Nghiên cứu giải pháp công trình bảo vệ bờ hữu sông hồng đoạn chảy qua địa bàn thị xã sơn tây, thành phố hà nội

L IC M

N

Sau m t th i gian thu th p tài li u và nghiên c u, đ n nay lu n v n “Nghiên
c u gi i pháp Công trình b o v b H u Sông H ng đo n ch y qua đ a bàn th
xã S n Tây, thành ph Hà N i” đã hoàn thành và đáp ng đ
V i thành qu đ t đ
quý th y cô Tr

ng

c các yêu c u đ ra.

c, tác gi lu n v n xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n

i H c Th y L i trong th i gian qua đã truy n đ t ki n th c

khoa h c, kinh nghi m th c t cho tác gi lu n v n.
Tác gi xin chân thành c m n lãnh đ o Ban Qu n lý d án

u t và Xây

d ng thu c S Nông nghi p và PTNT Hà N i, đ ng nghi p c a c quan, ng

i thân

và b n bè l p 19C11 đã t o đi u ki n thu n l i, giúp đ cho tôi trong su t quá trình
h c t p c ng nh trong quá trình th c hi n hoàn thành lu n v n này.
c bi t tác gi lu n v n xin đ
Thanh Te đã h

c bày t lòng bi t n sâu s c đ n GS.TS V

ng d n giúp đ tác gi hoàn thành lu n v n này./.

Hà N i, ngày 01 tháng 03 n m 2015
H c viên

Tr n ình C

ng


B N CAM K T
Tên đ tài lu n v n “Nghiên c u gi i pháp Công trình b o v b H u Sông
H ng đo n ch y qua đ a bàn th xã S n Tây, thành ph Hà N i”.
Tôi xin cam k t đây là công trình khoa h c nghiên c u c a riêng cá nhân Tôi.
K t qu nêu trong lu n v n này là trung th c, có ngu n g c rõ ràng, không sao chép
t công trình nghiên c u khoa h c nào khác.
N u n i dung lu n v n không đúng v i cam k t này, Tôi xin hoàn toàn ch u
trách nhi m.

Hà N i, ngày 01 tháng 03 n m 2015
H c viên

Tr n ình C

ng

M CL C
M

U

............................................................................................................... 1

CH

NG 1. T NG QUAN V CÔNG TRÌNH B O V B ................................. 3

1.1.

c đi m chung.................................................................................................... 3

1.2. Phân lo i công trình b o v b ............................................................................. 3
1.2.1. Công trình b o v b sông ......................................................................... 3
1.2.2. Công trình b o v b bi n.......................................................................... 4
1.3.

c đi m công trình kè b o v mái d c ............................................................... 5
1.3.1. C u t o k t c u kè b o v mái d c ............................................................ 5
1.3.2. Phân lo i và đi u ki n áp d ng t ng lo i k t c u kè b o v mái d c ........ 8
1.3.3. S làm vi c c a k t c u kè b o v mái d c ............................................. 10
1.3.4. M t s d ng h h ng c a kè b o v mái d c và nguyên nhân ................ 10

1.4.

c đi m công trình ch nh tr và b o v b sông .............................................. 11
1.4.1. Khái ni m v tuy n ch nh tr sông ........................................................... 11

1.4.2. Phân lo i công trình b o v b sông ........................................................ 13

1.5. T ng quan v m t s h h ng đã x y ra

khu v c nghiên c u ........................ 13

1.5.1. Gi i thi u chung v khu v c nghiên c u:................................................ 13
1.5.2. T ng quan v bi n đ i lòng d n trên sông H ng:.................................... 21
1.5.3. M t s khu xói l trên sông H ng đo n ch y qua Hà N i ...................... 25
1.6. K t lu n chung và h
CH

ng nghiên c u ................................................................ 29

NG 2. TH C TR NG DI N BI N S T L

O N QUA KHU V C S N TÂY VÀ C

S

B

H U SÔNG H NG

LÝ THUY T TRONG TÍNH

TOÁN CÔNG TRÌNH B O V B ........................................................................ 31
2.1. Th c tr ng s t l b h u sông H ng đo n qua S n Tây ................................... 31
2.1.1. Di n bi n s t l trên tuy n: ...................................................................... 31
2.1.2. Th c tr ng s t l trên tuy n ..................................................................... 32

2.1.3. Nguyên nhân s t l và các y u t
2.2. Các gi i pháp công trình đã đ

nh h

ng trong khu v c................... 35

c th c hi n t i v trí tuy n đê nghiên c u ....... 36

2.2.1. Tr ng tre ch n sóng b o v b ................................................................ 36


2.2.2. B o v b b ng mái đá xây...................................................................... 37
2.2.3. B o v b b ng r đá ............................................................................... 37
2.2.4. B o v b b ng kè m hàn....................................................................... 38
2.3. C s lý thuy t trong tính toán các b ph n kè b o v b ................................. 39
2.3.1. Thi t k thân kè: ...................................................................................... 39
2.3.2. Thi t k t ng đ m và t ng l c:................................................................. 44
2.3.3. Thi t k chân kè: ...................................................................................... 45
2.4. Tính toán n đ nh kè b o v mái d c ................................................................. 46
2.4.1. Tính toán n đ nh t ng th :...................................................................... 47
2.4.2. Tính toán n đ nh n i b l p gia c :........................................................ 50
2.4.3. Gi i thi u s l

c v ph n m m GEO-SLOPE: ...................................... 51

2.5. Phân tích l a ch n các gi i pháp phù h p cho tuy n đê nghiên c u ................. 52
2.5.1.

i u ki n c th c a tuy n đê nghiên c u: .............................................. 52

2.5.2. Phân tích các gi i pháp b o v mái d c cho tuy n đê nghiên c u: ......... 53
2.6. K t lu n chung ................................................................................................... 54
CH

NG 3. ÁP D NG K T QU

B H U SÔNG H NG O N T

NGHIÊN C U
K30+000

THI T K

N K31+000

KÈ B O V

A PH N TH XÃ

S N TÂY, TP HÀ N I ............................................................................................ 56
3.1. Gi i thi u chung ................................................................................................. 56
3.1.1. V trí nghiên c u: ..................................................................................... 56
3.1.2.

c đi m đ a h nh đ a m o: ..................................................................... 56

3.1.3.

c đi m đ

3.1.4.

c đi m lòng sông: ................................................................................ 57

3.1.5.

c đi m đ a ch t khu v c nghiên c u: .................................................. 57

3.1.6.

c đi m khí t

ng b c a khu v c nghiên c u: ......................................... 56

ng th y v n khu v c nghiên c u: ................................ 61

3.1.7. Tính toán MN ki t n m Tr m Trung Hà: ................................................ 64
3.1.8. Tính toán MN ki t n m Tr m S n Tây: .................................................. 67
3.1.9. Tình hình dân sinh – kinh t - xã h i khu v c nghiên c u: ..................... 69
3.1.10. V t li u xây d ng .................................................................................. 70


3.1.11. Nguyên nhân xói l b và các y u t

nh h

ng: ................................ 70

3.1.12. D báo xu th s t l : ............................................................................. 71

3.2. L a ch n quy mô công trình khu v c nghiên c u ............................................. 71
3.2.1. Xác đ nh m c n

c ki t thi t k :............................................................. 71

3.2.2. Xác đ nh cao trình đ nh c kè: ................................................................. 74
3.2.3. L a ch n tuy n công trình: ...................................................................... 74
3.2.4. Tính toán kích th

c đá đ h chân: ....................................................... 74

3.2.5. Tính toán ch n v i l c: ............................................................................ 75
3.2.6. L a ch n b r ng l ng th : ...................................................................... 76
3.3. Tính toán k t c u và n đ nh công trình............................................................. 80
3.3.1. Tính toán n đ nh kè: ............................................................................... 80
3.3.2. Tính toán k t c u khung kè...................................................................... 82
3.3.3. Tính d m d c chân kè: ............................................................................. 85
3.4. Ch d n bi n pháp thi công................................................................................. 87
3.4.1. Yêu c u ch t l

ng v t li u dùng trong xây d ng công trình: ................ 87

3.4.2. Trình t thi công công trình: .................................................................... 89
3.4.3. Bi n pháp thi công các h ng m c: ........................................................... 89
3.5. K t lu n chung ................................................................................................... 95
K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................... 97
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................... 99


DANH M C CÁC HÌNH V

Hình 1.1:

M t c t ngang c a m t s d ng k t c u kè .............................................. 7

Hình 1.2:

M t d ng kè đê sông H ng – Hà N i ...................................................... 8

Hình 1.3:

V trí tuy n đê nghiên c u ..................................................................... 15

Hình 1.4:

c đi m nhi t đ khu v c .................................................................... 17

Hình 1.5:

c đi m đ

m khu v c ....................................................................... 18

Hình 1.6:

B n đ sông H ng đo n ch y qua Hà N i n m 1901 ........................... 22

Hình 1.7:

B n đ sông H ng đo n ch y qua Hà N i n m 1932 ........................... 23

Hình 1.8:

B n đ sông H ng đo n ch y qua Hà N i n m 1952 ........................... 23

Hình 1.9:

B n đ sông H ng đo n ch y qua Hà N i đ n nay ............................... 25

Hình 1.10: S t l đê d c sông u ng (thu c đ a phân Xuân Canh) ....................... 27
Hình 1.11: S t l d c chân c u Ch

ng D

ng ...................................................... 28

Hình 1.12: Hình nh xói l sông H ng vùng dân c ............................................... 28
Hình 2.1:

Hình nh s t l chân kè Linh Chi u n m 2009 ..................................... 33

Hình 2.2:

Hình nh s t l b sông th

Hình 2.3:

Hình nh s t l chân kè đo n tr m th y v n S n Tây 2006.................. 33

Hình 2.4:

Hình nh s t l khu dân c H ng H u T nh

Hình 2.5:

Gia c mái

Hình 2.6:

Tr ng tre ch n sóng b o v b .............................................................. 37

Hình 2.7:

Xây kè mái đá b o v b đo n h l u c ng tr m b m Phù Xa ............. 37

Hình 2.8:

R đá m c u t i c ng S n Tây ............................................................. 38

Hình 2.9:

M hàn t i th

ng l u kè Linh Chi u .............................. 33
i n m 2007 .................. 34

c a vào c ng tr m b m Phù Sa ....................................... 34

ng l u kè Linh Chi u ................................................... 38

Hình 2.10: M t s b n bê tông đúc s n lát đ c l p trên kè mái .............................. 43

Hình 2.11: M t s c u kiên bê tông đúc s n l p gkép có c c u t chèn................ 43
Hình 2.12: Các hình th c k t c u chân kè ............................................................... 46
Hình 2.13: S h a các l c tác d ng lên ph n nh cung tr

t.................................. 48

Hình 2.14: Tính toán n đ nh t ng th cho m t FABC ........................................... 49
Hình 2.15: Tính toán tr

t n i b thân kè gia c mái ............................................. 50


Hình 2.16: Bình đ đi n hình c a tuy n đê nghiên c u .......................................... 53
Hình 3.1:

M t c t đ a ch t đi n hình t i c c C4 .................................................... 60

Hình 3.2:

M t c t đ a ch t đi n hình t i c c C10 .................................................. 60

Hình 3.3:

K t qu tính toán m c n

c Tr m Trung Hà ........................................ 67

Hình 3.4:

K t qu tính toán m c n

c Tr m S n Tây .......................................... 69

Hình 3.5:

S đ nguyên lý ph

Hình 3.6:

M t b ng đ i di n k t c u kè ................................................................. 78

Hình 3.7:

M t c t ngang đi n hình t i c c C4 ....................................................... 78

Hình 3.8:

M t c t ngang đi n hình t i c c C10 ..................................................... 79

Hình 3.9:

K t c u khóa kè t i c c C2 .................................................................... 79

ng pháp tính toán n đ nh .................................. 77

Hình 3.10: K t c u khóa kè t i c c C7 .................................................................... 80
Hình 3.11: Ki m tra n đ nh kè t i C4 Kminmin=1.257>[K]=1.20........................ 81
Hình 3.12: Ki m tra n đ nh kè t i C10 Kminmin=1.260>[K]=1.20...................... 82
Hình 3.13: Bi u đ n i l c d m ngang .................................................................... 84
Hình 3.14: Bi u đ n i l c d m chân kè ................................................................. 86

DANH M C CÁC B NG BI U
B ng 1.1:

M t s d ng h h ng k t c u kè mái đê ................................................ 11

B ng 1.2:

Th ng kê l u l

B ng 2.1:

H s K D ................................................................................................ 39

B ng 2.2:

H s

B ng 2.3:

C u ki n kè b o v mái đê..................................................................... 42

B ng 3.1:

Tr trung bình các ch tiêu c lý c a các l p đ t ................................... 59

B ng 3.2:

Dòng ch y trung bình nhi u n m tr m S n Tây ................................... 61

B ng 3.3:

B ng tính tích s PJQm .......................................................................... 63

B ng 3.4:

B ng M c n

B ng 3.5:

M cn

c trung bình tháng tr m S n Tây 1980 ÷ 2010 ...................... 68

B ng 3.6:

M cn

c trung bình mùa ki t tr m Trung Hà (1983-2010) ................ 72

B ng 3.7:

M cn

c trung bình mùa ki t tr m S n Tây (1990-2010) ................. 72

B ng 3.8:
B ng 3.9:

ng bùn cát qua các th i k ......................................... 20

................................................................................................... 41

d cm cn

c trung bình tháng mùa ki t tr m Trung Hà 1983-2010 66

c trung bình mùa ki t .................................................. 73

Ch tiêu c lý tính toán .......................................................................... 81

B ng 3.10: K t qu tính toán. .................................................................................. 82


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài:
Trong n i ti p và tiêu n ng

h l u các công trình th y l i, nh t là dòng ch y

có l u t c cao c a các sông l n, đ gi m thi u tác h i khi n

c l th

ng ngu n các

con sông đ v gây ra các s c v đê, chúng ta s d ng bi n pháp công trình nh
s d ng các thi t b h

ng dòng nh đ p m hàn, kè mái đê phía sông. Tuy nhiên

nh đã đ c p do dòng ch y th

ng là dòng l u t c cao nên trong khi tính toán thi t

k c n ph i chú ý đ n các hi n t

ng xói chân đê, ho c s t chân kè, h n n a khi

tính toán các thông s b o v mái đê ch d a vào các công th c th c nghi m chính
vì th mà c n ph i thông qua thí nghi m mô hình đ t o ra hình dáng, kích th

c và

b trí cho h p lý.
M i lo i v t li u dùng đ xây d ng b o v đê có th ch u đ

c tác d ng gi i

h n nào đó c a v n t c, g i là v n t c cho phép [Vcp]. Ch ng h n nh v n t c
ch ng xói cho phép [Vcp] ng v i t ng v t li u. N u v n t c n

c sông ch y l n

h n v n t c ch ng xói cho phép c a v t li u xây d ng b o v đê thì b sông s b
phá ho i. Nh v y, đ đ m b o b sông không b phá ho i thì ph i xác đ nh lo i v t
li u đ b o v b sông.
Quy ph m tính toán thu l c m i nêu v tính toán v t li u đ b o v b sông,
Vì v y khi tính toán tham kh o các tài li u là chính. Do đó có nhi u ph

ng pháp

và cách tính khác nhau.
Tuy nhiên trong khi tính toán có nhi u y u t không th xác đ nh đ
thuy t, nên vi c tính toán th

c b ng lý

ng ph i k t h p v i thí nghi m mô hình thu l c

nh m hi u ch nh m t s thông s thu l c.
2. M c tiêu c a đ tài:
Nghiên c u các thông s đ c tr ng c a dòng ch y, đ xu t gi i pháp công
trình b o v bãi và đê h u sông H ng đo n ch y qua đ a ph n th xã S n Tây thành ph Hà N i.


2

3. Cách ti p c n:
-

T ng h p và k th a các k t qu nghiên c u t tr

c đ n nay trong khu

v c nghiên c u, đ c bi t là các gi i pháp công trình b o v b trong khu
v c;
-

Ph

ng pháp nghiên c u lý thuy t, s d ng mô hình tính toán và các

ph n m m ng d ng;
-

Ph

ng pháp h th ng đi u tra th c đ a;

-

T ng h p và k th a các tri th c kinh nghi m đã có.

4. K t qu d ki n đ t đ
-

c:

i v i các đo n sông có đ d c l n, mà dòng ch y trên đó có l u t c
l n, đ xi t cao thì m t trong nh ng gi i pháp h p lý là h chân b ng
kh i l ng th đá h c và kè lát mái đê đ h

ng dòng ch y ra kh i chân đê

nh m h n ch xói l chân đê, chân kè, gi m s xói l c a dòng ch y.
-

Xác đ nh đ

c các thông s c a dòng ch y, tr

xói, tính toán thi t k đ

ng v n t c, ph m vi gây

c công trình kè mái đê đ i v i tuy n đê H u

H ng đo n qua đ a ph n th xã S n Tây, thành ph Hà N i.
5. N i dung lu n v n:
Ngoài ph n m đ u kh ng đ nh tính c p thi t c a đ tài, các m c tiêu c n đ t
đ

c khi th c hi n đ tài, các cách ti p c n và ph

ng pháp th c hi n đ đ t đ

các m c tiêu đó. N i dung chính c a lu n v n g m 03 ch

ng chính nh sau:

c

3

CH
1.1.

NG 1. T NG QUAN V CÔNG TRÌNH B O V B
c đi m chung

Các công trình b o v b là m t h p ph n quan tr ng trong h th ng công
trình th y l i, các công trình này đ

c xây d ng đ b o v b sông, b bi n kh i

tác d ng phá ho i c a dòng ch y trong sông , dòng ven b bi n và c a sóng gió.
Ngoài h th ng đê đ b o v các vùng lãnh th kh i b ng p b i n

c l và

th y tri u thì các công trình b o v b c ng đóng m t vai trò quan tr ng trong vi c
b o v các khu dân c và kinh t .

c bi t trong th i gian g n đây, do tác đ ng c a

các bi n đ i khí h u toàn c u, các quy lu t v sóng gió, dòng ch y, bùn cát ... c ng
có nh ng bi n đ ng b t l i h n, đe do đ n an toàn c a các khu dân c và kinh t
r ng l n d c các b sông, b bi n. T th c t các tr n l l t trong nh ng n m v a
qua cho th y có nh ng đo n b sông, b bi n đã n đ nh trong nhi u n m, nay l i
ph i tr i qua nh ng di n bi n ph c t p do sông đ i dòng, bi n l n vào đ t li n. i u
này đòi h i công tác thi t k các công trình b o v b c n b sung các đi u ki n m i
trong tính toán, đ ng th i c n ph i xây d ng các quy ho ch t ng th v b o v b

sông, b bi n trong t ng khu v c r ng l n.
1.2. Phân lo i công trình b o v b
Do đ c đi m tác d ng c a dòng ch y và sóng gió lên công trình, th

ng phân

bi t các công trình b o v b sông và công trình b o v b bi n.
1.2.1. Công trình b o v b sông
Lo i này ch u tác đ ng ch y u là t các dòng ch y trong sông , đ c bi t là v
mùa l .
Các công trình b o v b sông đ

c xây d ng đ b o v b kh i b xói l ,

bi n d ng do dòng ch y m t, và đ lái dòng ch y m t hay dòng bùn cát đi theo
nh ng h

ng xác đ nh theo m c đích ch nh tr sông.

Thu c lo i này bao g m:


4

-

Các kè b o v mái.

-

Các đ p m hàn đ lái dòng ch y trong sông đi theo nh ng h

ng xác

đ nh.
-

Các m hàn m m đ

c làm b ng phên và c c hay bãi cây chìm đ đi u

khi n bùn cát đáy, gây b i, ch ng xói b và chân d c.
-

Các h th ng lái dòng đ c bi t (ví d h th ng lái dòng Potapop) đ
h

ng dòng ch y m t vào c a l y n

c, xói trôi bãi b i, b o v các đo n

b xung y u.
1.2.2. Công trình b o v b bi n
Khác v i công trình b o v b sông, các công trình b o v b bi n ch u tác
đ ng c a hai y u t chính là:
-

Tác d ng c a sóng gió.

-

Tác d ng c a dòng ven b . Dòng này có th mang bùn cát b i đ p cho b
hay làm xói chân mái d c d n đ n s t l b .

Ngoài ra các công trình b o v b bi n đ

c xây d ng trong môi tr

ng n

c

m n nên c n l a ch n v t li u thích h p.
Công trình b o v b bi n g m các lo i sau:
+) Các lo i kè bi n:
Dùng các v t li u khác nhau đ gia c b tr c ti p, ch ng s phá ho i c a
sóng và dòng ch y.
Do tác d ng c a sóng gió, gi i h n trên c a kè ph i xét đ n t h p b t l i c a
sóng gió và th y tri u, trong đó k c đ dâng cao m c n

c do gió bão. V i các

đo n b bi n không có s che ch n c a h i đ o và r ng cây ng p m n, sóng bi n
d i vào b th
th

ng có xung l c r t l n, m c đ phá ho i m nh, nên k t c u kè bi n

ng ph i r t kiên c , và tiêu t n nhi u v t li u.

5

V i các đo n b bi n ch u tác d ng c a dòng ven có tính xâm th c (làm xói chân
b ) thì gi i h n d

i c a chân kè ph i đ t

n ng b xâm th c (đ

ph m v mà

đó b bi n không còn kh

c xác đ nh t tài li u quan tr c và tính toán dòng ven).

+) Các lo i công trình gi m sóng, ngãn cát:
c xây d ng trên vùng bãi phía tr

c m c tiêu c n b o v . Thu c lo i này

bao g m:
-

Các r ng cây ng p m n ch ng sóng. ây là m t gi i pháp b o v b r t h u
hi u, t o ra hi u qu t ng h p v ng n sóng và t ng kh n ng l ng đ ng phù
sa, hình thành các bãi b i ven bi n. Tuy nhiên nó ch thích h p v i nh ng
vùng g n c a sông, có bãi tho i và ngu n phù sa t
ê m hàn c ng nh đ p m hàn

-

b sông, đ

ng đ i d i dào.
c xây d ng nhô ra kh i

b đ c n sóng và h n ch các dòng ven có tính xâm th c. Lo i này
không thích h p v i b có bãi tho i và r ng.
ê d c đ t khúc xa b : thích h p v i các b có bãi tho i và r ng. Khi đó

-

đê đ

c đ t song song v i b , và cách b m t kho ng nh t đ nh (xác đ nh

theo điêu ki n kinh t - k thu t).

êđ

c b trí g m các quãng li n và

đ t xen k , các quãng li n có th làm cao h n m t n
chìm d
-

in

c (đê n i) ho c

c (đê ng m gi m sóng).

Các m hàn d ng ch T, ch Y: là các ph

ng án k t h p gi a đê m hàn

và đê d c đ t khúc đ t ng hi u qu c n sóng, b o v b .
1.3.

c đi m công trình kè b o v mái d c

1.3.1. C u t o k t c u kè b o v mái d c
Mái d c th

ng l u đê sông, đê bi n, mái d c b sông, b bi n ch u tác d ng

tr c ti p c a dòng ch y, c a th y tri u và c a sóng...
gi cho mái d c đ t không b bi n d ng,

phía ngoài cùng đ

m t b ph n có tác d ng b o vê mái d c không b xói l . B ph n này đ
kè b o vê mái d c.

cc ut o
c g i là


6

Theo hình th c k t c u và v t liêu s d ng, kè b o vê mái d c có nhi u lo i
khác nhau. M i lo i đ u có 3 ph n chính. Các ph n đó là chân kè, thân kè và đ nh
kè. Chân kè làm nhiêm v b o vê ch ng xói
mái d c t chân đ n đ nh.

chân mái d c. Thân kè là ph n b o vê

nh kè là ph n b o vê đ nh mái d c. T ng ph n theo

t ng đi u kiên c th có c u t o chi ti t đ đ m b o đi u kiên n đ nh trong quá
trình ch u tác d ng c a các t i tr ng t phía sông, phía bi n và t phía đ t thân đê
ho c b .
-

Kè b ng đá h c lát khan

-

Kè b ng bê tông đúc s n. Chân kè b ng c c, k t h p v i l ng tr đá.
T

-

ng đ nh kè b ng bê tông c t thép.

Kè k t h p hai lo i v t liêu. Chân kè là đá h c trong ng bê tông, t
đ nh b ng đá xây

ng

7

Hình 1.1: M t c t ngang c a m t s d ng k t c u kè
Kè b o vê mái d c s d ng các k t c u t đ n gi n nh tr ng c đ n ph c t p
nh bê tông l p ghép t chèn. Các hình th c thông d ng là đá đ , đá x p khan, kh i
bê tông ghép r i, ho c liên k t t chèn t o thành m ng.


8

Hình 1.2: M t d ng kè đê sông H ng – Hà N i
Kè b o vê mái d c là m t b ph n quan tr ng đ duy trì n đ nh cho sông và
b . Nó chi m m t t lê kinh phí đáng k trong các d án đê đi u và b o vê b . M t
khác, s làm viêc c a lo i k t c u này t
t c nghiên c u làm rõ. Hiên nay

n

ng đ i ph c t p, còn nhi u v n đ c n ti p
c ta c ng nh nhi u n

c trên th gi i có

nhi u công trình nghiên c u c i ti n các hình th c k t c u nh m hoàn thiên ph

ng

pháp tính toán đ m b o an toàn, t ng hiêu qu kinh t cho kè b o vê mái d c nói

riêng và cho đê và b nói chung.
1.3.2. Phân lo i và đi u ki n áp d ng t ng lo i k t c u kè b o v mái d c
+) Yêu c u đ i v i k t c u kè:
 Ôn đ nh trên l p đ t b m t c a mái d c đê.
 Linh ho t và d bi n d ng theo đ t c a mái d c và n n.
 B n v ng lâu dài c a k t c u và c a v t liêu.
 Có kh n ng phát hiên đ

cs c .

 D s a ch a khi có h h ng c c b .
 Giá thành h .
 An toàn.


m b o m quan.

 D quan sát, ki m tra cho ng
 T n d ng v t liêu đ a ph

ng.

i qu n lý.


9

+) Phân lo i k t c u kè:
Có nhi u lo i k t c u kè mái d c đê, mái d c b sông, b bi n, có th khái
quát hoá thành m t s lo i chính nh sau:

á đ , đá x p khan, đá x p trong các khung b ng đá xây. Lo i này đ
t

c dùng

ng đ i ph bi n (xem hình 1-1a).
Kh i bê tông đúc s n lát đ c l p nh hình 1-1b, kh i bê tông liên k t theo c

ch t chèn.
M t s hình th c khác: bê tông Asphalt, tr ng c , v i đ a k thu t...
+) Ph m vi ng d ng c a m t s hình th c kè b o v mái:
-

Tr ng c khi sóng tác d ng có hs< 0.5m, dòng ch y có v n t c v<1m/s
ho c có bãi ng p, mái đê, mái b có đ t đ c phát tri n.
á h c đ r i khi có ngu n đá phong phú, mái đê, mái b tho i khi không

-

có yêu c u m quan.
á h c lát khan: Khi có ngu n đá phong phú, có đá l n, n n thoát n

-

c

t t.
á x p trong khung xây b ng đá đ

t

ng đ i m nh, b t
á h c xây đ

-

c s d ng khi sóng và dòng ch y

ng đ i ch c, không đ đá l n.

c dùng khi: Mái b t

ng đ i ch c, sóng l n, dòng ch y

m nh, không có đá l n.
-

Th m r đá: Sóng l n, dòng ch y m nh, không có đá l n.

-

T m bê tông đúc s n, ghép r i đ

c s d ng khi sóng l n, dòng ch y

m nh, không có đá l n, có yêu c u m quan.
-

T m bê tông đúc s n liên k t m ng dùng khi tr

ng h p sóng l n, dòng

ch y m nh, không có đá l n, có yêu c u m quan, b ít lún s t, ít thoát
n

c, có đi u kiên thi công và ch t o m ng.


10

-

Dùng h n h p nhi u lo i khi m c n

c dao đ ng l n, mái gia c dài,

t ng v trí có yêu c u khác nhau.
Các n i dung nêu trên là khái quát v ph m vi ng d ng làm c s l a ch n
gi i pháp thi t k . Trong t ng tr

ng h p c th , ph i phân tích đ y đ các đi u

kiên đ l a ch n đ

c gi i pháp t t nh t. Gi i pháp t t nh t là gi i pháp tho mãn

đ

m c trên và có giá thành h .

c nhi u yêu c u

1.3.3. S làm vi c c a k t c u kè b o v mái d c
K t c u kè mái ch u tác d ng c a các t i tr ng tác d ng tr c ti p lên b m t
phía ngoài và các t i tr ng sinh ra

phía trong kè và thân đê. Các tác đ ng này sinh

ra t ngu n g c c a các tác đ ng th y đ ng l c và tác đ ng đ a k thu t.
S tác đ ng c a các áp l c t môi tr

ng n

c vào các k t c u kè và t i tr ng

sinh ra t phía bên trong thân đê, có th mô ph ng b ng m t hê t
môi tr

ng: N
-

c-

t - Công trình, đ

ng tác gi a 3

c mô t nh sau:

Quá trình I: là quá trình ch u tác đ ng theo đi u ki n biên th y l c nh

sóng, v n t c trung bình c a dòng ch y đ

c mô ph ng là t i tr ng phía

ngoài Pn(y,t).
-

Quá trình II: là quá trình chuy n hoá t t i tr ng phía ngoài t i phía bên
trong t o ra các t i tr ng tác d ng lên b m t ti p xúc gi a k t c u kè v i
đ t thân đê g i là t i tr ng phía trong Pt( y,t).

-

Quá trình III: là s làm vi c c a kè d

i tác d ng c a các t i tr ng t 2 phía.

C n c vào k t c u c th c a t ng lo i kè, tình hình tác d ng c a các t i tr ng
mà ti n hành thi t l p các bài toán tính n đ nh t ng th , n đ nh c c b , và tính
toán k t c u cho kè.
1.3.4. M t s d ng h h ng c a kè b o v mái d c và nguyên nhân
M ts c

đê th

ng b t ngu n t nh ng h h ng d n t i m t b phân ho c

toàn b k t c u b m t n đ nh theo m t hình thái phá ho i nào đó làm cho nó không
còn đ m nhân đ

c ch c n ng làm vi c đ

c giao n a.


11

Kè b o v mái là m t b phân c a m t c t đê. Vì vây, các h h ng c a kè có
liên quan đ n h h ng c a đê. Th

ng có nhi u nguyên nhân d n đ n s c . S tác

d ng c a sóng đ i v i kè b o v mái d c là nguyên nhân tr c ti p và đ

c xem là

nguyên nhân chính. Khi phân tích tính h h ng c a m t s lo i k t c u kè b o v
mái ch u tác d ng c a sóng có th tham kh o

b ng d

i đây.

B ng 1.1: M t s d ng h h ng k t c u kè mái đê
Lo i k t c u
Cát / s i s n

t dính / c

Bi u hiên h h ng

B t đ u di chuy n V t
Tr
liêu chuy n d ch * S
hình thành m t cát

Th m đá, v i đ a
k thu t
Kh i liên k t li n
k , liên kêt có
chèn

ng đánh giá

T c đô l n nh t Va Dính k t R c *
ch m
Ch t l ng c a sét

Xói * Bi n d ng

Bi n d ng

R đá

ôi t

ng v n t c c a Tr ng l ng ma sát *
sóng
n đ nh đông l c

B t đ u chuy n d ch * V n t c l n nh t

áđ

Th m

Tr ng l

ng, ma sát

* Th m c a l p đêm
c a thân đê

Tr ng l ng Liên k t
B t đ u chuy n d ch
T c đô l n Va đ p
Dây
Bi n d ng á l t ra
Khí h u K phá
ngoài Dây b đ t *
Kích th c đ n v *
ho i
Bi u hiên khác...
Th m l p đêm
y n i Lún chìm
Bi n d ng * Tr t

Asphalt (Bê tông Xói Bi n d ng *
nh a đ ng)
n i
1.4.

T i tr ng sóng

Quá t i Va ch m

Chi u dày, ma sát,
liên k t
* Th m

y

T c đô l n Va
ch m V t t i

l p đêm

K t c u Tr ng l

ng

c đi m công trình ch nh tr và b o v b sông

1.4.1. Khái ni m v tuy n ch nh tr sông
Công trình b o vê b sông n m trong thành ph n c a t h p công trình ch nh


12

tr , nh m b o vê các đi u kiên làm vi c có l i c a m t con sông, b o vê b chông
xói l , b o vê dân c và các khu v c kinh t v n hóa hai bên b sông.

M i con sông, tùy theo đi u kiên th y v n đ a hình, đ a ch t, th m ph th c
v t... có m t tr ng thái n đ nh t

ng đ i nào đó. Khi ch a đ t đ

c tr ng th i n

đ nh lâu dài này thì quá trình t o lòng v n còn ti p t c, ngh a là dòng ch y còn ti p
t c làm cho b và đáy sông b xói ch này, b i ch khác, nhi u tr
sâu chân d c s d n đ n tr
sông đã đ t đ

ng h p s xói

t c m ng b sông v.v... Ngoài ra có tr

c m t tr ng thái n đ nh t

ng h p lòng

ng đ i trong nhi u n m, nh ng khi có

đi u kiên m i b sung, ch ng h n đi u kiên th y v n thay đ i do môi tr

ng b

thóai hóa, do bi n đ i khí h u toàn c u..., thì khi đó tr ng thái cân b ng c b phá
v , lòng d n l i ti p t c b bi n đ i cho đ n khi đ t đ

c tr ng thái cân b ng m i.

Tr ng thái cân b ng c a m t dòng sông có th đ

c hình thành m t cách t

nhiên, nh đã di n ra t bao đ i nay. Tr ng thái đó c ng có th đ

c hình thành và

n đ nh trong đi u kiên có s tác đ ng c a các công trình nhân t o, đó là các

gi

công trình ch nh tr sông.
Tuy n ch nh tr c a m t con sông chính là đ
đ

c ch nh tr , t

ch nh tr mà l u l

ng ng v i l u l

c c a dòng sông

ng thi t k . Tùy theo m c đích và nhiêm v

ng thi t k có th là l u l

mùa l . Tuy n ch nh tr đ

ng biên n

ng mùa kiêt, mùa n

c trung hay

c xác đ nh trên c s các tính toán v di n bi n lòng

sông. Tài liêu c n thi t cho viêc tính toán này là các tài liêu th y v n (di n bi n c a
l ul

ng, m c n

c, tình hình bùn cát), các tài liêu v đ a hình đ a m o, đ a ch t

và l ch s hình thành lòng d n.
Trong các tài liêu v l u l
thi t k mùa trung, hay l u l
th

ng và m c n

c thi t k thì l u l

ng và m c n

c

ng t o lòng đóng m t vai trò quan tr ng. Tr s c a nó

ng l y ng v i t n su t (5^10)%, ho c ng v i cao trình bãi già trong sông.
Trong ph m vi nghiên c u, công trình b o v b đ

c đi sâu nghiên c u là

công trình b o v b sông. Là các công trình (lâu dài hay t m th i) đ
b o v b sông ch ng xói l và h

c b trí đ

ng dòng ch y theo tuy n ch nh tr đã v ch.


13

1.4.2. Phân lo i công trình b o v b sông
+) Theo công d ng phân thành:
-

K lát mái: Là l p gia c mái đê, b sông đ ch ng tác đ ng xói l do
sóng và dòng ch y.

-

p m hàn: Là các đ p ki n trúc có m t đ u g i vào b , m t đ u nhô ra
phía sông, nh ng không ch n h t chi u r ng lòng sông. Nhiêm v c a đ p
m hàn là đ h

-

ng dòng ch y g n b đi theo h

M hàn m m: Có v trí và tác d ng gi ng nh đ p m
k t c u m m, cho phép n

-

Ng

ng dòng ch y

cát đáy, h n ch l

ng b trí chìm d

g n công trình l y n

ng bùn cát vào c a l y n

Các hê th ng lái dòng đ c biêt:
v trí đ làm thay đ i h

hàn, nh ng có

c ch y xuyên thông qua thân.

ng đi u ch nh bùn cát: là các ng

ngang theo h

-

ng c a tuy n ch nh tr .

i đáy và đ t

c đ đi u khi n bùn

c.

c đ t t m th i hay c đ nh t i m t s

ng dòng ch y m t và h

ng bùn cát đáy, nh m

th c hiên các nhiêm v ch nh tr sông đã đ nh.
+) Theo v t liêu xây d ng, có nhi u lo i:
-

Các v t liêu c ng nh đá lát, đá xây, c u kiên bê tông đúc s n hay bê
tông c t thép đ t i ch .

-

Các v t liêu d o nh nh a đ

-

Các v t liêu cho n

-

V t liêu đ t đ p và đ t đá h n h p (thân đ p m hàn).

ng, bê tông nh a.

c ch y xuyên thông nh phên, bó cành cây, b i cây.

1.5. T ng quan v m t s h h ng đã x y ra

khu v c nghiên c u

1.5.1. Gi i thi u chung v khu v c nghiên c u:
+) V trí đ a lý:
N m

phía Tây B c c a vùng đ ng b ng châu th sông H ng, Hà N i có v


14

trí t 20°53' đ n 21°23' v đ B c và 105°44' đ n 106°02' kinh đ
v i các t nh Thái Nguyên, V nh Phúc

ông, ti p giáp

phía B c, Hà Nam, Hòa Bình phía Nam,

B c Giang, B c Ninh và H ng Yên phía

ông, Hòa Bình cùng Phú Th phía Tây.

Sau đ t m r ng đ a gi i hành chính vào tháng 8 n m 2008, thành ph Hà N i có
3.344,70 km2 di n tích t nhiên và 6.232.640 nhân kh u, có 29 đ n v hành chính
tr c thu c, bao g m các qu n: Ba

ình, C u Gi y,

ng

a, Hà

ông, Hai Bà

Tr ng, Hoàn Ki m, Hoàng Mai, Long Biên, Tây H , Thanh Xuân, các huy n: Ba
Vì, Ch

ng M ,

an Ph

ng,

ông Anh, Gia Lâm, Hoài

c, Mê Linh, M

c,

Phú Xuyên, Phúc Th , Qu c Oai, Sóc S n, Th ch Th t, Thanh Oai, Thanh Trì,
Th

ng Tín, T Liêm,

xã g m 401 xã, 154 ph

ng Hòa và th xã S n Tây; có 577 đ n v hành chính c p
ng và 22 th tr n.

a hình Hà N i th p d n theo h

ng t B c xu ng Nam và t Tây sang ông

v i đ cao trung bình t 5 đ n 20 mét so v i m c n

c bi n. Nh phù sa b i đ p, ba

ph n t di n tích t nhiên c a Hà N i là đ ng b ng, n m

h u ng n sông

à, hai

bên sông H ng và chi l u các con sông khác. Ph n di n tích đ i núi ph n l n thu c
các huy n Sóc S n, Ba Vì, Qu c Oai, M

c, v i các đ nh nh Ba Vì cao 1.281

m, Gia Dê 707 m, Chân Chim 462 m, Thanh Lanh 427 m, Thiên Trù 378 m... Khu
v c n i thành có m t s gò đ i th p, nh gò

ng a, núi Nùng.

Sông H ng là con sông l n nh t ch y qua Thành ph v i chi u dài kho ng 135
km, b t đ u t huy n Ba Vì và k t thúc
hàng n m 2.640 m3/s v i t ng l

ng n

huy n Phú Xuyên, l u l

ng bình quân

c kho ng 83,5 tri u m3. ây là ngu n n

c

cung c p chính cho thành ph Hà N i.
Sông

à là ranh gi i gi a thành ph Hà N i v i t nh Phú Th , h p l u v i

dòng sông H ng

phía B c thành ph t i huy n Ba Vì.

kho ng 32 km t xã Khánh Th
à chi m 41,3% l

Sông

ng n

o n qua Hà N i dài

ng đ n ngã ba Trung Hà thu c huy n Ba Vì. Sông

c c a sông H ng v dòng ch y trong n m.

u ng là phân l u c a sông H ng, n i li n hai con sông l n c a mi n

B c là sông H ng và sông Thái Bình. Sông

u ng tách ra kh i sông H ng t xã


15

Ng c Th y, huy n Gia Lâm, ch y v phía đông qua các huy n Gia Lâm, ông Anh.
o n ch y qua Hà N i dài kho ng 20 km.
Ngoài ra, trên đ a ph n Hà N i còn nhi u sông khác nh sông

áy, sông C u,

sông Cà L , sông Tích, sông Bùi... Các sông nh ch y trong khu v c n i thành nh
sông Tô L ch, sông Kim Ng u,... là nh ng đ

ng tiêu thoát n

c th i c a Hà N i.

Khu v c tuy n đê nghiên c u là tuy n đê h u sông H ng t K27+431 đ n
K32+00, có chi u dài t

ng ng kho ng 4600m.

s ng n đ nh và có t lâu đ i, theo th i gian ng

ây là m t khu v c dân c sinh
i dân đã hình thành khu dân c

d c theo tuy n b h u sông H ng.
Nh ng n m g n đây, do đ c đi m đ a hình khu v c này sát v i mép l , s
chênh l ch v đ cao khá l n gi a b và đáy sông, dòng ch l u c a sông H ng qua
khu v c này đã thay đ i, ép sát b gây s t l khu dân c . T i m t s v trí cung s t
đã n sâu vào khu dân c , t i m t s v trí nguy hi m mép l ch còn cách chân đê
h u H ng kho ng 30m đ n 50m.

Khu v c nghiên c u

Hình 1.3: V trí tuy n đê nghiên c u


16

+)

c đi m đ a hình, đ a m o khu v c:
+)

c đi m đ

ng b khu v c nghiên c u:

Khu v c nghiên c u n m

đo n sông cong phía b h u sông H ng, n i dòng

ch l u ch y ép sát b v i chi u dài c n xây d ng kho ng 4600m (t

ng ng t

K27+431 đ n K32+00 đê h u sông H ng), đi m đ u tuy n ti p giáp v i bãi b i
r ng kho ng 200m, đi m cu i tuy n ti p giáp v i kè Linh Chi u. Hi n t

ng dòng

ch y ch l u áp sát b cùng v i m t đ tàu thuy n l u thông nhi u đã gây ra hi n
t

ng s t l b , làm cho đ

ng b sông tr lên l i lõm, mái d c khá l n, có nhi u

v trí d c đ ng ch 0,5-1. Chênh cao t m c n

c mùa ki t lên t i m t bãi kho ng

6,0m đ n 7,5m t o ra vách cao r t nguy hi m và d gây s t tr

ng m ch y ra l n.

t do s thoát n

c

c bi t có nh ng v trí mép b l sát chân đê (cách chân đê

kho ng 100m) uy hi p tr c ti p t i an toàn c a tuy n đê. Trên toàn tuy n d án
nghiên c u có nh ng đo n đã đ

c x lý lát mái t th i Pháp, cho đ n nay mái đã

h h ng n ng và không còn phát huy đ

c hi u qu vì v y hi n t

ng s t l b v n

di n ra nghiêm tr ng.
+)

c đi m lòng sông khu v c nghiên c u:

M t c t ngang sông đo n ch y qua th xã S n Tây r ng kho ng 300m, phía bên
b t xu t hi n m t bãi b i non r ng kho ng 100m. Cao trình đáy lòng sông bi n đ i
t -2,5 đ n -6,5m, đ c bi t có nh ng đo n xói sâu, h xói c c b cao trình lòng sông
cao trình kho ng -11,0m. Qua tham kh o tài li u th c đo t nh ng n m 2001 cho
đ n nay cho th y lòng sông đang có xu h
di n đang d n hình thành bãi b i. V i xu h

nay thì hi n t
+)

ng l ch h n v phía b h u, phía b t đ i
ng m t c t lòng sông bi n đ i nh hi n

ng s t l b s di n bi n ph c t p, t i nhi u đi m h n.

c đi m khí t
+)

ng:

i u ki n th i ti t - khí h u:

Khu v c nghiên c u thu c th xã S n Tây, TP Hà N i n m trong vùng khí h u
nhi t đ i gió mùa, chia làm 4 mùa rõ r t (xuân, h , thu, đông).

ây là đ c đi m khí


17

h u đ c tr ng c a mi n B c Vi t Nam. Trong khu v c ch u nh h
h

ng gió th nh hành: NE, SE, S, SW c ng là h

ng c a các

ng gió m nh trong mùa, có Vmax

= 15 ÷ 17m/s và trong bão có Vmax = 45m/s. Hàng n m trung bình có kho ng 1 ÷ 2
con bão và áp th p nhi t đ i.
+) Nhi t đ :
D a vào tài li u đo đ c t i khu v c Hà Tây t n m 1999 đ n nay, nhi t đ
trung bình là 23.30C; s gi n ng trong n m là 1.524 gi . Bi u trình nhi t đ trong
m t ngày đêm cho th y nhi t đ th p nh t vào kho ng 4 gi đ n 5 gi sáng, cao
nh t vào 12 gi đ n 13 gi tr a.

Hình 1.4:

c đi m nhi t đ khu v c