Nghiên cứu đề xuất giải pháp đảm bảo ổn định chống sạt lở cho tuyến đường đê kè kết hợp tại xã quảng công tỉnh thừa thiên huế
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.53 MB, 105 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------------
HỒ NGỌC ANH TUẤN
C
C
R
L
T.
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO
ỔN ĐỊNH CHỐNG SẠT LỞ CHO TUYẾN ĐƯỜNG ĐÊ - KÈ KẾT HỢP TẠI XÃ QUẢNG CÔNG,
TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
DU
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
ĐÀ NẴNG - NĂM 2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------------
HỒ NGỌC ANH TUẤN
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO
ỔN ĐỊNH CHỐNG SẠT LỞ CHO TUYẾN ĐƯỜNG ĐÊ - KÈ KẾT HỢP TẠI XÃ QUẢNG CÔNG,
TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
C
C
R
L
T.
DU
Chuyên ngành
: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số
: 85.80.205
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Châu Trường Linh
NCS. Nguyễn Thanh Quang
ĐÀ NẴNG - NĂM 2019
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tác giả.
Các số liệu và kết quả tính tốn đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả
C
C
Hồ Ngọc Anh Tuấn
DU
R
L
T.
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Tóm tắt luận văn
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề...............................................................................................................1
2. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................1
3. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................2
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.........................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài nghiên cứu .............................2
6. Bố cục của luận văn ...............................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIA CƯỜNG
TUYẾN ĐƯỜNG - ĐÊ - KÈ KẾT HỢP......................................................................3
1.1. Nguyên lý làm việc và sự ổn định của nền đường - đê kết hợp ......................3
1.1.1. Nguyên lý làm việc của đê biển....................................................................3
1.1.2. Nguyên lý làm việc của đường.....................................................................3
1.1.3. Nguyên lý làm việc của Đường - Đê kết hợp...............................................4
1.2. Một số vấn đề gây mất ổn định đê biển thường gặp .......................................5
1.3. Cơ sở lý thuyết tính tốn ổn định tuyến đường - đê - kè kết hợp ..................6
1.3.1. Lý thuyết tính tốn ổn định..........................................................................6
a. Lý thuyết phân tính ổn định mái dốc theo LEM ..............................................6
b. Lý thuyết tính ổn định mái dốc theo FEM .......................................................8
1.3.2. Trường hợp tính tốn áp dụng cho tính ổn định đường - đê - kè kết hợp.8
a. Trường hợp bình thường (tổ hợp tải trọng cơ bản).........................................8
b. Trường hợp bất thường (tổ hợp tải trọng đặc biệt).........................................8
c. Đê ở vùng mưa nhiều (lượng mưa trung bình năm từ 2000mm trở lên) .........8
1.3.3. Phần mềm ứng dụng ....................................................................................9
1.3.4. Một số tiêu chuẩn áp dụng khi tính tốn ..................................................10
a. Thiết kế cơng trình đê - kè .............................................................................10
b. Thiết kế cơng trình giao thơng.......................................................................10
1.4. Các biện pháp gia cường ổn định đê biển ......................................................10
1.4.1. Biện pháp gia cường ổn định mái đê phía biển ........................................10
a. Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn ....................11
b. Gia cố mái đê bằng nhựa đường (Bituminous Revetments)..........................13
c. Thảm bê tông .................................................................................................13
C
C
DU
R
L
T.
d. Thảm đá, rọ đá ..............................................................................................14
e. Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp ........................................14
1.4.2. Biện pháp gia cường ổn định chân kè đê biển..........................................15
1.4.3. Biện pháp cơng trình bảo vệ bờ biển từ bãi biển ......................................17
Kết luận chương 1........................................................................................................19
Chương 2: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĐƯỜNG BỜ XÃ QUẢNG CƠNG VÀ XU
HƯỚNG XĨI LỞ ........................................................................................................20
2.1. Giới thiệu tổng quan về cơng trình tuyến đường- đê - kè kết hợp tại xã
Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế .......................................................................20
2.1.1. Điều kiện tự nhiên ......................................................................................20
a. Vị trí địa lý.....................................................................................................20
b. Điều kiện địa hình .........................................................................................20
c. Điều kiện địa chất ..........................................................................................21
d. Đặc điểm khí tượng, thủy văn........................................................................21
2.1.2. Tình hình kinh tế xã hội ............................................................................26
a. Tình hình dân sinh kinh tế khu vực dự án .....................................................26
b. Các ngành nghề sản xuất, cơ sở hạ tầng.......................................................26
2.2. Khảo sát đánh giá hiện trạng đường bờ tại xã Quảng Công, tỉnh Thừa
Thiên Huế .................................................................................................................27
C
C
DU
R
L
T.
2.2.1. Đánh giá chung hình sạt lở khu vực nghiên cứu.....................................27
2.2.2. Đánh giá diễn biến xói bồi và xác định nguyên nhân sạt lở bờ biển và hư
hỏng kè biển xã Quảng Công...............................................................................28
a.Diễn biến xói bồi khu vực nghiên cứu.........................................................28
b. Phân tích ngun nhân xói lỡ bờ biển ...........................................................30
2.3. Thống kê các hình thái mất ổn định và đề xuất mặt cắt ngang tính tốn...34
2.3.1. Thống kê các hình thái mất ổn định..........................................................34
a. Xói chân bãi phía biển...................................................................................34
b. Mất ổn định mái phía biển.............................................................................35
c. Mất ổn định do phá hủy nhỏ ..........................................................................35
2.3.2. Phân tích đánh giá hiện trạng bằng mơ hình số ......................................36
a. Số liệu mơ hình ..............................................................................................36
b. Kết quả tính tốn ...........................................................................................39
2.4. Sự cần thiết phải xử lý ổn định, bền vững hóa tuyến đê...............................44
Kết luận chương 2........................................................................................................45
Chương 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH BỀN VỮNG
TUYẾN ĐƯỜNG - ĐÊ - KÈ KẾT HỢP TẠI XÃ QUẢNG CÔNG, TỈNH THỪA
THIÊN HUẾ.................................................................................................................46
3.1. Đề xuất các giải pháp thiết kế ổn định cơng trình .........................................46
3.1.1. Xây dựng các phương án ...........................................................................46
a.Giải pháp về tổ chức quản lý khai thác.........................................................46
b. Giải pháp kỹ thuật .........................................................................................47
3.1.2. Phân tích các giải pháp đưa ra ..................................................................48
a. Ứng dụng vật liệu mới trong các giải pháp đưa ra.......................................48
b. Cơ sở phân tích ưu nhược điểm của từng phương án ...................................50
3.2. Tính tốn ổn định trượt theo giải pháp đề xuất ............................................51
3.2.1. Mục đích .....................................................................................................51
3.2.2. Lựa chọn mặt cắt ngang kiểm tra..............................................................52
3.2.3. Trường hợp tính tốn .................................................................................56
3.2.4. Thơng số mơ hình tính tốn.......................................................................56
a. Thơng số vật liệu ...........................................................................................56
b. Thơng số mực nước tính tốn ........................................................................57
c. Thơng số tải trọng xe .....................................................................................58
3.2.5. Kết quả tính tốn giải pháp 1.....................................................................58
a. Kết quả tính tốn ổn định mái kè ..................................................................58
b. Kết q tính tốn mơ men lớn nhất trong cọc BTCT chân kè .......................60
c. Kết q tính tốn chuyển vị ngang lớn nhất của cọc BTCT chân kè ............62
d. Kết q tính tốn độ lún nền đường ..............................................................63
3.2.6. Kết quả tính tốn giải pháp 2.....................................................................65
a. Kết quả tính tốn ổn định mái kè ..................................................................65
b. Kết q tính tốn độ lún nền đường ..............................................................67
3.3. Phân tích lựa chọn giải pháp ...........................................................................68
3.3.1. Yêu cầu kỹ thuật .........................................................................................68
3.3.2. Yêu cầu kinh tế ...........................................................................................69
Kết luận chương 3........................................................................................................70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................71
1. Kết luận ................................................................................................................71
2. Kiến nghị ..............................................................................................................72
3. Hạn chế của đề tài................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................74
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ
C
C
DU
R
L
T.
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH
CHỐNG SẠT LỞ CHO TUYẾN ĐƯỜNG - ĐÊ - KÈ KẾT HỢP
TẠI XÃ QUẢNG CÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
Học viên : Hồ Ngọc Anh Tuấn Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số : 85.80.205
Khóa K36 – Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt: Do chịu tác động của biến đổi khí hậu tồn cầu, ảnh hưởng của nước biển dâng, tình
hình bão và áp thấp nhiệt đới diễn biến bất thường đã làm vị trí tại Quảng Cơng, Quảng Ngạn huyện Quảng Điền xói lở bờ biển trong thời gian gần đây. Nội dung luận văn đã khảo sát đánh
giá hiện trạng đường bờ gồm: đánh giá tình hình chung, diễn biến xói bồi và xác định nguyên
nhân, thống kê các hình thái mất ổn định kết hợp với phân tích trên mơ hình số bằng phần mềm
Plaxis. Từ sự cấp thiết phải xử lý ổn định, bền vững hóa tuyến đê, nội dung luận văn đã đề xuất
giải pháp gia cường ổn định tuyến đường – đê – kè kết hợp gồm: gia cố ổn định chân đê, gia cố
ổn định mái đê và ổn định tuyến đường đê. Thông qua kết quả tính tốn ổn định giải pháp đưa ra
với hai nhóm giải pháp gồm sử dụng cừ ván BTCT dự ứng lực và ống buy BTĐS, đồng thời phân
tích yếu tố kinh tế – kỹ thuật, luận văn đề xuất sử dụng cừ ván SW300 có L = 7m làm giải pháp
gia cường ổn định chân đê.
Từ khóa: Quảng Cơng; xói lỡ bờ biển; Plaxis; ổn định; đường – đê – kè kết hợp; cừ ván
BTCT dự ứng lực.
C
C
R
L
T.
STREET ROAD -DUE - COMBINATION IN QUANG CONG COMMUNE,
THUA THIEN HUE PROVINCE
DU
Abstract: Due to the impact of global climate change, the influence of sea level rise, typhoon
situation and tropical low pressure has caused the system of sea embankment Quang
Cong commune, Thua Thien Hue province coastal erosion in recently. Thesis survey
showing assessment of the status of the coastlineinclude: general situation assessment,
erosion performance and identification of causes, statistics of destabilizing forms combined with
analysis numerical model using Plaxis software. From the treatment of stable processing,
sustainable dike road, contents thesis proposed solution stability reinforced road - dike embankment combination include: stability of dike foundation; stability of dike slopes against
sliding and stability of dike road. Through the results of a stable calculation of solutions
launched with two groups of solutions comprising the use of prestressed concrete sheet piles or
concrete cylinder piles. While analyzing economic – technical factors, thesis suggested using
SW300 piles with L = 7m as solution stability reinforced of dike foundation.
Keywords: Quang Cong commune; coastal erosion; Plaxis software; stability; dyke
road; prestressed concrete sheet piles.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
1.1
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
Tên bảng
Trang
Hệ số an toàn ổn định mái đê (kè)
9
Vận tốc gió tại trạm Huế (TCVN 4088:1985)
22
22
Vận tốc gió tại trạm Cồn Cỏ (từ năm 1976 ÷ 2000)
Các cơn bão đổ bộ, ảnh hưởng đến khu vực dự án (1952-2009)
22
Mực nước trạm hải văn Cồn Cỏ từ năm 2005 đến 2007
24
Các giá trị mực nước tính tốn khu vực nghiên cứu
25
Áp lực sóng lên mái bờ và vận tốc dịng rút do sóng trên mái bờ
31
Bảng chỉ tiêu cơ lý cơ bản lớp đất nền
36
Xây dựng các phương án xử lý ổn định chân đê chống tác động
47
sóng
Bảng chỉ tiêu cơ lý cơ bản lớp đất nền - Lớp cát hạt trung
57
Thông số cơ bản của cừ ván BTCT và tường đỉnh kè
57
Thông số cơ bản của ống buy BTĐS
57
Thông số vải địa kỹ thuật
57
Hệ số ổn định SF đối với MCN1 theo giải pháp 1
59
Hệ số ổn định SF đối với MCN2 theo giải pháp 1
60
Mô men lớn nhất trong cọc BTCT chân kè đối với MCN1 theo
61
giải pháp 1
Mô men lớn nhất trong cọc BTCT chân kè đối với MCN2theo
61
giải pháp 1
Chuyển vị ngang lớn nhất trên cọc BTCT chân kè đối với MCN1
62
theo giải pháp 1
Chuyển vị ngang lớn nhất trên cọc BTCT chân kè đối với MCN2
63
theo giải pháp 1
Độ lún nền đường với MCN1 theo giải pháp 1
64
Độ lún nền đường với MCN2 theo giải pháp 1
65
Hệ số ổn định SF đối với MCN1 theo giải pháp 2
66
Hệ số ổn định SF đối với MCN2 theo giải pháp 2
67
Độ lún nền đường với MCN1 theo giải pháp 2
67
Độ lún nền đường với MCN2 theo giải pháp 2
68
Dự toán sơ bộ theo giải pháp 1
69
C
C
DU
R
L
T.
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
1.18
1.19
1.20
1.21
1.22
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
Tên bảng
Trang
Sơ đồ mơ tả trạng thái ứng suất của nền - mặt đường dưới tác
4
dụng của tải trọng bánh xe
Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền4
áo đường
Sơ đồ tổng quát các thành phần kết cấu của mặt cắt thiết kế đê
5
biển
Các loại hình mất ổn định đê biển ở Việt Nam
5
Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với mặt trượt
7
trịn
Các hình thức kè bảo vệ bờ và mái đê
10
Gia cường mái đê biển bằng đá lát khan - bê tông lắp ghép
11
Cấu kiện bê tông lắp ghép
11
Một dạng cấu kiện gia cố đê biển bằng cấu kiện bê tông
12
Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan
12
Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột
12
Kè đê biển bảo vệ mái bởi đá xếp phủ nhựa đường
13
Thảm bê tông liên kết bằng dây cáp
13
Thảm bê tông được sử dụng làm kè đê biển
14
Kè bảo vệ mái bằng thảm và rọ đá
14
Một số biện pháp kỹ thuật gia cố mái đê
15
Vải địa kĩ thuật dùng gia cố lớp bảo vệ mái
15
Một số dạng chân kè được xây dựng ở nước ta
16
Kè mỏ hàn ở Nghĩa Hưng Nam Định
18
Hệ thống đê giảm sóng ở bờ biển Nhật Bản
18
Trồng cây chắn sóng ở Cà Mau
18
Ni bãi nhân tạo để tạo bờ biển
19
Vị trí tuyến kè Quảng Công
20
Hệ thống đầm phá Tam Giang - Cầu Hai thông với biển qua qua
28
hai cửa Thuận An và Tư Hiền
Sự biến động hai cửa Thuận An và Tư Hiền theo thời gian
30
Sóng lớn đánh sát đường bờ tại xã Quảng Cơng
31
Phân bố chế độ sóng các tháng từ tháng 1 đến 12 của 10 năm
32
(1997÷2006)
Đụn cát rất dốc phía trước mặt biển
33
C
C
DU
R
L
T.
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
2.22
2.23
2.24
2.25
3.1
3.2
3.3
3.4
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
Con đường chủ đạo bờ biển bị thiệt hại do các đợt bão lớn
Ketsana (29/9/2009) và Mirinae (02/11/2009)
Hiện trạng bờ biền tại Km0+150 năm 2018
Hiện trạng bờ biền tại Km0+500 năm 2018
Hiện trạng mái biển tại Km0+850 năm 2018
Hiện trạng mái biển tại Km1+200 năm 2018
Đường giao thông bị sạt lở tại Km1+350 năm 2018
Đường giao thông bị sạt lở tại Km1+500 năm 2018
Mặt cắt ngang hiện trạng đầu tuyến (MCN1) (thực tế)
Mặt cắt ngang hiện trạng đầu tuyến (MCN1)
Mặt cắt ngang hiện trạng cuối tuyến (MCN2) (thực tế)
Mặt cắt ngang hiện trạng cuối tuyến (MCN2)
Mặt trượt nguy hiểm tính toán bằng Plaxis theo MCN đoạn đầu
tuyến
Hệ số ổn định tính tốn bằng Plaxis theo MCN đoạn đầu tuyến
(K=1,156)
Mặt trượt nguy hiểm tính tốn (có xét đến xói chân) bằng Plaxis
theo MCN đoạn đầu tuyến
Hệ số ổn định tính tốn (có xét đến xói chân) bằng Plaxis theo
MCN đoạn đầu tuyến (K=0.996)
Mặt trượt nguy hiểm tính tốn bằng Plaxis theo MCN đoạn cuối
tuyến
Hệ số ổn định tính tốn bằng Plaxis theo MCN đoạn cuối tuyến
(K=1.165)
Mặt trượt nguy hiểm tính tốn (có xét đến xói chân) bằng Plaxis
theo MCN đoạn cuối tuyến
Hệ số ổn định tính tốn (có xét đến xói chân) bằng Plaxis theo
MCN đoạn cuối tuyến (K=1.001)
Đê biển Cát Hải - Hải Phỏng được kiên cố hóa bằng tấm đan
Hohl-quader
Cấu kiện Hohlquader kết hợp đá hộc đổ rối ở chân đê
Trải vải địa kỹ thụât là tầng lọc mái kè
Vải địa kỹ thuật kết hợp cấu kiện lát mái BTĐS ở mái đê
Cừ ván BTCT sử dụng cho giải pháp 1
Mơ hình MCN1 mơ phỏng trên Plaxis theo giải pháp 1
MCN1 thiết kế theo giải pháp 2
Ống buy BTĐS sử dụng cho giải pháp 2
Mơ hình MCN1 mơ phỏng trên Plaxis theo giải pháp 2
C
C
DU
R
L
T.
33
34
34
35
35
36
36
37
38
38
39
40
40
41
41
42
42
43
43
48
49
49
50
53
53
53
54
54
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
Mặt cắt ngang hiện trạng cuối tuyến (MCN2)
MCN2 thiết kế theo giải pháp 1
Mơ hình MCN2 mơ phỏng trên Plaxis theo giải pháp 1
MCN2 thiết kế theo giải pháp 2
Mô hình MCN2 mơ phỏng trên Plaxis theo giải pháp 2
Kết quả chuyển vị tổng thể MCN1 theo giải pháp 1 xét chiều dài
cọc L = 7m
Kết quả chuyển vị tổng thể MCN2 theo giải pháp 1 xét chiều dài
cọc L = 7m
Kết quả mô men lớn nhất trong cọc BTCT chân kè MCN1 theo
giải pháp 1 xét chiều dài cọc L = 7m
Kết quả mô men lớn nhất trong cọc BTCT chân kè MCN2 theo
giải pháp 1 xét chiều dài cọc L = 7m
Kết quả chuyển vị ngang lớn nhất trong cọc BTCT chân kè
MCN1 theo giải pháp 1 xét chiều dài cọc L = 7m
Kết quả chuyển vị ngang lớn nhất trong cọc BTCT chân kè
MCN2 theo giải pháp 1 xét chiều dài cọc L = 7m
Kết quả độ lún nền đường MCN1 theo giải pháp 1 xét chiều dài
cọc L = 7m
Kết quả độ lún nền đường MCN2 theo giải pháp 1 xét chiều dài
cọc L=7m
Kết quả chuyển vị tổng thể MCN1 theo giải pháp 1 xét chiều dài
ống buy L = 2,5m
Kết quả chuyển vị tổng thể MCN2 theo giải pháp 1 xét chiều dài
ống buy L = 2,5m
Kết quả độ lún nền đường MCN1 theo giải pháp 2 xét chiều dài
Kết quả độ lún nền đường MCN2 theo giải pháp 2 xét chiều dài
C
C
DU
R
L
T.
54
55
55
55
56
58
59
60
61
62
63
64
64
65
66
67
68
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Thừa Thiên Huế có đường bờ biển dài 127km, trong đó, riêng dải cồn cát ven
biển nằm xem giữa đồng bằng duyên hải hoặc đầm phá bên trong và biển Đơng ở bên
ngồi kéo dài từ xã Điền Hương, huyện Phong Điền đến tận chân đèo Hải Vân có
chiều dài 90 km được xem như tuyến đê biển trực tiếp.
Do chịu tác động của biến đổi khí hậu tồn cầu, ảnh hưởng của nước biển dâng,
tình hình bão và áp thấp nhiệt đới diễn biến bất thường đã làm bờ biển Thừa Thiên
Huế thường xuyên bị sạt lở, xâm thực nghiêm trọng. Hiện nay, có hơn 10km bờ biển
bị sạt lở tập trung các khu vực như: Phong Hải - huyện Phong Điền; Quảng Công,
Quảng Ngạn - huyện Quảng Điền; Thị trấn Thuận An, Phú Thuận, Phú Hải, Phú Diên,
Vinh Thanh - huyện Phú Vang; Vinh Hải và Vinh Hiền - huyện Phú Lộc. Tốc độ xói
lở trung bình mỗi năm từ 5÷10m.
Đặc biệt, tại vị trí đường bờ biển tại Quảng Cơng, Quảng Ngạn - huyện Quảng
Điền đã bị thiệt hại do các đợt bão lớn gần đây. Nguyên nhân thiệt hại không chỉ do ăn
mịn của sóng mà cịn do dịng chảy mặt nước lớn theo đường phía trên những đụn cát.
Kết quả là khe hở bảo vệ trong bãi biển được tạo ra, nó cho phép tương lai các đợt
sóng biển tiếp tục xói mịn tương lai. Điều đó sẽ gây nguy hiển đến các hộ dân cũng
như cơ sở hạ tầng, kinh tế - xã hội bao gồm tuyến đường chủ đạo chạy dọc khu vực
ven biển huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế.
Tuyến đường - đê - kè kết hợp tại xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế là tuyến
đường bộ kết hợp đường đê ven biển nhằm khai thác, sử dụng có hiệu quả tài nguyên
biển và vùng ven biển, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội của địa phương, tăng cường
củng cố quốc phòng, an ninh nhằm bảo vệ vững chắc chủ quyền của tỉnh Thừa Thiên
Huế nói riêng và của đất nước nói chung. Tuyến đường đê được hình thành trên cơ sở
tận dụng tối đa các tuyến đường hiện có kết hợp với việc đầu tư xây dựng mới, kết nối
thuận lợi với mạng lưới giao thông và phù hợp với các quy hoạch của tỉnh;Tuyến
đường đê có thể kết hợp với hệ thống đê biển và hệ thống đường phòng thủ ven biển
nhằm tạo thuận lợi trong xử lý các tình huống ứng phó với thiên tai và tăng cường
củng cố quốc phòng, an ninh khu vực.
Chính vì vậy việc đưa ra giải pháp đảm bảo ổn định chống sạt lở cho tuyến đường đê - kè kết hợp tại xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế là một vấn đề cần thiết và cấp
bách để ứng dụng các giải pháp xử lý ổn định bền vững một cách hiệu quả.
2. Đối tượng nghiên cứu
- Phân tích các nguyên nhân gây mất ổn định và đánh giá hiện trạng ổn định tuyến
đường - đê - kè kết hợp tại xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế thời điểm hiện tại.
- Đề xuất giải pháp ổn định chống sạt lở cho tuyến đường - đê - kè kết hợp tại xã
Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế.
C
C
DU
R
L
T.
2
3. Mục tiêu nghiên cứu
3.1. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu đề xuất giải pháp đảm bảo ổn định chống sạt lở cho tuyến đường - đê - kè
kết hợp tại xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế nhằm tiết kiệm về mặt kinh tế và nâng cao
chất lượng về mặt kỹ thuật đảm bảo mái đê làm việc ổn định, lâu dài và bền vững.
3.2. Mục tiêu cụ thể
- Xác định được các nguyên nhân gây mất ổn định tuyến đường - đê - kè kết hợp;
đánh giá ổn định của đê hiện trạng ở khu vực nghiên cứu;
- Đề xuất giải pháp ổn định chống sạt lở cho tuyến đường - đê - kè kết hợp (bề
mặt, thân đê) tại xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Thu thập và tổng hợp các tài liệu đã có trong khu vực nghiên cứu: như điều kiện
về địa hình, địa mạo, thủy văn và địa tầng, tính chất vật lý cơ học của các tầng đất đá
dưới nền và thân cơng trình khu vực nghiên cứu. Trên cơ sở đó đánh giá sơ bộ về điều
kiện làm việc của cơng trình cũng như dự đốn các sự cố có thể xảy ra về mùa mưa lũ.
- Phương pháp mơ hình hóa: Mơ hình hóa cơng trình với các điều kiện biên khác
nhau bằng các phần mềm địa kỹ thuật như: Geoslope, Plaxıs, ...
- Tính tốn ứng suất - biến dạng, ổn định thấm, ổn định trượt của cơng trình.
- Đề xuất và lựa chọn giải pháp xử lý cơng trình hữu hiệu cho đối tượng nghiên
cứu là tuyến đường - đê - kè kết hợp tại xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế.
5. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài nghiên cứu
- Chống sạt lở bờ biển đảm bảo an toàn khu dân cư với tổng số 494 hộ dân của
các thôn Hải Thành, Tân Thành và An Lộc xã Quảng Công, huyện Quảng Điền.
- Ổn định đường bờ trên cơ sở đường bờ hiện tại, góp phần ổn định lâu dài vùng
đầm phá Tam Giang.
- Từng bước góp phần hình thành hệ thống cơng trình chống sạt lở bờ biển từ
huyện Phong Điền đến huyện Phú Lộc.
- Làm cơ sở tham khảo cho các đơn vị quản lý, khảo sát thiết kế trong giai đoạn
xử lý sau này.
6. Bố cục của luận văn
Bố cục của luận văn bao gồm các chương như sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về ổn định các biện pháp gia cường tuyến đường - đê - kè
kết hợp
Chương 2: Đánh giá hiện trạng đường bờ xã Quảng Cơng và xu hướng xói lở
Chương 3: Đề xuất giải pháp thiết kế ổn định bền vững tuyến đường – đê – kè
kết hợp tại xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế
Kết Luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
C
C
DU
R
L
T.
3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIA CƯỜNG
TUYẾN ĐƯỜNG - ĐÊ - KÈ KẾT HỢP
1.1. Nguyên lý làm việc và sự ổn định của nền đường - đê kết hợp
1.1.1. Nguyên lý làm việc của đê biển
Theo nguyên lý làm việc của đê hay còn gọi là đê điều là một lũy đất nhân tạo
hay tự nhiên kéo dài dọc theo các bờ sông hoặc bờ biển hoặc các loại đê nhân tạo tạm
thời để ngăn nước ngập một khu vực cụ thể [1].
Đặc điểm công trình đê thủy lợi: Cao trình mặt đê thường từ +4m đến +5m, vật
liệu đắp thân đê thường là đất thịt, đất cát pha, đất phù sa…Hàm lượng bùn cát càng
tăng khi tuyến đê càng xa cửa sông. Về mặt tác động, nó chịu các yếu tố tự nhiên của
động lực biển như sóng, bão, thuỷ triều, hải lưu, nước dâng, chuyển động của bùn cát
ven bờ, nước ngầm, động đất - sóng thần
Nguyên lý làm việc của đê chịu sự tác động của thủy tĩnh khi có sự chênh lệch về
mực nước từ hai phía và chịu sự tĩnh tải đất đắp thân đê, vật liệu sử dụng đắp thân và
mái đê phải chống thấm, hệ số thẩm thấu bé, đất có hàm lượng sét càng lớn sẽ tăng
cường sự ổn định của đê. Đất dính phủ mặt mái đê chọn đất á sét có hàm lượng sét từ
15 đến 30%, chỉ số dẻo đạt 10% đến 20% và không lẫn tạp chất hữu cơ. Tác dụng của
đê biển là đê ngăn nước biển, thường xuyên phải ngăn nước chống sóng biển, sóng là
tải trọng chủ yếu và tác động thường xuyên lên đê biển do đó đê biển hư hỏng phổ
biến là xói lở do sóng biển gây ra.
1.1.2. Nguyên lý làm việc của đường
Theo nguyên lý làm việc của đường hay còn gọi là đường bộ. Đường bộ là một
loại đường bao gồm cầu đường bộ, cầu, các bến phà đường bộ, các loại hầm đường bộ
và đường bộ là loại đường dành cho các loại phương tiện giao thông như ô tô, xe cơ
giới, xe máy, xe đạp và người đi bộ, đáp ứng như cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa…
[2]. Kết nối các trung tâm, khu vực lại với nhau. Đường ơ tơ có vai trị quan trọng bởi
có các đặc điểm sau:
- Có tính cơ động cao và vận chuyển trực tiếp.
- Vốn đầu tư ít hơn đường sắt, độ dốc dọc lớn hơn nên đi được đến các nơi có địa
hình hiểm trở.
- Tốc độ vận tải khá lớn, các trục đường cấp cao có thể cạnh tranh với hàng khơng.
- Cước phí vận tải rẻ hơn nhiều so với đường hàng không.
Chức năng làm việc của đường giao thông:
- Chịu tác dụng của hoạt tải lưu thông trên đường
- Chịu tác động mơi trường biển đổi khí hậu (mực nước dâng, điều kiện tự nhiên
nắng, gió…). Dưới tác dụng của hoạt tải và các yếu tố môi trường nền và mặt đường
thường xun xảy ra tình trạng lún sụp, bong tróc, nứt dọc, nứt ngang, nứt chân
chim…
C
C
DU
R
L
T.
4
Hình 1.1 Sơ đồ mơ tả trạng thái ứng suất của nền - mặt đường dưới tác dụng
của tải trọng bánh xe
C
C
R
L
T.
DU
Hình 1.2 Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền- áo đường
1.1.3. Nguyên lý làm việc của Đường - Đê kết hợp
Đường giao thơng trên đê là tổng hợp cơng trình đường và cơng trình đê phát huy
hiệu quả và tận dụng mặt bằng cơng trình kết hợp để phục vụ giao thông và bảo vệ đất
liền dưới tác động của thủy triều.
Khi thiết kế đê kết hợp giao thông cần khảo sát các chỉ tiêu cần thiết để đảm bảo
yêu cầu tính tốn, thiết kế kết cấu đường phù hợp với quy định của giao thơng, tính
tốn xác định tải trọng thiết kế, tải trọng cho phép xe cơ giới đi trên đê: Tính tốn theo
tải trọng thiết kế được cấp có thẩm quyền phê duyệt; Hình dạng và cấu tạo mặt cắt đê
biển được xác định trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật, phải đảm bảo
cơng trình làm việc an tồn và ổn định trong các trường hợp thiết kế và ứng phó được
với tình hình nước biển dâng do biến đổi khí hậu tồn cầu gây ra.
Hình dạng và cấu tạo mặt cắt đê biển được xác định trên cơ sở so sánh các chỉ
tiêu về kinh tế và kỹ thuật, phải đảm bảo cơng trình làm việc an tồn và ổn định trong
các trường hợp thiết kế và ứng phó được với tình hình nước biển dâng do biến đổi khí
hậu toàn cầu gây ra.
5
Mực nước thiết kế
Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát các thành phần kết cấu của mặt cắt thiết kế đê biển
1 Bảo vệ ngoài chân kè;
2 Chân kè;
3 Mái đê dưới phía biển;
4 Cơ đê phía biển
5 Mái trên phía biển;
6 Đỉnh đê;
7 Mái phía đồng;
8 Thiết bị thốt nước phía đồng;
9 Kênh tiêu nước phía đồng;
10 Tthân đê;
11 Nền đê.
C
C
R
L
T.
1.2. Một số vấn đề gây mất ổn định đê biển thường gặp
Mai Văn Công và nnk (2009) đã chỉ ra các cơ chế phá hủy đê biển ở Việt Nam
gồm các loại sau: chảy tràn (overflow) do cao trình đỉnh đê thấp hơn mực nước biển,
sóng tràn gây xói lở mái phía sau đê, sóng tràn gây mất ổn định trượt mái phía sau đê,
xói lở gây hạ thấp mặt bãi phía biển đê dẫn đến phá hủy chân đê, mất ổn định trượt
mái phía sau đê, mất ổn định trượt mái trước đê, mất ổn định cục bộ và xói ngầm do
dịng thấm từ mái phía trước sang phía sau đê (piping) (hình 1.4).
DU
Hình 1.4 Các loại hình mất ổn định đê biển ở Việt Nam
6
Trong các cơ chế phá hủy trên, sóng tràn gây phá hủy đê chiếm 45%; Xói lở hạ
thấp mặt bãi phía trước đê và chân đê gây mất ổn định chiếm 28%; Phá hủy lớp bảo vệ
mặt đê gây mất ổn định đê chiếm 22%. Các cơ chế khác gây mất ổn định hệ thống đê
như: xói ngầm, phá hủy nhỏ của mái và thân đê chiếm phần trăm nhỏ cịn lại [3].
Trên cơ sở phân tích hiện trạng đê biển và thu thập tổng hợp các sự cố đê biển đã
xảy ra trong những năm qua kết hợp với cơng tác quản lý đê điều và phịng chống lụt
bão ở các cấp, có thể tổng hợp các nguyên nhân chính gây hư hỏng cho các tuyến đê
biển, cụ thể như sau:
Một là: Tác động của các điều kiện khí tượng hải văn bất thường như bão, triều
cường, lũ lụt và các biến đổi động lực bờ biển về xói bồi.
- Do bão mạnh gặp triều cường, các phá hoại có thể kể đến:
+ Sóng tác dụng trực tiếp lên cơng trình, bằng áp lực xung kích của nó phá hoại
kết cấu bảo vệ, gây sạt trượt mái, lật các tường chắn sóng;
+ Sóng xơ vỡ rồi cuốn trơi cơng trình hoặc bờ đất cao ven biển khi có sóng triều
cường kèm theo bão;
+ Dòng chảy bào mòn mặt bãi, hạ thấp thềm bãi, xâm thực chân cơng trình hoặc
bờ đất, gây sụt lở đất, đẩy lùi dần tuyến bờ vào trong. Đây là loại phá hoại khó khắc
phục nhất;
+ Bồi lấp cửa biển làm hạn chế dòng chảy, đến khi gặp triều cường dâng cao,
dịng chảy mạnh có vận tốc cao có thể phá hủy bờ, mở cửa biển mới từ phía trong.
- Do bờ biển xói lở bờ biển.
Hai là: Nguyên nhân nội sinh.
- Mặt cắt đê và cao trình đê nhiều tuyến khơng đảm bảo u cầu chống xói lở gây
ra uy hiếp các hộ dân sống ven biển, nhiều đoạn bị sạt lở không đảm bảo chống triều
cường, mực nước biển dâng;
- Địa chất nền đê yếu gây ra phá hoại trượt và lún.
1.3. Cơ sở lý thuyết tính tốn ổn định tuyến đường - đê - kè kết hợp
1.3.1. Lý thuyết tính tốn ổn định
Hiện nay, khi phân tích ổn định mái dốc đập đất các kỹ sư thường dùng một
trong hai phương pháp: Phương pháp thứ nhất là giả định trước mặt trượt và chỉ xét
trạng thái cân bằng giới hạn của những điểm nằm trên cung trượt (thường gọi là
phương pháp giả định mặt trượt) hay còn gọi là phương pháp cân bằng giới hạn
(LEM). Phương pháp thứ hai xem nền đất là môi trường đàn hồi – dẻo và ứng dụng
phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích ứng suất – biến dạng của các điểm trong
nền đất hay còn gọi là phương pháp phần tử hữu hạn (FEM).
a. Lý thuyết phân tính ổn định mái dốc theo LEM
Nguyên lý phân mảnh khối trượt theo phương pháp cân bằng giới hạn (LEM) đã
được chứng minh là khá hiệu quả trong phân tích địa kỹ thuật và vẫn đang được sử
dụng rộng rãi trong thực tế. Các bước cơ bản khi sử dụng phương pháp LEM phân tích
ổn định mái dốc là:
C
C
DU
R
L
T.
7
- Vẽ một cơ chế trượt tùy ý gồm các mặt trượt;
- Giải các phương trình cân bằng tĩnh về lực và mơ men của cơ chế đó để xác
định cường độ huy động của đất hoặc các ngoại lực;
- Kiểm tra cân bằng tĩnh của các cơ chế khác và tìm cơ chế giới hạn ứng với lực
cân bằng giới hạn.
Hai hạn chế cơ bản của LEM là:
- Bỏ qua mối quan hệ ứng suất biến dạng của đất.
- Kết quả tìm được phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của kỹ sư. Lý do vì khi
giải bài tốn ổn định mái dốc bẳng LEM là một quá trình thử với giả thiết là vị trí và
hình dạng mặt trượt phải được đưa vào từ đầu.
C
C
R
L
T.
DU
Hình 1.5 Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với mặt trượt tròn
Phương pháp LEM khởi đầu từ Fellenius (năm 1936), sau đó phát triển thành
phương pháp phân tố trượt bởi Bishop (1955). Sau Bishop, một loạt các tác giả khác
đã tham gia nghiên cứu như: Janbu, Spencer, Sharma, Morgenstern-Price, Fredlund,...
Các phương pháp sau này chủ yếu phức tạp hóa mối quan hệ giữa lực giữa các phân tố
trượt còn lại vẫn dựa trên nền là cân bằng tĩnh học. Nhưng phương pháp đầu tiên như
Bishop hoặc Janbu's Simplified chỉ thỏa mãn một trong hai điểu kiện cân bằng tĩnh (ví
dụ: hoặc là mô men như Bishop, hoặc là lực như Janbu's Simplified). Trong số các
phương pháp trên, phương pháp Bishop được dùng phổ biến ở nước ta hiện nay trong
phân tích ổn định mái dốc.
Một số tác giả như Duncan (1996) [4], Krahn (2003) [5] đã thực hiện đánh giá về
các phương pháp khác nhau sử dụng lý thuyết cân bằng giới hạn trong phân tích ổn
định mái dốc.
8
b. Lý thuyết tính ổn định mái dốc theo FEM
Nhờ sự phát triển nhanh chóng trong kỹ thuật tính tốn, các phương pháp số mới
hơn như FEM đang trở nên phổ biến hơn trong lĩnh vực phân tích ổn định mái dốc.
Như Duncan (1996) [4] đã nhấn mạnh, FEM là phương pháp có thể được sử dụng để
tính tốn ứng suất, biến dạng, áp lực lỗ rỗng và các đặc tính khác của khối đất trong
q trình xây dựng (Lane và Griffiths 2000; Zheng và các cộng sự, 2005) mà không
cần đến việc giả định mặt trượt.
Các bước cơ bản khi sử dụng phương pháp FEM để phân tích ổn định mái dốc là:
- Giảm thông số C, φ đến khi khối đất bị phá hoại;
- Tính hệ số an tồn Msf;
- Sử dụng cùng với một số cơng cụ thiết kế tự động xác định cơ chế phá hoại
nguy hiểu nhất.
Ưu điểm đáng kể nhất của phương pháp này là xét đến quan hệ ứng suất biến
dạng của đất và loại bỏ các giả định được áp dụng trong LEM để thay đổi bài toán siêu
tĩnh thành bài toán tĩnh định. Sở dĩ nói vậy vì nếu sử dụng FEM, các điều kiện cân
bằng ứng suất, biến dạng liên tục, quan hệ ứng suất biến dạng đều được thỏa
mãn. Phân tích ổn định mái dốc theo FEM có thể được thực hiện theo hai cách sau:
Tăng tải trọng đến khi khối đất bị phá hoại (ít phổ biến) hoặc giảm cường độ sức
chống cắt của đất cho đến khi khối đất bị phá hoại (phổ biến hơn). Một số tác giả đã có
nghiên cứu về phương pháp này như: Matsui & San (1988) [6], Griffiths & Lane
(1999) [7], Brinkgreve & Bakker (1991) [8],…
1.3.2. Trường hợp tính tốn áp dụng cho tính ổn định đường - đê - kè kết hợp
a. Trường hợp bình thường (tổ hợp tải trọng cơ bản)
- Mái đê phía đồng: Mực nước phía biển là mực nước thiết kế, mực nước phía
đồng là mực nước thấp nhất (nếu có). Đê chịu tác động của tải trọng sóng thiết kế; Xét
thêm chiều sâu xói chân khay và tải trọng xe cộ.
- Mái đê phía biển: Mực nước biển rút nhanh từ mực nước thiết kế đến mực nước
chân triều; Xét thêm chiều sâu xói chân khay và tải trọng xe cộ.
b. Trường hợp bất thường (tổ hợp tải trọng đặc biệt)
- Mái đê phía đồng và phía biển trong thời kỳ thi cơng;
- Mái đê phía đồng và phía biển làm việc với mực nước thiết kế;
- Tuỳ trường hợp cụ thể của tuyến đê, tư vấn thiết kế có thể đề xuất các tổ hợp tải
trọng đặc biệt khác;
c. Đê ở vùng mưa nhiều (lượng mưa trung bình năm từ 2000mm trở lên)
Phải kiểm tra ổn định chống trượt của mái đê phải vận hành khi toàn bộ thân đê
đã bị bão hoà nước. Hệ số an toàn được áp dụng theo trường hợp bất thường.
Hệ số ổn định cho phép từng trường hợp được xác định theo tiêu chuẩn TCVN
9901: 2014 trong bảng 1.1 [9].
C
C
DU
R
L
T.
9
Bảng 1.1 Hệ số an toàn ổn định mái đê (kè)
Cấp cơng trình
I
II
III
IV
Tổ hợp tải trọng
Cơ bản
1,35
1,30
1,25
1,20
Đặc biệt
1,25
1,20
1,15
1,10
V
1,10
1,05
1.3.3. Phần mềm ứng dụng
Trên cơ sở tài liệu địa hình, địa chất và đặc điểm làm việc của cơng trình ven
biển chịu tác dụng của sóng, luận văn lựa chọn phần mềm Plaxis V8.2 để tính tốn ổn
định cho cơng trình.
Sự phát triển của phần mềm Plaxis được từ năm 1987 tại Đại Học Công Nghệ
Deelf – Hà Lan. Phiên bản Plaxis V.1 ban đầu lập nhằm mục đích phân tích các bài
tốn ổn định đê biển và đê sơng tại các vùng bờ biển thấp tại Hà Lan. Làm cầu nối
giữa các kỹ sư địa kỹ thuật và các chuyên gia lý thuyết do GS.R.B.J Brinkgreve và P.A
Vermeer khởi xướng. Đến năm 1993 công ty PLAXIS BV được thành lập và từ năm
1998, các phần mềm Plaxis đều được xây dựng theo mơ hình phần tử hữu hạn [10].
Hiện nay việc ứng dụng Plaxis trong tính tốn địa kỹ thuật thuộc nhiều lĩnh vực
là khá phổ biến ở nhiều nước trong đó có Việt Nam. Plaxis cho phép phân tích ổn định
địa kỹ thuật cho nhiều bài toán phức tạp, là cơng cụ hữu ích của kỹ sư thiết kế xây
dựng dân dụng. Thực tế cho thấy trong nhiều trường hợp việc tính tốn ổn định bằng
Plaxis cho kết q khá phù hợp có độ tin cậy cao trong thiết kế cơng trình.
Các pha tính tốn được thiết lập trên cơ sở phương pháp tạo ứng suất ban đầu
(Initial stresses), ưu điểm của phương pháp này là ứng suất cân bằng trong mọi trường
hợp, cụ thể các pha tính tốn được thể hiện như sau:
- Phase 1: Phân tích đàn dẻo (Plastic calculation) - Staged Construction:
Dựa trên điều kiện ban đầu ở Phase 1 được thực hiện cho các giai đoạn xây dựng
cơng trình (các q trình chất tải) mà khơng cần xét đến ảnh hưởng của quá trình cố
kết nền. Tính tốn đàn dẻo được dựa trên giả thiết biến dạng, chuyển vị nhỏ và có thể
áp dụng phù hợp cho nhiều mục đích khác nhau của địa kỹ thuật cơng trình. Kết quả
tính tốn của bước này là cơ sở cho các bước tính tốn tiếp theo. Tùy theo các giai
đoạn xây dựng hoặc điều kiện bài toán mà có thể có một hoặc nhiều bước tính tốn
đàn dẻo.
- Phase 2: Tính tốn ổn định (Phi - C reduction):
Bước tính tốn này là nhằm xác định các hệ số an tồn. Đây là bước tính tốn
độc lập trong Plaxis có thể áp dụng cho nhiều giai đoạn xây dựng hoặc chịu tải của
cơng trình. Phương pháp tính tốn là giảm dần sức chịu tải của đất (góc ma sát
trong và lực dính) cho đến khi hư hỏng của khối đất xảy ra (xảy ra mặt trượt). Tỷ số
giữa sức chịu tải thực tế của đất và sức chịu tải lúc xảy ra hư hỏng chính là hệ số an
tồn cần tìm.
C
C
DU
R
L
T.
10
1.3.4. Một số tiêu chuẩn áp dụng khi tính tốn
Một số tiêu chuẩn áp dụng khi thiết kế tuyến đường - đê - kè kết hợp gồm:
a. Thiết kế công trình đê - 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 04-02: 2010/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia - Thành phần,
nội dung hồ sơ thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi cơng cơng trình thủy lợi ban
hành kèm theo Thơng tư 42/2010/TT-BNNPTNT ngày 06/7/2010 của Bộ Nông nghiệp
và Phát triển nơng thơn.
- TCVN 9901: 2014 – Cơng trình thủy lợi – Yêu cầu thiết kế đê biển.
- TCVN 8421: 2010 Cơng trình thuỷ lợi - Tải trọng và lực tác dụng lên CT do
sóng và tàu.
- TCVN 4253: 2012 Nền các cơng trì thủy cơng. u cầu thiết kế.
b. Thiết kế cơng trình giao thơng
- 22TCN262-2000: Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên nền đất
yếu – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 4054-05: Đường ô tô – Yêu cầu thiết kế.
- QĐ 3230/2012 BGTVT: Quy định tạm thời thiết kế mặt đường bê tơng thơng
thường có khe nối trong xây dựng cơng trình giao thơng.
1.4. Các biện pháp gia cường ổn định đê biển
1.4.1. Biện pháp gia cường ổn định mái đê phía biển
Đối với tất cả các cơng trình dạng mái nghiêng, dù ở xa bờ hay gần bờ đều cần
bảo vệ mái. Tuy nhiên ở các cơng trình bảo vệ bờ thì cơng trình bảo vệ mái có những
đặc thù riêng. Qua phân tích các kết cấu cơng trình áp dụng các hình thức kè trên thế
giới và tài liệu tổng kết, đê biển nước ta đã phân loại kè bảo vệ mái như hình 1.6.
C
C
R
L
T.
DU
Hình 1.6 Các hình thức kè bảo vệ bờ và mái đê
11
a. Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn
Phổ biến nhất vẫn là các hình thức bảo vệ mái bằng đá đổ, đá lát khan, cấu kiện
bê tông đúc sẵn, cấu kiện bê tông lắp ghép với các dạng liên kết khác nhau. Hình 1.7
thể hiện một đoạn đê, mái đê được gia cường bằng các biện pháp là một đoạn đê dùng
đá lát khan, một đoạn đê sử dụng kết cấu bê tông lắp ghép và phía trên cơ được trồng
cỏ bảo vệ.
C
C
R
L
T.
Hình 1.7 Gia cường mái đê biển bằng đá lát khan - bê tông lắp ghép
Cấu kiện bê tông tự chèn là dùng các cấu kiện bê tơng có kích thước và trọng
lượng đủ lớn đặt liên kết tạo thành mảng bảo vệ chống xói cho mái phía biển do tác
động của sóng và dịng chảy. Để gia tăng ổn định và giảm thiểu kích thước cấu kiện
người ta khơng ngừng nghiên cứu cải tiến hình dạng cấu kiện và kiên kết giữa các cấu
kiện theo hình thức tự chèn. Kết cấu loại này dễ thoát nước, dễ biến dạng cùng với đê
nên có độ ổn định của kết cấu tương đối cao.
Các cấu kiện bê tông gia cố đúc sẵn có xu hướng chuyển từ dạng “bản” như đang
được sử dụng phổ biến hiện nay sang dạng “cột” để tăng ổn định và dễ sửa chữa khi có
sự cố. Với các nước phát triển, vì có điều kiện kinh tế nên các cấu kiện gia cường
trước kia không đảm bảo trọng lượng được bóc bỏ, thay thế bằng các cấu kiện dày
hơn, nặng hơn. Hình 1.8 thể hiện so sánh giữa cấu kiện bảo vệ mái đê trước kia và cấu
kiện đang thay mới (HydroBlock) ở một đoạn đê.
DU
a) Bóc bỏ cấu kiện gia cường cũ b) Thay thế bằng cấu kiện mới
Hình 1.8 Cấu kiện bê tơng lắp ghép
12
Có rất nhiều dạng kết cấu bê tơng gia cố, hình dạng của các kết cấu gia cố dựa
trên tiêu chí liên kết mảng và giảm sóng. Hình 1.9 thể hiện một dạng kết cấu gia cố đê
biển bằng cấu kiện bê tơng.
Hình 1.9 Một dạng cấu kiện gia cố đê biển bằng cấu kiện bê tơng
Hình 1.10 là ảnh thiết bị thi công lắp ghép các cấu kiện bê tơng khối lớn
(basalton) gia cố mái đê phía biển [11].
C
C
R
L
T.
DU
Hình 1.10 Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan
Hình 1.11 thể hiện một cấu kiện gia cố dạng khối sáu mặt, kích thước lớn theo xu
hướng chuyển từ dạng tấm sang dạng cột (cấu kiện kích thước 0,6 x 0,8 x 0,8) [11].
Hình 1.11 Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột
13
Tính đến thời điểm hiện tại, gia cố mái đê biển bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn
vẫn phổ biến nhất do các ưu điểm nổi trội về sự ổn định của mảng gia cố dưới tác động
của sóng và dễ thi công, thuận tiện cả dùng thi công cơ giới.
b. Gia cố mái đê bằng nhựa đường (Bituminous Revetments)
Hàng thế kỷ trước đây, vật liệu nhựa đường đã được sử dụng ở vùng Trung Âu
vào việc làm kín nước. Vào năm 1893, Italy dùng nhựa đường phủ mái đập đá đổ.
Năm 1934, Hà Lan dùng nhựa đường phủ đáy âu thuyền Fuliana. Sau cơn bão 1953,
Hà Lan đã sử dụng bê tông nhựa đường vào xây dựng đê biển. Vật liệu này thường
dùng kết hợp với vật liệu khác để gia cường, chẳng hạn nhựa đường - đá xếp, nhựa
đường - bê tông khối, bê tông Asphalt ứng dụng trong xây dựng cơng trình thủy lợi, đê
biển của nhiều nước tiên tiến như Nauy, Hà lan, Mĩ và một số nước khác. Hình 1.12 là
một dạng kè đê biển bằng đá xếp phủ nhựa đường [11].
C
C
R
L
T.
DU
Hình 1.12 Kè đê biển bảo vệ mái bởi đá xếp phủ nhựa đường
c. Thảm bê tông
Các cấu kiện bê tông được nối với nhau tạo thành mảng liên kết (hình 1.13). Các
cấu kiện này liên kết với nhau bằng dây cáp, bằng các móc, giữa các cấu kiện thường
đệm bằng cao su, hoặc lấp đầy bằng sỏi, gạch xỉ. Phải bố trí tầng lọc ngược giữa thảm
bê tông với thân đê. Cấu kiện kiểu này thường xuyên được cải tiến về hình dạng và
liên kết giữa các cấu kiện [12].
Hình 1.13 Thảm bê tông liên kết bằng dây cáp
14
Hình 1.14 thể hiện thảm bê tơng đang được thi cơng trên một đoạn đê, bên dưới
lót vải địa kỹ thuật làm lọc [11]. Sau khi thi công xong thảm bê tông, tra cỏ vào các
hốc bê tông để tạo cảnh quan mơi trường.
C
C
Hình 1.14 Thảm bê tơng được sử dụng làm kè đê biển
d. Thảm đá, rọ đá
Các rọ bằng thép bọc chất dẻo hoặc chất dẻo trong đựng đầy đá gọi là “thảm đá”.
Thảm đá dùng để chống xói cho đê và bờ sơng, bờ biển do tác động của sóng và dịng
chảy. Ý tưởng của kết cấu này là liên kết đá nhỏ lại thành khối lớn để sóng và dịng
chảy khơng phá hỏng được.
Rọ đá lưới thép có cấu tạo gồm các rọ thép có chiều dày từ 30cm đến 2m, kích
thước mặt bằng có thể là (1x1)m, (1x2)m, (2x4)m. Thép làm rọ có đường kính từ
2÷3mm ở dạng lưới và 6 – 10mm ở khung. Rọ được đặt vào vị trí bảo vệ và được xếp
đầy đá.
R
L
T.
DU
Hình 1.15 Kè bảo vệ mái bằng thảm và rọ đá
e. Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp
Sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp [12] (vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật)
làm chức năng gia cố dạng đất có cốt, chức năng phân cách các lớp vật liệu có nhóm
đường kính hạt khác nhau, gia cường làm nền khi đắp đê trên nền đất yếu. Như vậy
tăng cường đuợc ổn định tổng thể cho đê (hình 1.16).
