Nghiên cứu đề xuất giải pháp mềm, gia cố chống sạt lở bờ sông, áp dụng cho đoạn đê sông Hồng qua huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài : “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp mềm, gia cố chống sạt lở bờ sông, áp dụng cho đoạn đê sông Hồng qua huyện Xuâ

LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy giáo PGS.TS

Thiều Quang Tuấn và TS Phạm Thanh Hải đã dành nhiều tâm huyết, tận

tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trung tâm tư vấn và chuyển giao công

nghệ Thủy Lợi – Tổng cục Thủy Lợi đã tạo điều kiện cho tác giả về thời gian,

tài liệu để tham gia khoá học và hoàn thành luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến sự quan tâm và giúp đỡ của phòng

Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học thuỷ lợi,

cùng các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện cho tác giả có

cơ hội được học tập, trau dồi nâng cao kiến thức trong suốt thời gian vừa qua

Sau cùng là cảm ơn các bạn đồng nghiệp và các thành viên trong gia

đình đã có những đóng góp quý báu, động viên về vật chất và tinh thần để tác

giả hoàn thành luận văn này

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi

những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến

của các thầy cô giáo, các quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với

đề tài : “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp mềm, gia cố chống sạt lở bờ sông,

áp dụng cho đoạn đê sông Hồng qua huyện Xuân Trường, tỉnh Nam

Định ” được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi

Hà Nội, ngày 19 tháng 08 năm 2014

Dương Trường Giang

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Dương Trường Giang, tôi xin cam đoan đây là công trình

nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn

là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào

Tác giả

Dương Trường Giang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của Đề tài 1

2 Mục đích của Đề tài 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan về đê sông Hồng 4

1.1.1 Lịch sử đê sông Hồng 4

1.1.2 Hiện trạng, đặc điểm đê sông Hồng 5

1.1.3 Các vấn đề sạt lở bờ sông 10

1.2 Đánh giá hiện trạng, các nguyên nhân gây hư hỏng đê sông Hồng 17

1.2.1 Đánh giá hiện trạng đê sông Hồng 17

1.2.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng của đê sông Hồng 18

1.2.3 Các giải pháp chống sạt lở 21

1.3 Kết luận chung và những vấn đề đặt ra cần phải đánh giá và đề xuất.21 CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ CHỐNG SẠT LỞ BỜ SÔNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA GIẢI PHÁP MỀM 23

2.1 Tổng quan về các giải pháp gia cố chống sạt lở 23

2.1.1 Giải pháp cứng 23

2.1.2 Giải pháp mềm 29

2.1.3 Phân tích lựa chọn giải pháp 30

2.2 Cơ sở khoa học và các giải pháp mềm gia cố chống sạt lở bờ sông 31

2.2.1 Tính chất cơ lý thực vật của cỏ và cỏ gia cố 31

2.2.2 Cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích ổn định mái dốc khi có cỏ và cỏ gia cố 43

2.2.3 Kết luận 47

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CHO ĐOẠN ĐÊ SÔNG HỒNG HUYỆN XUÂN

TRƯỜNG, TỈNH NAM ĐỊNH 48

3.1 Giới thiệu về hiện trạng đoạn sông 48

3.1.1 Cao trình mặt đê 49

3.1.2 Mặt cắt ngang đê 49

3.1.3 Thân đê, nền đê 50

3.1.4 Hiện trạng tuyến đê theo từng đoạn 50

3.1.5 Các công trình trên đê 52

3.1.6 Hiện trạng các công trình kè bảo vệ đê 52

3.1.7 Đánh giá hiện trạng đê sông Hồng huyện Xuân Trường 52

3.2 Phân tích đề xuất giải pháp 53

3.3 Tính toán phân tích ổn định của giải pháp 53

3.3.1 Giới thiệu phần mềm Geo-Slope 54

3.3.2 Đặc điểm địa chất, thủy văn khu vực nghiên cứu 58

3.3.3 Lựa chọn đoạn đê tính toán và các trường hợp tính toán 60

3.4 Kết Luận 82

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SƠ BỘ CHO VIỆC THIẾT KẾ GIẢI PHÁP MỀM CHỐNG SẠT LỞ 84

4.1 Lựa chọn loại cỏ phù hợp 84

4.2 Nuôi trồng và chăm sóc mái cỏ 85

4.2.1 Tưới nước 85

4.2.2 Trồng giặm 85

4.2.3 Phòng trừ cỏ dại 85

4.2.4 Bón phân 85

4.2.5 Cắt tỉa 86

4.3 Biện pháp kỹ thuật 86

4.4 Gia cường khả năng chống xói của mái cỏ 86

4.5 Phạm vi trồng cỏ 88

4.6 Kết luận 88

KẾT LUẬN 89

1 Kết quả đạt được trong luận văn 89

2 Hạn chế, tồn tại trong quá trình thực hiện 89

3 Hướng khắc phục, đề xuất 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

Tiếng Việt 91

Tiếng Anh 92

BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1 : Bản đồ lưu vực sông Hồng - Thái Bình 4

Hình 1-2 : Các hoạt động lấn chiếm bãi sông 11

Hình 1-3 : Khai thác cát trái phép 11

Hình 1-4 : Hoạt động giao thông thủy với mật độ và tốc độ ngày càng cao gây sóng lớn 12

Hình 1-5 : Các mố trụ cầu giao thông 12

Hình 1-6 : Rừng bị tàn phá nghiêm trọng 13

Hình 1-7 : Các khu vực sạt lở nghiêm trọng 14

Hình 1-8 : Sự cố mất ổn định đê do xói lở chân đê 19

Hình 1-9 : Sự cố trượt mái đê do đê ở trên nền đất yếu 19

Hình 1-10 : Sự cố ở vùng tiếp giáp khi tôn cao 20

Hình 1-11 : Sự cố thấm do khuyết tật trong thân đê 20

Hình 2-1 : Cấu tạo kè lát mái 23

Hình 2-2 : Cấu tạo kè mỏ hàn 24

Hình 2-3 : Phương pháp neo trong đất 25

Hình 2-4 : Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc 25

Hình 2-5 : Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc 26

Hình 2-6 : Phương pháp Sheet Piling 27

Hình 2-7 : Phương pháp cân chỉnh mái dốc 27

Hình 2-8 : Phương pháp giảm chiều cao mái dốc 28

Hình 2-9 : Phương pháp sử dụng tường chắn 28

Hình 2-10 : Khái niệm lớp áo cỏ (Muijs, 1999) 32

Hình 2-11: Sự gia tăng lực dính của đất nhờ sức kháng cắt gia cường của rễ cỏ (Wu và nnk, 1979) 32

Hình 2-12 : Thay đổi mật độ diện tích cỏ RAR theo độ sâu

(Tuan và Oumeraci, 2011) 34

Hình 2-13 : Phân loại chất lượng mái cỏ theo VTV 2006 dựa vào phân bố số

lượng rễ theo độ sâu 35

Hình 2-14 : Phân loại mái cỏ theo VTV 2006 quy đổi theo mật độ diện tích rễ RAR (xem Tuan và Oumeraci, 2011) 35

Hình 2-15 : Phân bố mật độ diện tích rễ cỏ RAR (%) theo độ sâu của cỏ gà

và cỏ dày 36

Hình 2-16 : Tạo thành bức tường chắn sinh học dầy và hiệu quả 39

Hình 2-17 : Minh họa nguyên lý ổn định mái dốc bằng cỏ Vetiver ( bộ rễ các hàng cỏ có tác dụng như những neo đất (trái) Trong thực tế các hàng cỏ Vetiver đã giúp bức tường đất này khỏi bị nước lũ quét đi (phải) 40

Hình 2-18 : Tương quan sức kháng kéo đường kính rễ cỏ Vetiver 40

Hình 2-19 : Tác dụng tăng sức kháng cắt của rễ cỏ Vetiver theo chiều sâu đất42 Hình 2-20: Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt trụ tròn 43 Hình 2-21: Mô hình hóa lớp đất trồng cỏ Vetiver 46

Hình 2-22: Mô hình hóa lớp đất trồng cỏ Gà 46

Hình 3-1 : Bình đồ vị trí tuyến đê 49

Hình 3-2 : Đê hữu Hồng từ K188+833 ÷ K192+082 và từ K194+849 ÷ K207+153 50

Hình 3-3 : Hiện trạng đê hữu Hồng đang sạt lở từ K205+753 ÷ K206+716 51 Hình 3-4 : Đê hữu Hồng từ K192+082 - K194+849 và từ K207+153 - K208+153 51

Hình 3-5 : Mặt cắt ngang đê hiện trạng tại K206+139 ( Trường hợp 1 ) 62

Hình 3-6 : Mặt cắt ngang đê hiện trạng đã bạt mái tại K206+139

( Trường hợp 1 ) 62

Hình 3-7 : Mặt cắt ngang đê trồng cỏ Gà tại K206+139 ( Trường hợp 1 ) 62

Hình 3-8 : Mặt cắt ngang đê trồng cỏ Vetiver tại K206+139 ( Trường hợp 1 )63 Hình 3-9 : Mặt cắt ngang đê hiện trạng tại K206+667 ( Trường hợp 2 ) 63

Hình 3-10 : Mặt cắt ngang đê hiện trạng đã bạt mái tại K206+667

( Trường hợp 2 ) 64

Hình 3-11 : Mặt cắt ngang đê trồng cỏ Gà tại K206+667 ( Trường hợp 2 ) 64

Hình 3-12 : Mặt cắt ngang đê trồng cỏ Vetiver tại K206+667 (Trường hợp 2)64 Hình 3-13 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng, K=1,186 < [K] = 1,3

( Trường hợp 1 : Tải trọng cơ bản ) 66

Hình 3-14 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng, K=1,199 < [K] = 1,3

( Trường hợp 1: Tải trọng cơ bản) 66

Hình 3-15 : Ổn định trượt cho mái đê trồng cỏ Gà, K=1,945 > [K] = 1,3

( Trường hợp 1 : Tải trọng cơ bản ) 67

Hình 3-16 : Ổn định trượt cho mái đê trồng cỏ Vetiver, K=1,408 > [K] = 1,3

( Trường hợp 1 : Tải trọng cơ bản ) 67

Hình 3-17 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng, K=1,031 < [K] = 1,2

( Trường hợp 1 : Tải trọng đặc biệt ) 68

Hình 3-18 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng đã bạt mái

K=1,104 < [K] = 1,2.( Trường hợp 1 : Tải trọng đặc biệt ) 68

Hình 3-19 : Ổn định trượt cho mái đê trồng trồng cỏ Gà,K=1,869 > [K] = 1,2

( Trường hợp 1 : Tải trọng đặc biệt ) 69

Hình 3-20 : Ổn định trượt cho mái đê trồng trồng cỏ Vetiver,

K=1,345 > [K] = 1,2 ( Trường hợp 1 : Tải trọng đặc biệt ) 69

Hình 3-21 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng, K=0,630 < [K] = 1,3

( Trường hợp 2 : Tải trọng cơ bản ) 70

Hình 3-22 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng bạt mái,

K=0,637 < [K] = 1,3 ( Trường hợp 2 : Tải trọng cơ bản ) 70

Hình 3-23 : Ổn định trượt cho mái đê trồng cỏ Gà, K=0,637 < [K] = 1,3

( Trường hợp 2 : Tải trọng cơ bản ) 71

Hình 3-24 : Ổn định trượt cho mái đê trồng cỏ Vetiver, K=0,652 < [K] = 1,3

( Trường hợp 2 : Tải trọng cơ bản ) 71

Hình 3-25 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng, K=0,645 < [K] = 1,2

( Trường hợp 2 : Tải trọng đặc biệt ) 72

Hình 3-26 : Ổn định trượt cho mái đê hiện trạng bạt mái,

K=0,683 < [K] = 1,2 ( Trường hợp 2 : Tải trọng đặc biệt ) 72

Hình 3-27 : Ổn định trượt cho mái đê trồng cỏ Gà, K=0,683 < [K] = 1,2

( Trường hợp 2 : Tải trọng đặc biệt ) 73

Hình 3-28 : Ổn định trượt cho mái đê trồng cỏ Vetiver, K=0,664 < [K] = 1,2

( Trường hợp 2 : Tải trọng đặc biệt ) 73

Hình 3-29 : Mặt cắt ngang đê hiện trạng và thả đá hộ chân đến mực nước kiệt tại K206+667 ( Trường hợp 3 ) 74

Hình 3-30 : Mặt cắt ngang đê hiện trạng đã bạt mái và thả đá hộ chân đến mực nước kiệt tại K206+667 ( Trường hợp 3 ) 74

Hình 3-31 : Mặt cắt ngang đê đã thả đá hộ chân đến mực nước kiệt và trồng cỏ Gà phía trên mái tại K206+667 ( Trường hợp 3 ) 75

Hình 3-32 : Mặt cắt ngang đê đã thả đá hộ chân đến mực nước kiệt và trồng cỏ Vetiver phía trên mái tại K206+667 ( Trường hợp 3 ) 75

Hình 3-33 : Ổn định trượt cho hiện trạng đã thả đá hộ chân đến mực nước kiệt, K=1,245 < [K] = 1,3 (Trường hợp 3 : Tải trọng cơ bản ) 76

Hình 3-34 : Ổn định trượt cho hiện trạng đã bạt mái và thả đá hộ chân đến mực nước kiệt, K=1,185 < [K] = 1,3.( Trường hợp 3 : Tải trọng cơ bản ) 76

Hình 3-35 : Ổn định trượt cho mái đê thả đá hộ chân đến mực nước kiệt trồng cỏ Gà phía trên, K=1,852 > [K] = 1,3 ( Trường hợp 3 : Tải trọng cơ bản ) 77 Hình 3-36 : Ổn định trượt cho mái đê thả đá hộ chân đến mực nước kiệt

và trồng cỏ Vetiver phía trên, K=1,339 > [K] = 1,3

( Trường hợp 3 : Tải trọng cơ bản ) 77

Hình 3-37 : Ổn định trượt cho hiện trạng đã thả đá hộ chân đến mực nước kiệt, K=1,150 < [K] = 1,2.( Trường hợp 3 : Tải trọng đặc biệt ) 78

Hình 3-38 : Ổn định trượt cho hiện trạng đã bạt mái và thả đá hộ chân đến

mực nước kiệt, K=1,048 < [K] = 1,2.( Trường hợp 3 : Tải trọng đặc biệt ) 78

Hình 3-39 : Ổn định trượt cho mái đê thả đá hộ chân đến mực nước kiệt

và trồng cỏ Gà phía trên, K=1,646 > [K] = 1,2 ( Trường hợp 3 : Tải trọng đặc biệt ) 79

Hình 3-40 : Ổn định trượt cho mái đê thả đá hộ chân đến mực nước kiệt

và trồng cỏ Vetiver phía trên, K=1,329 > [K] = 1,2 ( Trường hợp 3 : Tải trọng đặc biệt ) 79

Hình 4-1 : Một số loại cỏ phù hợp trồng trên đê chống sạt lở: cỏ gà, cỏ càng

cua (trên từ trái qua), cỏ và rễ Vetiver (dưới) 84

Hình 4-2 : Một số kết cấu ô và lưới địa kỹ thuật dùng cho gia cường mái cỏ :

ô địa kỹ thuật Geocells ( trái ) và lưới địa kỹ thuật Geogrids ( phải ) 87

Hình 4-3 : Thi công lắp đặt hệ thống gia cường cho mái cỏ 87

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1 : Bảng thống kê chiều dài đê sông Hồng theo các tỉnh 5

Bảng 1-2 : Các khu vực đang bị sạt lở nghiêm trọng 15

Bảng 2-1 : Phân bố mật độ diện tích rễ cỏ RAR (%) theo độ sâu của cỏ gà và cỏ dày (tổng hợp từ số liệu mẫu cỏ thu thập được từ 02 vị trí đê thí nghiệm ở Nam Định và Thái Bình) 37

Bảng 2-2 : Sức kháng kéo của rễ một số loài thực vật 41

Bảng 2-3: Phân bố mật độ diện tích rễ cỏ RAR (%) theo độ sâu của cỏ Vetiver 42

Bảng 2-4: Phân bố mật độ diện tích rễ cỏ RAR (%) trung bình theo độ sâu của cỏ Vetiver 42

Bảng 2-5 : Lực dính gia cường và bề dày của lớp đất được trồng cỏ của cỏ Vetiver và cỏ Gà 45

Bảng 3-1 : Giá trị trung bình các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất 58

Bảng 3-2 : Mực nước trung bình các tháng mùa kiệt (tháng 12 dến tháng 5)

(Trạm thuỷ văn Ba Lạt) 59

Bảng 3-3 : Mực nước trung bình các tháng mùa kiệt (tháng 12 dến tháng 5)

(Trạm thuỷ văn Cồn Nhất - Tại K210+670 Hữu Hồng) 60

Bảng 3-4 : Thông số cao trình mực nước tính toán 60

Bảng 3-5 : Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất trồng cỏ Gà 61

Bảng 3-6 : Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất trồng cỏ Vetiver 61

Bảng 3-7 : Các trường hợp tính toán 65

Bảng 3-8 : Kết quả trường hợp 1 80

Bảng 3-9 : Kết quả trường hợp 2 80

Bảng 3-10 : Kết quả trường hợp 3 81

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài

Đê sông Hồng hay tên gọi đầy đủ là hệ thống đê sông Hồng là một trong

4 hệ thống đê điều của các tỉnh phía Bắc Việt Nam Về phương diện chống lũ, cao trình đỉnh đê trên toàn tuyến cơ bản đảm bảo theo quy định tương ứng với từng cấp đê Tuy nhiên về bề rộng chỉ đảm bảo về mặt ổn định và giao thông nội vùng, ứng cứu hộ đê khi có lũ, bão Trừ một số đoạn đê thuộc thành phố Hà Nội đã được mở rộng và gia cố mái đê phục vụ phát triển đa mục tiêu của thành phố Hiện nay đa số các đoạn đê sông Hồng đã và đang xuống cấp,nhiều đoạn đang sạt lở nghiêm trọng mà nhu cầu đi lại trên đê ngày càng nhiều

Đồng bằng sông Hồng đã có 26 trận lũ lớn Đặc biệt lũ vào tháng 8 năm

1971 đã làm vỡ đê Sông Hồng và 100.000 người đã bị thiệt mạng Vỡ đê do rất nhiều nguyên nhân trong đó có nguyên nhân do sạt lở bờ sông Mặc dù đã

có nhiều các giải pháp về chống sạt lở bờ sông hiện nay như làm kè lát mái,

kè đá xây, xây tường bê tông cốt thép, các công trình giảm vận tốc ven bờ, công trình chuyển hướng dòng chảy , nhưng đến nay vẫn chưa có một giải pháp nào thực sự đạt được hiệu quả cao cả về kinh tế lẫn giải quyết về vấn đề chống sạt lở bờ sông

Việc nghiên cứu đề xuất giải pháp mềm gia cố chống sạt lở bờ sông, áp

dụng cho đoạn đê sông Hồng huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định, trước hết

là để xây dựng hệ thống đê sông Hồng huyện Xuân Trường bền vững, sau đó

là kết hợp giao thông, du lịch, an ninh quốc phòng và quy hoạch đê điều Vì vậy đề xuất giải pháp mềm gia cố chống sạt lở bờ sông là rất cần thiết

2 M ục đích của Đề tài

Nghiên cứu đề xuất, đưa ra giải pháp mềm, gia cố chống sạt lở bờ sông nhằm tiết kiệm về mặt kinh tế và nâng cao chất lượng về mặt kỹ thuật đảm bảo mái đê làm việc ổn định, lâu dài và bền vững

2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

Các yếu tố hình học của mặt cắt đê; Ổn định đê (thấm, trượt mái, trạng thái ứng suất, biến dạng); Các đặc trưng về mực nước, nước rút, gia tải, tính chất cơ lý của vật liệu đắp đê

b Phạm vi nghiên cứu

Trong khuôn khổ thời gian có hạn, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu một

số đoạn đê sông điển hình của sông Hồng, tính toán cụ thể một đoạn đê hữu Hồng thuộc địa phận huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

vì các công trình sau khi đi vào sử dụng, theo thời gian đều xuống cấp và không chống chịu được với sự biến đổi của diễn biến lòng sông và biến đổi khí hậu như hiện nay Vì vậy với đề tài “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp mềm, gia cố chống sạt lở bờ sông, áp dụng cho đoạn đê sông Hồng qua huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định ” tác giả sẽ giải quyết được các

nhược điểm vừa nêu trên

3

b Các phương pháp nghiên cứu

1- Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu, tổng hợp

kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong lĩnh vực thủy lợi đặc biệt về đê điều và các giải pháp mềm chống sạt lở bờ sông

2- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đúc rút kinh nghiệm thực tế, dựa trên chỉ dẫn tính toán của các quy trình quy phạm, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng

3- Phương pháp chuyên gia, hội thảo Tranh thủ sự góp ý của các chuyên gia, bạn bè đồng nghiệp để phát triển ý tưởng và khuyết điểm của đề tài trong quá trình thực hiện

4- Phương pháp phân tích tổng hợp Đánh giá tổng quát kết quả nghiên cứu, về ưu nhược điểm và phương hướng giải quyết

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 T ổng quan về đê sông Hồng

1.1.1 Lịch sử đê sông Hồng

Sông Hồng bắt nguồn từ dãy núi Nhụy Sơn (cao 1776m) ở gần hồ Đại

Lý thuộc huyện Nhị Đô, tỉnh Vân Nam, Trung Quốc chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam chảy vào Việt Nam ở cửa khẩu Hà Khẩu (Lào Cai) qua 7 tỉnh đổ ra biển bằng 10 cửa, cửa chính là cửa Ba Lạt (Nam Định)

Hình 1-1 : Bản đồ lưu vực sông Hồng - Thái Bình Trước khi người Pháp đặt tên cho Sông Hồng, nó đã có rất nhiều tên gọi Mỗi địa phương có một tên sông riêng của mình, ví dụ như: Sông Thao,

5

sông Cái, sông Nhĩ Hà, sông Nam Sang, Hoàng Giang… vì thế nó cũng được coi là con sông có nhiều tên nhất Sông Hồng là con sông rất riêng của Việt Nam Con sông ấy chẳng những bồi đắp nên nền văn minh sông Hồng, một trong 36 nền văn minh của thế giới mà còn là hệ thống sông lớn nhất miền Bắc nước ta, lớn thứ 2 trên bán đảo Đông Dương sau sông Mêkông (sông Cửu Long) Với chiều dài 1126 km, qua địa phận Việt Nam là 556 km chiếm 49,3%, diện tích toàn lưu vực là 155.000km2 chiếm 45,6% diện tích Ngoài

ra, sông Hồng còn có tận 614 phụ lưu từ cấp 1 đến cấp 6, có những phụ lưu lớn như Đà, Lô, Chảy…

1.1.2 Hiện trạng, đặc điểm đê sông Hồng

Hiện tại đê sông Hồng tính cả 2 bên bờ có chiều dài khoảng 420 km,

phân bố theo các tỉnh như sau:

Bảng 1-1 : Bảng thống kê chiều dài đê sông Hồng theo các tỉnh

(Nguồn: Tổng cục Thủy lợi)

1.1.2.1 Đặc điểm địa hình – địa mạo

Vùng tuyến đê sông Hồng thuộc kiểu địa hình tích tụ đồng bằng, được thành tạo bởi các trầm tích sông, có bề mặt khá bằng phẳng, cao độ 4m -12m, trung bình 6m - 7m, thấp dần theo chiều dòng chảy của sông, cao nhất ở phía Tây Bắc đến thấp nhất ở phía Đông Nam Dựa vào hình thái và điều kiện thành tạo có thể chia ra các dạng địa hình sau:

6

a Thềm bậc 1

Dạng địa hình này phân bố chủ yếu ở phía Đông Bắc vùng nghiên cứu thuộc tả ngạn sông Hồng và tập trung một phần nhỏ ở Xuân Đỉnh, Cổ Nhuế, bên hữu ngạn, có bề mặt tương đối bằng phẳng, cao độ 8m - 12m, trung bình 9,5m Thành tạo nên địa hình là các trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc, chủ yếu là sét pha, sét

b Đồng bằng tích tụ

Đây là dạng địa hình phân bố rộng rãi ở phía trong đê, bề mặt tương đối bằng phẳng, ít thay đổi, có xu hướng nghiêng về phía Đông Nam, cao độ trung bình 7m - 8m ở phía Tây Bắc và 4m - 5m ở phía Đông Nam Tuy nhiên, dọc theo tuyến đê địa hình bị chia cắt nhiều, có những dải đất trũng, đầm, ao, hồ nối tiếp nhau Đặc biệt theo hướng lòng sông cổ còn tồn tại một số hồ móng ngựa có chiều sâu tới vài mét như hồ Tây, hồ Trúc Bạch, hồ Bảy Mẫu thành tạo nên dạng địa hình này là các trầm tích sét pha, sét, cát pha nguồn gốc aluvi thuộc hệ tầng Thái Bình dưới

c Bãi bồi hiện đại:

Bãi bồi hiện đại là dạng địa hình tích tụ trẻ nhất, phân bố ở phía bên ngoài đê, nơi vẫn còn đang chịu sự chi phối bởi hoạt động xâm thực, vận chuyển và tích tụ của sông Bãi bồi gồm bãi bồi thấp và bãi bồi cao

Bãi bồi thấp bao gồm các bãi bồi ở giữa lòng và ven lòng sông, bãi bồi cao nằm trong khoảng giữa lòng sông và đê

Thành tạo nên bãi bồi hiện đại chủ yếu là sét pha, cát pha, cát hạt nhỏ

và một phần là sét màu nâu hồng, nâu nhạt thuộc phụ hệ tầng Thái Bình trên

1.1.2.2 Đặc điểm địa chất

I Trầm tích Đệ Tứ khu vực đê

Theo kết quả nghiên cứu của Đoàn địa chất Hà Nội năm 1999, trầm tích Đệ tứ khu vực đê bao gồm các phân vị địa tầng từ dưới lên như sau:

7

+ Thống Pleistoxen dưới, hệ tầng Lệ Chi (aQ1lc);

+ Thống Pleistoxen giữa - trên, hệ tầng Hà Nội (a, apQII – III

II Địa tầng và các tính chất cơ lý

Theo quan điểm địa chất công trình, dựa vào các tài liệu điều tả địa chất công trình được tiến hành từ năm 1985 đến 1996 của Công ty tư vấn xây dựng Thủy lợi 1 (HEC1), Viện nghiên cứu khoa học Thủy lợi, Trường đại học Mỏ - Địa chất, có thể phân chia trầm tích Đệ tứ nền đê sông Hồng, thành các phức

hệ địa tầng nguồn gốc và các nguyên địa chất công trình (lớp đất) từ trên xuống như sau:

1) Tầng đất thân đê (kí hiệu: 1a) Đất đắp cơ đê và á sét lấp hồ ao đê (1b), á cát và cát lấp hồ ao, hoặc vun đống để khai thác vật liệu xây dựng (1c)

2) Tầng bồi tích hiện đại: gồm có á sét, á cát (2a), cát (2e) phân bố ở thượng lưu đê cũ và bãi bồi (bãi ven sông và giữa sông) chiều dày từ 5m ÷ 10m, nơi đáy đê là lớp cát (2e) với chiều dày 2m÷ 4m

3) Tầng bồi tích trẻ:

- Á sét nặng, dẻo mềm (2), đất sét mịn (2b), phân bố không liên tục, chiều dày từ 0 ÷ 5m

8

- Á sét nhẹ, á cát chứa các chất hữu cơ có kí hiệu (3b), á cát kí hiệu (3a) phân bố cục rải rác ở nền đê các đoạn: Hồ Tây - Trúc Bạch, Bùng, Đông Mỹ với chiều dày từ 0,2m đến 5m hoặc 6m

- Á sét nặng - sét hữu cơ (3) phân bổ chủ yếu ở vùng Liên Trung, Đông

Mỹ với chiều dày từ 3m ÷ 7m

- Cát mịn trung, cát giàu bụi sét (4) phân bố tập trung tại các vùng Bùng, Đông Mỹ, nội thành, Hồ Tây, Lên Hồng

4) Đất sét hữu cơ (5) gặp nhiều ở Đông Mỹ, Tiên Tân Cát trung - thô chứa ít sạn sỏi nhỏ, chỉ gặp lẻ tẻ

5) Tầng đất sét - á sét nặng (6) phân bố ở nền các đoạn Bá Nội, Thượng Cát, Hoàng Liên, Thụy Phương, Phú Gia, Vạn Phúc

Á sét nhẹ - cát pha, kí hiệu (7) chỉ gặp ở vài nơi: Cống Liên Mạc, Thượng Cát, Phú Gia

6) Tầng bồi tích cát, cuội sỏi, kí hiệu (8) nổi cao ở vùng Thượng Cát, Phú Gia từ (-1) ÷ (-5) trở xuống, tại vùng Bùng - Đông Mỹ, Yên Phụ, gặp lớp (8) ở độ cao (-25) trở xuống

Như vậy nền đất đê có thể chia thành 3 nhóm chính:

a) Nhóm 1: Gồm các lớp có tính thấm vừa - lớn, khả năng chống áp lực thấm kém, dễ bị xói ngầm đó là:

- Lớp (5) đất sét chứa hữu cơ φ = 4o

, c = 0,05 kg/cm2

- Lớp (6) á sét đến sét lateric hóa có φ = 15o

, c = 0,15 kg/cm2 Ngoài ra còn có các lớp đất trung gian, có tính thấm và cường độ trung bình đó là:

- Lớp (3a) á cát - á sét nhẹ chứa các thấu kính cát

- Lớp (7) á sét nhẹ - cát pha - loại này dễ bị xói ngầm

1.1.2.3 Đặc điểm thủy văn

Vùng đê sông Hồng do các thành tạo trầm tích đệ tứ, có tính thấm và thấm nước không đồng đều Trong các trầm tích đệ tứ có hai tầng thấm nước chủ yếu là tầng thấm nước không áp hoặc áp lực yếu phân bố không liên tục

và tầng thấm nước có áp phân bố liên tục trên toàn vùng

Nói chung nền đê sông Hồng có cấu trúc địa chất và đặc điểm địa chất công trình không đồng nhất Các lớp đất rời thường không lộ ra mà bị phủ bởi lớp trầm tích thấm nước yếu Chúng chỉ lộ ra cục bộ khi lớp phủ bị bóc bỏ hoặc phá vỡ, lớp phủ thấm nước yếu ở phía trong đê có lộ lên và chiều dày khác nhau Trên toàn tuyến đê, có nơi tồn tại các lớp trầm tích hạt rời của cả 2

hệ tầng Thái Bình và Vĩnh Phúc Ở những nơi này, chiều dày lớp phủ thấm nước yếu thường không lớn Có nơi trầm tích hạt rời của 2 hệ tầng Thái Bình

và Vĩnh Phúc phủ trực tiếp lên nhau, khi đó 2 tầng thấm nước không áp và có

áp liên thông trực tiếp với nhau Mặt khác, ở mỗi đoạn đê bãi bồi cao có chiều rộng khác nhau, do đó sức cản thấm và áp lực dòng thấm của nước dưới đất tại các vị trí khác nhau của tuyến đê không giống nhau Với những đặc điểm nêu trên, khi nghiên cứu chế độ thấm qua thân và nền đê, cần phải phân biệt trong phạm vi nghiên cứu các kiểu cấu trúc nền khác nhau

10

1.1.3 Các vấn đề sạt lở bờ sông

Sạt lở bờ sông luôn là mối đe dọa cho công trình và các hoạt động kinh

tế ven bờ, đặc biệt là khu vực đồng bằng Bắc Bộ, sạt lở bờ sông còn đe dọa đến cả ổn định của hệ thống đê – công trình an toàn quốc gia Các yếu tố tham gia vào quá trình sạt lở bờ sông rất đa dạng và tỷ phần tham gia của các yếu tố rất khác nhau Chính vì vậy mỗi chúng ta cần có ý thức bảo vệ rừng đầu nguồn, khai thác đánh bắt tài nguyên khoáng sản hợp lý để bảo vệ dòng sông của chúng ta Bên cạnh đó nhà nước cần có nhiều chủ trương chính sách bảo

vệ dòng sông đã và đang bị sạt lở, bảo vệ cho dòng sông chính là bảo vệ cho tính mạng mỗi chúng ta Vì vậy cần có nhiều mô hình công tác phòng chống

cụ thể để phòng chống sạt lở bờ sông một cách kịp thời và có hiệu quả

1.1.3.1 Nguyên nhân

Do quy luật vận động tự nhiên của lòng dẫn: Sạt lở, bồi lắng thường xảy ra ở những đoạn sông cong, các cửa phân lưu, nhập lưu, các cửa sông phân lạch, nơi giao thoa giữa dòng chảy trong sông và dòng triều là những

nơi dòng chảy không ổn định Phía bờ lõm do dòng chảy chủ lưu áp sát bờ, khi vận tốc dòng chảy lớn hơn vận tốc khởi động của đất cấu tạo bờ sông sẽ gây sạt lở, phạm vi sạt lở thường phát triển từ thượng lưu về hạ lưu Ngoài ra, sạt lở cũng có thể xuất hiện dọc theo bờ của một con sông trong trạng thái cân bằng động

Do mực nước lũ lên cao, đất mái đê phía sông bị ngâm trong nước nhiều ngày, dẫn đến hiện tượng bão hòa nước trong đất Mặt khác nước đột ngột rút nhanh làm mất sự liên kết giữa các lớp đất gây ra sạt lở bờ sông

Các hoạt động xây dựng nhà cửa, kho hàng, vật kiến trúc và lập các bến bãi sát mép bờ… làm gia tăng tải trọng trên nền đất yếu tạo ra áp lực, gây hiện tượng nén lún, ép trồi khối đất bờ ra mái bờ làm mất ổn định mái bờ sông dẫn đến nguy cơ sạt lở

11

Hình 1-2 : Các hoạt động lấn chiếm bãi sông Các hoạt động kinh doanh khai thác cát trái phép trên sông, nhất là tình trạng đào, hút sâu xuống lòng sông, bãi bồi đã được tích tụ nhiều năm để lấy cát tạo nên hàm ếch Việc khai thác cát trái phép không chỉ làm sạt lở đất ngay tại nơi đào, hút cát mà có thể làm thay đổi dòng chảy gây nên tình trạng sạt lở bất thường, ngay cả những nơi đã xây dựng kè bảo vệ

Hình 1-3 : Khai thác cát trái phép

Do ảnh hưởng của các hoạt động giao thông thuỷ: Sóng do tàu thuyền,

sự đào bới lòng sông của chân vịt tàu, thuyền Neo đậu tàu thuyền không

Hình 1-5 : Các mố trụ cầu giao thông

13

Rừng đầu nguồn bị khai thác quá mức cũng là một nguyên nhân dẫn đến việc thay đổi chế độ dòng chảy và chế độ bùn cát của hệ thống sông, gây tác động xấu đến diễn biến lòng sông gây ra hiện tượng sạt lở

Hình 1-6 : Rừng bị tàn phá nghiêm trọng Mặt khác, do cấu tạo lòng sông, nhất là sông Hồng chủ yếu là lớp cát mịn nên rất dễ bị xói lở Mực nước hạ lưu sông Hồng chịu tác động trực tiếp của quá trình điều tiết hồ Hoà Bình, mực nước thay đổi đột ngột không tuân theo qui luật tự nhiên, sự thay đổi tỷ lệ lưu lượng của các nhánh sông tại khu vực nhập lưu, sự thay đổi hàm lượng phù sa, sức tải bùn cát của lòng dẫn tác động mạnh đến sạt lở

1.1.3.2 Thực trạng

Sông Hồng hiện nay đang bị sạt lở nghiêm trọng ảnh hưởng đến an toàn và lợi ích kinh tế của người dân

14

Hình 1-7 : Các khu vực sạt lở nghiêm trọng Nhiều khu vực bờ sông Hồng thuộc địa phận 9 tỉnh Lào Cai, Yên Bái,

Hà Tây, Hà Nam, Vĩnh Phúc , Phú Thọ, Hưng Yên, Nam Định và Thái Bình đang bị sạt lở nghiêm trọng Những hộ dân sống gần khu vực sông Hồng bắt buộc phải di dời đến nơi khác sinh sống vì khu gần bờ bị sạt lở nghiêm trọng

15 Bảng 1-2 : Các khu vực đang bị sạt lở nghiêm trọng

17

mùa bão lũ đi qua

1.2 Đánh giá hiện trạng, các nguyên nhân gây hư hỏng đê sông Hồng

1.2.1 Đánh giá hiện trạng đê sông Hồng

Có thể đánh giá tổng quan hiện trạng đê sông Hồng như sau:

Chiều cao phổ biến từ 6-8m, có nơi chiều cao tới 11m và là hệ thống đê sông có qui mô lớn Đê sông Hồng về độ cao so với tiêu chuẩn thiết kế thì còn khoảng 80km đê còn thấp từ 0,4-0,7m, vùng cửa sông còn thấp đến 1m; mặt

đê phần lớn chưa được giải cấp phối, nhiều đoạn đê có chiều cao tới trên 5m nhưng chưa có cơ, mái đê dốc

Có tới trên 250km thân đê là yếu do vật liệu đắp đê không được tốt, thân đê có nhiều tổ mối xuất hiện hoặc có các ẩn hoạ khác tiềm ẩn Nền đê trên hệ thống đê sông Hồng và sông Thái Bình, nhiều nơi đê đắp trên nền bùn, lòng sông cổ và cát chảy, nhiều đầm ao ven đê chưa được san lấp, gần 600 kè bảo vệ đê và chỉnh trị nhưng mức đầu tư thấp Sau năm 1971, đến nay tình hình thủy văn, lòng dẫn và môi trường trên hệ thống sông Hồng đã có nhiều diễn biến ngày càng phức tạp hơn, do ảnh hưởng của việc khai thác bừa bãi rừng đầu nguồn, ảnh hưởng của các công trình xây dựng, lấn ép vùng bãi sông, khai thác cát ở lòng dẫn đã làm đường mực nước dâng cao, các nghiên cứu gần đây, tại Hà Nội mực nước tương ứng đều nâng lên khoảng 60-70cm, vùng cửa sông được nối dài và bồi lắng đã làm thay đổi lớn ảnh hưởng đến mực nước lũ vùng cửa sông ngày càng nâng cao Hồ Hoà Bình từ khi đưa vào vận hành cắt lũ đã phát huy tác dụng rõ rệt nhưng cũng mới ở mức cắt lũ thường xuyên, chưa gặp tình thế cắt lũ lớn, lũ năm 1996 gần đến tình huống phức tạp đã cho thấy nhiều vấn đề lớn trong các quyết sách điều hành Việc thay đổi dòng chảy do tác động của điều tiết hồ Hoà Bình cũng kéo theo sự thay đổi lớn các động thái dòng chảy ở vùng ngã ba sông Thao, sông Đà, sông

Lô và duy trì mực nước lũ cao trên hệ thống sông Thái Bình

18

1.2.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng của đê sông Hồng

Xác định những nguyên nhân gây hư hỏng đê chống lũ là rất khó vì đê thường xuyên chịu tác dụng của nhiều nhân tố riêng biệt Song xác định những nguyên nhân chủ yếu gây ra sự cố đê là rất cần thiết để tạo cơ sở cho việc thiết kế sửa chữa cho những đoạn đê hư hỏng và tránh những sai lầm trong tương lai Trong nhiều trường hợp quá trình hư hỏng xảy ra ở sâu trong thân đê hoặc trong nền đê và không có một dấu hiệu nào biểu hiện ra bên ngoài Đó là điểm nổi bật của chúng, làm hạn chế sự nghiên cứu nguyên nhân gây hư hỏng đê Thường gặp các sự cố đê sau:

1.2.2.1 Xói lở chân đê

Hiện tượng xói lở chân đê thường xảy ra đối với đê nằm quá gần lòng dẫn Ở đó dòng chủ lưu của sông thường áp sát bờ gây tác dụng vào chân đê làm xói lở và nhiều trường hợp sẽ làm sập mái thượng lưu Hiện tượng xói lở mạnh xảy ra ở những đoạn bờ cong lõm của những đoạn sông cong xảy ra mãnh liệt, đặc biệt ở khu vực sau công trình Hoà Bình, vùng hạ du của hợp lưu vùng ngã ba sông Thao, sông Đà, sông Lô Hiện trạng xói lở bờ xảy ra mãnh liệt và rất phức tạp do nhiều yếu tố tác động, trong đó phải kế đến các yếu tố chính như rừng đầu nguồn bị phá hoại làm thay đổi chế độ thuỷ văn, thuỷ lực của dòng chảy, làm thay đổi sự cân bằng phù sa trong sông gây ra hiện tượng xói, bồi trên các đoạn sông Mặt khác, quá trình điều tiết hồ Hoà Bình làm mực nước vùng hạ du thay đổi đột ngột không theo qui luật tự nhiên, vấn đề thoát lũ của lòng dẫn sông và bồi lắng ở vùng cửa sông làm thay đổi đường quá trình mực nước trên các tuyến sông Một nguyên nhân tác động đến quá trình xói lở bờ là do nắng hạn kéo dài nước các sông bị cạn kiệt

đã làm mực nước ngầm hạ thấp đáng kể cũng tác động đến xói lở bờ sông, sơ họa ở hình 1-8

20

MNS

Hỡnh 1-10 : Sự cố ở vựng tiếp giỏp khi tụn cao 1.2.2.4 Khuyết tật trong thõn đờ

Những khuyết tật trong thõn đờ thường là kết quả của phương phỏp đắp

đờ Đú là sự đắp theo tầng, khuyết tật trong thõn đờ cũn là kết quả sự hoạt động của sinh vật, động vật sinh sống trong thõn đờ Trong quỏ trỡnh khai thỏc, làm việc của đờ cũng cú thể hỡnh thành những khuyết tật, đú là kết quả của hiện tượng xúi ngầm cơ học Dũng thấm trong thõn đờ sẽ chảy rất nhanh, rất mạnh theo hướng nối liền khuyết tật với nhau dẫn tới vỡ đờ

Khuyết tật trong đêMNS

Hỡnh 1-11 : Sự cố thấm do khuyết tật trong thõn đờ 1.2.2.5 Những nhõn tố khỏc thỳc đấy quỏ trỡnh hư hỏng đờ

Ngoài những hiện tượng đó núi trờn cũng cần phải kể đến những nhõn

tố tuy khụng phải là những nguyờn nhõn trực tiếp gõy ra sự cố đờ nhưng đó thỳc đẩy quỏ trỡnh hư hỏng đú Đú là

Sự khụng đủ lớn của kớch thước mặt cắt ngang đờ

Việc khai thỏc đất trồng trọt sau đờ khụng hợp lý

Cỏc hoạt động của sinh động vật phỏt triển trong thõn đờ Sự xuyờn sõu của rễ cõy sẽ làm giảm cỏc khả năng chống sự xuyờn thủng thủy lực của cỏc tầng chống thấm thõn đờ Sự hoạt động của cỏc loại động vật như mối,

- Phương pháp cân chỉnh mái taluy

- Phương pháp sử dụng các kết cấu chắn giữ

- Bạt mái tạo độ thoải và giảm tải trọng khối đất phía trên

Nhưng các giải pháp cứng còn có nhiều hạn chế như giải pháp cứng còn mang tính cục bộ, không có tác dụng ổn định lâu dài và giá thành tương đối cao, thi công tương đối phức tạp vì vậy ngoài các giải pháp cứng thường dùng thì còn sử dụng các giải pháp mềm để gia cố chống sạt lở, nó vừa nâng cao chất lượng về mặt kỹ thuật đảm bảo mái đê làm việc ổn định, lâu dài và bền vững, lại đơn giản trong thi công và thân thiện với môi trường Giải pháp mềm thường dùng là : Sử dụng các loại thực vật nhằm ổn định mái dốc

1.3 Kết luận chung và những vấn đề đặt ra cần phải đánh giá và đề xuất

Qua phân tích, đánh giá hiện trạng đê sông Hồng nói trên tác giả nhận thấy vấn đề sạt lở bờ sông đang ngày càng nghiêm trọng Sạt lở bờ sông ảnh

22

hưởng trực tiếp đến kinh tế và xã hội của địa phương Các giải pháp công nghệ trong công trình bảo vệ bờ sông chống lũ đã có một lịch sử phát triển rất lâu dài và vẫn còn tiếp tục Bên cạnh những giải pháp truyền thống đã được ứng dụng rộng rãi, nhưng chưa đáp ứng được tính ổn định, lâu dài và bền vững, tiết kiệm về mặt kinh tế và nâng cao chất lượng về mặt kỹ thuật đảm bảo mái đê làm việc ổn định, đơn giản trong thi công và thân thiện với môi trường

Vì vậy nghiên cứu đề xuất giải pháp mềm, gia cố chống sạt lở bờ sông

là rất cần thiết và cần làm ngay trong thời gian tới

23

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ CHỐNG SẠT LỞ BỜ SễNG

VÀ CƠ SỞ Lí THUYẾT CỦA GIẢI PHÁP MỀM.

2.1 T ổng quan về cỏc giải phỏp gia cố chống sạt lở

Cỏc vụ sạt lở bờ sụng đó và đang diễn ra cựng lỳc ở nhiều địa phương ở nước ta, gõy thiệt hại nghiờm trọng đến tớnh mạng con người, phỏ hủy cụng trỡnh xõy dựng Mới đõy, cỏc nhà khoa học đó đưa rất nhiều cỏc giải phỏp cả giải phỏp cụng trỡnh ( giải phỏp cứng ) và phi cụng trỡnh ( giải phỏp mềm )

m=2 -3

Đá đổHoặc rồng, rọ

24

2.1.1.2 Phương pháp sử dụng kè mỏ hàn

Kè mỏ hàn là một loại công trình để chỉnh trị một đoạn sông có tác dụng nhằm giảm lưu tốc dòng chảy, tạo vùng nước tĩnh hoặc xoáy nhẹ để giữ bùn cát lại gây bồi cho vùng bờ, bãi bị xói lở

Hình 2-2 : Cấu tạo kè mỏ hàn 2.1.1.3 Phương pháp dùng vải địa kỹ thuật (Geotextile)

Vải địa kỹ thuật là loại vật liệu gia cường đất nhân tạo (thường làm bằng chất dẻo)

Trong vùng ổn định của mái dốc, lưới địa kỹ thuật gia cường (Geogrids) được dùng, vì với chức năng gia cường nhờ cường độ chịu kéo của nó sẽ giúp gia tăng các đặc tính cơ học của công trình đất thông qua sự tương tác với đất tại bề mặt chịu cắt Ví dụ trong đất nền đắp lưới địa kỹ thuật gia cường có tác dụng làm giảm mô men phát sinh do khối trượt Loại đất này thường được dùng như một loại neo, nó tạo một phản lực chống lại mô men nhiễu

Ngoài ra, chúng còn được dùng để gia cố trượt nhỏ trong quá trình thi công đào đất và hiệu quả mang lại rất khả quan Ở nước ta phương pháp dùng vải địa kỹ thuật cũng đã áp dụng với một số công trình và trong tương lai sẽ được sử dụng nhiều vì tính tiện dụng và giá thành tương đối hợp lý của nó

25

2.1.1.4 Phương pháp neo trong đất

Thường thì neo trong đất đã được tạo một ứng suất trước, và đó là lực

mà nó cần để giữ ổn định mái Để làm được vậy, các neo phải được neo sâu vượt qua cung trượt nguy hiểm của đất Tuy nhiên, cần phải xem xét lực neo cùng với một số lực khác phát sinh do các cung trượt ở sâu trong đất hay ma sát giữa neo với đất

Lực dọc trục neo gia tăng theo ứng suất ảnh hưởng của chiều sâu, bởi

vì sự gia tăng cường độ của mái taluy

Hình 2-3 : Phương pháp neo trong đất

2.1.1.5 Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc (Pield - Slope)

Đây là phương pháp khá hợp lý khi ứng dụng ổn định trượt cho khu vực rộng lớn Vấn đề cơ bản của phương pháp này là dùng cọc hoặc các cấu kiện gia cường gia cố thành hàng để ngăn chặn ảnh hưởng trượt của mái dốc

Hình 2-4 : Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc

26

2.1.1.6 Phương pháp đắp đất tại chân mái dốc

Phương pháp này dùng có hiệu quả với các loại mái dốc sâu không ổn định Một dải đất đắp dưới chân mái dốc (có thể là một lối đi dọc bờ kênh) sẽ

có tác dụng chống lại mô men trượt và giữ ổn định nó

Vật liệu của phần đất đắp này có thể là vật liệu lấy từ đỉnh mái dốc (bao gồm cả việc cân chỉnh mái dốc) hay vật liệu mua từ bên ngoài về công trường Phương pháp này đã được nghiên cứu tại trường Cao đẳng của Thánh Hild và Thánh Bede ở Durham (Đông Bắc nước Anh) hay vùng Walton’s Wood ở Staffordshire

Ổn định mái dốc theo cách này thường không áp dụng với các loại mái nông Tuy nhiên, có thể áp dụng khi có những lớp đất không ổn định, nhờ thế

có thể kiểm soát tốt phạm vi phá hoại của các lớp đất này

Hình 2-5 : Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc 2.1.1.7 Phương pháp cọc bản (Sheet piling)

Đây là phương pháp gia cố tốn kém và không thường được dùng trừ khi khả năng hồi phục ổn định của mái chiếm tỷ lệ cao Tuy nhiên, nó lại thường được dùng khi thi công các hố đào sâu trong đất yếu với áp lực đất lớn

Ở phương pháp này, người ta dùng các loại cọc có hình dáng, chất liệu khác nhau tùy theo thiết kế để phù hợp với điều kiện thực tế

27

Hình 2-6 : Phương pháp Sheet Piling 2.1.1.8 Phương pháp cân chỉnh mái taluy

Với loại này có thể chia thành 3 hướng sau:

- Cân chỉnh mái dốc để có được góc nghiêng thích hợp

- Giảm toàn bộ chiều cao mái dốc và vẫn giữ nguyên độ dốc mái

- Lấy đất từ đỉnh mái đắp ở chân (như phương pháp Loading the Toe)

+ Phương pháp cân chỉnh mái taluy:

Có thể được thực hiện bằng cách đào vuốt mái hay đắp thêm để mái thoải hơn Với phương pháp này hiệu quả cao nhất là với các dạng mái nông không ổn định

Hình 2-7 : Phương pháp cân chỉnh mái dốc

+ Phương pháp giảm chiều cao theo mái dốc:

Với những mái dốc nhân tạo (có thể là trong lúc thi công đào đắp đất) thì phương pháp hạ cao độ mái dốc rất hữu dụng nhưng thường thì không thể thực hiện vì phải tuân theo yêu cầu thiết kế

Với mái dốc tự nhiên, phương pháp này có thể được xem xét Tuy

28

nhiên, việc giảm sự mất ổn định theo phương pháp này thu được kết quả không cao bằng phương pháp đắp đất tai chân mái dốc, và phương pháp này cũng chỉ có hiệu quả đối với các loại mái đào sâu hay đắp cao

Hình 2-8 : Phương pháp giảm chiều cao mái dốc 2.1.1.9 Phương pháp sử dụng các kết cấu chắn giữ

Nói chung, phương pháp này không phải là một phương pháp đặc biệt

có hiệu quả vì rất khó để xây dựng công trình trên một nền đất trượt, chỉ những yêu cầu đặt ra cần phải bảo đảm ổn định cho một công trình cũ cần được tái sử dụng thì mới xem xét đến phương pháp này

Người ta sẽ dự tính được lực tác dụng lên tường chắn nhờ vào lực trượt bên trong đất bằng cách phân tích ổn định Những lực nhận được dựa vào trạng thái cân bằng giới hạn mà có

Tường chắn sẽ huy động thêm lực kháng làm cho mái dốc bị thay đổi hình dạng Lực này sẽ hoạt động dọc theo “đường hoạt động” hướng vào đất hoặc đá dưới mái dốc

Hình 2-9 : Phương pháp sử dụng tường chắn

29

2.1.2 Giải pháp mềm

Sử dụng giải pháp mềm như là một kỹ thuật sinh học để cải tạo đất, hạn chế xói mòn và ổn định mái dốc đã được biết đến từ hàng trăm năm nay và đang trở nên ngày càng phổ biến trong một vài thập kỷ gần đây Đó là vì người ta ngày càng hiểu biết hơn và có nhiều thông tin hơn về các loài thực vật có thể sử dụng được trong thiết kế công trình, nhưng mặt khác còn do tính hiệu quả và thân thiện với môi trường mà cách tiếp cận kỹ thuật sinh học

“mềm mại” này mang lại

Một trong những giải pháp của giải pháp mềm là nghiên cứu lựa chọn những loại thực vật có khả năng sống tốt, sống khoẻ trong điều kiện ngập nước thường xuyên hoặc ở khu vực mái bờ chịu sự dao động của nước để trồng ở bờ sông nhằm chống xói mòn, sạt lở bờ vừa tạo cảnh quan thân thiện với môi trường và chi phí đầu tư thấp Trong đó điển hình là cỏ Vetiver và cỏ

Gà đây là hai trong số những giống cỏ chống xói mòn, sạt lở đất được các nhà khoa học đánh giá rất hiệu quả hiện nay vì đặc tính tốt như : Có thể sinh trưởng trên nhiều loại đất xấu, những biến động thời tiết như hạn hán kéo dài,

lũ lụt, ngập úng Như các thử nghiệm và các nghiên cứu đã đưa ra thì cỏ Gà

có thể sống sót khi bị ngập nước tới 6m trong vòng vài tuần Còn với cỏ Vetiver các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc đã chứng minh rằng cỏ Vetiver có thể sống hơn hai tháng khi bị ngập nước hoàn toàn trong nước ngọt Và đặc tính quan trọng nữa mà hai loại cỏ này được đánh giá cao đó là sức chịu kéo của rễ khá cao

Ngoài ra, loại kè bằng thực vật cũng đang được ứng dụng ngày càng nhiều hơn do vừa đơn giản trong thi công, thân thiện môi trường Một trong những loại kè này là sử dụng các cây có khả năng chịu nước cao để làm cấu kiện thân kè như cây liễu, cây cừ tràm