LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa Sau Đại học, trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, các bạn cùng lớp tôi đã
Trang 1LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Nguyễn Văn Ngọc Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác Các tài liệu tham khảo trong luận văn đều có cơ sở khoa học và có nguồn gốc hợp pháp
Tác giả
KS Mai Xuân Chính
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa Sau Đại học, trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, các bạn cùng lớp tôi đã tích lũy cho mình một số kiến thức nhất định về chuyên
môn Xây dựng Công trình thủy và đã được giao đề tài luận văn Thạc sỹ “Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu hợp lý công trình kè bảo vệ bờ sông” Đề tài của
tôi đã được hoàn thành với các nội dung như đã đề ra trong đề cương với sự nỗ lực
cố gắng của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS TS Nguyễn Văn Ngọc Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn của tôi còn một số thiếu sót cần được các thầy các cô đóng góp, tham gia ý kiến nhằm tiếp tục hoàn thiện luận văn để có thể đóng góp một phần nào đó cho các công việc có tương tự, phục vụ cho công cuộc xây dựng và phát triển đất nước
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo khoa Công trình, Viện đào tạo Sau đại học trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, cảm ơn các cơ quan đã tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành tốt công việc của mình
Đặc biệt xin gửi lởi cảm ơn chân thành đến thầy PGS TS Nguyễn Văn Ngọc
đã trực tiếp hướng dẫn luận văn
Tôi cũng xin gừi lời cảm ơn đến gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để cho tôi tôi hoàn thành luận văn thạc sỹ này
Xin trân trọng cảm ơn!
Trang 3MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC BẢNG iv
DANH MỤC CÁC HÌNH v
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG 3
1.1 Các nguyên nhân gây xói lở và bồi tụ bờ sông 3
1.2 Tổng quan kết cấu công trình bảo vệ bờ sông: 6
1.3 Tình hình nghiên cứu xói lở bờ sông: 15
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG 32
2.1 Tính toán ổn định bằng phương pháp cung trượt: 32
2.2 Tính toán khả năng chịu lực: 35
CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN THỰC TẾ 46
3.1 Giới thiệu tóm tắt đoạn sông Luộc đoạn Km45+950-Km46+750: 46
3.3 Tính toán xác định kết cấu hợp lý .54
3.4 Phân tích lựa chọn phương án: 62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI KÈ 1/PL
Trang 4DANH MỤC CÁC BẢNG
2.6 Trị số lớn nhất của áp lực sóng tương đối trên mái dốc tại điểm
4.2 Tính toán ổn định cho cung trượt O1 với R1= 13,37m; m = 10 9/PL 4.3 Tính toán ổn định cho cung trượt O2 với R2= 13,84m; m = 10 10/PL 4.4 Tính toán ổn định cho cung trượt O3 với R3= 14,22m; m = 10 11/PL
4.5 Tính toán ổn định cho cung trượt O1' với R1’ = 12,88m; m =
10
12/PL
4.6 Tính toán ổn định cho cung trượt O2' với R2'= 14,76m; m = 10 13/PL
Trang 5DANH MỤC CÁC HÌNH
phá vỡ khỏi mái dốc
4
thân bị phá hủy
13
Bình
14
hỏng
14
Trang 6Số hình Tên hình Trang
1.28 Thảm tấm bêtông liên kết bằng dây nilon chống xói đáy ở
sông Trường Giang – Trung Quốc
22
1.36 Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống bê tông cốt thép trên sông
Brahmaputra – Jamuna – Băngladet
27
bằng hệ thống công trình hoàn lưu
28
1.39 Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn bằng sợi đai giữ
ổn định và phát triển thực vật
29
2.2 Sơ đồ tính ổn định trượt mái đập, đất theo phương pháp
Ghécxêvanốp
34
2.4 Biểu đồ áp lực sóng tính toán lớn nhất trên mái dốc được gia
cố bằng các tấm bản
40
Trang 7Số hình Tên hình Trang
2.6 Đồ thị để xác định thành phần hạt cho phép của đá xô bồ đổ
tự do dùng gia cố mái dốc
43
Vị trí cách Km 46 về phía hạ lưu 400m
47
3.3 Kết cấu kè phương án 1 - chân kè đá hộc thả rối, thân kè,
đỉnh kè đá hộc lát khan
51
3.4 Kết cấu kè phương án 2 - chân kè đá hộc thả rối kết hợp rọ
thép lõi đá, thân kè đá lát khan trong khung đá xây, đỉnh kè
đá hộc xây
52
3.5 Kết cấu kè phương án 3 - chân kè đá hộc thả rối kết hợp
rồng, thân kè đá lát khan trong khung đá xây, đỉnh kè đá hộc xây
53
Trang 8MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm đầu thập kỷ của thế kỷ 21, cùng với những biến đổi mạnh
mẽ của khí hậu toàn cầu dẫn tới sự xuất hiện nhiều thiên tai, nhiều cơn bão, nhiều con lũ lớn trên khắp các lục địa và cả ở Việt Nam Hiện tượng sạt lở bờ sông, bờ biển ở nước ta cũng diễn ra với tần suất lớn lơn, chu kỳ nhanh, cường độ mạnh, kéo dài hơn và có nhiều điểm dị thường
Hiện tượng xói lở và bồi tụ là một quá trình hoạt động tự nhiên, có đoạn sông
bị xói lở, có đoạn sông bị bồi tụ Đó là hệ quả của mối tương tác giữa dòng chảy và lòng sông mà nguyên nhân gây ra là do qua trình vận chuyển bùn cát từ nơi này đến nơi khác Tương tác giữa sóng, gió, dòng triều và bờ biển mà trực tiếp là sự mất cân bằng của vận chuyển bùn cát dọc bờ là nguyên nhân chính gây ra xói - bồi mất ổn định của bờ sông, bờ biển Tuy là hoạt động bình thường của tự nhiên song hiện tượng xói - bồi bờ sông, bờ biển rất phức tạp, chịu sự chi phối bởi nhiều yếu
tố Do đó ảnh hưởng của xói - bồi, đặc biệt là ảnh hưởng của xói sạt lở bờ sông, bờ biển là vô cùng nghiêm trọng
Ở nước ta, các hình thức kè chủ yếu thường là: kè lát mái bảo vệ bờ, mỏ hàn, chống sóng đê biển bằng các loại kết cấu chủ yếu là: kè đá khan, kè đá xây, kè lát khan trong khung đá xây, kè tấm bê tông định hình …
Tình trạng chung của các công trình đê, kè bảo vệ bờ còn kém ổn định và xung yếu Nó được thể hiện chủ yếu với các đoạn kè đê sông là xói lở chân, xô sạt mái, lún và biến dạng kè, nguyên nhân chính là do dòng chảy và địa chất nền yếu, quy mô kết cấu kè còn hạn chế nên thượng hạ lưu kè thường bị xói lở Một số đoạn
kè bị hư hỏng như kè Cát Bà, kè đê bao khu bãi rác Đình Vũ và một số đoạn kè đê sông như sông Luộc, sông Thái Bình, sông Văn Úc…
Trong những năm vừa qua tại những đoạn sông đã xây dựng kè bảo vệ bờ Tuy nhiên, do một số đoạn kè xây dựng đã lâu, kết cấu kè chưa đảm bảo, dưới tác dụng của dòng chảy, khí hậu và sự xâm hại của con người hiện nhiều đoạn bị hư hỏng nặng, nếu không có biện pháp xử lý kịp thời thì trong thời gian tới với tốc độ
Trang 9xói lở như hiện nay thì tuyến đê, kè có nguy cơ sạt nở sát chân đê làm vỡ đê, ảnh hưởng đến tính mạng, tài sản và các công trình văn hoá khu vực mà công trình đó bảo vệ Vậy việc Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu hợp lý công trình kè bảo vệ
bờ sông là hết sức cần thiết
Vì vậy đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu hợp lý công trình kè bảo vệ bờ sông” là một trong những đề tài thiết thực có ý nghĩa thực tiễn cao từ đó
làm cơ sở cho các nghiên cứu nhằm mục đích đảm bảo ổn định và an toàn cho các công trình đê, kè bảo vệ bờ sông của nước ta nói chung và thành phố Hải Phòng nói riêng
2 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu hợp lý công trình kè bảo vệ bờ sông nhằm mục đích chọn được công trình bảo vệ bờ sông có kết cấu hợp lý để đảm bảokinh tế kỹ thuật
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu: Công trình đê kè bảo vệ bờ sông
Phạm vi nghiên cứu: Các dạng kết cấu công trình đê, kè bảo vệ bờ khả thi áp
dụng cho công trình đê, kè bảo vệ đang bị xói lở
4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp xây dựng tính toán thực tiễn, tính toán tìm ra những giải pháp khả thi và tối ưu
5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu hợp lý công trình bảo vệ bờ sông là việc làm vừa có ý nghĩa khoa học, vừa có ý nghĩa thực tiễn Trên cơ sở đó có thể áp dụng cho các đoạn sông khác mà diễn biến của nó có thể được đánh giá là như nhau
Trang 10CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG
1.1 Các nguyên nhân gây xói lở và bồi tụ bờ sông
Hiện tượng sạt lở bờ sông ở nước ta cũng như các nước trên thế giới là vấn đề lớn, nghiêm trọng và bức xúc Sạt lở bờ diễn ra ở hầu hết các triền sông và ở nhiều địa phương có sông Sạt lở bờ sông ảnh hưởng trực tiếp đến kinh tế và xã hội của địa phương [7] Ở vùng hạ lưu hệ thống các sông Hồng, Thái Bình, sông ngòi miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long, vì dòng sông mang nhiều bùn cát lại chảy trên một nền bồi tích rất dễ xói bồi nên quá trình xói lở và bồi tụ diễn ra liên tục theo cả thời gian và không gian Xói lở và bồi tụ không chỉ diễn ra vào mùa lũ mà còn diễn ra cả vào mùa nước kiệt Quá trình xói lở và bồi tụ ở các sông diễn ra do các hiện tượng tự nhiên và do các tác động của con người thường rất phức tạp Việc tìm ra được các nguyên nhân gây xói lở và bồi tụ để từ đó có các giải pháp quy hoạch và các biện pháp xử lý để phòng tránh, ngăn ngừa các tác hại của hiện tượng xói lở và bồi tụ gây ra là việc làm rất quan trọng và ý nghĩa đối với sự an toàn của các công trình xây dựng cũng như bảo vệ tốt cho tính mạng và tài sản của nhân dân Dưới đây là một số nguyên nhân gây sạt lở và bồi tụ:
1.1.1 Nguyên nhân xói lở [6]:
- Do địa chất khu vực: Ở những khu vực khi bờ có thành phần trầm tích phù
sa cổ khi được lớp thảm thực vật phủ dày, trong điều kiện môi trường ẩm ướt cao thì độ dẻo và độ kết dính tốt, còn những nơi thảm thực vật thưa thớt hoặc không có thảm thực vật che phủ, khi bị phơi nắng thiếu nước thường xuyên, chúng mất nước dần, co rút lại, hậu quả là làm cho chúng bị nứt nẻ, trở nên khô xốp và khi thấm nước trở lại chúng bị bở rời, tơi vụn ra Khi đó chỉ cần động lực rất nhỏ (sóng gió), chúng đã bị nước làm dịch chuyển và mang đi Đây là một điều kiện thuận lợi để quá trình xói lở bờ trong vùng diễn ra mạnh mẽ
- Do sóng: Sóng gây ra hiện tượng xói lở chủ yếu do gió và tầu thuyền qua
lại trên sông, sóng xô vào bờ tạo ra áp lực, tạo ra dòng chảy ven bờ manh hơn gây xói lở, sóng gây ra xói lở bờ do gió thường hay xảy ra ở các vùng cửa sông, nơi có