Tổng quan nghiên cứu

Tình trạng xói lở bờ sông tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là bờ sông Tiền, tỉnh Tiền Giang, đã và đang gây ra những thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế, môi trường và đời sống người dân. Từ năm 2010 đến nay, khu vực này ghi nhận khoảng 562 điểm sạt lở với tổng chiều dài trên 786 km, trong đó có 40 điểm sạt lở đặc biệt nguy hiểm với tổng chiều dài 131 km. Nguyên nhân chính bao gồm tác động của các hồ chứa thủy điện làm giảm lượng phù sa, khai thác cát quá mức làm sâu lòng sông, xây dựng cơ sở hạ tầng ven sông gây gia tải và sụt lún, khai thác nước ngầm quá mức, cùng với quy luật vận động tự nhiên của lòng dẫn và tác động của sóng.

Trước thực trạng đó, dự án kè bảo vệ bờ sông Tiền tại thành phố Mỹ Tho được triển khai nhằm chống xói lở, đảm bảo thoát lũ an toàn, bảo vệ sản xuất và đời sống người dân, đồng thời cải tạo cảnh quan đô thị. Công trình có tổng chiều dài 977,63 m, quy mô cấp III, được thiết kế với các giải pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp và môi trường tự nhiên đặc thù của khu vực. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc phân tích hiện tượng xói lở, đánh giá công nghệ kè móng cọc bê tông cốt thép ứng dụng, dự báo tác động thi công và đề xuất giải pháp quản lý chất lượng thi công nhằm đảm bảo hiệu quả và bền vững cho công trình.

Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong công trình kè bảo vệ bờ sông Tiền, thành phố Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang, với dữ liệu thu thập từ năm 2010 đến 2020. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện rõ qua việc góp phần giảm thiểu thiệt hại do xói lở, nâng cao an toàn hạ tầng và cải thiện môi trường sống cho cộng đồng dân cư ven sông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về xói lở bờ sông và công trình bảo vệ bờ, bao gồm:

  • Lý thuyết cơ học đất và địa kỹ thuật: Phân tích tính chất cơ lý của các lớp đất sét, cát pha và sét pha tại khu vực xây dựng kè, xác định sức chịu tải, độ lún và ổn định kết cấu móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL).
  • Mô hình thủy lực dòng chảy và tác động sóng: Đánh giá ảnh hưởng của vận tốc dòng chảy, sóng do tàu thuyền và gió mùa lên hiện tượng xói lở bờ sông, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp.
  • Khái niệm công trình kè mềm và cứng: So sánh ưu nhược điểm của các loại thảm bảo vệ bờ như thảm cát bọc vải tổng hợp, thảm bê tông bơm trực tiếp trong nước và thảm bê tông liên kết mềm nhằm lựa chọn công nghệ thi công tối ưu.

Các khái niệm chính bao gồm: xói lở bờ sông, kè móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực, ổn định kết cấu, tác động thủy lực, và quản lý chất lượng thi công.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ khảo sát thực địa, hồ sơ địa chất, số liệu thủy văn trạm Mỹ Tho giai đoạn 2000-2013, cùng các tài liệu chuyên ngành và tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 20 phân đoạn kè với tổng chiều dài 977,63 m, được khảo sát địa chất chi tiết qua các hố khoan và thí nghiệm cơ lý đất.

Phương pháp phân tích kết hợp giữa:

  • Phân tích kết cấu và tính toán kỹ thuật: Sử dụng phần mềm mô phỏng SAP để tính toán nội lực, mô men, lực dọc trục cọc, kiểm tra sức chịu tải và ổn định tổng thể công trình.
  • Đánh giá tác động thi công: Dự báo ảnh hưởng của quá trình đóng cọc, thi công bê tông và các biện pháp thi công đến kết cấu móng cọc dựa trên các công trình thực tế tương tự.
  • Phân tích quản lý chất lượng thi công: Đề xuất quy trình kiểm soát chất lượng từ sản xuất cọc, hàn nối, thi công hạ cọc đến bảo dưỡng bê tông và nghiệm thu công trình.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2018 đến 2020, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, phân tích kỹ thuật, thử nghiệm và hoàn thiện đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tình trạng xói lở bờ sông Tiền nghiêm trọng: Khu vực nghiên cứu có hơn 562 điểm sạt lở với tổng chiều dài trên 786 km, trong đó 40 điểm đặc biệt nguy hiểm chiếm 131 km. Tốc độ xói lở gia tăng do giảm 80% lượng phù sa về đồng bằng sông Cửu Long sau khi các hồ thủy điện đi vào vận hành.

  2. Đặc điểm địa chất phức tạp: Địa chất khu vực gồm nhiều lớp đất sét dẻo, sét pha và cát pha với độ sâu từ 3,5 m đến 35 m, có tính rời rạc và độ dẻo khác nhau, ảnh hưởng lớn đến thiết kế móng cọc. Thí nghiệm cắt trực tiếp cho thấy góc ma sát trong khoảng 8° đến 35°, lực dính từ 6,8 đến 14,9 kPa, đòi hỏi công nghệ móng cọc phải đảm bảo chịu lực và ổn định lâu dài.

  3. Hiệu quả công nghệ kè móng cọc BTCT dự ứng lực: Phương án sử dụng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) được lựa chọn do khả năng chịu tải cao, thích ứng với địa chất yếu và giảm thiểu lún không đều. Kết quả tính toán mô men và lực dọc trục cọc cho thấy công trình đáp ứng yêu cầu kỹ thuật với hệ số an toàn phù hợp.

  4. Ảnh hưởng thi công đến kết cấu: Quá trình thi công đóng cọc và đổ bê tông có thể gây biến dạng tạm thời nền đất và nội lực trong cọc, tuy nhiên với quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt, các tác động này được hạn chế, đảm bảo an toàn công trình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của xói lở bờ sông Tiền là sự mất cân bằng bùn cát do các hồ chứa thủy điện và khai thác cát quá mức, cùng với tác động của sóng và dòng chảy mạnh. So với các nghiên cứu trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long, kết quả này tương đồng với báo cáo của WWF về giảm 80% lượng phù sa sau khi các đập thủy điện đi vào vận hành.

Việc lựa chọn công nghệ kè móng cọc BTCT dự ứng lực phù hợp với điều kiện địa chất yếu, phức tạp của khu vực, đồng thời đáp ứng yêu cầu về độ bền và ổn định công trình. So sánh với các giải pháp kè mềm như thảm cát bọc vải tổng hợp hay thảm bê tông liên kết mềm, công nghệ móng cọc mang lại hiệu quả lâu dài và khả năng chịu lực tốt hơn, phù hợp với công trình cấp III có chiều dài gần 1 km.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố các lớp đất theo độ sâu, bảng tính toán nội lực cọc và sơ đồ mặt cắt ngang kè để minh họa rõ ràng các kết quả kỹ thuật. Việc áp dụng quy trình quản lý chất lượng thi công chặt chẽ góp phần giảm thiểu rủi ro hư hỏng công trình trong quá trình thi công và khai thác.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường quản lý khai thác cát và nguồn phù sa: Áp dụng các biện pháp kiểm soát chặt chẽ khai thác cát trên sông Tiền, hạn chế khai thác trái phép nhằm duy trì cân bằng bùn cát, bảo vệ ổn định lòng sông. Chủ thể thực hiện là các cơ quan quản lý địa phương, trong vòng 1-2 năm tới.

  2. Áp dụng công nghệ kè móng cọc BTCT dự ứng lực cho các công trình bảo vệ bờ sông: Khuyến khích sử dụng công nghệ này cho các dự án tương tự tại khu vực có địa chất yếu, nhằm đảm bảo độ bền và ổn định công trình. Chủ thể thực hiện là các nhà thầu xây dựng và tư vấn thiết kế, áp dụng ngay trong các dự án tiếp theo.

  3. Xây dựng quy trình quản lý chất lượng thi công nghiêm ngặt: Thiết lập hệ thống kiểm soát từ sản xuất cọc, hàn nối, thi công hạ cọc đến bảo dưỡng bê tông, đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật được tuân thủ. Chủ thể thực hiện là Ban quản lý dự án và tư vấn giám sát, triển khai song song với thi công.

  4. Tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ bờ sông: Tổ chức các chương trình giáo dục, hướng dẫn kỹ thuật đơn giản để người dân tham gia bảo vệ bờ sông, giảm thiểu xây dựng trái phép trong hành lang an toàn. Chủ thể thực hiện là chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội, trong vòng 1 năm tới.

  5. Nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp công trình mềm kết hợp với công trình cứng: Đối với các khu vực có điều kiện đặc thù, kết hợp thảm bê tông liên kết mềm hoặc thảm cát bọc vải tổng hợp để tăng tính linh hoạt và mỹ quan công trình. Chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và đơn vị tư vấn, nghiên cứu triển khai trong 2-3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý dự án và cơ quan quản lý nhà nước: Nhận diện rõ các nguyên nhân xói lở, áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý phù hợp để bảo vệ bờ sông, đảm bảo an toàn hạ tầng và phát triển bền vững vùng đồng bằng sông Cửu Long.

  2. Các kỹ sư thiết kế và thi công công trình giao thông thủy lợi: Tham khảo phương pháp thiết kế móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực, quy trình thi công và kiểm soát chất lượng nhằm nâng cao hiệu quả và độ bền công trình.

  3. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành kỹ thuật xây dựng và môi trường: Tài liệu cung cấp cơ sở lý thuyết, số liệu thực tế và phân tích chuyên sâu về hiện tượng xói lở bờ sông, công nghệ kè bảo vệ và quản lý thi công, phục vụ nghiên cứu và đào tạo.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại khu vực ven sông Tiền: Hiểu rõ tác động của xói lở, vai trò của công trình kè bảo vệ và các biện pháp tham gia bảo vệ môi trường sống, góp phần nâng cao nhận thức và trách nhiệm cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao xói lở bờ sông Tiền lại nghiêm trọng trong những năm gần đây?
    Xói lở gia tăng do giảm 80% lượng phù sa về đồng bằng sông Cửu Long sau khi các hồ thủy điện đi vào vận hành, cùng với khai thác cát quá mức và tác động của sóng, dòng chảy mạnh. Ví dụ, lượng phù sa giảm từ 73 triệu tấn/năm xuống còn khoảng 15 triệu tấn/năm.

  2. Công nghệ kè móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực có ưu điểm gì?
    Công nghệ này giúp tăng sức chịu tải, giảm lún không đều và thích ứng với địa chất yếu, phức tạp. Nó đảm bảo độ bền lâu dài cho công trình kè bảo vệ bờ sông, phù hợp với công trình cấp III như kè sông Tiền.

  3. Quy trình quản lý chất lượng thi công được thực hiện như thế nào?
    Bao gồm kiểm soát sản xuất cọc, hàn nối, thi công hạ cọc, đổ bê tông và bảo dưỡng, cùng với thí nghiệm và nghiệm thu theo tiêu chuẩn kỹ thuật. Điều này giúp hạn chế hư hỏng và đảm bảo an toàn công trình.

  4. Các giải pháp phi công trình nào được đề xuất để giảm xói lở?
    Bao gồm quản lý khai thác cát hợp lý, quy hoạch hành lang an toàn bờ sông, tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và phát triển rừng ngập mặn để giữ đất và giảm tác động dòng chảy.

  5. Làm thế nào để kết hợp công trình mềm và cứng trong bảo vệ bờ sông?
    Có thể sử dụng thảm bê tông liên kết mềm hoặc thảm cát bọc vải tổng hợp ở các khu vực có địa chất yếu hoặc mỹ quan cần cải thiện, kết hợp với móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực để tăng tính linh hoạt và bền vững công trình.

Kết luận

  • Xói lở bờ sông Tiền diễn ra nghiêm trọng với hơn 562 điểm sạt lở, ảnh hưởng lớn đến đời sống và hạ tầng khu vực.
  • Địa chất phức tạp đòi hỏi công nghệ móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực để đảm bảo độ bền và ổn định công trình.
  • Công nghệ kè móng cọc BTCT DƯL được chứng minh phù hợp và hiệu quả cho công trình kè bảo vệ bờ sông Tiền.
  • Quản lý chất lượng thi công nghiêm ngặt và các giải pháp quản lý khai thác tài nguyên là yếu tố then chốt đảm bảo thành công dự án.
  • Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật và phi kỹ thuật nhằm bảo vệ bờ sông bền vững, góp phần phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bằng sông Cửu Long.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất trong các dự án tương lai và tăng cường giám sát, đánh giá hiệu quả công trình. Mời các nhà quản lý, kỹ sư và cộng đồng cùng tham gia bảo vệ bờ sông Tiền để xây dựng môi trường sống an toàn và phát triển bền vững.