BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KÈ GIA CỐ BỜ BẰNG TƯỜNG
CHẮN CỨNG, ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH KÈ
BỜ SÔNG BẰNG - HÒA AN - CAO BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THANH BÌNH
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KÈ GIA CỐ BỜ BẰNG TƯỜNG
CHẮN CỨNG, ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH KÈ
BỜ SÔNG BẰNG - HÒA AN - CAO BẰNG

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ: 60580204



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BẢN CAM KẾT
Kính gửi:

Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi
Phòng Đào tạo ĐH và Sau ĐH trường Đại học Thủy lợi

Tên tôi là: Nguyễn Thanh Bình
Học viên cao học lớp: 21ĐKT
Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng
Mã học viên: 1385804002
Theo quyết ñịnh số: 1285/QĐ-ĐHTL ngày 29 tháng 8 năm 2014, của
Hiệu trưởng trường Đại học Thủy lợi, về việc giao ñề tài luận văn và cán bộ
hướng dẫn cho học viên cao học khóa 21 ñợt 1 năm 2014. Tôi ñã nhận ñược
ñề tài: “Nghiên cứu giải pháp kè gia cố bờ bằng tường chắn cứng, ứng dụng
cho công trình kè bờ sông Bằng - Hòa An - Cao Bằng”, dưới sự hướng dẫn
của thầy giáo TS.Bùi Văn Trường.
Tôi xin cam ñoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không
sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu,
thông tin ñược ñăng tải trên các tài liệu và các trang website theo danh mục
tài liệu tham khảo của luận văn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Người làm ñơn



2

2.3.2. Tường bán trọng lực .................................................................... 32
2.3.3. Tường bản góc (bản chống) ......................................................... 32
2.3.4. Tường mỏng ................................................................................ 32
2.4. Tính toán áp lực lên tường chắn theo lý thuyết của Rankine .............. 33
2.4.1. Nguyên lý tính toán...................................................................... 33
2.4.2. Các giả thiết cơ bản...................................................................... 35
2.4.3. Xác ñịnh áp lực ñất chủ ñộng....................................................... 35
2.4.4. Xác ñịnh áp lực ñất bị ñộng ......................................................... 37
2.4.5. Tính toán áp lực ñất trong một số trường hợp .............................. 39
2.5. Tính toán áp lực ñất theo Coulomb .................................................... 43
2.5.1. Các giả thiết cơ bản...................................................................... 43
2.5.2. Nguyên lý tính toán...................................................................... 43
2.5.3. Xác ñịnh áp lực ñất chủ ñộng....................................................... 43
2.5.4. Xác ñịnh áp lực ñất bị ñộng ......................................................... 48
2.6. Kiểm tra ổn ñịnh tường chắn .............................................................. 50
2.6.1. Kiểm tra ổn ñịnh chống lật........................................................... 51
2.6.2. Kiểm tra ổn ñịnh chống trượt ñáy móng....................................... 52
2.6.3. Kiểm tra ổn ñịnh nền móng.......................................................... 55
2.6.4. Kiểm tra ổn ñịnh mái dốc............................................................. 55
2.7. Kết luận.............................................................................................. 68
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP TƯỜNG CHĂN CỨNG BẢO VỆ
BỜ SÔNG BẰNG ........................................................................................ 69
3.1. Giới thiệu công trình kè sông Bằng .................................................... 69
3.1.1. Vị trí công trình ........................................................................... 69
3.1.2. Quy mô công trình ....................................................................... 71
3.1.3. Đặc ñiểm ñiều kiện tự nhiên tuyến kè .......................................... 71

Hình 1.7: Kè bằng tường chắn mềm ............................................................... 9
Hình 1.8: Phân loại tường chắn theo nguyên tắc làm việc ............................ 10
Hình 1.9: Phân loại tường chắn theo góc nghiêng của lưng tường ................ 11
Hình 1.10: Sự cố sụt lún, biến dạng mái kè ở xã Hoằng Khánh .................... 12
Hình 1.11: Nứt toác và sụt lún kè bờ sông Cần Thơ ..................................... 12
Hình 1.12: Mái kè Hàm Tiến - Mũi Né bị sụt lún ......................................... 13
Hình 1.13: Trải vải ñịa kỹ thuật là tầng lọc mái kè ...................................... 14
Hình 1.14: Một số loại thảm bêtông túi khuôn.............................................. 15
Hình 1.15: Kết cấu thảm FS ......................................................................... 15
Hình 1.16: Thảm túi cát và kè bằng thảm túi cát ở bờ sông Sài Gòn............. 16
Hình 1.17: Thảm tấm bêtông liên kết bằng dây nilon chống xói ñáy ở sông
Trường Giang - Trung Quốc......................................................................... 17
Hình 1.18: Kè lát mái bằng thảm tấm bêtông................................................ 18
Hình 1.19: Khối Amorloc............................................................................. 18
Hình 1.20: Cấu tạo khối Hydroblock ............................................................ 19
Hình 1.21: Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông ................................................ 20
Hình 1.22: Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn bằng sợi ñai giữ ổn ñịnh
và phát triển thực vật .................................................................................... 21
Hình 1.23: Hệ thống ô ngăn cách trong công nghệ NeowebTM ................... 23


2

Hình 1.24: Thả khối vật liệu hộ chân bằng thùng chứa................................. 25
Hình 2.1: Mặt cắt một số loại tường chắn..................................................... 27
Hình 2.2: Tường chắn cứng.......................................................................... 28
Hình 2.3: Các loại tường chắn cứng. ............................................................ 29
Hình 2.4: Bề mặt tường trọng lực xây dựng vỡ kết cấu, mất thẩm mỹ .......... 31
Hình 2.5: Thoát nước lưng tường hỏng, nước tràn qua ñỉnh tường ............... 31
Hình 2.6: Mặt cắt tường chắn ñất trọng lực ñiển hình................................... 31

Hình 3.3: Cầu Bằng Giang ........................................................................... 70
Hình 3.4: Mặt cắt dọc công trình tuyến T118A - T130 + 15 ......................... 71
Hình 3.5: Mặt cắt ñịa chất công trình ñại diện của tuyến nghiên cứu............ 79
Hình 3.6: Sơ ñồ chỉ phương tuyến kè ........................................................... 80
Hình 3.7: Sơ ñồ tuyến kè sông Bằng ............................................................ 80
Hình 3.8: Mặt cắt hình học 130 với dữ liệu ñầu vào ñất và tường chắn ........ 85
Hình 3.9: Mặt cắt hình học 130 với dữ liệu ñầu vào ñất, tường và mực nước
ngầm cao trình +180..................................................................................... 85
Hình 3.10: Mặt cắt hình học 130 với giải pháp tường bản góc và các ñiều kiện
biên của bài toán .......................................................................................... 86
Hình 3.11: Kết quả tính toán ổn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp kết
cấu tường bản góc - Hệ số ổn ñịnh tổng thể 2,175. Phương pháp tính Bishop
..................................................................................................................... 86
Hình 3.12: Mặt cắt hình học 130 với dữ liệu ñầu vào ñất và tường............... 87
Hình 3.13: Mặt cắt hình học 130 vơi dữ liệu ñầu vào ñất, tường và mực nước
ngầm cao trình +180..................................................................................... 87
Hình 3.14: Mặt cắt hình học 130 với giải pháp tường trọng lực và các ñiều
kiện biên của bài toán................................................................................... 88
Hình 3.15: Kết quả tính toán ổn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp kết
cấu tường trọng lực - Hệ số ổn ñịnh tổng thể 1,432. Phương pháp tính Bishop
..................................................................................................................... 88


4

Hình 3.16: Kích thước hình học của tường tính toán .................................... 90
Hình 3.17: Mặt cắt hình học tuyến 130 trong trường hợp bất lợi 1và các ñiều
kiện biên của bài toán................................................................................... 92
Hình 3.18: Kết quả tính toán ỏn ñịnh tường mặt cắt 130 trong trường hợp 1 Hệ số ổn ñịnh tổng thể 1,525 .Phương pháp tính Bishop .............................. 92
Hình 3.19: Mặt cắt hình học T130 và các ñiều kiện biên của bài toán trong

ϕ

Góc ma sát trong (ñộ)

c

Lực dính kết ñơn vị (kN/m2)

B

Độ sệt

ρ

Khối lượng ñơn vị (g/m2)

n

Độ rỗng thể tích

d

Đường kính hạt ñất

σ

Ứng suất nén

δv



u

Áp lực nước lỗ rỗng

fn

Hệ số riêng phần xét ñến hậu quả phá hoại về mặt kinh tế

K

Hệ số ổn ñịnh mái dốc

ffs

Hệ số riêng phần áp dụng cho trọng lượng ñơn vị của ñất


Ký hiệu
fq
ϕ’p

Nguyên nghĩa
Hệ số tải trọng riêng phần áp dụng cho ngoại tải
Góc kháng cắt lớn nhất của vật liệu ñắp
Chữ viết tắt

ReSSA

Reinforced Slope Stability Analysis

Bảng 3.2: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 2...................................................... 75
Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 2b.................................................... 75
Bảng 3.4: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 3a .................................................... 76
Bảng 3.5: Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 4...................................................... 78
Bảng 3.6:Chỉ tiêu cơ lý trung bình lớp 4a..................................................... 79
Bảng 3.7: Các chỉ tiêu cơ lý của câc lớp ñịa chất công trình cụ thể............... 91
Bảng 3.8: Kết quả tính toán trong 3 trường hợp............................................ 97
Bảng 3.9: Tính toán lực tác dụng lên tường chắn - Trường hợp 1................. 99
Bảng 3.10: Tính toán lực tác dụng lên tường chắn - Trường hợp 2............. 101


1

MỞ ĐẦU
A. Tính cấp thiết của ñề tài
Kè sông Bằng - Thị xã Cao Bằng (ñoạn từ thượng lưu cầu Bằng Giang
mới, cách cầu 800m ñến cửa ra của Suối Củn) tổng chiều dài kè là 6778m là
một trong những dự án trọng ñiểm thuộc dự án Phòng chống xói lở khẩn cấp
bờ sông Bằng của tỉnh Cao Bằng.
Trong ñợt mưa bão của mùa lũ năm 2008 ñã gây sạt lở nghiêm trọng
phần bờ tả sông Bằng, ñoạn từ T118A ÷ T130+15 (tính từ vị trí cầu treo ñến
ñường lên xuống lấy nước cứu hỏa cho thị xã). Đây là khu vực ñông dân cư,
nhà cửa sát với bờ sông, có nhiều ñoạn uốn cong tạo thuận lợi cho dòng chảy
gây xói rất nguy hiểm. Vì vậy, ñể khắc phục khẩn cấp sạt lở và ñảm bảo an
toàn cho tính mạng người dân cũng như tài sản thì UBND Tỉnh Cao Bằng ñã
ra Quyết ñịnh số 387/QĐ-SNN ngày 10/11/2008 về việc phê duyệt hồ sơ yêu
cầu gói thầu: Tư vấn khảo sát, lập thiết kế kỹ thuật bản vẽ thi công, dự toán
khắc phục khẩn cấp sạt lở ñoạn kè từ T118A ñến T130+15 thuộc Dự án Kè
chống xói lở bờ sông Bằng khu vực Thị xã Cao Bằng (Đoạn từ ngã ba suối
Củn và sông Bằng ngược lên thượng nguồn).

4. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu thực tế;
- Phân tích lý thuyết;
- Mô phỏng mô hình toán bằng phần mềm Geo-slope.
5. Kết quả dự kiến ñạt ñược
- Phân tích cơ sở khoa học việc áp dụng giải pháp tường chắn cứng bảo
vệ bờ sông Bằng;


3

- Lựa chọn ñược giải pháp kè tường chắn cứng bản góc cho bờ sông
Bằng
- Đánh giá phân tích kết quả mô phỏng mô hình toán;
- Các nhận xét, kết luận, kiến nghị.


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP KÈ BẢO VỀ BỜ
1.1. Mở ñầu
Cùng với lũ lụt, bão lốc; sạt lở bờ sông ñang là vấn ñề lớn cần quan tâm
của nhiều nước trên thế giới. Sạt lở bờ sông là một qui lụât tự nhiên nhưng
gây thiệt hại nặng nề cho các hoạt ñộng dân sinh kinh tế vùng ven sông như
gây mất ñất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thể hủy
hoại toàn bộ một khu dân cư, ñô thị.
Cũng như nhiều nước trên thế giới, sạt lở bờ sông cũng ñang là vấn ñề
lớn ñáng ñược quan tâm hiện nay ở nước ta. Sạt lở bờ diễn ra ở hầu hết các
triền sông và ở hầu hết các ñịa phương có sông. Sạt lở bờ sông ảnh hưởng
trực tiếp ñến kinh tế và xã hội của ñịa phương. Ở vùng hạ lưu hệ thống sông

sóng gió. Do ñặc ñiểm tác dụng của dòng chảy và sóng gió lên công trình,
thường phân biệt các công trình bảo vệ bờ sông và công trình bảo vệ bờ biển.
1.2.1. Các công trình bảo vệ bờ sông
Là các công trình (lâu dài hay tạm thời) ñược bố trí ñể bảo vệ bờ sông
chống xói lở và hướng dòng chảy theo tuyến chỉnh trị ñã vạch. Theo công dụng
mà phân thành ba loại sau: [14]
- Kè lát mái: gia cố trực tiếp lên mái bờ sông nhằm chống xói lở do tác
ñộng của dòng chảy và sông;


6

Hình 1.1: Kè lát mái ñê Tả Cầu (ñoạn K58+800-K59+208.7)
- Kè mỏ hàn: nối từ bờ sông nhằm hướng dòng chảy ra xa bờ gây bồi
lắng và cải tạo bờ sông theo tuyến chỉnh trị;

Hình 1.2: Kè mỏ hàn hở kho xăng Nhà Bè


7

Hình 1.3: Kè mỏ hàn Táo Khoai
- Kè mềm: là loại kè không kín nước (còn gọi là kè xuyên thông) nhằm
nhằm giảm tốc ñộ dòng chảy, gây bồi lắng và chống xói ñáy.

Hình 1.4: Công trình kè mềm


8


chiều dày của tường khá lớn (do ñó còn gọi là tường dày)
+ Tường bản góc (Hình 1.8c): ñộ ổn ñịnh ñược ñảm bảo chủ yếu do
trọng lượng khối ñất ñắp ñè lên bản móng. Tường và móng là những tấm, bản
bê tông cốt thép mỏng nên trọng lượng của bản thân tường và móng không
lớn. Tường bản mỏng có dạng chữ L nên còn ñược gọi là tường chữ L.
+ Tường mỏng (Hình 1.8d): sự ổn ñịnh của loại tường này ñược ñảm
bảo bằng cách chôn tường vào trong nền. Do ñó loại tường này còn gọi là
tường cọc và tường cừ. Để giảm bớt ñộ chôn sâu trong ñất của tường và ñể
tăng ñộ cứng của tường người ta thường dùng dây néo.

Hình 1.8: Phân loại tường chắn theo nguyên tắc làm việc
- Phân loại theo chiều cao
+ Tường thấp: có chiều cao nhỏ hơn 10m
+ Tường trung bình: chiều cao H = 10 – 20m
+ Tường cao: có chiều cao H>20m
- Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường
+ Tường dốc: lại ñược phân thành 2 loại dốc thuận và dốc nghịch


11

+ Tường thoải: góc nghiêng α của lưng tường lớn.

Hình 1.9: Phân loại tường chắn theo góc nghiêng của lưng tường
- Phân loại theo kết cấu
+ Tường liền khối: làm bằng BT, xây ñá, gạch xây,
+ Tường lắp ghép
+ Tường rọ ñá
+ Tường ñất có cốt.
1.3. Một số sự cố xảy ra với các công trình tường chắn ñất bảo vệ bờ: