BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
==============
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT KẾT CẤU CỐNG LẮP GHÉP
ỨNG DỤNG CHO VÙNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU THẤP
NAM CÀ MAU
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI
MỤC LỤC
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI 1
HÀ NỘI 1
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I 2
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KẾT CẤU CỐNG 2
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CỐNG ĐÃ XÂY DỰNG Ở ĐBSCL 2
1.1.1. Cống truyền thống 3
1.1.1.1. Cống lộ thiên bê tông cốt thép toàn khối 3
1.1.1.2 Cống ngầm 9
.a a. Cống tròn 10
.b b. Cống hộp chữ nhật 10
1.1.2. Các loại cống ứng dụng công nghệ mới 11
1.1.2.1. Kết cấu cống kiểu đập trụ đỡ 11
1.1.2.2. Kết cấu cống đập xà lan 14
1.1.2.3. Kết cấu cống ngăn mặn lắp ghép bằng cừ BTCT dự ứng lực 16
1.2. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19
CHƯƠNG II 22
CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHO VIỆC ỨNG DỤNG KẾT CẤU CỐNG
MỚI VÙNG NGHIÊN CỨU 22

55
4.1.Các tài liêu cơ bản 55
4.1.1. Vị trí xây dựng công trình 55
4.1.2. Địa hình 55
4.1.3. Khí hậu 55
4.1.4.Thủy văn sông ngòi 57
4.1.5. Địa chất công trình 57
4.1.6. Hiện trạng thủy lợi 58
4.2. Các thông số kỹ thuật chủ yếu. 59
4.3. Tính toán ổn định công trình 60
4.3.1 .Tính toán ổn định công trình theo trạng thái giới hạn thứ nhất 60
4.3.2. Tính toán ổn định công trình theo trạng thái giới hạn thứ hai - trạng thái ứng suất biến dạng 61
.c 4.3.2.1. Tính sức chịu tải của đất nền dưới chân trụ pin 61
.d b. Xác định ứng suất dưới chân trụ pin 62
.e 4.3.2.2. Xác định độ lún của trụ pin 62
4.3.3. Tính toán chống thấm 63
4.3.4. Hình thức tiêu năng 66
.f 4.3.4.1. Trường hợp tính toán: 66
.g 4.3.4.2. Lưu lượng tính toán tiêu năng: 67
.h 4.3.4.3. Tính toán tiêu năng cho kết cấu cống cải tiến Tham Trơi 67
4.4. Biện pháp thi công 71
4.4.1. Thi công phần đất 71
4.4.2.Thi công phần kết cấu thân cống 71
4.4.3. Tiến độ thi công. 80
CHƯƠNG V 81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81
5.1. KẾT LUẬN 81
5.2. KIẾN NGHỊ 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83
Trang 1

Cống là một trong những hạng mục công trình chính trong hệ thống thủy lợi của
cả nước nói chung và vùng, có vai trò hết sức hết sức quan trọng trong việc kiểm soát
điều tiết nguồn nước đáp ứng các yêu cầu cấp nước, phân lũ, tiêu úng, ngăn triều, giữ
ngọt , ngăn mặn, phòng chống thiên tai bảo vệ sản xuất và đời sống sinh hoạt cho nhân
dân.
Theo đặc điểm cấu tạo có thể phân 2 loại cống như sau: Cống lộ thiên và cống
ngầm.
* Cống lộ thiên thường là những cống có cột nước thấp, được dùng rộng rãi ở
vùng đồng bằng, vì vậy còn gọi là "cống đồng bằng" hay cống hở.
* Về cống ngầm: Cống ngầm là loại công trình đặt dưới đê, đập, qua đường
dùng vào việc lấy nước, tháo và dẫn nước.
Ngoài ra, tuỳ theo yêu cầu sử dụng, kết cấu mà người ta có thể phân theo các
cách khác nhau như:
- Theo yêu cầu sử dụng: cống lấy nước, cống điều tiết, cống ngăn triều, cống
tháo cát
- Theo kết cấu công trình: Kết cấu cống bê tông cốt thép (BTCT) toàn khối, kết
cấu cống lắp ghép, kết cấu cống bán lắp ghép…
Trong thực tế xây dựng thuỷ lợi hiện nay ở Đồng bằng sông Cửu Long
(ĐBSCL) loại cống lộ thiên có kết cấu bằng BTCT toàn khối và kết cấu cống lắp ghép
đang được ứng dụng phổ biến.
Trang 3
1.1.1. Cống truyền thống
1.1.1.1. Cống lộ thiên bê tông cốt thép toàn khối
a. Kết cấu công trình: Hầu hết, các cống đã được xây dựng ở Việt Nam đều có
dạng kết cấu cống truyền thống, bao gồm các bộ phận chủ yếu như: cửa vào, thân cống
và cửa ra.
- Phần thân cống bao gồm: bản đáy bằng bê tông cốt thép dày khoảng 0,6 đến
1,0m, trên bản đáy là các trụ pin và cửa van, trên trụ pin là giàn kéo van và cầu giao
thông.
- Phần cửa vào: bao gồm tường cánh hướng nước, sân trước chống thấm, lớp phủ


Hình 1-2: Cắt dọc cống truyền thống với cửa van cung
Hình 1 -3: Cắt ngang cống truyền thống với cửa van phẳng tự động đóng mở
Trang 5
Hình 1 -4: Cắt dọc cống truyền thống với cửa van phẳng tự động đóng mở
Hình 1-5: Cống truyền thống điển hình
Theo số liệu thống kê, các công trình cống ngăn mặn do Nhà nước đầu tư xây
dựng ở các tỉnh ven biển ĐBSCL từ năm 1990 đến năm 2003 được phân bố như sau:
Bảng 1 - 1: Các cống ngăn mặn ở các tỉnh ven biển ĐBSCL từ năm 1990-2003
TT Tên cống
Địa điểm
xây dựng
Số cửa, chiều rộng
thông nước (m)
Cao trình
ngưỡng
Thời gian
xây dựng
Vốn đầu tư
(triệu đ)
I Tỉnh Bến Tre
1 Vàm Đồn Bến Tre 1x5+4x2,5m 15,0 -3.5 1983-1986 175
2 Cây Da Bến Tre 2x4,5m 9,0 -3.0 1990-1991 4.042
Trang 6
3 Cái Lức Bến Tre 1x5m 5,0 -3.0 1992-1994 5.491
4 Tân Hương Bến Tre 1x7,5m 7,5 -3.0 1996-1997 9.075
5 Cả Ráng Sâu Bến Tre 1x7,5m 7,5 -3.0 1996-1997 8.735
6 Cổ Rạng Bến Tre 1x3m 3,0 -2.5 1996-1997 3.122
7 Sơn Đốc Bến Tre 2x7,5m 15,0 -3.0 2000-2002 14.742
8 Xẻo Sâu Bến Tre 1x5m 5,0 -3.0 2000 6.955

35 Cống Mỹ Phước Mỹ Tú 2x7,5m 15,0 -3.5 1992-1994 9.661
36 Cống Cái Trầu Thạnh Trị 1x5,0m 5,0 -3.0 1993-1995 5.250
37 Cống Thạnh Trị Thạnh Trị 1x7,5m 7,5 -3.0 1993-1995 6.350
38 Cống Bao Biển Sóc Trăng 2x5,0m 10,0 -3.0 1996-1997 10.266
39 Cống Tam Sóc Mỹ Tú 2x7,5m 15,0 -3.0 1996-1997 8.592
40 Cống Bố Thảo TX.Sóc Trăng 2x7,5m 15,0 -3.0 1997-1999 8.900
41 Cống Sa Keo Thạnh Trị 1x4m 4,0 -2.5 1993-1995 5.150
42 Cống Tuần Tức Thạnh Trị 1x3m 3,0 -2.5 1993-1995 3.640
43 Cống Rạch Rê Mỹ Tú 2x5m 10,0 -3.0 1996-1998 7.100
44 Cống Mỹ Tú Mỹ Tú 1x7,5m 7,5 -3.0 1996-1997 7.501
45 Cống Chín Sáu Long Phú 2x5,0m 10,0 -3.0 2000-2001 6.150
46 Cống Gòi Long Phú 2x5,0m 10,0 -3.0 2002-2004 10.350
47 Cống Ba Rinh Kế Sách 2x5,0m 15,0 -3.0 2003-2004 10.500
48 Cống Trà Canh 1 Mỹ Tú 1x5m 5,0 -3.0 2003-2004 5.700
V Khu vực tỉnh Bạc Liêu
49 Cống Cầu Sập Vĩnh Lợi 1x7,5m 7,5 -3.0 1996 7.138
50 Cống Vĩnh Mỹ Vĩnh Lợi 1x7,5m 7,5 -3.0 1996-1997 6.930
51 Cống Phó Sinh Giá Rai 2x7,5m 15,0 -3.5 1998 12.000
52 Cống Chủ Chí Giá Rai 3x8,0m 24,0 -3.5 1996-1997 17.207
53 Cống Láng Trâm Giá Rai 1x7,5m 7,5 -3.0 1997-1998 7.900
54 Cống Cây Gừa Giá Rai 1x4,0m 4,0 -3.0 1997-1998 4.780
55 Cống Khúc Tréo Giá Rai 1x3m 3,0 -2.5 1997-1998 3.800
VI Công trình vùng lũ (Kiên Giang)
56 Cống số 2 TX Rạch Giá 2x7,5m 15,0 -3.0 1999-2001 8.700
57 Cống số 3 Hòn Đất 2x5,0m 10,0 -3.0 1999-2001 6.800
58 Cống Thần Nông Hòn Đất 1x7,5m 7,5 -2.5 1997-1998 5.500
59 Cống Tà Hem Hòn Đất 1x7,5m 7,5 -2.5 1998 6.700
60 Cống 283 Hòn Đất 1x7,5m 7,5 -2.5 1999-2001 5.700
61 Cống 286 Hòn Đất 1x7,5m 7,5 -2.5 1998 5.750
62 Cống Tà Lúa Hòn Đất 2x5m 10,0 -3.0 1999-2001 6.950

Ưu điểm:
- Kết cấu bền vững, khả năng chịu lực lớn, độ ổn định cao.
Trang 9
- Tuổi thọ công trình cao
- Quản lý vận hành và duy tu sửa chữa công trình thuận lợi.
- Phạm vi ứng dụng rộng rãi đặc biệt là vùng dao động mực nước lớn, vùng ven
biển.
Nhược điểm:
- Giá thành cao, kinh phí xử lý nền và tiêu năng tốn kém
- Thời gian thi công dài do biện pháp thi công làm khô hố móng
- Công trình thu hẹp dòng chảy nhiều nên một số cống vùng triều xây dựng
trước đây đã gây ra diễn biến xói lòng dẫn rất phức tạp.
- Thiết kế thường đưa loại cống truyền thống áp dụng cho mọi vùng và mọi
miền đất nước, điều đó dẫn đến sự lãng phí rất lớn.
- Kết cấu bản đáy dày từ 0,6÷1,0 m, cộng với các trụ pin làm ứng suất tác dụng
lên nền lớn hơn khả năng chịu tải của nền, do đó phải đóng cọc bê tông cốt thép khá
sâu. Mặt khác, thường thu hẹp dòng chảy quá mức nên gây ra hiện tượng tập trung
dòng chảy, phải làm bộ phận tiêu năng kiên cố, kéo dài và gia cố sân sau với quy mô
lớn và tốn kém nhưng công trình vẫn bị xói.
- Thu hẹp dòng chảy quá nhiều nên khó khả năng lấy nước đủ phục vụ nuôi
trồng thuỷ sản trong một đợt triều.
- Diện tích mặt bằng thi công xây dựng cống lớn dẫn đến công tác đền bù giải
phóng mặt bằng, tái định cư phức tạp, khó khăn và tốn kém ảnh hưởng không nhỏ đến tiến
độ xây dựng, đôi khi làm mất tính khả thi của dự án.
1.1.1.2 Cống ngầm
Theo thống kê về lĩnh vực xây dựng các công trình thuỷ lợi ở Việt Nam, các
cống quy mô lớn chủ yếu bằng BTCT toàn khối chiếm đa số trong các công trình đã
Trang 10
xây dựng. Các cống lắp ghép và bán lắp ghép thường xây dựng ở các công trình quy
mô nhỏ, bán kiên cố, phổ biến là các loại cống sau:

chuyển đổi sản xuất ở những vùng ven biển vẫn chưa mang tính ổn định cao, làm cho
công tác quy hoạch, bố trí hệ thống công trình thủy lợi phục vụ sản xuất gặp khó khăn,
nhất là những công trình kiên cố, lâu dài.
Vì vậy, để khắc phục những hạn chế của kết cấu cống truyền thống và đáp ứng
được yêu cầu thực tiễn sản xuất Thời gian gần đây một số nơi đã ứng dụng các tiến bộ
về công nghệ và vật liệu xây dựng những công trình cống có kết cấu cải tiến, đơn giản
phù hợp với yêu cầu sản xuất và khả năng ngân sách của Địa phương. Dưới đây là một
số kết cấu cống cải tiến đã được ứng dụng có hiệu quả ở Việt Nam.
1.1.2.1. Kết cấu cống kiểu đập trụ đỡ
Công nghệ đập trụ đỡ là giải pháp quan trọng để triển khai xây dựng những cống
đập lớn và đã được thực hiện khá thành công tại Việt Nam từ những năm 1995.
Nguyên lý của đập trụ đỡ là đưa toàn bộ lực tác dụng vào công trình về các trụ riêng
biệt, sau đó truyền xuống nền thông qua đài cọc và hệ cọc đóng sâu vào nền.
- Kết cấu công trình: Thân cống và trụ pin bằng BTCT, kết cấu chịu lực chính
của cống là trụ đỡ, kết cấu trụ đỡ bao gồm chùm cọc bằng BTCT cắm sâu vào đất nền,
trên chùm cọc là bệ đỡ, trên bệ đỡ là trụ pin cống.
Trang 12
Trô pin
Cäc BTCT
Cäc BTCT
DÇm ®ì van
cöa van
Hình 1 - 8: Kết cấu cống kiểu đập trụ đỡ
- Kết cấu chống thấm: Qua nền công trình bằng hàng cừ thép, bêtông hoặc cừ
nhựa. Cừ chống thấm được tựa lên dầm đỡ cừ và được ép chặt vào dầm van. Cửa van,
dầm đỡ van và cừ chống thấm tạo thành một tấm ngăn cách hai phần thượng và hạ lưu
cống từ mặt nước đến nền công trình, không cho phép nước mặn xâm nhập qua công
trình và không sinh xói ngầm.
- Kết cấu tiêu năng phòng xói: Được thiết kế có chiều rộng thoát nước gần
bằng lòng sông, tiết diện lòng cống so với tiết diện lòng sông chỉ giảm 15÷20%, tỷ lưu

khí hậu và thủy văn dòng chảy trên sông.
- Thi công lắp ghép các hạng mục công trình dưới nước hạn chế độ chính xác,
giám sát chất lượng công trình rất khó khăn.
1.1.2.2. Kết cấu cống đập xà lan.
Từ những năm 1950 ở nước ngoài đã có ý tưởng xây dựng công trình bằng đập
xà lan. Có thể dẫn ra đây một số công trình:
- Công trình ứng dụng dạng phao như đập Lauwerszee- Hà Lan xây dựng năm
1969, hoặc công trình Brouwersdam gồm nhiều khối xà lan ghép lại với nhau
- Cống Oosterschelde là một công trình vĩ đại của Hà lan là công trình kiểm soát
lũ dài gần 3 km, xuyên qua 3 con sông của vùng Eastern Schelde, cửa van cung mỗi
cửa rộng 40m, tổng 2480m. Công trình khởi công vào năm 1976 và kết thúc năm 1986.
- Cống Harvingvliet gồm 17 khoang, 18 trụ. Các trụ pin là các hộp rỗng được
đúc ở trên bờ, trong đê quai, cho nổi lên rồi lai dắt đến vị trị đánh chìm. Lắp cửa van và
hoàn thiện công trình trong nước.
- Dự án xây dựng các công trình giảm nhẹ lụt lội do triều cường cho thành phố
Venice-Italia, các chuyên gia của Italia đã đề xuất phương án ngăn 3 cửa nhận nước từ
vịnh Vinece vào phá Vinece là cửa LiDo, Malamocco, Chioggia bằng hệ thống gồm 78
cửa van bằng thép trên hệ thống xà lan (caisson), mỗi cửa cao 18-28m, rộng 20m, dày
5m là tâm điểm của nhiều hội thảo khoa học ở Italia tổ chức từ năm 1994 đến nay; hiện
nay, dự án đã được quyết định đầu tư xây dựng từ 2006 – 2014.
Viện Khoa học Thủy lợi chủ trì thực hiện và đã được ứng dụng thử nghiệm
thành công các cống Phước Long (năm 2004); cống Thông lưu (năm 2005) đều ở tại
Bạc Liêu. Loại cống này đã được áp dụng cho dự án Phát triển Đồng bằng sông Cửu
Long, tiểu dự án Ô Môn – Xà No tại các tỉnh Cần Thơ, Hậu Giang và Kiên Giang, đó
Trang 15
là: cống Bà Đầm C (Cần Thơ), cống Bà Bét (Hậu Giang), cống KH8C (Kiên Giang)…
Ưu điểm nổi bật của loại đập này là có thể di chuyển đến vị trí khác khi có yêu
cầu chuyển đổi cơ cấu sản xuất và các ưu điểm khác như: kết cấu bền vững, vận hành
đơn giản, thi công nhanh, giảm khối lượng và chi phí trong việc giải phóng mặt bằng,
giá thành rẻ và bảo vệ tốt môi trường sinh thái tự nhiên. Vật liệu chế tạo xà lan là vật

- Thân cống: là hàng tường cừ BTCT dự ứng lực có joint chống thấm đóng liên tục từ
Trang 17
bờ trái sang bờ phải. Khoang cửa cống giữa lòng kênh tường cừ được đóng thụt sâu
xuống nền, phía bên trên đầu tường cừ đặt dầm van BTCT có mặt cắt ngang hình chữ
U úp ngược, trên dầm van là cửa van Clape trục dưới.
Hình 1-11: Cống ngăn mặn kết hợp cầu giao thơng, Ninh Quới, Bạc Liêu
- Trụ pin và cầu giao thơng: trụ pin cống gồm các cọc cừ BTCT dự ứng lực ghép úp
vào nhau, đầu cọc liên kết với nhau bằng đài cọc được đổ liền khối với dầm giằng đầu
cừ bằng BTCT. Dầm giằng đầu cừ liên kết các cây cừ lại với nhau kết hợp làm mặt cầu
giao thơng cho phương tiện xe cộ qua lại.
- Về biện pháp thi cơng: đây là bước đột phá về cơng nghệ thi cơng đối với cơng trình
thủy lợi ở Việt Nam. Các hạng mục cơng trình trong thời gian ngắn được lắp ghép các
cấu kiện đúc sẵn trong điều kiện ngập nước bởi các thiết bị và phương tiện thi cơng
chun dụng.
- Các cơng trình đã xây dựng theo kiểu đập trụ đỡ:
+ Cống Ninh Quới ở Bạc liêu có chiều rộng Bc= 8m, cửa van Clape trục dưới,
bố trí cầu giao thơng trên cống tải trọng H3.
+ Cống Bà Đầm Đ ở Cần Thơ có chiều rộng Bc= 12m, cửa van Clape trục dưới,
bố trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H13.
Trang 18
+ Cống 4000 Đ ở Cần Thơ có chiều rộng Bc= 10m, cửa van Clape trục dưới, bố
trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H13.
+ Cống Ba Voi ở Hậu Giang có chiều rộng Bc= 15m, cửa van Clape trục dưới,
bố trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H8.
+ Cống sáu Kim ở Hậu Giang có chiều rộng Bc= 8m, cửa van Clape trục dưới,
bố trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H8.
+ Cống Ơng Đèo ở Hậu Giang có chiều rộng Bc= 15m, cửa van Clape trục dưới,
bố trí cầu giao thơng trên cống là kết cấu cầu BTCT tải trọng H8.
Ưu điểm:
- Thời gian thi cơng nhanh chóng, rút ngắn đến 2/3 thời gian xây dựng so với

tháng mùa khô do đập tạm không điều tiết. Khi đắp và phá dỡ đập lại gây rác bẩn cho
môi trường khu vực. Trong khi đó, các công trình được xây dựng theo công nghệ và
kết cấu truyền thống thì các dự án khó mang tính khả thi do kinh phí đầu tư lớn vượt
quá khả năng của ngân sách địa phương, vấn đề đền bù giải tỏa rất khó khăn và thời
gian thi công dài khó đáp ứng được nhu cầu cấp thiết của sản xuất.
Để giải quyết vấn đề trên, một số kết cấu cống ứng dụng công nghệ mới ở trên
đã được nghiên cứu và ứng dụng cho ĐBSCL (Cống ngăn mặn bằng cừ BTCT dự ứng
lực; Đập xà lan di động). Các kết cấu cống cải tiến này đã phần nào giải quyết được
những hạn chế của kết cấu truyền thống, đặc biệt là giá thành xây dựng công trình đã
giảm đi rất nhiều, phù hợp với vùng chuyển đổi sản xuất chưa ổn định. Bên cạnh đó,
các kết cấu cống này cũng còn tồn tại một số vấn đề như: phạm vi ứng dụng còn hạn
chế, đối với những vùng có các điều kiện tự nhiên không thuận lợi (dao động mực
nước lớn, chiều dày lớp đất yếu quá lớn) chưa được nghiên cứu ứng dụng; khó đáp ứng
được yêu cầu sản xuất tại những nơi đòi hỏi việc chủ động điều tiết nguồn nước.
Vùng Nam Cà Mau có điều kiện địa chất rất bất lợi đối với việc xây dựng các
công trình trọng lực, chiều sâu của lớp đất yếu thường lớn hơn chiều dài lớn nhất của
cây cừ BTCT dự ứng lực sản xuất với công nghệ và kỹ thuật hiện nay (21m). Bên cạnh
Trang 20
đó, đây là vùng sản xuất theo mô hình chuyên tôm và tôm lúa nên yêu cầu điều tiết
nước rất linh hoạt. Các kết cấu cống ngăn mặn cải tiến với cửa van Clape nói trên
không thích hợp với điều kiện tự nhiên cũng như yêu cầu sản xuất ở nơi đây.
Vì những lý do trên, cần phải nghiên cứu trên cơ sở khoa học để đưa ra kết cấu
công trình tối ưu vừa đáp ứng được yêu cầu của mô hình sản xuất mới vừa thích ứng
với mọi điều kiện địa chất công trình và phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của địa
phương.
Xuất phát từ những yêu cần thực tiễn, đề tài: “Nghiên đề xuất kết cấu cống lắp
ghép ứng dụng cho vùng ảnh hưởng triều thấp Nam Cà Mau” đưa ra nhằm giải
quyết những vấn đề nói trên với các nội dung:
* Mục tiêu: đề xuất được kết cấu cống lắp ghép cải tiến đáp ứng các tiêu chí
sau: