BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LI
ĐỖ VĂN NHÂN
NGHIÊN CỨU,
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CỪ BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP
DỰ ỨNG LỰC (PRESTRESSED CONCRETE SHEET PILES)
ĐỂ BẢO VỆ BỜ SÔNG BỜ BIỂN
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH CÔNG TRÌNH THỦY LI
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGUYỄN VĂN HẠNH
HÀ NỘI 3-2004
MỤC LỤC
Trang
Mở đầu
Chương I. Tổng quan về vấn đề xói lở ở ĐBSCL
1-1. Đặc điểm tự nhiên khu vực ĐBSCL
1-1-1. Đặc điểm khí tượng
1-1-2. Đặc điểm thuỷ văn sông ngòi
1-1-3. Đặc điểm đòa hình
1-1-4. Đặc điểm đòa chất
1-1-5. Kết luận
1-2. Thực trạng xói lở ở ĐBSCL
1-2-1. Tổng quát tình hình xói lở bờ sông Cửu Long
1-2-2. Xói lở ở những khu vực trọng điểm
1-2-3. Nguyên nhân xói lở
1-2-4. Kết luận
1-3. Các loại kè đã xây dựng để chống sạt lở trong khu vực
1-3-1. Tường cừ bằng gỗ
2.4.1. Chế tạo cừ bản tại nhà máy
2.4.2. Thiết bò thi công
2.4.3. Quy trình công nghê thi công cừ bản BTCT dự ứng lực.
Chương III.Ứng dụng công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực vào xây dựng
công trình kè bảo vệ bờ biển Gành Hào – Huyện Đông Hải –
Tỉnh Bạc Liêu
3.1. Tên công trình, quy mô, nhiệm vụ công trình
3.1.1. Tên công trình và đòa điểm xây dựng
3.1.2. Sự cần thếit phải đầu tư dự án
3.1.3. Nhiệm vụ công trình
3.2. Tính toán thiết kế cừ bản BTCT dự ứng lực
3.2.1. Các tài liệu cơ bản
3.2.2. Thiết kế công trình
3-2-2-1. Các số liệu ban đầu
3-2-2-2. Tính toán các yếu tố sóng do gió
3-2-2-3. Xây dựng các thông số kích thước mặt cắt tường kè
3-2-2-4. Tính toán thiết kế tường cừ chắn sóng
3-2-2-5. Tính toán gia cố kè phía biển
3-2-2-6. Tính toán áp lực sóng
3-2-2-7. So sánh hiệu quả kinh tế giữa phương án BTCT thường
và tường kè bằng cừ bản BTCT dự ứng lực
3.3. Công nghệ thi công cừ bản BTCT dự ứng lực
3.3.1. Chế tạo cừ bản
3.3.2. Vận chuyển cừ bản và thiết bò đến công trình
3.3.3. Thiết bò thi công
3.3.4. Quy trình công nghệ thi công cừ bản BTCT dự ứng lực
3.3.5. Kết luận
Chương IV.Kết kuận và kiến nghò
MỞ ĐẦU
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng đất màu mở có hệ thống sông
÷
725
kg/cm
2
(gấp 2
÷
3 lần so với bêtông thường)
- Sản xuất theo dây chuyền công nghiệp nên kiểm soát và đảm bảo chất
lượng vật liệu đồng đều, giảm thiểu các khuyết tật
- Chống xâm thực tốt, đặc biệt trong môi trường nước mặn và chua phèn
- Tiết kiệm vật liệu bêtông do kích thước mặt cắt nhỏ nhưng khả năng chòu
lực cao.
- Rút ngắn thời gian thi công ở hiện trường 40
÷
60% so với công nghệ thi
công tường chắn đúc tại chỗ.
- Tăng mỹ quan cho công trình xây dựng .
- Góp phần giảm khai thác tài nguyên (cát, đá) bảo vệ môi trường.
Luận văn này được hoàn thành tại khoa sau đại học - Trường đại học Thuỷ
Lợi - Năm 2004.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy : PGS.TS NGUYỄN VĂN HẠNH
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành
cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Thuỷ Lợi, các thầy cô giáo khoa sau đại
học, lãnh đạo Viện khoa học thuỷ lợi Miền Nam, các đồng nghiệp và bạn bè đã
nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này.
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XÓI LỞ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Đồng bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL) thuộc Miền Nam Việt Nam chạy từ
hữu ngạn sơng Vàm Cỏ Đơng xuống Cà Mau, bao gồm một phần nhỏ tỉnh Tây
Ninh, phần lớn tỉnh Long An, 10 tỉnh : Tiền Giang, Vĩnh Long, Đồng Tháp, Bến
o
C.
+ Thời kỳ nóng nhất trong năm là các tháng III, IV, V. Tháng nóng nhất là
tháng IV có nhiệt độ bình quân là 28.5
o
C.
+ Các tháng XII, I, II là thời kỳ có nhiệt độ thấp trong năm. Tháng mát nhất là
tháng I, nhiệt độ bình quân là 25.5
o
C.
Bảng 1-1. Nhiệt độ tại một số trạm đại diện ở ĐBSCL
TT Trạm T
bq
(
o
C)
T
max
(
o
C)
T
min
(
o
C)
1 Mỹ Tho 27.9 38.9 14.9
2 Cà Mau 26.5 38.3 15.3
3 Rạch Giá 27.3 37.2 14.8
4 Châu Đốc 27.0 38.0 17.0
Trạm
Tháng Cả
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII năm
Mỹ Tho 5 2 4 38 149 188 186 171 233 267 104 35 1382
Cà Mau 15 8 33 104 266 319 331 366 345 330 189 62 2370
Rạch Giá 9 6 27 87 250 265 294 361 315 290 157 33 2094
Châu Đốc 11 1.5 12 61 142 155 155 183 224 252 121 38 1354
Cần Thơ 17 0 3 15 156 181 196 215 208 185 79 9 1263
Trong năm chia thành 2 mùa rõ rệt :
- Mùa mưa: từ tháng V đến tháng XI, lượng mưa chiếm trên 90% tổng
lượng mưa năm, mưa lớn nhất vào các tháng IX, X.
- Mùa khô: từ tháng XII đến tháng IV năm sau. Mùa này rất ít mưa, đặc biệt các tháng
I, II, III lượng mưa không đáng kể.
1.1.2 Đặc điểm thủy văn:
1.1.2.1. Đặc điểm chung:
Về thủy văn, ĐBSCL chịu ảnh hưởng trực tiếp của dòng chảy sông MêKông,
Sông MêKông chảy vào đến lãnh thổ Việt nam chia làm 2 nhánh là sông Tiền & sông
Hậu , đổ ra biển Đông theo 9 cửa sông .
Đặc điểm nổi bật của chế độ thủy văn ĐBSCL là chế độ dòng chảy bị ảnh
hưởng của thủy triều biển.
- Phía Đông : Thủy triều biển Đông ảnh hưởng vào sâu trong nội đồng qua
hệ thống các cửa của sông Cửu Long là chính: Sông Mỹ Tho ở khu vực Tiền Giang;
sông Ba Lai, Hàm Luông ở khu vực Bến Tre; sông Cổ Chiên ở khu vực Trà Vinh,
Vĩnh Long, Đồng Tháp, Tân Châu; sông Hậu ở khu vực Sóc Trăng, Cần Thơ, Long
Xuyên, Châu Đốc. Trên sông Tiền và sông Hậu, ảnh hưởng thủy triều rõ rệt nhất là ở
phạm vi từ Mỹ Thuận và Cần Thơ trở ra biển. Phía trên lên tới Tân Châu, Châu Đốc
bị ảnh hưởng chủ yếu của lũ thượng nguồn.
- Khu vực Quản Lộ Phụng Hiệp chịu ảnh hưởng của triều biển Đông thông
qua các cửa sông Mỹ Thanh, Gành Hào.
- Phía Tây : Thủy triều biển Tây ảnh hưởng vào khu vực phía Nam và Tây tứ
- Tổng chiều dài sông chính : 4.220 km
- Tổng lượng dòng chảy năm : 475 x10
9
m
3
- Lưu lượng trung bình năm : 13.974 m
3
/s
- Lưu lượng đỉnh lũ max : 66.700 m
3
/s
- Lưu lượng đỉnh lũ min : 39.800 m
3
/s
- Lưu lượng kiệt nhất : 1.250 m
3
/s
Sông MêKông chảy qua 6 nước: Trung Quốc, Mianma, Lào, Thái Lan,
CamPuChia và Việt Nam.
* Phần thượng lưu:
Dài 1.850km, bắt nguồn từ độ cao 5.000m ở Tây Tạng đến Vân Nam (Trung
Quốc). Lưu vực hẹp, chủ yếu là núi cao, chiếm 19% tổng diện tích lưu vực.
* Phần trung lưu:
Diện tích mở rộng tới Kratier, chiếm 57% tổng diện tích lưu vực. Đoạn này dài
1.800km, có nhiều phụ lưu quan trọng như Nậm Thà, Nậm U, Nậm Suông, Nậm
Kham, Nậm Ngừa, Xê Băng Phác, Xê Don, Xê Cong, Xê Xan, XêRêPoc ở phía tả
ngạn. Phía hữu ngạn có phụ lưu Nậm Mun.
Phần trung lưu là vùng chủ yếu sinh lũ của sông MêKông.
* Phần hạ lưu:
Từ Kratie trở xuống, dài 500km. Sông Tông Lê Sáp ở phía hữu ngạn nối sông
/s) Vmax(m/s)
Xuôi Ngược Xuôi Ngược Xuôi Ngược Xuôi Ngược Xuôi Ngược
Tân
Châu
6120 3298 4750
1960 3285 1479 2667 786 0.79 0.40
Châu
Đốc
1540 1370 1240
946 933 733 782 503 0.56 0.52
Lượng dòng chảy sông Tiền sau Mỹ Thuận bị chia ra các nhánh Cổ Chiên,
Hàm Luông, Ba Lai, Mỹ Tho; trong đó nhánh Cổ Chiên chiếm tỷ trọng lớn nhất.
b) Mực nước:
* Mùa kiệt:
Thủy triều biển Đông có chế độ bán nhật không đều với biên độ lớn (2,5
÷
3m)
ảnh hưởng rất sâu, lên tới tận PhnômPênh. Biên độ triều bình quân tháng lớn nhất đạt
tới 0,9m ở Tân Châu ; 1,1m ở Châu Đốc ; 1,3m ở Chợ Mới và 1,5m ở Long Xuyên ;
tại Cần Thơ, Mỹ Thuận biên độ mực nước hàng ngày đạt tới 4m. Trong một ngày
đêm, mực nước lên xuống 2 lần với 2 chân triều và 2 đỉnh triều không đều nhau.
Chênh lệch triều lên và chênh lệch triều xuống bình quân sấp sỉ nhau ở tất cả các
tháng trong năm .
* Mùa lũ:
Do ảnh hưởng của lũ sông MêKông nên mực nước trên sông Tiền và sông Hậu
tăng lên nhanh chóng. Trong mùa này, ảnh hưởng của nước lũ lấn át hẳn ảnh hưởng
của thủy triều.
Tháng có mực nước bình quân cao nhất trong mùa lũ thường là tháng X, một
số ít năm rơi vào tháng IX. Thời gian duy trì đỉnh lũ khá dài.
Bảng 1-5. Thời gian duy trì các cấp mực nước ở Tân Châu
cứ sau một ngày thì thời điểm xuất hiện chân triều hay đỉnh triều tương ứng chậm đi
gần 1 giờ. Biên độ giao động triều hàng ngày tại Vũng Tàu tới 2,5÷3m, khu vực ven
biển Đông từ cửa Cung Hầu qua cửa Định An xuống Mỹ Thanh, Gành Hào, Cà Mau
biên độ triều đạt giá trị lớn nhất so với các vùng khác. Thời kỳ triều cường biên độ
triều tới 3÷4 m.
B. Chế độ thủy triều biển Tây:
- Thủy triều biển Tây phần lớn có tính chất nhật triều thuần nhất, đôi khi là
nhật triều không đều. Mỗi ngày có 1 lần nước lên và 1 lần nước xuống. Biên độ
thủy triều thuộc loại nhỏ: đạt 0,8m tại cửa Ông Đốc, 1,3m tại Rạch Giá.
- Trong năm từ tháng I đến tháng VI mực nước biển tương đối thấp, từ tháng
VII đến tháng XII mực nước cao hơn. Tuy nhiên, mức độ chênh lệch của mực nước
giữa 2 thời kỳ chỉ khoảng vài chục cm. Mực nước cao nhất thường xuất hiện vào các
tháng từ VI đến tháng XII trùng với mùa mưa lũ.
Do đặc điểm thủy triều có biên độ dao động nhỏ nên ảnh hưởng không sâu
vào các kênh rạch trong nội đồng; khả năng trao đổi nước bị hạn chế do tốc độ dòng
chảy nhỏ.
1.1.2. ĐỊA HÌNH
II Địa hình Đồng bằng sông Cửu Long tương đối bằng phẳng , cao độ trung bình
khoảng (+1,00m)÷(+1,50m) cao nhất khoảng (+3,00m)÷(+4,00m), thấp nhất khoảng
(
±
0,00m)÷(+0,50m).
Khu tả sông Tiền Giang có xu hướng từ Tây Bắc xuống Đông Nam, cao độ
trung bình vùng Tây Bắc khoảng (+1,50m)÷(+2,00m), nơi cao nhất ở ven sông Tiền
có cao độ (+3,00m)÷(+4,00m). Cao độ trung bình vùng Đông Nam
(+0,20m)÷(+1,00m), nơi thấp nhất có thể xuống (
±
0,00m) hoặc thấp hơn nữa. Cao độ
vùng ven biển khoảng trên dưới (+1,00m).
Khu nằm giữa sông Tiền và sông Hậu có hướng dốc chính Tây Bắc - Đông
-
Độ sệt B : 0.7 ÷ 2.0
-
Độ bão hòa G : > 95 %
-
Góc ma sát ϕ : 2
o
÷ 10
o
-
Lực chống cắt C : 0.3 ÷ 1.5 T/m
2
+ Lớp bồi tích cổ : chủ yếu là á sét & sét cát, đất có trạng thái nửa cứng đến
cứng , khả năng chịu tải tương đối tốt, phù hợp cho việc chống cọc xử lý nền vào các
lớp này
Các chỉ tiêu cơ lý chính của lớp này trong khoảng sau :
-
Dung trọng tự nhiên : γ
w
= 1.7 ÷2.0 T/m
3
-
Độ sệt B : 0.2 ÷ 0.7
-
Độ bão hòa G : > 90 %
-
Góc ma sát ϕ : 7
o
÷ 22
Địa chất chủ yếu là nền đất mềm yếu, khả năng chịu lực kém, dễ bị biến dạng
chiều dày lớp mềm yếu này có thể thay đổi rất lớn trong vùng từ 10÷50m, trừ một số
vùng cát còn nói chung đất có thành phần hạt sét chiếm tỷ trọng lớn, hệ số thấm thấp.
1.2. THỰC TRẠNG XĨI LỞ Ở ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG
1.2.1. Tổng qt tình hình xói lở bờ.
Qua nghiên cứu phân tích các tài liệu lòch sử, qua điều tra, xem xét, nghiên
cứu các vết tích sạt lở bờ còn lưu lại ngoài thực đòa, kết hợp với nhiều đợt đo đạc,
khảo sát thực tế trong năm 2000, chúng tôi đã xác đònh được vò trí, phạm vi, tốc độ
của 68 điểm sạt lở, dọc theo tuyến bờ sông Tiền và sông Hậu thuộc hệ thống sông
Cửu Long. Trong đó:
• Thống kê theo đơn vò hành chính:
+ Tỉnh Đồng Tháp : 16 điểm
+ Tỉnh An Giang : 20 điểm
+ Tỉnh Tiền Giang : 4 điểm
+ Tỉnh Vónh Long : 10 điểm
+ Tỉnh Bến Tre : 4 điểm
+ Tỉnh Cần Thơ : 6 điểm
+ Tỉnh Sóc Trăng : 1 điểm
+ Tỉnh Trà Vinh : 7 điểm
• Thống kê theo tốc độ sạt lở trung bình hàng năm:
+ Tốc độ sạt lở mạnh (trên 10 m/năm) : 11 điểm
+ Tốc độ sạt lở trung bình (từ 5 đến 10 m/năm) : 32 điểm
+ Tốc độ sạt lở yếu (dưới 5m/năm) : 25 điểm
• Thống kê theo đặc điểm hình thái sông:
+ 18 điểm sạt lở trên đoạn sông cong, gấp khúc
+ 4 điểm sạt lở trên đoạn sông co hẹp đột ngột
+ 6 điểm sạt lở trên đoạn sông nằm tại các cửa phân lưu
+ 12 điểm sạt lở trên các cù lao nằm trong lòng dẫn
+ Các điểm còn lại nằm trên các đoạn sông tương đối thẳng với tốc
độ và phạm vi sạt lở nhỏ.
hưởng trực tiếp tới vò trí, phạm vi và tốc độ xói lở của khu vực kế tiếp.
Nguyên nhân xói lở bờ sông đoạn Thường Phước, Tân Châu và Hồng Ngự
là do lòng dẫn sông ở đây được tạo bởi một điểm nút gấp khúc với góc khoảng
120
o
. Điểm nút gấp khúc này đã làm cho những cù lao, cồn cát nhỏ riêng rẽ, rời
rạc ở lòng sông phía thượng lưu sau nhiều năm dòch chuyển xuống hạ lưu bò giữ
lại, tạo thành một bãi cát rộng lớn (cù lao Mang cá hay còn gọi là cồn liệt só) nằm
phía bờ hữu đối diện với bờ sông Thường Phước. Quan sát đoạn lòng dẫn sông
Tiền từ Thường Phước đến Tân Châu vào những năm 1945 cho thấy; các cù lao,
bãi bồi, cồn cát nằm rời rạc, phân tán, nhưng đến năm 1983 các cù lao, bãi bồi,
cồn cát đã nhập lại tạo thành một cù lao lớn có xu hướng bít cửa kênh Tân Châu -
Châu Đốc. Cù lao lớn tạo thành này nằm ngay phía thượng lưu phía bờ hữu điểm
gấp khúc Tân Châu và càng ngày càng phát triển. Đến nay lòng sông đã bò thu
hẹp, dòng chảy luồng chính với vận tốc rất lớn (cả vào mùa lũ lẫn vào mùa kiệt) bò
ép sát về phía bờ tả (bờ Thường Phước). Mặt khác, khu vực Thường Phước, bờ
sông, lòng sông được cấu tạo bởi các lớp đất sét pha, bùn sét pha, bùn cát pha và
lớp cát hạt nhỏ, cường độ cơ học rất thấp, dễ biến dạng, dễ bò ảnh hưởng bởi các
yếu tố bên ngoài tác động, nên rất dễ bò xói lở khi bò dòng chảy có vận tốc lớn
công phá.
Lưu tốc lớn nhất của dòng chảy ép sát bờ tả sông Tiền khu vực Thường
Phước vào mùa kiệt đạt tới 2m/s còn vào mùa lũ có thể đạt tới 3m/s. Trong khi đó
vận tốc lớn nhất cho phép không xói trung bình của các lớp đất lòng sông, bờ sông
ở đây chỉ đạt tới 0,7m/s. Đây chính là nguyên nhân dẫn đến tốc độ xói lở hàng
năm ở khu vực này đạt tới 30÷50m/năm.
Cũng do đoạn sông cong gấp khúc khu vực Tân Châu Thường Phước đã làm
chặn lại bãi cát lớn bên bờ hữu, phía trên thò trấn Tân Châu do đó, dòng chính bò
dồn ép sang phía bờ tả, theo hướng chảy đâm thẳng sang phía bờ thò trấn Tân
Châu. Hầu như toàn bộ năng lượng dòng chảy sông Tiền tại mặt cắt đầu đoạn gấp
khúc (Thường Phước II) sau khi bò hao tổn một phần năng lượng để thắng lực cản
chiều, ngoài ra cửa vào sông không thuận dòng, đã tạo nên dòng chảy đáy có vận
tốc rất lớn, tạo nên các xoáy nước và sóng nhiễu xạ công phá lòng sông Tiền và
lòng sông Sở Thượng. Các hố xói sâu cục bộ ở ngã ba cửa vào sông Sở Thượng và
sông Tiền dần dần hình thành. Những hố xói này ngày một phát triển, từ từ được
nhập lại, tiến sát vào bờ sông Sở Thượng, gây mất ổn đònh bờ sông và cuối cùng đi
đến sạt lở.
Vào mùa lũ nước tràn qua biên giới, tràn qua bờø hữu sông Sở Thượng rồi
chảy vào Đồng Tháp Mười, vì thế dòng chảy sông Sở Thượng bò ép vào bờ tả phía
thò trấn Hồng Ngự. Đây cũng là một trong những nguyên nhân chính gây nên hiện
tượng sạt lở bờ sông Sở Thượng phía thò trấn Hồng Ngự vào mùa mưa lũ.
1.2.2.2. Sạt lở bờ sông Tiền, khu vực thò xã Sa Đéc.
Sạt lở bờ sông Tiền khu vực Sa Đéc đã xảy ra nhiều năm mức độ thiệt hại
do sạt lở bờ khu vực này vào loại lớn nhất toàn vùng Đông Nam Bộ và Nam Bộ,
nhưng chỉ về vật chất. Sạt lở bờ nơi đây đã làm thò xã Sa Đéc thu hẹp lại. Đây
chính là một trong những nguyên nhân buộc chính quyền tỉnh phải chuyển về Cao
Lãnh mấy năm trước đây. Sạt lở bờ sông Tiền khu vực thò xã Sa Đéc là đại diện
cho diễn biến sạt lở tại các đoạn sông cong với tính chất đất cấu tạo lòng sông bờ
sông không tốt. Đây còn là đoạn sông đang thi công kè bảo vệ sông Tiền, rất cần
theo dõi để kiểm tra ổn đònh kè cùng hiệu quả thả vật liệu bảo vệ bờ xuống đoạn
sông sâu chòu ảnh hưởng lớn của dòng chảy thủy triều.
• Nguyên nhân xói lở bờ trên sông Tiền đoạn thò xã Séc tỉnh Đồng Tháp
Đoạn sông Tiền từ Cao Lãnh đến Séc là đoạn sông hình chữ S với hai đỉnh
cong: phía dưới Cao Lãnh và chính tại Séc. Qua tài liệu lòch sử, cách đây
100năm, thò xã Séc nằm cách bờ sông Tiền theo đường chim bay trên 2km và
hơn 3,5km theo rạch Nhà Thương. Đến nay sau nhiều năm xói lở bờ sông Tiền đã
tiến sát thò xã Séc (cách thò xã Séc khoảng 200m theo rạch Nhà Thương). Đoạn
sông Tiền khu vực thò xã Séc hiện đang diễn biến theo quy luật phát triển của
đoạn sông cong uốn khúc vùng châu thổ. Bờ lõm ngày càng bò xói lở mạnh còn bờ
lồi ngày càng được bồi thêm. Qua quan sát, nghiên cứu thực đòa cho thấy, vò trí sạt
lở mạnh nhất nằm phía hạ lưu đỉnh cong, bờ lõm càng ngày càng bò thoái lui dần
cát xây dựng và tôn nên; xây dựng các công trình kiến trúc có tải trọng lớn bên bờ
Copyright: Tài liệu đại học ©