NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH KÈ TƯỜNG ĐỨNG BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN DANH BÁ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH
KÈ TƯỜNG ĐỨNG BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN DANH BÁ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH
KÈ TƯỜNG ĐỨNG BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG

Chuyên ngành:

Xây dựng công trình thủy

Mã số:

60 – 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng

Hà Nội - 2010



1

LỜI CẢM ƠN

Luận văn "Nghiên cứu giải pháp ổn định kè tường đứng bằng cọc đất - xi
măng” được hoàn thành theo nội dung của đề cương nghiên cứu, đáp ứng yêu cầu
đặt ra.
Trong Luận văn đã sử dụng các kết quả nghiên cứu, số liệu được thực hiện
bởi Trung tâm công trình Ngầm, Viện Thủy công. Tác giả xin trân trọng cám ơn vì
sự giúp đỡ của PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng và tập thể cán bộ Trung tâm trong việc
góp ý, cho phép khai thác sử dụng tài liệu.
Trong suốt quá trình học tập, Tác giả luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình
của các Thầy, Cô trong khoa Sau đại học, khoa Thủy công, trường đại học Thủy lợi.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ quý báu đó.
Tác giả của luận văn xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới công ty Xây
dựng và chuyển giao công nghệ Thủy lợi- viện Khoa học Việt Nam đã tạo điều kiện
cho tác giả trong công tác để hoàn thành chương trình học tập.
Tác giả của luận văn xin được gửi lời cảm ơn tới tập thể lớp cao học 15

cũng như gia đình đã luôn động viên, cổ vũ cho tác giả trong quá trình hoàn thành
luận văn.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


2

MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................1
T
0

T
0

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................4
T
0

T
0

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC LOẠI KÈ BẢO VỆ BỜ ..................................7
T
0

T
0

1.1. Dạng tường đứng............................................................................................7
T
0

T
0

1.2. Dạng mái nghiêng. ..........................................................................................9
T
0

T
0

1.3 Các hình thức gia cố bảo vệ mái nghiêng ....................................................10
T
0

T
0

1.4. Một số loại khác ............................................................................................13
T
0

T
0

1.5. Kết luận chương 1 ........................................................................................18
T

0

T
0

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU KÈ LẤN BIỂN HẠ LONG VÀ CÁC PHƯƠNG
ÁN THIẾT KẾ.........................................................................................................19
T
0

T
0

2.1. Điều kiện tự nhiên. .......................................................................................19
T
0

T
0

2.2. Các phương án kết cấu được đề xuất ........................................................20
T
0

T
0

2.2.1. Phương án 1: Kết cấu tượng cừ BTCT-DUL ........................................20
T
0

T
0

2.2.2. Phương án 2: Kết cấu đê đá đổ ..............................................................21
T
0

T
0

2.2.3. Phương án 3: Kết cấu cọc BTCT + đá đổ + kết cấu kè đá hộc mái
nghiêng ..............................................................................................................22
T
0

T
0

2.2.4. Phương án 4: Kết cấu tường góc BTCT trên nền cọc vuông kết hợp cọc
cừ .......................................................................................................................24
T
0

T
0

2.2.5. Phương án 5: Tường góc BTCT trên nền cọc vuông kết hợp đá đổ. ....25
T
0

T
0

2.2.6. Phương án 6: Tường góc BTCT trên nền cọc vuông kết hợp vòi voi
( conson) chắn đá. .............................................................................................26
T
0

T
0

2.2.7. Phương án 7: Kết cấu đê đất mái nghiêng .............................................27
T
0

T
0

2.3 So sánh các phương án kết cấu đê ...............................................................28
T
0

T
0

2.4. Kết luận chương 2 ........................................................................................32
T
0

T
0

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ CỌC ĐẤT – XI MĂNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG
DỤNG ĐỂ ỔN ĐỊNH KÈ BỜ ................................................................................33
T
0

T
0

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


3
3.1. Giới thiệu chung về công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng đất ...................33
T
0

T
0

3.2. Tình hình ứng dụng ở Việt nam .................................................................34
T
0

T
0

3.3. Một số dạng bố trí kết cấu cọc đất – xi măng ............................................36

T
0

T
0

3.4. Giới thiệu một số dự án đã làm trên Thế giới ...........................................37
T
0

T
0

3.5. Nguyên tắc chung thiết kế xử lý đất yếu bằng cọc đất xi măng. .............40
T
0

T
0

3.6. Tính toán gia cố nền đất yếu bằng cọc đất xi măng theo phương pháp
nền tương đương .................................................................................................41
T
0

T
0

3.6.1. Tính toán theo trạng thái giới hạn 1 .....................................................41
T

0

T
0

3.6.2. Tính toán theo trạng thái giới hạn 2 .....................................................43
T
0

T
0

3.7. Yêu cầu tối thiểu đối với thiết kế cọc xi măng đất. ..................................44
T
0

T
0

3.8. Cường độ kháng nén qu tham khảo qua các dự án .................................44
T
0

T
0

3.9. Giới thiệu một số dự án sử dụng cọc đất xi măng để gia cố nền kè ........46
T
0

T
0

3.10. Kết luận chương 3 ......................................................................................50
T
0

T
0

CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH KÈ TƯỜNG ĐỨNG BẰNG
CỌC ĐẤT XI MĂNG .............................................................................................51
T
0

T
0

4.1. Đặt vấn đề ....................................................................................................51
T
0

T
0

4.2. Nâng cao ổn định của cừ ván BTCTDUL ..................................................52
T
0

T

0

4.3. Gia cố cọc đất xi măng cho phương án kè vòi voi .....................................54
T
0

T
0

4.3.1. Số liệu tính toán .....................................................................................55
T
0

T
0

4.3.2. Sơ đồ tính toán mô phỏng. .....................................................................59
T
0

T
0

4.3.3. Kết quả tính toán. ...................................................................................66
T
0

T
0

4.4. Kết luận chương 4. .......................................................................................77
T
0

T
0

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................78
T
0

T
0

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................80
T
0

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

T
0


4

MỞ ĐẦU
1. Tên Luận văn: "Nghiên cứu giải pháp ổn định kè tường đứng bằng cọc đất - xi
măng”.
2. Mục tiêu: Nghiên cứu ứng dụng cọc đất – xi măng để ổn định kè bờ dạng tường

đứng trên nền đất yếu nhằm thuận lợi cho thi công và giảm giá thành.
3. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu
Kè bờ là một kết cấu đã được sử dụng nhiều để bảo vệ bờ sông, bờ biển. Nói
chung, để giảm giá thành xây dựng, kè mái nghiêng là hợp lý nhất. Với một số dự
án, do yêu cầu sử dụng phải làm kè tường đứng. Kè tường đứng có thể là dạng kè
bản góc, hoặc ghép các tấm BTCT dựa vào các cọc đóng. Với vùng đất yếu, gần
đây đã sử dụng kè bằng các cừ ván BTCT ứng suất trước. Tuy nhiên, do nền đất yếu
sâu, chiều cao kè lớn, việc thi công san nền phía sau ảnh hưởng và làm mất ổn định
của kè. Nhiều sự cố công trình xảy ra do nguyên nhân như vậy.
Đã có một số dự án do nước ngoài thiết kế sử dụng cọc đất – xi măng để
nâng cao ổn định của kè bằng cọc ván BTCT, như dự án cải tạo sông Nhiêu Lộc Thị Nghè do Cty CDM của Mỹ thiết kế. Tuy nhiên, các tài liệu hiện nay chưa trình
bày phương pháp tính toán cụ thể. Mặt khác, trong nhiều trường hợp việc sử dụng
kè bằng cọc ván đắt và đòi hỏi phương tiện thiết bị thi công đặc chủng.
Nghiên cứu sử dụng cọc đất-xi măng để nâng cao ổn định của kè tường đứng
là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
4. Phạm vi nghiên cứu: Luận văn đi sâu vào kè lấn biển vùng đất yếu với các yêu
cầu cụ thể sau:
1. Kè được xây dựng để lấn biển . Trước tiên phải xây dựng kè để làm
phòng tuyến chống sóng bão bảo đảm an toàn cho khu vực lấn biển phía
trong trong quá trình thi công cũng như khai thác lâu dài sau này.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


5
2. Do yêu cầu sử dụng kè phải có dạng tường đứng, mặt chắn ngoài bằng bê
tông cốt thép để kết hợp làm chỗ neo đậu thuyền.
5. Nội dung nghiên cứu
1. Phân tích ưu nhược điểm của các kết cấu kè bờ vùng đất yếu. Đặc biệt là ổn
định tổng thể của kè tường đứng.

2. Trên một dự án cụ thể, đề xuất phương án kết cấu, so sánh kinh tế - kỹ thuật
để tìm phương án chọn.
3. Tính toán ổn định và độ bền cho các kết cấu chính có sử dụng cọc đất – xi
măng để tăng cường ổn định.
6. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
- Tham khảo các tài liệu trong và ngoài nước.
- Các hồ sơ thiết kế các dự án trong nước.
- Sử dụng các phần mềm thương mại hiện có.
7. Cấu trúc của Luận văn
Luận văn gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan các loại kè bảo vệ bờ.
Chương 2: Giới thiệu kè lấn biển Hạ long và các phương án thiết kế.
Chương 3: Giới thiệu công nghệ Jet-grouting và khả năng ứng dụng kè.
Chương 4: Giải pháp nâng cao ổn định kè tường đứng bằng cọc đất xi măng.
Phần Kết luận và Kiến nghị
8. Những kết quả đạt được của Luận văn
− Nâng cao ổn định của kè bảo vệ bờ trên vùng đất yếu là vấn đề cần
thiết, đáp ứng yêu cầu bức xúc của thực tiễn. Luận văn đã tổng kết

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


6
một số dạng (kết cấu cũng như vật liệu) kè bờ đã và đang sử dụng, từ
đó chọn vấn đề nghiên cứu nâng cao ổn định bằng cọc đất xi măng là
vấn đề có tính mới, tính khoa học và thực tiễn.
− Trên cơ sở một dự án với những yêu cầu đặt ra cụ thể, Luận văn đã đề
xuất nhiều phương án kết cấu và so chọn phương án trên các tiêu chí:
độ bền, ổn định, thuận lợi trong thi công, giá thành, ... Những phân

tích trình bày trong Luận văn làm sâu sắc thêm cơ sở lý thuyết và thực
tiễn của kết cấu kè tường đứng và có giá trị tham khảo cho các kỹ sư
tư vấn.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


7

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC LOẠI KÈ BẢO VỆ BỜ
Bờ sông, bờ biển chịu tác động của dòng chảy nên dễ bị xói lở, cần phải làm
kè bảo vệ. Trong trường hợp khác, do nhu cầu phát triển kinh tế ven biển, xây dựng
các điểm du lịch cảnh quan ven bờ sông vùng đô thị cũng có nhu cầu kè bờ. Có thể
phân loại kè bờ thành 2 loại (1) Kè thành đứng và (2) Kè mái nghiêng. Vật liệu làm
kè, kết cấu kè cũng có nhiều loại như phân tích dưới đây.
1.1. Dạng tường đứng
+ Ưu điểm:
- Khối lượng vật liệu ít, đòi hỏi duy tu không nhiều, có thể sử dụng mặt trong của
kè để neo đậu tàu thuyền.
- Phần thẳng đứng thường được gia công trên bờ (chủ động công nghệ chế tạo)
nên bảo đảm chất lượng.
- Giải pháp thi công và tốc độ thi công hiệu quả cao.
+ Nhược điểm:
- Phản lực mặt đứng tương đối lớn, dễ mất ổn định, nên chỉ sử dụng thích hợp
với vùng có nền địa chất tương đối tốt. Nhiều sự cố đã xảy ra với loại kè này sẽ
trình bày trong phần sau.
- Công nghệ thi công hiện đại, đòi hỏi độ chính xác cao.
- Các hình thức tường đứng có thể áp dụng: tường cọc bản bê tông cốt thép dự
ứng lực (BTCTDUL) có neo hoặc không neo, thùng chìm (caisson), tường chắn giải

pháp kết cấu Tensar…
* Các loại kè tường đứng đang được sử dụng
+) Cừ bản BTCTDUL

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


8
Từ trước đến nay các công trình xây dựng, giao thông, cầu cảng, công trình kè
chống xói lở bảo vệ bờ sông, bờ biển vật liệu thường được sử dụng là cọc bê tông +
tường chắn để gia cố bảo vệ. Do vậy, khối lượng vật liệu sử dụng thường rất lớn,
thời gian thi công kéo dài ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của nhân dân.
Trên thế giới từ những năm 1990 ở các nước phát triển như Nhật Bản, Hà Lan,
Mỹ, đã nghiên cứu và ứng dụng phổ biến công nghệ cừ bê tông cốt thép dự ứng lực
(Prestressed Concrete Sheet Piles) thay thế công nghệ truyền thống trên.
Dạng tường đứng cừ BTCTDUL tính ưu việt đã được khẳng định và dần trở
thành sự lựa chọn để gia cố bờ tại các khu vực dân cư đông đúc và hạn chế giải tỏa
đền bù. Việc lựa chọn có neo hay không neo phụ thuộc vào tính chất đất nền, khả
năng đáp ứng cho việc bố trí thiết bị đóng cọc dài và yêu cầu khai thác tuyến kè.
Thời gian qua đã xảy ra một số sự cố nghiêng kè do áp lực đất phía sau lưng
tường. Hình 1. 1 là hình ảnh kè bị nghiêng ra ngoài sông do ảnh hưởng của thi công
san nền phía trong:

Hình 1. 1 Hình ảnh kè bị nghiêng
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


9
+) Cừ bản nhựa Vinyl
Cừ bản nhựa được chế tạo từ PVC (Poly vinyl choloride) và các phụ gia đặc biệt.

Do vậy, bản nhựa có độ bền cao, cừ bản nhựa do Mỹ - Hà Lan chế tạo có độ bền
khoảng 30 – 50 năm.
Để tăng khả năng chịu lực, cừ bản nhựa được cấu tạo gần dạng dầm chữ I, các
bản nhựa liên kết với nhau qua khớp nối âm dương gắn vừa khít với nhau. Cừ bản
nhựa có nhiều loại.
- Chiều dày bản nhựa: 5 – 12,5 mm
- Chiều rộng: 250 – 330 mm
- Chiều dài: 5 – 10m
Tùy theo yêu cầu cụ thể của từng công trình để tính toán lựa chọn loại cừ có kích
thước phù hợp.
1.2. Dạng mái nghiêng
+ Ưu điểm:
- Tiêu hao năng lượng sóng triệt để nên phản xạ sóng nhỏ không gây nhiễu động
cho vùng phụ cận.
- Tận dụng được nguồn vật liệu địa phương. Cao trình đỉnh có thể giảm thấp do
hạn chế được chiều cao sóng leo.
- Thiết bị thi công đơn giản có thể kết hợp được cả thiết bị hiện đại, thô sơ và thủ
công trong cùng một công trường.
- Công tác tính toán ổn định mái bờ đơn giản không cần đòi hỏi thăm dò địa chất
quá sâu.
+ Nhược điểm:
- Lượng vật liệu và sức lao động tổn hao nhiều trong trường hợp độ sâu lớn.
- Hạn chế tận dụng được các mép kè trong và ngoài để neo đậu tàu thuyền.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


10
- Tốc độ thi công chậm, thường phải kết hợp đê quây và thi công vào lúc triều
rút.

- Chân kè thường ảnh hưởng đến luồng tàu và diện tích mất đất lớn, khó kết hợp
làm đường giao thông phía trong kè.
1.3. Các hình thức gia cố bảo vệ mái nghiêng
Các hình thức bảo vệ bờ đã và đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam và trên
thế giới rất phong phú, đa dạng.
1.3.1. Bảo vệ bằng kết cấu tơi rời
Loại kết cấu tơi rời linh hoạt bao gồm đá tự nhiên, đá chẻ, bê tông đúc sẵn lắp
ghép liên kết với nhau bằng ma sát, bảo vệ bờ bằng chính trọng lượng bản thân.
Loại cấu kiện này dễ biến dạng theo nền, dễ sửa chữa song để chống được sóng thì
trọng lượng của từng cấu kiện phải rất lớn.
Thế ổn định tổng thể vững chắc, vì vật liệu rời nếu xảy ra mất ổn định cục bộ
(lún, sụt…) ít ảnh hưởng đến toàn bộ tuyến kè. Do đó thích hợp với hầu hết các loại
đất nền. Sự lồi lõm của địa hình không ảnh hưởng đến thi công, thích ứng được với
tác động moi, xói của sóng.
Một số loại kết cấu tơi rời linh hoạt có khả năng tự điều chỉnh được nên khá ổn
định. Tuy nhiên, loại kết cấu này chủ yếu dùng để giảm năng lượng sóng đánh trực
tiếp vào bờ nên thường chỉ áp dụng trong các công trình đê biển. Trước đây, có xu
hướng chế tạo các cục bê tông âm dương xếp ngàm vào nhau. Hiện nay, có xu
hướng chuyển sang chế tạo các cột bê tông ổn định bằng trọng lượng. Kết cấu này
có ưu điểm giảm được áp lực âm do sóng đẩy mái kè bật lên. Ứng dụng công nghệ
này không những thi công bằng thủ công mà thi công cả bằng cơ giới và chuyên
môn hóa cao. Đây là hình thức gia cố có tính thẩm mỹ cao, có khả năng chống xói
tốt. Tuy nhiên điều kiện thi công là tương đối khó khăn đối với khu vực nước sâu,
đất mềm yếu.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


11
Tiến bộ hơn là kè được cấu tạo bởi các khối bê tông đúc sẵn có dạng khối lập

phương, khối chữ nhật, khối lục lăng, khối trụ…xếp liền nhau. ở loại này duy trì sự
liên kết giữa các khối nhờ ma sát ở các mặt tiếp xúc. Để duy trì ổn định khi nó chịu
tác dụng của sóng, dòng chảy thì trọng lượng bản thân của từng cấu kiện phải đủ
lớn.
1.3.2. Giải pháp có kết cấu rời linh hoạt tự điều chỉnh
Trong công trình bảo vệ bờ có kết cấu tơi rời, thì trọng lượng của mỗi cấu kiện
phải đủ lớn để chống được tác động của sóng và dòng chảy. Để giảm trọng lượng
của mỗi cấu kiện mà vẫn chống được tác động của sóng và dòng chảy cần liên kết
từng cấu kiện có trọng lượng nhỏ lại với nhau thành từng băng dài ghép liền kề
nhau hoặc thành mảng lớn. Tuy nhiên các liên kết này chỉ thích ứng với các loại nền
tương đối ổn định, không có hiện tượng lún cục bộ lớn, đặc biệt lớp lọc đảm bảo,
các mối liên kết bền vững. Trên thế giới liên kết linh hoạt tạo thành mảng đã được
sử dụng cho nhiều công trình, song các mối liên kết thường bị phá hỏng khi xây
dựng trên nền đất yếu. Đây chính là những tồn tại hạn chế của loại liên kết này.
Để khắc phục người ta sử dụng các cấu kiện riêng biệt có hình dạng hợp lý tự
liên kết có khả năng tự điều chỉnh. Nguyên tắc để chế tạo và ứng dụng một cấu kiện
phức hình (dị dạng) cho công trình bảo vệ bờ là:
- Trọng lượng phải nhỏ hơn khối bê tông hình hộp trong cùng một điều kiện ứng
dụng.
- Có tính cài nối cao giữa các khối khi xếp thành lớp.
Điều kiện thử nghiệm mỗi khối ở mỗi nước rất khác nhau. Vì vậy dưới tác động
cùng một số yếu tố tự nhiên giống nhau, có thể trọng lượng chọn khác nhau ở mỗi
nơi.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


12
1.3.3. Giải pháp bảo vệ có kết cấu liền khối
* Bảo vệ bờ bằng đá xây liền khối

Có hai hình thức bảo vệ bờ bằng đá xây liền khối:
- Xây đá bằng cách đổ vữa lót nền, sau đó xây từng viên đá thành tấm có chiều
rộng tùy ý, tạo khớp nối bằng bao tải nhựa đường.
- Đá chít mạch bằng cách xếp đá chèn chặt, sau đó đổ vữa chít mạch phía trên.
+ Ưu điểm:
- Liên kết các viên đá lại với nhau thành tấm lớn đủ trọng lượng để ổn định. Các
khe hở giữa các hòn đá được bịt kín chống được dòng xói ảnh hưởng trực tiếp
xuống nền.
- Sử dụng được các loại đá có kích thước và trọng lượng nhỏ, vật liệu dễ mua, thi
công đơn giản dễ dàng.
+ Nhược điểm:
- Trong trường hợp mái lún không đều làm cho tấm lớn đá xây, đá chít mạch lún
theo tạo vết nứt gãy theo mạch vữa, khi đó dòng chảy sẽ tác động trực tiếp xuống
nền, moi vật liệu thân công trình gây lún sập công trình nhanh chóng.
- Do thi công tại chỗ nên công việc bảo dưỡng khó thực hiện được hoàn chỉnh
dẫn tới chất lượng công trình thường không đạt theo yêu cầu thiết kế.
* Bảo vệ bờ bằng tấm bê tông đổ tại chỗ
Công trình bảo vệ bờ cấu tạo bằng tấm bê tông hay BTCT đổ tại chỗ được chia
thành các tấm có các kích thước khác nhau: 2x2m, 4x4m, 5x5m, 10x10m, 15x15m
hoặc 20x20m. Để giảm áp lực đẩy nổi có bố trí thêm các lỗ thoát nước. Về mặt kết
cấu, loại này thuộc loại kết cấu vĩnh cửu nhưng vì xây dựng trên nền đất yếu và thi
công tại chỗ nên công trình dễ bị đứt gãy sập từng mảng. Loại kết cấu này đã được
sử dụng ở nhiều nước và thế giới nhưng hiện nay đã hạn chế dùng loại này để bảo
vệ bờ.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


13
* Bảo vệ bờ bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn

Các cấu kiện bê tông bằng hình hộp vuông hoặc hộp chữ nhật kích cỡ:
1x0.4x0.25m hoặc 0.5x0.5x0.15m… được xây bằng vữa, sau đó trát mặt ngoài một
lớp vữa dày 2 -3cm tạo thành từng bản kích thước 2x4m hoặc 2x6m.
Cấu kiện bê tông đúc sẵn chất lượng tốt, thi công nhanh nhưng với những khối
trọng lượng lớn thì thi công gặp nhiều khó khăn. Nếu công tác xây trát không đảm
bảo thì dưới tác dụng của sóng và dòng chảy các cấu kiện bê tông bị biến dạng và
vật liệu thân công trình dễ bị moi ra gây hư hại công trình.
1.4. Một số loại khác
1.4.1. Thảm rọ đá
Thảm đá Reno Mattress gồm có 4 bộ phận: tấm đáy, tấm mặt bên, vách ngăn và
nắp đậy. Mỗi tấm được gia công từ sợi lưới thép bện xoắn đôi hình lục giác nung
mềm, trong kẽm và bọc một lớp PVC đặc biệt, liên tục dày từ 0,4-0,6mm. ở mặt
đáy, các mặt bên và mặt ngoài cùng của mỗi tấm thảm là các tấm lưới liên tiếp nhau
tạo thành một khoang chứa nhiều ngăn có mặt trên hở. Vách ngăn được đặt cách
nhau 1m. Mặt đáy, vách ngăn nắp đậy cũng dùng loại lưới tương tự. ở tất cả mép
của tấm vách lưới đều có dây thép tráng kẽm bọc PVC với đường kính lớn hơn loại
dây dùng để đan lưới nhằm tăng cường thêm khả năng chịu lực của kết cấu.
+ Ưu điểm:
Kết cấu thảm đá chịu được áp lực của sóng và dòng chảy tác động. Do lưới thép
được bọc một lớp PVC đặc biệt nên có thể chống lại sự ăn mòn, bảo vệ công trình
trong môi trường nước mặn và môi trường bị ô nhiễm.
Lưới bện kép hình lục giác cho phép kết cấu chịu được lún không đều khá lớn mà
không bị đứt gãy. Đặc điểm này đặc biệt quan trọng khi kết cấu được đặt trên nền
đất không ổn định ở vùng có thể bị xói ngầm do sóng và dòng chảy tác động.
Thảm đá có thể làm chức năng thoát nước giúp giảm áp lực lên mái dốc, giữ cho
mái đất ổn định.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


14

Nguồn vật liệu luôn có sẵn, ít phải bảo dưỡng.
+ Nhược điểm:
Trọng lượng của thảm rất nặng mà diện tích thảm không lớn, phải nối nhiều thảm
mới kín được lòng sông.
Thi công các công trình lòng sông cần bảo vệ tới độ sâu lớn hơn 10m gặp rất
nhiều khó khăn, vị trí cần trải thảm không chính xác, mức độ lún, trượt của mỗi
thảm khác nhau, các thảm chồng lên nhau hay tách xa nhau khó điều chỉnh, đặc biệt
ở mái sông có nền mềm yếu, lún không đều đã làm cho các thảm lệch nhau, hở nền
đất bị xói trôi mất ổn định.
Thẩm mỹ kém, hay bị đứt sợi thép. Với các vùng du lịch rác rưởi, túi nilông bám
vào trong rất mất mỹ quan.
1.4.2. Gia cố mái kè bằng cấu kiện bê tông Tsc-178
Thảm bê tông tự chèn theo sáng chế của Tiến sỹ Phan Đức Tác đã được thử
nghiệm trong nhiều công trình. Đây là một dạng mới trong xây dựng công trình bảo
vệ bờ. Hình thức gia cố đẹp, đảm bảo khả năng chống xói lở mái. Tuy nhiên do nền
địa chất yếu thường bị lún sụt cục bộ và khi lún sụt khó thay thế sửa chữa. Rất khó
khăn trong việc thi công tại vị trí nước sâu.
1.4.3. Thảm bê tông FS
Thảm FS được cấu tạo bằng cách bơm bê tông tươi vào trong các ống vải ĐKT
định dạng. Vật liệu định dạng thảm bê tông (Fabric formwork) được cấu tạo bởi hai
lớp vải địa kỹ thuật đặc biệt loại dệt (Woven geotextile) có độ bền cao tạo khuôn
vải cho phép bơm bê tông ( hoặc vữa xi măng vào trong để tạo thành thảm bê tông
bền chắc chống thấm và bảo vệ công trình.
Công nghệ và vật liệu thảm bê tông được phát minh từ năm 1996 của nhóm các
chuyên gia Công ty Losiger - Thụy Sĩ ( bằng sáng chế số 784625) và sau đó được
hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi ở các nước Mỹ, Nhật, Hà Lan, Hàn Quốc…

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

15
+ Ưu điểm cơ bản của thảm bê tông:
- Biện pháp thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh chóng.
- Thích hợp với nền mềm yếu do phân bố lực đều, vữa bê tông trải che kín nền,
trải liên tục từ dưới lên trên.
- Thảm bê tông có thể thi công trong điều kiện ngập nước, nơi thường xuyên có
dòng chảy mà không cần các biện pháp xử lý đắp đê quây hoặc tháo nước làm khô
hố móng.
- Vật liệu định dạng thảm bê tông bằng sợi tổng hợp có độ bền cao, trọng lượng
nhẹ nên thuận lợi khi vận chuyển và thi công, đặc biệt ở những nơi có địa hình phức
tạp.
Thảm bê tông có nhiều loại: loại tiêu chuẩn ( Standard type) dạng lưới ( mesh
type), dạng phiến (Slab type) và dạng tấm lọc (fillter type). Tùy tính chất từng công
trình, điều kiện địa chất, địa hình và thủy văn dòng chảy để tính toán chọn loại thảm
bê tông có kích thước và độ dày phù hợp.
Thảm bê tông có độ dày 5-50cm:
- Loại thảm có chiều dày 5-15cm: bơm vật liệu vữa xi măng (Mortar)
- Loại thảm có chiều dày 20-50cm: bơm vật liệu bê tông (concrete)
Thông thường thảm bê tông chống xói lở bờ dùng loại có độ dày 15-30cm.
1.4.4. Khối bê tông dị hình
Có nhiều loại kết cấu khối bê tông dị hình được sử dụng làm khối phủ mái với
nhiều tên gọi khác nhau: khối Tetrapod, Tribar, Dolos, Stabit, khối chữ T, khối chữ
U… Khối Tetrapod đã được sử dụng chủ yếu là trong các công trình ngăn cát, giảm
sóng của các bến cảng và trong các công trình bảo vệ bờ cửa sông, ven biển.
1.4.5. Cỏ chống xói mòn Vetiver
Cỏ Vetiver là loại cỏ lưu niên thuộc họ Andropogoneae, không có lông cứng, dẻo
chắc, nhẵn. Cây mọc thành khóm lớn từ gốc rễ, có thân thẳng đứng cao 0.5 – 1.5m,
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

16
rễ ăn sâu vào đất đến 3m. Trồng cỏ để giữ bờ đem lại hiệu quả kinh tế nhất định và
bảo vệ môi trường, đối với những khu vực không thể dùng kết cấu cứng.
1.4.6. Kè mềm công nghệ túi cát GST (Stabiplage)
Với chức năng chính là thay thế cho các lớp lọc ngược bằng cát sỏi bên dưới
kết cấu đá hộc được ứng dụng trong các công trình bảo vệ bờ biển ở Hà Lan từ thập
niên 50 của thế kỷ trước, vải địa kỹ thuật tạo ra cuộc cách mạng trong xây dựng
công trình. Đối với các công trình bảo về bờ vải ĐKT đáp ứng được đồng thời các
yêu cầu sau: chặn đất tốt, thấm nước tốt, chống tắc, độ bền thi công, tuổi thọ cao.
Trong hơn nửa thế kỷ qua, vải địa kỹ thuật ngày càng phát triển cả về tính năng kỹ
thuật và lĩnh vực áp dụng. Giải pháp sẽ tạo nên một lớp che chắn bề mặt vách bờ
bằng các ống vải địa kỹ thuật độn cát nhằm giảm nhẹ tác động thủy lực của dòng
chảy, sóng lên bờ sông, đồng thời tăng cường độ chịu lực của đất trầm tích tạo nên
bờ sông bằng kỹ thuật phun vữa xi măng áp lực cao. Giải pháp ứng dụng túi cát vải
địa kỹ thuật đã được ứng dụng từ đầu thập niên 1990 nhằm thay thế cho vật liệu
truyền thống ở các công trình đê, kè bảo vệ bờ biển.
1.4.7. Lưới địa kỹ thuật Tensar gia cố bờ
Lưới địa kỹ thuật giống như tờ bìa đục lỗ, có thể cuộn tròn lại, rộng vừa đủ để cài
chặt với đất, sỏi chung quanh. Lưới địa kỹ thuật làm bằng chất Polypopylene (PP),
Polyester(PE) hay bọc polyetylen-teretalat(PET) với phương pháp ép dãn dọc.
Lưới địa kỹ thuật có hai nhóm chính:
- Lưới một trục: có sức kéo theo một hướng( hướng dọc máy), thường dùng để
gia cố mái dốc, tường chắn đất…
- Lưới hai trục: có sức chịu kéo cả hai hướng, thường dùng để gia cố nền đường,
đê, đập, nền móng công trình. Trái với vải, hướng ngang máy có sức chịu kéo lớn
hơn hướng dọc máy.
Một số tính năng sử dụng của lưới địa kỹ thuật Tensar:
- Sức chịu kéo lớn không thua gì các thanh kim loại.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

17
- Tính cài chặt với vật liệu chung quanh, tạo nên một lớp móng vững chắc, nhất
là chống lại sự trượt của đất đắp dùng làm đê, đập, tường chắn đất.
- Tính đa năng: hầu như thích hợp với mọi loại đất đá. Thi công dễ dàng không
cần đến máy móc.
- Cường độ chịu kéo cao; hệ số rão thấp, 1.45 sau 120 năm; biến dạng nhỏ: 11%
ở tải trọng tối đa.
- Tính trơ: ít bị hủy hoạt bởi thời tiết, tia cực tím, bởi môi trường chung quanh
như đất có axit, kiềm và các chất độc hại khác.
Dựa vào các đặc trưng riêng của lưới địa kỹ thuật Tensar. Công nghệ Tensar
được sử dụng rộng rãi để giải quyết các vấn đề ổn định nền móng và gia cố đất, tiết
kiệm đáng kể chi phí và thời gian.
Công nghệ sản xuất của Tensar chế tạo được một cấu trúc lưới đặc biệt, gồm các
mối nối có cường độ cao và cạnh chắc chắn, nhờ đó tạo ra các gờ vuông và dày giữ
vật liệu. Cơ chế này giúp cho các viên vật liệu bám chặt vào lưới và dẫn đến hiệu
quả liên kết cơ học cao.
Mối liên kết này giúp ngăn ngừa hiện tượng các viên vật liệu xê dịch, từ đó tạo
nên được một góc chống trượt hiệu quả cao. Cơ chế này còn được biết đến như là
“rọ nén” vì các mối liên kết giữ cố định và rọ nén các hạt vật liệu một cách hiệu
quả. Sự kết hợp này đảm bảo rằng, trong các lớp vật liệu gia cố bằng lưới kỹ thuật
Tensar:
Nếu tác dụng một lực thẳng đứng thì sức căng trong lưới tạo ra các biến dạng rất
nhỏ. Sẽ đạt được hiệu quả gia cố tại vùng chịu tải.
Lưới địa kỹ thuật Tensar và vật liệu đất đắp tạo nên một lưới tổng hợp – Lớp ổn
định cơ học Tensar.
Đây chính là tiền đề hình thành giải pháp kết cấu Tensar ứng dụng cho xử lý nền
đất yếu và làm cốt trong thiết kế, thi công.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

18
1.5. Kết luận chương 1
Thiệt hại hàng năm do hiện tượng xói lở bờ sông là rất lớn. Vấn đề theo dõi,
nghiên cứu sâu từ đó làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất được giải pháp kè bờ có
hiệu quả cao về kinh tế và kỹ thuật là hết sức cần thiết và cấp bách.
Có nhiều loại kè bờ đã được ứng dụng như giới thiệu ở trên, mỗi loại có những
ưu và nhược điểm khác nhau, phạm vi ứng dụng khác nhau. Việc lựa chọn kết cấu
kè phải dựa vào các điều kiện cụ thể (1) Điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, tính
ăn mòn của môi trường, ... (2) Mục đích sử dụng khác: ngoài chức năng bảo vệ
chống xói lở, kè có thể còn có yêu cầu làm bến neo đậu thuyền, điểm ngăm cảnh,
đường đi dạo, .... (3) Điều kiện thi công (4) Khả năng đầu tư (vốn) và (5) Các yêu
cầu khác.
Phạm vi nghiên cứu của luận văn: Luận văn đi sâu vào kè lấn biển vùng đất mềm
yếu với các yêu cầu cụ thể sau:
1. Kè được xây dựng để lấn biển . Trước tiên phải xây dựng kè để làm phòng
tuyến chống sóng bão bảo đảm an toàn cho khu vực lấn biển phía trong trong
quá trình thi công cũng như khai thác lâu dài sau này. Trong quá trình thi
công phải bảo đảm vệ sinh môi trường vùng vịnh (không để bùn chảy vảo
hoặc đẩy trồi vào ra ngoài vùng cho phép)
2. Kè phải có dạng tường đứng, mặt chắn ngoài bằng bê tông cốt thép để kết
hợp làm chỗ neo đậu thuyền. Phía trong kè là một tuyến đường giao thông nội
bộ, tải trọng xe H13. Kết cấu kè phải đảm bảo mỹ thuật, cảnh quan.
3. Trong khả năng kinh tế cho phép của chủ đầu tư

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


19

CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU KÈ LẤN BIỂN HẠ LONG VÀ
CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Điều kiện tự nhiên
2.1.1 Vị trí địa lý
- Thành phố hạ Long thuộc tỉnh Quảng Ninh nằm trong khu vực đông bắc Bắc
bộ, chạy dài theo ven biển vịnh Bắc bộ, cách thị xã Cẩm Phả 30.0km, cách thủ đô
Hà Nội 160km.
- Vị trí địa lý: 106050’ – 107030’kinh độ đông.
P

P

P

P

200 55’ – 21005’ vĩ độ bắc.
P

P

P

P

2.1.2 Mô tả địa hình địa mạo
Địa hình toàn bộ dự án là ven biển, địa hình tương đối phức tạp, nước ngập sâu,
độ sâu trung bình -1.5m, chỗ sâu nhất có cao độ -2.0m.

2.1.3. Địa chất

- Lớp 1: Bùn sét pha lẫn vỏ sò màu xám xanh, xám ghi. Trạng thái chảy đến dẻo
chảy.
- Lớp 2: Sét pha lẫn sạn màu xám vàng, nâu đỏ.Trạng thái dẻo cứng.
- Lớp 3: Sét pha lẫn sạn màu xám vàng. Trạng thái dẻo mềm.
- Lớp 4: Đá vôi màu nâu vàng lẫn xám trắng.
2.1.4. Mực nước dùng trong thiết kế

- Mực nước cao thiết kế (MNCTK):

+2.25 m

- Mực nước thấp thiết kế (MNTTK):

-2.71 m

2.1.5. Tải trọng xe trên đường sau kè
- Tải trọng dùng trong thiết kế: H10
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


20
2.1.6. Các chỉ tiêu tính toán thiết kế
- Cấp công trình: cấp III
- Hệ số an toàn tổng thể:
+ Điều kiện sử dụng bình thường:

[K] = 1,15

+ Điều kiện sử dụng bất thường:

[K] = 1,05

2.1.7. Tuyến công trình

Tim tuyến có tổng chiều dài: 969.02m
2.2. Các phương án kết cấu được đề xuất trong giai đoạn thiết kế cơ sở

2.2.1. Phương án 1: Kết cấu tượng cừ BTCTDUL
- Tường cọc: Cọc BTCTDUL mác M700 loại SW-740 dài 25 m, kích thước
rộngx Cao xdày = 996 x 880 x 160 (mui), mô men gây nứt Mm~ - 95 .20 T.m;
- Dầm mũ BTCT mác M300, kích thước tiết diện b x h - 0.8 x 1.0 m, có cấu
tạo gờ rộng O.8m để đỡ bản giảm tải;
- Tường góc và tường chắn sóng kết cấu BTCT mác M300 dày 0.2 m cao 5.0
m;

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


21
- Khối đá phản áp trước tường rộng 9.0 m dày 2.0 m, bóng đá hộc có khối
lượng15 ÷ l00 kg//viên;
- Khối đá giảm tải sau đê có tiết diện hình thang bề rộng mặt 1,5m; mái dốc
m = 1;
- Tầng lọc ngược 3 lớp: lớp đá 2 x 4 em; lớp đá 1 x 2 em; lớp đá 0.5 x 1.0 cm
chiều dày các lập lần lượt là 10 cm, 20 cm, 20 cm; mái dốc m - 1 ~ 1 .25 .
- Bản giảm tải bằng BTCT mác M300 dày 0.3m chia thành 2 đoạn, mỗi đoạn
dài 13m;
- Cát lấp sau đê (không thuộc khối lượng đê) có γ = l,8T/m3 ; φ> 30o , độ

P

P

P

P

đầm chặt k >0.95;

2.2.2. Phương án 2: Kết cấu đê đá đổ
- Khối đá lõi đê: đá hộc có khối lượng 1 5 ÷ 100 kg/1viên, mái dốc phía
trong, phía ngoài m = 1 .5;
- Khối đá đổ trước đê: đá xô bồ, dày 1 .0 m, rộng 1 0 m;

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


22
- Khối đá gia cố ngoài: đá hộc có khối lượng > 1 Tấn, chiều rộng 10 m chiều
cao
- Tường hắt sóng: bằng BTCT mác M300 cao 4.4m, có dạng cong để tiêu và
hắt sóng dễ dàng;
- Tầng lọc ngược: bao gồm 3 lớp: đá 2x4 em; đá lx2 cm; đá 0.5xl cm, mỗi
lớp dày 20 cm; mái dốc m = l.5;
- Cát san lấp (không thuộc dự án): cát có chỉ tiêu cơ lý ~ = l,8tlm3 ; ~ > 30o ,
độ đầm chặt k >095 ;
- Kết cấu bên trên (không thuộc dự án) : dự kiến quy hoạch là đường giao
thông hộ đê vì vậy kết cấu có thể là bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng.

2.2.3. Phương án 3: Kết cấu cọc BTCT + đá đổ + kết cấu kè đá hộc mái nghiêng
- Cọc BTCT, tiết diện O.4÷0.4 m dài 20 m có 2 hàng cọc đóng xiên 6:l, bước
cọctheo phương dọc 2.90 m;
- Đài cọc BTCT tiết kiệm bxh=2.0x0.5(m);

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật