(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:

Trong những năm gần đây, tình hình sạt lở bờ sơng trong tỉnh Long An
ngày càng nghiêm trọng, nguyên nhân do dòng chảy mạnh, biến đổi khí hậu, lấn
chiếm bờ sơng, khai thác cát trộm, tàu thuyền lưu thông qua lại, đặc biệt trên
tuyến sông Vàm Cỏ Tây đoạn qua thành phố Tân An.
Để bảo vệ bờ sông chống sạt lở và phát triển đô thị Tân An, trong những
năm gần đây tỉnh Long An đã đầu tư xây dựng nhiều tuyến kè, nhằm đảm bảo
an tồn cho các cơng trình hạ tầng và dân sinh trong khu vực, đồng thời tạo cảnh
quan, phát triển giao thông đô thị cho thành phố Tân An.
Điều kiện địa hình, địa chất sơng Vàm Cỏ Tây tương đối phức tạp, lịng
sơng thường bị xói sâu, nền đất bùn yếu phân bố dọc theo bờ sơng. Đồng thời
dịng chảy ven bờ khá lớn có thể gây sạt lở mạnh làm ảnh hưởng đến một số
cơng trình đã và đang thi công.
Đề tài “Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố
Tân An, tỉnh Long An” là vấn đề cấp thiết. Nhằm chọn giải pháp đặc trưng phù
hợp và đề xuất kết cấu đảm bảo ổn định mỹ quan và kinh tế với điều kiện tự
nhiên và xã hội khu vực thành phố Tân An, tỉnh Long An.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Trên cơ sở nghiên cứu điều kiện tự nhiên của khu vực, đánh giá thực trạng
và những vấn đề ảnh hưởng đến ổn định cơng trình, đề xuất giải pháp kè đảm
bảo ổn định, mỹ quan và kinh tế để bảo vệ bờ sông Vàm Cỏ Tây, thành phố Tân
An nói riêng và áp dụng cho địa bàn tỉnh Long An nói chung.
3. Cách tiếp cận, đối tƣợng, phạm vi và phƣơng pháp nghiên cứu:
3.1. Cách tiếp cận, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
Cách tiếp cận: Nghiên cứu các điều kiện tự nhiên trong khu vực và các giải

pháp kè áp dụng ở Đồng bằng sông Cửu Long và vùng lân cận. Phân tích, đánh
giá số liệu, tính tốn đưa ra giải pháp kè nhằm đề xuất giải pháp và phương pháp
tính tốn phù hợp;
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Kè bảo vệ và chống xói lở bờ sông
Vàm Cỏ Tây khu vực Thành phố Tân An, tỉnh Long An.
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

1


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Điều tra thu thập các số liệu, tài liệu của các tuyến kè đã được thiết kế ở
sơng Vàm Cỏ Tây và các khu vực có điều kiện tự nhiên tương tự;
Tham khảo các nghiên cứu, các báo cáo về sự cố, đánh giá nguyên nhân
gây mất ổn định để rút kinh nghiệm khi đề xuất các giải pháp kè bảo vệ bờ cho
khu vực;
ng dụng các phần mềm hiện đại để phân tích, tính tốn điều kiện ổn định
(lật, trượt, lún, bảo vệ mái áp dụng kiểm nghiệm với cơng trình thực tế đã thi
cơng). Trong đó chủ yếu sử dụng phần mềm Geo Slope, Geo 5, Prosheet và Sap
2000 để phục vụ việc tính tốn và đánh giá sự ổn định của cơng trình
4. Kết quả đạt đƣợc:
Đề xuất được giải pháp đảm bảo ổn định trên cơ sở phân tích xác định
nguyên nhân gây mất ổn định bờ sông, bờ kè và đề xuất giải pháp kè phù hợp
cho khu vực sông Vàm Cỏ Tây, thành phố Tân An, tỉnh Long An.
1. Đánh giá ngun nhân xói lở bờ sơng và điều kiện tự nhiên: Địa hình,
địa chất, khí tượng thủy văn khu vực bờ sông Vàm Cỏ Tây, thành phố Tân An,

tỉnh Long An
2. Đề xuất kế cấu kè phù hợp đảm bảo ổn định và mỹ quan trên sông Vàm
Cỏ Tây, thành phố Tân An, tỉnh Long An

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

2


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG
1.1. Tình hình xây dựng kè ở Đồng bằng sơng Cửu Long và những sự
cố đã xảy ra:
1.1.1. Tình hình xây dựng kè ở Đồng bằng sông Cửu Long:
Đặc trưng ở Đồng bằng sơng Cửu Long là có địa chất nền khá yếu. Do đó
giải pháp kết cấu kè thường giống nhau. Các giải pháp kè cứng và kè mềm được
phân tích lựa chọn phụ thuộc vào dịng chảy, địa hình, địa chất và sự quan trọng
của khu vực được bảo vệ. Một số cơng trình tiêu biểu như Kè sơng Vàm Cỏ Tây,
kè sông Thủ Thừa, kè sông Tiền, kè sơng Hậu….

Hình 1.1. Kè sơng Vàm Cỏ Tây, phường 2, thành phố Tân An - Long An

Hình 1.2. Kè Thủ Thừa trên sông Thủ Thừa – Long An
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

3

Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn

Hình 1.3. Kè Sơng Tiền thành phố Mỹ Tho

Hình 1.4. Bờ kè Trung tâm Hành chính tỉnh Hậu Giang

Hình 1.5. Bờ kè Hồng Ngự - thị xã Hồng Ngự
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

4


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

1.1.2. Những sự cố cơng trình kè xảy ra:
Q trình xói lở lịng, bờ sơng được xem như một dạng thiên tai nặng nề có
thể xảy ra khắp mọi nơi và diễn biến hết sức phức tạp. Trong quá trình sạt lở, có
sự đan xen giữa hiện tượng dịch chuyển trượt, hiện tượng sụp đổ. Hiện tượng sạt
lở thường được báo trước bằng các vết nứt sạt ăn sâu vào đất liền và kéo dài
theo bờ sông, bờ biển. Diễn biến phá hoại của sạt lở nhanh và đột ngột.
Sạt lở bờ thường có xu hướng tái diễn nhiều năm, phạm vi ảnh hưởng rộng,
đe dọa phá hỏng cả cụm dân cư (sụt lún, nứt nhà cửa, mất đất 2 bên bờ sông vv.
. .) đặc biệt là các cụm dân cư kinh tế lâu năm tại các vùng đồng bằng ven sơng.
Thật ra, khó có thể thống kê một cách đầy đủ và chi tiết liên quan tới vấn
đề xói lở sơng ngịi cũng như những nghiên cứu về xói lở bồi lấp lịng dẫn và

chỉnh trị sơng ngịi trong nước và trên thế giới. Nhưng một cách tổng quan nhất
có thể dễ dàng nhận ra là trong những thập niên gần đây lũ lụt liên tục xảy ra
nhiều kèm theo lũ lụt nó là xói lở - bồi lắng lịng dẫn sơng ngịi gây phá hủy
nhiều cơng trình dân sinh và gây tổn thất cho nhiều nền kinh tế. Do đó cần thiết
phải tập trung vào thực hiện các chương trình khai thác, tính tốn được dịng
chảy, dự báo được các biến động của sông, sử dụng hợp lý sơng ngịi, phịng
chống thiên tai, bảo vệ mơi trường lãnh thổ.
Q trình xói, bồi, biến hình lịng dẫn, sạt lở bờ mái sông, bờ biển trong các
điều kiện tự nhiên và có tác động của con người vơ cùng phức tạp. Việc xác
định các nguyên nhân, cơ chế, tìm các giải pháp quy hoạch, cơng trình nhằm
phịng, chống và hạn chế tác hại của quá trình sạt lở là việc làm có ý nghĩa rất
lớn đối với sự an tồn của các khu dân cư, đô thị, đối với công tác quy hoạch,
thiết kế và xây dựng các đô thị mới. Quá trình nghiên cứu các giải pháp bảo vệ
bờ sông trên Thế giới đã được thực hiện liên tục trong hàng thập kỷ qua. Nhiều
giải pháp công nghệ bảo vệ bờ sơng chống xói lở đã được đưa ra và đạt được
những hiệu quả nhất định trong việc hạn chế xói lở, bảo vệ an tồn cho dân cư
và hạ tầng cơ sở ven sông. Cho đến nay, việc nghiên cứu các giải pháp công

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

5


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

nghệ mới, cải tiến giải pháp cho công nghệ cũ nhằm nâng cao hơn công tác bảo
vệ bờ sông chống sạt lở vẫn đang được tiếp tục.
Các cơng trình chống sạt lở bờ tiềm ẩn nhiều mối nguy hiểm dễ gây mất ổn

định như xói chân, thiết kế khơng phù hợp, nền đất yếu, địa hình xói sâu, thi
cơng khơng an tồn.
Dưới đây là một vài hình ảnh về hiện tượng sạt lở bờ và khai thác cát trên
sông, uy hiếp đe doạ trực tiếp đến an tồn bờ sơng, các tuyến đê và tính mạng tài
sản của nhân dân.

Hình 1.6. Sạt lở bờ Kè sơng Bảo Định, Tiền Giang

Hình 1.7. Chuyển vị Kè rạch Cái Khế, Cần Thơ (chuyển vị 50cm)

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

6


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn

Hình 1.8. Sạt lở bờ Kè sông Cần Thơ (chuyển vị 50cm)
1.1.3. Phân tích các nguyên nhân chính gây sự cố các cơng trình đã
được xây dựng:
1.1.3.1. Các ngun nhân thơng thường:
Các cơng trình bảo vệ bờ sơng chịu tác động của rất nhiều yếu tố ngẫu
nhiên, bất thường mà con người khơng kiểm sốt được như:
- Sự thay đổi điều kiện khí hậu, thủy văn ảnh hưởng trực tiếp đến q trình
thủy động lực học dịng sơng, tác động trực tiếp vào q trình biến đổi lịng dẫn
và mất ổn định tuyến đường bờ.
- Nền địa chất hai bên bờ sông thường rất yếu, độ ẩm đất cao và thay đổi
theo mùa mưa và mùa khô;

- Các hệ thống sông ở đồng bằng sơng của long nói chung và sơng Vàm
Cỏ Tây nói riêng, hàng năm vào mùa lũ về nước từ thượng nguồn từ sông
Mêkông đổ về rất mạnh gây ra sạt lở do dòng chảy và tác động từ tàu thuyền lưa
thơng vận chuyển hàng hóa gây sạt lở và nguy hiểm đến các tuyến đê .
a. Về khảo sát:
Sử dụng tài liệu khảo sát địa chất của các cơng trình cũ ở lân cận để thiết kế
thi cơng cơng trình, dẫn đến mất độ chính xác của tài liệu;
Tài liệu khảo sát không chi tiết, không tiến hành khảo sát địa chất những vị
trí xung yếu;
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

7


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

Người xử lý số liệu khảo sát địa hình (cơng tác nội nghiệp) chỉ xử lý trên
máy mà không ra thăm quan thực địa cơng trình dẫn đến có sai sót mà không
phát hiện ra.
b. Về thiết kế:
Đơn vị tư vấn thiết kế không đúng chuyên ngành, năng lực yếu kém.
Việc áp dụng các cơng nghệ tiên tiến, phần mền tính tốn vào trong q
trình thiết kế cịn hạn chế.
Các tài liệu hướng dẫn thiết kế, tiêu chuẩn, quy phạm không được cập nhật
thường xun.
c. Về thi cơng:
Trình độ thi cơng cịn non kém, đội ngũ cơng nhân chủ yếu là công nhân
chưa qua đào tạo, sử dụng các lao động thời vụ địa phương để phục vụ thi công;

Biện pháp thi công chưa hợp lý, không tuân thủ nghiêm ngặt quy trình tổ
chức thi cơng;
Cơng nghệ thi cơng cịn lạc hậu, tiến độ khơng đảm bảo;
Khả năng ứng phó với các tình huống khẩn cấp khi xảy ra sự cố còn kém.
d. Về giám sát:
Đơn vị tư vấn giám sát không đúng chuyên ngành, năng lực kinh nghiệm
yếu kém trong việc giám sát;
Giám sát thi công làm việc kiêm nhiệm (đảm nhiệm giám sát nhiều cơng trình)
và khơng thường xun có mặt ở hiện trường;
Cán bộ giám sát thi cơng mới ra trường thiếu kinh nghiệm thực tế.
1.1.3.2. Một số ngun nhân ứng với cơng trình cụ thể
Kết cấu cơng trình kè khá đơn giản, trong khi các tư vấn thiết kế tính tốn
bố trí thép khá nhiều. Do đó đa phần cơng trình mất ổn định là do nền móng, do
cơng trình trên nền đất yếu, nền đắp nhiều gây chuyển vị lớn. Khi cơng trình mất
ổn định tổng thể hoặc chuyển vị lớn gây phá hoại cơng trình
- Cơng trình kè Cái Khế, Cần Thơ: Có 30m kè tại khúc cong bờ lõm bị
chuyển vị 50cm do địa chất nền có lớp bùn dày 30m nhưng cọc chỉ dài 20m.
Bên cạnh đó phía sơng khơng bảo vệ bị xói, tạo dốc đứng gây chuyển vị.
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

8


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn

Hình 1.9. Cắt ngang Kè Cái Khế, Cần Thơ
Name: Cat dap
Model: Mohr-Coulomb

Unit Weight: 18 kN/m³
Cohesion: 1.5 kPa
Phi: 16.5 °

8
6
4

0.796

2
0
-2

Name: Bun 1
Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 15 kN/m³
Cohesion: 10.5 kPa
Phi: 0 °

-4
-6
-8
-10

Elevation

-12
-14

Name: Bun 2
Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 15 kN/m³
Cohesion: 8.6 kPa
Phi: 3.35 °

-16
-18
-20
-22
-24

Name: Cat min
Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 18.6 kN/m³
Cohesion: 2.5 kPa
Phi: 25 °

-26
-28
-30

Name: Lop 4
Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 18.05 kN/m³
Cohesion: 10.7 kPa
Phi: 4.22 °

-32
-34

-36
-38
-40
0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Distance

Hình 1.10. Kết quả kiểm tra ổn định Kè Cái Khế, Cần Thơ K < [K]
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

9


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

- Kè bờ sơng Cần Thơ

KB8

hk8b
C

M

C

M
9
-2
29

0
-3
30

C

M

Kn9

2
-3
32
1
-3
31

C
M

cc2

hk9n
KB10

Hình 1.11. Bình đồ vị trí sạt lở bờ sông Cần Thơ
Khu vực sạt lở là vị trí bờ sơng cong, lịng sơng xuất hiện hố xói. Theo kết
luận của Viện kỹ thuật Biển là nguyên nhân mất ổn định như sau:
+ Lịng sơng lúc bị sự cố là sâu hơn lúc khảo sát khoảng 1,8m lý do thời

gian khảo sát và thi công cách nhau 3 năm;
+ Lựa chọn mực nước thấp nhất không đúng, tại thời điểm xảy ra sự cố
MNmin thấp hơn 30cm so với tính tốn;
+ Do chất tải cao trên đỉnh kè.

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

10


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn
7
1.40

2
1.1
7

7
1.12

8
1.0

7

0.898

8
1.2

Ổ N ĐỊNH TỔNG THỂ TẠI VỊ TRÍ SẠT LỞ (MC31)
Trường hợp có kể đến sức kháng cắt củ a cọc BTCT
Tính toán theo số liệu địa tầng khố khoang HK8B
(thông số lớp 1 tính theo số liệu cắt cánh hiện trường)

7

0
1.4
7

4
2
0

-0.8m

-2
-4
-6
-8

Cao độ

-10

Lớp 1

-12
-14

Lớp 2A

-16
-18

Lớp 2

-20
-22
-24

Lớp 3

-26
-28
-30
-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

Khoả ng cá ch

Hình 1.12. Hiện trạng thực tế đã thi công đến trước thời điểm xảy ra sạt lở
có gia tải trên đỉnh kè
1.2. Các kết quả nghiên cứu về cơng trình bảo vệ bờ sông Vàm Cỏ Tây
khu vực thành phố Tân An, tỉnh Long An:
Trên sông Vàm Cỏ Tây thuộc thành phố Tân An, tỉnh Long An những năm
gần đây được xây dựng khá nhiều cơng trình kè bảo vệ bờ sơng, ngồi nhiệm vụ
bảo vệ bờ sơng cịn tạo mỹ quan cho khu vực. Các kết cấu kè lựa chọn chủ yếu
là kè đứng kết hợp mái nghiêng và kè đứng cừ dự ứng lực. Giới thiệu một số
cơng trình kè đặc trưng sau:

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

11

76


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

- Kè điện lực Long An đến chợ cá Phƣờng 2:

Hình 1.13. Vị trí tuyến Kè sơng Vàm Cỏ Tây từ điện lực đến chợ cá
+ Khu vực lịng sơng rộng khoảng 190m, lịng sơng khá thoải, một số đoạn
xói sâu đến cao trình -22m.
+ Địa chất khu vực lớp lớp bùn mỏng, cao độ đáy lớp bùn từ -4,0m đến -6,0m
+ Kết cấu kè lựa chọn: Tường BTCT chữ L cao 1,70m trên nền cọc BTCT
(1 hàng) dài 10m tiết diện 30x30cm. Bên dưới tường là kè mái nghiêng mái
m = 2,50 lát tấm BT dày 15cm, dưới chân mái có dầm đỡ trên nền cọc. Cơ kè tại
cao trình -1,00m lát thảm đá

Hình 1.14. Cắt ngang Kè sơng Vàm Cỏ Tây từ điện lực đến chợ cá
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

12


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn

Hình 1.15. Phối cảnh Kè sông Vàm Cỏ Tây từ điện lực đến chợ cá
+ Hiện nay kè đã được xây dựng sau khi đã được các đơn vị Tư vấn và nhà
khoa học phân tích 1 hàng cọc khơng ổn định nên đã bố trí 2 hàng cọc

Hình 1.16. Cắt ngang Kè sông Vàm Cỏ Tây sau khi điều chỉnh
- Kè sông Vàm Cỏ Tây đoạn từ ngã ba sông Bảo Định đến bến đò Chú Tiết
+ Khu vực lòng sơng rộng khoảng 175m, lịng sơng khá thoải, một số đoạn
xói sâu đến cao trình -17,0m.

+ Địa chất khu vực lớp lớp bùn mỏng, cao độ đáy lớp bùn từ -2,0m đến -5,0m
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

13


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

+ Kết cấu kè lựa chọn: Tường BTCT chữ L cao 2,70m trên nền cọc BTCT (1
hàng) dài 8,0m tiết diện 30x30cm và cừ dựng ứng lực bao che bên ngoài dài
9,0m. Bên dưới tường trải thảm đá dày 30cm theo mặt đất tự nhiên
+ Hiện nay kè đã được xây dựng xong 1 đoạn

1 2
3

Hình 1.17. Cắt ngang Kè sơng Vàm Cỏ Tây đoạn từ ngã ba sông Bảo Định
đến bến đị Chú Tiết

Hình 1.18. Phối cảnh Kè sơng Vàm Cỏ Tây đoạn từ ngã ba sông Bảo Định
đến bến đò Chú Tiết

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

14


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

- Kè sông Vàm Cỏ Tây đoạn từ rạch Châu Phê đến cầu mới đƣờng
tránh thành phố Tân An, phƣờng 5:

Hình 1.19. Vị trí tuyến Kè sơng Vàm Cỏ Tây từ rạch Châu Phê đến cầu mới
đường tránh thành phố Tân An
+ Khu vực lịng sơng rộng khoảng 182m, lịng sơng khá thoải, một số đoạn
xói sâu đến cao trình -20m.
+ Địa chất khu vực phức tạp, cao độ đáy lớp bùn từ -6,0m đến -13,0m

Hình 1.20. Cắt ngang tuyến Kè tại vị trí có chiều dày bùn mỏng
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

15


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

+ Kết cấu kè lựa chọn: Đối với lớp bùn mỏng (cừ tràm cắm đến lớp đất tốt)
Cọc BTCT dự ứng lực dài 17m, phía trong có bản giảm tải bằng vải địa trên nền
cừ tràm và kết hợp với bản neo. Đối với lớp bùn dày kết cấu giảm tải là vải địa
kết hợp với cọc BTCT ly tâm bố trí 2,0m/cọc, có mũ chụp để phân tán lực

Hình 1.21. Cắt ngang tuyến Kè tại vị trí có chiều dày bùn dày

Hình 1.22. Phối cảnh Kè

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

16


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

1.3. Nhận xét chung về những vấn đề đặt ra:
Hiện tượng sạt lở bờ sông, bờ kè đang diễn ra trên hầu hết các bờ sông ở
Đồng bằng sông Cửu Long. Sạt lở bờ thường có xu hướng tái diễn nhiều năm,
phạm vi ảnh hưởng rộng, đe dọa phá hỏng cả cụm dân cư (sụt lún, nứt nhà cửa,
mất đất 2 bên bờ sông vv. . .) đặc biệt là các cụm dân cư kinh tế lâu năm tại các
vùng đồng bằng ven sơng.
Hiện nay có rất nhiều cơng trình bờ kè xây dựng nhưng bị mất ổn định.
Nguyên nhân có thể do chủ quan trong quá trình thiết kế, giám sát và thi công.
Nguyên nhân khách quan là do điều kiện tự nhiên như địa hình, địa chất và dịng
chảy trong khu vực.
Q trình đơ thị hóa ở Tân An, chủ yếu là dọc theo các kênh rạch và sông
lớn trong thành phố. Hiện tượng sạt lở bờ sông làm ảnh hưởng và gây nguy hại
đến cơ sở hạ tầng và tính mạng người dân. Do đó cần thiết phải tập trung vào
nghiên cứu các giải pháp ổn định kè, đặc biệt tuyến Kè bờ sông Vàm Cỏ Tây
đoạn qua thành phố Tân An đảm bảo ổn định và mỹ quan đô thị.

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

17

Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

CHƢƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
KÈ BỜ SÔNG VÀM CỎ TÂY KHU VỰC TỈNH LONG AN
2.1. Nguyên tắc và các tiêu chuẩn thiết kế:
2.1.1. Nguyên tắc tính tốn: Tính tốn, thiết kế kè phải tn thủ các
nguyên tác chính sau:
- Phù hợp với địa chất: Giải pháp kỹ thuật đề xuất phù hợp với địa chất
nền, đảm bảo tính an tồn, ổn định và hiệu quả về kinh tế.
- Phù hợp với địa hình lịng sơng và tình hình sạt lở: Trong phạm vi dự án
lịng sơng tồn tại 2 hố xói có cao trình -20m. Do đó giải pháp kỹ thuật cần bảo
vệ mái bờ sơng và lịng sơng, thả bao tải cát kết hợp thảm đá.
- Phù hợp chế độ thủy văn: giải pháp kỹ thuật cần phù hợp với chế độ thủy
văn khu vực dự án, không gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến dòng chảy.
- Phù hợp với các hoạt động trong khu vực:
- Phù hợp với mặt bằng khu vực dự án.
- Phù hợp với giá thành và thời gian xây dựng cơng trình
2.1.2. Các qui chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng:
Các qui chuẩn, tiêu chuẩn chính lựa chọn để tính toán kè:
- QCVN 04-05-2012/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia - Cơng
trình thủy lợi, các quy định chủ yếu về thiết kế;
- QCVN 47-2012/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về quan trắc thủy văn;
- TCVN 8419-2010: Cơng trình bảo vệ bờ sơng để chống lũ - Qui trình thiết kế;
- 14 TCN 4-2003 Thành phần nội dung khối lượng điều tra khảo sát, tính
tốn thủy văn trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế CTTL;
- 14TCN 23 – 2002 - Quy trình sơ họa diễn biến lịng sơng;
- 14 TCN 10-85: Quy phạm tính tốn các đặc trưng thủy văn thiết kế;
- 22TCN 27-84: Qui trình khảo sát thủy văn;

- Dịng chảy lũ sơng ngịi Việt Nam (Viện Khí tượng thủy văn - 1991);
- TCVN 2737 - 2005: Tải trọng và tác động - tiêu chuẩn thiết kế;
- TCVN 9152-2012: Quy trình thiết kế tường chắn cơng trình thuỷ lợi;
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

18


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

- TCVN 4253-2012: Nền cơng trình thủy cơng – Tiêu chuẩn thiết kế;
- TCVN 8422-2010: CTTL – Thiết kế tầng lọc ngược cơng trình thuỷ cơng;
- TCVN 8421-2010: CTTL – Tải trọng, lực tác dụng lên cơng trình do sóng & tàu;
- TCVN 10304-2014: Móng cọc-Tiêu chuẩn thiết kế;
- 14TCN 110-1996: Chỉ dẫn thiết kế & sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc
trong cơng trình thủy lợi;
- TCVN 9138 : 2012 Vải địa kỹ thuật - phương pháp xác định cường độ
kéo của mối nối;
- TCVN 4116:1985 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công - Tiêu
chuẩn thiết kế.
2.2. Cơ sở lý thuyết tính tốn:
2.2.1. Tính tốn kè đứng:
Tính tốn tường cọc bản theo cân bằng tĩnh với đất ở trạng thái phá hoại
dẻo suốt thân tường. Phương pháp này giả thiết tường có độ cứng tuyệt đối. Sử
dụng kết quả nghiên cứu áp lực đất lên tường cứng của Rankine để tính tốn.
Ta xem xét 02 bài tốn tường cọc bản có neo và khơng có neo trên cơ
sở giả thiết:
- Mặt đất đắp trước và sau lưng tường nằm ngang.

- Lưng tường nhẵn và thẳng đứng
- Tường được thi công xong mới cho lấp đất sau lưng tường hoặc thi công
xong mới nạo vét phía trước tường.
a. Tường cừ khơng có neo:
Phương án tường cọc bản khơng có neo thường được sử dụng trong trường
hợp phần chênh lệch mặt đất trước và sau tường  10m.
Khi tường cọc bản được đóng vào đất và khơng có neo, khối đất xung
quanh tường được chia làm 04 khu vực ứng với 02 trạng thái cân bằng giới hạn
chủ động và bị động như hình vẽ.

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

19


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn

Mực
nước ngầm

Vùng A
Áp lực
chủ động

Cát

Mặt
nạo vét

Áp lực
bị động

Áp lực
Vùng B
chủ động
O

Áp lực
chủ động

Áp lực Vùng C
bị động
(a)

(b)

(c)

Hình 2.1. Tường cọc bản đóng vào đất cát
a1. Tường cọc bản đóng vào đất cát khơng có neo:
Khi đóng vào đất cát khơng neo, tường cọc bản sẽ tự ổn định nhờ sự khác
nhau của áp lực bị động và áp lực chủ động của đất tác dụng lên tường. Ẩn số
của bài toán là chiều sâu D cắm vào nền.
Do sự chênh lệch cao độ mặt đất tác động lên sau và trước tường và với giả
thiết tường tuyệt đối cứng, phần áp lực đất sau lưng tường trên mặt nạo vét sẽ
làm xoay tường xung quanh điểm O.
Để thuận lợi cho việc thiết lập các cơng thức tính tốn, ta xem sự phân bố
áp lực đất lên tường là đường thẳng.
Sơ đồ tính tốn tường cọc bản trong đất cát được thể hiện như hình vẽ.

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

20


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn
A

Mực
nước ngầm

Cát


c=0

L1
p1

C

Cát
sat

c=0

L

z'

L2
P
Mặt nạo vét
L3
D

E

F''
L4

Dz

p2

D'

F

z'

Độ dốc:
1 đứng:(K p - K a )'ngang

F'

L5

H

p3

B

p4

G

Mmax

Cát
sat

c=0

(a)

(b)

Hình 2.2 . Sơ đồ tính tường cọc bản trong nền cát
(a). Sự biến thiên biểu đồ áp lực ròng
(b). Sự biến thiên moment
Cường độ áp lực đất chủ động tại độ sâu z = L1, ngang mực nước ngầm:
p1 = L1ka


Trong đó: k a  tg 2 (45 o  ) - hệ số áp lực đất chủ động (theo Rankine)
2

 - trọng lượng riêng của đất
 - góc ma sát trong của đất
Tương tự, tại độ sâu z = L1 + L2 , cường độ áp lực đất chủ động:
p2 = (L1 + ’L2 )ka
Trong đó: ’= sat-w – trọng lượng riêng đẩy nổi của đất
Trên điểm xoay O, bên trái là áp lực bị động, bên phải là áp lực chủ động.
Tại độ sâu z, tính từ mặt đất sau tường, áp lực chủ động là:
pa = [L1 + ’L2 + ’(z - L1 - L2)]ka
Áp lực bị động tại độ sâu z > L1 + L2 là:
Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

21


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

pp = ’(z - L1 - L2)kp


Trong đó: k p  tg 2 (45 o  ) : Hệ số áp lực đất bị động (theo Rankine)
2

Áp lực ngang ròng trong phạm vi trên điểm O là:
p = pa - pp = [L1 + ’L2 + ’(z - L1 - L2)]ka - ’(z - L1 - L2)kp
= (L1 + ’L2 )ka - ’(z – L1 - L2)(kp - ka)
= p2 - ’(z – L)(kp - ka)
Tại điểm E có z = L + L3 - áp lực này bằng 0:

p2 - ’(z – L)(kp - ka) = 0
p2
 ' (k p  k a )

 z  L  L3 

Theo biểu đồ, ta có  ED’D đồng dạng  EBH


p 3 L4

p 2 L3

 p3 

L4 L3 ' (k p  k a )
L3

 L4 ' (k p  k a )  HB

Từ O đến đáy tường, áp lực bị động bên phải, áp lực chủ động bên trái. Tại
chân tường z = L + D, ta có:
pp = (L1 + ’L2 + ’D)kp
và pa = ’Dka
hiệu 02 áp lực này tại chân tường:
pp - pa= p4 = (L1 + ’L2 )kp + ’D(kp - ka)
= (L1 + ’L2 )kp + ’L3(kp - ka) + ’L4(kp - ka)
= p5+ ’L4(kp - ka)
Trong đó: p5 = (L1 + ’L2 )kp + ’L3(kp - ka)
và D = L3 + L4

khi đó p4 = p5 + p3
Khi cân bằng, tổng áp lực ngang trên chiều dài đơn vị của tường bằng 0:
Diện tích biểu đồ áp lực (ACDE) – diện tích (EFHB) + diện tích (FHBG) = 0

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

22


Học viên: Phạm Thị Hạnh

1
2

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

1
2

Hay P  p3 L4  L5 ( p3  p 4 )  0 (*)
Tổng moment đối với chân tường (điểm B) bằng 0:
L
L
1
1
P( L4  z )  ( p3 L4 )( 4 )  L5 ( p3  p 4 )( 5 )  0
2
3
2
3

Từ biểu thức (*) ta được:
L5 

p 3 L4  2 P
p3  p 4

Kết hợp tất cả các công thức trên ta được phương trình xác định L4:
L44  a1 L34  a 2 L24  a3 L4  a 4  0

Trong đó:
a2 

a3 
a4 

a1 

p5
 ' (k p  k a )

8P
 ' (k p  k a )

6 P[2 z ' (k p  k a )  p 5 ]

 ' 2 (k p  k a ) 2
P (6 z p 5  4 P )

 ' 2 (k p  k a ) 2

Giải phương trình (2.16) xác định được L4, từ đó xác định được chiều sâu
của tường cọc bản đóng vào đất nền: D = L3 + L4
Trong thực tế, khi thiết kế lấy k p ( design) 

kp
FS

với FS = 1,5  2,0: Hệ số an toàn
và Dthực tế = (1,2  1,3)Dlý thuyết
+ Xác định nội lực trong cọc:
Sau khi xác định được chiều sâu chôn cọc, ta cần xác định nội lực trong cọc
để tìm cấu tạo thích hợp.
Theo biểu đồ trên, moment cực đại sẽ ở trong đoạn EF’ ứng với lực cắt
bằng O. Chọn trục z’ như hình vẽ.
Tại điểm có lực cắt bằng 0, ta có:
P

1
( z ' ) 2 (k p  k a ) '
2

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

23


Học viên: Phạm Thị Hạnh

 z' 

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

2P
(k p  k a ) '

Moment cực đại sẽ là:
M max  P( z  z ' )  [

1
1
 ' z ' 2 (k p  k a )]( z ' )
2
3

1
 P( z  z ' )   ' z ' 3 ( k p  k a )
6

a.2. Tường cứ đóng vào đất sét khơng có neo
Khi tường cọc bản đóng vào nền sét, phần phía sau tường được đắp bằng cát.
Ổn định tường có được cũng nhờ sự chênh lệch áp lực bị động và chủ động trước và
sau tường. Nhưng với sét trong điều kiện khơng thốt nước u = 0 nên ka = kp = 1,
sự khác nhau của 02 áp lực này chính là nhờ lực dính.
Sơ đồ tính tốn tường cọc bản trong đất sét được thể hiện như hình vẽ.
A
Mực
nước ngầm

Cát



c=0

L1
p1

C

Cát
sat

c=0

L

z

L2
P1
z1
Mặt nạo vét

F

D

D

p6

L3

z'

p2

E

Sét
sat
= 0
c

G
L4
I

B

p

H

Hình 2.3. Sơ đồ tính cừ trong nền sét
Tại bất kỳ độ sâu z > L1 + L2 và trên điểm xoay O, áp lực chủ động từ phải
qua trái như sau:

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

24


Học viên: Phạm Thị Hạnh

GVHD: PGS. TS. Trịnh Công Vấn

p a  [L1   ' L2   sat ( z  L1  L2 )]k a  2c k a

Tương tự, áp lực bị động từ trái qua phải:
p p  [ sat ( z  L1  L2 )]k p  2c k p

với u = 0, k a = k p = 1, ta được áp lực ròng (hiệu 02 áp lực) tác động
lên tường:
p6  p p  p a  [ sat ( z  L1  L2 )]  2c  [L1   ' L2   sat ( z  L1  L2 )]  2c

 4c  (L1   ' L2 )

Tại chân tường, áp lực bị động từ phải qua trái là:
p p  (L1   ' L2   sat D)  2c

Tương tự, áp lực chủ động từ trái qua phải:
p a   sat D  2c

Ta được áp lực ròng tại chân tường:
p 7  p p  p a  (L1   ' L2 )  4c

Điều kiện cân bằng giải tích: FH = 0, tức là:
Diện tích biểu đồ áp lực (ACDE) – diện tích (EFIB) + diện tích (GIH) = 0
Hay:

P1  p 6 D 

1
L4 ( p 6  p 7 )  0
2

 P1  [4c  (L1   ' L2 ) D 

1
L4 (4c  (L1   ' L2 )  4c  (L1   ' L2 )]  0
2

với P1 : lực tương đương với diện tích (ACDE)
Đơn giản biểu thức trên ta được:
L4 

D[4c  (L1   ' L2 )]  P1
4c

Tổng moment đối với điểm B = 0:
L
D2 1
 P1 ( D  z 1 )  [4c  (L1   ' L2 )]
 L4 (8c)( 4 )  0
2
2
3

với z 1 là khoảng cách từ vị trí đặt lực P1 đến mặt nạo vét.

Kết hợp 02 biểu thức (2.45), (2.46) ta được:
 D 2 [4c  (L1   ' L2 )]  2 DP1 

P1 ( P1  12c z 1 )
0
(L1   ' L2 )  2c

Đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

25