LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy giáo PGS.TS
Thiều Quang Tuấn và TS Phạm Thanh Hải đã dành nhiều tâm huyết, tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Trung tâm tư vấn và chuyển giao công
nghệ Thủy Lợi – Tổng cục Thủy Lợi đã tạo điều kiện cho tác giả về thời gian,
tài liệu để tham gia khoá học và hoàn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn đến sự quan tâm và giúp đỡ của phòng
Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học thuỷ lợi,
cùng các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện cho tác giả có
cơ hội được học tập, trau dồi nâng cao kiến thức trong suốt thời gian vừa qua.
Sau cùng là cảm ơn các bạn đồng nghiệp và các thành viên trong gia
đình đã có những đóng góp quý báu, động viên về vật chất và tinh thần để tác
giả hoàn thành luận văn này.
Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến
của các thầy cô giáo, các quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với
đề tài : “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp mềm, gia cố chống sạt lở bờ sông,
áp dụng cho đoạn đê sông Hồng qua huyện Xuân Trường, tỉnh Nam
Định ” được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi.
Hà Nội, ngày 19 tháng 08 năm 2014
Tác giả
Dương Trường Giang LỜI CAM ĐOAN

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA GIẢI PHÁP MỀM. 23
2.1. Tổng quan về các giải pháp gia cố chống sạt lở. 23
2.1.1. Giải pháp cứng. 23
2.1.2. Giải pháp mềm. 29
2.1.3. Phân tích lựa chọn giải pháp. 30
2.2. Cơ sở khoa học và các giải pháp mềm gia cố chống sạt lở bờ sông 31
2.2.1. Tính chất cơ lý thực vật của cỏ và cỏ gia cố. 31
2.2.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích ổn định mái dốc khi có
cỏ và cỏ gia cố. 43
2.2.3. Kết luận. 47 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CHO ĐOẠN ĐÊ SÔNG HỒNG HUYỆN XUÂN
TRƯỜNG, TỈNH NAM ĐỊNH 48
3.1. Giới thiệu về hiện trạng đoạn sông. 48
3.1.1. Cao trình mặt đê. 49
3.1.2. Mặt cắt ngang đê. 49
3.1.3. Thân đê, nền đê. 50
3.1.4. Hiện trạng tuyến đê theo từng đoạn. 50
3.1.5. Các công trình trên đê. 52
3.1.6. Hiện trạng các công trình kè bảo vệ đê. 52
3.1.7. Đánh giá hiện trạng đê sông Hồng huyện Xuân Trường. 52
3.2. Phân tích đề xuất giải pháp. 53
3.3. Tính toán phân tích ổn định của giải pháp. 53
3.3.1. Giới thiệu phần mềm Geo-Slope. 54
3.3.2. Đặc điểm địa chất, thủy văn khu vực nghiên cứu. 58
3.3.3. Lựa chọn đoạn đê tính toán và các trường hợp tính toán. 60
3.4. Kết Luận 82
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SƠ BỘ CHO VIỆC THIẾT KẾ GIẢI
PHÁP MỀM CHỐNG SẠT LỞ. 84


Hình 1-5 : Các mố trụ cầu giao thông 12
Hình 1-6 : Rừng bị tàn phá nghiêm trọng 13
Hình 1-7 : Các khu vực sạt lở nghiêm trọng 14
Hình 1-8 : Sự cố mất ổn định đê do xói lở chân đê 19
Hình 1-9 : Sự cố trượt mái đê do đê ở trên nền đất yếu 19
Hình 1-10 : Sự cố ở vùng tiếp giáp khi tôn cao 20
Hình 1-11 : Sự cố thấm do khuyết tật trong thân đê 20
Hình 2-1 : Cấu tạo kè lát mái 23
Hình 2-2 : Cấu tạo kè mỏ hàn 24
Hình 2-3 : Phương pháp neo trong đất. 25
Hình 2-4 : Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc 25
Hình 2-5 : Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc 26
Hình 2-6 : Phương pháp Sheet Piling 27
Hình 2-7 : Phương pháp cân chỉnh mái dốc 27
Hình 2-8 : Phương pháp giảm chiều cao mái dốc 28
Hình 2-9 : Phương pháp sử dụng tường chắn 28
Hình 2-10 : Khái niệm lớp áo cỏ (Muijs, 1999) 32
Hình 2-11: Sự gia tăng lực dính của đất nhờ sức kháng cắt gia cường của rễ
cỏ (Wu và nnk, 1979) 32

Hình 2-12 : Thay đổi mật độ diện tích cỏ RAR theo độ sâu
(Tuan và Oumeraci, 2011) 34
Hình 2-13 : Phân loại chất lượng mái cỏ theo VTV 2006 dựa vào phân bố số
lượng rễ theo độ sâu 35

Hình 2-14 : Phân loại mái cỏ theo VTV 2006 quy đổi theo mật độ diện tích rễ


Hình 3-10 : Mặt cắt ngang đê hiện trạng đã bạt mái
tại K206+667
( Trường hợp 2 ) 64
Hình 3-11 : Mặt cắt ngang đê trồng cỏ Gà tại K206+667 ( Trường hợp 2 ) 64
Hình 3-12 : Mặt cắt ngang đê trồng cỏ Vetiver tại K206+667 (Trường hợp 2)64
Hình 3-13 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng, K=1,186 < [K] = 1,3.
( Trường hợp 1 : Tải trọng cơ bản ) 66

Hình 3-14 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng, K=1,199 < [K] = 1,3.
( Trường hợp 1: Tải trọng cơ bản) 66

Hình 3-15 : Ổn định trượt cho mái đê trồng cỏ Gà, K=1,945 > [K] = 1,3.
( Trường hợp 1 : Tải trọng cơ bản ) 67

Hình 3-16 : Ổn định trượt cho mái đê trồng cỏ Vetiver, K=1,408 > [K] = 1,3.
( Trường hợp 1 : Tải trọng cơ bản ) 67

Hình 3-17 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng, K=1,031 < [K] = 1,2.
( Trường hợp 1 : Tải trọng đặc biệt ) 68

Hình 3-18 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng đã bạt mái
K=1,104 < [K] = 1,2.( Trường hợp 1 : Tải trọng đặc biệt ) 68

Hình 3-19 : Ổn định trượt cho mái đê trồng trồng cỏ Gà,K=1,869 > [K] = 1,2.
( Trường hợp 1 : Tải trọng đặc biệt ) 69

Hình 3-20 : Ổn định trượt cho mái đê trồng trồng cỏ
Vetiver,
K=1,345 > [K] = 1,2. ( Trường hợp 1 : Tải trọng đặc biệt ) 69

mực nước kiệt tại K206+667 ( Trường hợp 3 ) 74

Hình 3-31 : Mặt cắt ngang đê đã thả đá hộ chân đến mực nước kiệt và trồng
cỏ Gà phía trên mái tại K206+667 ( Trường hợp 3 ) 75

Hình 3-32 : Mặt cắt ngang đê đã thả đá hộ chân đến mực nước kiệt và trồng
cỏ Vetiver phía trên mái tại K206+667 ( Trường hợp 3 ) 75

Hình 3-33 : Ổn định trượt cho hiện trạng đã thả đá hộ chân đến mực nước
kiệt, K=1,245 < [K] = 1,3. (Trường hợp 3 : Tải trọng cơ bản ) 76

Hình 3-34 : Ổn định trượt cho hiện trạng đã bạt mái và thả đá hộ chân đến
mực nước kiệt, K=1,185 < [K] = 1,3.( Trường hợp 3 : Tải trọng cơ bản ) 76

Hình 3-35 : Ổn định trượt cho mái đê thả đá hộ chân đến mực nước kiệt trồng
cỏ Gà phía trên, K=1,852 > [K] = 1,3. ( Trường hợp 3 : Tải trọng cơ bản ) . 77

Hình 3-36 : Ổn định trượt cho mái đê thả đá hộ chân đến mực nước kiệt
và trồng cỏ Vetiver phía trên, K=1,339 > [K] = 1,3.
( Trường hợp 3 : Tải trọng cơ bản ) 77

Hình 3-37 : Ổn định trượt cho hiện trạng đã thả đá hộ chân đến mực nước
kiệt, K=1,150 < [K] = 1,2.( Trường hợp 3 : Tải trọng đặc biệt ) 78
Hình 3-38 : Ổn định trượt cho hiện trạng đã bạt mái và thả đá hộ chân đến
mực nước kiệt, K=1,048 < [K] = 1,2.( Trường hợp 3 : Tải trọng đặc biệt ) 78

Hình 3-39 : Ổn định trượt cho mái đê thả đá hộ chân đến mực nước kiệt

(Trạm thuỷ văn Ba Lạt) 59
Bảng 3-3 : Mực nước trung bình các tháng mùa kiệt (tháng 12 dến tháng 5)
(Trạm thuỷ văn Cồn Nhất - Tại K210+670 Hữu Hồng) 60
Bảng 3-4 : Thông số cao trình mực nước tính toán. 60
Bảng 3-5 : Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất trồng cỏ Gà 61
Bảng 3-6 : Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất trồng cỏ Vetiver 61
Bảng 3-7 : Các trường hợp tính toán 65
Bảng 3-8 : Kết quả trường hợp 1 80
Bảng 3-9 : Kết quả trường hợp 2 80
Bảng 3-10 : Kết quả trường hợp 3 81 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài.
Đê sông Hồng hay tên gọi đầy đủ là hệ thống đê sông Hồng là một trong
4 hệ thống đê điều của các tỉnh phía Bắc Việt Nam. Về phương diện chống lũ,
cao trình đỉnh đê trên toàn tuyến cơ bản đảm bảo theo quy định tương ứng với
từng cấp đê. Tuy nhiên về bề rộng chỉ đảm bảo về mặt ổn định và giao thông
nội vùng, ứng cứu hộ đê khi có lũ, bão. Trừ một số đoạn đê thuộc thành phố Hà
Nội đã được mở rộng và gia cố mái đê phục vụ phát triển đa mục tiêu của thành
phố. Hiện nay đa số các đoạn đê sông Hồng đã và đang xuống cấp,nhiều đoạn
đang sạt lở nghiêm trọng mà nhu cầu đi lại trên đê ngày càng nhiều.
Đồng bằng sông Hồng đã có 26 trận lũ lớn. Đặc biệt lũ vào tháng 8 năm
1971 đã làm vỡ đê Sông Hồng và 100.000 người đã bị thiệt mạng. Vỡ đê do
rất nhiều nguyên nhân trong đó có nguyên nhân do sạt lở bờ sông. Mặc dù đã
có nhiều các giải pháp về chống sạt lở bờ sông hiện nay như làm kè lát mái,

mềm để gia cố chống sạt lở bờ sông.
Từ đó nhận thấy rằng các giải pháp mềm về chống sạt lở bờ sông hiện
nay còn tương đối đơn giản và chưa có cách nhìn nhận đúng đắn về khả năng
chống xói lở của các giải pháp mềm. Các giải pháp hiện nay thường là sử
dụng các biện pháp như làm kè lát mái, kè đá xây, xây tường bê tông cốt
thép , các giải pháp này còn tương đối tốn kém và không có hiệu quả lâu dài,
vì các công trình sau khi đi vào sử dụng, theo thời gian đều xuống cấp và
không chống chịu được với sự biến đổi của diễn biến lòng sông và biến đổi
khí hậu như hiện nay. Vì vậy với đề tài “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp
mềm, gia cố chống sạt lở bờ sông, áp dụng cho đoạn đê sông Hồng qua
huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định ” tác giả sẽ giải quyết được các
nhược điểm vừa nêu trên.
3
b. Các phương pháp nghiên cứu.
1- Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu, tổng hợp
kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong lĩnh vực thủy lợi đặc
biệt về đê điều và các giải pháp mềm chống sạt lở bờ sông.
2- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đúc rút kinh nghiệm
thực tế, dựa trên chỉ dẫn tính toán của các quy trình quy phạm, sử dụng mô
hình toán và các phần mềm ứng dụng.
3- Phương pháp chuyên gia, hội thảo. Tranh thủ sự góp ý của các
chuyên gia, bạn bè đồng nghiệp để phát triển ý tưởng và khuyết điểm của đề
tài trong quá trình thực hiện.
4- Phương pháp phân tích tổng hợp. Đánh giá tổng quát kết quả nghiên
cứu, về ưu nhược điểm và phương hướng giải quyết.
phân bố theo các tỉnh như sau:
Bảng 1-1 : Bảng thống kê chiều dài đê sông Hồng theo các tỉnh
TT Tỉnh
Bờ hữu
Bờ tả
Tổng
Từ Km
Đến
Km
Dài
(km)
Từ Km
Đến
Km
Dài
(km)
1
Vĩnh Phúc
0
48+165
48,165
48,165
2
Hà Nội
0
117+900
114,089

64,081
6
Thái Bình
133+050
200+000
67,38
67,38
Tổng
420,813
(Nguồn: Tổng cục Thủy lợi)
1.1.2.1. Đặc điểm địa hình – địa mạo.
Vùng tuyến đê sông Hồng thuộc kiểu địa hình tích tụ đồng bằng, được
thành tạo bởi các trầm tích sông, có bề mặt khá bằng phẳng, cao độ 4m -12m,
trung bình 6m - 7m, thấp dần theo chiều dòng chảy của sông, cao nhất ở phía
Tây Bắc đến thấp nhất ở phía Đông Nam. Dựa vào hình thái và điều kiện
thành tạo có thể chia ra các dạng địa hình sau: 6
a. Thềm bậc 1.
Dạng địa hình này phân bố chủ yếu ở phía Đông Bắc vùng nghiên cứu

lc);
+ Thống Pleistoxen giữa - trên, hệ tầng Hà Nội (a, apQ
II – III
1
hn);
+ Thống Pleistoxen trên, hệ tầng Vĩnh Phúc (a,lQ
m
2
vp);
+ Thống Holoxen, bậc dưới- giữa hệ tầng Hải Hưng (Q
IV
1-2
hh):
- Phụ hệ tầng dưới (1bQ
IV
1-2
hh
1
);
- Phụ hệ tầng dưới (mQ
IV
1-2
hh
1
);
+ Thống Holoxen, bậc trên hệ tầng Thái Bình (Q
IV
3
tb):
- Phụ hệ tầng dưới (a,ap,albQ
8
- Á sét nhẹ, á cát chứa các chất hữu cơ có kí hiệu (3b), á cát kí hiệu (3a)
phân bố cục rải rác ở nền đê các đoạn: Hồ Tây - Trúc Bạch, Bùng, Đông Mỹ
với chiều dày từ 0,2m đến 5m hoặc 6m.
- Á sét nặng - sét hữu cơ (3) phân bổ chủ yếu ở vùng Liên Trung, Đông
Mỹ với chiều dày từ 3m ÷ 7m.
- Cát mịn trung, cát giàu bụi sét (4) phân bố tập trung tại các vùng
Bùng, Đông Mỹ, nội thành, Hồ Tây, Lên Hồng.
4) Đất sét hữu cơ (5) gặp nhiều ở Đông Mỹ, Tiên Tân. Cát trung - thô
chứa ít sạn sỏi nhỏ, chỉ gặp lẻ tẻ.
5) Tầng đất sét - á sét nặng (6) phân bố ở nền các đoạn Bá Nội, Thượng
Cát, Hoàng Liên, Thụy Phương, Phú Gia, Vạn Phúc.
Á sét nhẹ - cát pha, kí hiệu (7) chỉ gặp ở vài nơi: Cống Liên Mạc,
Thượng Cát, Phú Gia.
6) Tầng bồi tích cát, cuội sỏi, kí hiệu (8) nổi cao ở vùng Thượng Cát,
Phú Gia từ (-1) ÷ (-5) trở xuống, tại vùng Bùng - Đông Mỹ, Yên Phụ, gặp lớp
(8) ở độ cao (-25) trở xuống.
Như vậy nền đất đê có thể chia thành 3 nhóm chính:
a) Nhóm 1: Gồm các lớp có tính thấm vừa - lớn, khả năng chống áp lực
thấm kém, dễ bị xói ngầm đó là:
- Lớp (8) cát, cuội sỏi có K = 10
-2
÷ 10
-1
cm/s.
- Lớp (4) cát mịn, cát giàu bụi sét, có K = 10
-2
÷ 10

0,20 kg/cm
2
.
- Lớp (6) á sét đến sét lateric hóa có φ = 15
o
, c = 0,15 kg/cm
2
.
Ngoài ra còn có các lớp đất trung gian, có tính thấm và cường độ trung
bình đó là:
- Lớp (3a) á cát - á sét nhẹ chứa các thấu kính cát.
- Lớp (7) á sét nhẹ - cát pha - loại này dễ bị xói ngầm.
1.1.2.3. Đặc điểm thủy văn.
Vùng đê sông Hồng do các thành tạo trầm tích đệ tứ, có tính thấm và
thấm nước không đồng đều. Trong các trầm tích đệ tứ có hai tầng thấm nước
chủ yếu là tầng thấm nước không áp hoặc áp lực yếu phân bố không liên tục
và tầng thấm nước có áp phân bố liên tục trên toàn vùng.
Nói chung nền đê sông Hồng có cấu trúc địa chất và đặc điểm địa chất
công trình không đồng nhất. Các lớp đất rời thường không lộ ra mà bị phủ bởi
lớp trầm tích thấm nước yếu. Chúng chỉ lộ ra cục bộ khi lớp phủ bị bóc bỏ
hoặc phá vỡ, lớp phủ thấm nước yếu ở phía trong đê có lộ lên và chiều dày
khác nhau. Trên toàn tuyến đê, có nơi tồn tại các lớp trầm tích hạt rời của cả 2
hệ tầng Thái Bình và Vĩnh Phúc. Ở những nơi này, chiều dày lớp phủ thấm
nước yếu thường không lớn. Có nơi trầm tích hạt rời của 2 hệ tầng Thái Bình
và Vĩnh Phúc phủ trực tiếp lên nhau, khi đó 2 tầng thấm nước không áp và có
áp liên thông trực tiếp với nhau. Mặt khác, ở mỗi đoạn đê bãi bồi cao có chiều
rộng khác nhau, do đó sức cản thấm và áp lực dòng thấm của nước dưới đất
tại các vị trí khác nhau của tuyến đê không giống nhau. Với những đặc điểm
nêu trên, khi nghiên cứu chế độ thấm qua thân và nền đê, cần phải phân biệt
trong phạm vi nghiên cứu các kiểu cấu trúc nền khác nhau.
11

Hình 1-2 : Các hoạt động lấn chiếm bãi sông
Các hoạt động kinh doanh khai thác cát trái phép trên sông, nhất là tình
trạng đào, hút sâu xuống lòng sông, bãi bồi đã được tích tụ nhiều năm để lấy
cát tạo nên hàm ếch. Việc khai thác cát trái phép không chỉ làm sạt lở đất
ngay tại nơi đào, hút cát mà có thể làm thay đổi dòng chảy gây nên tình trạng
sạt lở bất thường, ngay cả những nơi đã xây dựng kè bảo vệ.

Hình 1-3 : Khai thác cát trái phép
Do ảnh hưởng của các hoạt động giao thông thuỷ: Sóng do tàu thuyền,
sự đào bới lòng sông của chân vịt tàu, thuyền. Neo đậu tàu thuyền không 12
đúng nơi quy định, xây dựng công trình không hợp lý, là một trong các
nguyên nhân trực tiếp làm gia tăng diễn biến sạt lở. Hình 1-4 : Hoạt động giao thông thủy với mật độ và tốc độ ngày càng cao gây
sóng lớn
Ảnh hưởng của các mố,trụ cầu giao thông làm thay đổi, cản trở dòng
chảy cũng làm tăng nguy cơ sạt lở.

Hình 1-5 : Các mố trụ cầu giao thông 13