Nghiên cứu ứng dụng cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực xây dựng công trình kè bảo vệ bờ kênh ở ĐBSCL, áp dụng cho đoạn kè tân thạnh trên kênh đồng tiến lagrange tỉnh long an

Phạm Anh Tuấn NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỪ BẢN BTCT DỰ ỨNG LỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ KÊNH Ở ĐBSCL, ÁP DỤNG CHO ĐOẠN KÈ TÂN THẠNH TRÊN KÊNH ĐỒNG TIẾN - LAGRANGE TỈNH LONG AN LUẬN V

Phạm Anh Tuấn

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỪ BẢN BTCT DỰ ỨNG LỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ KÊNH Ở ĐBSCL, ÁP DỤNG CHO ĐOẠN KÈ TÂN THẠNH TRÊN KÊNH ĐỒNG TIẾN - LAGRANGE

TỈNH LONG AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội 2012

Phạm Anh Tuấn

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỪ BẢN BTCT DỰ ỨNG LỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ KÊNH Ở ĐBSCL, ÁP DỤNG CHO ĐOẠN KÈ TÂN THẠNH TRÊN KÊNH ĐỒNG TIẾN - LAGRANGE

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

MỞ ĐẦU 4

I Tính cấp thiết của Đề tài 4

II Mục đích của đề tài 5

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 5

IV Kết quả dự kiến đạt được 5

1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÓI LỞ BỜ KÊNH RẠCH VÙNG ĐBSCL VÀ ĐỊNH HƯỚNG CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT BẢO VỆ 7

1.1 Giới thiệu chung 7

1.2 Điều kiện tự nhiên 10

1.3 Đánh giá hiện trạng sạt lở trên các kênh rạch lớn ở ĐBSCL 16

1.4 Tổng kết các kết quả nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ trên kênh rạch và những vấn đề tồn tại 19

1.5 Định hướng các giải pháp kỹ thuật bảo vệ bờ kênh rạch ở ĐBSCL 27

2 CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỪ BẢN BTCT DỰ ỨNG LỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ KÊNH RẠCH Ở ĐBSCL 29

2.1 Giới thiệu về công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực 29

2.2 Trình tự tính toán kết cấu kè bằng cừ bản BTCT dự ứng lực 30

2.3 Các nguyên nhân, nhân tố ảnh hưởng xói lở bờ kênh rạch khi chưa ứng dụng công nghệ cừ DUL 39

2.4 Kết luận chương 2 44

3 CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 45

3.1 Giới thiệu về công trình 45

3.2 Đề xuất giải pháp để bảo vệ bờ cho đoạn kè Tân Thạnh trên kênh Đồng

Tiến - Lagrange tỉnh Long An 49

3.3 Tính toán thiết kế chi tiết phương án chọn 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

Kết luận : 70

Kiến nghị : 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 75

A PHỤ LỤC 1 75

B PHỤ LỤC 2 80

C PHỤ LỤC 3 85

D PHỤ LỤC 4 89

MỘT SỐ HÌNH ẢNH CÔNG TRÌNH KÈ TÂN THẠNH 119

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Bản đồ ĐBSCL [1] (Nguồn: Phân Viện KSQHTL Nam Bộ) 10

Hình 1.2 Bản đồ ngập lũ ĐBSCL (Nguồn: Hội đập lớn và phát triển nguồn nước) 14

Hình 1.3 Sạt lở ở TP Long Xuyên - Tỉnh An Giang (Nguồn: [12]) 17

Hình 1.4 Sạt lở ở huyện Hồng Ngự - Tỉnh Đồng Tháp (Nguồn: [12]) 17

Hình 1.5 Sạt lở Khu vực vàm Rạch Cam - TP Cần Thơ (Nguồn: [12]) 18

Hình 1.6 Sạt lở cầu Trà Niềng - TP Cần Thơ (Nguồn: [12]) 18

Hình 1.7 Cỏ Vetiver chống xói trồng trên bờ kênh ở An Giang (Nguồn : [13]) 19

Hình 1.8 Cừ thép chống xói lở trên bờ kênh (Nguồn : [14]) 20

Hình 1.9 Cừ ván BT DUL bảo vệ bờ ở Kiên Giang (Nguồn : [15]) 21

Hình 1.10 Kè bờ biển ở Bình Thuận và Tp.HCM (Nguồn: [16]) 23

Hình 1.11 Thảm Bê tông FS bảo vệ bờ (Nguồn : [5]) 23

Hình 1.12 Kè luồng - mỏ hàn (Nguồn : [10]) 24

Hình 1.13 Kè Nhơn Mỹ, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng (Nguồn : [11]) 27

Hình 2.1 Kè kiên cố bị mất ổn định theo phương ngang (Nguồn : [9]) 41

Hình 2.2 Kè kiên cố bị mất ổn định theo phương đứng (Nguồn : [9]) 42

Hình 2.3 Kè kiên cố bị mất ổn định cục bộ của kết cấu (Nguồn : [9]) 42

Hình 2.4 Kè kiên cố bị mất ổn định tổng thể của kết cấu (Nguồn : [9]) 44

Hình 3.1 Vị trí công trình nhìn từ ảnh vệ tinh và phương án tuyến 48

Hình 3.2 Các hình thức kè đề xuất nghiên cứu 49

Hình 3.3 Kè tường đứng 50

Hình 3.4 Phương án kết cấu kè tường bản chống bằng BTCT 52

Hình 3.5 Phương án kết cấu kè tường cừ bản BTCT dự ứng lực có neo 53

Hình 3.6 Phương án kết cấu kè tường cừ bản BTCT dự ứng lực không neo 54

Hình 3.7 Mặt cắt ngang kênh Đồng Tiến - Lagrange đoạn thị trấn Tân Thạnh 56

Hình 3.8 Kết cấu kè loại 1 - Bờ trái 65

Hình 3.9 Kết cấu kè loại 2 - Bờ trái 66

Hình 3.10 Kết cấu kè loại 1 - Bờ phải 67

MỞ ĐẦU

Xói lở bờ kênh rạch ở các tỉnh thuộc ĐBSCL ở nước ta diễn ra hàng năm rất phổ biến, gây ra nhiều hậu quả, thiệt hại rất lớn về sản xuất, tài sản, cơ sở hạ tầng, ổn định xã hội, đặc biệt nghiêm trọng là khi có bão lớn, lũ lụt và các đợt gió mùa Nhiều năm qua Nhà nước và các địa phương đã đầu tư hàng nghìn tỷ đồng xây dựng các công trình đê kè phòng chống thiên tai cho các địa phương ở ĐBSCL và hàng trăm tỷ đồng để bảo dưỡng duy tu sửa chữa nâng cấp các công trình, nhiều giải pháp KHCN mới đã được áp dụng mang lại hiệu quả thiết thực Tuy nhiên tình hình xói lở ở các địa phương vẫn xẩy ra ngày càng nghiêm trọng, vấn đề nghiên cứu giải pháp công trình chống sạt lở giảm nhẹ thiên tai ở ĐBSCL hiện nay ngày càng quan trọng và cấp thiết Trong tương lai với sự phát triển nhanh chóng các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu dân cư, phát triển mạnh

hơn nữa về nông nghiệp, về nuôi trồng thủy sản, về giao thông thủy bắt buộc chúng ta càng tác động nhiều hơn, mạnh mẽ hơn lên hệ thống kênh rạch và vì thế

hiện tượng sạt lở mái bờ sông, kênh sẽ diễn ra nhiều hơn, phức tạp hơn là điều không thể tránh khỏi Do đó việc thực hiện nghiên cứu về giải pháp công trình bảo vệ bờ kênh ở ĐBSCL là điều cần thiết và mang tính thời sự

Công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực là tiến bộ kỹ thuật mới được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới Sử dụng công nghệ này có thể thi công trong điều kiện ngập nước, không xử lý nền móng, rút ngắn thời gian thi công ở hiện

trường, yêu cầu bố trí mặt bằng công trường nhỏ nên hạn chế đền bù giải toả Công nghệ thi công hạ cừ bằng ép rung kết hợp bơm nước thuỷ lực xói nền làm giảm ảnh hưởng chấn động phá hoại các công trình lân cận Ngoài ra các ứng dụng cừ bản BTCT dự ứng lực cho phép giảm tiết diện cừ thiết kế, tiết kiệm vật liệu (bêtông + sắt thép), giảm chi phí đầu tư so với các công nghệ cừ BTCT truyền thống

Thực trạng trên cho thấy ứng dụng công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực để xây dựng các công trình kè bảo vệ bờ sông, kênh rạch ở ĐBSCL hiện nay là giải pháp công nghệ mới góp phần giảm chi phí xây dựng công trình kè

Đề tài luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng cừ bản BTCT dự ứng lực xây

dựng công trình kè bảo vệ bờ kênh ở ĐBSCL, áp dụng cho đoạn kè Tân Thạnh trên kênh Đồng Tiến - Lagrange tỉnh Long An” là việc làm cần thiết và

có ý nghĩa khoa học

Ứng dụng giải pháp công nghệ mới cừ BTCT dự ứng lực để xây dựng kè bảo vệ và ổn định bờ sông, kênh rạch vùng ĐBSCL nói chung, áp dụng cho đoạn

kè Tân Thạnh trên kênh Đồng Tiến - Lagrange nói riêng là mục đích của đề tài này

- Kế thừa các kết quả nghiên cứu điều tra khảo sát thực tế về: Địa hình, địa mạo, địa chất, khí tượng thủy văn, các tài liệu về dòng chảy, biến hình lòng dẫn, dân sinh kinh tế và xu hướng phát triển của khu vực trong tương lai

- Tổng hợp, phân tích và đánh giá các tài liệu, số liệu có liên quan đến đề tài luận văn để xác định các quy luật tác động, vai trò các nhân tố chính đối với diễn biến xói lở bờ kênh rạch vùng ĐBSCL

- Mô hình toán để tính toán, thiết kế công trình kè

- Tìm ra được nguyên nhân gây xói lở bờ kênh rạch lớn ở ĐBSCL

- Đưa ra được tuyến công trình phù hợp và đề xuất được giải pháp ứng dụng công nghệ cừ BTCT dự ứng lực để xây dựng kè bảo vệ và ổn định bờ kênh vùng ĐBSCL

1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÓI LỞ

BỜ KÊNH RẠCH VÙNG ĐBSCL VÀ ĐỊNH HƯỚNG

CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT BẢO VỆ

1.1 Giới thiệu chung

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) thuộc lãnh thổ Việt Nam và nằm trong lưu vực sông Mekong Sông Mekong dài 4.200 km, chảy qua 6 nước là Trung Quốc, Myanmar, Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam, có diện tích lưu vực 795.000 km2, trong đó vùng Châu thổ 49.367 km2 ĐBSCL là phần cuối cùng của Châu thổ sông Mekong, bao gồm 13 tỉnh/thành là Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Trà Vinh, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bến Tre, An Giang, Kiên Giang, Bạc Liêu, Cà Mau và T.P Cần Thơ, với tổng diện tích tự nhiên khoảng 3,96 triệu ha, chiếm 79% diện tích toàn châu thổ và bằng 5% diện

tích toàn lưu vực sông Mekong [1]

ĐBSCL có vị trí rất quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của cả nước Với tiềm năng nông nghiệp to lớn, trong những năm qua, ĐBSCL luôn đóng góp trên 50% tổng sản lượng lương thực, quyết định thực hiện thành công chiến lược an ninh lương thực Quốc gia và chiếm chủ đạo trong xuất khẩu gạo (hơn 90%), từ 2005 đến nay mỗi năm trung bình 4,5 - 6,0 triệu tấn Đồng thời, ĐBSCL cũng cung cấp khoảng 70% lượng trái cây, trên 40% sản lượng thuỷ sản đánh bắt và trên 74,6% sản lượng thuỷ sản nuôi trồng của cả nước

Nổi bật lên nhất trong kết quả tăng trưởng của vùng phải kể đến sản lượng lúa từ 2005 đến nay luôn đạt trên 18,0 triệu tấn Trong 20 năm trở lại đây, cứ trung bình 5 năm ĐBSCL lại tăng thêm khoảng 2,5 triệu tấn hay trung bình mỗi năm tăng thêm 500 ngàn tấn Năm 2010 ước đạt trên 21 triệu tấn Tổng sản lượng hải sản năm 2008 đạt trên 2 triệu tấn, trong đó sản lượng nuôi trồng đạt trên 1,42 triệu tấn, đặc biệt sản lượng cá da trơn tăng nhanh trong mấy năm vừa qua

Kim ngạch xuất khẩu toàn vùng năm 2008 đạt 4,176 tỷ USD, trong đó thủy

sản chiếm 65% sản lượng và 90% sản lượng xuất khẩu cả nước Giá trị công nghiệp năm 2007 trên địa bàn đạt trên 85.820 tỷ đồng

Công, nông nghiệp, xuất khẩu phát triển đã đưa cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực, giảm nông nghiệp, tăng công nghiệp và dịch vụ, với tỷ lệ năm 2008 với nông - lâm - ngư nghiệp là 45,9% ; công nghiệp - xây dựng 21,3%; thương mại - dịch vụ 32,8% Đặc biệt khi nhìn lại kết quả chỉ số năng lực

cạnh tranh cấp tỉnh (PCI) các năm gần đây, vùng ĐBSCL được đánh giá khá lạc quan

Tầm quan trọng của ĐBSCL đối với cả nước được thể hiện ở ảnh hưởng to lớn của vùng trong cán cân phát triển chung, trong đó, sản lượng lương thực không chỉ luôn chiếm hơn 50% sản lượng toàn quốc, mà còn nhờ vào sự ổn định nên có tỷ trọng an ninh lương thực cao hơn hẳn so với 2 vùng Đồng bằng sông Hồng và Duyên hải miền Trung

Tuy nằm ở hạ lưu châu thổ sông Mekong, thừa hưởng nhiều thuận lợi từ vị trí địa lý, nguồn nước phong phú và được điều tiết tự nhiên bởi Biển Hồ, bờ biển

và vùng biển rộng lớn với nhiều tài nguyên, đất đai bằng phẳng, màu mỡ và được phù sa bồi đắp hàng năm, thủy sản dồi dào với nhiều giống loài , song ĐBSCL cũng phải luôn đối 2 mặt với không ít khó khăn và hạn chế trong điều

kiện tự nhiên, với những tác động không nhỏ và khôn lường từ các hoạt động ở thượng lưu, và hơn cả là với các mâu thuẫn giữa tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường ngay chính đồng bằng này

Trong tiến trình phát triển kinh tế - xã hội ở ĐBSCL, những hạn chế về điều kiện tự nhiên là rào cản không nhỏ, nếu không muốn nói là cực kỳ to lớn, đặc biệt đối với sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân Những hạn chế chính của điều kiện tự nhiên là (a) ảnh hưởng của lũ trên diện tích 1,9 triệu

ha ở vùng đầu nguồn; (b) mặn xâm nhập trên diện tích khoảng 1,2-1,6 triệu ha ở

vùng ven biển, ứng với độ mặn 4g/l; (c) đất phèn và sự lan truyền nước chua trên

diện tích khoảng 1,2 triệu ha ở những vùng thấp trũng; (d) thiếu nước ngọt cho

sản xuất và sinh hoạt trên diện tích khoảng 2,1 triệu ha ở những vùng xa sông,

gần biển; và (e) xói lở bờ sông, bờ biển xảy ra nhiều nơi và ngày càng nghiêm

trọng, cộng với nạn cháy rừng thường xảy ra, ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm trọng [1] …

Thêm vào đó, trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu ngày càng thể

hiện rõ nét và diễn biến phức tạp, đặc biệt là trên 2 yếu tố dòng chảy từ thượng lưu và nước biển dâng Nếu như tác động của BĐKH lên giá trị trung bình xảy ra

từ từ, phải mất hàng chục năm, thì tác động lên các giá trị cực trị xảy ra nhanh và ngày càng khốc liệt hơn Hơn 10 năm qua, ĐBSCL đã xuất hiện 3 năm lũ lớn liên tiếp là 2000, 2001 và 2002 (trong đó lũ năm 2000 được xem là lũ lịch sử: mực nước 5,06 m tại Tân Châu - An Giang); 8 năm liền có lũ dưới trung bình và nhỏ (trong đó có lũ năm 2008 và 2010 là 2 năm lũ nhỏ lịch sử); 8 năm liền dòng chảy kiệt dưới trung bình (trong đó năm 2004, 2008 và 2010 là những năm thấp hơn cả, gây hạn hán nghiêm trọng và xâm nhập mặn sâu kéo dài sang những tháng đầu năm 2011); thế nhưng vào mùa lũ thì đến cuối tháng 9 năm 2011 đỉnh

lũ đã lên mức 5,03 m (xấp xỉ đỉnh lũ lịch sử năm 2000) Bão lớn đổ bộ vào 2 năm 1997 (Linda) và 2006 (Durian); xói lở bờ sông, bờ biển xảy ra nhiều nơi với

số lần tăng hơn (trên sông Tiền các năm 2001, 2002, 2004, 2005, sông Hậu các năm 2009, 2010, 2011 và ven biển Cà Mau 2 năm gần đây); cháy rừng xảy ra vào năm 2002 ở Vườn Quốc gia U Minh Thượng; tố lốc xuất hiện ngày càng nhiều và nguồn nước ngày càng bị ô nhiễm [1]

1.2 Điều kiện tự nhiên

Hình 1.1 Bản đồ ĐBSCL [1] (Nguồn: Phân Viện KSQHTL Nam Bộ)

1.2.1 Khí hậu [1]

đạo, mang tính chất nhiệt đới gió mùa, mặt khác lại là vùng đồng bằng ven biển nên khí hậu trong vùng có sự pha trộn khí hậu hải dương với nền nhiệt độ cao và lượng mưa hàng năm dồi dào Chênh lệch nhiệt độ các tháng trong năm, giữa

ban ngày và ban đêm không lớn, nhiệt độ tăng khoảng 0,5o C/30 năm Tổng nhiệt

độ trung bình năm của vùng 9.500 - 10.0000C

và phân bố tương đối đồng đều trong năm đây là điều kiện rất thuận lợi cho hoạt động sản xuất của các ngành kinh tế nói chung và NTTS nói riêng

từ Đông sang Tây và từ Bắc xuống Nam, tuy nhiên sự chênh lệnh này không lớn

năm, góp phần thau chua, rửa mặn rất tốt Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

dụng tốt trong giữ ẩm đất; tuy nhiên còn phụ thuộc tính phân mùa mưa, khô rõ rệt trong vùng

mưa và gió Đông Bắc thịnh hành vào mùa khô Có nhiều giông, xuất hiện từ tháng 4 - 11 trong năm Trung bình một năm có 100 - 140 ngày giông

1.2.2 Hệ thống sông rạch

Chế độ thủy văn của Đồng bằng sông Cửu Long chịu sự chi phối hoàn toàn

của sông Mê Kông Sông Mê Kông bắt nguồn từ Trung Quốc, đi qua 5 nước trước khi chảy vào Việt Nam rồi đổ ra Biển Đông; Sông Mê Kông thuộc địa

phận Việt Nam được gọi là sông Cửu Long Từ Phnom Penh (Cam-Pu-Chia), nó chia thành 2 nhánh: bên phải là sông Bassac (sang Việt Nam gọi là Hậu Giang hay sông Hậu) và bên trái là Mê Kông (sang Việt Nam gọi là Tiền Giang hay sông Tiền), cả hai con sông này đều chảy vào khu vực Đồng bằng châu thổ rộng lớn ở Nam Bộ Việt Nam với chiều dài khoảng 220 - 250 km

Hệ thống sông Cửu Long gồm nhiều con sông lớn nhỏ như sau [2]:

giới tự nhiên giữa các tỉnh Đồng Tháp và Cần Thơ, Vĩnh Long và Cần Thơ, Hậu Giang và Vĩnh Long, Trà Vinh và Sóc Trăng và đổ ra biển trước đây theo ba

cửa: cửa Định An, cửa Ba Thắc, cửa Trần Đề Khoảng thập niên 70 cửa Ba Thắc

bị bồi lấp nên ngày nay sông Hậu chỉ còn hai cửa Đoạn rộng nhất của sông Hậu nằm ở huyện Cầu Kè (Trà Vinh) và huyện Long Phú (Sóc Trăng) khoảng gần 4

km

huyện Tân Châu (An Giang), Hồng Ngự và Cao Lãnh (Đồng Tháp), các tỉnh Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre Đến huyện Cai Lậy (Tiền Giang) sông Tiền chia thành bốn sông đổ ra biển qua sáu cửa:

Tiền Giang) và phía nam thị xã Gò Công, ra biển qua cửa Đại và cửa Tiểu

 Sông Hàm Luông: dài khoảng 70km, chảy qua phía nam tỉnh Bến Tre,

đổ ra cửa Hàm Luông

Trà Vinh, đổ ra biển qua cửa Cổ Chiên và cửa Cung Hầu

 Sông Ba Lai: dài khoảng 55km, chảy qua phía bắc tỉnh Bến Tre, đổ ra

biển theo cửa Ba Lai

Bên cạnh hệ thống sông Cửu Long, ĐBSCL còn có một số hệ thống kênh lớn khác như sau:

sông Sông Vàm Cỏ, sông Sở Thượng và Sở Hạ, sông Giang Thành, sông Châu Đốc, sông Cái Lớn và Cái Bé

- Hệ thống kênh đào: Vùng ĐBSCL có hệ thống kênh đào khá dày, mục đích phục vụ sản xuất nông nghiệp và giao thông thủy Hệ thống kênh đào gồm

kênh trục, kênh cấp I, kênh cấp II, và kênh nội đồng Hệ thống kênh đào nối sông Vàm Cỏ với sông Tiền; sông Tiền với sông Hậu; sông Hậu với Vịnh Thái Lan, sông Cái Lớn và một số sông khác và nối thông các vùng nằm sâu trong nội địa ra sông chính

1.2.3 Chế độ thủy triều

ĐBSCL có chế độ triều tương đối khác nhau giữa vùng biển phía Đông (từ Vũng Tàu đến Cà Mau) và vùng biển phía Tây (Vịnh Thái Lan)

- Khu vực biển phía Đông:

Bờ biển phía Đông kéo dài từ Vũng Tàu đến mũi Cà Mau, dài 400 km

chịu ảnh hưởng rõ rệt của chế độ thủy triều bán nhật triều không đều, biên

độ triều khá lớn trên 2 m, đạt tối đa 3,5 m Đặc biệt trong chu kỳ triều Maton (chu kỳ 19 năm) có thể lên đến 4 - 4,2 m Mỗi ngày có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống nhưng biên độ triều trong 2 lần khác nhau Trong

mỗi chu kỳ 1/2 tháng, có sự chênh lệnh đáng kể về biên độ kỳ nước cường Nước lớn thường xảy ra vào những ngày mồng 2 - 3 âm lịch, hoặc ngày 18

- 19 âm lịch Nước kém xảy ra vào thời gian giữa 2 kỳ nước cường (ngày 7

- 8 âm lịch hoặc 20 - 21 âm lịch)

Chế độ thủy triều nói trên diễn ra đều đặn suốt chiều dài 300 km dọc

bờ biển, chỉ riêng đoạn gần đến mũi Cà Mau thì mới có sự biến động lớn về tính chất và biên độ của thủy triều

Bờ biển phía Tây từ mũi Cà Mau đến Hà Tiên dài 250 km Khu vực này chịu chi phối bởi thủy với chế độ triều nhật triều không đều của vùng

biển vịnh Thái Lan, đoạn gần mũi Cà Mau bị ảnh hưởng của thủy triều biển Đông Triều phía Tây tiến vào đất liền qua các sông tự nhiên như sông Bảy Háp, sông Ông Đốc, sông Cái Lớn, sông Cái Bé, và một số kênh đào Biên độ trung bình triều phía Tây nhỏ hơn 1 m, tối đa không quá 1,1 - 1,2

m, trung bình khoảng 0,7 - 0,8 m, đồng thời chênh lệch giữa các vùng về biên độ ít, song tính chất thủy triều lại có một số điểm khác nhau về cơ bản

ở một số vùng Ví dụ như khu vực Rạch Giá thuộc chế độ thủy triều hỗn hợp, nhưng nghiêng về bán nhật triều, với số ngày trong tháng có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống (tức chịu ảnh hưởng chế độ nhật triều không đều thiên về bán nhật triều) Từ Rạch Giá đi về phía Hà Tiên thì triều hỗn

hợp lại thiên về nhật triều, với số ngày trong tháng có 1 lần dao động triều chiếm ưu thế

1.2.4 Chế độ ngập, lũ

Hàng năm sông Cửu Long chuyển trên 500 tỷ m3 nước ra đến biển với lưu lượng bình quân là 13.500 m3/s, trong đó 3/4 lưu lượng được đưa về trong mùa mưa lũ kéo dài 5 tháng từ tháng 5 đến tháng 10 hằng năm (mùa lũ), 1/4 lượng nước đưa ra biển trong 7 tháng còn lại (mùa kiệt) Lưu lượng cực đại trên sông

hằng năm vào tháng 9, tháng 10 và lưu lượng đạt cực tiểu vào tháng 4 Mặc dầu sông Cửu Long có lưu lượng và tổng lượng nước khá lớn nhưng các đặc trưng dòng chảy khác không lớn lắm do lưu vực của sông khá rộng

Hình 1.2 Bản đồ ngập lũ ĐBSCL (Nguồn: Hội đập lớn và phát triển nguồn nước)

Tổng lưu lượng lũ trung bình/ngày ở ĐBSCL (Qvđb) khoảng 40.000 m3/s, Qvđb lớn nhất có thể đạt 40.000 - 45.000 m3/s, trong đó:

lũ, sau đó theo sông Tiền qua cù lao Tứ Thường vào rạch Hồng Ngự (5 - 10%) sau đó quay lại sông Tiền

 Lũ tràn qua biên giới: 8.000 - 12.000 m3/s, chiếm 20 - 25% tổng lưu lượng lũ, gây ngập lũ ở Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên

Đốc đã gia tăng nhanh chóng, cộng với mưa nội đồng lớn làm xuất hiện ngập lũ

ở khu vực đầu nguồn ĐBSCL Khoảng từ 15 - 31 tháng 8, mực nước ở Tân Châu thường ở mức trên 3,5m và ở Châu Đốc trên 3,0m (chiếm 56% tổng số năm quan

trắc)

gian từ hạ tuần tháng 9 đến trung tuần tháng 10 (20/9 đến 10/10) với tần suất cao hơn vào thượng tuần tháng 10 (1-10/10) Trung bình 2 năm có một năm lũ vượt quá mức báo động III (trên 4.5m tại Tân Châu) Chênh lệnh mực nước lũ nhiều năm tại Châu Đốc là 2,24m và tại Tân Châu là 1,99m

So với lũ ở thượng lưu sông Mê Kông, thì ở sông Tiền và sông Hậu diễn ra

hiền hòa hơn: khi lũ ở Kratie (Campuchia) đạt trên dưới 10m thì biên độ lũ tại Tân Châu, Châu Đốc cũng chỉ khoảng 3,5 - 4,0m

Thời gian duy trì mực nước trên 3,0m tại Châu Đốc và trên 3,5m tại Tân Châu khoảng 3 tháng đối với năm lũ lớn và 2 tháng đối với năm lũ trung bình

Thời kỳ lũ lớn, cường suất lũ chỉ ở mức 3-4 cm/ngày trên dòng chính và 2 - 3 cm/ngày trong nội đồng

Lũ ở ĐBSCL thường là lũ một đỉnh, đạt lớn nhất vào khoảng nửa đầu tháng

10 Đôi khi xuất hiện đỉnh lũ trong tháng 8 hoặc đầu tháng 9, sau đó giảm đi chút

ít rồi tăng trở lại và đạt lớn nhất trong năm vào cuối tháng 9, đầu tháng 10 Những năm lũ kép thường là lũ lớn, thời gian duy trì mức nước cao kéo dài gây ngập lụt nghiêm trọng ở ĐBSCL

Đỉnh lũ Tân Châu thường sớm hơn Châu Đốc 3 - 5 ngày, đỉnh lũ Châu Đốc

sớm hơn đỉnh lũ Long Xuyên 5 - 7 ngày, đỉnh lũ Long Xuyên sớm hơn đỉnh lũ

Cần Thơ 15 - 20 ngày Những năm lũ lớn, nếu đỉnh lũ xảy ra vào thời kỳ triều

cường biển Đông thì tình hình ngập lũ càng nghiêm trọng ở ĐBSCL, vùng Tây sông Hậu cũng nằm trong tình hình đó

cm/ngày

1.3 Đánh giá hiện trạng sạt lở trên các kênh rạch lớn ở ĐBSCL

Xói lở là hiện tượng phổ biến trên hệ thống sông kênh rạch của ĐBSCL Xói lở hàng năm đã và đang gây nhiều thiệt hại đến mức mức báo động Hàng năm, nhà nước và nhân dân đã phải đầu tư rất nhiều tiền bạc của cải để bảo vệ nhà cửa, các cơ sở hạ tầng dọc theo các khu vực xói lở ven sông Hiện tượng xói

lở ở các triền sông (sông Hậu và sông Tiền) trong mùa lũ đã và đang đe dọa cuộc

sống hàng ngàn hộ dân sống ven sông Theo khảo sát mới nhất của Tổng cục Môi trường, Bộ TN-MT cho thấy tình trạng sạt lở bờ sông tại nhiều địa phương

ở ĐBSCL đang diễn biến rất phức tạp Ước tính từ sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng (1975) đến nay, tổng diện tích bị sạt lở khoảng 1.886 ha Gần đây, tình hình sạt lở trên các kênh rạch lớn ở ĐBSCL ngày càng nghiêm trọng.Dưới đây là một số thông tin ở một vài tỉnh điển hình

Theo thông tin từ Sở Khoa học - Công nghệ và Sở Tài nguyên - Môi trường

An Giang thì hàng năm tỉnh mất trên 3,7 triệu m³ đất do sạt lở đất gây thiệt hại trên 16 tỷ đồng Dọc sông Hậu thuộc địa bàn tỉnh An Giang có 25 điểm sạt lở Theo kết quả kiểm tra của Sở TN-MT tỉnh An Giang, toàn tỉnh hiện có 56 đoạn sông có nguy cơ sạt lở, trong đó 8 đoạn cảnh báo ở mức độ rất nguy hiểm Chỉ tính riêng xã Vĩnh Hòa, huyện Tân Châu đã có trên 40 ha đất bị sạt lở [12]

Hình 1.3 Sạt lở ở TP Long Xuyên - Tỉnh An Giang (Nguồn: [12])

Đồng Tháp là tỉnh bao gồm cả sông Tiền và sông Hậu, hàng năm cũng chịu ảnh hưởng nặng bởi dòng chảy của nước lũ nên cũng bị sạt lở nghiêm trọng Toàn tỉnh có 99 điểm sạt lở với tổng chiều dài hơn 172 km thuộc địa phận 44 xã, phường, thị trấn tập trung ở các huyện Hồng Ngự, Thanh Bình, Châu Thành và

thị xã Sa Đéc Tại các khu vực sạt lở nguy hiểm còn gần 3.000 nhà dân ven sông Nhiều nơi ăn sâu vào đất liền đến 25 m [12]

Hình 1.4 Sạt lở ở huyện Hồng Ngự - Tỉnh Đồng Tháp (Nguồn: [12])

Còn ở Cần Thơ thì tình trạng sạt lở bờ sông những năm gần đây không còn theo qui luật như trước là đến mùa nước đổ mới có sạt lở mà ngay cả trong mùa khô, nước chảy êm đềm, dòng sông Hậu không cuộn sóng nhưng sạt lở vẫn diễn

ra hai bên sông Cần Thơ cũng như ven sông Hậu Chỉ tính trong 3 năm trở lại đây, tình hình sạt lở ở bờ kè Phong Điền gây thiệt tài sản của người dân hàng tỷ đồng Tại quận Bình Thủy, hơn 1 tháng, tại phường Long Hòa đã xảy ra 2 vụ sạt

lở tại khu vực vàm rạch Cam [12]

Hình 1.5 Sạt lở Khu vực vàm Rạch Cam - TP Cần Thơ (Nguồn: [12])

Hiện nay, bờ sông Thốt Nốt thuộc quận Thốt Nốt và huyện Cờ Đỏ có trên

10 điểm sạt lở và có nguy cơ sạt lở cao, với tổng chiều dài khoảng 1km Dọc bờ sông khu vực Tràng Thọ A, phường Trung Nhứt, quận Thốt Nốt, bờ sông thẳng đứng, có hàm ếch ăn sâu chực chờ đổ xuống sông Tại khu vực này có 7 hộ dân

bị ảnh hưởng bởi vụ sạt lở bờ sông đang buộc phải di dời khẩn cấp Tính chung, toàn thành phố Cần Thơ có 26 điểm sạt lở dọc sông Hậu, sông Cần Thơ [12]

Hình 1.6 Sạt lở cầu Trà Niềng - TP Cần Thơ (Nguồn: [12])

1.4 Tổng kết các kết quả nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ trên kênh rạch và những vấn đề tồn tại

1.4.1 Kết quả nghiên cứu và ứng dụng công trình bảo vệ bờ trên kênh rạch

1.4.1.1 Cỏ chống xói Vetiver

Cỏ Vetiver có tên khoa học là Vetiver zizanoides là loại cỏ lưu niên thuộc

họ Andropogoneae Cỏ Vetiver là một trong những giống cỏ chống xói mòn, sạt

lở đất được các nhà khoa học đánh giá hiệu quả nhất hiện nay vì các đặc tính

chống xói tốt như: bộ rễ phát triển nhanh, khoẻ, cắm sâu vào lòng đất hình thành

một dàn cừ sống sâu 3 - 4m, thân cây thẳng đứng, không bò lan, phát triển tốt trên nhiều địa hình khác nhau Cỏ Vetiver thích hợp cho 3 vùng sinh thái: ngọt,

lợ và mặn đều có khả năng thích ứng, phát triển và chống xói mòn sạt lở Với tính ưu việt như trên hiện nay cỏ Vetiver đang được đang được dùng để chống xói mòn, sạt lở cho các mái kênh, đê [13]…

Hình 1.7 Cỏ Vetiver chống xói trồng trên bờ kênh ở An Giang (Nguồn : [13 ] )

 Ưu điểm:

• Cỏ Vetiver có một bộ rễ nhiều sợi ăn sâu vào đất đến 3m, có thể chịu được tác dụng của sóng, dòng chảy

• Loại cỏ này chịu hạn hán, ngập lụt

• Nó chịu mọc ở tất cả các loại đất, bất kể độ màu mỡ, độ pH, hoặc độ mặn

• Cỏ Vetiver là loại cỏ rẻ, dễ trồng, dễ chăm sóc và dễ nhổ Có tuổi thọ cao, không trở thành cỏ dại

• Có khả năng chống được phần nhiều các loại bệnh, mùi thơm của nó đẩy lùi các loài gặm nhấm và các loài phá hoại khác

 Nhược điểm:

• Thời gian ngập úng hơn 45 ngày thì loại cỏ này thường hay bị chết

• Cỏ Vetiver không trồng được trong những vùng chịu ảnh hưởng của sóng lớn

1.4.1.2 Cừ thép

Cừ thép hay còn gọi là cừ Larssen, cọc bản… là một cấu kiện dạng tấm có các rãnh khoá (me cừ) để hợp thành một tường chắn khép kín, nhằm mục đích ngăn nước và chắn đất trong hầu hết các trường hợp ứng dụng Ván cừ bao gồm các mặt cắt thu được bằng cách cán, kéo, gấp nếp - dập hoặc được tạo hình bằng cách lắp ráp các bộ phận đã được cán Những mặt cắt này được gắn với nhau

bằng cách khoá liên động hoặc bằng cách mang các cạnh dọc đặt cạnh nhau Với

mục đích này, ít nhất trên các cạnh dọc, cả hai kiểu đều có các bộ phận nối (rãnh, bích, khoá liên động…)

Cừ thép đã được sử dụng cho mọi kết cấu công trình tạm (làm xong nhổ lên) cũng như vĩnh cửu Ngày nay, trong lĩnh vực xây dựng, cừ thép được sử dụng ngày càng phổ biến Từ các công trình thủy công như cảng, bờ kè, cầu tàu, giếng kín, đê kè chắn sóng, công trình cải tạo dòng chảy, công trình cầu, đường

hầm đến các công trình dân dụng như, tầng hầm, nhà công nghiệp, ngăn chống cho các hố đào nền móng, xử lý nước thải, các đường vượt, hầm ngầm [14]

Hình 1.8 Cừ thép chống xói lở trên bờ kênh (Nguồn : [14 ] )

 Ưu điểm:

• Khả năng chịu ứng suất động khá cao (cả trong quá trình thi công lẫn trong quá trình sử dụng)

• Khả năng chịu lực lớn trong khi trọng lượng khá bé

• Cừ thép có thể nối dễ dàng bằng mối hàn hoặc bulông nhằm gia tăng chiều dài

• Cừ thép có thể sử dụng lại nhiều lần, do đó có hiệu quả về mặt kinh tế

 Nhược điểm:

• Nhược điểm của cọc ván thép là tính bị ăn mòn trong môi trường làm việc

1.4.1.3 Cừ Bêtông dự ứng lực

Cừ bê tông DƯL đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành giao thông,

cầu cảng; đối với công trình thủy lợi được dùng để làm cọc bê tông và tường chắn đất cho các công trình kè sông, kè biển [15]

Hình 1.9 Cừ ván BT DUL bảo vệ bờ ở Kiên Giang (Nguồn : [15] )

• Tiết kiệm vật liệu BT do kích thước mặt cắt nhỏ nhưng khả năng chịu lực cao

 Nhược điểm:

• Công nghệ chế tạo phức tạp hơn cọc đóng thông thường

• Thi công đòi hỏi độ chính xác cao, thiết bị thi công hiện đại hơn (búa rung, búa thuỷ lực, máy cắt nước áp lực )

• Ma sát âm (nếu có) tác dụng lên cọc tăng gây bất lợi khi dùng cọc ván chịu lực như cọc ma sát trong vùng đất yếu

• Khó thi công theo đường cong có bán kính nhỏ, chi tiết nối phức tạp làm hạn chế độ sâu hạ cọc

1.4.1.4 Thảm bê tông tự chèn P.Đ.Tac

Theo tác giả của sáng chế thì đây là loại thảm bê tông mới được ứng dụng trong những năm gần đây và đang được sử dụng rộng rãi đối với các loại kè trong cả nước, đặc biệt là các tỉnh đồng bằng Nam Bộ Loại viên thảm này được thi công trong xưởng, đảm bảo chất lượng bêtông cao Các viên thảm đan và liên kết với nhau bởi 3 lớp: Lớp trên là bê tông tấm được ghép khít với nhau để che chắn tác động thuỷ lực xuống nền Lớp thứ 2 là lưới thép liên kết đan cài các viên bê tông (dày 4-6 cm, nặng từ 20-25 kg) tạo thành thảm Lớp thứ 3 là hệ chân định vị tự chèn làm nhiệm vụ che kín các khe lắp ghép, liên kết trọng lượng Lớp thứ 2 và 3 có tác dụng thay thế lớp đệm đá, dày 10 cm làm giảm lưu

tốc dưới nền, hạn chế hiện tượng xói nền 3 lớp này liên kết với nhau tạo thành 1

mảng mềm rất ổn định, chịu được tác động của sóng biển lớn, có khả năng tự dàn trải thảm trên nền đất mềm yếu, lún không đều, gồ ghề không bằng phẳng,

tự nén ép, điều chỉnh nền dần tới ổn định, làm nhiệm vụ của bè đệm chống lún

và lún không đều, tạo thành mảng mềm bê tông tự chèn bền vững [16] Tuy

nhiên, cũng có nhiều ý kiến cho rằng chính liên kết giữa các viên thảm không thể

dịch chuyển được làm cho thảm bị cứng, khó biến dạng và chỉ thích hợp với nền đất cứng hoặc vùng bãi biển có cát thô, không phù hợp lắm với điều kiện địa

chất ở ĐBSCL Những “ưu điểm” đặc biệt như tác giả “quảng cáo” vẫn phải chờ

kết, mái bờ được bọc một lớp áo có khả năng chống xói lở bờ do tác động của dòng chảy, ứng dụng rộng rãi ở các nước công nghệ phát triển tiên tiến như Mỹ,

Nhật Bản, Hà Lan, Hàn Quốc…[5]

Hình 1.11 Thảm Bê tông FS bảo vệ bờ (Nguồn : [5] )

 Ưu điểm:

• Thi công nhanh, ít ảnh hưởng tới mội trường

• Với bơm có áp lực lớn vữa bê tông sẽ tự dàn trải che kín nền

• Trải liên tục từ dưới lên trên

 Nhược điểm:

• Túi thảm được sản xuất bằng công nghệ hiện đại của nước ngoài nên phải nhập khẩu dẫn đến giá thành cao

• Công nghệ thi công phức tạp, thiết bị thi công chuyên dụng lớn

• Dễ hư hỏng cục bộ khi mái bờ sông lún không đều

1.4.1.6 Một giải pháp chủ động điều chỉnh dòng chảy - mỏ hàn chảy luồn

Đây có lẽ là một công trình duy nhất đã được ứng dụng ở ĐBSCL Không

giống với các loại công trình trực tiếp bảo vệ bờ bằng biện pháp “gia cố ổn định mái bờ” như trên đây đã trình bày, công trình dạng kè luồn - mỏ hàn là công trình bố trí theo phương ngang của dòng chảy, gốc nối với một bờ, đầu vươn ra lòng sông Mỏ hàn có tác dụng đẩy trục động lực dòng chảy ra xa bờ, xói sâu lòng sông phần ngoài, gây bồi lắng giữa các mỏ hàn, tạo bờ mới Có tính năng

điều chỉnh dòng chảy và phá sóng.[10]

Hình 1.12 Kè luồng - mỏ hàn (Nguồn : [10] )

 Nhược điểm:

• Phương án này có vốn đầu tư xây dựng tương đối lớn

• Ảnh hưởng đến giao thông thủy

• Điều kiện thi công cơ giới, đơn vị thi công cần phải có thiết bị và kinh nghiệm thực tế

• Thông thường khi thiết kế mỏ hàn ta phải thí nghiệm mô hình vât lí để kiểm chứng các thông số của mỏ hàn, sẽ kéo dài thời gian và tăng kinh phí đầu tư

1.4.2 Những vấn đề còn tồn tại

Tình trạng xói lở bờ đã và đang tác động rất lớn đến đời sống của người dân, đến sự phát triển kinh tế - xã hội và các quy hoạch của từng tỉnh, từng địa phương Một số công trình bảo vệ bờ đã được đầu tư xây dựng và hầu hết đều phát huy hiệu quả sử dụng, đặc biệt là ở các công trình được đầu tư một cách bài

bản và khoa học Về cơ bản đã khống chế được các hiện tượng sạt lở bờ, bảo đảm an toàn đê, một phần nào về luồng lạch giao thông thủy

Công tác chỉnh trị sông đã đi từ bị động, đơn giản, thô sơ, từng bước chuyển sang các giải pháp chủ động, tích cực và sử dụng vật liệu, cấu kiện theo công nghệ mới

Tuy vậy, những tiến bộ về khoa học kỹ thuật, vật liệu, công nghệ trong lĩnh

vực công trình bảo vệ bờ được áp dụng vẫn còn hạn chế bởi nhiều lý do khác nhau, ngoài những ứng dụng đạt hiệu quả tốt, vẫn còn một số công trình bị hư

hỏng chỉ sau một thời gian xây dựng như: công trình bảo vệ đê biển dài 600m

bằng thảm rọ đá khu vực xã Hiệp Thạnh, huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh Công trình kè sông Đình Trung dài 446m và kè chợ Rạch Chanh dài 48m, TP Cao Lãnh, Đồng Tháp Công trình kè sông Thu Bồn xã Duy Châu, huyện Duy Xuyên, Quảng Nam Công trình kè biển xã Tam Thanh, thành phố Tam Kỳ Công trình thuộc dự án chỉnh trị cửa Đà Nông xã Hòa Hiệp Nam, huyện Đông Hòa, Phú Yên Công trình ứng dụng công nghệ mới Stabiplage chống xói lở bờ biển Hòa Duân, xã Phú Thuận, Phú Vang, Thừa Thiên Huế… Qua nghiên cứu, đánh giá rút kinh nghiệm ở các công trình này đều có những vấn đề tồn tại ở một trong các giai đoạn quy hoạch, thiết kế hoặc thi công

Không phải bất cứ một công nghệ mới là có thể ứng dụng tốt cho mọi vùng,

mỗi hiện tượng xói lở bờ đều có những đặc thù riêng cần được nghiên cứu một cách khoa học mới có thể tìm ra biện pháp công trình phù hợp và hiệu quả Điển hình như Kè Nhơn Mỹ tại ấp Mỹ Huề, xã Nhơn Mỹ, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng với kinh phí đầu tư khoảng 23 tỷ đồng để xây dựng bờ kè dài trên 550m

để chống sạt lở Tuy nhiên, vào giữa tháng 9/2010, một đoạn kè mới thi công dài trên 120m đổ sập gần 50%, kéo theo 7 căn nhà chìm xuống sông, tuy không có thiệt hại về người nhưng thiệt hại tài sản lên đến hàng tỷ đồng Nguyên nhân là

do đoạn sông này rất sâu, có chỗ sâu trên 10m nhưng đơn vị thi công chỉ đóng

cọc bê tông dài 13m rồi bơm cát vào nên sức trụ của dàn cọc chống không chịu nổi áp lực Theo qui hoạch, bờ kè được xây dựng có chiều rộng khoảng 6m tính

từ mép đường ra đến sông, nhưng chỗ bị sạt lở rộng trên 15m [12]

Hình 1.13 Kè Nhơn Mỹ, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng (Nguồn : [12])

Sau khi xác định được nguyên nhân sự cố, UBND tỉnh và các ngành chức năng đã yêu cầu đơn vị tư vấn thiết kế điều chỉnh phương án kỹ thuật xây dựng như: phương án tính toán có thể là kè mềm, dịch tuyến vào trong, chuyển phương án xây dựng bờ kè vách đứng sang phương án xây dựng mái nghiêng, hạ

độ sâu của hệ thống cọc chịu lực để phù hợp với đặc điểm địa chất của vùng đất yếu chịu sự tác động mạnh về thủy lực, thủy văn,… nhưng vẫn đảm bảo không vượt tổng mức phương án đầu tư được duyệt; đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật và chất lượng công trình và trong quá trình tính toán phải sử dụng số liệu địa chất chính xác, phù hợp, an toàn nhất do đây là vùng đất yếu, áp lực thủy triều lớn, hiện tượng sạt lở khá nghiêm trọng

1.5 Định hướng các giải pháp kỹ thuật bảo vệ bờ kênh rạch ở ĐBSCL

Công trình bảo vệ bờ trên sông trên hệ thống sông Cửu Long nói chung khá

đa dạng, phong phú với các hình thức khác nhau Hầu hết các công trình bảo vệ

bờ đều mang tính bị động, tức là “mặc cho bờ sông một chiếc áo giáp” bảo đảm không xói được dưới tác động của dòng chảy

Các công trình kiên cố dạng bị động chống xói lở bảo vệ bờ bờ trên hệ

thống sông Cửu Long được đề nghị xây dựng để bảo vệ chống xói lở bờ sông, kênh, rạch dưới tác động của dòng chảy là chính, tại các vị trí sông có độ sâu lớn (trên 4,0 m), vận tốc dòng chảy lớn (trên 0,50 m/s) Công trình dạng này thường

do nhà nước đầu tư do kinh phí xây dựng lớn Dạng công trình này đã được ứng

dụng ở hầu hết các công trình kiên cố trên hệ thống sông Cửu Long Công trình

kiên cố dạng bị động được áp dụng rộng rãi là do bảo đảm kỹ thuật và kinh tế, trong đó đa số bảo vệ bờ sông ở các khu vực đông dân cư (thành phố, thị xã, thị

trấn v.v…) Công trình dạng này bảo đảm “tôn tạo cảnh quan” khu vực, không tác động nhiều vào dòng chảy, đảm bảo thuận tiện trong giao thông thủy Thông thường kinh phí xây dựng công trình nhỏ hơn nhiều so với các giải pháp công trình chủ động khác (như mỏ hàn cứng, mỏ hàn mềm, tường hướng dòng v.v…) Tuy nhiên xói lở, bồi lắng lòng dẫn ở một số đọan sông phân lạch trên sông

Cửu Long đã và đang làm cho một nhánh bị giảm lưu lượng nước, có nguy cơ bị thoái hóa, gây bồi lắng quá mức và ở nhánh khác bị xói lở quá mức Ở nhánh sông bị bồi lắng, hiện tượng này đã và đang làm giảm nguy cơ thóat lũ và cản trở giao thông thủy quốc tế đến mức báo động Các khu vực bị bồi lắng điển hình là: đầu cù lao Long Khánh - sông Tiền (đọan sông Tân Châu - Hồng Ngự), nhánh trái cù lao Ông Hổ - sông Hậu (đọan Thành phố Long Xuyên), thượng lưu đọan cong Cái Bè - sông Tiền, nhánh trái sông Tiền (đọan Mỹ Thuận - Vĩnh Long) v.v… Các nhánh sông đối diện với các nhánh thoái hóa nêu trên đã bị gia tăng lưu lượng và đang phát triển mạnh, gây xói lở và phải xây dựng nhiều đọan kè

bảo vệ bờ như kè Long Xuyên (sông Hậu), kè Sa Đéc (sông Tiền), kè Vĩnh Long (sông Cổ Chiên) v.v… với kinh phí xây dựng kè lên tới hàng ngàn tỷ đồng Tuy nhiên các biện pháp công trình đã áp dụng thường là dạng bị động, chưa tác động vào dòng chảy bằng công trình chủ động để phân chia dòng chảy điều hòa cho các nhánh sông hợp lý, để vừa giảm bồi lắng, vừa giảm xói lở [9]

Vì những lý do nêu trên, việc nghiên cứu các giải pháp công trình bảo vệ

bờ chủ động để giải quyết vấn đề xói lở, bồi lắng trên phương diện vĩ mô ở hệ thống sông Cửu Long là rất cần thiết

2 CH ƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỪ BẢN BTCT

DỰ ỨNG LỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ

2.1 Giới thiệu về công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực

Cách đây hơn 50 năm, Tập đoàn PS MITSUBISHI (Nhật Bản) đã phát minh ra loại “cọc ván BTCT dự ứng lực” với kiểu dáng hình học dạng sóng của

mặt cắt tiết diện và đã được xây dựng thử nghiệm rất có hiệu quả ở Nhật

Cọc ván BTCT - DUL được ứng dụng lần đầu tiên tại Việt Nam khoảng năm 1999 - 2001 tại cụm công trình nhiệt điện Phú Mỹ - Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, làm kênh dẫn nước giải nhiệt cho nhà máy tuốc bin khí với chiều dài trên 1.000m, chiều rộng 45m, chiều sâu 8,7m Với sự giúp đỡ của các nhà tư vấn Nhật Bản và đặc biệt sự hướng dẫn trực tiếp công nghệ thi công lắp đặt của Nhà sáng chế ra cọc ván BTCT - DUL - Tiến sĩ ITOSHIMA Hiện nay kênh này vẫn bền vững và Nhật đã chuyển giao công nghệ này cho ta

Công nghệ cọc ván BTCT dự ứng lực có nhiều tính năng vượt trội như 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 Do sản xuất tại công xưởng theo quy trình công nghệ tiên tiến của Nhật Bản nên chất lượng được kiểm soát chặt chẽ, năng

suất cao, chủng loại sản phẩm đa dạng, đáp ứng theo nhiều dạng địa hình và địa

chất khác nhau

Tuổi thọ công trình cũng được nâng cao lên, bởi cọc ván BTCT dự ứng lực được sản xuất từ những vật liệu có cường độ cao, khả năng chịu lực tốt nên giảm được rất nhiều trọng lượng vật tư cho công trình, dễ thay thế cọc mới khi những cọc cũ gặp sự cố Hơn nữa, cũng nhờ thép được chống gỉ, chống ăn mòn, không

bị oxy hóa trong môi trường nước mặn cũng như nước phèn, chống được thẩm thấu nhờ sử dụng bằng vật liệu Vinyl cloride khá bền vững

Ngoài ra, giá thành công nghệ này dễ chấp nhận so với công nghệ truyền thống, thi công dễ dàng và chính xác, không cần mặt bằng rộng, chỉ cần xà lan

và cẩu, vừa chuyên chở cấu kiện vừa ép cọc là có thể thi công được Một ưu điểm nữa là trong xây dựng nhà cao tầng dùng móng cọc ép ở các thành phố, có

thể dùng cọc ván BTCT dự ứng lực ép làm tường chắn chung quanh móng, để khi ép cọc, đất không bị dồn về những phía có thể gây hư hại những công trình

• Do điều kiện ngập lũ và mưa kéo dài ở ĐBSCL đã làm mất tính ổn định của tường cọc bản

• Làm giảm cường độ chống cắt của đất

• Làm tăng trọng lượng của khối đất trượt

• Gây nên áp lực thuỷ tĩnh trong phạm vi kẻ hở tiếp giáp ở phía trên mặt đất đắp và tác dụng lên lưng tường

• Gây nên áp lực thuỷ động tác dụng lên khối đát trượt trong phạm vi mặt trượt

Để hạn chế tác dụng có hại nêu trên, trong trường hợp cấn thiết người ta thường bố trí tầng lọc ngược áp sát với lưng tường và có lỗ thoát nước qua thân tường : Tác dụng trừ khử được mọi áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên lưng tường kể

cả áp lực do nước mưa đọng lại trong kẻ hở tiếp giáp

 Áp l ực đất theo ứng suất tổng khi xét ngắn hạn:

- Đối với đất dính khi chịu tải, nếu xét ngắn hạn (tức thời) thì xem như ở điều kiện không thoát nước Do vậy, phải sử dụng các chi tiêu cơ lý của đất trong thí nghiệm cắt nhanh không thoát nước Cụ thể là góc nội ma sát ϕu ≈ 0 và

lực dính c ứng với giá trị cu Giá trị cu có thể nhận được bằng thí nghiệm nén đơn : Qu = 2cu

- Trường hợp tường cọc bản xem như thẳng đứng, không xét ma sát giữa tường và đất, mặt đất nằm ngang, hệ số áp lực chủ động và bị động như sau : Ka

 Áp l ực đất theo ứng suất hiệu quả khi xét dài hạn:

- Đối với đất cát khi chịu tải, nếu xét dài hạn thì xem như ở điều kiện thoát nước Do vậy, phải sử dụng các chỉ tiêu cơ lý của đất trong thí nghiệm cắt thoát nước (cắt cố kết) Cụ thể là góc nội ma sát ϕ’

và lực dính c’

- Giá trị cường độ áp lực chủ động và áp lực bị động được tính với ứng suất

hiệu quả, xác định theo công thức của Coulomb hay Rankine như sau:

- Theo thời gian giá trị lực dính mềm Cc sẽ giảm dần đến giá trị 0

- Lực dính Cw = Cc + Σw nên Cw cũng sẽ giảm đi và lúc đó giá trị áp lực đất chủ động sẽ tăng lên và giá trị áp lực bị chủ động sẽ giảm đi và công trình sẽ

bất lợi

 Hi ện tượng đất bị tăng độ ẩm:

- Khi độ ẩm trong đất tăng lên, lực dính mềm Σw giảm đi cũng sẽ dẫn đến kết quả tương tự như trường hợp Cc bị giảm

 Hi ện tượng biến loãng:

- Đất cát hạt mịn bão hoà nước chịu tải trọng động có khả năng gây ra hiện tượng biến loãng Lúc ấy, áp lực nước lỗ rỗng tăng lên đột ngột làm cho cát ở trong trạng thái lơ lửng (đất trở nên như nước) Cả 2 đều làm cho áp lực đất chủ động tăng lên và áp lực bị động giảm đi đến gần bằng áp lực đất tĩnh (σ = γz)

Ma sát âm lên cọc xảy ra khi độ lún của đất nền lớn hơn chuyển dịch của cọc tại độ sâu tương ứng :

1ni i

m

f l n

 Tường cọc bản không neo :

Phụ thuộc vào độ cứng của EJ tường cọc bản, các dạng của lực tác dụng: lực ngang H, mômen M ở đầu tường cọc bản và áp lực đất E phân bố dọc theo chiều cao của tường cọc bản, phụ thuộc vào độ đóng sâu nông vào nền đất tốt hay yếu mà tường cọc bản không có neo thể co ba sơ đồ biến dạng sau :

- Sơ đồ a: tường cọc bản có độ cứng tương đối lớn, độ cắm sâu đủ, lực ngang H tương đối lớn, mômen nhỏ, tường cọc bản chỉ xoay quanh một điểm D nằm sâu trong đất

- Sơ đồ b: tường cọc bản mềm hơn, mômen M lớn hơn tường cọc bản có thêm biến dạng cong ngoài chuyển vị xoay quanh điểm D như sơ đồ a

- Sơ đồ c: khi có áp lực E của đất, tường cọc bản mềm hơn hai trường hợp trên, tường cọc bản có thể uốn cong ở giữa và ở dưới điểm D

- Sơ đồ a’: Điểm neo được ghìm chặt, nền đất tốt độ chôn sâu đủ, độ cứng

EJ của tường cọc bản không lớn thì tường cọc bản bị uốn như đầm có hai gối B

và D

- Sơ đồ b’: nền đất xấu độ chôn sâu nhỏ hoặc không bằng giá trị giới hạn, điểm neo không ghìm chặt thì tường cọc bản có xu hướng chuyển dịch tịnh tiến

ra phía trước kè cùng với chuyển vị cong

- Sơ đồ c’: khi điểm neo trùng với đỉnh tường cọc bản, nền đất tương đối tốt thì biến dạng của tường cọc bản gần giống như sơ đồ a’, chỉ khác điểm A trùng

với điểm B và chỉ là một điểm

C

B

 Tính toán chi ều dài cọc ván và moment

d 2 e 3 f

4 f

P =qλ − c λ

- Tại b: Vị trí nước ngầm (hay mực nước rút, mực nước ngập lũ…)

b a

P = γ′L +λL q+ λ − c λ

2

2 2

2

c

P = c λ

Trong đó

- γ : dung trọng tự nhiên của đất

- γ’ = γđẩy nổi = γbão hoà - γnước

- Tại d: Vị trí đầu tiên giữa 2 lớp đất bên dưới mặt nạo vét

(Lực trên đoạn e-f)

Tính di: khoảng cách từ các lực Pi đến cạnh lớn của hình thang

0

2 3

2

2 3

d c

e f e f

Quá trình được tính lặp bằng cách thay đổi L4 sao cho thoả được điều kiện:

ΣMf=ΣMc=0 Từ đó, ta xác định được chiều dài cọc

Lcọc = L0 + L1 + L2 + L3 + L4