lớp đất dưới vải lọc là đất dính có chỉ số dẻo < 20% nên phải thỏa mãn
yêu cầu về kích thước lỗ lọc Dw.
Dw < d85 = 0.105mm.


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

KMH :
Trang
21/21

:

2.Yêu cầu thấm nước:
Kv > 100Kđ = 100 x 3,2x10-5 = 3,20x10-3cm/s.
Theo các kết qủa trên có thể chọn loại vải địa kỹ thuật Poly field TS60 hoặc vải có
tính năng kỹ thuật tương đương có k = 3x10-1cm/s ; Dw = 0,09mm.