Application of reinforced concrete wall system on pile system to stabilize the banks of cai ca river in vinh long city area

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------------

NGUYỄN HỒNG SANG

ỨNG DỤNG TƯỜNG KÈ BÊ TƠNG CỐT THÉP TRÊN HỆ
CỌC ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG CÁI CÁ Ở KHU VỰC
THÀNH PHỐ VĨNH LONG
APPLICATION OF REINFORCED CONCRETE WALL
SYSTEM ON PILE SYSTEM TO STABILIZE THE BANKS
OF CAI CA RIVER IN VINH LONG CITY AREA

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số ngành: 60.58.02.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2020


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Võ Phán
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Bùi Trường Sơn
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Phạm Văn Hùng
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp.HCM ngày 09 tháng 09 năm 2020.
Thành viên hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch: PGS.TS. Lê Bá Vinh

2. Thư ký: TS. Đỗ Thanh Hải
3. Phản biện 1: PGS.TS. Bùi Trường Sơn
4. Phản biện 2: TS. Phạm Văn Hùng
5. Ủy viên: ThS. Hoàng Thế Thao
Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS. LÊ BÁ VINH

PGS.TS. LÊ ANH TUẤN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày tháng 9 năm 2020

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN HOÀNG SANG

MSHV: 1670173

Ngày, tháng, năm sinh: 03/12/1990

Nơi sinh: Vĩnh Long

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
MS ngành: 605802011
1- TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc để ổn định
bờ sông Cái Cá ở khu vực thành phố Vĩnh Long.
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc để ổn định bờ
sông.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn tường kè bê tơng cốt thép trên hệ cọc.
Chương 3: Ứng dụng tính tốn tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc để ổn định
bờ sông Cái Cá ở khu vực thành phố Vĩnh Long.
Kết luận và kiến nghị
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Võ Phán.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS. Võ Phán

PGS.TS. Lê Bá Vinh

PGS.TS. Lê Anh Tuấn


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô thuộc trường Đại học
Bách Khoa TP.HCM, đặc biệt là quý thầy cô ở bộ môn Địa Cơ Nền Móng đã truyền
đạt cho tơi những kiến thức quý báu, tâm huyết trong những năm học qua và luôn tạo
mọi điều kiện tốt nhất để giúp tôi hoàn thành luận văn luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. VÕ PHÁN đã dành nhiều tâm huyết giảng
dạy và truyền đạt những kiến thức khoa học, những kinh nghiệm vô cùng quý giá
giúp cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Xin cảm ơn người Thầy đầy tâm
huyết và tâm lý đã thường xuyên đôn đốc, nhắc nhở nhiều điều cho tôi, người Thầy
không những truyền đạt những kiến thức trong sách vở mà còn cả những bài học c̣c
sống. Những điều đó đã tạo đợng lực giúp tơi hồn thành ḷn văn này mợt cách tốt nhất.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô, Anh Chị Phòng Đào Tạo Sau Đại Học đã
tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Gia đình, Cơ quan và các bạn đồng học đã quan tâm,
động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy Cô, Cơ quan, Gia đình và các bạn đồng học
lời biết ơn sâu sắc nhất.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
TP.HCM, ngày tháng 9 năm 2020
Học viên

Nguyễn Hoàng Sang


TÓM TẮT
Việc khai thác tài nguyên nước trên thượng nguồn sông Mê Kông, đặc biệt là
xây dựng đập thủy điện đã làm thay đổi dòng chảy, giảm lượng phù sa và việc khai

thác cát quá mức gây ra hiện tượng xói lở, sạt lở bờ đang diễn biến rất phức tạp và có
xu thế ngày càng gia tăng. Chính vì vậy, việc xây dựng cơng trình kè bảo vệ bờ sơng
chống ngập, chống sạt lở để ứng phó với hiện tượng biến đổi khí hậu vừa đảm bảo
đạt hiệu quả kinh tế, vừa đảm bảo yêu cầu chất lượng và mỹ quan cơng trình đơ thị
là vơ cùng cần thiết.
Qua kết quả nghiên cứu đề tài “Ứng dụng tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc
để ổn định bờ sông Cái Cá ở khu vực thành phố Vĩnh Long” học viên đã tổng hợp và
rút ra các kết quả sau:
Trong giai đoạn thi công giá trị chuyển vị ngang của tường kè khi tính tốn bằng
phương pháp phần tử hữu hạn mơ hình Hardening Soil nhỏ hơn mơ hình Mohr–
Coulomb khoảng 14% và nhỏ hơn phương pháp giải tích khoảng 37%.
Khi tính tốn bằng pháp giải tích chỉ mang tính gần đúng vì khơng xét đến điều
kiện làm việc đờng thời của cả hệ cơng trình. Bên cạnh đó khi tính tốn theo phương
pháp phần tử hữu hạn ta có thể mơ phỏng được bài tốn làm việc đúng theo thực tế.
Khi công trình đưa vào vận hành 20 năm thì chuyển vị ngang tường kè và
moment trong cọc khi tính tốn bằng phương pháp phần tử hữu hạn mơ hình
Hardening Soil nhỏ hơn mơ hình Mohr – Coulomb tương ứng là 8% và 17%.
Khi không xử lý nền đất yếu thì cần tính toán bù lún để đảm bảo điều kiện làm
việc bình thường cho công trình.


ABSTRACT
The exploitation of water resources upstream of the Mekong River, especially
the construction of hydroelectric dams has altered the flow and reduced the amount
of sediment and over-exploitation of sand causes erosion and landslides that are
occurring in a very complex and increasing trend. So, the construction of
embankments to protect river banks against floods, preventing landslides to cope with
climate change phenomenon to ensure both economic efficiency and quality
requirements and the beauty of urban works are extremely necessary.
Based on the research results of the project " Application of reinforced concrete

wall system on pile system to stabilize the banks of Cai Ca river in Vinh Long city
area ", the participants synthesized and extracted the following results:
In the construction stage, the horizontal displacement value of the revetment
when calculated by the finite element method of Hardening Soil model is smaller than
the Mohr-Coulomb model about 14% and smaller than the analytical method of about
37%.
When calculating by analytical solution, it is only approximate because it does
not consider the working conditions of the whole building system at the same time.
Besides, when calculating according to the finite element method, we can simulate
the correct working problem in reality.
When the project is put into operation for 20 years, the lateral displacement of
the revetment and the moment in the pile when calculating by the finite element
method of the Hardening Soil model is smaller than the Mohr-Coulomb model of
about 8% and 17%.
When not treating soft soil, it is necessary to calculate compensation for
settlement to ensure normal working conditions for the project.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là đề tài nghiên cứu do chính tơi thực hiện
dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Võ Phán.
Tất cả số liệu, kết quả tính toán, phân tích đánh giá trong luận văn là hoàn toàn
trung thực. Tôi cam đoan và chịu trách nhiệm về sản phẩm nghiên cứu của mình.
TP. Hờ Chí Minh, ngày tháng 9 năm 2020
Học viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Sang


MỘT SỐ KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

FS
Rg
Rt
M
N
B
Ntt

ktc
s
sgh
Pa
Ka
z
c
φ
Ea
h0
q
pp
Ptt
Czy
σz
Mz
Qz
Ze
Le
αbd
bc
y0

ψ0
A, B, D
γbt
γunsat
γsat
γw
sr
n
e0
E50ref
Eeodref
Eurref

(kN)
(kN)
(kN.m)
(kN)
(m)
(kN)

(cm)
(cm)
(kN/m²)
(m)
(kN/m²)
(đợ)
(kN/m)
(m)
(kN/m)
(kN/m²)

(kN)
(kN/m²)
(kN.m)
(kN)
(m)
(m)
(m)
(m)
(đợ)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kN/m3)
(%)
(%)
(kN/m2)
(kN/m2)
(kN/m2)

Hệ số an tồn ổn định;
Tổng lực chống trượt;
Tổng lực gây trượt;
Tổng moment tại trọng tâm móng;
Tổng lực thẳng đứng tại trọng tâm móng;
Bề rợng móng;
Tải trọng tính tốn trên nền;
Sức chịu tải của nền;
Hệ số tin cậy;
Trị biến dạng của nền với cơng trình;
Trị biến dạng cho phép của nền với cơng trình

Cường đợ áp lực đất chủ đợng;
Hệ số áp lực chủ đợng;
Đợ sâu từ điểm tính đến điểm đang xét;
Lực dính;
Góc ma sát trong của đất;
Áp lực chủ động của đất;
Cao độ vùng chịu kéo;
Tải trọng ngồi phân bố đều;
Cường đợ áp lực đất bị đợng;
Tải trọng tính tốn;
Hệ số nền theo chiều ngang;
Áp lực tính tốn (ứng śt);
Moment uốn;
Lực cắt;
Chiều sâu tính đổi;
Chiều dài cọc trong đất tính đổi;
Hệ số biến dạng;
Bề rợng quy ước của cọc;
Chuyển vị ngang của cọc;
Góc xoay của cọc;
Các hệ số phụ tḥc vào góc ma sát của đất;
Trọng lượng riêng của bê tơng;
Dung trọng tự nhiên;
Dung trọng bão hịa;
Dung trọng của nước;
Đợ bão hịa
Đợ rỗng;
Hệ số rỗng ứng với thời điểm trước khi xây dựng;
Mô đun cát tuyến xác định từ nén 3 trục, áp lực buồng pref (CD);
Mô đun tiếp tuyến xác định từ nén 1 trục không nở hông;

Module ở đường dỡ tải – gia tải lại (unloading-reloading);


Gs
IL
PI
kx
ky
W
LL
PL
υ
Ψ

(%)
(m/day)
(m/day)
(%)
(%)
(%)

Tỷ trọng hạt;
Độ sệt;
Chỉ số dẻo;
Hệ số thấm theo phương ngang;
Hệ số thấm theo phương đứng;
Độ ẩm;
Giới hạn chảy;
Giới hạn dẻo;
Hệ số poisson của đất;

Góc biến dạng thể tích, đặc trưng cho phá hoại dẻo của phần
tử đất;


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................... 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.................................................................................... 2
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................... 2
4. TÍNH KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .................................. 2
5. GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ........................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN HỆ
CỌC ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG ................................................................................3
1.1. DIỄN BIẾN VÀ NGUYÊN NHÂN SẠT LỞ BỜ SÔNG VÙNG ĐBSCL HIỆN
NAY ............................................................................................................................ 3
1.1.1. Diễn biến sạt lở bờ sông ....................................................................................3
1.1.2. Nguyên nhân dẫn đến sạt lở ..............................................................................4
1.2. CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHỐNG SẠT LỞ THƯỜNG LÀM Ở VĨNH
LONG HIỆN NAY ..................................................................................................... 6
1.2.1. Kè mềm .............................................................................................................6
1.2.2. Rọ đá .................................................................................................................7
1.2.3. Kè mái nghiêng .................................................................................................8
1.2.4. Tường kè cừ ván bê tông dự ứng lực ................................................................9
1.3. TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN HỆ CỌC ....... 10
1.3.1. Cấu tạo về móng cọc bê tơng cốt thép ............................................................11
1.3.2. Các dạng cọc trong đất nền .............................................................................11
1.3.3. Các loại cọc chịu tải trọng ngang thường gặp.................................................12
1.4. TỔNG QUAN VỀ KIỂM TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA TƯỜNG CHẮN ............... 13
1.4.1. Kiểm toán điều kiện ổn định trượt ..................................................................13
1.4.2. Kiểm toán điều kiện ổn định lật của tường chắn đất.......................................14

1.4.3. Kiểm toán điều kiện đảm bảo khả năng chịu tải của đất nền ..........................14
1.4.4. Kiểm tra độ lún của tường chắn ......................................................................14
1.4.5. Kiểm tra chuyển vị ngang của cọc ..................................................................15
1.5. NHẬN XÉT ....................................................................................................... 15


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TƯỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT
THÉP TRÊN HỆ CỌC ...........................................................................................16
2.1. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ................ 16
2.1.1. Các loại tải trọng tác dụng ..............................................................................16
2.1.2. Tổ hợp tải trọng tác dụng ................................................................................16
2.1.3. Các dạng áp lực ngang tác dụng lên tường .....................................................17
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN ... 18
2.2.1. Phương pháp Rankine .....................................................................................18
2.2.2. Phương pháp Coulomb....................................................................................22
2.3. TÍNH TỐN CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG THEO TCXD 205-1998 .... 25
2.3.1. Sơ đồ phân bố tải trọng lên đầu cọc ................................................................25
2.3.2. Những nội dung cần tính tốn khi cọc chịu tải trọng ngang ...........................25
2.3.3. Mơ hình nền Winkler ......................................................................................26
2.3.4. Ổn định nền quanh cọc ....................................................................................29
2.4. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG ĐỊA KỸ THUẬT 30
2.4.1. Lý thuyết biến dạng .........................................................................................30
2.4.2. Lý thuyết cố kết:..............................................................................................35
2.5. NHẬN XÉT ....................................................................................................... 37
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN TƯỜNG KÈ BÊ TƠNG CỐT THÉP
TRÊN HỆ CỌC ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG CÁI CÁ Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ
VĨNH LONG............................................................................................................38
3.1. GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH ............................................................................. 38
3.1.1. Giới thiệu chung ..............................................................................................38
3.1.2. Điều kiện tự nhiên khu vực dự án ...................................................................39

3.1.3. Phương án kỹ tḥt cơng trình ........................................................................47
3.2. TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG
PHÁP GIẢI TÍCH ..................................................................................................... 49
3.2.1. Tính toán và đánh giá ổn định kè trong giai đoạn thi cơng (TH1)..................49
3.2.2. Tính toán và đánh giá ổn định kè trong giai đoạn vận hành (TH2) ................52
3.2.3. Kiểm tra ổn định nền cơng trình .....................................................................55


3.2.4. Tính tốn cọc chịu tải trọng ngang..................................................................59
3.3. MƠ PHỎNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH KÈ CHỐNG SẠT SỞ BỜ
SÔNG CÁI CÁ BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D .................................................. 65
3.3.1. Mơ hình Mohr – Coulomb (MC) ....................................................................66
3.3.2. Mơ hình Hardening Soil (HS) .........................................................................73
3.4. NHẬN XÉT ....................................................................................................... 79
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................80
1. KẾT LUẬN ........................................................................................................... 80
2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................81


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sạt lở bờ sơng Hậu phường Thành Phước -TX. Bình Minh - Vĩnh Long ...3
Hình.1.2. Nhà dân dọc hai bên bờ sông Cái Cá thành phố Vĩnh Long......................5
Hình 1.3. Kè mềm tại bờ sơng Long Hồ, xã Long Phước - Long Hồ - Vĩnh Long .....6
Hình 1.4. Cấu tạo rọ đá ..............................................................................................7
Hình 1.5. Mặt cắt ngang kè mái nghiêng (Kè sông Cổ Chiên tỉnh Vĩnh Long) .........8
Hình 1.6. Thi cơng cừ ván bê tơng dự ứng lực (Kè chợ Phường 1 TP. Vĩnh Long) ..9
Hình 1.7. Kết cấu tường kè BTCT trên hệ cọc (Kè Cái Cá Thành phố Vĩnh Long).10
Hình 1.8. Cọc bê tơng cốt thép tiết diện vng ........................................................12
Hình 1.9. Cọc bê tơng ly tâm dự ứng lực .................................................................13

Hình 2.1 Biểu đồ áp lực nước tác dụng lên tường ...................................................17
Hình 2.2 Biểu đồ áp lực đất chủ động lên tường .....................................................18
Hình 2.3 Vịng trịn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn ...................................19
Hình 2.4 Trạng thái chủ động và bị động của Rankine ...........................................20
Hình 2.5 Áp lực chủ động của đất và tải trong ngồi lên tường kè .........................21
Hình 2.6 Sơ đồ phân tích áp lực đất chủ động [5] ...................................................23
Hình 2.7 Vòng tròn Mohr và phương trình Coulomb đối với đất rời ......................25
Hình 2.8 Sơ đồ làm việc cọc chịu tải trọng ngang ...................................................26
Hình 2.9 Sơ đồ tác động của Moment và tải trọng ngang lên cọc ...........................28
Hình 3.1 Sơ họa vị trí chi tiết dự án .........................................................................39
Hình 3.2 Dân cư ven bờ sơng Cái Cá ......................................................................40
Hình 3.3 Đường mực nước thực đo trạm Cầu Lợ - Sơng Cái Cá .............................41
Hình 3.4 Mặt cắt ngang đại diện kết cấu kè .............................................................48
Hình 3.5 Các lực tác dụng lên tường trường hợp thi công ......................................50
Hình 3.6 Các lực tác dụng lên tường trường hợp vận hành ....................................52
Hình 3.7 Mơ hình khối móng quy ước cho trường hợp nền khơng đồng nhất .........56
Hình 3.8 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên cọc ................................................................60
Hình 3.9 Biểu đồ áp lực ngang .................................................................................63
Hình 3.10 Biểu đồ moment dọc theo thân cọc ..........................................................64
Hình 3.11 Biểu đồ lực cắt dọc theo cọc....................................................................64


Hình 3.12. Mơ hình bài tốn ....................................................................................68
Hình 3.13. Hệ số an tồn ổn định cơng trình ...........................................................68
Hình 3.14. Chuyển vị ngang lớn nhất trên mặt cắt ngang giai đoạn thi cơng .........69
Hình 3.15. Chuyển vị đứng lớn nhất trên mặt cắt ngang giai đoạn thi cơng ...........69
Hình 3.16. Chuyển vị đứng tại vị trí san lấp giai đoạn thi cơng ..............................70
Hình 3.17. Chuyển vị ngang lớn nhất trên mặt cắt ngang sau khi cố kết 20 năm ...70
Hình 3.18. Chuyển vị đứng lớn nhất trên mặt cắt ngang sau khi cố kết 20 năm .....71
Hình 3.19. Chuyển vị đứng tại vị trí san lấp sau khi cố kết 20 năm ........................71

Hình 3.20. Kết quả tính chuyển vị tường kè và moment trong cọc ..........................72
Hình 3.21. Sơ đồ xác định E50 ..................................................................................74
Hình 3.22. Hệ số an tồn ổn định cơng trình ...........................................................75
Hình 3.23. Chuyển vị ngang lớn nhất trên mặt cắt ngang giai đoạn thi cơng .........75
Hình 3.24. Chuyển vị đứng lớn nhất trên mặt cắt ngang giai đoạn thi công ...........76
Hình 3.25. Chuyển vị đứng tại vị trí san lấp giai đoạn thi cơng ..............................76
Hình 3.26. Chuyển vị ngang lớn nhất trên mặt cắt ngang sau khi cố kết 20 năm ...77
Hình 3.27. Chuyển vị đứng kè sau khi cố kết 20 năm ..............................................77
Hình 3.28. Kết quả tính chuyển vị tường kè và nội lực moment trong cọc Kè.........78


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Xác định hệ số nền K .................................................................................27
Bảng 3.1 Kết quả tính tốn mưa năm theo tần suất thiết kế.....................................40
Bảng 3.2 Lượng mưa 1 ngày max Trạm Cần Thơ ứng với các tần suất thiết kế ......40
Bảng 3.3 Đặc trưng mực nước lớn nhất theo tần suất tại cơng trình ......................41
Bảng 3.4 Đặc trưng mực nước min theo tần suất tại cơng trình ..............................41
Bảng 3.5 Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp đất 1,2 ..................................................................43
Bảng 3.6 Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp đất 3,4 ..................................................................44
Bảng 3.7 Bảng chỉ tiêu cơ lý lớp đất 5,6 ..................................................................46
Bảng 3.8 Tổ hợp lực tác dụng trường hợp đang thi công ........................................51
Bảng 3.9 Tổ hợp lực tác dụng trường hợp vận hành................................................54
Bảng 3.10 Tổng hợp ứng suất bản đáy móng tường chắn ........................................55
Bảng 3.11 Áp lực tính tốn cho phép tác dụng lên nền ............................................55
Bảng 3.12 Trị trung bình chỉ tiêu cơ lý lớp đất trên khối móng quy ước .................57
Bảng 3.13 Ứng suất tác dụng lên đáy móng quy ước ...............................................58
Bảng 3.14 Áp lực tính tốn cho phép tác dụng lên đáy khối móng quy ước ............58
Bảng 3.15 Giá trị áp lực ngang σz , moment uốn Mz , lực cắt Qz .............................62
Bảng 3.16. Thơng số địa chất mơ hình Mohr- Coulomb ..........................................67
Bảng 3.17. Thơng số địa chất mơ hình Hardening Soil ...........................................74

Bảng 3.18. Bảng so sánh kết quả tính tốn chuyển vị ngang tường kè ....................79
Bảng 3.19. Bảng so sánh kết quả tính tốn moment trong cọc ................................79


-1-

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Vĩnh Long là tỉnh thuộc hạ lưu sông Mê Kông, nằm giữa sông Tiền và sơng
Hậu, nhìn bao qt tỉnh Vĩnh Long như mợt hình thoi ở vị trí trung tâm của đờng
bằng sông Cửu Long. Vĩnh Long còn là nơi giao thoa, hội tụ của nhiều tuyến đường
giao thông đường bộ và đường thủy quan trọng, là cửa ngõ trong việc tiếp nhận những
thành tựu về phát triển kinh tế, trung tâm trung chủn hàng hóa giữa thành phố Hờ
Chí Minh và các tỉnh miền Tây.
Kịch bản của biến đổi khí hậu (BĐKH) mà đồng bằng sông Cửu Long đang phải
gánh chịu khơng cịn là sự nhận diện mà là hệ lụy hiện hữu. Nếu như một thế kỷ nữa,
nhiệt độ nước biển tại Việt Nam tăng 3oC, mực nước biển tăng từ 55–75 cm, sẽ khiến
cho đồng bằng sông Cửu Long có 40% diện tích bị ngập nước và 45% diện tích bị
nhiễm mặn vào năm 2030 [1]. Việc khai thác tài nguyên nước trên thượng nguồn
châu thổ, đặc biệt là xây dựng đập thủy điện đã làm thay đổi dòng chảy, giảm lượng
phù sa, suy giảm nguồn lợi thủy sản, xâm nhập mặn sâu vào nội vùng, tác động tiêu
cực đến phát triển kinh tế - xã hội của vùng. Bên cạnh đó, việc khai thác bùn cát quá
mức, xây dựng nhà cửa và hạ tầng sát bờ sông làm gia tăng nguy cơ sạt lở.
Thành phố Vĩnh Long là trung tâm văn hóa kinh tế, chính trị lớn nhất của tỉnh
Vĩnh Long, tuy nhiên khu vực cũng thường xuyên bị ngập mỗi khi có mưa lớn kết
hợp với triều cường, nguyên nhân là do hệ thống thoát nước trong thành phố đã lâu
không được nâng cấp, cải tạo. Bên cạnh đó việc lấn chiếm lịng sơng, rạch trên địa
bàn thành phố cũng là một trong những nguyên nhân làm ách tắc dòng chảy, cản trở
khả năng thoát nước dẫn đến tình trạng ngập và ơ nhiễm mơi trường nước. Hiện tại,
trên các đoạn sơng này có địa hình phức tạp, hiện tượng sạt lở bờ sông đã xảy ra rất

nhiều và gây thiệt hại lớn về tài sản của người dân dọc hai bên bờ sơng.
Chính vì vậy, cần phải có những biện pháp cơng trình bảo vệ bờ sơng chống
ngập, chống sạt lở để ứng phó với hiện tượng biến đổi khí hậu vừa đảm bảo đạt hiệu
quả kinh tế, vừa đảm bảo yêu cầu chất lượng và mỹ quan cơng trình đơ thị là vơ cùng
cần thiết.


-2-

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Đánh giá tính ổn định và biến dạng của nền dưới tường cọc bê tông cốt thép
bảo vệ bờ sông Cái Cá Thành Phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long.
- Tính tốn và so sánh chủn vị ngang của tường kè bê tông cốt thép trên hệ
cọc theo phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn.
- Phân tích ổn định lâu dài của cơng trình bảo vệ bờ sơng sử dụng tường kè
BTCT trên hệ cọc theo phương pháp phần tử hữu hạn.
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Tổng hợp cơ sở lý thuyết về tính tốn và thiết kế tường kè trên hệ cọc.
Mơ phỏng tính tốn bằng phần mềm Plaxis 2D mơ hình Mohr-Coulomb và
Hardening Soil để phân tích ổn định và biến dạng kết cấu của kè.
Phân tích so sánh các kết quả tính tốn từ các phương pháp tính nhằm rút ra các
nhận định về phương pháp tính hợp lý.
4. TÍNH KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
- Tính khoa học: Khi tính tốn thiết kế các cơng trình bảo vệ bờ sơng cần đưa
ra nhiều giải pháp, có thể kết hợp một hay nhiều giải pháp lại với nhau để đảm bảo
hiệu quả kinh tế, an toàn và phù hợp với điều kiện phát triển của từng vùng.
- Tính thực tiễn: Sạt lở và xâm nhập mặn đang là vấn đề nóng hiện nay do ảnh
hưởng của biến đổi khí hậu và do tác đợng của con người từ đó kết quả của đề tài sẽ
được sử dụng như là tài liệu tham khảo cho việc tính tốn, thiết kế và thi cơng các
cơng trình kè bảo vệ bờ sông trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long và vùng đồng bằng sông

Cửu Long. Tạo điều kiện nhằm phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống dân cư dọc hai
bên bờ sông một cách bền vững lâu dài.
5. GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
- Đề tài chỉ nghiên cứu và tính tốn cho khu vực trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long
chưa nghiên cứu đến các vùng khác.
- Tính tốn cho mợt cơng trình cụ thể có chiều cao công trình cũng như chiều
dày tầng đất yếu cụ thể, chưa đặc trưng cho tất cả các công trình bảo vệ bờ sơng ở
các địa bàn khác nhau trong tỉnh.


-3-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN
HỆ CỌC ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG
1.1. DIỄN BIẾN VÀ NGUYÊN NHÂN SẠT LỞ BỜ SÔNG VÙNG ĐBSCL
HIỆN NAY
1.1.1. Diễn biến sạt lở bờ sông
Đồng bằng sông Cửu Long bao gồm 13 tỉnh thành phố: Long An, Tiền Giang,
Bến Tre, Đờng Tháp, Vĩnh Long, Trà Vinh, Sóc Trăng, An Giang, Kiên Giang, Hậu
Giang, Bạc Liêu, Cà Mau và thành phố Cần Thơ. Với diện tích khoảng 4 triệu ha
chiếm 13% diện tích cả nước; dân số: 17,66 triệu người chiếm 19% dân số cả nước.
ĐBSCL có vai trị rất quan trọng đến an ninh lương thực của Việt Nam, hàng năm
cung cấp 90% lúa xuất khẩu và 60% thủy sản xuất khẩu, ngoài ra còn là vùng đặc sản
trồng cây ăn trái phục vụ trong nước và xuất khẩu [2]. Tuy nhiên, trong nhiều năm
trở lại đây, tình hình sạt lở bờ sơng, xói lở bờ biển tại khu vực này đã diễn ra với xu
hướng ngày càng tăng, gây ảnh hưởng lớn đến cuộc sống của người dân cũng như sự
phát triển của kinh tế-xã hội của cả khu vực.

Hình 1.1. Sạt lở bờ sơng Hậu phường Thành Phước -TX. Bình Minh - Vĩnh Long

-4-

Tình trạng sạt lở xảy ra ở tồn bợ 13 tỉnh, thành phố thuộc khu vực Đồng bằng
sông Cửu Long, trong đó đặc biệt nghiêm trọng là ở An Giang, Đồng Tháp, Cà Mau,
Bạc Liêu, Cần Thơ, Hậu Giang, Vĩnh Long. Thống kê năm 2010, Đồng bằng sông
Cửu Long chỉ có 99 điểm xói lở và sạt lở; đến năm 2019 con số này đã lên đến 681
điểm, tăng gấp 7 lần [3]. Tình hình sạt lở khơng những diễn ra vào mùa mưa, mà còn
xuất hiện cả mùa khô và diễn ra ở các tuyến sơng chính, cho đến các hệ thống kênh,
rạch với mức độ ngày càng nhiều và nguy hiểm. Sạt lở đã uy hiếp trực tiếp đến tính
mạng, tài sản của nhân dân, ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn các công trình phòng
chống thiên tai và cơ sở hạ tầng vùng ven sông.
1.1.2. Nguyên nhân dẫn đến sạt lở
a. Do địa chất
Đồng bằng sông Cửu Long là một đồng bằng non trẻ, hình thành cách đây 7.000
năm do sự bồi lắng của phù sa từ sơng Mê Kơng và dịng bùn cát ven biển tạo nên.
Kết quả khảo địa chất cho thấy các lớp đất bờ sông chủ yếu là bùn hữu cơ, bùn sét
với trạng thái chảy, dẻo chảy và dẻo mềm…các lớp đất này có chiều dày từ 15÷40m.
Do có cấu tạo địa chất rất yếu nên bờ sơng dễ bị xói lở dưới sự tác động của con
người hay sự thay đổi của tự nhiên.
b. Do quy luật vận động tự nhiên của lịng dẫn
Sạt lở, bời lắng thường xảy ra ở những đoạn sông cong, các cửa phân lưu, nhập
lưu, các khu vực sơng phân lạch, nơi giao thoa giữa dịng chảy trong sơng và dịng
triều là những nơi dòng chảy khơng ổn định. Lưu hướng của dịng chảy có hướng tác
dụng vào phía bờ sơng khi triều lên, xuống, chế độ thủy lực diễn biến phức tạp với
các xoáy nước, đờng thời với lưu tốc dịng chảy lớn hơn lưu tốc khởi đợng bùn cát,
gây ra tác đợng xói lở bờ sơng.
c. Do biến đổi khí hậu
Các kịch bản biến đổi khí hậu đều cho thấy lượng mưa có xu thế gia tăng về mùa
mưa, giảm về mùa khô. Qua đó đã làm tăng lưu tốc dịng chảy về mùa lũ và tạo ra

chênh lệch mực nước lớn hơn trước đây giữa mùa lũ và mùa kiệt cũng là những tác
động làm gia tăng nguy cơ sạt lở bờ sông. Ngồi ra mực nước biển dâng làm tăng
nguy cơ xói lở bờ biển, vùng cửa sông ven biển và suy thoái rừng ngập mặn ven biển.


-5-

d. Do tác động của sóng
Dưới tác đợng của sóng do tàu, thuyền lưu thông, đặc biệt là các tàu có tải trọng
lớn di chủn với mật đợ dày đặc là ngun nhân đóng vai trò khơng nhỏ đối với tình
trạng sạt lở bờ sơng. Sóng tàu khơng tác đợng tức thời gây sạt lở mà gặm nhấm dần
đường bờ theo thời gian. Các loại ghe, tàu có trọng tải lớn khi chạy trên sơng đều gây
ra dịng chảy ngược có tốc đợ dịng chảy lớn hơn vận tốc khởi đợng bùn cát của lịng
dẫn cũng là ngun nhân gây bào mịn và sạt lở bờ sơng và các cơng trình bảo vệ bờ.
e. Do tác động của con người
Những nguyên nhân chủ quan do chính con người gây nên như: khai thác cát

sỏi trong các lòng sông quá mức, chặt phá rừng đầu nguồn, khai thác nước ngầm gây
lún đất, xây các hồ chứa, đập thủy điện thượng nguồn dẫn đến thay đổi dòng chảy,
giảm lượng phù sa, bùn cát ở hạ nguồn; ở nhiều địa phương, người dân bất chấp nguy
hiểm vẫn dựng nhà sát mép sơng…
Trong đó, nghiêm trọng nhất là tác động từ các hồ chứa thượng nguồn đã và
đang làm gia tăng các biến động bùn cát trên các tuyến sông và vùng ven biển, gây
mất ổn định lòng, bờ sông và xâm thực bờ biển.

Hình.1.2. Nhà dân dọc hai bên bờ sơng Cái Cá thành phố Vĩnh Long


-6-

1.2. CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHỐNG SẠT LỞ THƯỜNG LÀM Ở VĨNH
LONG HIỆN NAY
1.2.1. Kè mềm

Hình 1.3. Kè mềm tại bờ sông Long Hồ, xã Long Phước - Long Hồ - Vĩnh Long
Về cấu tạo: Kè có cấu tạo gồm túi vải địa kỹ thuật không dệt, may lại bằng
máy chuyên dụng, bên ngoài được phủ thêm lớp vải xơ bảo vệ bao chống lại các tác
nhân gây hại trực tiếp từ mơi trường. Có thể dùng cát hoặc đất tại chỗ đổ vào túi vải.
Phạm vi ứng dụng: Thường dùng ở các nhánh sông rạch nhỏ để bảo vệ bờ
sơng. Ở những sơng rạch có tốc đợ dịng chảy nhỏ, không bị sạt lở mạnh, những vùng
chịu ảnh hưởng của ngập lũ không lớn.

Ưu điểm: thân thiện với mơi trường, thời gian thi cơng nhanh hơn, chi phí đầu
tư tương đối thấp.
Nhược điểm: Dễ bị hư hỏng hoàn tồn khi bị xói lở, các túi vải dễ bị hư hại
bởi vật cứng nhọn.


-7-

1.2.2. Rọ đá
Về cấu tạo: Rọ đá (Gabion) hay thảm đá (Revet Mattresses hay Reno
mattresses) là hệ thống lưới xoắn kép thành các khối hình học, bên trong đựng đá. Rọ
đá được đan bằng dây thép mạ kẽm hoặc dây thép mạ kẽm bọc nhựa PVC, lưới bện
kép hình sáu cạnh cho phép kết cấu chịu được lún không đều khá lớn mà không bị
gẫy đứt. Đặc điểm này đặc biệt quan trọng khi kết cấu được đặt trên nền đất khơng
ổn định ở vùng có thể bị xói ngầm do sóng hoặc do dịng chảy tràn qua.
Dây đan lưới

Dây viền

Dây viền

d

Vách ngăn

Dây đan
Xoắn

h

Hình 1.4. Cấu tạo rọ đá
Phạm vi ứng dụng:
- Kè đê, đập, mái dốc để chống sụt trượt, lở trơi và xói mịn; Tường chắn đất,
mố cầu; Lát mái và đáy kênh; Bảo vệ cửa xả, cống xả; Đập tràn, bậc nước, dốc nước.
Ưu điểm:
- Rọ đá là loại kết cấu mềm, chịu biến dạng, thi công lắp ráp nhanh, đơn giản
có thể tháo dỡ, di rời. Kết cấu thoát nước tốt, làm giảm áp lực thủy đợng. Có thể gia
cố tường chắn với chiều cao lớn mà kết cấu bằng bê tơng truyền thống rất khó và tốn
kém.
- Vật liệu bỏ rọ là đá tại chỗ như đá núi, đá mồ côi lẫn trong đất đồi khơng phải
xử lý.
- Có thể tạo màu xanh cây cỏ trên mặt công trình nâng cao cảnh quan, bảo vệ
môi trường.
- Rọ đá có đợ bền cao ngay cả mơi trường khắc nghiệt, môi trường nước biển.


-8-

Nhược điểm:
- Nặng, khối lượng vật liệu sử dụng lớn.
- Dễ bị sụp lún hoặc bị trượt khi địa chất nền yếu.
1.2.3. Kè mái nghiêng

Hình 1.5. Mặt cắt ngang kè mái nghiêng (Kè sông Cổ Chiên tỉnh Vĩnh Long)
Về cấu tạo: Giải pháp kè mái nghiêng ổn định bằng chính bản thân mái dốc,
mái càng thoải thì kè càng có tác dụng bảo vệ, nhưng giá thành sẽ đắt hơn (vì diện
tích mặt kè lớn). Lớp phủ mái kè được thiết kế đủ năng lực chống lại tác đợng của
dịng chảy, sóng, v.v... Thơng thường lớp phủ gờm những cấu kiện rời ghép với nhau.
Giữa chúng có khe hở để cho nước bên trong thốt ra ngồi, tránh tác đợng của áp
suất nước trong đất. Ngoài ra lớp đệm nằm ngay dưới các cấu kiện của lớp phủ, có
tác dụng ngăn khơng cho các hạt cát bị dịng thấm đẩy trào ra ngồi qua lớp phủ. Lớp
đệm đóng vai trò như mợt tầng lọc ngược với kích thước hạt cỡ hạt dăm, sạn, hoặc
có thể dùng vải địa kĩ thuật.
Phạm vi ứng dụng: Xây dựng để bảo vệ các công trình quan trọng ven bờ
sơng, hoặc tạo cảnh quan trung tâm đô thị.
Ưu điểm: Giải pháp này đơn giản về mặt tính tốn, dễ thi cơng, được sử dụng
nhiều ở khu vực ĐBSCL.
Nhược điểm: Yêu cầu về mặt bằng thi cơng tương đối lớn, q trình thi cơng
ảnh hưởng nhiều bởi triều cường.


-9-

1.2.4. Tường kè cừ ván bê tơng dự ứng lực

Hình 1.6. Thi công cừ ván bê tông dự ứng lực (Kè chợ Phường 1 TP. Vĩnh Long)
Về cấu tạo: Thân kè là cọc ván bê tông dự ứng lực được sản xuất tại nhà máy.
Dầm mũ bằng BTCT đổ tại chỗ liên kết các đầu cọc với hệ dầm neo, cọc neo.

Phạm vi ứng dụng: xây dựng vách tầng hầm các cơng trình dân dụng, xử lý nền
móng các cơng trình xây dựng trên nền đất yếu: xây dựng cầu, cống, các cơng trình
thuỷ lợi, thuỷ điện, kè vùng sạt lở bên bờ sông, bờ kè biển, những khu vực đông dân
cư,…
Ưu điểm: cường độ chịu lực cao nhờ tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực
làm tăng độ cứng, khả năng chịu lực của ván. Giảm trọng lượng cho cơng trình, dễ
thay cọc mới khi cọc cũ gặp sự cố. Chế tạo trong công xưởng nên kiểm soát được
chất lượng cọc, thi công nhanh, mỹ quan đẹp khi sử dụng ở kết cấu nổi trên mặt đất.
Nhược điểm: Thi cơng đòi hỏi đợ chính xác cao, thiết bị thi công hiện đại hơn
(búa rung, búa thuỷ lực, máy cắt nước áp lực...). Khó thi cơng theo đường cong có
bán kính nhỏ, chi tiết nối phức tạp làm hạn chế độ sâu hạ cọc.


-10-

1.3. TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN HỆ CỌC
Trong những năm gần đây, tình hình diễn biến xói lở bờ đang có xu thế gia
tăng về qui mô, cường độ và tần số, đã và đang gây ra những tổn thất đáng kể về công
trình và đất đai ven sông. Đối với khu vực nền đất yếu như Đờng Bằng Sơng Củu
Long nói chung và khu vực sơng Cái Cá nói riêng, đất nền chủ yếu là bùn, có nơi
chiều dày phân bố hàng chục mét. Tại những khu vực này, việc xây dựng các cơng
trình bờ kè là hết sức cần thiết vì ngồi chống sạt lở để ứng phó với hiện tượng biến
đổi khí hậu còn thúc đẩy phát triển kinh tế vùng và tạo mỹ quan đơ thị.

100 30

134

40

1500
30

600
220

150

600
140

60

60

300
240

48

237

237
474

10

210
270

50

8
1

Hình 1.7. Kết cấu tường kè BTCT trên hệ cọc (Kè Cái Cá Thành phố Vĩnh Long)
Hình thức kè có dạng tường chắn đất được làm bằng bê tông cốt thép, dưới
tường là hệ cọc. Kết cấu phần đứng đảm bảo tiết kiệm quỹ đất do cơng trình xây dựng
hầu hết ở các khu đơ thị hay khu tập trung dân cư, nơi đất đai được coi là “tấc đất tấc
vàng”. Ngoài ra, phần tường đứng thuận lợi cho việc neo đậu thuyền bè ở “mặt tiền
sông”, phù hợp với tập quán khai thác thế mạnh của sơng nước. Mái kè cịn lại là mái
nghiêng bảo đảm sát vơi mái bờ sông tự nhiên, giảm khối lượng đào đắp và giảm
được tác động của lực ngang. Phần chân của mái nghiêng ra phía lòng sơng thường
được bảo vệ bằng thảm đá, rọ đá, hoặc thảm bê tơng để chống xói, bảo đảm cho chân
kè ổn định.