Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ công trình đường cấp 60 ven sông sài gòn khu vực thủ thiêm trong điều kiện đất yếu

ĐAI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
……………………………….o0o………………………………..

HOÀNG QUỐC MINH

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC
BẢN BẢO VỆ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG CẤP 60 VEN SÔNG SÀI
GÒN KHU VỰC THỦ THIÊM TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU

CHUYÊN NGÀNH :

CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

MÃ SỐ NGÀNH

31.10.02

:

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, 10/2005


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS LÊ BÁ VINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS TRẦN THỊ THANH

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 12 tháng 01 năm 2006


Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập − Tự Do − Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : HOÀNG QUỐC MINH
Ngày, tháng, năm sinh : 31 − 07− 1979
Chuyên ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

Phái : Nam
Nơi sinh : ĐỒNG NAI
Mã số : 31.10. 02

I- TÊN ĐỀ TÀI :
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ

CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG CẤP 60 VEN SÔNG SÀI GÒN KHU VỰC THỦ THIÊM
TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
1- NHIỆM VỤ:
Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ công trình
đường cấp 60km/h ven sông Sài Gòn khu vực Thủ Thiêm trong điều kiện đất
yếu
2- NỘI DUNG:
PHẦN I: TỔNG QUAN
Chướng 1 : Nghiên cứu tổng quan về các công trình Tường chắn bảo vệ các công trình
đường ven sông trên đất yếu
PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2 : Nghiên cứu về đất yếu ven sông Sài Gòn và vùng phụ cận
Chương 3 : Nghiên cứu cấu tạo Tường cọc bản bảo vệ công trình đường cấp 60 trong điều
kiện đất yếu ven sông
Chương 4 : Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định của hệ Tường cọc bản ven sông
Sài Gòn
Chương 5 : Nghiên cứu các phương pháp tính biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ công
trình đường ven sông trên đất yếu
Chương 6 : Nghiên cứu tính toán ứng dụng công trình đường và hệ Tường cọc bản bảo vệ
công trình đường cấp 60 ven sông Sài Gòn khu vực Thủ Thiêm
Chương 7 : Nhận xét, kết luận và kiến nghị
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
: 17 – 1 – 2005
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
: 31 – 10 – 2005
V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
: TS. LÊ BÁ VINH
GS.TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

TS. LÊ BÁ VINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

GS.TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG

CN B Ộ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

TS. VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Ngày tháng năm 2006
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CẢM ƠN
Con xin trân trọng cảm ơn ba, mẹ cùng các thành viên trong gia đình đã động viên
và giúp đỡ con rất nhiều để hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Giáo Sư Tiến Só LÊ BÁ LƯƠNG, Thầy Tiến
Só LÊ BÁ VINH đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo em nhiều điều, giúp em hoàn thành
tốt luận văn này.
Xin cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Cơ đất – Nền móng, các thầy cô trong và
ngoài khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã đã
dạy dỗ và truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu trong thời gian em được học tại
trường.

Cảm ơn các bạn học cùng khoá K14, các bạn đồng nghiệp và những bạn bè thân
thuộc đã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến thiết thực trong thời gian hoàn thành luận
văn.
Và cuối cùng xin được gởi lời cảm ơn đến người bạn đời đã luôn động viên và sát
cánh bên tôi trong thời gian thực hiện luận văn.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Hiện nay, cùng với tiến trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, Tp. HCM
đang từng bước phát triển mạnh mẽ và không ngừng mở rộng. Nhiều cụm dân cư,
công trình dân dụng, công nghiệp và giao thông đã được xây dựng và phát triển dọc
theo tuyến sông Sài Gòn để thuận tiện cho việc giao thông cả đường thuỷ lẫn đường
bộ. Sông Sài Gòn là một con sông lớn, là một nhánh của sông Đồng Nai, chảy qua
thành phố với chiều dài khoảng 106km. Một trong những vấn đề khá nghiêm trọng
của sông Sài Gòn là hiện tượng sạt lỡ bờ sông, gây ra những thiệt hại vật chất lẫn con
người, ảnh hưởng đến các công trình lân cận. Vì vậy các giải pháp an toàn gia cố bờ
sông để bảo vệ các công trình, các khu dân cư ven sông đã và đang được quan tâm
như là những giải pháp cấp thiết.
Trong luận văn này với phạm vi đề tài “Nghiên cứu ổn định và biến dạng của
hệ tường cọc bản bảo vệ công trình đường cấp 60 ven sông Sài Gòn khu vực Thủ
Thiêm trong điều kiện đất yếu”. Mục đích của luận văn là đưa ra một giải pháp
tương đối hợp lý để gia cố bờ để bảo vệ công trình đường cấp 60 sông trong điều kiện
đất yếu. Trên cơ sở đó, nội dung chính của luận văn là nghiên cứu ổn định và biến
dạng của hệ tường cọc bản, từ đó tổng hợp và đưa ra giải pháp hợp lý về cấu tạo của
tường cọc bản, bảo vệ an toàn cho các công trình ven sông. Đây chỉ là một giải pháp
mà tác giả kiến nghị trong rất nhiều các giải pháp dùng để gia cố ven sông đã được
nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn.
Nội dung của luận văn gồm có 3 phần chính, 7 chương và phần phụ lục.
Phần I: Nghiên cứu về tổng quan (chương 1)
Phần II: Nghiên cứu đi sâu và phát triển (chương 2, 3, 4, 5, 6)

Phần III: Nhận xét, kết luận và kiến nghị (chương 7)
Ngoài việc nghiên cứu về lý thuyết và tính toán ổn định, luận văn còn sử dụng
các chương trình tính toán (Plaxis, Geo – Slope) để kiểm tra bài toán cụ thể trong
chương 6.
Phần cuối cùng của luận văn là các tài liệu cùng để tham khảo của các tác giả
trong và ngoài nước.


ABSTRACT
At present, together with the country’s industrializing and mordernizing, Ho Chi
Minh City has been developing step by step and spreading ceaselessly. Many
inhabitant complex, civil, industrial, and transportation projects have been
constructing along Sai Gon river to make the convenience for both waterway and road
transports. Sai Gon river, which is a large river and a branch of Dong Nai river, flows
across the city with the approximate length 106 kilometers. One of the most important
problems of the river is the sliding phenomena which cause the physical and human
loss and influence to the along river projects. Therefore, the strengthening measures
for the river banks to protect the along river projects have been taking into
consideration as the urgent solution.
The range of the thesis is “Stability and deformation study of the sheet piles
protecting the grade-60 road along Sai Gon river, Thu Thiem area, in the weak
soil condition”. Purpose of the thesis is to present a relative suitable measure to
strengthen river banks for protecting the grade-60 road project in the weak soil
condition. Based on this, the content of the thesis is to study the stability and
deformation of the sheet piles, to synthetize and propose a suitable solution about the
structure of the sheet piles so that the along river projects are protected safely.
The thesis includes: 3 main parts, 7chapters, and the appendix.
Part I: General (Chapter 1).
Part II: Specific and developing studies (Chapter 2, 3, 4, 5, 6).
Part III: Findings and proposal (Chapter 7).

Beside the theory and stability calculation study, the thesis used the programmes
(Plaxis, Geo Slope) to check the pratice problem in Chapter 6.
The last part of the thesis is the reference books of the Vietnamese and foreign
authors.


MỤC LỤC
Chương 1
Nghiên cứu tổng quan về các công trình tường chắn bảo vệ các công trình đường
ven sông trên đất yếu
1.1 Các dạng sự cố thường gặp ở khu vực đất yếu ven sông ……………………..........3
1.2 Cơ chế phá hoại của nền đường trên nền đất yếu……………………………..........9
1.3 Các dạng công trình tường cọc bản ven sông trên nền đất yếu được sử dụng trong
nước……………………………………………………………………………… ..10
1.4 Các nghiên cứu về tính toán ổn định và biến dạng của các tác giả trong và ngoài
nước………………………………………………………………………… …..….11
1.5 Nhận xét về nghiên cứu đi sâu và phát triển...…………………………………….13
Chương 2
Nghiên cứu về đất yếu ven sông sài gòn và vùng phụ cận
2.1 Các khái niệm về đất yếu…………………………………………………………..15
2.1.1 Đất yếu…………...……..……….…………………………………………….15
2.1.2 Tính chất của các loại đất yếu……………………………...………………...16
2.1.3 Đặc điểm chung của đất yếu ven sông………………………………….……25
2.2 Các đặc trưng cơ lý cơ bản của hố khoan điển hình để phục vụ tính toán…...…..26
2.2.1 Thống kê các đặc trưng cơ lý cơ bản của đất………………………………...26
2.2.2 Các đặc trưng cơ lý cơ bản của một mặt cắt địa chất điển hình……………..28
2.3 Địa chất thuỷ văn……………………………………………………………..........30
2.4 Tình hình thủy triều, ngập lụt tại Tp. Hồ Chí Minh……………………………….30
Chương 3
Nghiên cứu cấu tạo tường cọc bản bảo vệ công trình đường cấp 60 trong điều

kiện đất yếu ven sông
3.1 Các tiêu chuẩn liên quan đến cấp đường 60……………………………….....……31
3.2 Các giải pháp cấu tạo nền đường đắp trên đất yếu ven sông Sài Gòn…………...31
3.3 Các giải pháp xử lý nền đường đắp trên đất yếu ven sông Sài Gòn……………...36
3.4 Xác định vật liệu và độ chặt của đất đắp nền đường………….…………………..38
3.5 Gia cố mái dốc taluy……………………………………...………………………...42
3.6 Các dạng cấu tạo tường cọc bản…………………………………………………....43
3.7 Các phương pháp thi công tường cọc bản ven sông………………………………..48
3.8 Giải pháp đề nghị về cấu tạo tường cọc bản bảo vệ công trình đường ven
sông...50


Chương 4
Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định của hệ tường cọc bản bảo vệ công
trình đường ven sông Sài Gòn
4.1. Nghiên cứu tính toán áp lực đất tác dụng lên tường ……………………………..55
4.1.1. Phương pháp tính toán áp lực đất lên tường cọc bản theo lý thuyết của
Coulomb………………………….……………………………………….……55
4.1.2. Tính toán áp lực chủ động và bị động của đất có xét đến độ cứng của tường
cọc bản…………………………………………………………………….…...59
4.2. Nghiên cứu tính toán ổn định tường cọc bản bằng phương pháp giải tích……….64
4.2.1. Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định tường cọc bản…………..…..64
4.2.2. Tính toán ổn định tổng thể hệ tường cọc bản và khối đất đắp sau tường.
…..67
4.3. Nghiên cứu tính toán ổn định tường cọc bản bằng phương pháp bán giải tích…..71
4.4. Phương pháp tính toán ổn định tường cọc bản bằng phương pháp phần tử hữu
hạn………………………………………………………………………………….71
4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc tính toán tường cọc bản…………………….…...73
4.5.1. nh hưởng của nước mưa khi tính toán áp lực của đất dính………….……...73
4.5.2. nh hưởng của yếu tố ngắn hạn, dài hạn và các yếu tố khác đến giá trị áp

lực đất………………………………………………………………………………74
4.6. Nghiên cứu giải pháp neo trong đất……………………………………………….76
4.6.1. Sự phát triển của thanh neo trong đất………………………………………...76
4.6.2. Cấu tạo và phân loại thanh neo……………………………………………….77
4.6.3. Nguyên lý chống nhổ của thanh neo………………………………………….79
4.6.4. Bố trí thanh neo………………………………………………………………..80
4.6.5. Lý thuyết về sức chịu tải của neo và ổn định của tường cọc bản…………....81
4.6.6. Sức chịu tải của neo………………………………………………………...…82
4.6.7. Xác định chiều dài bầu neo……………………………………………….…..83
Chương 5
Nghiên cứu các phương pháp tính biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ công
trình đường ven sông trên nền đất yếu
5.1. Tính toán biến dạng của nền đất yếu ven sông…………………………………...86
5.1.1. Tính toán độ lún trong điều kiện ven sông………………………………...…86
5.1.2. Biến dạng từ biến do ứng suất theo phương ngang………………………….95
5.2. nh hưởng của áp lực thân tường đối với áp lực đất……………………………100
5.3. nh hưởng của ma sát âm lên hệ tường cọc bản………………………………104


Chương 6
Nghiên cứu tính toán công trình đường và hệ tường cọc bản bảo vệ công trình
đường cấp 60 ven sông Sài Gòn
6.1. Cơ sở tính toán ổn định công trình tường cọc bản bảo vệ công trình đường ven
sông…………………...…………………………………………………………..105
6.2. Tính toán tường cọc bản không neo…………………….…………..……………106
6.3. Tính toán tường cọc bản có neo…………………….……………..……....……..113
6.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay đổi vị trí đắp đường đến chiều dài và nội lực
của tường cọc bản…………………………………………………………….…116
6.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay đổi vị trí đặt neo đến chiều dài và lực neo
của tường cọc bản có 1 neo…………………………………………………….120

6.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay đổi vị trí đặt neo đến chiều dài và lực neo
của tường cọc bản có 2 neo…………………………………………………….121
6.7. Tính độ lún của nền đất yếu ven sông………………………………………….125
6.8. Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để kiểm tra bài toán…………….……130
Chương 7
Kết luận – Nhận xét và Kiến nghị
7.1 Nhận xét và kết luận……………………………………………………..………146
7.2 Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo………………………….....…………147


MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trong một số năm gần đây, tình hình sạt lỡ hai bên bờ sông do lũ lụt, dòng
chảy và do tải trọng công trình ven sông đã gây ra khá nhiều những thiệt hại
nghiêm trọng về người, của cải vật chất của Nhà nước và nhân dân sống ven
sông đã làm ảnh hưởng đến đời sống cũng như sản xuất cho đồng bào sống ở
khu vực ven sông, là mối đe doạ rất lớn đối với sự ổn định và phát triển dân
sinh, kinh tế trong khu vực. Đây cũng là một trong những nguyên nhân khiến
cho nền kinh tế ở khu vực ven sông gặp rất nhiều khó khăn, ảnh hưởng đến tiến
trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa chung của đất nước, dù rằng xét về mặt lịch
sử, đây là khu vực nền văn minh nhân loại đã hình thành và phát triển sớm
nhất.
Vấn đề sạt lỡ bờ sông mặc dù đã được đưa ra và thảo thuận rất nhiều trong
các cuộc hội thảo khoa học tuy nhiên vấn đề này vẫn chưa được giải quyết một
cách triệt để. Trong phạm vi đề tài: “Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ
tường cọc bản bảo vệ công trình đường cấp 60 ven sông Sài Gòn khu vực
Thủ Thiêm trong điều kiện đất yếu”, đây là một yêu cầu cần thiết để đảm
bảo các công trình được xây dựng ven sông an toàn, đảm bảo về đời sống cũng
như về kinh tế cho đồng bào sống ở khu vực này và các vùng phụ cận, góp phần

thúc đẩy nền kinh tế khu vực Tp. Hồ Chí Minh phát triển. Nhiều công trình đã
được xây dựng trên nền đất yếu ven sông có kết hợp với các biện pháp gia gia
cố mái dốc như bờ kè, tường cọc bản,…. Trong đề tài này, tác giả đi sâu nghiên
cứu về hệ tường cọc bản bảo vệ cho công trình đương ven sông như là một giải
pháp tối ưu trong điều kiện hiện nay bởi:
- Tường cọc bản trong những năm gần đây đã được sử dụng phổ biến ở
trong nước.
- Đây là vũng trũng của thành phố, khi xây dựng đường phải đắp cao do
đó nếu gia cố mái dốc bằng bờ kè thì sẽ chiếm không gian rất lớn.
- Phù hợp ở những vùng có địa hình, địa chất phức tạp do tường cọc bản
cắm sâu trong nền đất, tăng độ an toàn cho công trình. …
2. XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Vùng đất yếu ở nước ta chủ yếu tập trung ở các tỉnh ĐBSCL và một số
quận huyện ven sông Sài Gòn. Trong phạm vi đề tài, tác giả chỉ chủ yếu quan
tâm nghiên cứu đến đất yếu ở Tp. Hồ Chí Minh, khu vực ven sông Sài Gòn.
Trang 1


-

Nghiên cứu về giải pháp cấu tạo cho công trình đường ven sông.
Nghiên cứu về hệ tường cọc bản bảo vệ công trình đường có xét đến tải
trọng của xe tác dụng lên công trình.
Nghiên cứu các giải pháp thi công hệ TCB trong điều kiện địa chất phức
tạp.
Nghiên cứu về ổn định của nền đất yếu sau lưng hệ tường cọc bản.

Trang 2

Chương 1

CHƯƠNG 1

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH TƯỜNG CHẮN
BẢO VỆ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU
1.1.

CÁC DẠNG SỰ CỐ THƯỜNG GẶP Ở KHU VỰC ĐẤT YẾU VEN SÔNG

- Hệ thống sông ngòi ở các tỉnh Nam bộ rất quan trọng đối với sự sống, sự phát
triển của khu vực và đất nước, đem lại nhiều lợi ích rất lớn, là nguồn cung cấp
nước phục vụ sản xuất và đời sống, nguồn “than trắng”, nguồn cung cấp thuỷ
sản, nguồn vật liệu xây dựng, là tuyến thoát lũ, tuyến giao thông thuỷ cực kỳ
quan trọng nối liền các vùng trong nước và quốc tế, là tuyến du lịch sinh thái đầy
tiềm năng. Đây chính là tiền đề, là nền tảng cho sự phát triển của khu vực cũng
như của đất nước trong tương lai. Thế nhưng bên cạnh với những lợi ích to lớn đó,
sông ngòi ở các tỉnh Nam bộ cũng gây nên những thảm hoạ không nhỏ như lũ lụt,
sạt lỡ mái bờ sông, xói mòn biến hình lòng dẫn. Theo số liệu thống kê chưa đủ,
chỉ riêng hiện tượng sạt lở mái bờ sông ở các tỉnh Nam bộ trong mấy thập niên
qua đã làm cho hơn 30 người thiệt mạng; 5 dãy phố bị cuốn trôi; 6 làng bị xóa sổ,
trên 3000 ngôi nhà bị sụp đổ xuống sông; nhiều cầu, đường giao thông, trụ sở các
cơ quan, bệnh viện, trường học, cơ sở kinh tế, công trình kiến trúc, công trình văn
hoá,… bị dòng nước cuốn đi; 1 thị xã tỉnh lỵ bị sạt lở nghiêm trọng, buộc phải di
dời đi nơi khác. (Theo PGS.TS. Lê Mạnh Hùng – Viện khoa học thuỷ lợi miền
Nam, Bộ NN&PTNT)
- Nền đất ven sông bị sạt lỡ do dòng chảy: khu vực Tân Châu, Hồng Ngự tỉnh
Đồng Tháp, …
- Nền đất ven sông bị sạt lở do sự khai thác cát trái phép: Nạn khai thác cát vô
tội vạ vẫn đang và tiếp tục diễn ra với mức độ ngày càng nghiêm trọng hơn ở trên

các tuyến sông Đồng Nai, sông Hàm Luông (tỉnh Bến Tre), v.v… dẫn đến làm bào
mòn hệ thống đê bao ven sông, tạo các hàm ếch dưới chân các bờ đê bao. Điều
này đe dọa nghiêm trọng đến các tuyến đê bao bảo vệ sông.
- Sông Sài Gòn ở Tp. HCM là một con sông lớn, là một nhánh của sông Đồng
Nai, chảy qua thành phố với chiều dài khoảng 106km. Một trong những vấn đề
khá nghiêm trọng của sông Sài Gòn là hiện tượng sạt lỡ bờ sông, gây ra những
thiệt hại vật chất lẫn con người. Một số địa điểm sạt lỡ đáng lưu ý là các khu vực
quanh bán đảo Thanh Đa, cầu Mương Chuối, chợ Tam Thôn Hiệp… (Trích
“Tuyển tập các báo cáo Hội thảo khoa học quốc tế về vật liệu, công nghệ và
các giải pháp chống sạt lỡ”, Đại học Bách Khoa TP. HCM, 12/2004) [14].
- vùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), nơi tập trung của 37 con sông với
tổng chiều dài 1706km, trong mấy năm gần đây tình trạng sạt lở mái dốc bờ sông
Trang 3


Chương 1
đã trở nên rất phổ biến. Theo số liệu thống kê có tới trên 130 điểm sạt lở bờ,
trong đó các tỉnh bị thiệt hại nhiều là An Giang, Đồng Tháp, Vónh Long, Cần Thơ
và Cà Mau. Trong số 37 con dông vùng ĐBSCL, sông Tiền và sông Hậu là hai
con sông có quy mô, tốc độ sạt lỡ bờ lớn nhất. Theo dõi thực tế và nghiên cứu
diễn biến đường bờ sông Tiền và sông Hậu trong thời gian từ năm 1966 đến năm
2002, bằng ảnh vệ tinh đã xác định được các vị trí bờ sông có phạm vi và tốc độ
sạt lở lớn được ghi nhận trong bảng 1.
Bảng 1 – Một số vị trí sạt lỡ lớn trên sông Tiền và sông Hậu giai đoạn 1966 –
2002

Tên sông

Chiều
Chiều rộng

dài sạt sạt lở sâu vào
lở (km) bờ lớn nhất
(m)

Khu vực sạt lở

Thường Phước - Thường Thới 6
Tiền

1250

Hồng Ngự

8

110

An Phong

4

120

Tân Thạnh

4

130

Mỹ Xuông

9

250

Châu Thành - Sa Đéc - Mỹ Thuận

6

350

Chợ Lách - Bến Tre

4,5

400

Mỹ Luông - Long Điền

4

120

Sa Đéc

10

1200

Sơng Vàm Nao

Mỹ Hội Đơng

6,5

350

Bờ trái sơng Hậu

Nhơn Hồ - An Châu

4,5

800

Khánh An- Khánh Bình

3

300

An Châu - Long Xuyên

2,6

100

Bình Thuỷ - Cần Thơ

2,8

300

Bờ trái sông Tiền

Bờ phải sông Tiền

Bờ phải sông Hậu

Trang 4


Chương 1
Trong số các đểm sạt lở bờ sông ở các tỉnh Nam Bộ có gần 10 khu vực sạt lở nguy
hiểm cần được tập trung nghiên cứu và đầu tư kinh phí xây dựng công trình chỉnh trị,
bởi vì mỗi đợt sạt lở ở những khu vực này gây nên tổn thất rất lớn. Các khu vực đó
được xếp theo mức độ nghiêm trọng giảm dần như sau: bờ sông Tiền đoạng chảy qua
thị trấn Tân Châu – Hồng Ngự; bờ trên sông Vàm Nao; bờ sông Tiền đoạng từ Sa
Đéc, Mỹ Thuận đến Vónh Long; bờ sông Sài Gòn – Đồng Nai đoạn bán đảo Bình
Qùi – Thanh Đa; bờ sông Hậu và rạch Bình Ghi đoạn biên giới Việt Nam –
Campuchia; bờ sông Hậu đoạn chảy qua thành phố Long Xuyên – An Giang; cửa
sông Gành Hào – Bạc Liêu; bờ sông Cái Nai đoạn chảy qua thị trấn trấn Năm Căn –
Cà Mau
Một số hình ảnh xói lở và mất ổn định mái dốc nền đường

Hình 1.1 – Sạt lở bờ sông ở Mương Chuối (TP. HCM)

Trang 5

Chương 1

Hình 1.2 – Sạt lở bờ sông ở Thanh Đa (TP. HCM)

Hình 1.3 – Sạt lở và mất ổn định bờ kè tại khu vực sông Sài Gòn (đoạn gần UBND
phường An Lợi Đông, Q.2)

Trang 6


Chương 1

Hình 1.4 – Sạt lở và mất ổn định bờ kè tại khu vực sông Sài Gòn (đoạn gần UBND
phường An Lợi Đông, Q.2)
Nguyên nhân:
-

-

-

-

Bờ sông ở những khu vực sạt lở chủ yếu được cấu tạo bởi những loại vật liệu có
tính chất cơ lý thấp, chủ yếu là đất đắp và không có biện pháp gia cố mái dốc
hữu hiệu.
Do sông Sài Gòn có hình dạng mặt bằng khá phức tạp và chịu ảnh hưởng bởi
thủy triều, dòng chảy luôn không ổn định; do lũ lớn, mưa cường độ cao, gió, lốc
xoáy, bão,… làm suy yếu hệ thống mái dốc, gây mất ổn định.
nh hưởng của mực nước thủy triều lên xuống thường xuyên tạo ra một dòng

thấm không ổn định trong khối đất bờ sông. Điều này làm ảnh hưởng đến tinh
chất vật lý và cơ học của đất, gây ra các hiện tượng mất ổn định cho khối đất
dọc bờ sông.
Do tác động của sóng (do gió) và tàu thuyền cũng gây ra những tác động đáng
kể làm mất ổn định bờ sông.
Ngoài những nguyên nhân trên, còn có những nguyên nhân chủ quan xuất phát
từ bản thân con người: phá rừng đầu nguồn; khai thác, sử dụng nước sông không
hợp lý; lấn chiếm lòng sông, ven bờ sông để nuôi trồng thuỷ sản, xây dựng nhà
cửa, bến cảng; khai thác cát, sỏi trong lòng sông không hợp lý; gia tải quá mức
lên bờ sông,…

Trang 7


Chương 1

Hình 1.5 – Mất ổn định mái dốc nền đường đắp ở Thái Lan

Hình 1.6 – Xói lở mái dốc nền đường đắp ở Thái Lan

Trang 8


Chương 1

Hình 1.7 – Hình ảnh vết nứt của cung trượt chiếm 2/3 nền đường đắp
vào cầu Trường Phước (Quận 9 – TP. Hồ Chí Minh 4/1999)
Nhận xét:
Các hiện tượng nền đường bị phá hoại trên đều về phía bờ sông cho thấy sự
phức tạp và khả năng ổn định của khối đất đắp ven sông là rất thấp. Do đó đòi hỏi

phải có sự nghiên cứu kỹ lưỡng hơn và nếu cần thiết thì phải có biện pháp gia cố mái
dốc để tránh các hiện tượng phá hoại do mất ổn định mái dốc như trên.
1.2. CƠ CHẾ PHÁ HOẠI CỦA NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU :
Các phương pháp thiết kế hiện hành đã sử dụng các giả thiết cơ chế phá hoại
sau: Phá hoại do nền bị lún trồi, phá hoại do nền bị đẩy ngang và phá hoại trượt sâu
cung tròn qua thân đường và đất nền (Hình 1.10) [7].
1.2.1. Phá hoại do nền bị lún trồi (Hình 1.8):
Đối với nền đất yếu sâu có D/Btb lớn và đồng nhất (sức kháng cắt Su không
thay đổi theo chiều sâu), phá hoại tổng thể gây ra phá hoại của toàn khối đất đắp như
một khối cứng (ROWE, 1992).
1.2.2. Phá hoại do nền bị đẩy ngang (Hình 1.9):
Dạng phá hoại này thường xảy ra đối với chiều dày đất yếu nhỏ so với bề rộng
trung bình của nền đường và dưới lớp đất yếu có lớp đất tương đối tốt.
1.2.3. Phá hoại trượt sâu cung tròn qua thân đường và đất nền (Hình 1.10):
Đây là dạng phá hoại phổ biến nhất đối với đường đắp. Tùy theo đặc điểm của
đất nền và đất đắp, cung trượt nguy hiểm có thể đi qua cả khối đất đắp và đất nền,
hoặc chỉ đi qua thân khối đất đắp. Đối với nền đất yếu, cung trượt nguy hiểm thường
đi qua cả khối đất đắp và đất nền.
Trang 9


Chương 1

D

Btb

Hình 1.8 – Phá hoại do nền bị lún

D

Btb

Hình 1.9 – Phá hoại do nền bị đẩy

Hình 1.10 – Phá hoại trượt sâu qua nền đất yếu và thân đường

1.3.

CÁC DẠNG CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN VEN SÔNG TRÊN NỀN
ĐẤT YẾU ĐƯC SỬ DỤNG TRONG NƯỚC
Các công trình tường cọc bản được sử dụng trong nước hiện này vẫn còn rất ít,
thường chỉ sử dụng trong những trường hợp cần thiết hoặc làm tường vây để thi công
cho các công trình xây dựng ngập trong nước.
Hiện nay ở Việt Nam tường cọc bản bê tông cốt thép là được sử dụng phổ biến.
Một số công trình tiêu biểu:
Trang 10


Chương 1

¾
¾
¾
¾

Công trình bờ Kè khu biệt thự Thảo Điền.
Công trình bảo vệ bờ sông tại Kè Khai Luông – Cần Thơ: có chiều dài
tuyến kè là 1050m.
Công trình kè bảo vệ bờ sông khu vực thị trấn Cái Nhum – Vónh Long:

có chiều dài tuyến kè là 7350m.
Công trình nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ…

Hình 1.11 – Tường cọc bản sử dụng trong công trình nhà máy Nhiệt Điện Phú Mỹ

Trang 11


Chương 1

1.4.

CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA
CÁC TÁC GIẢ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Vấn đề tính toán ổn định và biến dạng của nền đất yếu dưới nền đất đắp đã và
đang được nhiều tác giả ngoài nước nghiêu cứu cặn kẽ. Trong đó phải kể đến các
công trình nghiên cứu của N.N.MASLOV, TERZAGHI, R.B.PECK, WHITLOW,
W.FELLENIUS, A.W. BISHOP … và các nhà khoa học khác đã góp phần không nhỏ
vào việc giải quyết các vấn đề ổn định và biến dạng của nền đất yếu dưới nền đất
đắp.
Ở nước ta, trong thời gian qua vấn đề xây dựng công trình trên đất yếu cũng
được tăng cường nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu Việt Nam đã ra sức phấn đấu giải
quyết những vấn đề gắn liền với điều kiện cụ thể địa chất Việt Nam, phần lớn tập
trung nghiên cứu đất sét yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long. Trong lónh vực cải tạo
nền đất sét yếu phải kể đến các công trình nghiên cứu của các tác giả: LÊ BÁ
LƯƠNG, HOÀNG VĂN TÂN, NGUYỄN VĂN THƠ, VŨ ĐỨC LỤC, NGUYỄN
VĂN QUẢNG…
Phương pháp tính toán ổn định bao gồm: phương pháp cân bằng giới hạn ,
(phương pháp cung trượt trụ tròn, mặt trượt gãy khúc ) và phương pháp phần tử hữu
hạn. Phương pháp đã và đang được sử dụng rộng rãi là phương pháp cung trượt trụ

tròn của A.W. BISHOP, FELLENIUS cho đất đắp trên nền đất yếu. Cụ thể, việc tính
toán hệ số ổn định FS theo phương pháp cân bằng giới hạn có thể thực hiện theo một
trong hai cách sau: sử dụng các biểu đồ lập sẵn bởi PILOT và MOREAU (1974)
hoặc sử dụng máy tính theo phương pháp phân mảnh của BISHOP (1955). So với
phương pháp cổ điển thì phương pháp phân mảnh của BISHOP có xét thêm tác dụng
qua lại giữa các mảnh (các lực tác dụng lên hai mặt hông của mảnh). Tuy nhiên, theo
TERZAGHI, FELLENIUS, TXƯTOVICH và nhiều tác giả khác đã cho rằng, trong
những trường hợp cần thiết bỏ qua ảnh hưởng qua lại giữa các mảnh sẽ đơn giản cho
việc tính toán khá nhiều mà kết quả trị hệ số ổn định không sai lệch đáng kể.
Ngoài ra, theo kinh nghiệm tính toán ổn định theo cung trượt trụ tròn cho thấy,
khi chiều dày lớp đất yếu tương đối nhỏ so với bề rộng đáy nền đường, mặt trượt
nguy hiểm thường tiếp xúc đáy lớp đất yếu. Trong trường hợp tính toán gần đúng có
thể xác định hệ số ổn định F theo một số biểu thức đơn giản như biểu thức của
SILVESTRI (1983) (áp dụng cho lớp đất yếu có chiều dày D nhỏ hơn ¼ bề rộng của
đất nền đường dựa trên chỉ tiêu sức kháng cắt của đất nền τf ):
⎛ 1 + π 2 cot gβ ⎞ τ f
+
F =⎜
⎟.
D ⎠ γ
⎝ H

Trong đó:
H : Chiều cao nền đường
Trang 12


Chương 1
β : Góc dốc của chân taluy
D : Chiều dày của lớp đất yếu

τf : Sức kháng cắt của đất yếu
γ : Trọng lượng thể tích của đất đắp nền đường.
Hơn nữa theo một số tác giả, cơ chế phá hoại của nền đường trên nền đất yếu
gồm: phá hoại do nền bị lún trồi, phá hoại do nền bị đẩy ngang và phá hoại trượt sau
cung tròn qua thân đường và đất nền. Đối với nền đất yếu sâu và đồng nhất có D/B>
0.84, phá hoại tổng thể gây ra như phá hoại của toàn khối đất như một khối thống
nhất (ROWE, 1992) trong trường hợp này, chiều cao đắp tới hạn có thể lấy theo lời
giải của PRANDTL (1920) và hệ số an toàn có thể tính toán đơn giản như sau:
F=

5.14C u
γH

Trong đó:
γ : dung trọng toàn phần và H là chiều cao đất đắp.
Cu : Lực dính của đất nền yếu cắt trong điều kiện không thoát nước.
Đối với nền đất yếu nhỏ so với bề rộng của khối đất đắp, D/B< 0.84, các ứng
suất ngang xuất hiện trong nền nằm dưới khối đất đắp gây ra phá hoại lớn đẩy ngang
(ROWE, 1992). Các phân tích chặt chẽ khác về cơ chế phá hoại do nền bị đẩy ngang
được xuất phát từ JEWELL (1968, 1988), hệ số an toàn F tính được bằng cách tra
biểu đồ do JEWELL lập bảng. Tuy nhiên, việc phân tích nền đøng đất bị đẩy ngang
chỉ mang tính gần đúng và chưa có phân tích hoàn thiện nào (HOLTZ& et al, 1995).
Như vậy không phải lúc nào nền đất đắp trên và nền đất sét yếu khi phá hoại
cũng phá hoại theo cung trượt trụ tròn mà có thể xảy ra đường nền đất yếu bị đẩy
ngang. Các cơ chế phá hoại đó xảy ra tùy thuộc vào chiều dày lớp đất yếu và bề rộng
trung bình của nền đất đắp bên trên.
Tính toán biến dạng (lún ổn định tổng thể, lún theo thời gian ổn định) dựa theo
lý thuyết cố kết 1 chiều (TERZAGHI, 1943). Trong trường hợp nền đất yếu được xử
lý bằng vật thoát nước thẳng đứng (VD) như giếng cát, cọc cát, bấc thấm
(PVD)…(nhằm rút ngắn chiều dài đường thấm tăng nhanh quá trình cố kết và sức

kháng cắt của nền đất yếu), các công thức tính lún được áp dụng theo R.A.BARRON
(1948) và được S.HANSBO (1979) phát triển.
Ngoài ra chuyển dịch ngang của nền đất dưới chân taluy nền đøng đắp đïc
tính toán dựa theo công thức kinh nghiệm của BOURGES & MIEUSSENS (1979) [7].
1.5.
sông:

NHẬN XÉT VỀ NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Qua những vấn đề đã trình bày, ta có những nhận xét về những công trình ven

Trang 13


Chương 1
-

-

-

Những công trình xây dựng trên vùng đất yếu ven sông nên khả năng bị mất
ổn định là rất lớn. Khi dòng chảy của sông thay đổi thì sẽ tạo ra xói lở bờ
sông làm cho nhà bị cuốn trôi nếu không được bảo vệ an toàn.
Phần lớn đất yếu ven sông là đất sét, về lâu dài, khi tính toán lún, ổn định
của công trình, cần xét đến hiện tượng từ biến, chuyển dịch ngang của công
trình về phía bờ sông.
Việc tính toán, nghiên cứu địa chất của khu vực ven sông là một việc làm rất
cần thiết và quan trọng.
Nghiên cứu các biện pháp bảo vệ bờ để chống xói lở là một vấn đề cấp bách
và thiết thực.

Trang 14


Chương 2

CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU VEN SÔNG SÀI GÒN VÀ VÙNG PHỤ CẬN
2.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU
2.1.1 ĐẤT YẾU
Khái niệm về đất yếu chỉ mang tính tương đối và phụ thuộc vào trạng thái
vật lý của đất cũng như tương quan giữa khả năng chịu lực của đất với tải trọng mà
móng công trình truyền lên. Khái niệm “đất yếu” cho đến nay cũng chưa thật sự rõ
ràng, tuy nhiên theo một số các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước, đất yếu được
quan niệm như sau:
- Đất yếu là đất có khả năng chịu lực vào khoảng 0.5 – 1 kG/cm2, ít khi lớn hơn,
có tính nén lún mạnh và việc xây dựng công trình trên các loại đất này là rất
khó khăn nếu như không có các biện pháp xử lý để tăng khả năng chịu tải của
đất.
- Đất yếu là loại đất có các tính chất sau:
¾ Hầu như hoàn toàn bảo hòa nước,
¾ Có hệ số rỗng lớn: thường e > 1.0,
2
¾ Hệ số nén lún lớn: a > 0.01 cm /kG,
2
¾ Modul tổng biến dạng bé: E0 ≤ 50 kG/cm ,
3
¾ Dung trọng tự nhiên: γw < 1.7 kG/cm ,
¾ Độ thấm nước rất nhỏ,
2

¾ Lực dính: c < 0.5kG/cm ,
¾ Sức chống cắt không đáng kể…
- Đất yếu gồm các loại:
¾ Đất sét mềm có nguồn gốc ở nước, thuộc các giai đoàn đầu của quá trình
hình thành đá sét;
¾ Các loại cát nhỏ, mịn và rời rạc;
¾ Than bùn;
¾ Các loại trầm tích bị mùn hóa;
¾ Than bùn hóa; v.v…
Chúng rất đa dạng về thành phần hóa khoáng nhưng thường giống nhau về
tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng.
Xét về nguồn gốc thì đất yếu có thể được tạo thành trong điều kiện thềm lục địa,
vũng vịnh hoặc biển. Nguồn gốc vũng vịnh có thể là từ sông, tam giac châu hoặc vịnh
biển. Đất có nguồn gốc biển có thể được tạo thành ở khu vực nước nông (không quá
200m), thềm lục địa (200 – 3000m) hoặc biển sâu (> 3000m).

Trang 15


Chương 2
Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí địa
lý, khí hậu, những biến đổi trong quá trình hình thành,… mà tồn tại các loại đất khác
nhau như hiện nay.
Ngoài nguồn gốc sét, các loại đất sau đây cũng được các nhà nghiên cứu xem là
đất yếu cần được lưu ý khi xây dựng công trình:
- Cát chảy:
Là loại cát mịn, có kết cấu rời rạc, khi bão hòa nước có thể bị nén chặt hoặc
pha loãng đáng kể, có chứa nhiều chất hữu cơ hoặc sét. Loại cát này khi chịu tác
dụng chấn động hoặc ứng suất thủy động thì chuyển sang trạng thái lỏng nhớt
(được gọi là cát chảy). Trong thành phần hạt cát chảy, hàm lượng các hạt bụi (0.05

– 0.002mm) chiếm 60 – 70% hoặc lớn hơn. trạng thái thiên nhiên, các chảy có
thể có cường độ và khả năng chịu lực tương đối cao nhưng khi bị phá hoại kết cấu
và làm rời rạc thì không còn tính chất đó nữa, lúc đó cát chuyển sang trạng thái
chảy như chất lỏng. Ngoài ra còn có loại cát chảy giả, chỉ bị chảy khi có áp lực
thủy động. Thành phần cát chảy giả là cát mịn sạch, không lẫn vật liệu keo. Khi
gặp cát chảy cần nghiên cứu kỹ, xác định chính xác nguyen nhân phát sinh, phát
triển để áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp.
- Đất ba dan:
Đất ba dan là một loại đất yếu với đặc điểm là độ rỗng rất lớn, dung trọng khô
rất thấp, thành phần hạt của nó gần giống với thành phần hạt của đất sét pha, khả
năng thấm nước rất cao. Cần chú ý khi xây dựng các công trình trên loại đất này.
Trong thực tế xây dựng ở nước ta thường gặp nhiều nhất là loại đất sét bão hòa
nước. Chúng có những tính chất đặc biệt đồng thời cũng có một số tính chất tiêu biểu
cho các loại đất yếu nói chung. Và do đó khi xây dựng các công trình nhất thiết phải
chú ý đặc biệt đến đặc tính của các loại đất yếu này.
2.1.2 TÍNH CHẤT CỦA CÁC LOẠI ĐẤT YẾU
1. Hạt sét và các khoáng chất sét:
Trong đất sét có hai thành phần: phần phân tán mịn và phần phân tán thô.
Phần phân tán thô (kích thước > 0.002mm) chủ yếu có các khoáng chất có
nguồn gốc lục địa như thạch anh, fenspat, … Phần phân tán mịn gồm những hạt
rất bé (kích thước 2 ÷ 0.1μ) và hạt keo (0.1 ÷ 0.001μ). Phần phân tán mịn gồm
chủ yếu là các sản phẩm phân hủy hóa học: các khoáng chất sét. Có nhiều
khoáng chất sét nhưng chủ yếu thường gặp 3 loại điển hình: Kaolinite,
Monmorilloite và Ilite.
Kaolinite Al(Si4O10)(OH)8 được tạo thành do phong hóa đá phun trào, đá
biến chất và đá trầm tích trong điều kiện môi trường axít (pH = 5÷6).
Kaolinite có thể được tạo thành khi kết tinh ngưng giao lắng từ dung dịch keo.
Những quá trình như vậy xảy ra trong vỏ phong hóa cũng như trong những
điều kiện thiên nhiên khaùc.
Trang 16