Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho móng công trình bảo vệ bờ sông trên nền đất yếu

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của Đề tài

I.

Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh tế mạnh mẽ
của đất nước ta, hệ thống sông ngòi dày đặc đóng vai trò vô cùng quan trọng.
Ngoài vai trò quan trọng trong việc giao thông vận tải đường thủy nội địa, hệ thống
sông ngòi kênh rạch ở nước ta còn là nguồn cung cấp nước ngọt cho sinh hoạt,
nước tưới tiêu phục vụ nông, lâm nghiệp, là nguồn cung cấp thủy sản và đóng vai
trò quan trọng trong việc điều tiết và thoát lũ, đảm bảo an toàn cho cuộc sống
người dân. Bên cạnh những mặt lợi do hệ thống sông ngòi đem lại, hàng năm
chúng ta phải đối phó với rất nhiều khó khăn không nhỏ do hệ thống sông ngòi
như: lụt lội, sạt lở bờ… Đặc biệt trong những năm gần đây sự biến đổi của khí hậu
toàn cầu càng làm cho quá trình xói bồi, biến hình lòng sông càng diễn ra nghiêm
trọng và phức tạp. Sự sạt lở bờ sông, đê bao chống lũ… sẽ còn gây ra nhiều tổn
thất lớn đến kinh tế xã hội của đất nước cũng như đời sống nhân dân. Vì vậy việc
xây dựng các công trình bảo vệ bờ sông ngòi phòng ngừa sự cố là hết sức cần thiết
và cấp bách. Nhưng một vấn đề lớn đặt ra là hầu hết các công trình bảo vệ bờ sông
được xây dựng ngay trên nền địa chất thềm sông, nơi đa phần là đất yếu, gây khó
khăn trong quá trình thiết kế và thi công để đảm bảo tính an toàn của công trình
cũng như của cả hệ thống sông.
Đề tài nghiên cứu, phân tích các khó khăn trong quá trình xây dựng các công
trình bảo vệ bờ sông trên nền đất yếu, từ đó đề xuất biện pháp khắc phục hợp lý
nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của của các công trình bảo vệ bờ.
Mục đích nghiên cứu

II.

1. Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho móng công trình bảo vệ
bờ sông trên nền đất yếu

2. Đề xuất biện pháp khắc phục sự cố.
III.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

1. Đối tượng nghiên cứu

1


Công trình trình bảo vệ bờ sông và các giải pháp kết cấu móng công trình
bảo vệ bờ sông trên nền đất yếu.
2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu, phân tích và so sánh một số giải pháp kết cấu móng công trình
bảo vệ bờ sông trong điều kiện địa chất yếu, từ đó đề xuất giải pháp kết cấu móng
hợp lý trong một số điều kiện nhất định.
IV.

Phƣơng pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu: nghiên cứu lý thuyết, phân tích, so sánh,

thống kê, lấy ý kiến chuyên gia.
Nghiên cứu các giải pháp khắc phục sự cố trong thiết kế và thi công công
trình bảo vệ bờ sông trên nền đất yếu.
V.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đưa ra giải pháp hợp lý về kết cấu móng cũng như biện pháp thi công để

đảm bảo an toàn cũng như kinh tế cho công trình bảo vệ bờ sông.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ
TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
1.1.

Đất và tính chất xây dựng của đất

1.1.1. Khái niệm đất, nền đất yếu
Trong những trường hợp khác nhau, thuật ngữ đất được dùng mang sắc thái
khác nhau về ý nghĩa. Trong lĩnh vực địa chất, đất là các lớp vật liệu rời, hình
thành do đá bị phong hóa và phân vụn ra không cố kết và phân bố từ mặt đất xuống
đá cứng. Trong lĩnh vực xây dựng, đất là nơi tiến hành công việc ở trên đó, trong
đó và bằng đất.
Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng
nhiều, do vậy không thể làm nền tự nhiên cho công trình xây dựng. Khi xây dựng
các công trình dân dụng, cầu đường, công trình thủy... nếu gặp các loại nền đất
yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà
người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của
nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình. Đất
yếu là một trong những đối tượng được đặc biệt quan tâm nghiên cứu và yêu cầu
biện pháp xử lý rất phức tạp, đòi hỏi công tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân
tích và tính toán rất công phu.
1.1.2. Thuộc tính của đất và tính chất xây dựng của đất
a) Thuộc tính của đất
Đất có những thuộc tính riêng biệt so với các loại vật liệu khác như sau:
- Đất có nhiều pha cấu thành: đặc tính kỹ thuật hay đặc tính vật liệu thay đổi
từ thời điểm này sang thời điểm khác bên trong khối đất.

- Đất là vật liệu phi tuyến: đường quan hệ ứng suất - biến dạng không phải là
đường thẳng do có đặc tính kỹ thuật hay đặc tính vật liệu không giống nhau với
mọi phương.
- Đất có liên kết đặc biệt.
- Đất có thể tích lỗ rỗng rất lớn.
- Đất có tính phân tán.
3


- Đất đa dạng về thành phần và cấu trúc
- Khi chịu tải trọng công trình, đất nền có những thuộc tính cơ bản sau :
+ Đất nền chỉ chịu được lực nén và lực cắt.
+ Cường độ của đất nền khá nhỏ nhưng biến dạng lại lớn.
+ Độ biến dạng của đất nền tăng dần theo thời gian khi có tải trọng tác dụng
không đổi, đó là hiện tượng cố kết và từ biến của đất nền.
b) Tính chất xây dựng của đất
 Các tính chất cơ lý cơ bản của đất
- Tính liên kết của đất
Tính liên kết của đất là sự dính kết giữa các phần tử đất với nhau (khi đất
khô tính chất này biểu hiện rõ) những loại đất có tính liên kết lớn thường tạo thành
trong đất những kiểu kết cấu tảng cục lớn. Ðơn vị đo tính liên kết của đất được xác
định bằng lực ấn vào đất (G/cm2).
Những yếu tố ảnh hưởng đến tính liên kết của đất là: thành phần cơ giới, độ
ẩm đất, cấu trúc của đất, hàm lượng mùn và thành phần cation hấp phụ trong đất.
Ðất có thành phần cơ giới nặng do chứa nhiều sét nên tính liên kết của chúng rất
lớn, ngược lại đất có thành phần cơ giới nhẹ như đất cát, do có tỷ lệ các hạt cát cao
nên có tính liên kết kém. Ðộ ẩm đất chi phối đến khả năng liên kết của đất, ở
những loại đất có tính liên kết lớn như đất sét nếu đất càng khô thì tính liên kết của
đất thể hiện càng mạnh.
- Tính dính của đất

Tính dính của đất là khả năng kết dính của đất với những vật tiếp xúc với
chúng. Giống như tính liên kết của đất, tính dính phụ thuộc thành phần các cấp hạt
trong đất, kết cấu và độ ẩm đất. Những loại đất có tỷ lệ các cấp hạt sét cao với các
thành phần khoáng sét càng cao thì tính dính của chúng càng lớn, trong các thành
phần khoáng sét thì montmorilonit, illit có tính liên kết và tính dính cao hơn hẳn
các khoáng sét kaolinit và các hydroxit sắt. Ngược lại với tỷ lệ sét, khi đất có hàm
lượng mùn càng lớn thì càng làm giảm tính dính của đất. Hầu hết đất bắt đầu có
tính dính cao khi độ ẩm trong đất đạt 60 - 80% độ trữ ẩm cực đại.
4


-

Tính dẻo của đất

Tính dẻo hay độ dẻo của đất thường thể hiện khi đất ở trạng thái ẩm, có khả
năng nặn tạo được những hình dạng nhất định và có thể giữ nguyên được hình
dạng đó khi không có lực bên ngoài tác động. Ðất có chứa 15% hàm lượng sét trở
lên thì bắt đầu có biểu hiện tính dẻo rõ, tính chất này có liên quan đến bản chất tự
nhiên của các hạt sét khi chúng hấp phụ nước.
-

Tính trương và tính co của đất

Tính trương và tính co của đất là đặc tính thể tích của đất tăng lên khi ẩm và
bị co lại khi khô. Tính trương co của đất có liên quan đến sự xâm nhập và mất
nước giữa các tinh tầng khoáng sét do đó đặc tính này phụ thuộc chủ yếu vào thành
phần và hàm lượng sét có trong đất và thành phần các cation hấp phụ trong đất.
 Trong xây dựng, các vấn đề phổ biến được tổng hợp lại như sau:
- Đào đất: để chuẩn bị cho hiện trường xây dựng và các công tác phục vụ nó,

đất được đào và di chuyển đi. Bài toán ở đây liên quan chặt chẽ tới các vấn đề
chống đỡ.
- Chống đỡ đất: cần xác định khả năng tự chống đỡ thực sự của các mái dốc
tự nhiên và nhân tạo (khối đắp), khi đào hố móng (hào, hầm …) và các công trình
đào cắt khác (đường…), cần thiết xác định nhu cầu và phạm vi đòi hỏi công trình
chống đỡ bên ngoài.
- Dòng thấm: khi đất có tính thấm, nước có thể chảy qua nó, khi đó, các vấn
đề đặt ra sẽ là lưu lượng và hiệu quả của chuyển động thấm được đặt ra.
- Đất như là môi trường chống đỡ: khối đất ở dưới và kề với công trình, là
một phần của hệ thống nền móng và các tính chất của đất trong vai trò là môi
trường chống đỡ phải được khảo sát.
- Công trình xây dựng dùng đất: đất được dùng phổ biến làm vật liệu xây
dựng trong thi công đường, sân bay, đê đập, khối đắp… cũng giống như các vật
liệu khác như bê tông, thép… đất cần được xác định và đánh giá các tính chất
trước khi sử dụng và tiến hành đo lường nhằm giám sát chất lượng để có công trình
đảm bảo chất lượng.
5


1.2.

Các chỉ tiêu phân loại đất yếu
Đất yếu là loại đất có có sức chống cắt nhỏ và tính biến dạng (ép lún) lớn,

khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50
daN/ cm2), hệ số rỗng lớn (e >1), có môđun biến dạng thấp (Eo < 50
daN/cm2).Nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp thường mất ổn định toàn
khối hoặc lún nhiều, lún kéo dài ảnh hưởng đến công trình. Khi xây dựng công
trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh
biến dạng thậm chí gây hư hỏng công trình. Nghiên cứu xử lý đất yếu có mục đích

cuối cùng là làm tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn
thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng.
Cách phân biệt nền đất yếu ở trong nước cũng như ở nước ngoài đều có
các tiêu chuẩn cụ thể để phân loại nền đất yếu.
1.2.1. Theo nguyên nhân hình thành
Loại đất yếu có thể có nguồn gốc khoáng vật hoặc nguồn gốc hữu cơ:
- Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước
ở ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu
cơ trong quá trình trầm tích (hàm lượng hữu cơ có thể tới 10 - 12 %) nên có thể có
mầu nâu đen, xám đen, có mùi. Đối với loại này, được xác định là đất yếu nếu ở
trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số
rỗng lớn (sét e ≥ 1,5 , á sét e ≥ 1), lực dính C theo kết quả cắt nhanh không thoát
nước từ 0,15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát ϕ từ 0 - 10° hoặc lực dính từ kết
quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0,35 daN/cm2. Ngoài ra ở các vùng
thung lũng còn có thể hình thành đất yếu dưới dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số
rỗng e > 1,0, độ bão hòa G > 0,8).
- Loại có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng
thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và
phân hủy, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật. Loại này
thường gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 - 80%, thường
có màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật). Đối với
6


loại này được xác định là đất yếu nếu hệ số rỗng và các đặc trưng sức chống cắt
của chúng cũng đạt các trị số như trên. Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân
theo tỷ lệ lượng hữu cơ có trong chúng:
Lượng hữu cơ có từ 20 - 30% : Đất nhiễm than bùn
Lượng hữu cơ có từ 30 - 60% : Đất than bùn
Lượng hữu cơ trên 60% : Than bùn

1.2.2. Phân loại theo trạng thái tự nhiên (chỉ tiêu cơ lý)
Như hàm lượng nước tự nhiên, tỷ lệ lỗ rỗng, hệ số co ngót, độ bão hoà, góc
nội ma sát (chịu cắt nhanh) cường độ chịu cắt.
Đất yếu loại sét hoặc á sét được phân loại theo độ sệt B:

B

W  Wd
Wnh  Wd

(1-1)

Trong đó:
W: là độ ẩm ở trạng thái tự nhiên.
Wd: là độ ẩm ở trạng thái giới hạn dẻo.
Wnh: là độ ẩm ở trạng thái giới hạn nhão.
Nếu B > 1 thì được gọi là bùn sét (đất yếu ở trạng thái chảy).
Nếu 0,75 < B ≤ 1 là đất yếu dẻo chảy.
Về trạng thái tự nhiên, đất đầm lầy than bùn được phân thành 3 loại I, II, III:
- Loại I: Loại có độ sệt ổn định; thuộc loại này nếu vách đất đào thẳng đứng
sâu 1m trong chúng vẫn duy trì được ổn định trong 1-2 ngày;
- Loại II: Loại có độ sệt không ổn định; loại này không đạt tiêu chuẩn loại I
nhưng đất than bùn chưa ở trạng thái chảy;
- Loại III: Đất than bùn ở trạng thái chảy.
Bảng 1.1. Một số chỉ tiêu phân biệt loại đất mềm:

Loại đất

Hàm lượng
nước tự

nhiên (%)

Đất sét

> 40

Chỉ tiêu

Độ rỗng
tự nhiên

Hệ số co
ngót
(Mpa-1)

Độ bão
hoà (%)

> 1,2

> 0,50

> 95

7

Góc nội ma
sát (o)
(chịu cắt
nhanh)

<5


Đất á sét
(Đất bột)

1.3.

> 30

> 0,95

> 0,30

> 95

<5

Công trình bảo vệ bờ sông

1.3.1. Khái niệm
Công trình bảo vệ bờ sông là dạng công trình áp dụng tại những nơi cần
chống sạt lở, không làm ảnh hưởng đến lòng dẫn. Công trình này làm tăng khả
năng chống xói lở của lòng dẫn, không ảnh hưởng đến đặc trưng và kết cấu dòng
chảy. Loại này chịu tác động chủ yếu là từ các dòng chảy trong sông, đặc biệt là về
mùa lũ.
Các công trình bảo vệ bờ sông được xây dựng để bảo vệ bờ khỏi bị xói lở,
biến dạng do dòng chảy mặt, và để lái dòng chảy mặt hay dòng bùn cát đi theo
những hướng xác định theo mục đích chỉnh trị sông.
Công trình bảo vệ bờ sông nằm trong thành phần của tổ hợp công trình

chỉnh trị, nhằm bảo vệ các điều kiện làm việc có lợi của một con sông, bảo vệ bờ
chống xói lở, bảo vệ dân cư và các khu vực kinh tế văn hóa hai bên bờ sông.
1.3.2. Các dạng công trình bảo vệ bờ sông phổ biến
Các công trình bảo vệ bờ sông phổ biến là tường chắn, kè bảo vệ mái, kè mỏ
hàn, ngưỡng điều chỉnh bùn cát, các hệ thống lái dòng đặc biệt.
 Công trình bảo vệ dạng tường chắn
Tường chắn đất là công trình giữ cho mái đất đắp hoặc mái hố đào khỏi bị
sạt trượt. Tường chắn đất được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, giao
thông, thuỷ lợi… Khi làm việc tường chắn đất tiếp xúc với khối đất sau tường và
chịu tác dụng của áp lực đất.
Khi thiết kế tường chắn đất cần tính toán chính xác cẩn thận và đầy đủ tải
trọng tác dụng lên tường chắn đặc biệt là áp lực chủ động của đất lên tường chắn
không những đảm bảo được an toàn cho công trình mà còn tiết kiệm được nhiều
chi phí xây dựng
 Kè bảo vệ mái

8


Kè là lớp gia cố bờ sông để chống lại sự xói lở do tác động của sóng và dòng
chảy. Kết cấu kè mái chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng trực tiếp lên bề mặt
phía ngoài và các tải trọng sinh ra ở phía trong kè và thân đê. Các tác động này
sinh ra từ nguồn gốc của các tác động thủy động lực và tác động địa kỹ thuật. Kết
cấu kè mái chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng trực tiếp lên bề mặt phía ngoài
và các tải trọng sinh ra ở phía trong kè và thân đê. Các tác động này sinh ra từ
nguồn gốc của các tác động thủy động lực và tác động địa kỹ thuật.
 Kè mỏ hàn
Có tác dụng lái dòng chảy trong sông đi theo những hướng xác định. Kè có
kết cấu một đầu gối vào bờ, một đầu nhô ra phía sông, nhưng không chắn hết chiều
rộng lòng sông. Nhiệm vụ của kè mỏ hàn là để hướng dòng chảy gần bờ đi theo

hướng của tuyến chỉnh trị. Đây là hệ thống công trình không gây thu hẹp lòng dẫn
một cách liên tục nhưng tạo đường bờ mới theo các điểm cố định làm dềnh nước
và chuyển động nước không đều ở các vị trí này. Vì các mỏ hàn phân chia thành
các khoang bờ và các tuyến chỉnh trị làm ngăn cản dòng chảy hoặc giảm tốc độ
dòng chảy ở trong các khoang tạo nên bờ mới do bùn cát lắng đọng.
 Kè mỏ hàn mềm
Kè mỏ hàn mềm đuợc làm bằng phên và cọc hay bãi cây chìm để điều khiển bùn
cát đáy, gây bồi, chống xói bờ và chân dốc. có vị trí và tác dụng giống như đập mỏ
hàn, nhưng có kết cấu mềm, cho phép nước chảy xuyên thông qua thân.
- Ngưỡng điều chỉnh bùn cát
Là các ngưỡng bố trí chìm dưới đáy và đặt ngang theo hướng dòng chảy ở
gần công trình lấy nước để điều khiển bùn cát đáy, hạn chế lượng bùn cát vào cửa
lấy nước.
- Các hệ thống lái dòng đặc biệt
Là hệ thống để hướng dòng chảy mặt vào cửa lấy nước, xói trôi bãi bồi, bảo
vệ các đoạn bờ xung yếu…
Như đã nói ở trên, hình thức bảo vệ mái đê sông phổ biến nhất là kè bảo vệ
mái. Tùy theo hình thức kết cấu và vật liệu sử dụng mà kè bảo vệ mái có thể phân
9


ra làm nhiều loại khác nhau. Nhưng trong đó tất cả đều gồm 3 phần chính: chân kè,
thân kè và đỉnh kè. Thân kè là phần bảo vệ mái dốc từ chân đến đỉnh. Đỉnh kè là
phần bảo vệ đỉnh mái dốc. Từng phần theo từng điều kiện cụ thể có cấu tạo chi tiết
để đảm bảo điều kiện ổn định trong quá trình chịu tác dụng của các tải trọng từ
phía sông và từ phía đất thân đê hoặc bờ.

Hình 1.1. Một số dạng kết cấu kè.
a. Kè đá hộc lát khan, chân kè lăng thể đá đổ.
b. Kè tấm bản bê tông lát mái, chân khay cọc BTCT hoặc cọc gỗ.

c. Kè tấm bản bê tông lát mái, chân khay ống bê tông nhồi đá hộc
a) Chân kè
Để đảm bảo ổn định cho công trình gia cố mái đê, cần bố trí chân kè ở vị trí
nối tiếp chân đê và bãi. Loại hình và kích thước chân kè được xác định tùy theo
tình hình xâm thực bãi, chiều cao sóng Hs và chiều dày của thân kè. Chân kè đa
phần bị ngập trong nước, thường xuyên chịu sự xói mòn của dòng chảy. Nếu phần
chân kè mất ổn định thì toàn bộ phần thân công trình phía trên sẽ bị mất ổn định
10


theo. Do vậy, muốn xây dựng công trình bảo vệ mái sông, trước hết cần phải làm
phần chân kè đảm bảo các yêu cầu về độ bề, ổn định.
- Chân kè nông:
Tại vùng mức độ xâm thực bãi không nghiêm trọng, chân khay chỉ chống đỡ
dòng chảy tạo ra do sóng ở chân đê, thích hợp cho loại chân kè nối tiếp mặt.
+ Dạng thềm nổi: Đá hộc được phủ phẳng trên chiều rộng từ 3 đến 4.5 lần chiều
cao sóng trung bình, chiều dày từ 1 đến 2 lần chiều dày lớp kè. .
+ Dạng thềm chìm: Đá hộc hình thành chân đế hình thang ngược, ứng dụng cho
vùng đất yếu. Kích thước thể hiện như hình 1.2.
+ Dạng mố nhô: Lăng thể đá tạo thành con chạch viền chân đê, có tác dụng tiêu
năng sóng, giảm sóng leo, giữ bùn cát, ứng dụng cho vùng bãi thấp. Xem hình 1.2
- Chân kè sâu:
Trong vùng bãi bị xâm thực mạnh, để tránh bị moi hẫng khi mặt bãi bị xói
sâu, cần sử dụng chân khay cắm sâu xuống không ít hơn 1,0m. Chân khay sâu có
nhiều loại, thường dùng 2 loại sau:
+ Chân khay bằng cọc gỗ.
+ Chân khay bằng cọc bê tông cốt thép.

Hình 1.2. Một số dạng kết cấu chân kè.
11

a. Chân kè dạng thềm nổi ; b. Chân kè dạng mố nhô; c. Chân kè dạng thềm chìm d.
Chân kè sâu, chân khay bằng cọc gỗ; e. Chân kè sâu, ống bê tông nhồi đá hộc
b) Thân kè
Kết cấu kè mái chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng trực tiếp lên bề mặt
phía ngoài và các tải trọng sinh ra ở phía trong kè và thân đê. Các tác động này
sinh ra từ nguồn gốc của các tác động thủy động lực và tác động địa kỹ thuật.
Sự tác động của các áp lực từ môi trường nước vào các kết cấu kè và tải
trọng sinh ra từ phía bên trong thân đê, có thể mô phỏng bằng một hệ tương tác
giữa 3 môi trường: Nước - Đất - Công trình. Mô tả sự làm việc theo sơ đồ này như
sau:
- Quá trình I là quá trình chịu tác động theo điều kiện biên thủy lực nh- sóng,
vận tốc trung bình của dòng chảy được mô phỏng là tải trọng phía ngoài Pn(y,t).
- Quá trình II là quá trình chuyển hoá từ tải trọng phía ngoài tới phía bên trong
tạo ra các tải trọng tác dụng lên bề mặt tiếp xúc giữa kết cấu kè với đất thân đê gọi
là tải trọng phía trong Pt (y,t).
- Quá trình III là sự làm việc của kè dưới tác dụng của các tải trọng từ 2 phía.
Có nhiều loại kết cấu kè bảo vệ mái dốc đê, mái dốc bờ sông, có thể khái
quát hoá thành một số loại chính như sau:
- Đá đổ, đá xếp khan, đá xếp trong các khung bằng đá xây. Loại này được
dùng tương đối phổ biến (xem hình 1.2).
- Khối bê tông đúc sẵn lát độc lập như hình 1.2, khối bê tông liên kết theo cơ
chế tự chèn.
- Một số hình thức khác: bê tông Asphalt, trồng cỏ, vải địa kỹ thuật...
c) Đỉnh kè
Đỉnh kè thường bao gồm tường chắn sóng, rãnh thu nước…và có thể kết hợp
cả đường giao thông. Tác dụng bảo vệ của đỉnh kè thường là không quan trọng
bằng các kết cấu phía dưới. Đỉnh kè chủ yếu phục vụ cho mục đích sử dụng kết
hợp một số trường hợp đỉnh kè có tường chắn sóng thì kết hợp để ngăn sóng từ

sông, biển… tràn qua đỉnh.

12


Trụ lan can

Trụ lan can
Đường ven sông

+2.70

Đường ven sông

+2.70

m

=1
,

0

0

,
=1

m

+0.40

+0.40
Dây cáp neo
Cọc BTCT

Cừ tràm L=4,7m;
Þ > 4,2 cm; đóng 25 cây/m²

Cừ tràm L=4,7m;
Þ > 4,2 cm; đóng 25 cây/m²

Cọc BTCT

1

Cừ tràm L=4,7m;
Þ > 4,2 cm; đóng 25 cây/m²
Cọc BTCT

6

1.Tường BTCT trên bệ cọc BTCT
PHÍA SÔNG

2. Tường BTCT có neo

HƯỚNG DÂN CƯ
Trụ lan can

+2.70

Đường ven sông

Trụ lan can

m
=1
0
,0

+2.70

+0.40

m

=1

,0
0

Đất đắp K>=0,9
Đá hộc xây dày 30cm
Bê tông đá 4x6 M100 dày 10cm

+0.40

Cừ tràm L=4,7m;
Þngọn> 4,2 cm; đóng 25 cây/m²

Cừ tràm L=4,7m;
Þ > 4,2 cm; đóng 25 cây/m²

Thảm đá dày 0,30m
Vải đòa kỹ thuật loại 2

Cừ tràm L=4,7m;
Þ > 4,2 cm; đóng 25 cây/m²
Cọc BTCT

3.Tường kè trên hệ cọc tràm

4.Tường góc có bản chống.

Hình 1.3. Mơt số dạng cơng trình bảo vệ bờ trên nền đất yếu phổ biến.
Vật liệu xây dựng cơng trình bảo vệ bờ sơng
Các loại cơng trình bảo vệ bờ được xây dựng chủ yếu bằng vật liệu địa
phương, vật liệu khai thác tại chỗ, trong một số trường hợp đặc biệt sẽ cần đến
những vật liệu nhân tạo. Tuy nhiên, những vật liệu này cơ bản cần đạt được những
u cầu sau:
- Có thể khai tác tại chỗ hoặc vận chuyển thuận tiện, chi phí gia cơng thấp, có
trữ lượng lớn và có thể huy động sự đóng góp của nhân dân.
- Bền, dẻo, dễ biến hình ứng với biến hình của lòng sơng hoặc phạm vi cần
bảo vệ, chống xói và khó bị mục nát.
- Các loại vật liệu thường sử dụng trong xây dựng cơng trình bảo vệ bờ là:
- Đất: ngày nay đất ít được sử dụng vào mục đích bảo vệ bờ mà chủ yếu được
sử dụng để xây dựng lớp lõi của đê. Tùy theo điều kiện sử dụng (có thực vật hoặc
khơng có) và điều kiện tiếp xúc (có tiếp xúc với dòng chảy hay khơng) mà có thể
sử dụng các loại đất khác nhau.

13


- Đá: ngoại trừ các loại đá bị phá hoại trong nước và các loại đá có trọng
lượng riêng quá nhỏ (nhỏ hơn 1,7T/m3). Tất cả các loại đá dăm, cuội, sỏi… đều có
thể sử dụng để xây dựng công trình bảo vệ bờ. Tùy theo bộ phận công trình, vị trí
xây dựng và mục đích sử dụng mà lựa chọn các loại đá khác nhau và kích thước
khác nhau.
- Tre, cây thân gỗ: tùy theo nhu cầu sử dụng có thể dùng các loại cây này chỉ
bằng thân hoặc cả tán cây. Các loại cây này được sử dụng nhằm mục đích chống
xói cục bộ hoặc phối hợp với các công trình khác để bảo vệ bờ sông, tăng bồi
lắng…
- Cây cỏ: loại cỏ được sử dụng chủ yếu là cỏ Vetiver, loại cỏ này có khả năng
chịu ngập nước lớn, rễ cắm sâu vào đất nên chịu sóng tốt, chống xói cho khu bờ
cần bảo vệ. Ngoài ra, nhân dân ta từ lâu đời đã trồng nhiều loại cây để bảo vệ bờ
sông, kênh rạch như tre, bần, mắm, dừa nước....
- Bê tông, bê tông cốt thép, nhựa đường và các loại vật liệu khác có cường độ
cao: tùy vào mức độ quan trọng của đoạn bờ đê cần bảo vệ mà có thể sử dụng các
loại vật liệu này trong việc xây dựng công trình bảo vệ bờ. Tuy giá thành vật liệu
cao, nhân công xây dựng lớn nhưng do độ bền cao nên ngày nay các loại vật liệu
này ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong các công trình bảo vệ bờ.
1.3.3. Đặc điểm và điều kiện thi công
Thi công công trình bảo vệ bờ sông cũng như các công trình thủy lợi khác,
đều có những đặc điểm nổi bật sau :
- Xây dựng trên lòng sông, bãi bồi, móng nhiều khi nằm sâu dưới mặt đất tự
nhiên của lòng sông, nhất là dưới mực nước ngầm nên trong quá trình thi công
không tránh khỏi ảnh hưởng bất lợi của thủy triều, dòng nước mặt, nước ngầm và
nước mưa.
- Đại đa số các công trình dùng vật liệu địa phương, vật liệu tại chỗ.
- Công trường trải trên một diện tích hẹp ngang và có chiều dài lớn, tập kết và

vận chuyển vật liệu xây dựng khó khăn.

14


1.3.4. Các sự cố thƣờng gặp và nguyên tắc xử lý sự cố đối với kè bảo vệ mái
a) Các sự cố thường gặp đối với kè bảo vệ mái
Kết cấu kè mái chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng trực tiếp lên bề mặt
phía ngoài và các tải trọng sinh ra ở phía trong kè và thân đê. Sự tác động của các
áp lực từ môi trường nước vào các kết cấu kè và tải trọng sinh ra từ phía bên trong
thân đê, có thể mô phỏng bằng một hệ tương tác giữa 3 môi trường: Nước - Đất Công trình. Quá trình làm việc này được mô tả như sau:
- Quá trình I là quá trình chịu tác động theo điều kiện biên thủy lực như sóng,
vận tốc trung bình của dòng chảy được mô phỏng là tải trọng phía ngoài Pn(y,t).
- Quá trình II là quá trình chuyển hoá từ tải trọng phía ngoài tới phía bên trong
tạo ra các tải trọng tác dụng lên bề mặt tiếp xúc giữa kết cấu kè với đất thân đê gọi
là tải trọng phía trong Pt (y,t).
- Quá trình III là sự làm việc của kè dưới tác dụng của các tải trọng từ 2 phía.
Căn cứ vào kết cấu cụ thể của từng loại kè, tình hình tác dụng của các tải
trọng mà tiến hành thiết lập các bài toán tính ổn định tổng thể, ổn định cục bộ, và
tính toán kết cấu cho kè.
Một sự cố ở đê thường bắt nguồn từ những hư hỏng dẫn tới một bộ phận
hoặc toàn bộ kết cấu bị mất ổn định theo một hình thái phá hoại nào đó làm cho nó
không còn đảm nhận được chức năng làm việc được giao nữa.
Kè bảo vệ mái là một bộ phận của mặt cắt đê. Vì vậy, các hư hỏng của kè có
liên quan đến hư hỏng của đê. Thường có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự cố. Sự tác
dụng của sóng đối với kè bảo vệ mái dốc là nguyên nhân trực tiếp và được xem là
nguyên nhân chính. Sau đây là một số hư hỏng kè thường gặp và nguyên nhân
trong từng trường hợp.
 Các hư hỏng do tác dụng của sóng
Sóng lớn tác dụng: gây trượt mái với mặt trượt vòng cung lớn. Dưới tác

dụng của những đợt sóng lớn lên mái kè, nước thấm vào trong mái đất làm đất bị
bão hòa nước. Khi sóng xuống thấp, mái đất sẽ bị trượt theo những cung trượt trụ
tròn lớn, gây hư hỏng cho đê và kè bảo vệ mái.
15


Sóng vừa và nhỏ: Tác động đến mái dốc như của sóng lớn nhưng chiều cao
tác động nhỏ nên không làm mái dốc bị trượt, nhưng những tác dụng thường xuyên
của sóng làm kết cấu mái bị trượt cục bộ từng phần, ảnh hưởng đến tính chỉnh thể
của kết cấu và không đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình làm việc.
Ngoài ra, những tác động thường xuyên của sóng còn gây hiện tượng ăn
mòn mặt lớp gia cố, bảo vệ bờ, gây ra những hư hỏng cục một trên mặt công trình.
Sự tác dụng thường xuyên của sóng vào kết cấu kè mái còn gây ra một lực
tác động đến những đơn nguyên của kết cấu kè gây ra chuyển vị những đơn
nguyên này làm kè mất ổn đỉnh. Với những đơn nguyên còn lại sẽ bị dồn lại dưới
tác dụng của sóng làm kết cấu kè mái bị mất ổn định. Vì vậy khi tính toán kết cấu
kè mái cần xác định trọng lượng của viên đá hoặc đơn nguyên kết cấu này để đảm
bảo kết cấu kè làm việc ổn định
Sự tác động của sóng còn gây ra xói nền kè và kết cấu bảo vệ chân kè. Nếu
thi công không đảm bảo kỹ thuật làm kết cấu chuyển tiếp bảo vệ chân kè này liên
kết kém (độ rỗng lớn) dễ gây mất ổn định chân và nền kè, làm phá hỏng toàn bộ
kết cấu bảo vệ mái phía trên. Để đảm bảo kết cấu kè bảo vệ mái làm việc ổn định
dưới tác dụng của sóng và dòng chảy, kích thước của viên đá bảo vệ chân kè phải
được tính toán để đảm bảo ổn định.
 Những hư hỏng do tác dụng của dòng triều
Dòng triều tác dụng lên mái dốc và kết cấu bảo vệ mái đều đặn hàng ngày,
nhưng không gây ra những tác động lực như sóng. Dòng triều chỉ làm kết cấu đê
phía trong bị bão hòa nước. Khi triều rút, mực nước trong đê vẫn còn cao, gây
trượt cả phần mái đê và phần thềm đê bằng những mặt trượt phức hợp bao gồm cả
mái đê và thềm đê.

 Hư hỏng do nền
Nền đê bị lún làm kết cấu đê phía trên bị lún theo, tách ra khỏi phần kết cấu
bảo vệ mái, gây mất ổn định công trình.

16


Nền đê là đất rời, đất cát, khi công trình làm việc, mực nước dâng cao, phần
đất rời dưới nền công trình bị bão hòa nước, có thể gây nên hiện tượng cát chảy,
mạch sủi làm rỗng phần nền dưới công trình, làm hư hỏng toàn bộ công trình.
 Những hư hỏng do tầng lọc và các nguyên nhân khác
Tắc tầng lọc, tầng lọc bị đảo lộn: làm phần nước bão hòa trong mái đê không
thoát ra ngoài được, gây nên hiện tượng đẩy nổi kết cấu bảo vệ mái, bục mái…
Kết cấu bảo vệ mái không thoát nước, tạo thành dòng chảy dưới kết cấu mái
: gây nên những dòng thấm lớn và xói ngầm phía dưới kết cấu bảo vệ mái.
Mất ổn định cục bộ mái do những tác động cục bộ lên bề mặt kết cấu mái.
b) Nguyên tắc lựa chọn giải pháp xử lý sự cố
Do việc xử lý sự cố công trình bảo vệ bờ có những đặc điểm như:
- Tính chất phức tạp khi tìm nguyên nhân.
- Tính nguy hiểm cao do khả năng phát sinh sự cố bất chợt và tiềm ẩn.
- Tính liên quan cao do sự ảnh hưởng lẫn nhau của nhiều cấu kiện.
- Sự phức tạp trong chọn lựa (nhanh, chậm, an toàn, kinh tế, khả thi).
- Sự phức tạp cao về mặt kỹ thuật thiết kế và thi công.
- Cần tính trách nhiệm cao về kỹ thuật và con người để thực hiện.
Nên trong quá trình xử lý, giải quyết sự cố đối với công trình bảo vệ bờ sông
cần giữ các nguyên tắc sau:
- Xác định rõ tình trạng sự cố.
- Xác định rõ tính chất sự cố.
- Xác định rõ phạm vi sự cố.
- Phân tích nguyên nhân sự cố chính xác, toàn diện.

- Yêu cầu và mục đích xử lý sự cố rõ ràng.
- Tư liệu liên quan đến sự cố phải đầy đủ.
- Thỏa mãn những yêu cầu cơ bản trong xử lý sự cố: an toàn, tin cậy, không
để lại di chứng, thỏa mãn yêu cầu sản xuất hoặc sử dụng.
- Hợp lý về mặt kinh tế.
- Thỏa mãn yêu cầu về vật liệu, trang thiết bị và điều kiện kỹ thuật.
17


- Thi công thuận tiện, an toàn.
Lựa chọn giải pháp xử lý sự cố công trình bảo vệ bờ sông
Giải pháp xử lý sự cố công trình bảo vệ bờ sông dù tuân theo những nguyên
tắc trên nhưng vẫn phải linh hoạt trong từng trường hợp vì sự cố không bao giờ
giống nhau ở mức độ đa dạng, phức tạp và điều kiện xử lý. Trong phạm vi luận
văn, học viên chỉ xin đề cập đến một vài trường hợp xử lý cụ thể với những sự cố
liên quan đến nền công trình thường gặp.
Để xử lý sự cố đê cần căn cứ vào nguyên nhân phát sinh sự cố, cấp của đoạn
đê, chiều cao đê, điều kiện địa chất nền đê, yêu cầu phòng thấm và ổn định của
đoạn đê để đề ra và lựa chọn được phương án hợp lý về kỹ thuật và kinh tế.
 Xử lý nền đê mềm yếu
Trước hết cần khảo sát, xác định rõ loại đất nền mềm yếu thuộc loại nào
trong các loại: Đất sét mềm, đất bùn hữu cơ, đất than bùn, đất sét dễ tan rã, đất sét
có tính trương nở, đất cát hạt mịn xen lẫn bùn sét dễ bị hoá lỏng.
Các biện pháp xử lý gồm:
- Rải lớp đệm để tăng nhanh cố kết thoát nước của đất nền: Lớp đệm cấu tạo
bằng vải địa kỹ thuật rải lót, tầng đệm cát dày 0,5 m đến 1,0 m, tầng đệm đá dăm
hoặc sỏi dày > 1 m. Biện pháp lớp đệm được dùng đối với đất nền là đất sét mềm,
đất bùn sét chiều dày lớn không thể bóc bỏ được.
- Giếng cát, bấc thấm, dải thoát nước bằng chất dẻo: Biện pháp này nhằm tăng
nhanh cố kết thoát nước của đất nền là đất sét mềm, đất bùn sét. Giếng cát có

đường kính ống thép từ 20 cm đến 40 cm, được hạ theo phương pháp rung, hoặc
xói nước. Bấc thấm, dải thoát nước bằng chất dẻo dùng khi chiều dày tầng đất yếu
cần xử lý không lớn.
- Khống chế tốc độ thi công đắp đất: Biện pháp này nhằm tăng cố kết đất nền
trong thời kỳ thi công, giảm lún, giảm nứt khối đắp. Dùng những biện pháp bố trí
công trường thi công để đất đắp hoặc đất nền công trình ổn định lún, hạn chế
trương nở hoặc lún dư…

18


- Đầm xung kích, đầm chấn động, dùng cọc nhồi: Các biện pháp này nhằm
làm chặt đất, áp dụng gia cố nền đê là nền sét mềm, bùn sét, hoặc cát hạt nhỏ pha
bùn sét.
 Xử lý nền đê thấm nước
- Trường hợp lớp đất thấm nước mạnh nằm sát mặt nền, có thể đào hào, tạo
chân khay chống thấm cho đê.
- Trường hợp lớp đất thấm nước mạnh nằm sâu trong nền, có thể dùng biện
pháp sân phủ chống thấm.
- Phụt vữa chống thấm cho nền thấm nước mạnh là cát thô, cuội sỏi. Vật liệu
làm màng chống thấm có thể là dung dịch vữa đất sét, vữa xi măng, xi măng thủy
tinh lỏng, dung dịch vữa sét ben-tô-nít.
 Xử lý nền đê nhiều lớp đất yếu
Nền đê là đất yếu nhiều lớp thường có cấu tạo địa chất phức tạp. Trong nền
thường có nhiều lớp đất yếu xen kẽ, có các thấu kính bùn sét hữu cơ, bùn cát hạt
mịn chảy lỏng xen kẹp. Tuy vậy có thể phân ra làm 2 loại dạng nền, với các biện
pháp xử lý chính như sau:
- Xử lý nền đê nhiều lớp thuộc loại đất sét mềm, bùn sét: Trong trường hợp
này, tuy nền không thấm nước mạnh, nhưng vì khả năng chịu tải của nền kém, dễ
xảy ra lún, trượt vòng cung. Để xử lý, có thể sử dụng các biện pháp đã nêu ở mục

xử lý nền đê mềm yếu, trong đó biện pháp tầng phản áp phía đồng và biện pháp
giếng cát thoát nước tăng nhanh cố kết của đất nền là 2 biện pháp chính.
- Xử lý nền đê nhiều lớp có tầng cát thấm mạnh: Trong trường hợp nền đê có
tầng cát thấm mạnh thông trực tiếp với sông, thường xảy ra biến hình thấm như lỗ
sủi, mạch sủi, bãi sủi, mạch đùn, bục đất, giếng phụt. Chúng ta có thể sử dụng các
biện pháp đã nêu ở mục xử lý nền đê mềm yếu, trong đó biện pháp khối phản áp và
giếng giảm áp phía đồng là những biện pháp chủ yếu.
+ Tầng phản áp

19


Khối phản áp nhằm đảm bảo ổn định khi đắp đê trên nền sét mềm, bùn sét,
hoặc sét trương nở. Chiêù cao và chiều rộng của khối phản áp xác định thông qua
tính toán ổn định.
Giải pháp này chỉ dùng khi đặt công trình trực tiếp trên đất yếu với tác dụng
tăng mức ổn định chống trượt trồi cho nền để đạt, cả trong quá trình đắp và quá
trình đưa vào khai thác lâu dài.. Tuy nhiên giải pháp này không giảm được thời
gian lún cố kết và không những không giảm được độ lún mà còn tăng thêm độ lún
(do thêm tải trọng của bệ phản áp ở hai bên). Ngoài ra, nó còn có nhược điểm là
khối lượng đắp lớn và diện tích chiếm đất lớn. Giải pháp này cũng không thích hợp
với các loại đất yếu là than bùn loại III và bùn sét.

Hình 1.4. Khối phản áp.
+ Giếng giảm áp
Giếng giảm áp có 2 loại: Giếng đào giảm áp, và giếng bơm.
Giếng đào tự phun có cấu tạo như giếng nước ăn, họat động theo nguyên tắc
tự phun, nhưng phải có kết cấu lọc ngược để tránh xói ngầm và kết cấu chèn bịt kỹ
thành giếng để tránh đùn sủi ở mặt tiếp xúc của thành giếng. Giếng đào có ưu điểm
cấu tạo đơn giản, dễ thi công, sử dụng được vật liệu địa phương, nhưng có nhược

điểm là tự phun nên năng lực hạ thấp áp lực thủy động lên đáy tầng phủ hạn chế,
dễ bị tắc, họat động không đều.

20


Hình 1.5. Giếng đào giảm áp.
Giếng bơm giảm áp cấu tạo bằng ống thép, có đầu lọc chống xói ngầm.
Thường bố trí giếng thành hệ thống gồm 1 hàng, 2 hàng hoặc nhiều hàng dọc theo
chân đê phía đồng. Mỗi giếng được nối với ống thu nước và nối vào máy bơm. Về
mùa lũ, khi cần giảm áp lực thủy động lên đáy tầng phủ, vận hành máy bơm, nước
ngầm sẽ được bơm xả vào khu vực qui định. Thi công hạ giếng bằng phương pháp
khoan xoay kết hợp xói nước đầu mũi khoan.
Giếng bơm có ưu điểm là chủ động thoát nước ngầm, giảm áp lực thủy động
lên đáy tầng phủ. Năng lực thoát nước ngầm và giảm áp cao hơn giếng tự chảy.
Tuy nhiên có nhược điểm là vốn đầu tư lớn, đòi hỏi thiết bị bơm và cấu tạo giếng
phức tạp hơn.

Hình 1.6. Giếng bơm giảm áp.
21


 Lỗ sủi, mạch sủi, mạch đùn bục đất, giếng phụt
Lỗ sủi, mạch sủi, mạch đùn, bục đất, giếng phụt là hậu quả với diễn biến và
mức độ khác nhau, gây ra bởi tác động thủy lực của dòng thấm có áp trong tầng
bùn cát của nền đê, làm cho tầng phủ ít thấm nước phia trên bị chọc thủng, cuốn
theo bùn cát lên mặt nền.
Nguyên tắc xử lý:
- Giảm cột nước chênh lệch thượng hạ lưu bằng giếng quây, bờ quây kết hợp
có máng đón và dẫn nước tràn ra ngoài.

- Giảm áp lực thủy động của dòng thấm có áp bằng hình thức giếng giảm áp.
- Lọc và thoát nước thấm, ngăn không cho cốt đất trong nền thoát ra.
- Làm khối phản áp hoặc tầng gia trọng ở chân đê phía đồng để chống lại tác
dụng đẩy bục tầng phủ của dòng thấm có áp dưới nền.

Hình 1.7. Giếng quây lọc ngược giảm cột nước chênh lệch.
Xử lý giếng đùn, giếng phụt
Các giếng nước ăn của nhân dân ven đê đã làm mỏng hoặc đục thông tầng
phủ, nên dễ bị đùn bùn cát tràn lên khỏi thành giếng.
Những chỗ mạch sủi phát triển mạnh, kéo theo nhiều bùn cát ra ngoài tạo
thành giếng sâu cũng được gọi là giếng đùn. Các hố khoan địa chất không được lấp
kỹ, do áp lực lớn của dòng thấm có áp trong nền, đã đẩy phụt nước, bùn cát lên,
gọi là giếng phụt.

22


Xử lý giếng đùn, giếng phụt cũng theo nguyên tắc làm giảm chênh lệch cột
nước, tăng thêm gia trọng, lọc ngược, dẫn tháo nước ra ngoài tránh gây lầy lội, xói
lở đất nền.
Đối với các hố khoan địa chất bị đẩy phụt, cần phải bịt lỗ khoan lại bằng
đóng cọc gỗ hoặc cọc bê tông cốt thép tiết diện 20x20 cm đến 30x30 cm.

a - Xử lý giếng đùn, giếng phụt; b - Xử lý bãi sủi
Hình 1.8. Xử lý giếng đùn, giếng phụt, bãi sủi
Xử lý bãi sủi
Mạch sủi xảy ra trên diện tích rộng trở thành bãi sủi. Xử lý bãi sủi cũng theo
nguyên tắc làm giảm chênh lệch cột nước, tăng thêm gia trọng, lọc ngược, dẫn tháo
nước ra ngoài tránh gây lầy lội, xói lở đất nền.
Biện pháp thường được sử dụng là đắp bờ bao, có thể rải vải lọc địa kỹ

thuật, hoặc phên rơm, chặn đá hộc, đổ cát sỏi, đá dăm, đá hộc theo từng lớp lọc
ngược

23


1.4.

Nhận xét.
Công trình bảo vệ bờ sông có vai trò quan trọng trong công tác phòng ngừa

sự cố sạt lở bờ sông, đê bao chống lũ, xói bồi, biến hình lòng sông… Việc xây
dựng các công trình bảo vệ bờ sông là hết sức cần thiết và cấp bách. Tuy nhiên hầu
hết các công trình bảo vệ bờ sông được xây dựng ở vùng đất yếu. Công trình cấu
thành từ nhiều bộ phận với kết cấu khác nhau nên tính toán phức tạp và rất dễ xảy
ra sự cố trong quá trình thi công và khai thác, đặc biệt là sự cố đối với kết cấu
móng.
Vì vậy, để đảm bảo cho công trình được an toàn, khai thác có hiệu quả thì
bên cạnh việc kiểm soát chất lượng thi công, việc chọn kết cấu móng phù hợp với
địa chất đáy là hết sức cần thiết.

24


CHƢƠNG 2
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU MÓNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ
BỜ SÔNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
2.1.

Tính toán mặt cắt ngang công trình bảo vệ bờ sông

2.1.1. Ngoại tải
Các công trình bảo vệ bờ sông trong quá trình làm việc sẽ chịu tác động của
các lực chính như sau :
- Áp lực của sóng, gió.
- Áp lực đẩy nổi do nước tĩnh.
- Áp lực thấm.
- Chuyển động của dòng chảy trong sông.
- Phản lực của đất nền.
- Trọng lượng bản thân lớp gia cố.
- Sự va đập của tàu thuyền và các vật nổi khác.
a) Tải trọng sóng
Khi sóng tác dụng lên kè, dòng chảy do sóng tác dụng xuất hiện dọc theo
mái và qua kè (lớp lọc và lớp ngoài cùng). Lúc sóng leo trên mái, lực sóng hướng
ngược với hướng trọng lực nên không nguy hiểm so với sóng trườn xuống. Sóng
trườn xuống kéo theo 2 cơ chế quan trọng là :
- Dòng chảy xuống của sóng tạo lực kéo lớp bề mặt và hạ thấp đường bão
hòa, gradien dòng chảy của lớp lọc, có thể gây mất ổn định kè như xói ngầm đất
nền, gây sạt trượt mái kè, nhất là những nơi mái dốc.
- Khi sóng trườn xuống vị trí thấp nhất cũng là lúc một con sóng khác xuất
hiện sẽ tác động lên mái. Thời điểm ngay trước khi sóng tác động, hiện diện một
“tường sóng“ với áp lực lớn phía dưới bị trí thấp nhất của sóng trườn. Phía trên vị
trí này bề mặt kè hầu như khô với áp lực nhỏ. Tương tác áp lực cao và thấp này sẽ
gây ra phá hoại mái bảo vệ.
Trong tính toán sóng đối với công trình bảo vệ bờ, vấn đề chính được quan
tâm là lực tác động. Để tính toán được các tác động này, cần phải xác định được
25