Luận văn thạc sĩ về đánh giá khả năng ổn định công trình kè chống sạt lở bờ sông Ô Môn, Cần Thơ

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu địa kỹ thuật xây dựng đánh giá khả năng ổn định công trình kè chống sạt lở bờ sông ô môn cần thơ, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Nguyễn Quang Hưng
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Trường Sơn
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Đánh Giá Khả Năng Ổn Định Công Trình Kè Chống Sạt Lở Bờ Sông Ô Môn – Cần Thơ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Công trình kè chống sạt lở bờ sông Ô Môn, Cần Thơ là một trong những dự án quan trọng nhằm bảo vệ an toàn cho khu vực ven sông. Hiện tượng sạt lở bờ sông đang ngày càng trở nên nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống của người dân và hạ tầng giao thông. Đề tài này tập trung vào việc đánh giá ổn định công trình kè chống sạt lở, thông qua việc phân tích nguyên nhân và biện pháp khắc phục. Mục tiêu chính là xác định khả năng chịu tải của công trình trong điều kiện thực tế, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế hiệu quả hơn cho các công trình tương tự trong tương lai.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Khu vực bờ sông Ô Môn thường xuyên phải đối mặt với hiện tượng sạt lở, gây thiệt hại lớn cho tài sản và an toàn của người dân. Địa chất yếu, dòng chảy mạnh và sự tác động của con người là những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này. Do đó, việc đánh giá công trình kè không chỉ giúp bảo vệ an toàn cho khu vực mà còn cung cấp thông tin quý giá cho các thiết kế công trình trong tương lai. Theo nghiên cứu, việc áp dụng các biện pháp chống sạt lở hiệu quả sẽ giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ môi trường sống của cư dân ven sông.

II. Nguyên nhân và giải pháp chống sạt lở

Nguyên nhân dẫn đến sạt lở bờ sông ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long rất đa dạng, bao gồm yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Địa chất bờ sông chủ yếu là bùn hữu cơ, dễ bị xói lở dưới tác động của dòng nước. Thủy triều và lũ cũng góp phần làm gia tăng tốc độ sạt lở. Bên cạnh đó, hoạt động của tàu thuyền và lấn chiếm bờ sông của người dân cũng làm tình trạng này trở nên nghiêm trọng hơn. Để khắc phục, các giải pháp như sử dụng rọ đá, cừ Larsen, và tường kè bê tông cốt thép đã được áp dụng. Những biện pháp này không chỉ giúp ổn định bờ mà còn giảm thiểu tác động của sóng và dòng chảy đến công trình.

2.1. Các nguyên nhân chính

Sạt lở bờ sông Ô Môn chủ yếu do địa chất yếu, với các lớp bùn và đất dễ xói lở. Thủy triều lên xuống và lũ cũng làm gia tăng hiện tượng này. Hoạt động của tàu thuyền, đặc biệt là tàu lớn, tạo ra sóng mạnh, làm xói lở bờ sông. Ngoài ra, việc lấn chiếm bờ sông và khai thác tài nguyên cũng góp phần làm tình trạng sạt lở trở nên nghiêm trọng hơn. Các yếu tố này cần được phân tích kỹ lưỡng để đưa ra giải pháp phù hợp nhằm bảo vệ khu vực ven sông.

2.2. Giải pháp chống sạt lở

Để đối phó với tình trạng sạt lở, các giải pháp như rọ đá, cừ Larsen và tường kè bê tông cốt thép đã được áp dụng. Rọ đá giúp gia cố bờ sông, trong khi cừ Larsen được sử dụng để tạo tường chắn chống lại dòng chảy. Tường kè bê tông cốt thép là một giải pháp hiệu quả, dễ thực hiện và tiết kiệm chi phí. Việc kết hợp nhiều giải pháp sẽ giúp tăng cường khả năng chống sạt lở cho công trình, bảo vệ an toàn cho người dân và hạ tầng ven sông.

III. Đánh giá khả năng ổn định công trình

Việc đánh giá khả năng ổn định công trình kè chống sạt lở bờ sông Ô Môn được thực hiện thông qua các phương pháp tính toán và mô phỏng. Phần mềm Plaxis 3D được sử dụng để mô phỏng điều kiện làm việc của cọc và bản bê tông trong quá trình hoạt động. Kết quả cho thấy công trình có khả năng chịu tải tốt, với chuyển vị nằm trong giới hạn cho phép. Điều này chứng tỏ rằng công trình được thiết kế hợp lý và có khả năng chống lại các tác động từ dòng chảy và sóng.

3.1. Phương pháp đánh giá

Phương pháp đánh giá khả năng ổn định công trình kè bao gồm việc tính toán áp lực lên tường chắn và mô phỏng điều kiện làm việc của cọc và bản bê tông. Sử dụng phần mềm Plaxis 3D cho phép mô phỏng chính xác các yếu tố tác động đến công trình, từ đó đưa ra những phân tích rõ ràng về khả năng chịu tải và chuyển vị của công trình. Kết quả tính toán cho thấy công trình có khả năng chịu tải tốt, đảm bảo an toàn cho khu vực ven sông.

3.2. Kết quả và kiến nghị

Kết quả từ việc đánh giá cho thấy công trình kè chống sạt lở bờ sông Ô Môn có khả năng ổn định trong điều kiện thực tế. Tuy nhiên, cần tiếp tục theo dõi và đánh giá định kỳ để đảm bảo công trình luôn trong tình trạng tốt nhất. Kiến nghị áp dụng các giải pháp bổ sung như gia cố thêm các đoạn bờ có nguy cơ cao, đồng thời tăng cường công tác quản lý và bảo vệ bờ sông để giảm thiểu tình trạng sạt lở trong tương lai.

IV. Kết luận và kiến nghị

Từ kết quả đánh giá, có thể khẳng định rằng công trình kè chống sạt lở bờ sông Ô Môn đã đạt được yêu cầu về khả năng ổn định. Việc áp dụng các biện pháp chống sạt lở cần được tiếp tục triển khai và cải tiến để bảo vệ an toàn cho khu vực ven sông. Các kiến nghị đưa ra từ nghiên cứu này có thể áp dụng cho các công trình tương tự, góp phần nâng cao hiệu quả thiết kế và thi công trong lĩnh vực xây dựng công trình ven sông.

4.1. Tóm tắt kết luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy công trình kè có khả năng chịu tải tốt và ổn định trong điều kiện hiện tại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng Plaxis 3D đã giúp đánh giá chính xác khả năng hoạt động của công trình. Điều này cho thấy sự cần thiết phải áp dụng công nghệ hiện đại trong thiết kế và thi công các công trình chống sạt lở.

4.2. Kiến nghị cho tương lai

Để đảm bảo an toàn cho khu vực bờ sông Ô Môn, các biện pháp quản lý và bảo vệ bờ cần được thực hiện nghiêm túc. Ngoài ra, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và người dân trong việc bảo vệ môi trường và tài nguyên nước. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các giải pháp công nghệ mới để nâng cao hiệu quả trong công tác chống sạt lở.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Khu vực công trình nằm ở bờ tả sông Ô Môn, theo chiều dòng chảy kéo dài từ rạch Tắc Ông Thục đến cầu Ô Môn dài 1,1993 km. Đây là vùng chịu ảnh hưởng bởi lũ khá mạnh do sông Ô Môn là tuyến sông chính chuyển nước từ sông Hậu về biển Tây và các kênh rạch chi lưu phía Tây bởi vậy dân cư sinh sống ven sông chủ yếu phát triển theo các tuyến và các cụm dân cư. Dọc theo tuyến nghiên cứu, mật độ nhà dân biến đổi rất lớn, khu vực từ cầu Ô Môn đến rạch Tắc Ông Thục mật độ nhà cửa dày đặc, xây dựng khá kiên cố, đặc biệt là khu vực chợ Ô Môn. Hiện tượng lấn chiếm bờ sông tại khu vực này khá phổ biến, khá nhiều hộ dân đã xây dựng nhà ngay trên mép bờ lở với quy mô không nhỏ.

Hàng năm, hiện tượng sạt lở bờ thường xuyên xảy ra đe dọa đến an toàn của người dân và tuyến đường liên thôn ven sông, có nơi mép bờ lở đã tiến sát vào mép nhà dân, có nơi đã lở đến mép ngoài của tuyến đường liên thôn. Đứng trước tình hình đó, một số hộ dân đã dùng giải pháp xếp bao tải cát để chống sạt lở khu vực nhà mình nhưng giải pháp này không mang tính hiệu quả cao và không đảm bảo về mặt lâu dài, một số đoạn lở mạnh với quy mô lớn hơn đã được địa phương xử lý bằng kè rọ thép đá hộc, tuy nhiên hiện tượng sạt lở vẫn thường xuyên xảy ra tại các vị trí chưa được xử lý làm cho địa phương rất bị động trong công tác phòng, chống sạt lở này. Mục đích của đề tài: Đoạn sông Ô Môn là đoạn sông tương đối thẳng, nguyên nhân sạt lở chính là do co hẹp và tàu thuyền qua lại, vì vậy thiết kế công trình theo hướng không tác động gì đến dòng chảy chính, chỉ tăng cường sức chịu đựng của bờ, bằng cách bọc cho bờ một lớp áo che chở cho bờ đất mềm yếu phía trong. Dạng tường chắn BTCT đổ tại chỗ.

Công trình sử dụng kết cấu tường chắn bê tông cốt thép có bản chống gia cố nền bằng cọc BTCT và mái gia cố bằng rọ đá. Nhiệm vụ của đề tài này là: “Đánh giá khả năng ổn định công trình bờ kè ven sông trên đất yếu trong điều kiện làm việc đồng thời của cọc và bản bê tông cốt thép gia cố mái dốc. Việc tính toán đánh giá được áp dụng thực tế ven sông Ô Môn – Cần Thơ”. TỔNG QUAN NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ CHO CÔNG TRÌNH VEN SÔNG HIỆN NAY 1.

Nguyên nhân dẫn đến sạt lở ở khu vực ĐBSCL hiện nay Hiện tượng sạt lở bờ sông ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long là do rất nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra trong đó có nguyên nhân do tự nhiên và cả các nguyên nhân do con người gây ra. Nhìn chung hiện tượng sạt lở trên là do các nguyên nhân chủ yếu sau đây: 1. Do địa chất vùng bờ Địa chất bờ sông là một trong những yếu tố quyết định đến sự xói lở bờ. Kết quả khảo chất cho thấy đia chất các lớp đất bờ sông chủ yếu là bùn hữu cơ, bùn sét với trạng thái chảy, dẻo chảy và dẻo mềm.

Với cấu tạo địa chất như trên thì bờ sông rất dễ bị xói lở dưới tác động của ngoại lực và các yếu tố tác động khác. Do thủy triểu Khu vực đồng bằng sông Cửu Long cách biển Tây khoảng 70km bởi vậy sông chịu ảnh hưởng của thuỷ triều khá rõ rệt. Chế độ thuỷ triều ở đây là nhật triều với 2 lần lên xuống trong ngày. Dưới tác động của dòng thấm (khi nước dâng và rút), các hạt bùn, đất bờ sông sẽ bị cuốn ra ngoài và được dòng nước mang đi gây hiện tượng xói lở.

Do ảnh hưởng bởi lũ Lũ cũng là một trong nhưng nguyên nhân gây xói lở, dưới tác động của dòng chảy lũ các hạt bùn, đất tại bờ sông sẽ bị cuốn trôi gây hiện tượng xói lở. Dòng chảy lũ tại các sông miền Tây Nam không quá lớn và xảy ra với tần suất hiếm nhưng dưới tác động kết hợp của dòng chảy lũ và sóng tàu thì tốc độ sạt lở bờ sẽ xảy ra với mức độ rất lớn. Do hoạt động của tàu thuyền Đồng bằng sông Cửu Long có hệ thống giao thông thuỷ rất phát triển với đội ghe vận tải có quy mô lớn, mật độ tàu thuyền lưu thông trên sông luôn dày đặc -3- với các tàu vận chuyển hàng hoá tải trọng lớn. Dưới tác động của sóng tàu, lớp đất yếu tại bờ sông sẽ bị xói lở, mức độ sạt lở tuỳ thuộc vào độ mạnh yếu của sóng, sóng tàu càng lớn thì mức độ xói lở càng lớn đặc biệt đối với sóng của các tàu vận tải lớn chạy sát bờ sông.

Taøu thuyeàn löu thoâng treân soâng raát ñoâng, troïng taûi taøu lôùn. Do hoạt động khác của con người Hoạt động của con người cũng có ảnh hưởng nhất định đến sự xói lở bờ khu vực này. Sự khai thác hệ sinh vật trên sông, lấn chiếm bờ sông, lòng sông làm thu hẹp mặt cắt ướt của dòng chảy. Ngoài ra tình trạng xây dựng đê bao tràn lan trên các sông thượng nguồn làm thay đổi các chế độ thuỷ động lực học của dòng chảy cũng là nguyên nhân gây ra sự xói lở này.

Mỗi nguyên nhân ít nhiều đều có vai trò trong sự xói lở bờ sông, đối với tuyến sông trên đồng bằng sông Cửu Long qua điều tra tại khu dân cư ven sông thấy rằng hiện tượng xói lở xảy ra mạnh mẽ nhất trong mùa mưa lũ bởi vậy có thể khẳng định nguyên nhân chính gây ra sự xói lở bờ sông là do sóng và dòng chảy lũ kết hợp địa chất khá yếu tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Maät ñoä nhaø daân daøy ñaëc, hieän töôïng laán chieám bôø soâng khaù phoå bieán 1. Các giải pháp chống sạt lở thường làm ở ĐBSCL hiện nay. Rọ đá Rọ đá (Gabion) hay thảm đá (Revet Mattresses hay Reno mattresses) như một cái hộp hình khối mà ở đó chúng ta có thể bỏ đá vào để sử dụng gia cố cho các công trình.

Chúng là các hệ thống hình lưới có liên kết thành các khối hình học và phía trong là đá xếp, rất đơn giản. Cấu tạo rọ đá -5- Hình 1. Thảm đá Lịch sử cho thấy từ rất lâu đời, người ta đã sử dụng các rọ đá để tạo nên các khối liên kết làm các đường ngầm qua sông. Ngày nay, rọ đá và thảm đá chủ yếu được làm bằng thép có mạ kẽm hoặc nhôm kẽm, Phần lớn được tráng phủ một lớp nhựa bên ngoài để giảm các tác động xâm thực ăn mòn của môi trường với lõi thép bên trong.

Một số công trình ăn mòn đặc biệt, rọ đá và thảm đá được làm hoàn toàn bằng hợp chất polymer vì chúng có đặc tính trơ vượt trội dưới tác động ăn mòn so với các vật liệu khác. Rọ đá được dùng chủ yếu cho các công trình sau : - Tường chắn đất, mố cầu - Chống xói bờ sông, biển - Lát mái và đáy kênh - Bảo vệ mái đê, kè - Đập tràn, bậc nước, dốc nước 1. Cừ Larsen Cọc ván thép được sản xuất với nhiều hình dạng, kích thước khác nhau với các đặc tính về khả năng chịu lực ngày càng được cải thiện. Ngoài cọc ván thép có mặt cắt ngang dạng chữ U, Z thông thường còn có loại mặt cắt ngang Omega (W), dạng tấm phẳng (straight web) cho các kết cấu tường chắn tròn khép kín, dạng hộp (box pile) được cấu thành bởi 2 cọc U hoặc 4 cọc Z hàn với nhau.

Cừ Larsen tại nhà máy Ngày nay, trong lĩnh vực xây dựng, cọc ván thép (các tên gọi khác là cừ thép, cừ Larssen, cọc bản, thuật ngữ tiếng anh là steel sheet pile) được sử dụng ngày càng phổ biến. Từ các công trình thủy công như cảng, bờ kè, cầu tàu, đê chắn sóng, công trình cải tạo dòng chảy, công trình cầu, đường hầm đến các công trình dân dụng như bãi đậu xe ngầm, tầng hầm nhà nhiều tầng, nhà công nghiệp. Cọc ván thép không chỉ được sử dụng trong các công trình tạm thời mà còn có thể được xem như một loại vật liệu xây dựng, với những đặc tính riêng biệt, thích dụng với một số bộ phận chịu lực trong các công trình xây dựng. Trên thế giới đã có rất nhiều công trình cảng được thiết kế trong đó cọc ván thép (thường kết hợp với hệ tường neo và thanh neo) đóng vai trò làm tường chắn, đất được lấp đầy bên trong và bên trên là kết cấu nền cảng bê tông cốt thép với móng cọc ống thép hoặc cọc bê tông cốt thép ứng suất trước bên dưới.

Tường cọc thép này cũng được ngàm vào bê tông giống như cọc ống. Bên cạnh công trình cảng, nhiều công trình bờ kè, kênh mương, cải tạo dòng chảy cũng sử dụng cọc ván thép do tính tiện dụng, thời gian thi công nhanh, độ bền chịu lực tốt. Lĩnh vực mà cọc ván thép được sử dụng nhiều nhất hiện nay đó là làm tường vây chắn đất hoặc nước khi thi công các hố đào tạm thời. Ta có thể thấy cọc ván thép được sử dụng khắp mọi nơi: trong thi công tầng hầm nhà dân dụng, nhà công nghiệp, thi công móng mố trụ cầu, hệ thống cấp thoát nước ngầm, trạm bơm, bể chứa, kết cấu hạ tầng, thi công van điều áp kênh mương.

-7- + Ưu điểm: - Khả năng chịu ứng suất động khá cao (cả trong quá trình thi công lẫn trong quá trình sử dụng). - Khả năng chịu lực lớn trong khi trọng lượng khá bé. - Cọc ván thép có thể nối dễ dàng bằng mối nối hàn hoặc bulông nhằm gia tăng chiều dài. - Cọc ván thép có thể sử dụng nhiều lần, do đó có hiệu quả về mặt kinh tế.

+ Nhược điểm: - Nhược điểm của cọc ván thép là tính bị ăn mòn trong môi trường làm việc (khi sử dụng cọc ván thép trong các công trình vĩnh cửu). Tuy nhiên nhược điểm này hiện nay hoàn toàn có thể khắc phục bằng các phương pháp bảo vệ như sơn phủ chống ăn mòn, mạ kẽm, chống ăn mòn điện hóa hoặc có thể sử dụng loại cọc ván thép được chế tạo từ loại thép đặc biệt có tính chống ăn mòn cao. Cừ ván bê tông dự ứng lực Cách đây hơn 50 năm, Tập đoàn PS MITSUBISHI (Nhật Bản) đã phát minh ra loại “cọc ván BTCT dự ứng lực” với kiểu dáng hình học dạng sóng của mặt cắt tiết diện và đã được xây dựng thử nghiệm rất có hiệu quả ở Nhật trong nhiều năm qua.