Nghiên cứu giải pháp gia cố nền đập xà lan trong điều kiện địa chất yếu luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy 60 58 4

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Đình
Hịa, GS.TS Trƣơng Đình Dụ, ThS Trần Văn Thái những ngƣời đi đầu trong việc
ứng dụng công nghệ đập xà lan ở Việt Nam, những ngƣời đã hƣớng dẫn, vạch ra
những định hƣớng khoa học để tác giả hoàn thành luận văn này.
Xin cảm ơn Nhà trƣờng, các thầy cô giáo trong Trƣờng Đại học Thủy Lợi,
Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập
và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Bộ môn Đập xà lan và Trung
tâm cơng trình đồng bằng ven biển & đê điều – Viện Thủy Công - Viện Khoa học
Thuỷ lợi Việt Nam là những ngƣời đã sát cánh cùng tác giả trong nghiên cứu và ứng
dụng thành công công nghệ Đập xà lan cho khu vực Đồng bằng sông Cửu Long
trong những năm qua.
Xin cảm ơn lãnh đạo Tỉnh, Sở, Ban quản lý dự án của các tỉnh Bạc Liêu, Cà
Mau, Ban quản lý Đầu tƣ và Xây dựng thủy lợi 10 – Bộ NN&PTNT.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh chị trong gia
đình đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả hồn thành q trình học tập và viết
luận văn.

Hà Nội, ngày 25 tháng 02 năm 2012.
Tác giả

Đoàn Ngọc Tứ


BẢN CAM KẾT

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp gia cố nền Đập xà lan trong điều
kiện địa chất yếu”
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tơi hồn tồn là do tơi làm. Những kết

quả nghiên cứu, thí nghiệm khơng sao chép từ bất kỳ nguồn thơng tin nào khác. Nếu
vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu bất kỳ các hình thức kỷ luật nào
của Nhà trƣờng.

Học viên

Đoàn Ngọc Tứ


Trang i

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... I
BẢN CAM KẾT..................................................................................................... II
MỤC LỤC ............................................................................................................... I
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... III
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... VI
DANH MỤC PHỤ LỤC ........................................................................................ VI
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................... 4
1.1. Tổng quan các dạng cơng trình Đập xà lan. ...................................................... 4
1.1.1. Tình hình nghiên cứu và triển khai ở nƣớc ngồi.[11],[12] .............................. 4
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong nƣớc ......................................... 12
1.2. Công nghệ Đập xà lan và những vấn đề cần nghiên cứu của luận văn. ............ 18
1.2.1. Công nghệ Đập xà lan ở Việt Nam. .......................................................... 18
1.2.2. Những vấn đề cần nghiên cứu của luận văn .............................................. 21
CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LÝ, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC
CỦA ĐẬP XÀ LAN. ............................................................................................. 23
2.1. Nguyên lý kết cấu và điều kiện làm việc của Đập xà lan. ................................ 23
2.1.1. Nguyên lý làm việc của Đập xà lan........................................................... 23

2.1.2. Các dạng kết cấu xà lan. ........................................................................... 23
2.2. Các tính chất cơ lý cơ bản và ứng xử của đất nền. ........................................... 28
2.3. Đặc điểm, điều kiện làm việc, yêu cầu xử lý nền đối với Đập xà lan trong điều
kiện địa chất yếu. ................................................................................................... 29
CHƢƠNG III: CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẬP XÀ LAN TRONG ĐIỀU
KIỆN ĐỊA CHẤT YẾU......................................................................................... 30
3.1. Tổng hợp các giải pháp gia cố nền Đập xà lan trong điều kiện địa chất yếu. ... 30
3.1.1. Giải pháp gia cố ở dƣới nƣớc.................................................................... 30


Trang ii

3.1.2. Giải pháp gia cố trong trƣờng hợp phân bố tải trọng. ................................ 35
3.1.3. Giải pháp gia cố trong trƣờng hợp nền phân bố tải trọng kết hợp gia cố trực
tiếp. ....................................................................................................................... 46
3.1.4. Giải pháp gia cố trong trƣờng hợp nên phân bố tải trọng kết hợp gia cố
bằng cọc. ............................................................................................................... 49
3.2. Quy trình, các bƣớc tính tốn gia cố trong trƣờng hợp nền phân bố tải trọng kết
hợp với gia cố trực tiếp. ......................................................................................... 72
3.2.1. Các quan điểm khi tính tốn gia cố nền bằng cọc XMĐ. ........................... 72
3.2.2. Tính tốn gia cố nền bằng cọc XMĐ. ....................................................... 75
CHƢƠNG IV: BIỆN PHÁP THI CÔNG GIA CỐ NỀN PHÂN BỐ TẢI TRỌNG
KẾT HỢP VỚI GIA CỐ TRỰC TIẾP. .................................................................. 87
4.1. Các cơng tác chuẩn bị. .................................................................................... 87
4.2. Bố trí mặt bằng, vật tƣ và thiết bị thi công. ..................................................... 88
4.2.1. Bố trí mặt bằng, vật tƣ. ............................................................................. 88
4.2.2. Thiết bị thi cơng. ...................................................................................... 89
4.3. Trình tự thi cơng gia cố nền. ........................................................................... 94
4.3.1. Thi công nạo vét, đào hố móng. ................................................................ 94
4.3.2. Thi cơng gia cố nền. ................................................................................. 95

4.4. Hồn thiện cơng tác gia cố nền. ...................................................................... 98
4.4.1. Xử lý liên kết xà lan với nền. .................................................................... 98
4.4.2. Gia cố thƣợng hạ lƣu. ............................................................................. 100
CHƢƠNG V: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN GIA CỐ NỀN CHO MỘT CƠNG
TRÌNH XÀ LAN TRÊN NỀN ĐẤT YẾU ........................................................... 102
5.1. Giới thiệu chung. .......................................................................................... 102
5.1.1. Giới thiệu chung về dự án. ...................................................................... 102
5.1.2. Đặc điểm địa hình, địa chất, điều kiện tự nhiên....................................... 103
5.2. Các trƣờng hợp tính tốn. ............................................................................. 106
5.2.1. Trƣờng hợp tính tốn. ............................................................................. 106
5.2.2. Sơ đồ lực và các cơng thức tính toán....................................................... 106


Trang iii

5.2.3. Kiểm tra khả năng chịu lực của đất nền .................................................. 109
5.3. Lựa chọn giải pháp gia cố nền Đập xà lan. .................................................... 110
5.4. Kết quả tính tốn ổn định Đập xà lan trên nền đất yếu. ................................. 111
5.5. Đánh giá và kết luận. .................................................................................... 115
5.5.1. Kết luận. ................................................................................................. 115
5.5.2. Kết luận. ................................................................................................. 116
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 119
PHỤ LỤC............................................................................................................ 122

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1: Bản đồ dự án Delta – Hà Lan ................................................................... 5
Hình 1-2: Một số hình ảnh cống Veerse gat dam ..................................................... 6
Hình 1-3: Một số hình ảnh cống Oosterschelde ....................................................... 7
Hình 1-4: Các bƣớc xây dựng cơng trình Oosterchele .............................................. 9

Hình 1-5: Các bƣớc xây dựng Đập Bradock - Mỹ .................................................. 11
Hình 1-6: Tổng thể cơng trình Montezuma ............................................................ 11
Hình 1-7: Dự án ngăn các cửa sơng ở Venice - Italia ............................................. 12
Hình 1-8: Cơng trình cống Phƣớc Long khi đang mở cửa van ............................... 13
Hình 1-9: Cơng trình cống Rạch Lùm khi hồn thiện............................................. 13
Hình 1-10: Cơng trình cống Minh Hà – Cà Mau .................................................... 14
Hình 1-11: Cơng trình cống 9500 .......................................................................... 14
Hình 1-12: Cơng trình Rạch Gập ........................................................................... 15
Hình 1-13: Cơng trình KH8C ................................................................................ 16
Hình 1-14: Cơng trình KG2 ................................................................................... 16
Hình 1-15: Cống Bảy Tƣơi: Bản sƣờn 3m, cầu H-8T............................................. 17
Hình 1-16: Cống Ba Thơn: Bản sƣờn 5m, .............................................................. 17


Trang iv

Hình 1-17: Cống Đá: Phao hộp 8m, Cơng nghệ Đập xà lan ................................... 18
Hình 2-1: Mặt bằng bố trí Đập xà lan hộp BTCT cửa van Clape ............................ 25
Hình 2-2: Cắt dọc Đập xà lan hộp BTCT cửa van Clape ........................................ 25
Hình 2-3: Cắt ngang Đập xà lan hộp BTCT cửa van Clape .................................... 25
Hình 2-4: Mặt bằng kết cấu hộp đáy Đập xà lan BTCT cửa van Clape ................. 26
Hình 2-5: Mơ hình Đập xà lan ............................................................................... 26
Hình 2-6: Mặt bằng bố trí tổng thể Đập xà lan tƣờng bản sƣờn .............................. 27
Hình 2-7: Cắt dọc Đập xà lan tƣờng bản sƣờn ....................................................... 28
Hình 2-8: Cắt ngang Đập xà lan tƣờng bản sƣờn ................................................... 28
Hình 3-1: Chế tạo, kiểm tra chất lƣợng cọc ống ly tâm. ......................................... 33
Hình 3-2 : Kết cấu Đập xà lan liên hợp trên nền phân bố tải trọng ......................... 36
Hình 3-3: Sơ đồ lực tác dụng lên cơng trình........................................................... 38
Hình 3-4 : Sơ đồ tính trƣợt hỗn hợp ....................................................................... 40
Hình 3-5 : Đồ thị xác định L1’ ............................................................................... 41

Hình 3-6 : Đồ thị quan hệ tgh ~ pgh ...................................................................... 42
Hình 3-7 : Quan hệ giữa R’gh ~ ’ .......................................................................... 42
Hình 3-8 : Đƣờng cong ép lún p-e ......................................................................... 44
Hình 3-9: Đập xà lan trên nền phân bố tải trọng kết hợp gia cố trực tiếp ................ 47
Hình 3-10: Cọc XMĐ kết hợp lớp đệm gia cố cho cơng trình Đập xà lan .............. 47
Hình 3-11: Sử dụng phƣơng pháp XMĐ gia cố nền cơng trình.[32] ......................... 48
Hình 3-12: Đập xà lan trên nền phân bố tải trọng kết hợp gia cố bằng cọc ............. 50
Hình 3-13: Đập xà lan liên hợp trên hệ cọc khoan nhồi.......................................... 51
Hình 3-14 : Sơ đồ xác định khối móng quy ƣớc ..................................................... 56
Hình 3-15 : Độ lún dƣới móng............................................................................... 57
Hình 3-16: Sản xuất và thi cơng ép cọc bê tơng ..................................................... 58
Hình 3-17: Cơng trình xà lan trên nền cọc tràm và lớp đệm ................................... 59
Hình 3-18: Cọc cừ tràm ......................................................................................... 60
Hình 3-19: Cọc tràm gia cố cơng trình ................................................................... 64
Hình 3-20: Sơ đồ để tính tốn nền cừ tràm đứng [14] .............................................. 64


Trang v

Hình 3-20: Đóng cọc tràm ..................................................................................... 70
Hình 3-21: Biện pháp đóng cừ tràm ....................................................................... 71
Hình 3-22: Lớp đệm xi măng đất giữa giữa đầu cọc và cơng trình[35] ..................... 82
Hình 3-23: Mơ hình tính tốn lún TH 1 ................................................................. 83
Hình 3-24: Mơ hình tính tốn lún trƣờng hợp 2. .................................................... 85
Hình 4-1: Đập xà lan trên nền phân bố tải trọng kết hợp gia cố trực tiếp ................ 87
Hình 4-2: Thiết bị đào hố móng ............................................................................. 88
Hình 4-3: Mặt bằng công trƣờng thi công Đập Ems - Đức ..................................... 89
Hình 4-4: Các thiết bị thi cơng cơng tác đất trên khơ ............................................. 90
Hình 4-5: Tổ hợp xáng cạp trên hệ phao nổi .......................................................... 90
Hình 4-6: Tổ hợp máy đào trên hệ phao nổi ........................................................... 90

Hình 4-7: Thiết bị đào hố móng dƣới nƣớc ............................................................ 91
Hình 4-8: Các thiết bị phục vụ thi cơng bê tơng ..................................................... 91
Hình 4-9: Cần cẩu cỡ lớn ....................................................................................... 92
Hình 4-10: Cẩu tự hành ......................................................................................... 92
Hình 4-11: Tổ hợp cẩu trên xà lan ......................................................................... 92
Hình 4-12: Thiết bị thi cơng cọc khoan nhồi .......................................................... 93
Hình 4-13: Thiết bị rung hạ ống vách .................................................................... 93
Hình 4-14: Mũi khoan gầu ..................................................................................... 93
Hình 4-15: Mũi khoan đá ....................................................................................... 93
Hình 4-16: Tổ hợp thiết bị thi cơng tạo cọc xi măng đất.[23],[24] .............................. 93
Hình 4-17: Tầu kéo lai dắt xà lan ........................................................................... 94
Hình 4-18: Tời căn chỉnh, định vị .......................................................................... 94
Hình 4-19: Đào hố móng cơng trình bằng xáng cạp trên hệ phao nổi ..................... 95
Hình 4-20. Máy khoan- phụt vữa ........................................................................... 96
Hình 4-21: Rung hạ ống vách trên hệ sàn đạo ........................................................ 97
Hình 4-22: Đổ bê tơng cọc khoan nhồi .................................................................. 97
Hình 4-23: Bơm bê tơng tự đầm liên kết đáy xà lan với nền .................................. 98
Hình 4-24: Đổ bê tơng qua các vị trí đƣợc bố trí trƣớc khi chế tạo xà lan.[31] ......... 99


Trang vi

Hình 4-25:Bố trí thiết bị thi cơng, máy bơm phụt vữa.[31].................................... 100
Hình 4-26: Thi cơng gia cố thƣợng, hạ lƣu .......................................................... 100
Hình 4-27: Kết cấu cơng trình hồn thiện ............................................................ 101
Hình 5-1: Vị trí dự án trên bản đồ ........................................................................ 102
Hình 5-2: Mặt bằng, mặt bên xà lan ..................................................................... 107
Hình 5-2: Sơ đồ lực tác dụng lên cơng trình......................................................... 107
Hình 5-2. Sơ đồ bố trí cọc xi măng đất gia cố dƣới xà lan.................................... 111
Hình 5-3. Sơ đồ tính tốn lún cơng trình .............................................................. 114

Hình 5-4. Sơ đồ tính tốn lún cơng trình .............................................................. 115
Hình 5-5. Kết quả tính toán chuyển vị đứng : S=5,6cm........................................ 115

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3-1: Sức chịu tải của nền cọc trong đất sét nhão[14] ...................................... 66
Bảng 3-2: Tỷ số Rgh/Ro[14] .................................................................................... 66
Bảng 3-3: Sức chịu tải của cừ tràm đơn [14] ............................................................ 67
Bảng 3-4: Sức chịu tải giới hạn của một cừ tràm [14] .............................................. 68
Bảng 5-1: Chỉ tiêu cơ lý trung bình của các lớp đất tại vị trí Ba Tình................... 104
Bảng 5-2: Cấp cơng trình theo phê duyệt ............................................................. 105
Bảng 5-3: Bảng tính tốn hệ số ổn định sức chịu tải của nền................................ 110
Bảng 5-4: Bảng tính tốn hệ số ổn định sức chịu tải của nền................................ 113

DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Chƣơng trình tính tốn lực và kiểm tra ổn định của Đập xà lan. .......... 123
Phụ lục 2: Tính tốn lực tác dụng lên cơng trình đập xà lan tổ hợp ngăn mặn. ..... 124
Phụ lục 3: Tính tốn lực tác dụng lên cơng trình đập xà lan tổ hợp giữ ngọt ........ 129
Phụ lục 4: Tính tốn độ lún của cơng trình........................................................... 134
Phụ lục 5: Tính tốn lún cơng trình bằng phần mềm plaxis .................................. 136


Trang 1

MỞ ĐẦU

1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nhƣ chúng ta đã thấy do tác dụng của con ngƣời và biến đổi khí hậu tồn cầu,
tài ngun nƣớc bắt đầu suy thối. Sự biến đổi khí hậu sẽ có tác động xấu đến sự
thay đổi nguồn nƣớc. Để phát triển ổn định và bền vững Nông nghiệp Nơng thơn nói
riêng và kinh tế xã hội nƣớc ta nói chung, việc xây dựng các cơng trình thủy lợi chủ

động tạo nguồn nƣớc nhằm đáp ứng các yêu cầu của thực tế sản xuất đóng vai trị
quan trọng đặc biệt. Trong đó, việc triển khai các dự án đê kết hợp với cống điều tiết
ngăn sông trở thành một nhu cầu, đòi hỏi cấp bách của thực tế sản xuất.
Hiện nay, một số tỉnh thuộc đồng bằng Sông Cửu Long nhƣ Bến Tre, Trà
Vinh, Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang…đã và đang
lập điều chỉnh qui hoạch sản xuất: Qui hoạch vùng trồng lúa để đảm bảo an toàn
lƣơng thực (vùng sinh thái nƣớc ngọt) và chuyển đổi cơ cấu sản xuất (vùng sinh thái
nƣớc mặn). Vùng sinh thái nƣớc ngọt: yêu cầu ngăn mặn giữ ngọt để trồng lúa,
vùng sinh thái nƣớc mặn: yêu cầu cung cấp nguồn nƣớc mặn, và có nguồn nƣớc
ngọt điều tiết độ mặn để nuôi tôm. Do đó, việc phân ranh hai vùng sinh thái “Mặn Ngọt” địi hỏi phải có giải pháp cơng trình điều tiết nguồn nƣớc theo yêu cầu sản
xuất đặc thù trên. Để phục vụ yêu cầu sản xuất, hàng năm nhân dân đắp đập thời vụ
bằng đất và cừ tràm để ngăn mặn giữ ngọt và để phân ranh vùng nuôi tôm và vùng
trồng lúa và phải phá bỏ để thoát lũ vào mùa mƣa (tháng 5- 6). Mặc dù việc làm đập
thời vụ bằng đất khá rẻ nhƣng việc đắp đất bổ sung hàng năm là một vấn đề khó
khăn, thậm chí nhiều nơi hiện nay khơng cịn nguồn đất để đắp nữa, mặt khác trong
6 tháng ngăn mặn thì thuyền bè qua lại rất khó khăn và nhiều nơi mơi trƣờng hệ
sinh thái bị ô nhiểm khá nặng nề.
Nhằm giải quyết những vấn đề kỹ thuật, khó khăn nói trên cho thực tế sản
xuất, những năm vừa qua Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam đã nghiên cứu và áp
dụng thành công công nghệ Đập xà lan mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao. Đập


Trang 2

xà lan có kết cấu đơn giản, đảm bảo yêu cầu ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu thoát lũ, hạn
chế tối thiểu giải toả đền bù, đảm bảo tốt nhất về giao thông thuỷ, kết hợp giao
thông bộ, thi công lắp đặt dễ dàng và có thể di chuyển tới một vị trí khác khi có u
cầu về thay đổi vùng sản xuất, chi phí đầu tƣ thấp phù hợp với khả năng tài chính
của nhà nƣớc và địa phƣơng. Đập xà lan gồm hai dạng kết cấu chính là Đập xà lan
dạng phao hộp và đập xà lan dạng bản dầm.

Mặc dù Đập xà lan đã đƣợc nghiên cứu và áp dụng vào thực tế một cách mạnh
mẽ, tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề cần phải đƣợc tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện
thêm nhất là vấn đề xử lý nền móng cơng trình bời lẽ hầu hết cơng trình Đập xà lan
đều nằm trên nền đất yếu. Khi xây dựng các cơng trình trên nền đất yếu theo các
công nghệ mới, nhất là đối với công nghệ đập Xà lan còn nhiều vấn đề kỹ thuật
chuyên sâu cần phải đƣợc đầu tƣ nghiên cứu ở mức độ cao. Các biện pháp gia cố
nền, các giải pháp thi công,.v.v.. là những vấn đề lớn cần phải đƣợc nghiên cứu và
hoàn thiện ngay cả khi đã đƣợc ứng dụng và triển khai vào trong thực tế. Chính vì lẽ
đó trong luận văn này tác giả đi sâu hơn về việc nghiên cứu, đề xuất các biện pháp
xử lý gia cố nền cơng trình Đập xà lan xây dựng trong điều kiện địa chất yếu. Cụ
thể là các nội dung: Giải pháp gia cố bằng nền phân bố tải trọng, nền phân bố tải
trọng kết hợp gia cố trực tiếp, nền phân bố tải trọng kết hợp gia cố bằng cọc.
Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu giải pháp gia cố nền đập xà lan trong điều kiện
địa chất yếu” nhằm hoàn thiện và làm chủ các công nghệ mới một cách chủ động
và tồn diện hơn, góp phần phục vụ nhu cầu cấp bách của thực tế sản xuất có một ý
nghĩa khoa học và thực tiễn rất cao.
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận văn:
Là Đập xà lan bằng vật liệu bê tông cốt thép xây dựng trên nền đất yếu..
3. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Nghiên cứu giải pháp gia cố nền Đập xà lan xây dựng trong điều kiện địa chất
yếu.
4. Cách tiếp cần và phƣơng pháp nghiên cứu.
- Cách tiếp cận:


Trang 3

+ Tiếp cận một cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân
khoa học hay các phƣơng tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu cơng
trình ngăn sơng trên thế giới cũng nhƣ trong nƣớc đã có.

+ Tìm hiểu, thu thập và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, khảo sát
thực tế hiện trạng những vị trí đề xuất xây dựng cơng trình.
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu.
+ Tổng hợp lý thuyết
+ Sử dụng các phần mềm địa kỹ thuật và chƣơng trình tự lập trình.
5. Phạm vi và nội dung nghiên cứu
Luận văn tập trung nghiên cứu giải pháp gia cố nền, tính tốn gia cố nền cho
cơng trình Đập xà lan. Nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm:
Tổng quan về công nghệ Đập xà lan; Giới thiệu chung về nguyên lý, điều kiện
làm việc của đập Xà lan; Các giải pháp gia cố nền cho công trình Đập xà lan; Biện
pháp thi cơng gia cố nền bằng phƣơng pháp nền phân bố tải trọng kết hợp gia cố
trực tiếp; Tính tốn gia cố nền cho một cơng trình Đập xà lan.


Trang 4

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan các dạng cơng trình Đập xà lan.
1.1.1. Tình hình nghiên cứu và triển khai ở nƣớc ngồi.[11],[12]
Các cơng trình ngăn sơng lớn đã đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới đề cập nghiên
cứu xây dựng từ lâu. Tuy nhiên, chỉ những nƣớc chịu ảnh hƣởng xấu trực tiếp của
biển và có nền kinh tế mạnh mới có các cơng trình lớn. Tùy thuộc vào điều kiện tự
nhiên, nhiệm vụ cơng trình cũng nhƣ khả năng kinh tế kỹ thuật của mỗi nƣớc,
những cơng trình ngăn sơng lớn trên thế giới rất đa dạng về kết cấu và phong phú về
giải pháp xây dựng, lắp đặt cơng trình. Các cơng trình lớn nổi bật nhất tập trung ở
một số nƣớc nhƣ Hà Lan, Anh, Italia, Mỹ v.v... Trong đó, ấn tƣợng nhất là những
cơng trình ngăn sơng, ven biển của Hà Lan. Hà Lan là nƣớc có cao độ đất tự nhiên
thấp hơn mực nƣớc biển, do vậy hệ thống cơng trình thủy lợi ngăn các cửa sơng của

nƣớc này khá hồn chỉnh với cơng nghệ và quy mơ hiện đại vào loại nhất thế giới.
Các cơng trình ngăn sơng ở nƣớc này đều có nhiệm vụ ngăn triều hoặc kiểm soát
triều và chống ngập úng.
Dƣới đây tác giả tổng quan một số cơng trình, cơng nghệ ngăn sơng lớn áp
dụng theo nguyên lý lực đẩy Acsimets tiêu biểu đã đƣợc xây dựng và đƣa vào sử
dụng ở các nƣớc trên thế giới.
1.1.1.1. Các cơng trình ngăn sơng ở Hà Lan.
Hà Lan là nƣớc có phần lớn đất tự nhiên có cao độ thấp hơn mực nƣớc biển.
Ngƣời Hà Lan luôn phải chống chọi với biển Bắc. Trận lũ năm đã tàn phá đất nƣớc
gây ra những thiệt hại to lớn về ngƣời và của. Để ngăn những thảm họa tƣơng tự,
chính phủ Hà Lan đã đề ra dự án Delta nhằm bảo vệ ngƣời dân vùng Tây Nam Hà
Lan (Zeeland và Nam Hà Lan) chống lại biển Bắc.
Dự án Delta gồm khoảng 9 cơng trình ngăn sơng và cửa sơng chính. Trong dự
án này, các cơng nghệ xây dựng mới đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng. Trong đó, tƣ
tƣởng chủ đạo trong lựa chọn công nghệ xây dựng cơng trình là: Thi cơng các cấu


Trang 5

kiện chính của cơng trình ở một địa điểm khác, lai dắt đến vị trí xây dựng để đánh
đắm hồn thiện cơng trình.

Hình 1-1: Bản đồ dự án Delta – Hà Lan
* Đập Veerse gat.
Đập Veerse gat đƣợc xây dựng để bảo vệ cho vùng Walcheren, Bắc Beveland và Nam - Beveland khỏi các thảm họa từ thủy triều biển Bắc. Cơng trình
đƣợc hồn thiện năm 1961.

a. Thi cơng đúc xà lan trong hố móng

b. Di chuyển xà lan đến vị trí cơng trình

Trang 6

c. Lắp ghép và hạ chìm xà lan

d, e. Cơng trình đã hồn thiện
Hình 1-2: Một số hình ảnh cống Veerse gat dam
Nói chung kết cấu đập Veerse gat khá phức tạp. Xà lan là kết cấu rỗng lớn
đƣợc chia ra thành các vách ngăn. Điều đặc biệt là trên các xà lan đều có các lỗ
hổng có gắn cửa van, điều này là cần thiết vì các xà lan khơng những phải ngăn
nƣớc mà cịn phải cho thủy triều chảy vào và rút ra trong suốt quá trình thi cơng.
* Cống Oosterschelde
Cống Oosterschelde là một cơng trình vĩ đại của Hà Lan, là cơng trình kiểm
sốt lũ dài gần 3 km, xuyên qua ba con sông của vùng Đông Schelde, cửa van
phẳng, mỗi cửa rộng 41,3 m, tổng 2.480 m. Cơng trình khởi cơng vào năm 1976 và
hồn thành ngày 04/10/1986, giá thành xây dựng cơng trình này vào khoảng 3 tỷ đơ
la Mỹ. Cơng trình này đƣợc đánh giá là kỳ quan thứ 8 của thế giới.


Trang 7

Hình 1-3: Một số hình ảnh cống Oosterschelde
Tồn bộ đập đƣợc tạo thành bởi 65 trụ dạng hộp rỗng, đƣợc chế tạo ở nơi khác
sau đó di chuyển đến và lắp đặt vào vị trí. Giữa các trụ là 62 cửa van bằng thép, mỗi
cửa rộng 41,3 m, cao 5,9  11,9 m, nặng 480 T, đóng mở bằng xi-lanh thủy lực.
Tổng chiều rộng cửa thông nƣớc là 2560,6 m. Thời gian đóng (mở) tồn bộ hệ
thống cửa này chỉ trong vịng một giờ.
Trong điều kiện khí hậu bình thƣờng, đập cho phép nƣớc thủy triều tự do lƣu
thông qua cửa sơng phía Đơng Schelde để đảm bảo cân bằng môi trƣờng hệ sinh

thái nhờ sự hoạt động lên xuống của thủy triều có lợi cho cuộc sống của chim, cá và
ngành công nghiệp cá của địa phƣơng, thậm trí cho cả cơng viên quốc gia Biesbosch.
Trong trƣờng hợp có bão lớn (nhƣ trận bão năm 1953), các cửa van sẽ đƣợc đóng
xuống để ngăn triều khơng cho chúng tràn ngập các vùng đất thấp gần đó.

Thiết kế các hạng mục cơng trình


Trang 8

Chế tạo các trụ trong hố móng

Thi cơng nền móng cơng trình

Di chuyển các trụ đến vị trí cơng trình


Trang 9

Lắp đặt các trụ và cửa van

Cơng trình đã hồn thiện
Hình 1-4: Các bước xây dựng cơng trình Oosterchele
1.1.1.2. Các cơng trình ngăn sơng ở Mỹ
* Cơng trình Braddock.
Tại Mỹ, trong dự án xây dựng các bậc nƣớc trên sơng Monongahela để phục vụ
cho vận tải thủy, có rất nhiều cơng trình ngăn sơng lớn đƣợc xây dựng. Trong đó,
đập Braddock là một điển hình cho việc xây dựng cơng trình ngay trên sơng với
ngun lý dạng phao. Đập gồm 5 khoang, mỗi khoang rộng 33,6 m.
Toàn bộ đập đƣợc ghép bởi hai đơn nguyên xà lan bê-tông, những xà lan này

đƣợc đúc trong hố móng cách vị trí cơng trình 25,9 dặm trong khi các phần việc tại
vị trí hố móng cơng trình cũng đƣợc hồn thiện. Mỗi đơn nguyên bao gồm ngƣỡng
cửa van, một phần bể tiêu năng và phần đế trụ pin. Đơn nguyên 1 có chiều dài theo
tim đập là 101,6 m bao gồm những khoang tràn tự do, khoang cửa van điều tiết chất


Trang 10

lƣợng nƣớc và một khoang cửa van thông thƣờng. Đơn nguyên 2 có chiều dài theo
tim đập là 80,8 m gồm hai khoang cửa van thông thƣờng. Mỗi đơn ngun đều có
kích thƣớc từ thƣợng lƣu về hạ lƣu là 31,9 m và tất cả các khoang cửa rộng 33,6 m.
Sau khi các đơn nguyên đƣợc chế tạo xong trong hố móng, chúng đƣợc làm
nổi và di chuyển ra vị trí cơng trình đánh chìm xuống vị trí đƣợc chuẩn bị sẵn.

Chế tạo các xà lan trong hố móng

Thi cơng nền móng cơng trình

Di chuyển xà lan đến vị trí cơng trình


Trang 11

Định vị, hạ chìm xà lan
Hình 1-5: Các bước xây dựng Đập Bradock - Mỹ
* Cống ngăn mặn Montezuma
Cống ngăn mặn Montezuma trên cửa sông Montezuma, đƣợc thiết kế và xây
dựng để ngăn nƣớc mặn xâm nhập vào sông Sacramento từ vịnh San Fransisco.
Cơng trình gồm 3 đơn ngun bê-tông cốt thép dạng phao nổi đƣợc đúc sẵn trên
một ụ nổi ở gần vị trí xây dựng, sau đó đƣợc hạ thủy bằng cách làm nghiêng ụ nổi

và đƣợc di chuyển đến vị trí cơng trình, định vị và hạ chìm xuống nền. Cơng trình
có 3 khoang cửa van cung rộng 11 m để điều tiết nƣớc và 2 khoang cửa khống chế
mực nƣớc rộng 20,1m, ngồi ra cịn có một âu thuyền rộng 6,1m dài 21,3m. Cơng
trình đƣợc hồn thành vào năm 1988 với chi phí khoảng 12,5 triệu USD so với
khoảng 25 triệu USD nếu thi công cơng trình theo phƣơng án truyền thống.

Chế tạo một đơn ngun trên ụ nổi

Lắp đặt và hồn thiện
Hình 1-6: Tổng thể cơng trình Montezuma

1.1.1.3. Các cơng trình ngăn sơng thuộc dự án Mose ở Italia


Trang 12

Trong dự án xây dựng các cơng trình giảm nhẹ lụt lội do triều cƣờng cho
thành phố Venice - Italia, các chuyên gia của Italia đã đề xuất phƣơng án ngăn 3
cửa nhận nƣớc từ vịnh Vinece là cửa LiDo, Malamocco, Chioggia bằng hệ thống
gồm 78 cửa van bằng thép trên hệ thống xà lan, mỗi cửa cao 18  28 m, rộng 20 m,
dày 5 m (Hình 1.25). Cửa van là loại Clape phao trục dƣới khi cần tháo lũ thì bơm
nƣớc vào bụng cửa van để cửa hạ xuống, khi cần ngăn triều thì bơm nƣớc ra khỏi
bụng để cửa tự nổi lên. Dự án này dự kiến làm trong 10 năm và tiêu tốn tới 4,8 tỷ
USD. Đây là loại hình cơng trình áp dụng ngun lý phao nổi trong vận hành và lắp
đặt cửa van cho cơng trình cố định. Dự án này là tâm điểm của nhiều hội thảo khoa
học ở Italia tổ chức từ năm 1994 đến nay, hiện nay dự án đã đƣợc quyết định đầu tƣ
xây dựng từ 2006 - 2014.

Hình 1-7: Dự án ngăn các cửa sông ở
Venice - Italia

1.1.2. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong nƣớc
1.1.2.1. Một số cơng trình tiêu biểu đã đƣợc ứng dụng ngồi thực tế
* Cống phƣớc long - Bạc Liêu
- Thuộc Dự án: Hệ thống đập ngăn mặn bán kiên cố phân ranh mặn - ngọt
vùng phía Nam kênh Xáng Quản Lộ - Phụng Hiệp.
- Địa điểm: huyện Phƣớc Long - tỉnh Bạc Liêu.
- Quy mơ cơng trình: Cơng trình ứng dụng cơng nghệ Đập xà lan di động; Cấp
cơng trình: IV; Bề rộng thông nƣớc: 1khoang x 12m; Cửa van clape trục dƣới, khung
bằng thép không rỉ - bản mặt composite, kích thƣớc: 12x3,5m; Khởi cơng: 03/2004;
Hồn thành: 11/2004.


Trang 13

Hình 1-8: Cơng trình cống Phước Long khi đang mở cửa van
* Cống trình cống Rạch Lùm- Cà Mau
- Dự án: Đầu tƣ xây dựng HTTL Tiểu vùng III – Bắc Cà Mau
- Địa điểm: huyện Trần Văn Thời - tỉnh Cà Mau
- Quy mơ cơng trình: Cơng trình ứng dụng cơng nghệ Đập xà lan;Cấp cơng
trình: III; Bề rộng thông nƣớc: 1khoang x 10m; Cửa van cánh cửa tự động 1 chiều,
khung bằng thép không rỉ - bản mặt composite, kích thƣớc: 10,5x5 m; Khởi cơng:
1/2008; Hồn thành: 8/2008.

Hình 1-9: Cơng trình cống Rạch Lùm khi hồn thiện
* Cống Minh Hà – Cà Mau
- Thuộc Dự án: Đầu tƣ xây dựng HTTL tiểu vùng III – Bắc Cà Mau
- Địa điểm: huyện Trần Văn Thời - tỉnh Cà Mau


Trang 14

- Quy mơ cơng trình: Cơng trình ứng dụng cơng nghệ Đập xà lan di động;
Cấp cơng trình: III; Bề rộng thông nƣớc: 10m; Cửa van clape trục dƣới thép không
rỉ-bản mặt composite, 10,5m; Tổng giá trị xây lắp: 3,7 tỷ đồng; Khởi cơng: 4/2007;
Hồn thành: 12/2007

Xà lan trong hố móng

Cơng trình khi hồn thiện

Hình 1-10: Cơng trình cống Minh Hà – Cà Mau
*. Cống 9500 - Hậu Giang
- Thuộc Tiểu DA Ơ Mơn Xà No - Dự án PTTL Đồng Bằng Sông Cửu long.
- Địa điểm: Tỉnh Hậu Giang
- Quy mơ cơng trình: Cơng trình ứng dụng cơng nghệ Đập xà lan di động; Cấp
cơng trình: III; Bề rộng thông nƣớc: 1khoang x 10m; Cửa van cánh cửa tự động
thủy lực, khung bằng thép không rỉ - composite, kích thƣớc: 4,2x10m; Cầu giao
thơng tải trọng H8; Khởi cơng: 7/2007; Hồn thành: 12/2007

Hình 1-11: Cơng trình cống 9500


Trang 15

2. Cống Rạch Gập - Cần Thơ
- Thuộc Tiểu dự án Ơ Mơn Xà No - Dự án Phát triển Thủy lợi Đồng Bằng
Sông Cửu Long.
- Địa điểm: TP Cần Thơ
- Quy mơ cơng trình: Cơng trình ứng dụng cơng nghệ Đập xà lan di động; Cấp
cơng trình: III; Bề rộng thông nƣớc: 1khoang x 5m; Cửa van cánh cửa tự động thủy

lực, khung bằng thép không rỉ - composite, kích thƣớc: 5x4,3m; Khởi cơng: 7/2007;
Hồn thành: 12/2007

Hình 1-12: Cơng trình Rạch Gập
*. Cống KH8C – Kiên Giang
- Thuộc Tiểu dự án Ơ Mơn Xà No - Dự án Phát triển Thủy lợi Đồng Bằng
Sông Cửu Long.
- Địa điểm: Huyện Giồng Riềng - Tỉnh Kiên Giang
- Quy mô công trình: Cơng trình ứng dụng cơng nghệ Đập xà lan di động;
Cấp cơng trình: III; Bề rộng thơng nƣớc: 1khoang x 10m; Cửa van clape trục dƣới,
khung bằng thép không rỉ - bản mặt composite, kích thƣớc : 4,5x10m; Khởi cơng:
7/2007; Hồn thành: 12/2007.


Trang 16

Hình 1-13: Cơng trình KH8C
*. Cống KG2
- Dự án: Đầu tƣ xây dựng HTTL tiểu vùng II – Nam Cà Mau
- Địa điểm: Huyện Cái Nƣớc - Tỉnh Cà Mau
- Đại diện chủ đầu tƣ: Ban QLDA Ngành NN & PTNT Cà Mau
- Quy mơ cơng trình:
+ Cơng trình ứng dụng công nghệ đập Xà Lan di động
+ Cấp cơng trình:
+ Cửa van clape trục dƣới bằng thép khơng gỉ - bản mặt composite.

Hình 1-14: Cơng trình KG2


Trang 17

*. Dự án Phân Ranh Mặn Ngọt.
Với hơn 60 cống lớn nhỏ áp dụng công nghệ Đập xà lan.
Địa điểm : Tỉnh Sóc Trăng- Bạc Liêu.
Một vài hình ảnh các cống đã bàn giao sử dụng thuộc gói thầu 1, 2.

Hình 1-15: Cống Bảy Tươi: Bản sườn 3m, cầu H-8T

Hình 1-16: Cống Ba Thơn: Bản sườn 5m,