Nghiên cứu đề xuất giải pháp khắc phục sự cố sạt trượt mái kè hưng lĩnh, huyện hưng nguyên, tỉnh nghệ an

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................2
I. Tính cẤp thiẾt cỦa đỀ tài......................................................................................11
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................................12
III. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..............................................12
IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC ....................................................................13
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG KÈ VÀ VẤN ĐỀ ỔN ĐỊNH CỦA
KÈ .................................................................................................................................14
1.1. Tổng quan về xây dựng kè bảo vệ bờ sông ở Việt Nam ....................................14
1.1.1. Điều kiện tự nhiên của hệ thống sông, suối ở Việt Nam ..........................14
1.1.2. Tình hình xây dựng kè bảo vệ bờ sông ở Việt Nam .................................15
1.2. ......... Điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật đối với kè ở khu vực tỉnh Nghệ An
...................................................................................................................................17
1.2.1. Điều kiện tự nhiên khu vực tỉnh Nghệ An ................................................17
1.2.2. Tình trạng sạt lở bờ sông ở Nghệ An ..........................................................19
1.2.3. Tình hình xây dựng kè và điều kiện làm việc của kè tại Nghệ An ..............21
1.3. Các yếu tố tác động làm cho mái kè bị sạt trượt ................................................25
1.3.1. Mất ổn định cục bộ theo phương ngang ...................................................25
1.3.2 Mất ổn định cục bộ theo phương đứng .......................................................26
1.3.3 Mất ổn định tổng thể ....................................................................................26
1.3.4 Mất ổn định cục bộ của kết cấu ...................................................................26
1.3.5 Sóng.............................................................................................................27
1.4. Một số biện pháp thường dùng để khắc phục sự cố sạt trượt mái kè, những khó
khăn, tồn tại. ..............................................................................................................30
1.4.1 Các loại công trình đơn giản .......................................................................30
1.4.2. Các loại công trình bán kiên cố ..................................................................30
1.5. Giới hạn phạm vi nghiên cứu. ............................................................................32
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................33
2.1. Các trạng thái mất ổn định của kè và cơ sở lý thuyết. .......................................33
2.1.1. Mất ổn định chân kè....................................................................................33
2.1.2. Mất ổn định mái kè .....................................................................................41

3


2.1.3. Mất ổn định đỉnh kè .................................................................................... 44
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán dòng thấm. ................................................................. 45
2.2.1 Nguyên nhân sự hình thành dòng thấm trong môi trường đất đá. .............. 45
2.2.2 Tác hại của dòng thấm trong công trình xây dựng ..................................... 48
2.2.3 Phân loại dòng thấm trong môi trường đất rỗng ........................................ 48
2.2.4 Các giả thiết cơ bản trong tính toán thấm................................................... 48
2.2.5 Các phương pháp tính toán thấm ................................................................ 49
2.3. Những vấn đề kỹ thuật trong nghiên cứu ổn định sạt trượt mái dưới tác dụng
của dòng thấm ........................................................................................................... 54
2.3.1 Phân loại dòng thấm trong môi trường đất rỗng ........................................ 54
2.3.2 Các giả thiết cơ bản trong tính toán thấm................................................... 55
2.4. Đánh giá, lựa chọn phương pháp tính toán và phần mềm dùng trong nghiên
cứu. ............................................................................................................................ 57
2.4.1 Phương pháp cân bằng giới hạn ................................................................. 58
2.4.2 Phương pháp phần tử hữu hạn .................................................................... 60
2.4.3. Lựa chọn phương pháp tính ....................................................................... 64
2.4.4. Lựa chọn phần mềm dùng trong nghiên cứu .............................................. 72
2.5. Đề xuất biện pháp xử lý để đảm bảo ổn định kè................................................ 74
CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP PHÙ HỢP ÁP DỤNG CHO
HIỆN TƯỢNG SẠT TRƯỢT MÁI KÈ TẠI XÃ HƯNG LĨNH, HUYỆN HƯNG
NGUYÊN, TỈNH NGHỆ AN ...................................................................................... 77
3.1. Giới thiệu công trình .......................................................................................... 77
3.1.1. Vị trí công trình .......................................................................................... 77
3.1.2. Điều kiện tự nhiên ....................................................................................... 78
3.1.3. Nhiệm vụ công trình.................................................................................... 80
3.1.4. Quy mô công trình ...................................................................................... 80
3.2. Đánh giá ổn định mái kè đối với đoạn kè đang nghiên cứu .............................. 81

3.2.1 Quá trình sạt lở ............................................................................................ 81
3.2.2. Hiện trạng công trình đoạn từ K68+914 – K69+414 ................................. 82
3.3. Nguyên nhân hư hỏng của công trình ................................................................ 82
3.3.1 Ảnh hưởng của dòng chảy trên sông ........................................................... 82
4


3.3.2 Ảnh hưởng của dòng thấm ...........................................................................83
3.3.3 Các nguyên nhân chủ quan ..........................................................................84
3.4. Đề xuất các giải pháp gia cố ..............................................................................85
3.4.1. Bóc bỏ lớp đá lát khan, đắp bù đất tạo mái m=2,0, đầm chặt K=0,9, rải
vải địa kỹ thuật và lát khan lại. .............................................................................86
3.5. Phân tích đánh giá kết quả tính toán và lựa chọn giải pháp phù hợp .................87
3.5.1 Kết quả tính toán giải pháp 1- Bóc bỏ lớp đá lát khan, đắp bù đất tạo mái
m=2,0, đầm chặt K=0,9, rải vải địa kỹ thuật và lát khan lại ...............................87
3.5.2 Kết quả tính toán giải pháp 2- Bóc bỏ tất cả từ vị trí cao trình +1,00, làm
tường BTCT đến cao trình +2,5m, từ đó tạo mái kè khung bê tông trồng cỏ vuốt
lên đỉnh kè cao trình +3,5m ..................................................................................92
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................105
1. Các kết quả đạt được trong luận văn ...................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................107
PHỤ LỤC 1 - KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG ÁN 1 ........................108
PHỤ LỤC 2 - KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG ÁN 2 ........................118

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Lược đồ các hệ thống sông lớn ở Việt Nam................................................... 15
Hình 1.2 Chống sạt lở bờ, ổn định lòng dẫn sông Thái Bình khu vực TP Hải Dương

(báo XD) ........................................................................................................................ 16
Hình 1.3 Dự án đê kè bờ hữu sông Mã ( báo VH&ĐS) ................................................ 16
Hình 1.4 Kè Thị xã Hội An bảo vệ cửa sông tỉnh Quảng Nam .................................... 16
Hình 1.5 Kè Đức Quang tỉnh Hà Tĩnh cửa sông Lam................................................... 17
Hình 1.6 Kè Phong Vân – Ba Vì – Hà Nội ................................................................... 17
Hình 1.7 Bản đồ tự nhiên tỉnh Nghệ An ....................................................................... 18
Hình 1.8 Sạt lở bờ sông xã Hưng Hòa-Nghệ An .......................................................... 20
Hình 1.9 Sạt lở H.Hưng Nguyên

Hình 1.10 Sạt lở đê La Giang - HT ........... 20

....................................................................................................................................... 20
Hình 1.11 Sạt lở H.Thanh Chương – Nghệ An ............................................................. 20
Hình 1.12 Sạt lở bờ sông Lam – huyện Đô Lương ....................................................... 21
Hình 1.13 Kè sông Lam tại Tp.Vinh ............................................................................. 21
Hình 1.14 Cấu tạo kè lát mái ......................................................................................... 23
Hình 1.15 Cấu tạo kè mỏ hàn ........................................................................................ 24
Hình 1.16 Mặt cắt thiết kế thường dùng cho sạt lở sông Lam ...................................... 25
Hình 1.17 Lực tác dụng của sóng lên mái kè dạng tấm bê tông ................................... 27
Hình 1.18 Các biểu đồ áp lực sóng lên một đê chắn sóng ngập nước .......................... 28
Hình 1.19 Sóng đánh vào kè ở Bạc Liêu ....................................................................... 29
Hình 1.20 Kè sông Mã bị hư hỏng ................................................................................ 29
Hình 1.21 Kè kênh Ba Bò – Bình Dương bị sụt, lún .................................................... 29
Hình 1.22 Thi công đóng cừ BTCT UST chân kè và khối BT hộ chân kè ................... 31
Hình 1.23 Kè bờ sông bằng rọ đá ở sông Tiền – Đồng Tháp ....................................... 31
Hình 2.1 Cấu tạo chân kè lát mái .................................................................................. 33
Hình 2.2 Hình thức chân kè lát mái đường lạch sâu nằm trong vùng xây dựng kè ...... 34
Hình 2.3 Chân kè bằng đá đổ ........................................................................................ 34
Hình 2.4 Chân kè bằng rồng.......................................................................................... 35
Hình 2.5 Chống xói chân kè bằng rồng hoặc bè chìm .................................................. 35

6


Hình 2.6 Rọ đá bị phá vỡ, cuốn trôi ..............................................................................36
Hình 2.7 Rọ đá bị cuốn trôi ở Quảng Bình....................................................................36
Hình 2.8 Rọ đá bị phá hủy, cuốn trôi tại Tuyên Hóa – Quảng Bình .............................37
Hình 2.9 Bê tông chân kè bị phá vỡ ..............................................................................37
Hình 2.12 Kết cấu thân kè .............................................................................................41
Hình 2.13 Kè đá hộc lát khan và tấm bê tông lắp ghép .................................................43
.......................................................................................................................................43
Hình 2.14 Kè đá xây liền khối ở Thái Bình ..................................................................43
Hình 2.15 Cấu tạo cốt đất khô .......................................................................................45
Hình 2.16 Sơ đồ thế năng của một điểm trong môi trường đất .....................................46
Hình 2.17 Sơ đồ, hướng đi của dòng chảy hình thành giữa hai điểm trong môi trường
đất ..................................................................................................................................47
Hình 2.18 Sơ đồ hình thành và chuyển động của dòng thấm trong đập đất..................47
Hình 2.19 Sơ đồ các phương pháp tính toán thấm ........................................................51
Hình 2.20 Sơ đồ sai phân...............................................................................................52
Hình 2.21 Sơ đồ phân tử tam giác .................................................................................53
Hình 2.22 Mặt cắt ngang kè ..........................................................................................56
Hình 2.23 Các phương pháp phân tích ổn định mái ......................................................58
Hình 2.24 Sự tương tác giữa các slice với nhau được mô tả bởi các interslice forces ..58
Hình 2.25 Lực tác dụng trên mặt trượt thông qua khối trượt với mặt trượt tròn ..........62
Hình 2.26 Lực tác dụng lên mái trượt thông qua khối trượt với mặt tổ hợp .................62
Hình 2.27 Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt .........................................62
với đường trượt đặc biệt ................................................................................................62
Hình 2.28 Các phương phương pháp tính toán ứng suất biến dạng ..............................66
Hình 2.29 Các phương phương pháp giải hệ các phương trình cơ bản .........................70
Hình 2.30 Dạng hình học đơn giản của các phần tử......................................................71
Hình 2.31 Giải pháp kết cấu mái kè nghiêng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường làm

tăng sự ổn định của kè ...................................................................................................75
Hình 2.32 Thảm rồng đá túi lưới và các rồng đá túi lưới đơn .......................................76
Hình 3.1 Bản đồ khu vực xây dựng công trình. ............................................................78

7


Hình 3.2 Giải pháp 1- Bóc bỏ lớp đá lát khan, đắp bù đất tạo mái m=2,0, đầm chặt
K=0,9, rải vải địa kỹ thuật và lát khan lại ..................................................................... 86
Hình 3.3 Giải pháp 2- Bóc bỏ tất cả từ vị trí cao trình +1,00, làm tường BTCT đến cao
trình +2,5m, từ đó tạo mái kè khung bê tông trồng cỏ vuốt lên đỉnh kè cao trình +3,5m.
....................................................................................................................................... 86
Hình 3.4 Mô hình tính toán trong Geoslope – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m) 88
Hình 3.5 Kết quả tính toán chuyển vị theo phương ngang – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................ 88
Hình 3.6 Kết quả tính toán chuyển vị theo phương đứng – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................ 89
Hình 3.7 Kết quả tính toán chuyển vị tổng – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m) . 89
Hình 3.8 Kết quả tính toán ứng suất theo phương ngang – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................ 90
Hình 3.9 Kết quả tính toán ứng suất theo phương đứng – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................ 90
Hình 3.10 Kết quả tính toán ứng suất lớn nhất – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m)
....................................................................................................................................... 91
Hình 3.11 Kết quả tính toán ổn định mái – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m) .... 91
Hình 3.12 Kết quả tính toán áp lực nước lỗ rỗng – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................ 92
Hình 3.13 Kết quả tính toán cột nước áp – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m) .... 92
Hình 3.14 Mô hình tính toán trong Geoslope – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m)
....................................................................................................................................... 93

Hình 3.15 Kết quả tính toán chuyển vị theo phương ngang – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................ 93
Hình 3.16 Kết quả tính toán chuyển vị theo phương đứng – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................ 94
Hình 3.17 Kết quả tính toán chuyển vị tổng – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m)94
Hình 3.18 Kết quả tính toán ứng suất theo phương ngang – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................ 95

8


Hình 3.19 Kết quả tính toán ứng suất theo phương đứng – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................95
Hình 3.20 Kết quả tính toán ứng suất lớn nhất – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m)
.......................................................................................................................................96
Hình 3.21 Kết quả tính toán ổn định mái – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m) ....96
Hình 3.22 Kết quả tính toán áp lực nước lỗ rỗng – trường hợp
MNTT=MNDBT=2,00(m) ............................................................................................97
Hình 3.23 Kết quả tính toán cột nước áp – trường hợp MNTT=MNDBT=2,00(m).....97
Hình 3.24 Đồ thị quan hệ giữa các tổ hợp tính toán ứng với MNTL khác nhau với hệ
số ổn định các phương án. .............................................................................................98
Hình 3.25 Đồ thị quan hệ giữa các tổ hợp tính toán ứng với MNTL khác nhau với
chuyển vị tổng Usum các phương án. ...........................................................................99
Hình 3.26 Đồ thị quan hệ giữa các tổ hợp tính toán ứng với MNTL khác nhau với
chuyển vị tổng Usum các phương án. ...........................................................................99
Hình 3.27 Đồ thị quan hệ giữa các tổ hợp tính toán ứng với MNTL khác nhau với
chuyển vị tổng Usum các phương án. .........................................................................100
Hình 3.28 Hình vẽ thể hiện các lực tác dụng lên 1 thỏi đất theo phương pháp cân bằng
giới hạn. .......................................................................................................................101

9


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Kết quả tính toán lưu lượng nhỏ nhất thiết kế tại trạm thủy văn Chợ Tràng .. 80
Bảng 3.2: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý giải pháp 1- Bóc bỏ lớp đá lát khan, đắp bù đất
tạo mái m=2,0, đầm chặt K=0,9, rải vải địa kỹ thuật và lát khan lại ...................................... 87
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý giải pháp 2- Bóc bỏ tất cả từ vị trí cao trình
+1,00, làm tường BTCT đến cao trình +2,5m, từ đó tạo mái kè khung bê tông trồng cỏ
vuốt lên đỉnh kè cao trình +3,5m. .......................................................................................................... 87
Bảng 3.4: Bảng tổng hợp kết quả tính toán phương án 1 ............................................................ 97
Bảng 3.5: Bảng tổng hợp kết quả tính toán phương án 2 ............................................................ 98

10


MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong những năm qua, được sự quan tâm đầu tư của Trung ương và các Bộ, Nghành,
đặc biệt là sự đầu tư của Bộ NN & PTNT, rất nhiều công trình chống sạt lở bờ sông đã
được triển khai xây dựng nhằm mục đích chống xói lở bờ sông, giữ đất ở và đất sản
xuất nông nghiệp cho nhân dân, ổn định đời sống khu dân cư.
Tuy nhiên, không ít các công trình, hạng mục kè trong số đó không phát huy hết công
năng do gặp sự cố về sạt trượt mái, gây ảnh hưởng lớn đến quá trình khai thác, sử
dụng, gây lãng phí nguồn vốn của Nhà nước đầu tư.

Hình 1. Kè bãi bồi đê sông Mã bị sạt lở (Nguồn: vov.vn)
Hiện tượng sạt, trượt mái kè là hiện tượng xảy ra rất phổ biến, nên đã có nhiều
công trình nghiên cứu, nhiều giải pháp được đưa ra và áp dụng nhằm ổn định mái kè,
nhưng vẫn chưa thực sự giải quyết được triệt để vấn đề, nhất là với những công trình,

hạng mục có địa chất yếu, có sự hoạt động của dòng thấm và dòng nước mặt hoạt động
mạnh.
11


Để giải quyết vấn đề sạt trượt mái kè chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu lý
thuyết cũng như phân tích, đánh giá, tìm nguyên nhân để từ đó đề xuất các giải pháp
mới trong vấn đề xử lý sạt trượt nhằm đảm bảo tính ổn định lâu dài, để công trình phát
huy hiệu quả cả về mặt kinh tế và kỹ thuật.
Hơn nữa, đối với những vùng có địa chất yếu, thường xuyên chịu tác động của dòng
chảy, dòng thấm thì điều kiện làm việc của công trình kè phức tạp hơn, không tuân
theo những điều kiện làm việc thông thường. Chính vì vậy vấn đề nghiên cứu của luận
văn vừa mang ý nghĩa thực tiễn, vừa khoa học.
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
- Xác định nguyên nhân hư hỏng của các hạng mục công trình kè sông dưới tác dụng
của điều kiện bất thường.
- Nghiên cứu phân tích, đánh giá, đề xuất giải pháp phũng chống sạt trượt mái kè dưới
tác dụng của dũng thấm.
- Vận dụng những kết quả nghiên cứu đó để kiểm tra ổn định cho kè Hưng Lĩnh,
huyện Hưng Nguyên, tỉnh Nghệ An.
III. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Cách tiếp cận
- Từ thực tế: Các trường hợp kè bị sạt trượt sau khi đưa vào sử dụng.
- Tiếp cận từ các điều kiện kỹ thuật: Công trình phải đảm bảo điều kiện ổn định.
- Tiếp cận hiện đại: Ứng dụng các phương pháp tính tóan tiên tiến, phần mềm hiện đại
để kiểm tra ổn định cho kè.
- Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập thông tin, kế thừa các nghiên cứu đá có.
- Phân tích lý luận về quan hệ giữa ổn định của mái kè với dòng thấm, dòng chảy mặt.
- Sử dụng mô hình toán.

- Ứng dụng cho công trình thực tế.

12


IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
- Khảo sát quan hệ giữa ổn định của mái kè và dòng thấm, dòng chảy phụ thuộc vào
các thông số khác nhau.
- Giải pháp an toàn cho mái kè khi bị sạt trượt.
- Kết quả tính cho kè Hưng Lĩnh, huyện Hưng Nguyên, tỉnh Nghệ An.
- Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn, có thể làm tài liệu tham khảo cho các nhà
thiết kế sửa chữa nâng cấp các hạng mục công trình tương tự trên địa bàn tỉnh.

13


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG KÈ VÀ VẤN ĐỀ ỔN ĐỊNH
CỦA KÈ
1.1. Tổng quan về xây dựng kè bảo vệ bờ sông ở Việt Nam
1.1.1. Điều kiện tự nhiên của hệ thống sông, suối ở Việt Nam
Việt Nam là quốc gia có hệ thống sông rạch dày đặc, phân bố khắp cả nước. Hiện nay,
Việt Nam có tới 2.360 con sông, kênh lớn nhỏ với tổng chiều dài khoảng 41.900 km,
nhưng mới quản lý và khai thác được 8.036 km, trong đó có 392 con sông, chảy liên
tỉnh được đưa vào danh mục quản lý của Cục đường sông Việt Nam theo quyết định số
1989 ngày 1-11-2010 của Thủ tướng Chính phủ. Trong đó, 191 tuyến sông, kênh với
tổng chiều dài 6.734,6 km được xem là tuyến đường sông quốc gia. Tổng lưu lượng
nước trung bình của các sông và kênh là 26.600 m³/s. Trong đó, phần được sinh ra trên
đất Việt Nam chiếm 38,5%; phần từ nước ngoài chảy vào Việt Nam chiếm khoảng
61,5%. Hệ thống sông Cửu Long chiếm 60,4%, hệ thống sông Hồng 15,1% và các con
sông còn lại chiếm 24,5%. 3 dòng sông được xếp vào diện hung dữ nhất (tốc độ dòng

chảy lớn nhất) là sông Hồng, sông Đà, sông Lô. Trong đó, lưu lượng của sông Hồng
cao nhất vào tháng 8 là hơn 9.200m3/s. Nơi có mật độ sông thấp nhất là vùng Nam
Trung Bộ. Khu vực đông bằng sông Hồng có mật độ 0.45km/km², khu vực đồng bằng
sông Cửu Long có mật độ 0.68km/km². Hướng chảy của sông chủ yếu từ Tây sang
Đông, từ Tây Bắc xuống Đông Nam, lòng sông dốc, tốc độ chảy tương đối lớn. Chế độ
nước trên các con sông chia thành 2 mùa rõ rệt, đó là mùa lũ và mùa kiệt. Về mùa lũ,
nước sông lên cao, nước chảy xiết, các sông thường mang một lượng lớn chất phù sa,
bùn cát lại chảy trên một nền bồi tích rất dễ xói bồi nên quá trình xói lở - bồi đọng diễn
ra liên tục theo thời gian và không gian. Sạt lở bờ diễn ra ở hầu hết các triền sông và ở
hầu hết các địa phương có sông, không chỉ diễn ra vào mùa lũ mà còn vào mùa kiệt.
Đặc biệt trong những thập kỷ cuối của thế kỷ XX, hiện tượng sạt lở diễn ra với chu kỳ
nhanh hơn, cường độ mạnh hơn, thời gian kéo dài hơn và có nhiều dị thường.

14


Hình 1.1 Lược đồ các hệ thống sông lớn ở Việt Nam
1.1.2. Tình hình xây dựng kè bảo vệ bờ sông ở Việt Nam
Do sông ngòi ở nước ta đa số là sông nhỏ, lại chảy trong địa hình dốc nên thường gây
ra xói lở 2 bên bờ sông. Để đảm bảo an toàn cho các khu vực dân cư và vùng sản xuất,
hệ thống kè được xây dựng tại các khu vực này. Kè là hạng mục công trình thường
thấy ở các khu vực sông, hàng năm đều được nhà nước đầu tư tu sửa và xây mới. Tùy
vào hệ thống sông lớn hay nhỏ mà kè cũng được đầu tư xây dựng với quy mô tương
ứng. Hầu hết các địa phương có sông lớn đều được đầu tư xây dựng kè, như hệ thống
kè 2 bên bờ sông Cần Thơ với vốn đầu tư 1.000 tỷ đồng, dự án xây kè bờ sông Hồng
đoạn phường Phúc Tân với số vốn 380 tỷ đồng, dự án kè bờ hữu sông Thái Bình với
số vốn 338 tỷ đồng, dự án kè bờ hữu sông Mã với số vồn 20 tỷ đồng...Cùng với nguồn
vốn ngân sách, hàng năm, Nhà nước cũng sử dụng các nguồn vốn vay từ các tổ chức
như WB, vốn ODA để đầu tư xây dựng các hạng mục kè.

15


Hình 1.2 Chống sạt lở bờ, ổn định lòng dẫn sông Thái Bình khu vực TP Hải Dương
(báo XD)

Hình 1.3 Dự án đê kè bờ hữu sông Mã ( báo VH&ĐS)

Hình 1.4 Kè Thị xã Hội An bảo vệ cửa sông tỉnh Quảng Nam
16


Hình 1.5 Kè Đức Quang tỉnh Hà Tĩnh cửa sông Lam

Hình 1.6 Kè Phong Vân – Ba Vì – Hà Nội
1.2.

Điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật đối với kè ở khu vực tỉnh Nghệ An

1.2.1. Điều kiện tự nhiên khu vực tỉnh Nghệ An
Nghệ An là tỉnh có diện tích lớn nhất Việt Nam thuộc vùng Bắc Trung Bộ. Phía Đông
giáp biển, phía Tây giáp nước CHDCND Lào, phía Nam giáp tỉnh Hà Tĩnh, phía Bắc
giáp tỉnh Thanh Hóa. Nghệ An có 1 thành phố, 3 thị xã và 17 huyện. Trong đó, Thành
phố Vinh là đô thị loại 1, là trung tâm kinh tế, văn hóa của tỉnh và của cả khu vực Bắc
17


Trung bộ. Tỉnh Nghệ An nằm ở Đông Bắc dãy Trường Sơn, địa hình đa dạng, phức tạp
và bị chia cắt bởi các hệ thống đồi núi, sông suối hướng nghiêng từ Tây - Bắc xuống
Đông - Nam với ba vùng sinh thái rõ rệt: miền núi, trung du, đồng bằng ven biển. Đỉnh

núi cao nhất là đỉnh Pulaileng (2.711m) ở huyện Kỳ Sơn, thấp nhất là vùng đồng bằng
huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Yên Thành có nơi chỉ cao đến 0,2 m so với mặt nước
biển (đó là xã Quỳnh Thanh huyện Quỳnh Lưu). Đồi núi chiếm 83% diện tích đất tự
nhiên của toàn tỉnh. Tỉnh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu sự tác động
trực tiếp của gió mùa Tây - Nam khô và nóng (từ tháng 4 đến tháng 8) và gió mùa
Đông Bắc lạnh, ẩm ướt (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau). Nhiệt độ trung bình hàng
năm 23 - 24,20C. Tổng lượng mưa trong năm là 1.200 – 2.000 mm. Độ ẩm trung bình
hàng năm 80-90%. Tổng số giờ nắng trong năm khoảng 1.460 giờ. Về thủy văn: Tỉnh
Nghệ An có 7 lưu vực sông (có cửa riêng biệt) với tổng chiều dài sông suối trên địa
bàn tỉnh là 9.828 km, mật độ trung bình là 0,7 km/km2. Sông lớn nhất là sông Cả
(sông Lam) bắt nguồn từ huyện Mường Pẹc tỉnh Xiêng Khoảng (Lào), có chiều dài là
532 km (riêng trên đất Nghệ An có chiều dài là 361 km), diện tích lưu vực 27.200 km2
(riêng ở Nghệ An là 15.346 km2). Tổng lượng nước hàng năm khoảng 28.109 m3.

Hình 1.7 Bản đồ tự nhiên tỉnh Nghệ An

18


1.2.2. Tình trạng sạt lở bờ sông ở Nghệ An
Nghệ An là tỉnh có điều kiện tự nhiên không mấy thuận lợi. Về địa hình, tỉnh có nhiều
loại địa hình từ miền núi cao trải xuống đồng bằng ven biển. Về khí hậu, tỉnh nằm
trong vùng “nắng lắm, mưa nhiều”. Về mùa lũ, tỉnh thường xuyên hứng chịu những
trận lụt, bão có sức tàn phá lớn, gây nên những trận lụt lịch sử. Kết hợp với địa hình
lòng sông suối dốc, nước chảy xiết nên gây ra tình trạng sạt lở 2 bên bờ sông hết sức
nghiêm trọng, đe dọa trực tiếp tới tính mạng và tài sản của nhân dân dọc theo 2 bên bờ
sông. Sông Lam là con sông lớn nhất của tỉnh, là một trong hai con sông lớn nhất vùng
Bắc Trung Bộ, bắt nguồn từ cao nguyên Xiengkhuang, Lào. Phần chảy trên lãnh thổ
Lào gọi là Nam Khan. Phần chính của dòng sông chảy qua Nghệ An, phần cuối của
sông Lam hợp lưu với sông La từ Hà Tĩnh, tạo thành ranh giới của Nghệ An và Hà

Tĩnh đổ ra biển tại cửa Hội. Cụ thể, trên lãnh thổ Việt Nam, nó chảy qua địa phận
huyện Kì Sơn, Tương Dương, Con Cuông, Anh Sơn, Đô Lương, Nam Đàn, giữa các
huyện Thanh Chương, Hưng Nguyên, thành phố Vinh, Nghi Lộc của tỉnh Nghệ An rồi
vào Đức Thọ, Nghi Xuân, thị xã Hồng Lĩnh của tỉnh Hà Tĩnh trước khi đổ ra vịnh Bắc
Bộ. Tổng cộng các chiều dài của sông theo Bách khoa toàn thư Việt Nam là khoảng
512 km, đoạn chảy trong nội địa Việt Nam khoảng 361 km. Tính trung bình của cả
triền sông thì sông Lam nằm ở cao độ 294 m và độ dốc trung bình là 18,3%. Từ biên
giới Việt-Lào đến Cửa Rào, lòng sông dốc nhiều với hơn 100 ghềnh thác, tổng lượng
nước 21,90 km³ tương ứng với lưu lượng trung bình năm 688 m³/s và môđun dòng
chảy năm 25,3 l/s.km². Lưu lượng trung bình mỗi năm tại Cửa Rào là 236 m³/s, tại
Dừa: 430 m³/s. Mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 11 cũng là mùa mưa, góp khoảng 74-80%
tổng lượng nước cả năm. Hiện nay, 2 bên bờ sông bị sạt lở trên toàn tuyến, nhiều nơi
phạm vi sạt lở đã ảnh hưởng tới đất sản xuất của nhân dân, thậm chí có những nơi đã
ảnh hưởng tới đất ở.

19


Hình 1.8 Sạt lở bờ sông xã Hưng Hòa-Nghệ An

Hình 1.9 Sạt lở H.Hưng Nguyên

Hình 1.10 Sạt lở đê La Giang - HT

Hình 1.11 Sạt lở H.Thanh Chương – Nghệ An

20


Hình 1.12 Sạt lở bờ sông Lam – huyện Đô Lương

1.2.3. Tình hình xây dựng kè và điều kiện làm việc của kè tại Nghệ An
Nghệ An là tỉnh còn dựa nhiều vào nông nghiệp, nông thôn nên tình trạng sạt lở bờ
sông, làm mất đất sản xuất của người dân rất được chính quyền và các ban, nghành
quan tâm. Trong những năm qua, tỉnh đã được thụ hưởng nhiều dự án từ nhiều nguồn
vốn khác nhau để phòng, chống tình trạng sạt lở bờ sông Lam. Các công trình thường
là các công trình vừa và nhỏ, các tiểu dự án nhằm chống sạt lở bờ sông tại các vị trí
xung yếu, các công trình mang tính chất khẩn cấp, thường tập trung ở các huyện Đô
Lương, Thanh Chương, Nam Đàn, Hưng Nguyên và Nghi Lộc. Các tiểu dự án này sử
dụng vốn từ nguồn vốn xử lý khẩn cấp đê điều hàng năm, vốn duy tu, tu bổ, các nguốn
vốn từ các tổ chức quốc tế như WB, JICA.

Hình 1.13 Kè sông Lam tại Tp.Vinh
21


Sông suối ở Nghệ An có độ dốc lớn, về mùa hè thường có gió Tây Nam hoạt động
mạnh nên ảnh hưởng rất lớn tới sự hình thành hiện tượng sạt lở cũng như điều kiện
làm việc của kè. Độ dốc lớn dẫn đến lưu tốc dòng chảy lớn, trong nước thường chứa
hàm lượng cát bụi cao nên khi chảy sẽ có khả năng lôi cuốn các thành phần hạt đất 2
bên bờ sông cao hơn, đẩy mạnh quá trình sạt lở. Gió Tây Nam hoạt động mạnh dẫn
đến dòng nước mặt luôn có sự dao động mạnh. Gió Tây Nam ở Nghệ An thường được
gọi là gió Lào hay gió “phơn” (hiện tượng foehn) là ngọn gió khô và nóng. Gió thường
xuất hiện từ đầu tháng Tư đến giữa tháng Chín, thường bắt đầu thổi từ 8-9 giờ sáng
cho đến chiều tối, thổi mạnh nhất từ khoảng gần giữa trưa đến xế chiều. Gió khô và
nóng, nên làm cho khí hậu trở nên khắc nghiệt. Độ ẩm có khi xuống 30% trong khi
nhiệt độ có khi lên tới 43⁰C. Với bầu trời nắng chói chang, gió lại thổi đều đều như
quạt lửa, tốc độ gió lớn nên sóng trên mặt sông luôn mạnh, vỗ mạnh vào bờ làm cho
các vị trí sạt lở càng thêm nghiêm trọng. Tại dọc 2 bên bờ sông thường là các bãi bồi,
thành phần hạt gồm các hạt mịn như sét, bùn, bột, cát nên dễ bị lôi cuốn. Tổng hợp các
yếu tố trên làm cho 2 bên bờ các sông suối ở Nghệ An dễ bị sạt lở nên để đảm bảo

công trình kè phát huy hiệu quả thì trong quá trình thiết kế cần chú ý đảm bảo các yêu
cầu sau:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 8419:2010 Công trình thủy lợi - Thiết kế công trình
bảo vệ bờ sông để chống lũ, công trình bảo vệ bờ sông được chia làm 3 loại sau:
- Kè lát mái: gia cố trực tiếp lên mái bờ sông nhằm chống xói lở do tác động của dòng
chảy và sóng;
- 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;
- Kè mềm: là loại kè không kín nước (còn gọi là kè xuyên thông) nhằm giảm tốc độ
dòng chảy, gây bồi lắng và chống xói đáy.
1.2.3.1. Kè lát mái
- Cấu tạo của kè lát mái
Kè lát mái gồm ba bộ phận chính: chân kè, thân kè và đỉnh kè
22


Hình 1.14 Cấu tạo kè lát mái
a) Chân kè: là phần đáy ở chân mái dốc, có tác dụng chống xói chân mái dốc và làm
nền tựa cho thân kè.
b) Đỉnh kè: là phần nằm ngang phía trên cùng của kè, có tác dụng bảo vệ thân kè đối
với tác động của dòng chảy mặt và các tác động khác; đồng thời có thể kết hợp đường
quản lý, bảo vệ.
c) Thân kè: là phần kể từ đỉnh chân kè tới đỉnh kè: thân kè chịu tác động của dòng
chảy, sóng, áp lực nước và áp lực dòng thấm.
1.2.3.2. Kè mỏ hàn
Kè mỏ hàn cứng được sử dụng trong những trường hợp sau:
- Ở những đoạn sông có chiều rộng mặt nước của mực nước tạo lòng lớn hơn 200 m
ứng với lưu lượng tạo lòng được xác định theo Phụ lục A của tiêu chuẩn này;
- Ở những đoạn sông đã xác định tuyến chỉnh trị;
- Kè mỏ hàn phải được thiết kế thành hệ thống, mỗi hệ thống kè mỏ hàn phải có từ hai

mỏ hàn trở lên;
- Không gây ảnh hưởng xấu tới lợi ích của giao thông vận tải thủy và các ngành kinh
tế khác.

23


a) Kè mỏ hàn đá hộc

b) Kè mỏ hàn bằng đất bọc đá
Hình 1.15 Cấu tạo kè mỏ hàn

1.2.3.3. Kè mềm
Kè mềm (còn được gọi là kè xuyên thông cản dòng gây bồi) có thể được phân thành
hai loại: bãi cây chim và mỏ hàn cọc.
a) Bãi cây chìm thường được sử dụng để cản dòng, hạn chế xói cục bộ, bồi lấp lạch
phụ hoặc phối hợp với mỏ hàn cứng để bảo vệ bờ sông. Thiết kế bãi cây chìm thường
sử dụng cây cổ thụ, cụm cây tre nguyên cành lá … Chỉ nên sử dụng bãi cây chìm trong
các trường hợp sau:
- Độ sâu mức nước sông ứng với lũ tiểu mãn: Nhỏ hơn 15 m dùng cây cổ thụ; Nhỏ hơn
6 m: dùng cụm cây tre;
- Tốc độ dòng chảy bình quân nhỏ hơn 2,5 m/s;
- Hàm lượng bùn cát lớn hơn 0,5 kg/m3.
24


b) Thường sử dụng mỏ hàn cọc trong trường hợp sau:
- Chiều dài mỏ hàn lớn hơn 50m;
- Khả năng chống xói của đất bờ thấp;
- Có thiết bị đóng cọc.

Dựa theo TCVN 8419:2010 và các đặc điểm địa chất, địa mạo, dòng chảy...kè ở Nghệ
An thường là kè lát mái, hộ chân bằng các rọ đá, rồng đá tùy theo đặc điểm lòng sông
vùng xảy ra sự cố. Điều kiện địa chất vùng chủ yếu là đất cát hạt mịn nên kè xây dựng
thường được làm tầng lọc ngược để hạn chế sự lôi kéo các hạt đất.

Hình 1.16 Mặt cắt thiết kế thường dùng cho sạt lở sông Lam
1.3. Các yếu tố tác động làm cho mái kè bị sạt trượt
1.3.1. Mất ổn định cục bộ theo phương ngang
Do xói chân kè làm lực ngang tăng lên vượt quá giới hạn cho phép. Lực ngang gây ra
bởi hai nguyên nhân: một là áp lực đất chủ động, hai là áp lực nước thấm. Áp lực đất
chủ động tăng theo luỹ thừa bậc hai của chiều sâu từ đỉnh đến chân kè. Nếu gọi áp
suất chủ động là p và áp lực chủ động là P ta nhận được các công thức sau từ cơ học
đất:
ϕ

=
p γ .h.tan 2 (45o − )
2

(1.1)

ϕ

=
P γ .h 2 .tan 2 (45o − )
2

(1.2)
25

Trong đó:
+ γ : trọng lượng riêng của đất;
+ h : cột đất tính từ mặt đất đến điểm tính áp lực chủ động;
+ ϕ : góc ma sát trong của đất.
Trong trường hợp không có tầng lọc hoặc tầng lọc không bảo đảm thoát nước
thấm, áp lực nước trong đất cũng gia tăng theo luỹ thừa bậc hai của chiều sâu tính từ
mực nước ngầm trong đất đến mực nước ngoài sông. Khi chân kè bị xói, lực ngang
tăng vượt quá giới hạn chịu lực ngang của tường kè, làm kè bị xô ngang, hoặc nếu kè
có thanh neo, thì thanh neo không đủ sức giữ kè và kè bị đổ nghiêng ra sông.

1.3.2 Mất ổn định cục bộ theo phương đứng
Trường hợp này cũng giống như ở công trình bán kiên cố, do chưa dự phòng xói
(bảo vệ chân kè chưa đủ sâu dưới tác động của dòng chảy trong sông), khi đó chân kè
bị xói rỗng, mái bờ kè bị lún, sụt kéo theo đất, cát theo phương đứng ra ngoài làm sụt
mái kè. Trường hợp này cũng bị mất ổn định do xói chân kè, nhưng phương ngang
của kè vẫn ổn định.
1.3.3 Mất ổn định tổng thể
Trường hợp mất ổn định tổng thể xảy ra do một hoặc kết hợp của các nguyên nhân
sau:
+ Không được tính toán khả năng xói chân kè dưới tác dụng của dòng chảy, sau một
thời gian nhất định, chân kè bị xói và kè bị mất ổn định do tác động của lực ngang và
lực đứng.
+ Tải trọng trên bờ quá lớn so với khả năng chịu lực của kè.
+ Thi công không đúng trình tự.
1.3.4 Mất ổn định cục bộ của kết cấu
- Một số kết cấu có dạng khung bằng bê tông cốt thép, mặc dù khả năng chịu lực vẫn
đủ, cường độ của bê tông sau khi kiểm tra vẫn bảo đảm, nhưng do biến dạng và biến
dạng không đều (nền đất yếu), các nút khung bị chuyển vị lớn, bị nứt, sau đó, cốt thép
26

bị ăn mòn và kết cấu bị phá hoại. Trường hợp điển hình là nút khung của kết cấu kè bị
phá hủy tại công trình kè Vĩnh Long cũ (Hình 1.4).
- Một số tấm bản bê tông cốt thép lát mái có lớp bảo vệ cốt thép quá nhỏ, kết cấu bị
hư hại ngay trong quá trình lắp đặt, vận chuyển hoặc sẽ mau chóng bị xâm thực bởi
môi trường phèn, mặn, là môi trường thường xuyên gặp phải ở ĐBSCL: Trường hợp
điển hình là tấm lát mái kè bị phá hoại tại công trình kè bến cảng Năm Căn – sông Cửa
Lớn– Cà Mau.
1.3.5 Sóng
Sóng là 1 trong những yếu tố tác động mạnh mẽ đến kè sông. Đối với kè sông, loại
sóng ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của kè là sóng được tạo ra do gió.
Các đặc trưng động lực và thủy mạch động lực của trường sóng ven bờ phụ thuộc rất
nhiều vào độ dốc của sóng. Thông thường sóng do gió địa phương tạo nên là các sóng
có độ dốc sóng lớn với chu kỳ ngắn. Ngay cả trong trường hợp gió mạnh, chu kỳ của
sóng hữu hiệu cũng chỉ từ 6 đến 8 giây. Sau khi lan truyền qua một khoảng cách nhất
định, sóng gió biến thành sóng lừng có độ dốc sóng nhỏ hơn với chu kỳ dài hơn (từ 13
đến 15 giây). Gió hoạt động làm mặt sông nổi sóng, khi sóng vỗ liên tục vào bờ tác
động vào mái kè, gây hư hỏng mặt mái kè như bong tróc lớp vữa trát hoặc làm mất ổn
định mái như phá vỡ mối liên kết giữa các viên đá hộc được xếp khan lại với nhau, lâu
dần sẽ làm mất ổn định mái, hư hỏng mái kè.

Hình 1.17 Lực tác dụng của sóng lên mái kè dạng tấm bê tông
Theo Tiêu chuẩn Nghành 22TCN222-95 Tải trọng và tác động (do sóng và do tàu ) lên
công trình thủy thì khi sóng (h1%) tiến vào theo hướng vuông góc với công trình và độ
27