Luận văn thạc sĩ về giải pháp tường kè chống sạt lở bờ sông Maspero tại Sóc Trăng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích địa kỹ thuật xây dựng ứng dụng giải pháp tường kè trên cọc bê tông cốt thép chống sạt lở bờ sông, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Thái Hải Trí
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Phán
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Giải Pháp Tường Kè Trên Cọc Bê Tông Cốt Thép Chống Sạt Lở Bờ Sông Maspero Tại Sóc Trăng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về tường kè và cọc bê tông cốt thép

Giải pháp tường kè trên cọc bê tông cốt thép là một trong những phương pháp hiệu quả nhằm chống lại hiện tượng sạt lở bờ sông. Tường kè không chỉ giúp bảo vệ bờ sông mà còn tạo ra một cảnh quan mỹ quan cho khu vực ven sông. Việc sử dụng cọc bê tông cốt thép làm móng cho tường kè giúp tăng cường khả năng chịu tải và ổn định cho công trình. Theo nghiên cứu, tường kè có thể được thiết kế với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật của từng khu vực. Việc áp dụng giải pháp này tại bờ sông Maspero ở Sóc Trăng đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thiểu thiệt hại do sạt lở.

1.1. Tính cần thiết của giải pháp

Với sự phát triển nhanh chóng của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, vấn đề sạt lở bờ sông ngày càng trở nên nghiêm trọng. Các công trình ven sông thường xuyên phải đối mặt với nguy cơ sạt lở do nhiều nguyên nhân khác nhau như địa chất yếu, thủy triều, và tác động của con người. Giải pháp tường kè trên cọc bê tông cốt thép không chỉ giúp bảo vệ tài sản và tính mạng của người dân mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của khu vực. Việc đầu tư vào các công trình này là cần thiết để đảm bảo an toàn cho cộng đồng và phát triển kinh tế địa phương.

II. Phân tích nguyên nhân sạt lở bờ sông

Nguyên nhân dẫn đến sạt lở bờ sông tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long rất đa dạng. Một trong những nguyên nhân chính là do địa chất bờ sông yếu, chủ yếu là bùn hữu cơ và bùn sét, dễ bị xói lở khi có tác động từ dòng nước. Ngoài ra, thủy triều cũng đóng vai trò quan trọng trong việc làm gia tăng hiện tượng này. Các yếu tố như mưa lớn, lũ lụt, và khai thác cát trái phép cũng góp phần làm tăng tốc độ sạt lở. Việc hiểu rõ các nguyên nhân này là rất quan trọng để có thể đưa ra các giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu thiệt hại.

2.1. Tác động của thiên nhiên

Thiên nhiên có ảnh hưởng lớn đến hiện tượng sạt lở bờ sông. Các yếu tố như mưa lớn, lũ lụt, và sự thay đổi của dòng chảy có thể làm giảm khả năng liên kết giữa các hạt đất, dẫn đến tình trạng sạt lở. Đặc biệt, trong mùa mưa lũ, tốc độ sạt lở thường gia tăng do sự kết hợp của dòng chảy mạnh và địa chất yếu. Việc nghiên cứu và đánh giá tác động của thiên nhiên là cần thiết để có thể thiết kế các công trình bảo vệ bờ sông một cách hiệu quả.

III. Giải pháp và ứng dụng tường kè

Giải pháp tường kè trên cọc bê tông cốt thép đã được áp dụng thành công tại nhiều công trình ven sông, trong đó có sông Maspero tại Sóc Trăng. Việc sử dụng công nghệ hiện đại trong thiết kế và thi công giúp tăng cường khả năng chịu tải và ổn định cho công trình. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp giữa tường kè và cọc bê tông cốt thép không chỉ giúp bảo vệ bờ sông mà còn tạo ra một cảnh quan đẹp cho khu vực. Hơn nữa, việc áp dụng phần mềm mô phỏng như Plaxis trong tính toán ổn định tường kè đã cho thấy hiệu quả cao trong việc dự đoán và đánh giá khả năng chịu tải của công trình.

3.1. Lợi ích của giải pháp

Giải pháp tường kè trên cọc bê tông cốt thép mang lại nhiều lợi ích cho khu vực ven sông. Đầu tiên, nó giúp bảo vệ tài sản và tính mạng của người dân khỏi nguy cơ sạt lở. Thứ hai, công trình này còn góp phần vào việc phát triển kinh tế địa phương thông qua việc tạo ra không gian an toàn cho các hoạt động thương mại và dịch vụ. Cuối cùng, việc áp dụng công nghệ hiện đại trong thiết kế và thi công giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí cho các dự án xây dựng.

IV. Kết luận và kiến nghị

Việc nghiên cứu và ứng dụng giải pháp tường kè trên cọc bê tông cốt thép là rất cần thiết trong bối cảnh hiện nay. Các công trình này không chỉ giúp bảo vệ bờ sông mà còn tạo ra một môi trường sống an toàn cho người dân. Để nâng cao hiệu quả của các công trình này, cần có sự đầu tư đồng bộ về công nghệ và kỹ thuật, cũng như sự quan tâm từ các cấp chính quyền. Kiến nghị cần thiết là tăng cường công tác quản lý và giám sát các hoạt động xây dựng ven sông, đồng thời đẩy mạnh nghiên cứu để phát triển các giải pháp mới nhằm bảo vệ bờ sông một cách hiệu quả hơn.

4.1. Đề xuất giải pháp

Để nâng cao hiệu quả của giải pháp tường kè, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng. Cần thiết lập các quy định rõ ràng về việc xây dựng và bảo trì các công trình ven sông, đồng thời tăng cường công tác tuyên truyền để nâng cao nhận thức của người dân về tầm quan trọng của việc bảo vệ bờ sông. Ngoài ra, việc áp dụng công nghệ mới trong thiết kế và thi công cũng cần được khuyến khích để đảm bảo tính bền vững cho các công trình này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Công trình kè bảo vệ công trình ven sông nhằm mục đích chống sạt lở bờ sông và tạo vẻ mỹ quan cho các công trình dọc hai bờ sông, chống sạt lở gây hậu quả nghiêm trọng hàng năm về tiền của và tính mạng người dân đã xảy ra ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Để hạn chế đến mức thấp nhất về những thiệt hại nói trên, được sự quan tâm của các cấp chính quyền, nhà nước đã đầu tư tiền tỷ từ ngân sách nhưng kết quả mang lại không hoàn toàn như mong muốn. Nguyên nhân chính là gần đây các sự cố đã xãy ra liên tục có thể trong quá trình thi công hoặc sau khi các công trình được đưa vào sử dụng, cũng có thể do thiên tai mà trong quá trình tính toán thiết kế chúng ta không thể lường trước. Điều này lại đặt ra một nhiệm vụ cho các cấp chính quyền phải đảm bảo ổn định về chổ ở cho nhân dân, khắc phục sự cố tạo điều kiện phát triển về kinh tế xã hội.1 Sạt lở bờ sông tại huyện Kế Sách tỉnh Sóc Trăng -5- Để khắc phục sự cố sạt lở, có nhiều giải pháp tường chắn đã được thực hiện như: tường chắn bêtông cốt thép, tường bêtông trọng lực, bờ kè bằng rọ đá, bờ kè bằng thép hình … Tường cọc bản cũng là một phương án được chọn để bảo vệ bờ sông, các công trình ven bờ, hiện nay đang được ứng dụng tại một số công trình tương đối quan trọng.

Nhu cầu về thiết kế công trình tường kè phù hợp với điều kiện địa chất khu vực là một nhu cầu có thực, việc tìm ra được giải pháp an toàn với chi phí hợp lý là mong muốn của rất nhiều kỹ sư xây dựng hiện nay. Tổng quan về đất yếu Đất yếu là loại đất không có khả năng tiếp nhận trực tiếp tải trọng từ công trình. Hiện nay, không có định nghĩa rõ ràng về đất yếu và phần lớn các nước trên thế giới thống nhất định nghĩa về nền đất yếu theo sức kháng cắt không thoát nước Su và trị số xuyên tiêu chuẩn N như sau: - Đất rất yếu: Su ≤ 12.5 kPa hoặc N<2 - Đất yếu: Su ≤ 25 kPa hoặc N<4 Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXD 245:2000, đất yếu được định nghĩa như sau: “Nền đất là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính c theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 0.15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát từ 00 đến 100 hoặc lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường CU ≤ 0. Đất yếu là một trong những đối tượng nghiên cứu và xử lý rất phức tạp, đòi hỏi công tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân tích và tính toán rất công phu.

Để xử lý đất yếu đạt hiệu quả cao cũng phải có yếu tố tay nghề thiết kế và bề dày kinh nghiệm xử lý của tư vấn trong việc lựa chọn giải pháp hợp lý. Địa chất ở Đồng bằng sông Cửu Long hầu hết là đất yếu, đặc biệt là khu vực ven sông Tiền, sông Hậu, gồm đất bùn sét, á sét trạng thái chảy dễ bị xói lở khi có tác động bên ngòai. Các lớp cát xen kẹp trong lớp sét, bùn sét thường là cát mịn trạng thái chảy, khi có nước ngầm chúng dễ bị cuốn trôi gây nên hiện tượng xói ngầm làm sạt lở các khối đất bên trên. 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 bờ sông Địa chất bờ sông là một trong những yếu tố quyết định đến sự xói lở bờ. Kết quả khảo sát cho thấy đa phần địa 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 triều Sông ngòi khu vực đồng bằng sông Cửu Long 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 với biên độ triều từng vùng khác nhau nhưng tương đối lớn (thí dụ vùng huyện Kế Sách tỉnh Sóc Trăng có thời điểm lên đến từ 2m-2,5m). 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 của thiên tai Do hiện tượng mưa bảo lớn làm nước ngấm vào trong đất, làm giảm khả năng liên kết giữa các hạt đất, đất trở nên yếu dần (sức chịu tải của đất giãm xuống) gây ra hiện tượng sạt lỡ bờ sông.

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 Bộ 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 ảnh hưởng của việc khai thác cát trái phép Thời gian gần đây tình trạng khai thác cát ồ ạt ở các tỉnh ĐBSCL làm ảnh hưởng đến dòng chảy của các dòng sông gây ra tình trạng sạt lở đất nghiêm trọng Hình 1. Nạn khai thác cát bừa bải hiện nay.

Do ảnh hưởng của tác động bên ngoài Đồng bằng sông Cửu Long có hệ thống giao thông thuỷ rất phát triển với lưu lượng phương tiện giao thông đường thủy ngày càng tăng, mật độ tàu thuyền lưu thông trên sông luôn dày đặc 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 cao tốc chạy treân soâng. 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, một số công trình xây dựng tùy tiện 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 các tuyến sông ở vùng đồng bằng sông Cửu Long thì hiện tượng xói lở xảy ra mạnh mẽ nhất là 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 mưa 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 -9- 1.

Một số sự cố về tường kè ở vùng ĐBSCL Trong thời gian gần đây, có một số sự cố của tường kè như: Năm 2004, UBND tỉnh Cần Thơ (cũ) triển khai công trình bờ kè trái rạch Khai Luông nằm cạnh bến Ninh Kiều với giá trị 9,4 tỷ đồng. Hơn năm năm thi công, chủ đầu tư phải dừng do phát hiện lỗi nghiêm trọng trong thiết kế. Theo đó, bờ kè gần bờ nhưng thiết kế xa bờ. Khi thi công, bờ kè bị hổng chân, chẳng biết kè nơi nào.

Điều lạ, công trình trị giá 9,4 tỷ đồng nhưng kinh phí khắc phục lên đến hơn 26,6 tỷ đồng. Và cho đến nay, công trình tốn hàng chục tỷ đồng để sửa chữa nhưng còn dang dở, không biết đến bao giờ hoàn thành. Vào khoảng 23 giờ 30 ngày 08/09/2010 (ngày 01/08/2010) âm lịch. Triều cường lên cao kết hợp với mưa và gió lớn đã làm phần đất phía trong khu vực tường kè (bao gồm 07 căn nhà tạm và chùa Bà) khu vực cách tường cọc ván khoảng 12m-15m bất ngờ sạt xuống, toàn bộ phần đất này đè lên đoạn tường cọc ván đã thi công xong trước đó khoảng 02 tháng.

Phần đất sạt xuống này đã đẩy toàn bộ cọc ván W350B L=16m và cọc neo (25x25)cm L=23,4m cùng hệ thống đà neo dạt ra phía sông Hậu một đoạn dài khoảng 60m. Trong đó đoạn bị thiệt hại nặng nhất khoảng 20m sát với kênh hiện trạng, đoạn còn lại khoảng 40 m bị dạt ra phía sông Hậu đoạn xa nhất là 7,8m so với vị trí ban đầu. Tường kè ở Phong Điền (Cần Thơ) vào đầu năm 2007 làm khoảng 146 căn nhà bị hư hỏng nặng mà nguyên nhân được xác định là do tư vấn thiết kế đã tính toán không đầy đủ các yếu tố địa chất và các yếu tố khác ảnh hưởng đến công trình như: tác động của tải do xe, tải do việc thu hẹp lòng sông … Công trình bờ kè huyện Phong Điền dài gần 800m, được đầu tư xây dựng gần 13 tỷ đồng hoàn thành vào đầu năm 2007, chưa nghiệm thu đã bị sạt lở và trôi xuống sông hàng trăm mét, thiệt hại hơn 5 tỷ đồng. Kinh phí khắc phục (gồm: giải tỏa, di dời 146 hộ dân; xây dựng khu tái định cư; gia cố bờ kè; xây dựng công viên bờ sông) lên đến 58 tỷ đồng.5 Bờ kè Phong Điền (Cần Thơ) bị sạt lở Khoảng 2h45 ngày 29.5, một vụ sạt lở cách chân cầu Rạch Mọp (xã Nhơn Mỹ, huyện Kế Sách) chừng 100m đã làm sụp đổ đoạn bờ kè bằng bê tông cốt thép dài khoảng 24m thuộc dự án công trình bờ kè chợ Nhơn Mỹ nối dài.

Vụ sạt lở còn làm rạn nứt một đoạn thân kè gần 20m về hướng cầu Rạch Mọp và có nguy cơ đổ sụp rất cao.6 Sự cố sạt lở kè Nhơn Mỹ, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng - 11 - Ngoài ra, bờ kè sông Tiền tại thị xã Vĩnh Long cũng bị nghiêng ra sông, khối đất sau lưng tường bị lún sụp. Nguyên nhân được xác định là do các trận lũ lớn năm 1995 và 1996 làm xói lở bờ sông ở phía dưới các tấm đan bêtông cốt thép giữa các cọc. Các cọc BTCT làm bờ kè và cọc neo đều bị nghiêng ra phía sông. Các giải pháp chống sạt lở thường làm ở ĐBSCL hiện nay.