Nghiên cứu ổn định và biến dạng của công trình tường cọc bản bảo vệ nhà dân dụng 3 đến 5 tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở đồng bằng sông cửu long

Nội dung: Phần I: TỔNG QUAN Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về một số dạng công trình tường cọc bản dùng để chống xói lở và bảo vệ các công trình dân dụng từ ba đến năm tầng ven sông ở

-

TRẦN MINH TÙNG

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ DÂN DỤNG 3 ĐẾN 5 TẦNG VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2003

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: TRẦN MINH TÙNG Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 28/05/1978 Nơi sinh: Phú Yên

Chuyên ngành: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mã số ngành: 31.10.02

I - TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ DÂN DỤNG 3 ĐẾN 5 TẦNG VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1.Nhiệm vụ: Nghiên cứu ổn định và biến dạng của công trình tường cọc bản bảo vệ nhà

dân dụng 3 đến 5 tầng ven sông trong diều kiện đất yếu và lũ lụt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

2 Nội dung:

Phần I: TỔNG QUAN

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về một số dạng công trình tường cọc bản dùng để chống xói lở và bảo vệ các công trình dân dụng từ ba đến năm tầng ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN

Chương 2: Nghiên cứu những đặc điểm cơ bản về địa chất công trình, địa chất thủy văn của đất yếu ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Chương 3: Nghiên cứu một số dạng cấu tạo của tường cọc bản bảo vệ công trình nhà từ

3 đến 5 tầng trên đất yếu ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Chương 4: Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết tính toán ổn định và biến dạng của công trình tường cọc bản

Chương 5: Nghiên cứu giải pháp tính toán tường cọc bản bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng

Chương 6: Tính toán ứng dụng tường cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực để bảo vệ công trình nhà từ 3 đến 5 tầng ở đồng bằng sông cửu long

Phần III: NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

Chương 7: Nhận xét và kiến nghị

III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

GS.TSKH Lê Bá Lương GS.TSKH Lê Bá Lương ThS Võ Phán

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày tháng năm

bản thân còn nhận được sự giúp đỡ của nhiều người Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả mọi người đã giúp tôi hoàn thành Luận án tốt nghiệp này

Đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Giáo Sư Tiến sĩ Khoa Học Lê Bá Lương, người trực tiếp hướng dẫn tôi bước vào con đường nghiên cứu khoa học, giúp tôi định hướng được mục tiêu và phương hướng nghiên cứu Tôi đã nhận được từ Giáo Sư sự hướng dẫn tận tình và nhiều lời góp ý kiến rất cần thiết để hoàn thành Luận án này

Xin chân thành cảm:

Giáo Sư Tiến Sĩ Khoa Học Nguyễn Văn Thơ

Tiến Sĩ Cao Văn Triệu

Đã tận tình hướng dẫn và góp ý kiến thật xác đáng giúp tôi hoàn thành tốt Luận án này

Xin chân thành cảm ơn Tiến Sĩ Châu Ngọc Aån và tất cả các thầy cô giáo trong ban giảng huấn vì tất cả những điều tốt đẹp mang lại cho học viên cao học trong suốt hai năm qua

Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng Quản lý khoa học và Đào tạo sau đại học đã giúp đỡ trong suốt quá trình đào tạo

Xin chân thành cảm ơn Phó Giáo Sư Tiến Sĩ Lê Phu – trưởng khoa Kỹ Thuật Công Trình TRường Đại Học Bán Công Tôn Đức Thắng và các bạn đồng nghiệp thuộc Trường Đại Học Bán Công Tôn Đức Thắng vì đã hết lòng giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận án này

Tp HCM, 08/2003

Trần Minh Tùng

Họ và tên: Trần Minh Tùng

Ngày, tháng, năm sinh : 28-05-1978 Nơi sinh: Tuy Hòa- Phú Yên Địa chỉ liên lạc:

98 Ngô Tất Tố Phường 19 Quận Bình Thạnh Thành Phố Hồ Chí Minh

Điện thoại (08)9405795 - 0908193457

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1996 – 2001: Kỹ sư xây dựng chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, thuộc Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh

2001-2003: Học cao học ngành công trình trên đất yếu thuộc Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC:

2001 đến nay: Công tác tại Trường Đại Học Bán Công Tôn Đức Thắng

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

Cán bộ chấm nhận xét 1: GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS CAO VĂN TRIỆU

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm

-

Việc xây dựng các công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng ven sông

ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long là một yêu cầu cấp bách Tuy nhiên, Đồng Bằng Sông Cửu Long là khu vực có nhiều sông ngòi, hàng năm do đặc điểm ngập lũ và xói lở nên các công trình xây dựng ven sông đều cần phải được bảo vệ Có nhiều dạng công trình khác nhau dùng để chống xói lở bờ sông bảo vệ công trình, trong đó công trình tường cọc bản là dạng kết cấu có hiệu quả chống xói lở cao nhất nên thường được dùng để bảo vệ các công trình quan trọng

Trong điều kiện đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long việc tính toán và xây dựng các dạng công trình tường cọc bản bảo vệ công trình nhà dân dụng từ

ba đến năm tầng thường gặp những khó khăn Do vậy, mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu giải pháp cấu tạo và tính toán hệ tường cọc bản bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long Với mục tiêu này, nội dung nghiên cứu của đề tài được chia thành các nội dung chính sau:

Phần I: Tổng quan gồm một chương, phần này nghiên cứu tổng quan về một số dạng công trình tường cọc bản dùng để chống xói lở và bảo vệ các công trình dân dụng từ ba đến năm tầng ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Phần II: Nghiên cứu đi sâu phát triển gồm năm chương, từ chương hai đến chương sáu

Chương 2 Nghiên cứu những đặc điểm cơ bản về địa chất công trình, địa chất thủy văn của đất yếu ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Chương 3 Nghiên cứu một số dạng cấu tạo của tường cọc bản bảo vệ công trình nhà từ 3 đến 5 tầng trên đất yếu ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 4 Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết tính toán ổn định và biến dạng của công trình tường cọc bản

Chương 5 Nghiên cứu giải pháp tính toán tường cọc bản bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng

Chương 6 Tính toán ứng dụng tường cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực để bảo vệ công trình nhà từ 3 đến 5 tầng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Phần III: Nhận xét và kết luận gồm một chương Trong đó đưa ra các nhận xét và kiến nghị cho việc tính toán và cấu tạo hệ tường cọc bản, ngoài ra phần này cũng nêu lên các vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu tiếp

-

It is very necessary to build three to five store-houses or buildings along the river in MeKong delta in recent years However, there are many rivers and canals in the MeKong delta and their annual floods have caused erosion, so the constructions along river in the MeKong delta must be protected In reality, there are so many types of construction have been built to protect buildings from river erosion Among them, soil retaining walls provides the most effect in fighting erosion, hence it is usually used to protect important houses or buildings

The way to calculate and construct soil retaining walls to prevent three to five story buildings from river erosion in the conditions of soft soil in the Mekong Delta is now considered a problem Therefore, this research aims at the target of giving out suitable methods to calculate and construct the soil retaining wall With this objective, the content of this research can be divided into these main parts as follow:

Part I: The generality including chapter 1 presents some forms of sheet pile wall to resist erosion for river bank

Part II: The research part is deeply developed, including 5 chapters

Chapter 2 research about some basic features of soft soil and the hydrography in MeKong Delta

Chapter 3 presents the common structure of the sheet pile especially reinforced concrete and steel sheet piles used to protect three to five story building in the soft soil condition

Chapter 4 research the theory to make basic for calculating the sheet pile wall

Chapter 5 research suitable methods to calculate and form sheet pile wall protecting three to five story building

Chapter 6 research to calculate sheet pile wall in a specific case In this chapter the effect of the pile footing to the wall have been considered

Part III: Remarks and conclusion include one chapter In which, it state some remarks and suggestions for calculating, the existent problems are needed for more research

Trang Nhiệm vụ luận văn cao học

Lời cảm ơn

Tóm tắc luận án

PHẦN I: TỔNG QUAN

CHƯƠNG I

Nghiên cứu tổng quan về một số dạng công trình tường cọc bản dùng để chống xói lở và bảo vệ các công trình dân dụng từ ba đến năm tầng ven

sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long .5

1 Tổng quan về tình hình xói lở ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 5

2 Các phương pháp chống xói lở bảo vệ công trình ven sông 7

2.1 Sử dụng các loại cây trồng để chống xói lở bảo vệ bờ sông 7

2.1.1 Phương pháp trồng cây 7

2.1.2 Phương pháp dùng bó cây 8

2.1.3 Phương pháp dùng trồng cây bụi kết hợp với vải địa kỹ thuật 10 2.2 Các dạng công trình xây dựng chống xói lở bảo vệ bờ sông 11

2.2.1 Các dạng tường trọng lực 12

2.2.2 Các dạng tường bán trọng lực 14

2.2.3 Các dạng tường cọc bản 15

2.2.4 Một số dạng công trình bờ kè chống xói lở bờ sông 27

3 Đặt vấn đề cần phải nghiên cứu 29

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN CHƯƠNG II Nghiên cứu những đặc điểm cơ bản về địa chất công trình, địa chất thủy văn của đất yếu ven sông ở đồng bằng sông cửu long .31

1 Những đặc điểm về khí tượng thủy văn khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 31

1.1 Những đặc điểm về khí tượng khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 31 1.2 Chế độ dòng chảy của sông ngòi khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 32

1.3 Những ảnh hưởng bất lợi của điều kiện khí tượng thủy văn đến việc xây dựng các công trình tường cọc bản ven bờ sông 35

2 Những đặc điểm về diện mạo địa hình khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 36

3.1 Cấu tạo địa chất công trình ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 37

3.1.1 Cấu tạo địa tầng 37

3.1.2 Sự phân bố đất bùn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 38

3.1.3 Sự phân bố đất nhiễm phèn, nhiễm mặn 39

3.2 Đặc trưng cơ lý của các dạng đất yếu, đất bùn ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 41

3.2.1 Khái niệm về đất yếu 41

3.2.2 Các đặc điểm của đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 41

3.2.2.1 Đặc điểm chung của đất yếu ven sông 41

3.2.2.2 Sự giảm độ bền của đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long 42

3.2.2.3 Các đặc trưng cơ lý cơ bản của đất yếu ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 43

4 Hiện tượng xói lở bờ sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 51

CHƯƠNG 3 Nghiên cứu một số dạng cấu tạo của tường cọc bản bảo vệ công trình nhà từ 3 đến 5 tầng trên đất yếu ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 57

1 Xác định tải trọng do công trình từ ba đến năm tầng truyền xuống móng 57 1.1 Tải trọng do công trình nhà ba tầng truyền xuống móng 57

1.2 Tải trọng do công trình nhà năm tầng truyền xuống móng 57

2 Lựa chọn dạng cấu tạo hệ tường cọc bản 57

2.1 Một số điểm cần xem xét để lựa chọn cấu tạo hệ tường cọc bản hợp lý 58

2.1.1 Chiều cao tôn nền cho công trình 58

2.1.2 Dạng cấu tạo của kết cấu móng của công trình mà hệ tường cọc bản bảo vệ 58

2.1.3 Vị trí tương đối giữa hệ tường cọc bản và công trình 60

2.1.4 Ảnh hưởng của mực nước trước và sau tường 60

2.2 Lựa chọn dạng tường cọc bản 61

2.2.1 Dạng tường cọc bản không có neo hoặc thanh chống 61

2.1.2 Dạng tường cọc bản có hệ thống neo 62

3 Sơ đồ tính toán hệ tường cọc bản bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 64

1 Khái niệm về ổn định và biến dạng 68

1.1 Khái niệm về ổn định, các dạng mất ổn định 68

1.1.1 Dạng mất ổn định do đất bị trượt dưới sâu 68

1.1.2 Dạng mất ổn định do áp lực đất bị động giữ ổn định tường cọc bản chưa đủ lớn 69

1.1.3 Dạng mất ổn định do tường cọc bản bị gãy 70

1.1.4 Dạng mất ổn định do hệ neo bị phá hoại 71

1.2 Khái niệm về biến dạng 73

2 Các cơ sở lý thuyết dùng để tính toán áp lực đất và tường chắn 73

2.1 Lý thuyết áp lực đất Coulomb 73

2.2 Tính toán áp lực đất và tường chắn dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn 74

3 Cơ sở lý thuyết dùng để tính toán kiểm tra ổn định công trình tường cọc bản 77

3.1 Phương pháp Fellenius 79

3.2 Phương pháp Bishop 79

4 Các kết quả nghiên cứu tính toán tường cọc bản của các tác giả trong và ngoài nước 81

4.1 Các kết quả nghiên cứu tính toán theo phương pháp giải tích và đồ giải 81

4.1.1 Áp lực đất tính toán trong ngắn hạn, dài hạn và các yếu tố khác ảnh hưởng đến giá trị áp lực đất 81

4.1.2 Tác dụng tương hổ giữa tường và đất 82

4.1.3 Ảnh hưởng của hình thức thi công lên chuyển vị và nội lực của cọc bản 85

4.1.4 Ảnh hưởng của độ cứng của tường lên chuyển vị, giá trị áp lực đất và mômen uốn của tường 86

4.2 Các kết quả nghiên cứu để áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn vàoviệc tính toán tường cọc bản 88

3.2.1 Mô hình Mohr – Coulomb (perfect plasticity behaviour; elastic perfectlyplastic behaviour) 89

3.2.2 Mô hình hardening-soil (isotropic hardening) 92

3.2.2 Mô hình đất yếu (the soft-soil model) 94

3.3.1 Xác định mô đun biến dạng Young E 96 3.3.2 Xác định giá trị góc ma sát trong ϕ và lực dính c của đất 98

CHƯƠNG 5 Nghiên cứu giải pháp tính toán tường cọc bản bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng 100

1 Lựa chọn giải pháp cấu tạo và sơ đồ tính toán tường cọc bản bảo vệ công trình nhà từ 3 đến 5 tầng 100

2 Các bước tính toán và các giả thuyết để tính toán hệ tường cọc bản 102

3 Tính toán xác định chiều dài tường cọc bản có một neo 103 3.1 Tính toán áp lực đất tác dụng lên tường cọc bản có một neo và xác định chiều dài tường khi không xét đến hệ móng cọc của công trình 103

3.1.1 Trường hợp tường cắm vào đất cát 103 3.1.2 Trường hợp tường cắm vào đất sét (ϕ = 0) 105 3.2 Tính toán áp lực đất tác dụng lên tường cọc bản có một neo và xác định chiều dài cọc bản có xét đến hệ móng cọc của công trình 106

3.2.1 Phương pháp giải tích 106 3.2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 110

CHƯƠNG 6 Tính toán ứng dụng tường cọc bản BTCT để bảo vệ công trình nhà từ 3 đến 5 tầng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 116

1 Giới thiệu sơ lược về công trình tường cọc bản bảo vệ công trình nhà 4 tầng ở khu du lịch Bình Quới 116

2 Tính toán tường cọc bản bảo vệ công trình nhà 4 tầng ở khu du lịch Bình Quới bằng phương pháp giải tích 117 2.1 Tính toán tường cọc bản khi không xét ảnh hưởng của kết cấu móng cọc 117 2.2 Tính toán tường cọc bản khi có xét ảnh hưởng của kết cấu móng cọc 119

3 Tính toán tường cọc bản bảo vệ công trình nhà bốn tầng ở khu du lịch Bình Quới bằng phương pháp PTHH 123

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 7 Một số nhận xét kết luận và kiến nghị 127

1 Một số nhận xét về kết quả nghiên cứu 127

2 Kết luận về kết quả nghiên cứu và áp dụng kết quả vào thực tế ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 128

3 Kiến nghị về những mặt còn hạn chế cần thiết phải nghiên cứu tiếp 129

CHƯƠNG 1

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ DẠNG CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN DÙNG ĐỂ CHỐNG XÓI LỞ VÀ BẢO VỆ CÁC CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG TỪ BA ĐẾN NĂM TẦNG VEN SÔNG Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

1 Tổng quan về tình hình xói lở ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Theo kết quả nghiên cứu khảo sát thực tế chỉ riêng năm 2000, dọc theo tuyến sông Tiền và sông Hậu đã có 68 điểm sạt lở Trong đó Tỉnh Đồng Tháp có

16 điểm, Tỉnh Vĩnh Long có 10 điểm, Tỉnh Bến Tre có 4 điểm, Cần Thơ có 6 điểm, Tỉnh Trà Vinh có 7 điểm và Tỉnh Sóc Trăng có 1 điểm sạt lở

Nguyên nhân chủ yếu gây sạt lở bờ sông là do xói rửa sạt lở bờ mặt do tác động của dòng chảy, tác động của sóng và tác động của thuỷ triều Hầu hết các vụ sạt lở bờ sông đều xảy ra đột ngột kéo theo sự đổ nhào các công trình xây dựng ven bờ, do đó tổn thất do các vụ sạt lở gây ra là rất lớn Một số vụ sạt lở và thiệt hại đã xảy ra ở một số tỉnh:

+ Tại Thị trấn Tân Châu, Tỉnh An Giang trong đợt lũ lịch sử năm 2000 đã xảy ra nhiều vụ sạt lở lớn làm đổ nhiều nhà cao tầng Tháng 3 măm 2000 tại Tân Châu, một khối đất bị lở chiều dài 50m, chiều rộng từ 7m đến 8m đã bị sụp xuống sông Tháng 12 năm 2000 cũng tại khu vực này đã xảy ra đợt lở lớn với chiều dài cung trượt 45m ăn sâu vào bờ 20m

+ Bờ sông Tiền tại khu vực Thị Xã Sa Đéc, Tỉnh Đồng Tháp sạt lở kéo dài nhiều năm với phạm vi dài 10km và ăn sâu vào bờ 3km, đã nhấn chìm 3 làng, hàng chục km đường ô tô, một Bệnh viện Đa Khoa Tỉnh, một trường trung học, trụ sở Sở Thủy Lợi, Sở Lương Thực, Chi Cục Thống Kê…

+ Cũng trên bờ sông Tiền đoạn bến phà Mỹ Thuận, liên tục bị sạt lở với tốc độ

14 -15 m/năm, làm đổ xuống sông 1 dãy phố, 2 bến phà

+ Ngoài những vụ sạt lở lớn đã xảy ra tại nhiều vị trí dọc theo bờ sông Tiền và sông Hậu tại một số vị trí trên hai bờ của các kênh rạch và các nhánh của hai sông này cũng xảy ra nhiều vụ sạt lở gây thiệt hại đáng kể mà không thể nêu ra hết được trong phạm vi luận văn này

Từ việc thống kê các vụ sạt lở ta nhận thấy rằng phần nhiều các vụ sạt lở lớn chủ yếu tập trung ở các tỉnh Đồng Tháp, Vĩnh Long, Ang Giang và Cần Thơ đây là khu vực mà dòng sông bị co hẹp, tốc độ của dòng chảy rất lớn đặc biệt là

khi có lũ xảy ra Ở các đoạn sông gần phía biển thuộc các tỉnh Bến Tre, Trà Vinh và Sóc Trăng có ít vụ sạt lở hơn bỡi vì lòng sông ở khu vực này được mở rộng và dòng chảy trên sông có vận tốc bé hơn và điều quan trọng là các đoạn sông thuộc khu vực này có độ sâu không lớn

Những nguy hiểm về con người và những thiệt hại về tiền của do những

vụ sạt lở gây ra là rất lớn Để thực hiện chủ trương “sống chung với lũ” mà Đảng

và Chính Phủ đề ra đòi hỏi chúng ta phải huy động mọi nguồn lực để nghiên cứu đề ra giải pháp thật hợp lý Trong luận văn này do thời gian có hạn tác giả chủ yếu chỉ nghiên cứu các phương pháp hợp lý để xây dựng công trình nhà dân dụng

ở ven sông cũng như nghiên cứu phương pháp tính toán hệ thống tường cọc bản bảo vệ chúng Việc nghiên cứu phương pháp tính toán tường cọc bản bảo vệ công trình dân dụng là rất cần thiết bỡi vì trong tính toán hệ thống tường cọc bản thông thường ảnh hưởng của hệ thống móng cọc khi kết cấu móng cọc đặt gần tường thường không được kể đến và do đó thường xảy ra những sự cố ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của công trình

Bảng 1.1: Một số vị trí sạt lở, xói mòn dọc theo bờ sông trong khoảng thời gian từ năm

1966 đến năm 1999

Tên sông Địa điểm sạt lở sạt lở (km) Chiều dài Bề rộng bị sạt lở (m)

Thương Phước-Thương Thới Tiên 6 1,000

Sông Hậu

Đồng Bằng Sông Cửu Long là vùng có nhiều sông rạch, lũ lụt xảy ra thường xuyên, đây là những thách thức đối với chúng ta trong việc đề ra những biện pháp hợp lý nhất để chống xói lở bảo vệ công trình ven sông

2 Các phương pháp chống xói lở bảo vệ công trình ven sông

Có nhiều phương pháp khác nhau để chống xói lở bảo vệ bờ sông Các biện pháp này có thể là dùng các dạng công trình xây dựng, cũng có thể là giải pháp dùng các loại cây trồng để giữ ổn định và chống xói rửa bề mặt Biện pháp sử dụng công trình xây dựng để chống xói lở bờ sông được dùng khi bờ sông có mức độ xói lở cao và có nhiều công trình quan trọng nằm sát bờ sông cần được bảo vệ Các biện pháp sử dụng cây trồng để chống xói lở bề mặt ven bờ sông được sử dụng khi bờ sông có mức độ xói lở thấp và các công trình xây dựng quan trọng nằm xa bờ sông

Ngoài hai biện pháp chống xói lở trên người ta còn dùng phương pháp kết hợp giữa hai phương pháp trên để phối hợp linh động nhằm mục đích tăng cường độ ổn định cũng như khả năng chống xói lở bờ sông bảo vệ công trình và giảm chi phí xây dựng đến mức thấp nhất

2.1 Sử dụng các loại cây trồng để chống xói lở bảo vệ bờ sông:

Để chống xói lở bờ sông có thể dùng công trình xây dựng, cũng có thể dùng một số loại cây trồng hoặc sử dụng kết hợp hai phương pháp trên Biện pháp dùng cây trồng để chống xói lở bờ sông được con người sử dụng từ rất lâu đời và có tác dụng chống xói lở rất tốt Trong một số trường hợp biện pháp này có tác dụng tốt vì nếu so sánh với phương pháp xây dựng công trình thì biện pháp này rất rẻ tiền Do đó biện pháp này rất thích hợp cho việc bảo vệ bờ sông và bảo vệ các công trình nhỏ ở các khu vực nông thôn

Có nhiều cách sử dụng cây trồng để chống xói lở Những cách này thường được sử dụng theo kinh nghiệm, mang tính địa phương và không có những chuẩn mực nhất định Do đó trong đề tài này xin giới thiệu một số phương pháp dùng cây trồng để chống xói lở bờ sông và những lưu ý tổng quát nhất khi sử dụng các phương pháp này

2.1.1 Phương pháp trồng cây:

Nội dung của phương pháp này là dùng thân cây tràm hoặc một số loại cây khác có thể trồng bằng cách dâm cành để cắm vào mặt đất nơi bị xói lở Khi các cành cây này đâm rễ, rễ cây và thân sẽ có tác dụng chống xói lở rất hiệu quả Tùy vào điều kiện địa phương mà nên lựa loại cây trồng thích hợp

Một số điểm lưu ý về điều kiện áp dụng và những ưu nhược điểm của phương pháp này:

HÌNH 1.1: PHƯƠNG PHÁP DÂM CÀNH CHỐNG XÓI LỞ BỜ SÔNG

+ Các đoạn cây tràm nên có chiều dài từ 60 đến 90 cm, có đường kính từ 1,5 đến

4 cm

+ Chiều dài thân cây cắm vào đất khoảng từ 45 đến 65 cm

+ Thân cây cắm vào đất phải tươi nguyên có thể sống được

+ Mật độ trồng cây tùy vào từng điều kiện cụ thể Nên chọn trong khoảng từ 0,36 đến 0,64 m2/cây

+ Trước khi trồng phải sang phẳng mặt bờ dốc đất ven sông sao cho bờ mái dốc có độ dốc từ 1/3 đến 1/4

+ Nên trồng cây vào mùa khô để tránh trường hợp cây bị ngập úng nước khi cây chưa đâm rễ

+ Phương pháp này có ưu điểm là rất dễ làm và rẻ tiền nhưng có tác dụng chống xói lở rất lâu dài Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chỉ có khả năng chống xói lở hiệu quả khi cây trồng đã phát triển bộ rễ hoàn hảo Ngoài ra, ở những đoạn bờ sông có mức độ xói lở cao đặc biệt là ở những nơi có nguy cơ xói lở từ dưới sâu thì sử dụng phương pháp này không có hiệu quả

2.1.2 Phương pháp dùng bó cây:

Nội dung của phương pháp này là dùng các dạng tre nứa, lau sậy bó lại thành bó để đặt dọc theo bờ sông Mục đích chủ yếu của phương pháp là nhằm chống xói rửa bề mặt mái đất ven sông

+ Cách thức thực hiện:

- Các đoạn tre nứa, lau sậy có chiều dài l > 1,2m, đường kính d < 2.5cm được bó lại thành từng bó có chiều dài khoảng 4m, đường kính 15 đến 25cm

- Đặt các bó cây song song dọc theo bờ sông theo những rãnh sâu khoảng 15 đến 25cm đã đào sẵn Khoảng cách giữa các bó cây phụ thuộc vào độ dốc của mái dốc cần bảo vệ nên lấy theo bảng ở phần dưới

- Khi đặt các bó cây vào các rãnh cần phải buộc các bó cây này vào các cọc gỗ đóng dọc theo các rãnh đào Các cọc gỗ này nên đóng sâu vào đất để giữ được các bó cây khi có lũ lụt xảy ra Theo kinh nghiệm thì các cọc gỗ này nên bố trí cách nhau 1 đến 2m và đóng vào đất khoảng 0,5m

+ Ưu điểm của phương pháp này là có thể chống xói lở nhanh chóng sau khi đã thực hiện xong biện pháp và trong điều kiện Việt Nam thì phương pháp này rất dễ làm và ít tốn kém

Bảng 1.2: Xác định khoảng cách giữa các bó cây

+ Nhược điểm của phương pháp này là không thể chống xói lở từ dưới sâu và không thể chống xói lở ở nơi có nguy cơ xói lở cao Một nhược điểm đáng chú ý nữa là thời gian bảo vệ của các kết cấu bảo vệ bề mặt này không lớn, từ một đến hai năm Tuy nhiên phương pháp này có thể dùng kết hợp vơi phương pháp trồng cây ở phần trên thì cho kết quả tốt hơn

HÌNH 1.2 : PHƯƠNG PHÁP DÙNG BÓ CÂY CHỐNG XÓI LỞ BỜ SÔNG

2.1.3 Phương pháp dùng trồng cây bụi kết hợp với vải địa kỹ thuật:

Nội dung của phương pháp này là chống xói lở bờ sông bằng cách trồng các loại cây bụi dọc theo bờ sông Kết hợp vải địa kỹ thuật bố trí xen kẽ giữa các lớp bụi cây để giữ ổn định mái dốc và chống xói mòn bề mặt

Phương pháp này được áp dụng để chống xói lở ở những đoạn sông có vận tốc dòng chảy lớn Ưu điểm của phương pháp này là dễ làm mà có thể chống xói lở bờ sông ngay mà không cần thời gian để các bụi cây phát triển

Cách thức thực hiện phương pháp:

+ Chuẩn bị các bụi cây ở địa phương có khả năng trồng được bằng cành Mỗi cành nên có kích thước tương tự nhau dài khoảng 30 đến 50 cm và có đường kính từ 1,5 đến 2,5 cm

+ Đào dọc theo mái đất ở bờ sông và dùng vải địa kỹ thuật bọc lấy các lớp đất + Xen giữa các lớp đất ta trồng các cành cây xuyên sâu vào khe hở giữa các lớp vải địa kỹ thuật

+ Để nâng cao hiệu quả chống xói lở thì ở phần chân mái dốc nên đặt thêm sỏi đá

CÁC DẠNG CÔNG TRÌNH CHẮN ĐẤT BẢO VỆ BỜ SÔNG

HÌNH 1.3: CHỐNG XÓI LỞ DÙNG GEOTEXTILE

KẾT HỢP VỚI TRỒNG CÂY

Nhược điểm của phương pháp này là rất tốn công nhưng lại không thể chống xói lở dưới sâu hoặc trong lòng sông Tuy nhiên hiệu quả chống xói lở ở mặt bên hông sông khi có lũ lụt là rất lớn

2.2 Các dạng công trình xây dựng chống xói lở bảo vệ bờ sông:

Có nhiều dạng công trình được xây dựng để giữ ổn định, chống xói lở và bảo vệ bờ sông Tùy vào từng điều kiện cụ thể mà các dạng công trình này được sử dụng một cách hợp lý nhất Để nghiên cứu và đề ra những dạng công trình cụ thể cho từng trường hợp ta phải phân loại và đánh giá những ưu và nhược điểm của từng dạng công trình này Một cách tổng quát có thể phân loại các công trình tường chắn đất thành bốn dạng: 1) tường nông, 2) tường cọc bản, 3) tường bằng đất có cốt, 4) tường kết hợp

2.2.1 Các dạng tường trọng lực:

Tường trọng lực là loại tường có khối lượng lớn, ổn định của đất sau tường và của bản thân tường được đảm bảo nhờ chính vào trọng lượng của bản thân tường Hai loại tường trọng lực thường được sử dụng để bảo vệ công trình ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long là tường bằng đá hộc và tường bằng gạch xây Tuy nhiên loại tường bằng đá hộc được sử dụng phổ biến hơn vì ở Đồng Bằng Sông Cửu Long gạch nung từ đất sét ít phổ phổ biến vả lại cường độ và tuổi thọ của đá hộc tốt hơn so với gạch nung Ngoài hai loại tường này người ta còn có thể dùng loại tường trọng lực bằng bê tông Tuy nhiên do điều kiện địa chất không cho phép nên loại tường này hầu như không được sử dụng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Ở nước ngoài do vật liệu đá và gạch đắt tiền nên người ta chế tạo các khối bê tông có kích thước rất hợp lý để dễ dàng sắp xếp và liên kết chúng lại mà tạo nên các dạng tường vừa có tác dụng chắn đất vừa có tác dụng làm tăng vẻ

mỹ quan cho công trình

• Tường trọng lực bằng đá hộc:

Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long người ta dùng tường trọng lực bằng đá hộc để chống xói lở bờ sông tại các vị trí bến ghe thuyền nhỏ ở địa phương Một đặc điểm quan trọng của loại tường này là dễ thi công và không đòi hỏi máy móc thiết bị phức tạp nên loại tường này được sử dụng rất phổ biến Tuy nhiên, do cấu tạo từ vật liệu đá nên loại tường này rất nặng vả lại nền đất ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long rất yếu do đó không thể xây cao được Hầu hết các tường loại này có độ cao không quá 4m

Do đặc điểm là đặt nông trên mặt, chiều cao tường không lớn nên tác dụng chống xói lở của loại tường này còn hạn chế Do vậy dạng tường trọng lực bằng đá hộc chỉ được dùng để bảo vệ những công trình nhỏ ven sông, những công trình có qui mô vừa phải nhưng ở cách xa bờ sông, hoặc bảo vệ các con đường dọc theo bờ sông Những khu vực bờ sông có nguy cơ xói lở cao, vận tốc dòng chảy lớn và đặc biệt là ở những khu vực có nền đất cát dễ bị xói ngầm thì không nên dùng loại tường này

Để đảm bảo ổn định loại tường trọng lực bằng đá hộc được thiết kế có chân đế mở rộng và thu hẹp dần theo chiều cao tường Việc thu hẹp bề rộng tường được kết hợp để thiết kế các bậc thang phục vụ cho đi lại và vận chuyển hàng hóa

Chất lượng của tường được đánh giá thông qua mức độ ổn định chống lật của tường cũng như mức độ ổn định của bản thân tường vì bản thân tường thường được đặt lên nền đất không tốt Ngoài ra, hiệu quả chống xói lở bờ sông cũng là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá công năng của tường dạng này bỡi vì loại tường

cát đắp sau lưng tường mực nước sông

đáy so

mặt đất sau lưng tường

HÌNH 1.4: TƯỜNG TRỌNG LỰC BẰNG ĐÁ HỘC

này không có khả năng chống xói lở dưới sâu mà chỉ có tác dụng chống xói lở ở mặt bên

Do khả năng chỉ chống xói lở ở mặt bên nên loại tường này nên được xây dựng ở những nơi nguy cơ xói lở dưới lòng sông thấp Đó là những vị trí đoạn sông có tốc độ dòng chảy không lớn lắm, địa chất bên dưới lòng sông không có những lớp đất cát dễ xói rửa và cũng không nên xây dựng loại tường này ở những đoạn cong lồi của bờ sông

• Tường trọng lực bằng gạch xây:

Giống như tường trọng lực bằng đá hộc tường trọng lực bằng gạch xây cũng được xây dựng để chống xói lở bờ sông và làm bến bãi cho các ghe thuyền nhỏ cập bến Loại tường này ít được sử dụng khả năng chống xói lở thấp và lại tốn nhiều công xây dựng hơn so với tường trọng lực bằng đá hộc Loại tường này hiện tồn tại rất ít và chủ yếu được xây dựng từ lâu ở những nơi nguy cơ xói lở rất thấp

Ngoài khả năng giữ ổn định mái đất cũng như độ ổn định của nền đất dưới tường, chất lượng của gạch xây cũng như của vữa xây là yếu tố quan trọng quyết định đến khả năng làm việc của tường Bỡi vì tường luôn tiếp xúc với nước nên khả năng bị xâm thực và bở rữa đối với loại tường này là rất lớn

HÌNH 1.5: TƯỜNG TRỌNG LỰC LẮP GHÉP TỪ CÁC BLOCK

Vải địa kỹ thuật

Vật thoát nước Vật liệu cát

3-4m

Khối block chế tạo sẵn

Khối block Ghép nghiên 12 o

Mặt đất sau lưng tường

Mặt đất sau Phía trước tường

HÌNH 1.6: MỘT SỐ DẠNG TƯỜNG CHẮN BTCT THƯỜNG DÙNG

2.2.2 Các dạng tường bán trọng lực:

Trong điều kiện nền đất yếu các dạng tường trọng lực thường không thể xây cao vì sức chịu tải của nền đất bên dưới không cho phép đặt tải trọng quá lớn trên mặt Trong trường hợp này người ta thường dùng các dạng tường bán trọng lực để giữ ổn định mái đất chống xói lở và bảo vệ công trình Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể mà người ta dùng các dạng tường bán trọng lực khác nhau

Một điểm cần lưu ý là rất khó thi công dạng tường này trong điều kiện ngập nước sâu, do đó các dạng tường này có bản đáy đặt nông Nếu có hiện tượng xói lở sâu hơn độ sâu đặt móng thì công trình sẽ bị hư hại Sự phá hoại này thực tế đã xảy ra ở bờ kênh Thanh Đa và dọc theo sông Sài Gòn bao quanh bán

đảo Thanh Đa Quận Bình Thạnh Tp.HCM làm sụp đổ nhiều công trình ven bờ sông

Trong trường hợp nền đất quá yếu không thể đặt trực tiếp bản đế của tường lên được thì có thể đặt bản đế của tường lên hệ cọc bê tông cốt thép hoặc hệ thống cừ tràm, cừ gỗ… Trong trường hợp này giá thành xây dựng sẽ rất cao do đó nên xem xét lại phương án có phù hợp không

2.2.3 Các dạng tường cọc bản:

Ở những đoạn sông có nguy cơ sạt lở cao đặt biệt là sạt lở dưới sâu thì các phương pháp sử dụng cây trồng hoặc tường trọng lực không thể chống sạt lở hiệu quả Thực tế đã cho thấy các dạng bờ kè hoặc tường bán trọng lực không đủ khả năng chống xói lở và đã gây hậu quả nghiêm trọng làm sụp đổ rất nhiều công trình như vụ sụp đổ tường ở bờ kênh Thanh Đa, sụp lở ở Thị Xã Sa Đéc hay ở Bến Phà Mỹ Thuận… Để chống xói lở bảo vệ các công trình đặc biệt là các công trình có qui mô lớn nằm gần sát bờ sông thì biện pháp hiệu quả nhất là sử dụng các dạng công trình tường cọc bản

Các dạng công trình tường cọc bản có khả năng chống xói lở ở cả bên bờ sông lẫn ở dưới sâu và giữ ổn định bảo vệ công trình rất tốt Hạn chế của phương pháp này là chí phí xây dựng công trình rất lớn và đòi hỏi kỹ thuật máy móc thi công phức tạp Do đó, các dạng công trình chống xói lở dùng tường cọc bản chỉ sử dụng để bảo vệ các công trình lớn quan trọng ở những nơi nguy cơ xói lở cao hoặc dùng để bảo vệ bờ sông xây dựng các công trình cảng

Tuy tường cọc bản có nhiều ưu điểm trong việc chống xói lở và bảo vệ công trình nhưng việc tính toán và thiết kế công trình tường cọc bản hiện nay vẫn còn một số điểm chưa hợp lý Sự không hợp lý này thể hiện ở những sự cố công trình đã xảy ra và gây hư hại tổn thất rất lớn về người và tài sản Cụ thể trong thời gian gần đây khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long đã xảy một số sự cố công trình tiêu biểu liên quan đến hệ tường cọc bản sau:

a) Sự cố xảy ra đối với mố cầu Xáng (Củ Chi Tp HCM):

Sự cố mố cầu Xáng bị lún và nghiêng lệch khi đắp đất ở sau mố xảy ra chủ yếu là do sự phá hoại của hệ thống cọc bản bảo vệ mố cầu Sự phá hoại của hệ tường cọc bản xảy ra chủ yếu là do người thiết kế không xét đến đất yếu vì trong thực tế tại vị trí xây dựng có lớp đất bùn sét hữu cơ dày 6m và kế đến là lớp đất sét dẻo nhão dày tới 11m, và do đó không xét và tính đúng tính ổn định và biến dạng của công trình

b) Sự cố công trình tường chắn đất bảo vệ bờ sông ở Thị Xã Vĩnh Long:

Ở công trình này sự hư hỏng chủ yếu xảy ra là do chuyển vị của tường quá lớn gây ra lún nền đường và các công trình ở gần hệ tường Nguyên nhân dẫn tới

hư hỏng công trình tường cọc bản là do người thiết kế không xét đến đất yếu và không xét đến tác động của áp lực đất do nước và do quá trình xói lở bờ sông gây

ra

c) Sự cố công trình tường cọc bản bảo vệ công trình công viên nước Water Park

ở Quận Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh:

Ở công trình này, sự hư hại công trình chủ yếu là do chiều dài của cọc bản được thiết kế không đủ trong điều kiện đất yếu Khi thiết kế người thiết kế không xem xét ảnh hưởng của kết cấu móng cọc đặt gần sát công trình Sự hư hỏng hệ tường cọc bản đã làm cho kết cấu móng cọc của công trình bị nghiêng lệch phải sửa chữa và gia cường

d) Sự cố công trình tường cọc bản dùng để lấn biển ở Kiên Giang:

Sự cố công trình này xảy ra là do tường cọc bản có chiều dài không đủ, hệ thống neo tường cọc bản không được bố trí cho toàn bộ hệ thống tường Hậu quả là một số đoạn tường bị ngã và trôi ra biển

Những hư hại của hệ tường cọc bản đã xảy ra ở trên chủ yếu là do thiết kế tính toán tường cọc bản hiện nay vẫn chưa được chính xác và không phù hợp Vì

đa số công trình tường cọc bản đều cắm vào các lớp đất yếu ven sông, biển và sự làm việc của tường cọc bản trong đất là rất phức tạp Đây cũng là một trong những lý do tác giả lựa chọn đề tài này cho luận văn tốt nghiệp của mình

Khó khăn lớn nhất trong việc thi công hệ thống tường cọc bản là việc hạ các cọc bản nằm sát nhau đến độ sâu thiết kế Tùy vào điều kiện cụ thể mà độ sâu mũi cọc có thể đạt đến 30m Với các máy móc và kinh nghiệm hiện tại Việt Nam có thể thi công được được các dạng tường cọc bản với chiều sâu hạ mũi cọc đến 30m hoặc sâu hơn

Để xây dựng các công trình tường cọc bản người thiết kế có thể chọn lực loại tường cọc bản bằng gỗ, bằng thép hoặc bằng bê tông cốt thép Tuỳ thuộc vào khả năng thi công, tuổi thọ công trình, qui mô công trình và tài chính cho phép mà chọn lựa các dạng cọc bản thích hợp Hiện tại, ngoài ba dạng cọc bản kể trên ở nước ngoài người ta còn dùng loại cọc bản dùng vật liệu composite, cọc bản bằng hợp kim nhôm… Tuy các loại cọc bản này có nhiều ưu điểm như nhẹ, bền với môi trường, dễ thi công… nhưng giá thành các dạng cọc bản này rất cao nếu nhập từ nước ngoài nên các dạng này không sử dụng phổ biến ở Việt Nam nói chung và Đồng Bằng Sông Cửu Long nói riêng

• Tường cọc bản bằng thép

Tường cọc bản bằng thép được tạo nên bằng cách đóng hoặc ép các cọc bản thép vào đất đến đô sâu đảm bảo có thể giữ cho toàn bộ tường và công trình ổn định Các cọc bản thép được liên kết với nhau thông qua các khớp nối giúp

cho các cọc được làm việc đồng thời Do được làm bằng thép nên các khớp nối liên kết giữa các cọc được chế tạo đơn giản rất dễ thi công kiên kết giữa các cọc

Tường cọc bản bằng thép có thể sử dụng dạng có hoặc không có neo Do được làm bằng thép nên dạng tường cọc bản thép rất dễ liên kết với các hệ cáp hoặc lưới neo Khi tường cọc bản thép được bố trí thêm hệ thống neo thì khả năng chịu tải ngang của tường sẽ tăng lên đáng kể và có thể giữ ổn định cho mái đất có độ chênh cao giữa đất trước và sau tường lên đến hàng chục mét tùy theo số lượng neo Cấu tạo liên kết giữa các cọc bản để tạo nên hệ thống tường vững chắc

Do cấu tạo và thi công tường cọc bản bằng thép đơn giản nên loại tường này được sử dụng rất rộng rãi ở Đồng Bằng Sông Cửu Long Hệ tường này có thể sử dụng để làm tường vây thi công các công trình dưới nước, các dạng công trình chống xói lở bảo vệ công trình ven sông hoặc các công trình bến cảng… Trong trường hợp sử dụng làm tường vây hoặc thi công các công trình tạm khác, cọc bản thép có thể được tháo dỡ và tái sử dụng lại rất nhiều lần

Nhược điểm lớn nhất của dạng cọc bản thép là dễ bị rỉ sét do tác dụng của môi trường Trong điều kiện nhiệt đới ẩm cũng như trong điều kiện nhiễm mặn, nhiễm phèn của nước và đất ở Đồng Bằng Sông Cửu Long thì tốc độ rỉ sét của thép rất cao (0,1 đến 1 mm/năm) do đó khi sử dụng loại tường cọc bản thép cần phải đặc biệt chú ý đến yếu tố này Do tốc độ rỉ sét của cọc bản thép ở Đồng Bằng Sông Cửu Long cao nên dạng tường cọc bản thép không nên sử dụng cho các công trình có tuổi thọ trên 40 năm Trong trường hợp công trình có tuổi thọ trên 40 năm thì cọc bản thép phải có chế độ chống rỉ sét hợp lý hoặc phải dùng loại cọc bản bằng thép chống rỉ Lúc đó giá thành xây dựng công trình sẽ rất cao

Hình 1.7: Cọc bản nặng (heavy-gauge steel)

Dạng chữ I

Dạng ống tròn

Dạng chữ U Dạng chữ Z

Dạng chữ U tổ hợp

Dạng tổ hợp

Hình 1.7: Cọc bản nặng (heavy-gauge steel)

Hiện nay người ta đã chế tạo ra nhiều loại cọc bản bằng thép với các hình dạng mặt cắt ngang khác nhau dạng có mặt cắt hình “Z”, “U” hoặc hình tròn … Tuỳ thuộc vào từng điều kiện cụ thể mà có thể chọn loại cọc bản phù hợp Khi tường có chiều cao lớn và chịu áp lực ngang lớn thì có thể chọn loại tường cọc bản nặng (heavy – gauge steel) còn khi tường có chiều cao bé, chịu áp lực ngang nhỏ thì có thể dùng loại tường nhẹ (light – gauge steel)

Hình 1.8: Cọc bản nhẹ (light-gauge steel)

• Tường cọc bản bằng bê tông cốt thép:

Trong điều kiện nhiệt đới ẩm và nhiễm phèn, nhiễm mặn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long thì các dạng công trình tường cọc bản bằng thép thường không thể sử dụng làm công trình vĩnh cửu để chống xói lở bảo vệ công trình ven sông

vì theo thời gian bản thân tường bị rỉ sét rất nhanh Do đó người ta thường dùng công trình tường cọc bản bằng bê tông cốt thép Nếu dùng tường cọc bản bằng bê tông cốt thép thì tuổi thọ của công trình sẽ dài hơn vì kết cấu bê tông cốt thép ít

bị xâm thực hơn

Tuy nhiên, nếu so sánh với dạng cọc bản bằng thép thì cọc bản bằng bê tông cốt thép nặng hơn nên khó thi công hơn Để hạn chế điều này người ta chế tạo ra dạng cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực lúc này cọc sẽ có khả năng chịu uốn cao hơn và nhẹ hơn Hiện công ty bê tông Châu Thới (công ty 620) đã sản xuất được loại cọc này

Hình 1.10 : cọc bản BTCTMặt vát

Mặt vát

Thông thường người ta chế tạo cọc bản BTCT có dạng mặt cắt ngang hình chữ nhật hoặc tiết diện tương tự có chiều dày từ 0,2m đến 0,5m, chiều rộng từ 0,5m đến 1,2m và dài 6 đến 20m

Khó khăn lớn nhất khi xây dựng công trình tường cọc bản bằng bê tông cốt thép là việc đóng ép các cọc bê tông cốt thép thường bị xiên lệch không đúng

vị trí thiết kế Để hạn chế điều này phần mũi cọc được tính toán và thiết kế có phần vát nghiêng đảm bảo khi ép hoặc đóng cọc thì phần áp lực đất tác dụng trên phần mặt vát này có thể đẩy mũi cọc áp sát vào cọc đã đóng trước đó Ngoài ra, người ta còn có thể chế tạo các cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực với các khớp nối thép Khi thi công các khớp nối này có tác dụng định vị và liên kết các cọc với nhau

Khi cọc xuyên qua lớp đất cát thì việc đóng hoặc ép cọc bê tông cốt thép thường gặp khó khăn, vì lúc này phản lực mũi cọc và ma sát hông tác dụng lên cọc rất lớn người ta không thể đóng hoặc ép cọc xuống độ sâu thiết kế được Đây là điểm hạn chế của cọc bê tông cốt thép so với cọc thép Để hạn chế điều này khi chế tạo cọc bê tông cốt thép người ta bố trí sẵn các ống để có thể kết hợp xói nước và rung ép cọc, biện pháp này đã được thi công ở công trình bờ kè tại phường Vĩnh Thanh Thị Xã Rạch Giá cho hiệu quả rất tốt

Luận văn tốt nghiệp Trang 22

HÌNH 1.12: PHƯƠNG PHÁP ÉP KẾT HỢP VỚI RUNG ĐỂ HẠ CỌC

HÌNH 1.11: CỌC BẢN BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC CÓ BỐ TRÍ CÁC ỐNG

ĐỂ XÓI NƯỚC DO CÔNG TY BÊ TÔNG 620 SẢN XUẤT

Trong điều kiện nền đất sét hoặc nền đất sét xen kẽ với các lớp đất cát bụi ở Đồng Bằng Sông Cửu Long thì để thi công hạ cọc bản bê tông cốt thép đến độ sâu thiết kế thì phương pháp đóng cọc thường cho kết quả không tốt Vì khi đóng cọc dưới tác dụng của tải trọng động, đầu cọc dễ bị vỡ hoặc bản thân mũi cọc dễ bị xuyên lệch không áp sát với cọc đóng trước đó Phương pháp ép cọc kết hợp với rung cho kết quả tốt hơn, phương pháp này đã được nhiều công ty ép cọc lớn trên thế giới khuyên dùng

Cọc bản tiết diện chữ nhật

Cọc bản tiết diện chữ U

Cọc bản tiết diện chữ nhật có khớp nối thép

HÌNH 1.13 : MỘT SỐ DẠNG MẶT CẮT NGANG CỦA

CỌC BẢN DỰ ỨNG LỰC

Bảng 1.3 : Các thông số kỹ thuật của cọc bản tiết diện chữ nhật do công ty GIKEN sản xuất

Dạng mặt

cắt ngang Thông số kich thước cọc Thông số kỹ thuật

Bề rộng cọc ( B )

Bề dày cọc ( t )

Mô men chống uốn

Mô men độ cứng

Chiều dài cọc

Khối lượng một cọc phẳng

745

896 1,048 1,199

5.0 6.0 7.0 8.0

807

971 1,135 1,298

5.0 6.0 7.0 8.0

868 1,045 1,221 1,397

6.0 7.0 8.0 9.0

1,119 1,308 1,497 1,686

6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

1,193 1,395 1,597 1,798 2,000

7.0 8.0 9.0 10.0

1,569 1,796 2,022 2,249

KF190H

500

7.0 8.0 9.0 10.0 11.0

1,655 1,895 2,134 2,374 2,613

Bảng 1.4 : Các thông số kỹ thuật của cọc bản tiết diện chữ U do công ty GIKEN sản xuất

Mô men độ cứng

Chiều dài cọc

Khối lượng một cọc Dạng máng

4.0 5.0 6.0

945 1,180 1,410

4.0 5.0 6.0

945 1,180 1,410

5.0 6.0 7.0

1,275 1,525 1,780

6.0 7.0 8.0

1,780 2,080 2,375

6.0 7.0 8.0

1,780 2,080 2,375

7.0 8.0 9.0

2,230 2,550 2,865

9.0 10.0 11.0

2,685 3,020 3,360

9.0 10.0 11.0

3,020 3,360 3,695

10.0 11.0 12.0

3,140 3,490 3,840

11.0 12.0 13.0

3,490 3,840 4,190

11.0 12.0 13.0

4,540 4,955 5,370 KC350

1,000

12.0 13.0 14.0

5,335 5,780 6,225

HÌNH 1.14 : DÙNG HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE

DO CTY SEAFACE SẢN XUẤT ĐỂ BẢO VỆ CÔNG TRÌNH

• Tường cọc bản bằng các vật liệu khác:

Trong một số trường hợp đặc biệt người ta còn dùng các loại cọc bản bằng các vật liệu khác như cọc bản nhôm, cọc bản vật liệu composite, cọc bản nhựa polyvinyl chloride… Các loại cọc bản này có ưu điểm là rất nhẹ, thi công dễ nhưng rất đắt tiền nên ít được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, trong tương lai khi nền kinh tế phát triển cũng như khi khoa học kỹ thuật phát triển Việt Nam có thể tự sản xuất được các loại cọc bản này cùng với những yêu cầu mỹ quan cũng như yêu cầu rút ngắn tối đa thời gian thi công thì các dạng cọc bản này cũng sẽ được sử dụng rộng rãi Hiện nay các dạng cọc bản này cũng đã được sử dụng tương đối rộng rãi ở các nước phát triển Phương Tây và ở Mỹ

Ngoài các dạng cọc bản kể trên một loại cọc bản cũng đã được dùng rộng rãi trước đây là loại cọc bản bằng gỗ Trước đây do điều kiện lịch sử cũng như do giá của vật liệu gỗ rẻ hơn so với các vật liệu khác nên loại cọc bản bằng gỗ được sử dụng nhiều ở Việt Nam Loại cọc bản này có ưu điểm là nhẹ dễ thi công và liên kết nhưng có nhược điễm là rất dễ bị mục theo thời gian Do đó loại cọc bản bằng gỗ chỉ sử dụng cho các công trình tạm có thời gian sử dụng không dài như loại cọc bản bằng thép hoặc bê tông cốt thép

HÌNH 1.15 : CỌC BẢN BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE

HÌNH 1.16 : BỜ KÈ BẰNG ĐÁ SỎI

2.2.4 Một số dạng công trình bờ kè chống xói lở bờ sông

Để chống xói lở bờ sông ngoài các dạng tường trọng lực, tường bán trọng lực và tường cọc bản người ta còn dùng các dạng bờ kè Loại công trình bờ kè thường dùng để chống xói lở bờ sông bảo vệ công trình đường hoặc các công trình khác có qui mô không lớn Do có đặc điểm là độ dốc bờ kè thường lớn nên rất tốn diện tích đất để xây dựng và vì vậy mà loại công trình này thường chỉ áp dụng để bảo vệ bờ các con sông nhỏ với lòng sông không sâu

HÌNH 1.17 : DẠNG BỜ KÈ KẾT CẤU TẠO TỪ CÁC RỌ ĐÁ

Tuy có những nhược điểm như nêu trên nhưng loại bờ kè vẫn được dùng nhiều vì chi phí xây dựng công trình không lớn và rất dễ thi công Ngoài ra trọng lượng bản thân bờ kè không lớn là một đặc điểm rất phù hợp với điều kiện địa chất ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Các loại công trình dạng tường trọng lực hay bán trọng lực thường gặp phải khó khăn về điều kiện địa chất vì trọng lượng bản thân rất nặng khi xây dựng trên đất yếu ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long sẽ tạo chuyển vị lớn gây hư hỏng công trình Ngược lại loại công trình dạng bờ kè khắc phục được điều kiện này vì độ lún gây ra do công trình rất nhỏ

Để việc xây dựng công trình bờ kè được nhanh chóng ngoài dạng công trình bờ kè bằng đá hộc xây hoặc bờ kè bằng sỏi sạn người ta còn sử dụng dạng bờ kè bằng cách liên kết các rọ đá lại với nhau Loại công trình này có ưu điểm là mềm nên dễ đáp ứng được điều kiện đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long vì khi bị lún nhiều thì công trình vẫn ổn định Ngoài ra trong điều kiện ngập nước người ta vẫn có thể thi công được loại bờ kè này trong khi loại bờ kè bằng đá hộc thì thi công khó khăn tốn kém hơn Đây là đặc điểm cơ bản làm cho thời gian thi công loại bờ kè bằng rọ đá nhanh chóng hơn các dạng bờ kè khác

Tùy vào điều kiện kỹ thuật thi công mà kích thước các rọ đá có sự thay đổi khác nhau, nếu thi công thủ công thì các rọ đá cần làm với kích thước nhỏ còn khi thi công có các máy móc hỗ trợ thì các rọ đá sẽ có kích thước lớn hơn Vật liệu đá để cho vào rọ được lấy từ nguồn địa phương nên rất rẻ tiền

Tuy có nhiều ưu điểm nhưng dạng bờ kè bằng rọ đá cũng tồn tại nhiều nhược điểm trong đó đáng kể nhất là những khó khăn trong việc tạo các rọ thép Trong điều kiện xâm thực mạnh ở Đồng Bằng Sông Cửu Long thì các rọ thường

bị rỉ sét nhanh làm cho tuổi thọ công trình không lớn Để khắc phục hạn chế này người ta chế tạo ra các rọ thép đặc biệt với các lớp bảo vệ chống rỉ sét hiệu quả Tuy nhiên giá thành các dạng rọ này thường cao nên các dạng bờ kè này còn sử dụng ít phổ biến

Ngoài các dạng công trình trên trong thực tế còn nhiều biện pháp khác để chống xói lở bảo vệ công trình ven sông Các biện pháp này thường là sử dụng kết hợp các phương pháp đã nêu ở trên Ngoài ra, người ta còn xây dựng các công trình bờ kè hoặc tường chắn đất dùng kết cấu đất có cốt hoặc kết cấu neo trong đất để chống xói lở và bảo vệ mái đất

3 Xác lập vấn đề cần phải nghiên cứu:

Trong điều kiện đất nước ta đang trên đà phát triển, với sự gia tăng dân số yêu cầu thực tế đòi hỏi là phải xây dựng nhiều công trình phục vụ cho sản xuất, giao thông, dịch vụ, nhà ở, công trình công cộng… Trong điều kiện này, việc mở rộng diện tích xây dựng là điều tất yếu Trong quá trình mở rộng diện tích xây dựng, để tiết kiệm diện tích đất phục vụ cho sản xuất nông nghiệp thì đòi hỏi chúng ta phải tận dụng các khu đất mới chưa được khai thác để xây dựng công trình và phương án phù hợp nhất là cải tạo và sử dụng các khu đất yếu ven sông, ven biển Thực tế giải pháp này cũng đang được dùng trong các dự án lấn biển ở Cần Giờ, Kiên Giang, hoặc các dự án xây dựng ven sông ở An Khánh, An Phú, Nhà Bè…

Để thực hiện được việc lấn sông lấn biển như trong phần trên đã trình bày, Đồng Bằng Sông Cửu Long là khu vực có nhiều sông rạch chằng chịt, phần lớn đất ở ven sông là đất yếu Hiện tượng lũ lụt và xói lở xảy ra hàng năm gây thiệt hại rất lớn về người và của Hiện tại đã có nhiều phương pháp để chống xói lở và bảo vệ công trình như đã trình bày ở trên Tuy nhiên các phương pháp này đều có những hạn chế và phạm vi áp dụng nhất định và đa số các phương pháp thường dùng là để bảo vệ các công trình nhỏ ở cách xa bờ sông

Phương pháp sử dụng hệ tường cọc bản để bảo vệ công trình ven sông như đã trình bày ở trên là phương pháp có hiệu quả nhất trong việc tiết kiệm diện tích đất và cũng là phương pháp chống xói lở hiệu quả nhất Tuy nhiên, việc tính toán hệ thống tường cọc bản đặc biệt là tường cọc bản bảo vệ các công trình có kết cấu móng cọc đặt gần tường hiện đang gặp những khó khăn vì trước đây người ta vẫn thường bỏ qua ảnh hưởng của hệ móng cọc đối với tường Mặt khác trong quá trình khảo sát thực tế tác giả nhận thấy đa số các công trình bờ kè hoặc tường cọc bản ven sông thường bị hư hỏng chủ yếu tại vị trí có xây dựng công trình bên trên dù công trình này được tựa trên hệ kết cấu móng cọc vững chắc Điều này có thể nhận thấy rất rõ ở công trình Công viên nước Water Park (Quận

Thủ Đức Thành Phố Hồ Chí Minh) Điều này đặt ra các nhiệm vụ cần phải nghiên cứu:

1) Nghiên cứu giải pháp cấu tạo của hệ tường cọc bản bảo vệ công trình

nhà từ ba đến năm tầng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

2) Nghiên cứu sơ đồ tính toán hệ tường cọc bản bảo vệ công trình nhà từ

ba đến năm tầng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

3) Nghiên cứu sự ảnh hưởng của công trình xây dựng dân dụng từ ba đến

năm tầng lên hệ tường cọc bản ven sông Từ đó đưa ra giải pháp tính toán tường cọc bản hợp lý

Do trình độ và thời gian có hạn trong đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu phương pháp tính toán hệ tường cọc bản bảo vệ công trình xây dựng từ ba đến năm tầng ven sông trong điều kiện xây dựng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long chứ không xem xét trong các điều kiện khác vì thiết nghĩ điều kiện xây dựng các công trình lấn sông, lấn biển ở Đồng Bằng Sông Cửu Long là khó khăn và cần thiết hơn ở các khu vực khác

HÌNH 2.1: PHÂN BỐ LƯỢNG MƯA HÀNG NĂM Ở ĐBSCL

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN VỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN CỦA ĐẤT

1 Những đặc điểm về khí tượng thủy văn khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

1.1 Những đặc điểm về khí tượng khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Đồng Bằng Sông Cửu Long chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa nhiệt độ bình quân 26.9oC, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 28,7oC (vào tháng tư), nhiệt độ trung bình thấp nhất là 25.5oC (vào tháng mười hai), độ chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm trung bình là 7.4oC Do ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa nên khu vực có độ ẩm lớn trung bình khoảng 82%, lượng mưa hàng năm từ 1200 – 2400 mm/năm Hàng năm có hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 mang theo gió Tây Nam, mùa khô từ tháng 12 đến cuối tháng 4 năm sau mang theo gió mùa Đông Bắc Mưa ở Đồng Bằng Sông Cửu Long phân bố không đều, vùng phía Nam có lượng mưa lớn nhất 1800 – 2400 mm/năm, vùng phía Đông có lượng mưa trung bình 1600 – 2000 mm/năm, vùng trung tâm đồng bằng từ Châu Đốc - Long Xuyên – Cao Lãnh – Trà Vinh – Gò Công có lượng mưa nhỏ nhất 1200 – 1400 mm/năm

HÌNH 2.2: PHÂN BỐ LƯỢNG MƯA THEO VÙNG Ở ĐBSCL

Hướng gió vào mùa mưa Hướng gió vào mùa khô

Lượng mưa hàng năm ở Đồng Bằng Sông Cửu Long phân bố không đều, khoảng 90% lượng mưa tập trung trong các tháng mùa mưa, lượng mưa mùa khô chỉ chiếm 10% Các tháng 1, 2, 3 hầu như không có mưa

Nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa, hàng năm Việt Nam chịu tác động rất lớn bỡi những cơn bão hình thành ở Biển Đông Những cơn bão này thường kèm theo mưa lớn gây lụt lũ hư hại rất lớn Ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long bão thường xảy ra vào đầu tháng mười hai nhưng với tầng suất xảy ra rất nhỏ Tuy nhiên, do thiếu sự chuẩn bị để đối phó với bão cũng như do thời điểm xảy ra bão thường trùng khớp với thời điểm có mức lũ cao ở Sông Cửu Long nên thiệt hại do bão gây ra là rất lớn

1.2 Chế độ dòng chảy của sông ngòi khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Chế độ thuỷ văn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long chịu ảnh hưởng rất lớn của dòng chảy sông Mêkông, thủy triều biển đông, thuỷ triều vịnh Thái Lan chế độ mưa của từng tiểu vùng