Nghiên cứu giải pháp kè, gia cố bờ bằng tường chắn cứng, ứng dụng cho công trình kè bờ sông bằng hòa an cao bằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KÈ GIA CỐ BỜ BẰNG TƯỜNG
CHẮN CỨNG, ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH KÈ
BỜ SÔNG BẰNG - HÒA AN - CAO BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THANH BÌNH
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KÈ GIA CỐ BỜ BẰNG TƯỜNG
CHẮN CỨNG, ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH KÈ
BỜ SÔNG BẰNG - HÒA AN - CAO BẰNG

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ: 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. BÙI VĂN TRƯỜNG

Hà Nội - 2015


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, ñến nay
luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “Nghiên cứu giải pháp kè gia cố bờ bằng tường
chắn cứng, ứng dụng cho công trình kè bờ sông Bằng - Hòa An - Cao Bằng”
ñã hoàn thành ñúng thời hạn theo ñề cương ñược phê duyệt.
Trước hết tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới trường Đại học
Thủy lợi Hà Nội ñã ñào tạo và quan tâm giúp ñỡ tạo mọi ñiều kiện cho tác giả
trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc ñến Tiến sĩ Bùi Văn Trường. Thầy
ñã trực tiếp tận tình hướng dẫn cụ thể, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin
khoa học cần thiết cho tác giả hoàn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn gia ñình, các bạn bè ñồng nghiệp ñã hết
sức giúp ñỡ ñộng viên về tinh thần và vật chất ñể tác giả ñạt ñược kết quả
ngày hôm nay.
Trong quá trình nghiên cứu ñể hoàn thành luận văn, tác giả khó tránh
khỏi những thiếu sót và rất mong nhận ñược sự góp ý, chỉ bảo của các thầy,
cô và cán bộ ñồng nghiệp ñối với bản luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2015
Tác giả

Nguyễn Thanh Bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BẢN CAM KẾT
Kính gửi:

Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi
Phòng Đào tạo ĐH và Sau ĐH trường Đại học Thủy lợi

Tên tôi là: Nguyễn Thanh Bình
Học viên cao học lớp: 21ĐKT
Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng
Mã học viên: 1385804002
Theo quyết ñịnh số: 1285/QĐ-ĐHTL ngày 29 tháng 8 năm 2014, của
Hiệu trưởng trường Đại học Thủy lợi, về việc giao ñề tài luận văn và cán bộ
hướng dẫn cho học viên cao học khóa 21 ñợt 1 năm 2014. Tôi ñã nhận ñược
ñề tài: “Nghiên cứu giải pháp kè gia cố bờ bằng tường chắn cứng, ứng dụng
cho công trình kè bờ sông Bằng - Hòa An - Cao Bằng”, dưới sự hướng dẫn
của thầy giáo TS.Bùi Văn Trường.
Tôi xin cam ñoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không
sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu,
thông tin ñược ñăng tải trên các tài liệu và các trang website theo danh mục
tài liệu tham khảo của luận văn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Người làm ñơn

Nguyễn Thanh Bình


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ 1
MỤC LỤC ..................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................ 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................. 1
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU................................................................... 1
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP KÈ BẢO VỀ BỜ .................... 4
1.1. Mở ñầu................................................................................................. 4
1.2. Tổng quan về giải pháp kè bảo vệ bờ trên thế giới và Việt Nam........... 5
1.2.1. Các công trình bảo vệ bờ sông ....................................................... 5
1.3. Một số sự cố xảy ra với các công trình tường chắn ñất bảo vệ bờ:...... 11
1.4. Các nghiên cứu ứng dụng mới trong thiết kế, thi công kè bảo vệ bờ .. 13
1.4.1. Ứng dụng vật liệu mới ................................................................. 13
1.4.2. Cải tiến cấu kiện và kết cấu công trình......................................... 16
1.4.3. Sử dụng các loại thực vật thân thiện với môi trường (kỹ thuật mềm)
.............................................................................................................. 20
1.4.4. Kết hợp giữa công nghệ cứng và vật liệu mềm ............................ 21
1.4.5. Công nghệ mới gia cố mái bờ và chân bờ .................................... 22
1.5. Kết luận.............................................................................................. 25
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TƯỜNG
CHẮN CỨNG.............................................................................................. 26
2.1. Mở ñầu............................................................................................... 26
2.2. Phân loại kè dạng tường cứng ............................................................ 28
2.3. Đặc ñiểm làm việc của tường chắn ñất. .............................................. 30
2.3.1. Tường trọng lực ........................................................................... 30

2

2.3.2. Tường bán trọng lực .................................................................... 32
2.3.3. Tường bản góc (bản chống) ......................................................... 32
2.3.4. Tường mỏng ................................................................................ 32
2.4. Tính toán áp lực lên tường chắn theo lý thuyết của Rankine .............. 33
2.4.1. Nguyên lý tính toán...................................................................... 33
2.4.2. Các giả thiết cơ bản...................................................................... 35
2.4.3. Xác ñịnh áp lực ñất chủ ñộng....................................................... 35
2.4.4. Xác ñịnh áp lực ñất bị ñộng ......................................................... 37
2.4.5. Tính toán áp lực ñất trong một số trường hợp .............................. 39
2.5. Tính toán áp lực ñất theo Coulomb .................................................... 43
2.5.1. Các giả thiết cơ bản...................................................................... 43
2.5.2. Nguyên lý tính toán...................................................................... 43
2.5.3. Xác ñịnh áp lực ñất chủ ñộng....................................................... 43
2.5.4. Xác ñịnh áp lực ñất bị ñộng ......................................................... 48
2.6. Kiểm tra ổn ñịnh tường chắn .............................................................. 50
2.6.1. Kiểm tra ổn ñịnh chống lật........................................................... 51
2.6.2. Kiểm tra ổn ñịnh chống trượt ñáy móng....................................... 52
2.6.3. Kiểm tra ổn ñịnh nền móng.......................................................... 55
2.6.4. Kiểm tra ổn ñịnh mái dốc............................................................. 55
2.7. Kết luận.............................................................................................. 68
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP TƯỜNG CHĂN CỨNG BẢO VỆ
BỜ SÔNG BẰNG ........................................................................................ 69
3.1. Giới thiệu công trình kè sông Bằng .................................................... 69
3.1.1. Vị trí công trình ........................................................................... 69
3.1.2. Quy mô công trình ....................................................................... 71
3.1.3. Đặc ñiểm ñiều kiện tự nhiên tuyến kè .......................................... 71

3.2. Phân tích chọn tuyến công trình ......................................................... 80


3

3.2.1. Nhóm chỉ tiêu ñánh giá chất lượng sử dụng của công trình .......... 80
3.2.2. Nhóm chỉ tiêu kinh tế................................................................... 81
3.2.3. Nhóm các chỉ tiêu ñánh giá về ñiều kiện thi công ........................ 81
3.2.4. Phương án tuyến công trình ......................................................... 81
3.3. Lựa chọn mô hình tính toán................................................................ 82
3.4. Phương án kết cấu kè ......................................................................... 84
3.5. Kiểm tra ổn ñịnh trượt mái dốc, trượt phẳng ...................................... 89
3.5.1. Tiêu chuẩn áp dụng...................................................................... 89
3.5.2. Các trường hợp tính ..................................................................... 91
3.5.3. Kết quả kiểm tra ổn ñịnh trượt tổng thể........................................ 91
3.5.4. Kết quả kiểm tra ổn ñịnh trượt phẳng trên nền ñá gốc.................. 95
3.5.5. Đánh giá kết quả tính toán ........................................................... 96
3.6. Kiểm tra ổn ñịnh lật của móng tường kè MC T130 ............................ 97
3.7. Nhận xét và kết luận......................................................................... 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 104
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 107


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Kè lát mái ñê Tả Cầu (ñoạn K58+800-K59+208.7) ........................ 6
Hình 1.2: Kè mỏ hàn hở kho xăng Nhà Bè...................................................... 6
Hình 1.3: Kè mỏ hàn Táo Khoai ..................................................................... 7
Hình 1.4: Công trình kè mềm.......................................................................... 7
Hình 1.5: Kè mềm bờ biển Cửa Đại ................................................................ 8
Hình 1.6: Kè bằng tường chắn cứng ............................................................... 9

Hình 1.7: Kè bằng tường chắn mềm ............................................................... 9
Hình 1.8: Phân loại tường chắn theo nguyên tắc làm việc ............................ 10
Hình 1.9: Phân loại tường chắn theo góc nghiêng của lưng tường ................ 11
Hình 1.10: Sự cố sụt lún, biến dạng mái kè ở xã Hoằng Khánh .................... 12
Hình 1.11: Nứt toác và sụt lún kè bờ sông Cần Thơ ..................................... 12
Hình 1.12: Mái kè Hàm Tiến - Mũi Né bị sụt lún ......................................... 13
Hình 1.13: Trải vải ñịa kỹ thuật là tầng lọc mái kè ...................................... 14
Hình 1.14: Một số loại thảm bêtông túi khuôn.............................................. 15
Hình 1.15: Kết cấu thảm FS ......................................................................... 15
Hình 1.16: Thảm túi cát và kè bằng thảm túi cát ở bờ sông Sài Gòn............. 16
Hình 1.17: Thảm tấm bêtông liên kết bằng dây nilon chống xói ñáy ở sông
Trường Giang - Trung Quốc......................................................................... 17
Hình 1.18: Kè lát mái bằng thảm tấm bêtông................................................ 18
Hình 1.19: Khối Amorloc............................................................................. 18
Hình 1.20: Cấu tạo khối Hydroblock ............................................................ 19
Hình 1.21: Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông ................................................ 20
Hình 1.22: Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn bằng sợi ñai giữ ổn ñịnh
và phát triển thực vật .................................................................................... 21
Hình 1.23: Hệ thống ô ngăn cách trong công nghệ NeowebTM ................... 23


2

Hình 1.24: Thả khối vật liệu hộ chân bằng thùng chứa................................. 25
Hình 2.1: Mặt cắt một số loại tường chắn..................................................... 27
Hình 2.2: Tường chắn cứng.......................................................................... 28
Hình 2.3: Các loại tường chắn cứng. ............................................................ 29
Hình 2.4: Bề mặt tường trọng lực xây dựng vỡ kết cấu, mất thẩm mỹ .......... 31
Hình 2.5: Thoát nước lưng tường hỏng, nước tràn qua ñỉnh tường ............... 31
Hình 2.6: Mặt cắt tường chắn ñất trọng lực ñiển hình................................... 31

Hình 2.7: Mặt cắt tường chắn ñất bản mỏng và bản chống ñiển hình............ 33
Hình 2.8: Nguyên lý xác ñịnh áp lực ñất theo Rankine................................. 33
Hình 2.9: Sơ ñồ xác ñịnh áp lực ñất chủ ñộng .............................................. 35
Hình 2.10: Sơ ñồ áp lực ñất bị ñộng ............................................................. 38
Hình 2.11: Sơ ñồ tính toán tường chắn khi lưng tường nằm nghiêng............ 39
Hình 2.12: Sơ ñồ tính toán tường chắn khi lưng tường và khối ñất nằm
nghiêng ........................................................................................................ 40
Hình 2.13: Sơ ñồ tính toán tường chắn khi tải trọng phân bố ñều liên tục..... 41
Hình 2.14: Sơ ñồ tính toán tường chắn khi khối ñất nhiều lớp ...................... 42
Hình 2.15: Sơ ñồ tính toán áp lực ñất chủ ñộng theo Coulomb ..................... 44
Hình 2.16: Sơ ñồ xác ñịnh áp lực ñất chủ ñộng bằng phương pháp ñồ giải... 47
Hình 2.17: Xác ñịnh ñiểm ñặt của áp lực ñất chủ ñộng theo ñồ giải ............. 48
Hình 2.18: Sơ ñồ xác ñịnh áp lực ñất bị ñộng ............................................... 48
Hình 2.19: Kiểm tra tường chắn cứng........................................................... 51
Hình 2.20: a) Mái dốc vô hạn với dòng chảy song song mặt dốc; b) Phân tách
trọng lượng W. ............................................................................................. 56
Hình 2.21: Trượt mặt mái dốc theo mặt phẳng, cao hữu hạn ........................ 58
Hình 2.22: Ảnh hưởng dòng nước chảy - ñất rời. ......................................... 60
Hình 2.23: Sơ ñồ mái dốc theo phương pháp Taylor .................................... 61
Hình 2.24: Giản ñồ Taylor, xác ñịnh Ns cho ñất dính ................................... 62


3

Hình 2.25: Toán ñồ xác ñịnh α, θ và nx......................................................... 62
Hình 2.26: Toán ñồ Taylor - Biarex xác ñịnh Fs cho ñất có φ,c .................... 63
Hình 2.27: Chia lát cho một mái dốc ............................................................ 65
Hình 2.28: Các lực tác ñộng lên các lát chia ................................................. 66
Hình 3.1: Vị trí sông Bằng trên bản ñồ ......................................................... 69
Hình 3.2: Bờ tả Sông Bằng........................................................................... 70

Hình 3.3: Cầu Bằng Giang ........................................................................... 70
Hình 3.4: Mặt cắt dọc công trình tuyến T118A - T130 + 15 ......................... 71
Hình 3.5: Mặt cắt ñịa chất công trình ñại diện của tuyến nghiên cứu............ 79
Hình 3.6: Sơ ñồ chỉ phương tuyến kè ........................................................... 80
Hình 3.7: Sơ ñồ tuyến kè sông Bằng ............................................................ 80
Hình 3.8: Mặt cắt hình học 130 với dữ liệu ñầu vào ñất và tường chắn ........ 85
Hình 3.9: Mặt cắt hình học 130 với dữ liệu ñầu vào ñất, tường và mực nước
ngầm cao trình +180..................................................................................... 85
Hình 3.10: Mặt cắt hình học 130 với giải pháp tường bản góc và các ñiều kiện
biên của bài toán .......................................................................................... 86
Hình 3.11: Kết quả tính toán ổn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp kết
cấu tường bản góc - Hệ số ổn ñịnh tổng thể 2,175. Phương pháp tính Bishop
..................................................................................................................... 86
Hình 3.12: Mặt cắt hình học 130 với dữ liệu ñầu vào ñất và tường............... 87
Hình 3.13: Mặt cắt hình học 130 vơi dữ liệu ñầu vào ñất, tường và mực nước
ngầm cao trình +180..................................................................................... 87
Hình 3.14: Mặt cắt hình học 130 với giải pháp tường trọng lực và các ñiều
kiện biên của bài toán................................................................................... 88
Hình 3.15: Kết quả tính toán ổn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp kết
cấu tường trọng lực - Hệ số ổn ñịnh tổng thể 1,432. Phương pháp tính Bishop
..................................................................................................................... 88


4

Hình 3.16: Kích thước hình học của tường tính toán .................................... 90
Hình 3.17: Mặt cắt hình học tuyến 130 trong trường hợp bất lợi 1và các ñiều
kiện biên của bài toán................................................................................... 92
Hình 3.18: Kết quả tính toán ỏn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp 1 Hệ số ổn ñịnh tổng thể 1,525 .Phương pháp tính Bishop .............................. 92
Hình 3.19: Mặt cắt hình học T130 và các ñiều kiện biên của bài toán trong

trường hợp 2................................................................................................. 93
Hình 3.20: Kết quả tính toán ỏn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp bất
lợi ( Trường hợp 2) - Hệ số ổn dịnh tổng thể 1,363. Phương pháp tính Bishop
..................................................................................................................... 93
Hình 3.21: Mặt cắt hình học T130 và các ñiều kiện biên của bài toán trong
trường hợp 3................................................................................................. 94
Hình 3.22: Kết quả tính toán ổn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp
ñộng ñất cấp 7 (Trường hợp 3) - Hệ số ổn ñịnh tổng thể 1,486 .Phương pháp
tính Bishop ................................................................................................... 94
Hình 3.23: Kết quả tính toán ổn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp bất
lợi ( Trường hợp 1) - Hệ số ổn dịnh tổng thể 1,691. Phương pháp tính Bishop
..................................................................................................................... 95
Hình 3.24: Kết quả tính toán ổn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp bất
lợi ( Trường hợp 2) - Hệ số ổn dịnh tổng thể 1,447. Phương pháp tính Bishop
..................................................................................................................... 95
Hình 3.25: Kết quả tính toán ổn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp bất
lợi ( Trường hợp 3) - Hệ số ổn dịnh tổng thể 1,487. Phương pháp tính Bishop
..................................................................................................................... 96
Hình 3.26: Mặt cắt tính toán và ñiểm lật....................................................... 97


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Nguyên nghĩa

γ

Trọng lượng riêng tự nhiên (kN/m3)

ϕ

Góc ma sát trong (ñộ)

c

Lực dính kết ñơn vị (kN/m2)

B

Độ sệt

ρ

Khối lượng ñơn vị (g/m2)

n

Độ rỗng thể tích

d

Đường kính hạt ñất

σ

Ứng suất nén

δv

Biến dạng nén dọc

δh

Biến dạng nở ngang

σkéo
q

Cường ñộ kéo
Tải trọng phân bố ñều (kN/m2)

Tneo

Lực neo

lneo

Chiều dài neo

ψkéo

Tri số góc kháng kéo

Mgt
Mgl

Mô men gây trượt do trọng lượng bản thân của ñất và do
ngoại tải
Mô men giữ do cường ñộ chống cắt của ñất

u

Áp lực nước lỗ rỗng

fn

Hệ số riêng phần xét ñến hậu quả phá hoại về mặt kinh tế

K

Hệ số ổn ñịnh mái dốc

ffs

Hệ số riêng phần áp dụng cho trọng lượng ñơn vị của ñất


Ký hiệu
fq
ϕ’p

Nguyên nghĩa
Hệ số tải trọng riêng phần áp dụng cho ngoại tải
Góc kháng cắt lớn nhất của vật liệu ñắp
Chữ viết tắt

ReSSA

Reinforced Slope Stability Analysis

PE

Polyethylene

ĐKT

Địa kỹ thuật

ASTM D

American Society for Testing and Materials designation

POA

Percent Open Area

TCN

Tiêu chuẩn ngành

D.A.D.T

Dự án ñầu tư


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Các giá trị ñại diện của góc ma sát trong δ và lực dính bám ca giữa
ñất ñá và các vật liệu cấu tạo ........................................................................ 53
Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 1...................................................... 73

Bảng 3.2: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 2...................................................... 75
Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 2b.................................................... 75
Bảng 3.4: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 3a .................................................... 76
Bảng 3.5: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 4...................................................... 78
Bảng 3.6:Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 4a..................................................... 79
Bảng 3.7: Các chỉ tiêu cơ lý của câc lớp ñịa chất công trình cụ thể............... 91
Bảng 3.8: Kết quả tính toán trong 3 trường hợp............................................ 97
Bảng 3.9: Tính toán lực tác dụng lên tường chắn - Trường hợp 1................. 99
Bảng 3.10: Tính toán lực tác dụng lên tường chắn - Trường hợp 2............. 101


1

MỞ ĐẦU
A. Tính cấp thiết của ñề tài
Kè sông Bằng - Thị xã Cao Bằng (ñoạn từ thượng lưu cầu Bằng Giang
mới, cách cầu 800m ñến cửa ra của Suối Củn) tổng chiều dài kè là 6778m là
một trong những dự án trọng ñiểm thuộc dự án Phòng chống xói lở khẩn cấp
bờ sông Bằng của tỉnh Cao Bằng.
Trong ñợt mưa bão của mùa lũ năm 2008 ñã gây sạt lở nghiêm trọng
phần bờ tả sông Bằng, ñoạn từ T118A ÷ T130+15 (tính từ vị trí cầu treo ñến
ñường lên xuống lấy nước cứu hỏa cho thị xã). Đây là khu vực ñông dân cư,
nhà cửa sát với bờ sông, có nhiều ñoạn uốn cong tạo thuận lợi cho dòng chảy
gây xói rất nguy hiểm. Vì vậy, ñể khắc phục khẩn cấp sạt lở và ñảm bảo an
toàn cho tính mạng người dân cũng như tài sản thì UBND Tỉnh Cao Bằng ñã
ra Quyết ñịnh số 387/QĐ-SNN ngày 10/11/2008 về việc phê duyệt hồ sơ yêu
cầu gói thầu: Tư vấn khảo sát, lập thiết kế kỹ thuật bản vẽ thi công, dự toán
khắc phục khẩn cấp sạt lở ñoạn kè từ T118A ñến T130+15 thuộc Dự án Kè
chống xói lở bờ sông Bằng khu vực Thị xã Cao Bằng (Đoạn từ ngã ba suối
Củn và sông Bằng ngược lên thượng nguồn).

Tuy nhiên do hệ thống kè nằm ở trung tâm thị xã, tại khu vực ñông dân
cư, quỹ ñất ñô thị hạn hẹp vì vậy vấn ñề lựa chọn phương án kè sao cho ñảm
bảo tốn ít quỹ ñất nhất, ñảm bảo mỹ thuật, kỹ thuật và môi trường sinh thái là
nhiệm vụ trọng tâm của nghiên cứu này.
Vì vậy ñề tài: “Nghiên cứu giải pháp kè gia cố bờ bằng tường chắn
cứng, ứng dụng cho công trình kè bờ sông Bằng - Hòa An - Cao Bằng” giải
quyết cấp bách vấn ñề nêu trên, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn


2

B. Nội dung, phương pháp nghiên cứu, mục ñích và các kết quả ñạt
ñược:
1. Mục ñích của ñề tài
Nghiên cứu giải pháp kè gia cố bờ bằng tường chắn cứng,
Lựa chọn kết cấu tường chắn cứng tối ưu ñể gia cố bờ sông Bằng - Hòa
An - Cao Bằng
2. Nội dung nghiên cứu
Đề tài sẽ chủ yếu tập trung nghiên cứu những nội dung sau:
- Tổng quan về các giải pháp gia cường bảo vệ bờ sông, biển;
- Cơ sở lý thuyết, tính toán, thiết kế tường chắn cứng;
- Phân tích lựa chọn giải pháp công trình kè tường chắn cứng bảo vệ bờ
sông Bằng;
- Mô hình toán phân tích
- Các kết luận - kiến nghị
3. Phạm vi, ñối tượng nghiên cứu
- Các giải pháp gia cố bảo vệ bờ, chủ yếu là bờ sông,
- Đối tượng nghiên cứu là giải pháp tường chắn ñất ñể gia cố bờ, cụ thể
là tường chắn cứng.
- Ứng dụng cho công trình kè bờ sông Bằng – Hòa An – Cao Bằng

4. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu thực tế;
- Phân tích lý thuyết;
- Mô phỏng mô hình toán bằng phần mềm Geo-slope.
5. Kết quả dự kiến ñạt ñược
- Phân tích cơ sở khoa học việc áp dụng giải pháp tường chắn cứng bảo
vệ bờ sông Bằng;


3

- Lựa chọn ñược giải pháp kè tường chắn cứng bản góc cho bờ sông
Bằng
- Đánh giá phân tích kết quả mô phỏng mô hình toán;
- Các nhận xét, kết luận, kiến nghị.


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP KÈ BẢO VỀ BỜ
1.1. Mở ñầu
Cùng với lũ lụt, bão lốc; sạt lở bờ sông ñang là vấn ñề lớn cần quan tâm
của nhiều nước trên thế giới. Sạt lở bờ sông là một qui lụât tự nhiên nhưng
gây thiệt hại nặng nề cho các hoạt ñộng dân sinh kinh tế vùng ven sông như
gây mất ñất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thể hủy
hoại toàn bộ một khu dân cư, ñô thị.
Cũng như nhiều nước trên thế giới, sạt lở bờ sông cũng ñang là vấn ñề
lớn ñáng ñược quan tâm hiện nay ở nước ta. Sạt lở bờ diễn ra ở hầu hết các
triền sông và ở hầu hết các ñịa phương có sông. Sạt lở bờ sông ảnh hưởng
trực tiếp ñến kinh tế và xã hội của ñịa phương. Ở vùng hạ lưu hệ thống sông

Hồng, sông Thái Bình, hệ thống sông ngòi miền Trung và Đồng bằng sông
Cửu Long, vì dòng sông mang nhiều bùn cát lại chảy trên nền bồi tích rất dễ
xói bồi nên quá trình xói lở diễn ra liên tục theo thời gian và không gian. Xói
lở không chỉ diễn ra vào mùa lũ mà còn vào mùa kiệt. Đặc biệt trong những
thập kỷ cuối của thế kỷ 20, hiện tượng sạt lở diễn ra với chu kỳ nhanh hơn,
cường ñộ mạnh hơn, thời gian kéo dài hơn và có nhiều dị thường.
Quá trình xói lở làm biến ñổi lòng dẫn, sạt lở bờ sông, bờ biển trong
các ñiều kiện tự nhiên và có tác ñộng của con người vô cùng phức tạp. Việc
xác ñịnh các nguyên nhân, cơ chế, tìm các giải pháp quy hoạch, công trình
nhằm phòng, chống và hạn chế tác hại của quá trình sạt lở là việc làm có ý
nghĩa rất lớn ñối với sự an toàn của các khu dân cư, ñô thị, ñối với công tác
quy hoạch, thiết kế và xây dựng các ñô thị mới. Quá trình nghiên cứu các giải
pháp bảo vệ bờ sông trên Thế giới ñã ñược thực hiện liên tục từ nhiều thập kỷ
qua. Nhiều giải pháp công nghệ bảo vệ bờ sông chống xói lở ñã ñược nghiên
cứu, ứng dụng ñạt ñược những hiệu quả nhất ñịnh trong việc hạn chế xói lở,


5

bảo vệ an toàn cho dân cư và hạ tầng cơ sở ven sông. Cho ñến nay, quá trình
phát triển các giải pháp bảo vệ bờ ñã có bước phát triển vượt bậc với những
giải pháp như: kè lát mái, kè mỏ hàn, tường chắn ñất... Cùng với ñó là các
công nghệ về thi công và vật liệu mới ñi kèm
Với mỗi giải pháp gia cố bờ ñều có những ưu nhược ñiểm của nó và
hạn chế áp dụng trong những ñiều kiện ñịa chất, ñịa hình, thủy văn... phù hợp.
Để hiểu rõ hơn về ưu, nhược ñiểm, tính chất mỗi giải pháp chúng ta xem tiếp
phần tổng quan dưới ñây.
1.2. Tổng quan về giải pháp kè bảo vệ bờ trên thế giới và Việt Nam
Các công trình bảo vệ bờ ñược xây dựng ñể bảo vệ bờ sông, bờ biển
khỏi tác dụng phá hoại của dòng chảy trong sông, dòng ven bờ biển và của

sóng gió. Do ñặc ñiểm tác dụng của dòng chảy và sóng gió lên công trình,
thường phân biệt các công trình bảo vệ bờ sông và công trình bảo vệ bờ biển.
1.2.1. Các công trình bảo vệ bờ sông
Là các công trình (lâu dài hay tạm thời) ñược bố trí ñể bảo vệ bờ sông
chống xói lở và hướng dòng chảy theo tuyến chỉnh trị ñã vạch. Theo công dụng
mà phân thành ba loại sau: [14]
- Kè lát mái: gia cố trực tiếp lên mái bờ sông nhằm chống xói lở do tác
ñộng của dòng chảy và sông;


6

Hình 1.1: Kè lát mái ñê Tả Cầu (ñoạn K58+800-K59+208.7)
- Kè mỏ hàn: nối từ bờ sông nhằm hướng dòng chảy ra xa bờ gây bồi
lắng và cải tạo bờ sông theo tuyến chỉnh trị;

Hình 1.2: Kè mỏ hàn hở kho xăng Nhà Bè


7

Hình 1.3: Kè mỏ hàn Táo Khoai
- Kè mềm: là loại kè không kín nước (còn gọi là kè xuyên thông) nhằm
nhằm giảm tốc ñộ dòng chảy, gây bồi lắng và chống xói ñáy.

Hình 1.4: Công trình kè mềm


8

Hình 1.5: Kè mềm bờ biển Cửa Đại
- Tường chắn ñất: Là công trình giữ cho mái ñất ñắp hoặc mái
dốc, hố ñào bờ sông khỏi bị sạt trượt. Tường chắn ñất ñược sử dụng rộng rãi
trong các ngành xây dựng giao thông thủy lợi...Khi làm việc tường chắn ñất
tiếp xúc với khối ñất sau tường và chịu tác dụng của áp lực ñất. Phân loại
tường chắn cứng có các kiểu phân loại sau:
- Phân loại theo ñộ cứng:
Chia làm 2 loại: Tường cứng và tường mềm
+ Tường cứng: Không có biến dạng uốn khi chịu áp lực ñất mà chỉ có
chuyển vị tính tiến và chuyển vị xoay. Một số tường cứng thường gặp: Tường
bê tông, ñá hôc, tường xây gạch…
+ Tường mềm: Có biến dạng uốn khi chịu áp lực ñất. Một số thường
gặp: Tường làm bằng tấm gỗ, thép , tường cừ…


9

Hình 1.6: Kè bằng tường chắn cứng

Hình 1.7: Kè bằng tường chắn mềm
- Phân loại theo nguyên tắc làm việc:


10

+ Tường trọng lực (Hình 1.8a): ñộ ổn ñịnh ñược ñảm bảo chủ yếu do
trọng lượng bản thân tường. Các loại tường cứng thuộc loại tường trọng lực.
+ Tường nửa trọng lực (Hình 1.8b): Độ ổn ñịnh ñược ñảm bảo không
chỉ do trọng lượng bản thân tường và bản mỏng mà còn do trọng lượng của
khối ñất ñắp nằm trên bản mỏng. Loại tường này làm bằng BTCT nhưng

chiều dày của tường khá lớn (do ñó còn gọi là tường dày)
+ Tường bản góc (Hình 1.8c): ñộ ổn ñịnh ñược ñảm bảo chủ yếu do
trọng lượng khối ñất ñắp ñè lên bản móng. Tường và móng là những tấm, bản
bê tông cốt thép mỏng nên trọng lượng của bản thân tường và móng không
lớn. Tường bản mỏng có dạng chữ L nên còn ñược gọi là tường chữ L.
+ Tường mỏng (Hình 1.8d): sự ổn ñịnh của loại tường này ñược ñảm
bảo bằng cách chôn tường vào trong nền. Do ñó loại tường này còn gọi là
tường cọc và tường cừ. Để giảm bớt ñộ chôn sâu trong ñất của tường và ñể
tăng ñộ cứng của tường người ta thường dùng dây néo.

Hình 1.8: Phân loại tường chắn theo nguyên tắc làm việc
- Phân loại theo chiều cao
+ Tường thấp: có chiều cao nhỏ hơn 10m
+ Tường trung bình: chiều cao H = 10 – 20m
+ Tường cao: có chiều cao H>20m
- Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường
+ Tường dốc: lại ñược phân thành 2 loại dốc thuận và dốc nghịch


11

+ Tường thoải: góc nghiêng α của lưng tường lớn.

Hình 1.9: Phân loại tường chắn theo góc nghiêng của lưng tường
- Phân loại theo kết cấu
+ Tường liền khối: làm bằng BT, xây ñá, gạch xây,
+ Tường lắp ghép
+ Tường rọ ñá
+ Tường ñất có cốt.
1.3. Một số sự cố xảy ra với các công trình tường chắn ñất bảo vệ bờ:

Thứ nhất kết cấu công trình có thể bị phá hỏng cục bộ hoặc hoàn toàn
do các ñiều kiện biến dạng không thỏa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn do nền
ñất yếu, sức chịu tải bé.
Thứ hai cũng có thể nhiều sự cố công trình mà nguyên nhân chủ yếu là
do ăn mòn cốt thép trong bê tông hoặc ăn mòn thép ứng lực trước.