Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

• Tác giả: Phạm Thị Hạnh
• Người hướng dẫn: PGS. Trịnh Công Vấn
• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Giải Pháp Ổn Định Kè Bờ Sông Vàm Cỏ Tây Tại Tân An, Long An
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tân An

• 1. CHƯƠNG I: TONG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BẢO VE BO SONG
• 1.1. Tình hình xây dựng kè ở Đẳng bằng sông Cửu Long và những sự cố đã xảy ra
• 1.2. Phân tích các nguyên nhân chính gây sự cố các công trình đã được xây dựng
• 1.2.1. Các nguyên nhân thông thường
• 1.2.2. Một số nguyên nhân ứng với công trình cụ thể
• 1.3. Các kết quả nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ sông Vàm Có Tây khu vực thành phố Tân An, tỉnh Long An
• 1.4. Nhận xét chung về những vấn đề đặt ra
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KÈ BỜ SÔNG VÀM CỎ TÂY KHU VỰC TỈNH LONG AN
• 2.1. Nguyên tắc và các tiêu chuẩn thiết kế
• 2.1.1. Nguyên tắc tính toán
• 2.1.2. Các qui chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng
• 2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán kè đứng
• 2.2.1. Tường cọc bản không có neo
• 2.2.2. Tường cọc bản đóng vào đất cát không có neo

I. Tình hình sạt lở bờ sông Vàm Cỏ Tây

Trong những năm gần đây, tình hình sạt lở bờ sông tại tỉnh Long An, đặc biệt là sông Vàm Cỏ Tây đoạn qua thành phố Tân An, đã trở nên nghiêm trọng. Nguyên nhân chủ yếu bao gồm dòng chảy mạnh, biến đổi khí hậu, lấn chiếm bờ sông, khai thác cát trái phép, cùng với sự lưu thông của tàu thuyền. Những yếu tố này đã gây ra nhiều thiệt hại cho các công trình hạ tầng và đời sống dân sinh. Để bảo vệ bờ sông và phát triển đô thị Tân An, tỉnh Long An đã đầu tư xây dựng nhiều tuyến kè, nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình và tạo cảnh quan đô thị. Điều kiện địa hình và địa chất của sông Vàm Cỏ Tây rất phức tạp, với lòng sông thường bị xói sâu và nền đất bùn yếu. Dòng chảy ven bờ cũng lớn, gây sạt lở mạnh, ảnh hưởng đến các công trình đang thi công. Do đó, việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp ổn định kè bờ sông là cần thiết và cấp bách.

II. Mục đích và phương pháp nghiên cứu

Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá thực trạng và đưa ra giải pháp kè bảo vệ bờ sông Vàm Cỏ Tây, nhằm đảm bảo tính ổn định, mỹ quan và hiệu quả kinh tế trong điều kiện tự nhiên và xã hội của khu vực. Cách tiếp cận nghiên cứu bao gồm việc phân tích các điều kiện tự nhiên, đánh giá các giải pháp kè đã được áp dụng ở Đồng bằng sông Cửu Long, và đề xuất các kết cấu kè phù hợp. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là điều tra, thu thập số liệu từ các tuyến kè đã thiết kế, tham khảo các nghiên cứu và báo cáo về tình hình sạt lở, cùng với việc sử dụng phần mềm hiện đại để phân tích và tính toán. Việc này không chỉ giúp xác định nguyên nhân gây ra sự cố mà còn đưa ra các giải pháp kỹ thuật hiệu quả cho việc bảo vệ bờ sông.

III. Nguyên nhân gây sạt lở và các sự cố công trình

Sạt lở bờ sông thường xảy ra do nhiều nguyên nhân, bao gồm yếu tố tự nhiên và tác động của con người. Điều kiện khí hậu, thủy văn và địa chất yếu của khu vực là những yếu tố chính gây ra sự không ổn định cho các công trình kè. Quá trình đô thị hóa nhanh chóng cũng làm gia tăng áp lực lên các công trình bảo vệ bờ sông. Bên cạnh đó, nhiều sự cố công trình đã xảy ra do thiết kế không phù hợp, thi công kém chất lượng và giám sát không chặt chẽ. Các công trình kè thường gặp phải tình trạng xói lở, sụt lún, và nứt nẻ, gây thiệt hại cho các khu vực dân cư và hạ tầng. Việc xác định rõ nguyên nhân và cơ chế gây ra sạt lở là rất quan trọng để tìm ra giải pháp khắc phục hiệu quả.

IV. Đề xuất giải pháp ổn định kè bờ sông

Dựa trên các phân tích và đánh giá, đề xuất giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây bao gồm việc áp dụng các kết cấu kè cứng và kè mềm, phù hợp với điều kiện địa chất và dòng chảy. Giải pháp cần đảm bảo an toàn, ổn định và mỹ quan cho khu vực. Việc sử dụng các công nghệ mới và cải tiến giải pháp cũ cũng là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các tiêu chuẩn thiết kế và nguyên tắc tính toán cần được tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo tính hiệu quả của công trình. Đồng thời, việc giám sát thi công và bảo trì công trình cũng cần được chú trọng để giảm thiểu rủi ro sạt lở trong tương lai. Giải pháp này không chỉ giúp bảo vệ bờ sông mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển đô thị và kinh tế khu vực.

V. Kết luận và ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và an toàn cho cộng đồng dân cư ven sông. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp những giải pháp kỹ thuật hiệu quả mà còn góp phần nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ bờ sông trong bối cảnh biến đổi khí hậu và phát triển đô thị. Việc áp dụng các giải pháp này sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại do sạt lở, đồng thời tạo ra một môi trường sống an toàn và bền vững cho người dân. Hơn nữa, nghiên cứu còn có thể được áp dụng cho các khu vực khác trong tỉnh Long An và các tỉnh lân cận, góp phần vào công tác quy hoạch và phát triển bền vững.

Tổng quan nghiên cứu

Trong những năm gần đây, tình trạng sạt lở bờ sông tại tỉnh Long An ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt trên tuyến sông Vàm Cỏ Tây đoạn qua thành phố Tân An. Nguyên nhân chủ yếu bao gồm dòng chảy mạnh, biến đổi khí hậu, khai thác cát trái phép, lưu thông tàu thuyền và lấn chiếm bờ sông. Theo ước tính, các hiện tượng sạt lở đã gây ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn các công trình hạ tầng và đời sống dân sinh trong khu vực. Để ứng phó, tỉnh Long An đã đầu tư xây dựng nhiều tuyến kè nhằm bảo vệ bờ sông, đồng thời phát triển cảnh quan và giao thông đô thị.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá thực trạng sạt lở, phân tích điều kiện tự nhiên và đề xuất giải pháp kè bảo vệ bờ sông Vàm Cỏ Tây đảm bảo ổn định, mỹ quan và hiệu quả kinh tế. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực thành phố Tân An, tỉnh Long An, với dữ liệu thu thập trong những năm gần đây. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần bảo vệ an toàn công trình, giảm thiểu thiệt hại do sạt lở, đồng thời hỗ trợ phát triển đô thị bền vững tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình cơ bản trong kỹ thuật thủy lợi và địa kỹ thuật, bao gồm:

• Lý thuyết áp lực đất theo Rankine: Dùng để tính toán áp lực ngang tác động lên tường kè trong trạng thái cân bằng giới hạn, phân biệt áp lực chủ động và bị động.
• Mô hình nền đàn hồi Winkler: Xem tường cọc bản như một dầm đặt trên nền đàn hồi cục bộ, mô phỏng bằng hệ thống lò xo độc lập để tính chuyển vị và nội lực trong tường.
• Phương pháp tính toán ổn định trượt theo TCN 207-92: Tính toán mô men và lực kháng cắt của cọc trong đất nhằm đảm bảo công trình không bị trượt.
• Khái niệm về áp lực đất chủ động, bị động và lực neo: Giúp xác định chiều sâu đóng cọc, nội lực trong cọc và thiết kế kết cấu phù hợp.
• Các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN, TCVN): Áp dụng các quy chuẩn về thiết kế công trình thủy lợi, quan trắc thủy văn, tải trọng và móng cọc.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khảo sát địa chất, thủy văn, khí tượng và các tài liệu thiết kế, thi công các tuyến kè đã xây dựng trên sông Vàm Cỏ Tây và các khu vực có điều kiện tương tự tại Đồng bằng sông Cửu Long. Phương pháp phân tích sử dụng các phần mềm chuyên dụng như Geo Slope, Geo 5, Prosheet và Sap 2000 để tính toán ổn định trượt, lún, nội lực kết cấu và kiểm nghiệm thực tế công trình.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo các bước: thu thập số liệu, phân tích điều kiện tự nhiên và nguyên nhân sạt lở, mô phỏng tính toán kết cấu kè, đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm nhiều tuyến kè với chiều dài và đặc điểm địa chất khác nhau, được chọn mẫu theo tiêu chí đại diện cho các điều kiện địa hình, địa chất và thủy văn đặc trưng của khu vực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nguyên nhân sạt lở bờ sông: Địa hình phức tạp, nền đất bùn yếu phân bố dọc bờ sông, dòng chảy ven bờ lớn, khai thác cát trộm và tàu thuyền lưu thông gây xói lở mạnh. Ví dụ, tại khúc cong bờ sông Cái Khế (Cần Thơ), chuyển vị kè lên đến 50 cm do lớp bùn dày 30 m nhưng cọc chỉ đóng sâu 20 m.

2. Hiện trạng công trình kè: Các công trình kè trên sông Vàm Cỏ Tây chủ yếu là kè đứng kết hợp mái nghiêng hoặc tường cọc dự ứng lực, chiều cao tường từ 1,7 m đến 3,2 m, chiều dài cọc từ 8 m đến 17 m tùy vị trí. Một số đoạn kè đã được điều chỉnh bổ sung cọc do không ổn định ban đầu.

3. Phân tích kết cấu và ổn định: Kết cấu kè đứng bằng cọc ván bê tông dự ứng lực phù hợp với lớp bùn mỏng và chênh lệch cao độ mặt đất trước sau tường dưới 2,5 m. Đối với lớp bùn dày hoặc chênh lệch lớn hơn 2,5 m, cần sử dụng kết cấu neo hoặc bản giảm tải kết hợp vải địa kỹ thuật để giảm áp lực đất.

4. Hiệu quả thi công và bảo dưỡng: Kè đứng có kết cấu đơn giản, thi công nhanh, ít hạng mục, bảo dưỡng dễ dàng và chi phí đền bù giải tỏa thấp hơn so với kè mái nghiêng. Tuy nhiên, chi phí xây dựng kè đứng thường cao hơn nhưng tổng mức đầu tư có thể thấp hơn khi tính cả chi phí giải phóng mặt bằng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sạt lở bờ sông tại Long An tương đồng với các nghiên cứu trong khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, nơi nền đất yếu và dòng chảy mạnh là yếu tố chủ đạo. Việc sử dụng phần mềm tính toán hiện đại giúp mô phỏng chính xác áp lực đất, nội lực kết cấu và chuyển vị tường kè, từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện thực tế.

So sánh với các công trình kè tại Cần Thơ và Hồng Ngự, kết quả cho thấy việc đóng cọc không đủ chiều sâu hoặc không xử lý nền đất yếu là nguyên nhân chính gây mất ổn định. Giải pháp kết cấu neo và bản giảm tải kết hợp vải địa kỹ thuật được đánh giá cao về hiệu quả ổn định và khả năng thích ứng với địa chất phức tạp.

Việc lựa chọn kết cấu kè đứng hoặc mái nghiêng kết hợp đứng cần cân nhắc kỹ lưỡng giữa yêu cầu kỹ thuật, mỹ quan, điều kiện thi công và chi phí đầu tư. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ chuyển vị tường theo chiều sâu, bảng so sánh chi phí và thời gian thi công các phương án kết cấu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng kết cấu kè đứng bằng cọc ván bê tông dự ứng lực cho các đoạn bùn mỏng, chênh lệch cao độ mặt đất dưới 2,5 m nhằm đảm bảo ổn định và mỹ quan, giảm chi phí bảo dưỡng. Thời gian thi công dự kiến 6-9 tháng, chủ thể thực hiện là các đơn vị thi công chuyên ngành.

2. Sử dụng kết cấu kè neo và bản giảm tải kết hợp vải địa kỹ thuật cho các đoạn có lớp bùn dày hoặc chênh lệch cao độ lớn (2,5-4 m) để giảm áp lực đất và tăng độ bền công trình. Thời gian thi công 9-12 tháng, cần sự phối hợp giữa tư vấn thiết kế và nhà thầu thi công.

3. Tăng cường khảo sát địa chất chi tiết tại các vị trí xung yếu trước khi thiết kế và thi công nhằm nâng cao độ chính xác số liệu, tránh sai sót trong tính toán và lựa chọn kết cấu. Chủ thể thực hiện là các đơn vị khảo sát chuyên nghiệp, thời gian khảo sát 2-3 tháng.

4. Áp dụng phần mềm tính toán hiện đại và cập nhật tiêu chuẩn thiết kế để đảm bảo tính toán chính xác, phù hợp với điều kiện tự nhiên và xã hội khu vực. Chủ thể là các đơn vị tư vấn thiết kế và cơ quan quản lý kỹ thuật.

5. Tăng cường giám sát thi công và đào tạo nhân lực nhằm nâng cao chất lượng thi công, tuân thủ quy trình kỹ thuật, giảm thiểu rủi ro mất ổn định công trình. Thời gian đào tạo và giám sát liên tục trong suốt quá trình thi công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách thủy lợi, đô thị: Giúp hiểu rõ nguyên nhân và giải pháp kỹ thuật bảo vệ bờ sông, từ đó xây dựng chính sách phát triển bền vững vùng ven sông.

2. Đơn vị tư vấn thiết kế và thi công công trình thủy lợi, kè bờ sông: Cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán và lựa chọn kết cấu phù hợp với điều kiện địa chất, thủy văn thực tế.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng, thủy lợi, địa kỹ thuật: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về tính toán, thiết kế và phân tích ổn định công trình kè bờ sông.

4. Cơ quan quản lý môi trường và phòng chống thiên tai: Hỗ trợ đánh giá tác động của sạt lở bờ sông đến môi trường và cộng đồng, từ đó đề xuất các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân chính gây sạt lở bờ sông Vàm Cỏ Tây là gì?
   Nguyên nhân chủ yếu là dòng chảy mạnh, nền đất bùn yếu, khai thác cát trái phép và tàu thuyền lưu thông. Ví dụ tại Cần Thơ, lớp bùn dày 30 m nhưng cọc chỉ đóng sâu 20 m dẫn đến chuyển vị kè 50 cm.

2. Phương pháp tính toán kết cấu kè được sử dụng như thế nào?
   Sử dụng lý thuyết áp lực đất Rankine kết hợp mô hình nền đàn hồi Winkler và phần mềm Geo Slope, Geo 5, Prosheet để tính toán áp lực đất, nội lực và chuyển vị tường cọc bản.

3. Kết cấu kè nào phù hợp với lớp bùn dày và chênh lệch cao độ lớn?
   Kết cấu kè neo và bản giảm tải kết hợp vải địa kỹ thuật được khuyến nghị nhằm giảm áp lực đất và tăng độ ổn định công trình.

4. Làm thế nào để nâng cao độ chính xác trong thiết kế kè?
   Cần khảo sát địa chất chi tiết tại các vị trí xung yếu, cập nhật tiêu chuẩn thiết kế và sử dụng phần mềm tính toán hiện đại.

5. Các biện pháp thi công và giám sát nào được đề xuất?
   Tăng cường đào tạo nhân lực, tuân thủ quy trình thi công, giám sát thường xuyên và sử dụng công nghệ thi công tiên tiến để đảm bảo chất lượng công trình.

Kết luận

• Tình trạng sạt lở bờ sông Vàm Cỏ Tây tại thành phố Tân An ngày càng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến an toàn công trình và dân sinh.
• Nguyên nhân chính bao gồm dòng chảy mạnh, nền đất yếu, khai thác cát và tàu thuyền lưu thông.
• Giải pháp kỹ thuật đề xuất là kết cấu kè đứng bằng cọc ván bê tông dự ứng lực và kết cấu neo kết hợp bản giảm tải, phù hợp với điều kiện địa chất và thủy văn.
• Phương pháp nghiên cứu sử dụng phần mềm tính toán hiện đại, kết hợp khảo sát thực địa và tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia.
• Đề xuất các bước tiếp theo gồm khảo sát địa chất chi tiết, áp dụng công nghệ thi công tiên tiến và tăng cường giám sát để đảm bảo hiệu quả công trình.

Call-to-action: Các đơn vị quản lý, tư vấn và thi công cần phối hợp chặt chẽ để triển khai các giải pháp ổn định kè bờ sông, góp phần bảo vệ an toàn và phát triển bền vững vùng ven sông Vàm Cỏ Tây.