bài giảng thiết kế công trình bảo vệ bờ nâng cao

Phạm vi ứng dụng của công trình bảo vệ bờ• thường ứng dụng độc lập cho những nơi không được thu hẹp lòng sông cần giữ thế sông hiện có • hoặc thận trọng vì chưa nắm vững quy luật của đoạ

Trang 1

TK CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

(NÂNG CAO)

BỘ MÔN THỦY CÔNG

BỘ MÔN THỦY CÔNG

THUYLOI UNIVERSITY

DIVISION OF HYDRAULIC STRUCTURE

Trang 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Textbook

Trang 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

References, NS,

Trang 4

THUYLOI UNIVERSITY

DIVISION OF HYDRAULIC STRUCTURES

LEARNING OUTCOMES

Hệ thống lại kiến thức về

công trình bảo vệ bờ sông, cửa sông-biển

Cấu tạo chung CTBVB

Các yếu tố tác động

đến CTBVB

TRAO ĐỔI VỀ CTBVB

HIỆN ĐẠI;

Đánh giá hiệu quả.

Trang 5

River bank Protection Works

Trang 7

A HỆ THỐNG KHÁI NIỆM LIÊN QUAN TỚI CTBVB

1.Sông ngòi tại Việt Nam

2.công trình bảo vệ bờ: lịch sử

3.công trình bảo vệ bờ: yêu cầu chung4.công trình bảo vệ bờ: yêu cầu thiết kế5.công trình bảo vệ bờ: tư duy mới

Trang 8

A Khái niệm:

Sông ngòi tại Việt Nam

Nước ta có khoảng 2360 con sông (chỉ tính sông có chiều dài trên 10 kilomet)

Mật độ sông ngòi trung bình trên toàn lãnh thổ là 0,6 km/km2

Mật độ sông ngòi dày đặc nhất là 4 km/km2

Ở Việt Nam công cuộc chỉnh trị sông bảo vệ bờ sông đã bắt đầu từ thời dựng nước: đê chống lũ đầu tiên được cao biền xây dựng ở thành đại la thế kỷ thứ 9; đến thời lý Nhân Tông đã đắp đê cơ xá bảo vệ kinh thành,

Trang 9

Công trình bảo vệ bờ (CTBVB)

Các loại công trình gia cố bờ sông bờ đê

Công trình bảo vệ bờ sông là công trình có yêu cầu cao về tính khoa học công nghệ

vì sông ngòi là đối tượng có quy luật

chuyển động rất phức tạp không dễ

nắm bắt

Trang 10

Trang 11

Trang 12

Trang 13

Trang 14

Nhiều công trình bảo vệ bờ đã được xây dựng từ 40 năm nay nhưng vẫn xảy ra hiện tượng sạt lở bồi lắng dịch chuyển chủ lưu

Hư hỏng công trình bảo vệ bờ gây nhiều tổn thất nghiêm trọng cho cư dân và cơ sở hạ tầng ven sông,

ảnh hưởng nín luồng chạy tàu

Trang 15

Công trình bảo vệ bờ (CTBVB) – yêu cầu chung

Lưu lượng và mực nước thiết kế: phân biệt rõ khái niệm về mực nước thiết kế lòng dẫn và mực nước chỉnh trị; mực nước chạy tàu

Vạch tuyến công trình bảo vệ bờ sông hoặc chỉnh trị bờ sông: đối với sông ở miền núi cần thực hiện tuyến quy hoạch vào mùa kiệt; đối với sông ở đồng bằng - mùa kiệt và mùa lũ;

Tùy theo luồng lạch mức độ uốn khúc và các đoạn cong nối tiếp sẽ có các yêu cầu riêng;

Trang 16

Giải pháp công trình: phân biệt đúng được đối tượng bảo vệ và đối tượng tác độngĐối tượng bảo vệ: căn cứ theo nhiệm vụ để đề xuất bảo vệ vào mùa trung, mùa kiệt hoặc mùa lũ;

Đối tượng tác động: nhằm vào lòng dẫn hay dòng chảy;

Nếu đối tượng tác động là lòng dẫn: giải pháp công trình là gia cố bờ, thanh thải lòng dẫn,

Nếu đối tượng là dòng chảy: mỏ hàn, tường dẫn dòng, đập khóa,

Trang 17

Công trình bảo vệ bờ -

yêu cầu thiết kế

Đảm bảo an toàn Thuận tự nhiênĐảm bảo sinh thái

Đạt yêu cầu về cảnh quan

Thỏa mãn các nguyên tắc khai thác, sử dụng tổng hợp

Thỏa mãn các nguyên tắc cùng tham gia phối hợp

Trang 18

Công trình bảo vệ bờ -

yêu cầu thiết kế

Bảo vệ sinh thái

Khai thác sử dụng lâu dàiQuản lý duy tu thuận tiện

Trang 19

Công

trình bảo vệ bờ - tư duy mới

Con người chung sống hòa thuận với tự nhiên, thuận theo tự nhiên một cách hài hòa;

Tư duy phát triển bền vững: xử lý tốt mối quan hệ giữa dân số tài nguyên môi trường phát triển kinh tế; làm cho các quan hệ đó được duy trì để đảm bảo con người và những thế hệ sau đó được sống khỏe mạnh;

Duy trì bản sắc của mỗi dòng sông

Trang 20

B CÔNG TRÌNH GIA CỐ (CTBVB) BỜ SÔNG, CỬA SÔNG

1 Tổng quát

2 Gia cố chân bờ

mái nghiêng (chân kè)

3 Gia cố mái nghiêng (mái kè)

4 Gia cố đỉnh bờ

mái nghiêng

5 Công trình gia cố dạng

tường đứng

6 Ổn định của công

trình gia cố bờ

Trang 21

1 Tổng quát

• Phạm vi ứng dụng

• Các dạng công trình gia cố bờ

• Các thành phần của công trình gia cố bờ

• Các yêu cầu chung đối với công trình gia cố bờ

Trang 22

B Công trình bảo vệ bờ ► 1 Tổng quát

• công trình gia cố bờ tác động trực tiếp lên lòng dẫn, tăng khả năng chống đở của nó mà không phá hoại kết cấu dòng chảy

• đây là loại công trình phòng ngự mang tính chất bị động

1 Phạm vi ứng dụng của công trình bảo vệ bờ

• thường ứng dụng độc lập cho những nơi không được thu hẹp lòng sông cần giữ thế sông hiện có

• hoặc thận trọng vì chưa nắm vững quy luật của đoạn sông cần ứng phó kịp thời • hiệu quả nhanh chóng với các sự cố bờ sông

Gia cố bờ:

Đây là giải pháp có tính chất hỗ trợ phối hợp cùng các loại công trình khác

Trang 23

• loại truyền thống trên sông kênh phổ biến là dạng có kết cấu mái nghiêng

• Có yêu cầu sử dụng đặc biệt được thiết kế theo kết cấu tường đứng hoặc dạng hỗn hợp (cả tường đứng và mái nghiêng)

2 Các dạng công trình

gia cố bờ

• Kè bảo vệ bờ được chia thành 2 loại: kè kết cấu cứng và kè kết cấu mềm

Về kết cấu:

Trang 24

Trang 27

B Công trình bảo vệ bờ ► Tổng quát

• Kè cứng: thường làm bằng bê tông (bê

tông thường, bê tông dự ứng lực hoặc bê tông đúc sẵn); vữa xi măng, vữa xi măng đất, cọc cừ, gạch xây hoặc đá xây;

• Các công trình này phần lớn là công trình gia cố kín nước không thấm nước

Về kết cấu (tiếp):

Trang 28

• Kè mềm thường là kè đá đổ (đá rời, đá đổ có

đường bao, đá xây); khối bê tông rời (bê tông rời, bê tông tự chèn, có các nối hoặc neo với nhau); vải và các loại bao bố khác (túi phủ, vải đệm, ống, khung dây, đệm hoặc rọ đan bằng tre polymer);

nhựa đường (asphalt, đá hộc hoặc đá dăm); các loại vật liệu khác (lốp xe, kè thực vật, )

Trang 29

• Lựa chọn hình thức kè phù hợp: cần phải nắm được đặc điểm cơ bản nhất ảnh hưởng đến đặc tính chung - mức độ hòa hợp với tự nhiên của các loại kè khác nhau; khả năng mềm dẻo của kè trong điều kiện làm việc; khả

năng thích ứng theo sự biến dạng của nền kè;

• Các đoạn bờ khác nhau có thể ứng dụng các giải pháp kết cấu khác nhau để đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật môi trường tối ưu

Trang 30

• Được chia thành 3 phần:

phần ngầm, phần ngập, phần không ngập

3 Các thành phần của công trình gia cố bờ

Trang 41

• Được chia thành 3 phần: phần ngầm, phần ngập, phần không ngập

• Phần ngầm: phần ct DƯỚI MỰC NƯỚC KIỆT, bảo vệ phần chân bờ, thường gọi là chân kè

Trang 42

• Phần ngập: phần ct thường nằm trong phạm vi dao động của mực nước (từ MN kiệt đến mực nước lũ, cộng thêm chiều cao sóng leo và độ vượt cao an

toàn) Thường gọi là mái kè (nếu là kè mái nghiêng) hoặc thân kè (nếu là kè tường đứng).

Trang 43

• Phần không ngập: phần ct trên MN lũ, chống phá hoại của mưa, gió và hoạt động của con người

Thường gọi là đỉnh kè.

Trang 44

• Phải thích hợp với các trường hợp biến dạng của bờ và lòng dẫn.

• Công trình thường không đặt trên “móng”, mà được

các lớp rồng hoặc bè chìm;

• Trường hợp đặc biệt, chân kè sử dụng kết cấu cọc, cừ.

4 Các yêu cầu chung đối với công trình gia cố bờ

Trang 45

• Được lựa chọn theo mục đích công trình, yêu cầu chuyên dụng, mức độ cần gia cố, tính chất đất bờ, điều kiện chịu lực, khả năng cung cấp vật liệu, khả năng thi công.

4 Các yêu cầu chung đối với công trình gia cố bờ

Trang 46

Trang 50

1 Tổng quát

2 Gia cố chân bờ

mái

nghiêng (chân kè)

3 Gia cố mái nghiêng (mái kè)

4 Gia cố đỉnh bờ

mái nghiêng

5 Công trình gia cố dạng

tường đứng

6 Ổn định của công trình

gia cố bờ

Trang 51

2 Gia cố chân bờ mái nghiêng (chân kè)

• Đặc điểm và yêu cầu

• Nội dung thành phần thiết kế chân kè• Các giải pháp kết cấu thường dùng

Trang 52

B Công trình bảo vệ bờ ► 2 Gia cố chân kè

Đặc điểm và yêu cầu:

• Phần ct thường xuyên bị ngập nước, chịu tác động moi, xói phương ngang của dòng xoắn trục dọc; chịu tác động ma sát của dòng chảy bùn cát; tác động của tàu thuyền, va đập chống của sào thuyền,

• Chức năng của chân kè:

• Chống đỡ với các tác động phía trên

• Gánh một phần trọng lượng công trình phía trên truyền xuống• Chân kè còn được gọi là chân đế/chân khay sâu.

Trang 53

• Ổn định chân kè có ý nghĩa quyết định với toàn bộ công trình

• Ở Nam Bộ, đặc điểm sông sâu, phần lòng dẫn dưới mực nước kiệt lớn, địa chất yếu

nên CHÂN KÈ có ý nghĩa rất lớn cho ổn định của toàn bộ công trình kè

Trang 54

• Hình thức và kết cấu công trình phù hợp với điều kiện thi công dưới nước

• Vật liệu xây dựng chịu được tác động cơ học hóa học của dòng chảy không bị phá hoại mục nát

• Kết cấu công trình không bị phá hoại khi lòng sông biến đổi ở vùng đất dễ xói độ sâu xói cục bộ ở vùng sát đáy công trình có thể dự tính được.

Trang 55

• Chiều sâu hố xói sát chân công trình:

Trang 56

Nội dung, thành phần thiết kế chân kè

• (a) Chọn giải pháp kết cấu

• (b) Xác định hình dáng, kích thước lăng thể;• (c) Tính toán ổn định lăng thể

• (d) Tính toán khối lượng vật liệu

Trang 57

• (a) Chọn giải pháp kết cấu: thực hiện chức năng của lăng thể tựa nên ct phải là ct trọng lực

• Giải pháp chống xói đi kèm có thể là lớp đệm bè chìm hoặc rồng đá, rải đá

Trang 62

• (b) Xác định hình dáng, kích thước lăng thể: long thể thường có hình chân đế trên mặt cắt ngang mái dốc thoải hơn mái dốc công trình phía trên;

• Đỉnh lăng thể thường có cao trình cao hơn 0,5m so với mực nước kiệt và có chiều rộng từ 0,5 đến 1m

Trang 63

• (b) Xác định hình dáng, kích thước lăng thể:

• Bề mặt lăng thể về cơ bản phát triển theo đường bờ nhưng không khúc khuỷu và tránh nhô ra thụt vào quá nhiều

• Nếu lạch bờ dốc lạc sâu sát chân bờ lăng thể đặt tới vùng trũng

• Nếu bờ lạch sâu xa bờ chân thể đặt trên vùng đáy có hệ số mái dốc lớn hơn 3

Trang 64

• (b) Xác định hình dáng, kích thước lăng thể:

• Hình dáng và kích thước lăng thể tựa không được làm thu hẹp và lấp cạn luồng lạch chạy tàu

• Theo dọc bờ đỉnh lăng thể nằm ngang phía 2 đầu thượng hạ lưu của lăng thể mái dốc thoải hình dạng tạo ra sự tiếp nối thuận lợi của dòng chảy.

Trang 65

• (c) Tính toán ổn định lăng thể:• Kiểm tra theo điều kiện ổn định

chống trượt phẳng và ổn định trượt tùng tổng thể cùng với

phần thân mái và đỉnh mái phía trên.

Trang 66

• (d) Tính toán khối lượng vật liệu:• Khối lượng vật liệu thường tính

với kích thước thiết kế trong đó có tính đến phần đá nhỏ để bù vào các khoảng hở trong lăng thể.

Trang 67

Các giải pháp kết cấu thường dùng

• (a) Lăng thể khối đổ

• (b) Bệ đáy bằng rọ đá hoặc rồng

• (c) Chân kè bằng các kết cấu khác

Trang 69

• (a) Lăng thể khối đổ

• Thả đá hộc trực tiếp xuống lòng sông mù kiện để hình thành lăng thể tựa

• Thiết kế chân kè đá học bao gồm xác định kích thước viên đá hệ số mái dốc khối lượng vật liệu vị trí và

phương thức thả đá mức độ tổn thất vật liệu.

Trang 70

• (a) Lăng thể khối đổ - Lưu ý:

• Trên mặt cắt ngang độ dốc lăng thể không được lớn hơn góc ma sát trong của đất bờ có thể lấy hệ số lớn hơn 1,5

• Đỉnh lăng trụ đặt ở cao trình trên mực nước kiệt 0,5m• Phạm vi thả đá ngoài cùng đạt đến vị trí đường trũng

• Trên mặt cắt dọc phía 2 đầu mút hệ số mái dốc không lấy nhỏ hơn 2 thường lấy= 3• Cần dự tính khả năng xói đáy và bị lún để gia tăng lượng đá đổ hoặc đặt lớp đệm

chống xói đáy lượng đã đổ gia tăng để chống lún lấy khoảng 10% thể tích lăng thể thiết kế

Trang 71

• Hòn đá dùng cho lăng thể đá đổ chân bờ ngoài yêu cầu về chất lượng cần bảo đảm kích thước sao cho không bị cuốn trôi dưới tác động của dòng chảy với lưu lượng thiết kế

• Ờ có những nơi có sóng lớn đá chân kè phải ổn định dưới tác dụng của dòng

chảy do sóng tạo ra ở chân kè có nhiều công thức kinh nghiệm để tính toán dòng chảy do sóng tạo ra ở chân kè

• Để tiết kiệm đá lớn trong lăng thể có độ nhiều đá nhỏ nhưng cần đảm bảo chiều dày của lớp ngoài không nhỏ hơn 3 lần đường kính ở phía dưới và cũng không nhỏ hơn 2 lần đường kính ở phía trên, trong đó d là đường kính tính toán

Trang 72

• Phương pháp thi công chân kẻ đã đổ có thể thả từ bờ xuống hoặc có thể dùng sà lan chở đá đến neo và vị trí xác định rồi đổ xuống

• Nếu đổ đá khi thân sà lan đặt vuông góc với hướng dòng chảy gọi là đổ ngang• Nếu thi công thân sà lan song song với phương dòng chảy thì gọi là đổ dọc• Đổ ngang có thể phân bố vật liệu đồng đều trên đáy sông không bị dồn đống;

đổ dọc dễ hình thành các cồn đá dọc bờ bất lợi cho ổn định bờ nhưng ở nơi sông sâu nước xiết đá trôi theo dòng nước khó tạo thành luống rãnh thì có thể sử dụng vì trường hợp đó thuận tiện cho neo tàu, thuyền, sà lan.

Trang 73

• Viên đá thả xuống đúng vị trí thiết kế cần căn cứ vào đường kính lưu tốc dòng chảy và độ

sâu nước để xác định khoảng cách từ vị trí thả đã đến vị trí chạm đáy sông

Trang 74

• Ở đoạn sông chảy nước xiết thiếu nguồn cung cấp đá lớn có thể dùng rọ đá hoặc rồng

• Rồng là một loại rọ đá bằng phên tre hoặc bó cành cây

rồng đá có nhiều ưu điểm hơn các loại rọ đá bằng kim loại do vật liệu dễ kiếm mềm dẻo và không chịu tác động hóa học của nước mặn.

Trang 75

• Rọ= kim loại mạ kẽm có thể chế tạo sẳn cất giữ trong kho thuận tiện cho việc đáp ứng kịp thời những trường hợp cần ứng phó với tình huống khẩn cấp tạo hiệu quả nhanh

Trang 76

• Trên mặt lăng thể= rồng nên phủ một ít đá rời vào khe rãnh 2 phía thượng hạ lưu cần phủ kín đầu rồng tạo tiếp nối tốt với dòng sông rồng chỉ thả đến cao trình thấp hơn mực nước kiệt 0,5m.

• phần còn lại của đỉnh lăng thể nên dùng hoàn toàn bằng đá hộc

Trang 77

• Nếu chân bờ thoải có thể dùng các bè chìm phủ mặt

Trang 79

• Nếu chân bờ dốc có thể dùng các kết cấu

công trình có độ dốc lớn hoặc thẳng đứng như kết cấu cọc bê tông cốt thép có bản chắn hoặc chuồng gỗ

Trang 82

Trang 83

• Trình tự thi công chân kè nên tuân theo nguyên tắc từ thượng lưu về hạ lưu từ nước sâu, xa bờ vào nước cạn gần bờ