Nghiên cứu, ứng dụng giải pháp tường kè trên hệ cọc bê tông cốt thép để ổn định bờ kè sông cổ chiên của thành phố Vĩnh Long

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP TƯỜNG KÈ TRÊN
HỆ CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ KÈ SƠNG CỔ CHIÊN
CỦA THÀNH PHỐ VĨNH LONG
THE STUDY AND APPLICATION OF SYSTEMS SOLUTIONS EMBANKMENT
WALL ON REINFORCED CONCRETE PILES TO STABILIZE EMBANKMENTS
CO CHIEN RIVER CITY OF VINH LONG
PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Văn Tuấn Anh
Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
TĨM TẮT
Các cơng trình kè ven sơng Cổ Chiên có lớp đất yếu thường có giá trị chuyển vị
ngang lớn. Ngồi ra, việc san lấp sau lưng tường trên đất yếu thường gây độ lún và
gia tăng áp lực lên tường kè. Kết quả mơ phỏng đánh giá chuyển vị ngang của cơng
trình kè sơng Cổ Chiên trên đất yếu cho phép rút ra các nhận định hữu ích trong
tính tốn thiết kế cơng trình kè. Vì thế chọn giải pháp tường kè trên hệ cọc bê tơng
cốt thép để ổn định nền đất yếu là phù hợp với khu vực ven sơng Cổ Chiên.

ABSTRACT
The riverside embankment works Co Chien weak soils usually have large
horizontal displacement values. In addition, filling the back wall on soft ground
subsidence and often causes increased pressure on the embankment wall.
Simulation results evaluate horizontal displacement of the Co Chien River
embankment works on soft soil that allows to draw useful assessment of design
calculations embankment works. So select system solutions embankment wall on
reinforced concrete piles to stabilize the soft ground is suitable for areas along the
Co Chien River.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây tình trạng sạt lở bờ sơng diễn ra ngày càng nhiều và
mỗi lúc càng nghiêm trọng, đặc biệt là ở khu vực sơng Cổ Chiên. Sạt lở bờ sơng rất đa

dạng có đoạn sạt lở làm sụp đổ các nhà ở, các cơng trình cầu đường giao thơng, cơ sở
kinh tế ven sơng. Ngun nhân sạt lở ở các khu vực sạt lở cũng khác nhau. Có đoạn sạt
lở do cơng phá của dòng chảy, do khai thác cát bừa bải, có đoạn sạt lở do diễn biến lòng
sơng bên lở bên bồi, dịch chuyển các đoạn cong... Có đoạn sạt lở do con người, chất tải
ra mép bãi sơng, xây nhà cửa sát bờ sơng, xây dựng cầu giao thơng đã làm co hẹp dòng
chảy, dòng lũ. Nên đưa ra giải pháp tường kè trên hệ cọc bê tơng cốt thép nhằm để giải
quyết ổn định trên nền đất yếu ven sơng.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MƠ HÌNH ĐẤT NỀN
Nghiên cứu về lý thuyết: Nghiên cứu các phương pháp phân tích ổn định và tính
tốn lý thuyết về cọc chịu tải trọng ngang theo phương pháp giải tích.
VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM

387


TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016

Mơ phỏng tính tốn bằng phương pháp phần tử hữu hạn: Sử dụng phương pháp
phần tử hữu hạn bằng phần mền Plaxis để mơ phỏng, phân tích sự sức chịu tải ngang
theo mơ hình Hardening-Soil.
3. MƠ TẢ CƠNG TRÌNH VÀ TÍNH TỐN
3.1. Mơ tả cơng trình
Tổng chiều dài kè là 9 km. Kết cấu có cọc bê tơng cốt thép kích thước 30 cm x
30 cm, cấp độ bền B22,5, Lcọc = -19,30 m. Dầm mũ có kích thước 50 cm x 50 cm, cấp
độ bền B20. Dầm ngang có kích thước 20 cm x 30 cm, cấp độ bền B20. Sàn dày 0,15 m,
cấp độ bền B20. Tường chắn sóng BTCT để giảm sóng do tàu thuyền và do gió, tường
chắn sóng có kích thước: cao 1,75 m, dày 0,2 m, cấp độ bền B20.

Hình 1. Mặt cắt cơng trình kè

Hình 2. Mặt bằng cơng trình kè
388

VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM


TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016

3.2. Cấu tạo địa chất
Lớp 1: Sét hữu cơ màu xám xanh, xám đen, trạng thái dẻo chảy- chảy, bề dày từ
1 m đến 8 m.
Lớp 2: Cát pha hạt mịn màu xám xanh, đen, trạng thái chặt vừa, bề dày từ 2,5 m
đến 15,3 m.
Lớp 3: Sét màu nâu đỏ, vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng- cứng, bề dày 1,5 m
đến 12 m.
Bảng 1. Chỉ tiêu cơ lý của các loại đất
Chỉ tiêu
Dung trọng riêng
Góc ma sát trong
Lực dính
Hệ số thấm
Độ ẩm tự nhiên

Ký hiệu
γ
c
Kv

Đơn vị
kN/m3

độ
kN/m2
cm/s

W

%

ϕ

Cát
19
30
0,1
5x10-2
22,3

Lớp 1
18,1
7,49
12
4,8x10-5
37,2

Lớp 2
19,8
27,23
0,7
4,4x10-3
20,4

Lớp 3
19,5
11,6
2,9
4,7x10-5
22,5

3.3. Mơ hình mơ phỏng trong plaxis 2D

Hình 3. Mơ hình 2D của bài tốn
4. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
4.1. Sức chịu tải ngang của cọc theo tiêu chuẩn Việt Nam 10304-2014
Chuyển vị ngang y0 và góc xoay ψ0, tại cao trình đầu cọc
y0 = H 0 xδ HH + M 0δ HM = 1,332 x1, 05 x10 −3 + 3, 263 x 7, 37 x10 −4 = 3,8 x10−3 ( m)

ψ 0 = H 0 xδ MH + M 0δ MM = 1,332 x7,37 x10−4 + 3, 263 x8, 44 x10−4 = 3, 7 x10−3 (rad )
VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM

389


TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016

Chuyển vị ngang y0 và góc xoay ψ0, tại cao trình đỉnh kè
Δ n = y0 + ψ 0 xl0 +

H 0l03 Ml03
+
3EI 2 EI

= 3,8 x10−3 + 3, 7 x10−3 x 2, 45 +

1,332 x 2, 453 3, 263x 2, 453
+
= 0, 028(m)
3x1957,5
2 x1957,5

Hl02 Ml0
+
2 EI EI
1,332 x 2, 452 3, 263x 2, 45
= 3, 7 x10−3 +
+
= 9,8 x10−3 (rad )
2 x1957,5
1957,5

ψ =ψ 0 +

4.2. Kết quả theo mơ hình trong plaxis 2D

Hình 4. Lưới biến dạng của bài tốn

Hình 5. Chuyển vị ngang của hàng cọc trong và ngồi
390

VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016

Chuyển vị ngang tại cao trình đỉnh kè theo Plaxis 2D hàng cọc trong 48,929x103
(m) và hàng cọc ngồi 48,934x10-3(m).
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
1. Khi tính tốn chuyển vị ngang của cọc theo giải tích và phần mềm Plaxis kết
quả tính tốn theo Plaxis chênh lệch khoảng 70% so với giải tích (theo giải tích là
28x10-3m và theo phần mềm 48x10-3m).
2. Chuyển vị ngang của 2 hàng cọc tại đỉnh kè trên hệ cọc gần như nhau
48,929x10-3(m) và 48,934x10-3(m).
3. Chuyển vị ngang theo kết quả mơ phỏng lớn nhất tại độ sâu 6,1 m so với đỉnh
kè.
5.2. Kiến nghị
1. Lựa chọn các giải pháp xử lý nền nhằm giảm áp lực đất theo phương ngang và
đảm bảo điều kiện ổn định cơng trình.
2. Việc phân tích tính tốn kè cần thiết tính tải trọng động và sóng va chạm vào
kè.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS. TS. Võ Phán, Phan Lưu Minh Phượng (2010), Cơ học đất, Nhà xuất bản Xây Dựng.
2. PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn (2010), Cơ học đất, NXB Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh.
3. PGS. TS. Bùi Trường Sơn (2011), Địa chất cơng trình, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí
Minh.
4. TCVN 10304:2014, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
5. Wood D.M (1990), Embankments on soft clays, Ellis Horwood.
6. Đỗ Văn Đệ (2010), Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính tốn các cơng trình Thủy cơng,
NXB Xây dựng.

Người phản biện: GS. TSKH. Nguyễn Văn Thơ

VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM

391