LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dƣới sự hƣớng
dẫn của PGS., TS Nguyễn Văn Ngọc. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực và chƣa từng đƣợc 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

i


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa Sau Đại học, trƣờng Đại học
Hàng Hải Việt Nam, dƣới sự hƣớng 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 đƣợc giao đề tài luận văn Thạc sỹ “Nghiên
cứu đề xuất giải pháp kết cấu hợp lý công trình đê kè bảo vệ bờ sông”. Đề tài
của tôi đã đƣợc hoàn thành với nội dung nhƣ đã đề ra trong đề cƣơng nghiên cứu
với sự nỗ lực cố gắng của bản thân và sự hƣớng dẫn tận tình của TS Bùi Ngọc Tài.
Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn vẫn còn tồn tại một số thiếu
sót nhất định cần đƣợc các thầy cô đóng góp ý kiến nhằm tiếp tục hoàn thiện luận
văn để có thể đóng góp một phần nào đó cho các công việc có liên quan, phục vụ
cho công cuộc xây dựng đất nƣớc.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Công trình, Viện đào tạo
Sau đại học trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam, cảm ơn 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 hƣớng dẫn luận văn.
Tôi cũng xin gừi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã tạo mọi
điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn thạc sỹ.

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng

Tên bảng

Trang

3.1

Các trạm thủy - Hải Văn

49

3.2

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

50

3.3

Bảng lựa chọn cấp phối đá

57

3.4

Ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng án

64


5

1.5

Sạt lở sông Hồng gây thiệt hại cho các công trình ven bờ

10

1.6

Sạt lở bờ trên luồng Bạch Đằng - Hải Phòng

10

1.7

Sạt lở bờ trên tuyến luồng Nam Triệu - Hải Phòng

11

1.8

Sạt lở bờ sông Văn Úc - Hải Phòng

11

1.9

Bờ sông Ngàn Mọ - Hà Tĩnh có nguy cơ sạt lở rất cao


15

thân bị phá hủy
1.15

Hiện tƣợng sạt lở bờ gần cống An Ninh- Hữu sông Thái

16

Bình
1.16

Kè thƣợng lƣu cống Ba Đồng 2 –Hữu sông Luộc bị phá

16

hỏng
1.17

Đất bờ sông Văn Úc bị nƣớc xói trôi với tốc độ khá lớn

16

1.18

Kết cấu bó rồng

18



Trang

1.23

Kết cấu gia cố bằng đá hộc lát khan

21

1.24

Gia cố bờ bằng đá xây

22

1.25

Trải vải địa kỹ thụât làm tầng lọc mái kè

23

1.26

Một số loại thảm bêtông túi khuôn

23

1.27

Kết cấu thảm FS

Kè lát mái bằng thảm tấm bêtông

28

1.33

Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lƣới thép.

29

1.34

Các rồng đá túi lƣới đơn

30

1.35

Thảm rồng đá túi lƣới

30

1.36

Thảm đá bảo vệ bờ sông

30

1.37


1.42

Kè mỏ hàn bằng rọ đá

34

1.43

Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông

35

1.44

Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật

36

1.45

Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn bằng sợi đai giữ

37

ổn định và phát triển thực vật
1.46

Thả khối vật liệu hộ chân bằng thùng chứa
vi


Cung trƣợt ở bờ hữu sông luộc

48

Vị trí cách Km 46 về phía hạ lƣu 400m
Kết cấu kè phƣơng án 1 - chân kè đá hộc thả rối, thân

3.3

52

kè, đỉnh kè đá hộc lát khan
3.4

Kết cấu kè phƣơng án 2 - chân kè đá hộc thả rối kết hợp rọ

53

thép lõi đá, thân kè đá lát khan trong khung đá xây, đỉnh kè
đá hộc xây
3.5

Kết cấu kè phƣơng án 3 - chân kè đá hộc thả rối kết hợp

54

rồng, thân kè đá lát khan trong khung đá xây, đỉnh kè đá hộc
xây
3.6


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 thƣờng của tự nhiên song
hiện tƣợng xói - bồi bờ sông, bờ biển rất phức tạp, chịu sự chi phối bởi nhiều yếu
tố. Do đó ảnh hƣởng của xói - bồi, đặc biệt là ảnh hƣởng của xói sạt lở bờ sông, bờ
biển là vô cùng nghiêm trọng
Ở nƣớc ta, hình thức kè chủ yếu là: kè lát mái hộ bờ, kè mỏ hàn, kè chống
sóng đê biển bằng các loại kết cấu chủ yếu là: kè đá khan, kè đá xây, kè khan xây
khung, kè tấm bê tông định hình …
Đánh giá chung về hiện trạng công trình đê, kè bảo vệ bờ là còn nhiều công
trình kém ổn định và xung yếu. Hƣ hỏng phổ biến đối với các đoạn kè đê sông là
xói lở chân, xô sạt mái, lún và biến dạng kè, nguyên nhân chính là do địa chất nền
yếu, quy mô kè còn hạn chế nên thƣợng hạ lƣu kè thƣờng bị xói lở. Một số đoạn kè
bị hƣ hỏng nhƣ kè Cát Bà, kè đê bao khu bãi rác Đình Vũ và một số đoạn kè đê
sông nhƣ 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 chƣa đảm bảo, dƣới tác
dụng của dòng chảy, khí hậu và sự xâm hại của con ngƣời hiện nhiều đoạn bị hƣ
hỏng nặng, nếu không có biện pháp xử lý kịp thời thì trong thời gian tới với tốc độ

1


xói lở nhƣ hiện nay thì tuyến đê, kè có nguy cơ sạt nở sát chân đê làm vỡ đê, ảnh
hƣởng 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 đê 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 đê
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 nƣớc ta nói chung và thành phố Hải

ra liên tục theo thời gian và không gian. Xói lở và bồi đọng không chỉ diễn ra vào
mùa lũ mà còn vào mùa kiệt. Quá trình xói, bồi, biến hình lòng dẫn, sạt lở bờ mái
sông, bờ biển trong các điều kiện tự nhiên và có tác động của con ngƣời vô cùng
phức tạp. Việc xác định các nguyên nhân, cơ chế, tìm các giải pháp quy hoạch,
công trình nhằm phòng, chống và hạn chế tác hại của quá trình sạt lở là việc làm có
ý nghĩa rất lớn đối với sự an toàn của các khu dân cƣ, đô thị, đối với công tác quy
hoạch, thiết kế và xây dựng các đô thị mới. Dƣới đây là một số nguyên nhân gây
sạt lở và bồi tụ:
1.1.1 Nguyên nhân sạt lở:
- Do cấu tạo vùng bờ : Một số vùng bờ có thành tạo trầm tích phù sa cổ khi
đƣợc lớp thảm thực vật phủ dày, trong điều kiện môi trƣờng ẩm ƣớt cao thì độ dẻo
và độ kết dính tốt, còn những nơi thảm thực vật thƣa thớt hoặc không có thảm thực
vật che phủ, khi bị phơi nắng thiếu nƣớc thƣờng xuyên, chúng mất nƣớc dần, co
rút lại, hậu quả là bị nứt nẻ, trở nên khô xốp và khi thấm nƣớc trở lại chúng bị bở
rời, tơi vụn ra. Khi đó chỉ cần động lực rất nhỏ (sóng gió), chúng đã bị nƣớc 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 có thể do gió hay do tàu thuyền đi lại trên sông gây ra,
sóng vỗ vào bờ tạo áp lực, tạo dòng chảy ven bờ gây sạt lở, sóng do gió gây ra sạt
lở bờ thƣờng xảy ra ở các vùng cửa sông, nơi có đà gió dài.

3


- Do dòng chảy: Khi dòng chảy có vận tốc lớn hơn vận tốc khởi động bùn
cát của lòng dẫn sẽ làm cho lòng dẫn bị đào xói, khối đất phản áp của mái bờ bị
suy giảm dần. Đến một thời gian nhất định mái bờ sẽ bị mất ổn định và sạt lở sẽ
xảy ra. Xói lở dạng này thƣờng xảy ra vào thời gian đầu mùa mƣa, thời điểm mực
nƣớc kiệt. Các đợt sạt lở xảy ra ngắt quãng và có chu kỳ dài hơn so với dạng sạt lở
do sóng thuyền bè gây ra. Tuy nhiên khối đất mỗi một đợt sạt lở thƣờng lớn hơn và


chảy giảm nhỏ, sẽ kéo theo sự suy giảm khả năng mang bùn cát của dòng chảy.
Trong trƣơng hợp vận tốc dòng chảy giảm đi nhiều, dòng chảy tại đó không còn đủ
khả năng vận chuyển bùn cát trong nội bộ dòng chảy đoạn sông trên đó đƣa lại, khi
đó bồi tụ lòng dẫn xảy ra.
- Do bồi tụ đoạn sông cong: Trên các đoạn sông cong vận tốc dòng chảy
phía bờ lõm rất lớn gây ra xói lở bờ nhƣng ngƣợc lại phía bờ lồi vận tốc dòng chảy
rất nhỏ, vì thế bờ lồi thƣờng bị lắng đọng. Bên cạnh đó tại các đoạn sông cong
thƣờng xảy ra hiện tƣợng dòng chảy vòng, dòng chảy này có tác dụng đào xói đất
bờ phía bờ lõm rồi vận chuyển ra phía bờ lồi.
- Do bồi tụ ở vừng cửa sông ra biển: Ở bất kỳ cửa sông ra biến nào, sự giao
thoa giữa các yếu tố sông biển thƣờng để lại sản phẩm của các cuộc tranh chấp đó
là các bãi cát, ngƣỡng cát dƣới dạng các bãi chắn cửa. Các bãi chắn cửa ảnh hƣởng
lớn đến thoát lũ và giao thông thủy.
Quá trình nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ sông trên Thế giới đã đƣợc
thực hiện liên tục trong hàng thập kỷ qua. Nhiều giải pháp công nghệ bảo vệ bờ
sông chống xói lở đã đƣợc đƣa ra và đạt đƣợc những hiệu quả nhất định trong việc
hạn chế xói lở, bảo vệ an toàn cho dân cƣ và hạ tầng cơ sở ven sông. Cho đến nay,
việc nghiên cứu các giải pháp công nghệ mới, cải tiến giải pháp công nghệ cũ
nhằm nâng cao hơn nữa công tác bảo vệ bờ sông chống sạt lở vẫn đang đƣợc tiếp
tục.
Ở Việt Nam, để đối phó với hiện tƣợng sạt lở bờ sông, hàng năm đã phải đầu
tƣ hàng nghìn tỷ đồng để xây dựng các công trình bảo vệ bờ sông trên khắp cả
nƣớc. Tuy nhiên về công nghệ sử dụng để xây dựng các công trình này vẫn chủ
yếu dựa vào giải pháp truyền thống, thiên về các loại hình kết cấu vật liệu cổ điển
nhƣ kè lát mái, kè mỏ hàn bằng đá hộc, đá xây, tấm bêtông đơn giản. Tiêu chuẩn
14TCN 84-91 [14]- Qui trình thiết kế công trình bảo vệ bờ sông chống lũ của Bộ
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành cách đây trên 20 năm và cũng
chỉ mới hƣớng dẫn quy trình cho các loại công trình truyền thống nhƣ trên.


còn ngay trong mùa kiệt. Hiện tƣợng sạt lở đã và đang ảnh hƣởng trực tiếp đến tính
mạng, tài sản của nhân dân, Nhà nƣớc, các công trình xây dựng ven sông, các công

7


trình giao thông đƣờng thủy, công trình thủy lợi, đê, kè... ảnh hƣởng tiêu cực đến
phát triển kinh tế xã hội.
1) Khu vực phía Bắc
Khu vực phía Bắc với các hệ thống sông chính là sông Hồng, sông Mã, sông
Thái Bình... hiện tƣợng sạt lở cũng diễn ra thƣờng xuyên. Theo thống kê của các
địa phƣơng, hiện nay trên các sông Bắc Bộ có 165 điểm sạt lở với chiều dài 252
km:
Trên sông Hồng hiện tượng sạt lở diễn ra nghiêm trọng với 80 điểm sạt lở
và chiều dài 100 km, chiều dài mỗi khu vực sạt lở từ vài chục mét đến hàng trăm
mét. Có nơi như bờ tả sông Thao khu vực Thụy Vân - Tân Đức - Minh Nông - Tiên
Phú (Phú Thọ) sạt lở diễn ra tại các điểm nối tiếp nhau 3 + 5 km. Ngoài ra hiện
tượng sạt lở còn xảy ra tại một số khu vực như tại các xã Triểu Dương - Phú
Cường - Phú Châu, Vân Sa - Châu Sơn, Phương Độ - cẩm Đình - Xuân Phú (Hà
Nội), khu vực Phú Hùng Cƣờng Lam Sơn (Hƣng Yên); khu vực Yên Ninh Chƣơng Xá - Nhƣ Trác (Hà Nam).
Trên hệ thống sông Thái Bình có 27 điểm với tổng chiều dài trên 45 km.
Trên sông Cả, sông Mã, sông Văn Úc, sông Lạch Tray hiện tƣợng sạt lở
cũng diễn biến phức tạp với 20 điểm sạt lở, chiều dài 37 km. Trên đê sông Văn Úc,
sông Chu, sông Mã, khu vực đê biển 1 Đồ Sơn Hải Phòng nguy cơ sạt lở khá cao.
Dọc bờ biển có 15 điểm sạt lở với chiều dài trên 30 km.
Khu vực sông suối miền núi có 23 điểm sạt lở với chiều dài 40 km.
2) Khu vực miền Trung và Tây Nguyên
Khu vực miền Trung và Tây Nguyên có các hệ thống sông Kiến Giang, sông
Thạch Hãn, sông Bồ, sông Hƣơng, sông Thu Bồn, sông Trà Khúc, sông Đà Rằng,
sông Kôn, sông Cái Phan Rang, sông Cái Nha Trang...Thời gian gần đây hiện

Né (Bình Thuận), Ninh Chữ (Phan Rang), cần Giờ (thành phố Hồ Chí Minh), Cửa
Ông Đốc (Cà Mau)...
Hiện tƣợng sạt lở mái dốc, bờ kênh gây thiệt hại to lớn về ngƣời và của.
Hàng năm Nhà nƣớc đã đầu tƣ rất nhiều để khắc phục hiện tƣợng này song vẫn chỉ
là giải pháp tạm thời. Dƣới đây là một số hình ảnh về sạt lở sông trên toàn quốc:

9


Hình 1.5. Sạt lở sông Hồng gây thiệt hại cho các công trình ven bờ.

Hình 1.6. Sạt lở bờ trên luồng Bạch Đằng - Hải Phòng

10


Hình 1.7. Sạt lở bờ trên tuyến luồng Nam Triệu - Hải Phòng

Hình 1.8. Sạt lở bờ sông Văn Úc - Hải Phòng

11


Hình 1.9. Bờ sông Ngàn Mọ - Hà Tĩnh có nguy cơ sạt lở rất cao

Hình 1.10. Sạt lở bờ sông Yên - Đà Nẵng

12



Hiện nay hệ thống đê sông thành phố Hải Phòng hình thức kè chủ yếu là: kè
lát mái hộ bờ, kè đá khan, kè đá xây, kè khan xây khung, kè tấm bê tông định hình.
Đánh giá chung về hiện trạng công trình kè bảo vệ bờ là còn nhiều công trình
kém ổn định và xung yếu. Hƣ hỏng phổ biến đối với các đoạn kè đê sông là xói lở
chân, xô sạt mái, lún và biến dạng kè, nguyên nhân chính là do địa chất nền yếu,
quy mô kè còn hạn chế nên thƣợng hạ lƣu kè thƣờng bị xói lở nhƣ kè Đại Công
(Tả Thái Bình), An Ninh, Đông Quất (hữu sông Thái Bình), Lô Đông, Hiệp Hòa,
Cao Minh, Hà Dƣơng Thâm Động, Cổ Am, Cộng Hiền (tả sông Hóa), Hà Phƣơng,
Cung Chúc, Trung Lập, Thƣợng Lộc, Đan Điền, An Bồ (hữu sông Luộc), Hàng Hà
, Bốt Đỏ (hữu Lạch Tray), Kim Sơn (tả Văn úc) …
Dƣới đây là một số hình ảnh về tình hình sạt lở bờ sông tại Hải Phòng.

Hình 1.14. Đoạn kè cũ từ K40 + 840 đến K 41 - Hữu sông Luộc phân thân bị
phá hủy

15


Hình 1.15. Hiện tƣợng sạt lở bờ gần cống An Ninh- Hữu sông Thái Bình

Hình 1.16. Kè thƣợng lƣu cống Ba Đồng 2 –Hữu sông Luộc bị phá hỏng

Hình 1.17. Đất bờ sông Văn Úc bị nƣớc xói trôi với tốc độ khá lớn

16


1.3. Tình hình nghiên cứu xói lở bờ sông:
Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam ngày càng áp dụng các công
nghệ mới nhằm bảo vệ bờ sông [8], với mục tiêu chung là tối ƣu về kinh tế cũng

ngay, nếu chƣa sử dụng đến cần bảo quản dƣới nƣớc.

Hình 1.18. Kết cấu bó rồng
- Rồng : Là loại cấu kiện hình trụ, lớp bó rồng đƣợc xếp kín mặt ngoài làm
áo, ruột bằng đá hộc hay đất sét, đuờng kính rồng từ 0,6  0,8m dài từ 8  10m.
Dùng dây thép hay lạt tre buộc cách nhau 0,8  1m, đầu rồng đƣợc nhét kín và
buộc chụm lại. Rồng đƣợc gia công trên bờ rồi lăn xuống hay gia công trên thuyền,
chở đến nơi đã đƣợc định vị rồi thả xuống.

Hình 1.19. Kết cấu rồng
- Rọ đá : Đan bằng tre hay dây thép mạ kẽm. Mắt rọ cần đảm bảo để đá
không lọt, tuỳ theo đá đã có mà xác định kích thƣớc của mắt rọ. Rọ tre thƣờng đan
có hình trụ đƣờng kính từ 0,8  1m và dài từ 2  4m. Rọ thép thƣờng dùng loại dây
thép kích thƣớc 2,5  4mm, dây 6  8 làm khung. Nếu dây đƣợc mạ kẽm, rọ
thép giữ đƣợc từ 8  12 năm. Rọ thép có thể gia công thành hình hộp hoặc hình trụ.

Hình 1.20. Kết cấu rọ đá

18