Nghiên cứu ứng dụng vật liệu mới bảo vệ bờ tại khu vực công viên Phú Thuận- Thành phố Hồ Chí Minh

quý báu của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình cùng sự nỗ lực của bản thân đến nay tôi đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài " Nghiên cứu ứng dụng vật liệu mới bảo

quý báu của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình cùng sự nỗ lực của bản

thân đến nay tôi đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài " Nghiên cứu ứng

dụng vật liệu mới bảo vệ bờ tại khu vực công viên Phú Thuận- Thành phố Hồ Chí

Minh "

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Thuỷ lợi

đặc biệt là các thầy cô trong khoa Công trình đã nhiệt tình giảng dạy, tạo các điều

kiện tốt nhất có thể cho tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại trường

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ và

thầy giáo GS.TS Ngô Trí Viềng đã hướng dẫn tận tình giúp tôi hoàn thành luận văn

tốt nghiệp

Đồng thời, tôi xin cảm ơn ban lãnh đạo và các anh, chị trong viện khoa học

Thuỷ Lợi Miền Nam đã tạo điều kiện cho tôi thu thập dữ liệu, để thực hiện được

luận văn Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp những

người đã hỗ trợ, chia sẻ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và

thực hiện luận văn

Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên luận

văn khó tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, tôi rất mong nhận được những ý kiến

đóng góp quý báu của các thầy cô và bạn bè

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Tác giả luận văn

Phan Văn Quy

Phan Văn Quy

I Tính cấp thiết của đề tài 1

II Mục đích của đề tài 1

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 1

IV Kết quả đạt được 2

V Nội dung của luận văn: 2

CHƯƠNG I : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN- KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3

1.1 Vị trí địa lý 3

1.2 Đặc điểm khí tượng 3

1.3 Đặc điểm thủy văn 5

1.3.1 Mạng lưới sông ngòi 6

1.3.2 Đặc điểm dòng chảy 8

1.4 Đặc điểm địa hình 10

1.5 Đặc điểm địa chất 11

1.6 Đặc điểm dân sinh kinh tế 12

1.7 Đặc điểm diễn biến lòng sông tại Ngã ba Đồng Nai – Nhà Bè 13

1.7.1 Sự thay đổi chiều rộng lòng sông 13

1.7.2 Sự biến đổi tuyến lạch sâu 13

1.7.3 Sự dịch chuyển của hố xói 13

1.8 Sự cần thiết nghiên cứu,đề xuất giải pháp bảo vệ ổn định bờ sông khu vực công viên Phú Thuận- Thành Phố Hồ Chí Minh 14

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VẬT LIỆU MỚI SỬ DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 16

2.1 Tổng quan về các loại vật liệu – công nghệ mới sử dụng trong công trình bảo vệ bờ trong và ngoài nước 16

2.1.1 Ứng dụng vật liệu mới 16

2.1.2 Cải tiến cấu kiện và kết cấu công trình 20

bờ sông 33

2.3.1 Các loại vật liệu mới và công nghệ mới 33

2.3.2 Nhận xét về vật liệu mới, công nghệ mới đã ứng dụng 40

2.3.3 Phạm vi ứng dụng của các loại vật liệu 41

2.4 Kết luận chương 2 43

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TẠI KHU VỰC CÔNG VIÊN PHÚ THUẬN - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH” 44

3.1 Cơ sở khoa học của giải pháp 44

3.1.1 Đặc điểm địa hình tại khu vực ngã ba Đèn đỏ 45

3.1.2 Đặc điểm địa chất tại khu vực ngã ba Đèn đỏ 45

3.2 Các phương án đề xuất: 50

3.3 Phân tích lựa chọn phương án hợp lý 51

3.4 Công nghệ thiết kế cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực 51

3.4.1 Tính nội lực và chiều dài cừ ( Bước 1) 52

3.4.2 Thiết kế cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực ( Bước 2) 68

3.4.3 Thiết kế thanh neo , bộ phận giữ neo và dầm ốp tường cừ ( Bước 3) 69

3.4.4 Tính toán ổn định hệ tường cừ bản BTCT dự ứng lực và đất nền(Bước 4) 71 3.4.5 Kết luận ( Bước 5 ) 75

3.5.2 Xác định các thông số kích thước mặt cắt cừ 77

3.6 Công nghệ chế tạo và thi công 80

3.6.1 Chế tạo bản cừ 80

3.6.2 Chuẩn bị mặt bằn công trình và thiết bị thi công 81

3.6.3 Vận chuyển : 82

3.6.4 Thiết bị thi công : Thiết bị thi công chủ yếu bao gồm : 83

3.6.5 Định tuyến công trình,lắp đặt hệ thống giá đỡ để neo và định vị tuyến tường cừ 83

3.6.6 Lắp đặt và định vị cừ trên giá đỡ, căn chỉnh cừ theo phương đứng và phương ngang 84

3.6.7 Hạ cừ bằng búa rung + bơm nước cao áp 84

3.6.8 Thi công dầm ốp đầu cừ 86

3.6.9 Thi công chân khay và gia cố mái kè 87

3.7 Kết luận chương 3 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

Hình 2-8 Thảm tấm bê tông liên kết bằng dây nilon chống xói đáy 21

Hình 2-9: Kè lát mái bằng thảm tấm bêtông 21

Hình 2-10: Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép 22

Hình 2-11:Các rồng đá túi lưới đơn 22

Hình 2-12: Thảm rồng đá túi lưới 22

Hình 2-13: Thảm đá bảo vệ bờ sông 23

Hình 2-14: Khối Amorloc 23

Hình 2-15: Cấu tạo khối Hydroblock 24

Hình 2-16: Cọc ván BTCT dự ứng lực 24

Hình 2-17: Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống BTCT trên sông Brahmaputra -Jamuna - Băngladet 25

Hình 2-18: Công trình bảo vệ bờ sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận) bằng hệ thống công trình hoàn lưu 26

Hình 2-19: Kè mỏ hàn chữ G ngắt quãng 26

Hình 2-20: Kè mỏ hàn bằng rọ đá 27

Hình 2-21: Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông 28

Hình 2-22: Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật 28

Hình 2-23:Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn bằng sợi đai giữ ổn định và phát triển thực vật 29

Hình 2-26: Sản xuất và thi công cọc ván BTCT- DUL 34

Hình 2-27: Sản xuất và lắp ghép cấu kiện TSC-178 35

Hình 2-28: Thi công lắp ghép thảm P.Đ.TAC-M 36

Hình 2-29: Cấu kiện ACCROPODE 38

Hình 2-30: Thiết bị thi công trải vải lọc 39

Hình 2-31: Hình minh họa công nghệ thi công thảm đá 40

Hình 3-1: Các hố khoan địa chất khu vực nghiên cứu 46

Hình 3-2: hình minh họa phương án 1 50

Hình 3-3: hình vẽ minh họa phương án 2 50

Hình 3-4: Sơ đồ tính toán tường cừ bản không neo 53

Hình 3-5: Tường cừ bản không neo đóng vào đất cát 54

Hình 3-6: Tường cừ bản không neo đóng vào đất sét 56

Hình 3-7: Tường cừ bản có neo 58

Hình 3-8: Tường cừ bản có neo, đầu tự do đóng vào đất cát 59

Hình 3-9: Tường cừ bản có neo đầu tự do đóng vào đất sét 60

Hình 3-10: Tường cừ bản có neo đầu ngàm đóng vào đất cát 61

Hình 3-11: Sơ đồ giải cừ tự do bằng phương pháp đồ giải 62

Hình 3-12: Sơ đồ giải cừ một neo bằng phương pháp đồ giải 63

Hình 3-13: Toán đồ để tìm chiều sâu chôn cừ 63

Hình 3-14: Sơ đồ tính toán coi cừ bản có độ cứng hữu hạn 67

Hình 3-15: Sơ đồ tính chiều dài thanh neo 70

Hình 3-16: Sơ đồ tính toán ổn định lật tường cừ 72

Hình 3-17 : Sơ đồ tính toán ổn định trượt phẳng tường cừ 73

Hình 3-18 : Sơ đồ tính toán ổn định cung trượt trụ tròn 74

Hình 3-19: Mặt cắt ngang SW400A 79

Hình 3-20: Lắp đặt cốt thép chế tạo cừ bản BTCT dự ứng lực tại nhà máy 81

Hình 3-21: Đổ bê tông chế tạo cừ bản BTCT dự ứng lực tại nhà máy 81

Đèn Đỏ 13

Bảng 1.2: Biến đổi chiều sâu hố xói khu vực hợp lưu Đồng Nai- Nhà Bè mũi Đèn đỏ 14

Bảng 2.1: Phạm vi ứng dụng vật liệu mới, công nghệ mới bảo vệ bờ cửa sông bờ biển và hải đảo 41

Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của các lớp đất 47

Bảng 3.2 Tổng hợp các trường hợp giải bài toán tường cừ theo phương pháp Blumn 65

Bảng 3.3: Các thông số địa kỹ thuật dùng trong tính toán ổn định và biến dạng kè 76 Bảng 3.4: Thông số kết cấu của bê tông và bê tông dự ứng lực 76

Bảng 3.5: Kết quả tính nội lực, chuyển vị và biến dạng - cừ 22 m 77

Bảng 3.6: Kết quả tính nội lực, chuyển vị và biến dạng - cừ 25 m 78

Bảng 3.7: Kết quả tính ổn định trượt tổng thể 78

Bảng 3.8: Bố trí cừ trong kết cấu kè 79

xói bồi biến hình lòng dẫn diễn ra phức tạp

Vấn đề xói lở ở khu vực công viên Phú Thuận đã và đang gây nên những tổn thất rất lớn, là mối đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng, tài sản của nhân dân và nhà nước.Vì vậy nghiên cứu tìm ra các kết cấu giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm bảo vệ thiệt hại do xói lở gây ra là rất cấp bách

Xây dựng các tường kè bảo vệ chống xói lở đã được áp dụng nhiều loại kết cấu như : tường kè bằng gỗ, tường kè bằng thép và tường bê tông cốt thép, nhưng tính chịu lực và tuổi thọ của các kết cấu này không cao vì gỗ chịu lực kém và bị mục, cừ thép bị hoen rỉ, bị ăn mòn và bê tông cốt thép bị xâm thực trong môi trường chua mặn

Do đó cần nghiên cứu ứng dụng các công nghệ mới để khắc phục những nhược điểm trên

II Mục đích của đề tài

Tập trung nghiên cứu ứng dụng vật liệu mới vào xây dựng các công trình tường

kè bảo vệ bờ khu vực công viên Phú Thuận

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện được các yêu cầu đặt ra, công tác nghiên cứu cần được tiếp cận theo các hướng sau:

- Về thực tiễn: Qua các báo cáo đánh giá hằng năm của đơn vị quản lý chúng

ta sơ bộ đánh giá được mức độ xói lở bờ sông và các giải pháp công trình đưa ra để phòng chống hiện tượng xói lở bờ sông

- Về lý thuyết: Kế thừa các kết quả nghiên cứu, đánh giá về hiện tượng xói lở

bờ sông và các giải pháp phòng chống bằng các loại vật liệu mới đã được thực nghiệm trong thực tế

- Về công nghệ: Trên cơ sở nghiên cứu đưa ra các giải pháp công trình tối ưu chống sạt lở bờ sông sử dụng vật liệu mới

- Lấy ý kiến chuyên gia: Quá trình nghiên cứu hoàn thiện nội dung, trình tự được tiến hành trên cơ sở ý kiến đóng góp của các chuyên gia chuyên ngành

- Về Phương pháp thực hiện: Phân tích, lý luận để thiết lập cơ sở khoa học chung, và thiết kế công trình ứng dụng cho thực tế

IV Kết quả đạt được

- Phân tích rõ những cơ sở nghiên cứu lý thuyết khi nêu ra định hướng các giải pháp bảo vệ bờ

- Tìm được nguyên nhân gây xói lở bờ khu vực công viên Phú Thuận

- Sử dụng công nghệ cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực và xây dựng kè công viên Phú Thuận

V Nội dung của luận văn:

Ngoài phần mở đầu , kết luận và kiến nghị ra luận văn có 3 chương chính :

- Chương 1 : Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu

- Chương 2 : Tổng quan các loại vật liệu mới sử dụng trong công trình bảo vệ

bờ ở trong và ngoài nước

- Ứng dụng, đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ tại khu vực công viên Phú Thuận,

Thành phố Hồ Chí Minh

Công viên Phú Thuận thuộc phường Phú Thuận-quận 7-TP.Hồ Chí Minh, có diện tích khoảng 117,8 ha, có phía Đông giáp sông Nhà Bè, phía Tây giáp đường Đào Trí và giáp ranh đất dự án của các công ty: Công ty TNHH Khánh Hà, Công ty Dầu thực vật , phía Nam giáp sông Nhà Bè và ranh dự án của các công ty, doanh nghiệp sản xuất , phía Bắc giáp sông Sài Gòn và rạch Bà Bướm

Hình 1-1: Khu vực công viên Phú Thuận

1.2 Đặc điểm khí tượng

TP Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo Cũng như các tỉnh ở Nam bộ, đặc điểm chung của khí hậu-thời tiết TPHCM là nhiệt độ cao đều trong năm và có hai mùa mưa - khô rõ ràng làm tác động chi phối môi trường cảnh quan sâu sắc Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Theo tài liệu quan trắc nhiều năm của trạm Tân Sơn Nhất, qua

các yếu tố khí tượng chủ yếu; cho thấy những đặc trưng khí hậu Thành Phố Hồ Chí Minh như sau:

Lượng bức xạ dồi dào, trung bình khoảng 140 Kcal/cm2/năm Số giờ nắng trung bình/tháng 160-270 giờ Nhiệt độ không khí trung bình 27oC Nhiệt độ cao tuyệt đối

40oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối 13,8oC Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng

4 (28,8oC), tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là khoảng giữa tháng 12 và tháng

1 (25,7oC) Hàng năm có tới trên 33o ngày có nhiệt độ trung bình 25o-28oC Ðiều kiện nhiệt độ và ánh sáng thuận lợi cho sự phát triển các chủng loại cây trồng và vật nuôi đạt năng suất sinh học cao; đồng thời đẩy nhanh quá trình phân hủy chất hữu

cơ chứa trong các chất thải, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường đô thị

Hình 1-2: Đặc trưng nhiệt độ không khí trung bình Lượng mưa trung bình năm ở khu vực TP Hồ Chí Minh khoảng 1,613 mm, có

sự chênh lệch giữa các vùng Do ảnh hưởng mạnh của gió mùa Tây Nam nên mưa

có xu thế giảm dần theo hướng Tây Nam – Đông Bắc và do ảnh hưởng của địa hình thấp dần từ Tây Bắc – Đông Nam nên mưa cũng có xu hướng giảm theo hướng này Mưa ở đây được chia làm 2 mùa rõ rệt, là mùa mưa và mùa khô; gần trùng với 2 mùa gió là gió mùa hè và gió mùa đông Lượng mưa trong mùa mưa chiếm 90%

hơi trung bình ngày đạt 3.7mm

Độ ẩm tương đối thay đổi theo mùa Trung bình năm độ ẩm đạt 77,5%; các tháng mùa mưa độ ẩm cao hơn mùa khô Độ ẩm cao nhất trong tháng VII đến tháng

XI (cao hơn trung bình năm từ 5 – 9%) Ngược lại, trong các tháng mùa khô; nhất là tháng I – IV độ ẩm thấp hơn trung bình năm từ 9 – 10%, thậm chí 14 – 15% Độ ẩm cao nhất trung bình là 94.6% và độ ẩm thấp nhất trung bình là 51.3% Như vậy, chúng chênh lệch nhau đến 43,3% Tóm lại, chế độ mưa ẩm trong mùa khô và mùa mưa tương phản nhau rất sâu sắc

Tại khu vực nghiên cứu, nhiệt độ trung bình năm là khoảng 27oC, lượng mưa trung bình năm là 300 mm, độ ẩm trung bình khoảng 80%

Về gió, Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính và chủ yếu là gió mùa Tây - Tây Nam và Bắc - Ðông Bắc Gió Tây -Tây Nam từ Ấn Ðộ Dương thổi vào trong mùa mưa, khoảng từ tháng 6 đến tháng 10, tốc độ trung bình 3,6 m/s và gió thổi mạnh nhất vào tháng 8, tốc độ trung bình 4,5 m/s Gió Bắc- Ðông Bắc từ biển Đông thổi vào trong mùa khô, khoảng từ tháng 11 đến tháng 2, tốc độ trung bình 2,4 m/s Ngoài ra có gió tín phong, hướng Nam - Ðông Nam, khoảng từ tháng 3 đến tháng 5 tốc độ trung bình 3,7 m/s

1.3 Đặc điểm thủy văn

Chế độ thuỷ văn của thành phố chịu tác động qua lại bởi hệ thống sông Đồng Nai, sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ Đông, cùng với thuỷ triều Hầu hết các kênh rạch và một phần hạ lưu sông Sài Gòn, sông Đồng Nai đều chịu ảnh hưởng của thuỷ triều Hàng năm vào khoảng tháng 9 đến tháng 11 Âm lịch, thành phố đều có

những đợt triều cường mạnh, nhất là ở các khu vực ngoại thành, gần sông và cửa sông như: Thủ Đức, Hóc Môn, quận 12, quận 6

1.3.1 Mạng lưới sông ngòi

Các sông chính

• Dòng chính sông Sài Gòn

Bắt nguồn từ vùng đồi núi cao thuộc Campuchia và huyện Lộc Ninh (Bình Phước) chảy qua các tỉnh Tây Ninh, Bình Phước, Bình Dương và Tp Hồ Chí Minh rồi nhập vào sông Đồng Nai tại Tân Thuận (Q7, Tp HCM) Sông có chiều dài khoảng 280km, diện tích lưu vực 5.105km2 trong đó phần đất Việt Nam là 4.550km2 Hiện tại trên sông đã xây dựng công trình thuỷ lợi Dầu Tiếng để tưới cho diện tích canh tác của lưu vực và lưu vực sông Vàm Cỏ Đông thuộc 2 tỉnh Tây Ninh

và Tp HCM Đoạn sông từ sau đập hồ Dầu Tiếng về tới cửa sông có bề rộng biến đổi từ 150m ÷ 350m, độ sâu từ 10m ÷ 20m, độ dốc lòng sông từ 0,005 ÷ 0,0001

• Sông Đồng Nai

Là sông lớn nhất vùng Đông Nam Bộ có nguồn nước dồi dào vừa làm nhiệm vụ

cung cấp nước tưới, dân sinh, công nghiệp vừa làm nhiệm vụ tiêu thoát nước cho khu vực Sông Đồng Nai có tổng chiều dài 628km diện tích lưu vực khoảng 40.683km2, đoạn chảy qua vùng hạ lưu từ sau thác Trị An đến cửa sông dài khoảng 150km, bề rộng sông biến đổi từ 600m ÷ 2.000m, sâu từ 15m ÷ 25m, độ dốc nhỏ hơn 0,0001 Hiện tại chế độ dòng chảy cửa sông có nhiều sự thay đổi do trên dòng chính đã xây dựng công trình thủy điện Trị An

• Sông Vàm Cỏ

Là một chi lưu được hợp thành từ hai sông Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây đổ vào sông Đồng Nai tại Vàm Láng gần cửa Soài Rạp Sông Vàm Cỏ Đông có diện tích hứng nước 6.300km2, chiều dài 283km, bề rộng sông biến đổi từ 200m ÷ 300m, sâu từ 15m ÷ 20m, độ dốc nhỏ hơn 0,0001 Đây là con sông làm nhiệm vụ tưới tiêu kết hợp chảy qua phía Tây Bắc và Tây Nam của Tp Hồ Chí Minh Sông Vàm Cỏ Tây có diện tích lưu vực 6.000km2

dài 235km

Do chịu tác động của dòng chảy thượng nguồn và dòng triều nên tạo nên tại khu vực này vùng giáp nước

- Rạch Nhiêu Lộc - Thị Nghè:

Đây là rạch cụt, xuất phát từ khu vực sân bay Tân Sơn Nhất, chảy qua các quận Tân Bình, Q3,Q1 và quận Bình Thạnh rồi đổ ra sông Sài Gòn tại xưởng đóng tàu Ba Son, diện tích lưu vực khoảng 3,324ha

- Kênh Thày Cai - An Hạ - Rạch Tra:

Đây là hệ thống kênh rạch nối liền giữa 2 sông Vàm Cỏ Đông và Sài Gòn theo hướng rạch Trảng bàng và kênh Xáng lớn Kênh Thày Cai có chiều dài 43,3km (cả rạch Trảng bàng), kênh An Hạ có chiều dài 17km, và rạch Tra dài 11km

- Rạch Bến Mương - Láng The:

Đây là rạch bắt nguồn từ vùng ranh giới giữa Tây Ninh và Tp Hồ Chí Minh, chảy qua trung tâm huyện Củ Chi rồi đổ vào sông Sài Gòn tại xã Phú Hòa Đông, chiều dài rạch khoảng 20km

- Sông Thị Tính:

Là chi lưu lớn nhất của sông Sài Gòn bắt nguồn từ các nhánh suối phía nam huyện Bình Long (Bình Phước) và phía tây huyện Dầu Tiếng (Bình Dương) với diện tích lưu vực khoảng 1.000km2 Địa hình sông có hình lòng máng, sông có độ dốc nhỏ, phía hạ lưu chịu ảnh hưởng của thủy triều

- Rạch Chiếc - Rạch Trau Trảu:

Đây là hệ thống rạch nối liền giữa sông Tắc và sông Sài Gòn với chiều dài tổng khoảng 11km

1.3.2 Đặc điểm dòng chảy

Trong khu vực TP Hồ Chí Minh dòng chảy luôn có hai chiều, chảy từ thượng nguồn ra biển khi chiều xuống và ngược lại từ cửa sông về thượng nguồn khi triều lên Dòng chảy khu vực TP Hồ Chí Minh được cung cấp bởi 4 con sông lớn là: sông Đồng Nai, sông Bé, sông Sài Gòn và Sông Vàm Cỏ Đông Dòng chảy khác với dòng chảy tự nhiên vì đã được điều tiết bởi các công trình thượng nguồn, đặc biệt là

hồ Dầu tiếng trên sông Sài Gòn, Thác Mơ, Srok-Phu-Miêng trên sông Bé, và Trị An trên sông Đồng Nai

Đặc điểm dòng chảy lũ

Lũ ở lưu vực Đồng Nai thuộc loại trung bình và có độ biến động cao Đặc điểm chung ở đây là lũ thường xuyên hàng năm với tần suất thấp (từ 10% trở lên) thuộc loại nhỏ, trong khi lũ lịch sử (lũ thiết kế) với tần suất bé (10% trở xuống) lại khá lớn

Đỉnh lũ hàng năm thường xuất hiện trùng vào thời gian cho lưu lượng tháng lớn nhất, nghĩa là từ tháng VIII-X Xu thế chung là vùng trung lưu Đồng Nai, La Ngà

có đỉnh lũ xuất hiện sớm hơn cả, đa phần vào tháng VIII, IX Vùng sông Bé, sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ thường cho đỉnh lũ vào tháng IX, X Thượng lưu Đồng Nai và các sông vùng ven biển cho đỉnh lũ muộn hơn cả, từ tháng X-XI, thậm chí tháng XII Tuy nhiên, ở một vài lưu vực nhỏ, khi vào năm dạng mưa địa hình chiếm

ưu thế hơn dạng mưa hệ thống, thì đôi khi lại cho đỉnh lũ rất sớm, vào tháng V, VI Dạng lũ trên các lưu vực thường là dạng lũ nhiều đỉnh, với một đỉnh cao hơn cả Diện tích lưu vực càng lớn, dạng lũ trơn hơn và có xu thế tạo nên lũ ít đỉnh, đôi khi chỉ còn một đỉnh duy nhất

Thời gian duy trì một trận lũ cũng có sự phân hóa mạnh theo cấp diện tích lưu vực Đối với các lưu vực nhỏ có diện tích dưới 100 km2, lũ thường lên xuống nhanh trong thời gian không quá một ngày Đối với các lưu vực có diện tích từ 100-1.000 km2, thời gian lũ lên xuống vào khoảng từ 1-3 ngày Trên những lưu vực có diện tích từ vài ngàn km2 trở lên, một trận lũ có thể duy trì trong khoảng từ 1-3 tuần, thậm chí lâu hơn Thường thì đối với các lưu vực loại này, do điều tiết tốt, lưu

Mùa kiệt bắt đầu vào khoảng tháng XII và kéo dài đến tháng V,VI năm sau, kéo dài trong khoảng thời gian là 6 tháng Vùng thượng Da Nhim mùa kiệt kéo dài 8-9 tháng Module kiệt bình quân tháng kiệt nhất của hệ thống sông Đồng Nai vào khoảng 2-3l/s.km2 Thượng Da Nhim và lưu vực sông Sài Gòn… là những nơi có dòng chảy kiệt cao hơn, đạt từ 5-8 l/skm2 Lưu vực La Ngà, thượng Da Dung, trung lưu sông Đồng Nai có module kiệt khá, từ 3-5 l/s.km2 Lưu vực sông Bé và sông Vàm Cỏ Đông có module mùa kiệt trung bình, từ 2-3 l/s.km2 Hạ Da Nhim, một số suối nhỏ thuộc lưu vực hạ sông Bé…có module kiệt nhỏ nhất, từ 0,5-2,0 l/s.km2 Trị

số kiệt thấp nhất qua các số liệu tính toán và thống kê cho thấy thường là vào khoảng 40-60% module kiệt trung bình tùy lưu vực Hàng năm, lưu lượng kiệt nhất thường rơi vào hai tháng III và IV Các thống kê cho thấy lưu lượng kiệt trung bình tháng thường xuất hiện vào tháng III nhiều hơn, trong khi các giá trị lưu lượng kiệt nhất thời điểm và kiệt tháng cực trị lại rơi chủ yếu vào tháng IV Thỉnh thoảng, gặp năm có mưa sớm và bất thường, giá trị kiệt rơi vào tháng II, nhưng tất hiếm gặp Khả năng để kiệt rơi vào tháng V cũng rất ít

Trong hệ thống sông hạ lưu Đồng Nai - Sài Gòn, khoảng 70 nhánh sông, tổng chiều dài sông, rạch khoảng 1280 km, thì có đến 90% diện tích bị ảnh hưởng bởi thủy triều Những vùng ảnh hưởng thủy triều, chế độ thủy văn - thủy lực rất phức tạp do bởi dòng chảy thượng lưu, việc sử dụng ngồn nước, triều, dòng chảy hạ lưu,

và tác động của con người trong kế hoạch phát triển nguồn nước Như chúng ta đều

biết, chế độ thủy triều biển Đông – bán nhật triều không đều – trong ngày đường

quá trình mực nước có hai đỉnh xấp xỉ nhau và hai chân khác biệt lớn, chu kỳ nửa

ngày 12.5 giờ Biên độ triều vào ngày triều cường tại cửa sông đạt đến 3 đến 4 m dọc theo bờ biển Chu kỳ triều 15 ngày, mỗi tháng có hai kỳ triều, hai lần triều cường thường vào các ngày từ mồng 2 đến mồng 4 và từ 16 đến 18 âm lịch Tháng

6 đến tháng 8 là các tháng triều kém và tháng 11 đến tháng 1 là tháng triều cường trong năm Và chu kỳ nhiều năm là 18÷20 năm

Do trạng thái động lực, biên độ lớn của thủy triều và độ dốc đáy sông tương đối nhỏ, dòng triều và sóng triều tại cửa sông truyền vào rất xa trong sông lớn như Ngã Bảy, Gò Gia, Thị Vải, Lòng Tàu, Soài Rạp, Đồng Tranh, Nhà Bè, Sài Gòn, Đồng Nai, đồng thời các sông kênh rạch nối các sông lớn đóng góp nhanh hơn vào quá trình truyền triều Tốc độ dòng triều trong sông có thể đạt tới 1.5 m/s Dao động sóng triều truyền sâu và ảnh hưởng mạnh hơn dòng triều

Vào mùa kiệt, thủy triều ảnh hưởng đến tận chân đập Trị An trên sông Đồng Nai (khoảng 152 km từ cửa Soài Rạp), chân đập Dầu Tiếng trên sông Sài Gòn (khoảng

206 km từ của Soài Rạp), và thậm chí lên đến tận biên giới Campuchia trên sông Vàm Cỏ Đông (khoảng 250 km) Sóng triều vào trong sông với tốc độ 15÷25km/giờ

1.4 Đặc điểm địa hình

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Ðông Nam bộ

và đồng bằng sông Cửu Long Địa hình thuộc dạng đồng bằng thấp, nhiều nơi còn

là vùng trũng Bề mặt địa hình tương đối bằng phẳng, bị chia cắt mạnh bởi mạng lưới sông ngòi, kênh rạch, địa hình tổng quát có chiều cao thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Ðông sang Tây Địa hình phần lớn bằng phẳng, có ít đồi núi ở phía Bắc

và Đông Bắc Cao độ địa hình biến thiên từ cao trình +30m (vùng phía Bắc quận Thủ Đức) đến +0,5m (phía Nam quận 7, huyện Nhà Bè) Có thể chia thành 3 tiểu vùng địa hình:

1 Dạng địa hình gò đồi kiểu bát úp với cao độ biến đổi chủ yếu từ 2.0 m đến 30.0 m Dạng địa hình này tập trung ở quận Thủ Đức, quận 9, các quận nội thành, quận 12, huyện Hóc Môn, Củ Chi, Bình Tân Đây là vùng đất cao, không chịu ảnh hưởng thủy triều trừ một ít diện tích cục bộ nằm ven kênh rạch với cao trình < +2m

đa dạng, có điều kiện để phát triển nhiều mặt

Công viên Phú Thuận nằm ở địa bàn quận 7, thuộc vùng hạ du sông Đồng Sài Gòn trong tổng thể hạ du của hệ thống Đồng Nai – Sài Gòn, địa hình ở đây thuộc dạng đồng bằng thấp, bằng phẳng(với cao độ biến đổi từ 0.8m đến 1.5m), nhiều khu bãi triều, thường xuyên bị ngập nước khi thủy triều lên là nguyên nhân làm cho vùng này rất nhạy cảm với ngập nước vào các đợt triều trong các tháng nước cường (tháng 10, 11 và 12)

Nai-1.5 Đặc điểm địa chất

Thành phố Hồ Chí Minh là một phần của địa khối Indonesian hoạt hoá và bị lún chìm trong đới Mezozoi sớm – giữa Quá trình chuyển động thăng trầm đó đã tạo ra sông – núi với đầy đủ các loại đất đá thuộc các nhóm trầm tích phún trào có tuổi từ Triat đến Holocen

Từ thượng nguồn đến hạ lưu sông Đồng Nai địa hình có sự phân bậc khá rõ ràng

và giảm dần từ thượng lưu đến cửa sông Nhìn chung, hướng chảy chính của sông Đồng Nai là Đông Bắc - Tây Nam ở thượng lưu, trung lưu và hướng Tây Bắc - Đông Nam ở hạ lưu Đây là hướng nghiêng của khối Nam Trung Bộ Khối này bị chi phối bởi hướng uốn nếp của các đá trầm tích và đặc biệt là hoạt động Tân kiến tạo như các hệ thống đứt gãy Đông Bắc - Tây Nam, Tây Bắc - Đông Nam Phần hạ lưu (nơi bắt đầu đổi hướng dòng chảy) liên quan chặt chẽ với hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam như đứt gãy sông Sài Gòn, sông Vàm Cỏ Đông,… Phần hạ lưu sông Đồng Nai, có thể phân biệt các đoạn sông mang đặc điểm tự nhiên khác nhau, gồm : thung lũng phù sa, đồng bằng Phù sa mới Dọc sông Đồng

Nai, thung lũng phù sa chảy trên nền và vách Phù sa cổ, địa hình dưới 100m Trong thung lũng phù sa có thành tạo Phù sa mới với chiều rộng tăng dần từ Hiếu Liêm (dưới hợp lưu sông Bé) đến thị trấn Tân Uyên và Cù Lao Phố (Biên Hòa)

Đồng bằng Phù sa mới bao gồm đồng lụt cửa sông và đồng bằng ven biển Sông chảy chủ yếu trên nền Phù sa mới Phần đồng lụt cửa sông, từ Cù Lao Phố đến ngã

ba sông Nhà Bè Đoạn sông này gồm vừa sông uốn khúc vừa có đoạn sông thẳng mang đặc tính sông phân dòng Phần đồng bằng ven biển gồm các đoạn sông uốn khúc của vùng triều

Dọc sông Sài Gòn, từ thượng nguồn đến Thủ Đức (khu vực Thanh Đa), sông chảy trong thung lũng phù sa với nền và hai vách Phù sa cổ hai bên mở rộng dần Phù sa mới ven bờ cũng phát triển mở rộng dần từ khu vực hồ Dầu Tiếng đến Thủ Đức và rõ nét nhất là đoạn từ Củ Chi đến Thủ Đức

Từ Thanh Đa đến hợp lưu với sông Đồng Nai (ngã ba sông Nhà Bè), đoạn sông thuộc đồng bằng Phù sa mới Đoạn này sông chịu ảnh hưởng của sông lẫn triều (triều có khả năng ảnh hưởng đến cả hồ Dầu Tiếng)

1.6 Đặc điểm dân sinh kinh tế

Nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miềnĐông Nam BộvàTây Nam Bộ, Thành phố Hồ Chí Minh ngày nay bao gồm 19 quận và 5 huyện, tổng diện tích 2.095,01 km² Theo kết quả điều tra dân số chính thức vào thời điểm 0 giờ ngày 1 tháng 4 năm 2009 thì dân số thành phố là 7.162.864 người (chiếm 8,34% dân số Việt Nam), mật độtrung bình 3.419 người/km² Đến ngày 1/4/2010 theo số liệu của Tổng cục Thống kê, dân dố thành phố tăng lên 7.382.287 người Tuy nhiên nếu tính những người cư trú không đăng ký thì dân số thực tế của thành phố vượt trên 8 triệu người Giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 21,3% tổng sản phẩm (GDP) và 29,38% tổng thu ngân sách của cả nước Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi, Thành phố Hồ Chí Minh trở thành một đầu mối giao thông quan trọng của Việt Nam và Đông Nam Á, bao gồm cả đường bộ,đường sắt,đường thủy vàđường không Là thành phố đông dân nhất, đồng thời cũng là trung tâmkinh tế,văn hóa,giáo dục quan trọng củaViệt Nam

Phân tích tài liệu thực đo trên sông Nhà Bè, Sài Gòn của các năm 1967,1970,1994,1997 và 2005 cho thấy chiều rộng lòng sông có sự thay đổi

Bảng 1.1 : Sự thay đổi chiều rộng lòng sông Sài Gòn và Sông Nhà Bè tại mũi Đèn Đỏ

1.7 2 Sự biến đổi tuyến lạch sâu

Do tại ngã ba Đèn Đỏ là nơi hợp lưu quan trọng nhất của hệ thống sông Đồng Nai- Sài Gòn, tỷ lệ gia nhập của dòng chảy nguồn và phân phối dòng chảy triều của

hệ thống sông này khác nhau nên các điều kiện thủy lực và thủy văn vùng hợp lưu này rất phức tạp, đăc biệt là khu xoáy vật cục bộ ( ngay tại khu vực mũi đèn đỏ) và lạch vận chuyện nằm trên sông Sài Gòn đổ vào sông Đồng Nai có nguồn mạnh lên,

từ đó làm cho diễn biến lòng sông rất phức tạp

Qua kết quả phân tích tài liệu địa hình nhiều năm tại khu vực ngã ba mũi Đèn Đỏ cho thấy vị trí tuyến lạch sâu qua nhiều năm không phải là đường cong trơn mà là đường cong queo di dịch qua lại theo hướng ngang trong phạm vi 150 m

1.7 3 Sự dịch chuyển của hố xói

Ngã ba mũi đèn đỏ nơi hợp lưu của sông Sài Gòn- Đồng Nai

Do tỷ lệ gia nhập của dòng chảy nguồn và dòng chảy thủy triều của sông Sài Gòn, Đồng Nai có khác nhau với các khu xoáy vật cục bộ, diễn biến lòng sông vùng hợp lưu khá phức tạp.Kết quả phân tích tài liệu địa hình nhiều năm tại khu vực ngã

ba mũi Đèn đỏ cho thấy vị trí tuyến lạch sâu của các năm, di dịch qua lại theo hướng ngang

Vị trí vực sâu của khu vực ngã ba mũi đèn đỏ dịch chuyển ngược xuôi trong phạm vi gần 400 m

Bảng 1.2: Biến đổi chiều sâu hố xói khu vực hợp lưu Đồng Nai- Nhà Bè mũi Đèn đỏ

Chiều sâu điểm sâu nhất hố xói (m) 1932-1945 1974 1985 1990 1994 1997 2001 2003 2005

Bãi bên hình thành do nước dềnh và lòng sông mở rộng có chiều sâu nước hmin

=5m ở phía bờ phải của sông Đồng Nai, có xu thế dịch xuôi, ép sát dòng chủ lưu về phía bờ hữu ngã ba mũi Đèn Đỏ vùng tác động của dòng chảy ngược xuôi là sóng

do gió và sống tàu thuyền tác động vào bờ đã gây hiện tượng xói lở vùng gần ngã ba mũi Đèn Đỏ Hố xói khu vực mũi Đèn Đỏ : Theo hướng ngang trong phạm vi từ 300m đến 500m hình thành một hố xói có diện tích khoảng 32.600 m2 với cao trình tại tâm hố xói biến đối qua các năm được trình bày trong bảng 1-2 Theo cá tài liệu thống kê từ năm 1985 đến nay thì kích thước của hố xói này có thay đổi nhưng rất ít

1.8 Sự cần thiết nghiên cứu,đề xuất giải pháp bảo vệ ổn định bờ sông khu vực công viên Phú Thuận- Thành Phố Hồ Chí Minh

Dự án công viên Phú Thuận là một trong những dự án lớn đã được UBND TP

Hồ Chí Minh đề xuất.Sau khi hoàn thành, dự án công viên Phú Thuận sẽ cung cấp các dịch vụ về du lịch, văn hóa, thể thao, giải trí, nghỉ dưỡng, chăm sóc sức khỏe; phục vụ nhu cầu của người dân và khách du lịch đồng thời phù hợp với quy hoạch

và yêu cầu phát triển đô thị của thành phố trước mắt và lâu dài

Dự án có vị trí nằm ngay tại ngã ba Đèn Đỏ, nơi nhập lưu của sông Đồng Nai và sông Sài Gòn Tại đây tồn tại một hố xói khá sâu, mực nước thường xuyên dao

động với biên độ lớn làm cho bờ sông mất ổn định, do cao trình bờ sông thấp so với mực nước triều cường, cao độ đất tự nhiên trong khu vực công viên chỉ ở cao trình +1m; Khu vực công viên là nơi ngã ba sông, gần sát các cảng lớn, tàu thuyền lien tục qua lại ở khu vục này , sóng gió kết hợp với sóng tàu tác đông vào bờ rất mạnh

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VẬT LIỆU MỚI SỬ DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 2.1 Tổng quan về các loại vật liệu – công nghệ mới sử dụng trong công trình bảo vệ bờ trong và ngoài nước

Cùng với lũ lụt, bão lốc; sạt lở bờ sông đang là vấn đề lớn bức xúc của nhiều nước trên thế giới.Sạt lở bờ sông là một qui lụât tự nhiên nhưng gây thiệt hại nặng

nề cho các hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sông như gây mất đất nông nghiệp,

hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thể hủy hoại toàn bộ một khu dân cư, đô thị

Quá trình nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ sông trên thế giới đã được thực hiện liên tục trong hàng thập kỷ qua Nhiều giải pháp công nghệ bảo vệ bờ sông chống xói lở đã được đưa ra và đạt được những hiệu quả nhất định trong việc hạn chế xói

lở, bảo vệ an toàn cho dân cư và hạ tầng cơ sở ven sông Cho đến nay, việc nghiên cứu các giải pháp công nghệ mới, cải tiến giải pháp công nghệ cũ nhằm nâng cao hơn nữa công tác bảo vệ bờ sông chống sạt lở vẫn đang được tiếp tục

2.1 1 Ứng dụng vật liệu mới

2.1.1.1 Sử dụng các sản phẩm từ sợi tổng hợp có cường độ cao

Trong những năm gần đây, theo sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hóa chất, các loại vải, dây được sản xuất bằng sợi tổng hợp Polymer được sử dụng rộng rãi trong công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển như các loại vải địa kỹ thuật làm tầng lọc, cốt cho đất đắp, các thảm, ống, túi vải độn vật liệu chống xói đáy, bảo vệ chân và mái

bờ sông

a Sử dụng vải địa kỹ thuật làm lớp lọc và lớp đệm

Vải địa kĩ thuật được chọn để thay thế tầng lọc ngược truyền thống, có thể xúc tiến nhanh tiến độ thi công, tiết kiệm đầu tư, đồng thời do khả năng lọc của vải địa kĩ thuật được sản xuất công nghiệp hóa vì vậy càng đảm bảo chất lượng lọc của công trình

Hình 2-1: Trải vải địa kỹ thụât làm tầng lọc mái kè

b Sử dụng vải địa kỹ thụât để gia cường nền đất thân kè gia cố , thân mỏ hàn đất

Khi các công trình kè gia cố mái, mỏ hàn bằng đất đắp có chiều cao đất đắp lớn,

có thể dẫn đến khả năng trượt mái hoặc chuyển vị ngang của đất đắp, vải địa kĩ thuật có thể đóng vai trò cốt gia cường cung cấp lực chống trượt theo phương ngang nhằm gia tăng ổn định của mái dốc Trong trường hợp này vải địa kỹ thuật có chức năng gia cường

c Các loại thảm bảo vệ mái và chống xói đáy

Để tăng cường tính ổn định và mềm dẻo của khối bảo vệ mái, từ lâu

đã có nhiều nghiên cứu chế tạo các loại thảm được chế tạo từ vải địa kỹ thụât, vải bằng sợi tổng hợp có cường độ cao, sợi nilon để chứa bêtông hoặc chứa đất, cát làm thảm bảo vệ mái bờ sông và chống xói đáy chân bờ sông như là thảm phủ bằng vải địa kỹ thụât, thảm

bê tông túi khuôn, thảm túi cát, ống, túi địa kỹ thụât

Một dạng khác của thảm bêtông túi khuôn là thảm bê tông FS cũng là dạng thảm bêtông túi khuôn được may bằng sợi tổng hợp có độ bền cao Thảm được trải lên mái công trình sau đó dùng bơm có áp đẩy vữa bê tông vào các túi nhỏ trên thảm, thảm có chiều dày 10cm ¸ 25cm Sau khi bê tông cứng sẽ tạo thành một tấm thảm hoàn toàn cứng, giữa các túi nhỏ biến thành các tấm bê tông phủ kín mái công trình

Hình 2- 2: Một số loại thảm bêtông túi khuôn

Tương tự với loại trên nhưng tiết kiệm hơn là loại túi cát ni lông hoặc sợi tổng hợp có độ bền cao chứa cát Hiện nay ở Mỹ, Trung Quốc, Nhật đã sử dụng

Hình 2-4 : Thảm túi cát và kè bằng thảm túi cát ở bờ sông

d Các ống địa kỹ thuật (Geo-Tube hoặc Geocontainer)

Các loại ống địa kỹ thụât (GeoTube) được chế tạo bằng vải địa kỹ thụât cường độ cao để chứa đất, cát tạo thành những cấu kiện được xếp chồng lên nhau.dùng để gia

cố chân, mái bờ, lòng sông hoặc làm kè mỏ hàn Phía ngoài các GeoTube có thể được phủ bằng các vật liệu như đất, cát, đá hộc để tăng cường ổn định và bảo vệ ống

e Các túi địa kỹ thuật ( Bagwork)

Các loại túi địa kỹ thụât được chế tạo bằng vải địa kỹ thụât cường độ cao để chứa đất, cát hoặc bêtông tạo thành những cấu kiện dùng để gia cố chân, mái bờ,

Hình 2-3: Kết cấu thảm FS

Hình 2-5: Kè bằng GeoTube Hình 2-6: Một loại túi địa kỹ thuật

2.1.1.2 Ứng dụng nhựa UPVC chế tạo tấm cừ nhựa

UPVC là một Polyvinyl Chlorua chưa được nhựa hoá là loại vật liệu khá mới có

độ bền cao, chịu được va đập mạnh, không bị oxy hóa, không bị co ngót, không bị biến dạng theo thời gian và đã được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghịêp, xây dựng

Đây là dạng kết cấu bảo vệ bờ hiện đại đang được phát triển mạnh ở Mỹ, có khả năng thi công nhanh và có độ bền cao so với các dạng kết cấu bản cừ, cọc cừ khác Chi phí và thời gian chế tạo bản cừ Vinyl tại Mĩ rẻ hơn nhiều so với các dạng khác Theo tính toán của tổ hợp kỹ thuật quân đội Mỹ, bản cừ Vinyl có chi phí vận chuyển và lắp đặt rẻ hơn từ 30% đến 50% so với bản cừ thép vì nó có trọng lượng nhỏ hơn nhiều so với cừ thép hoặc cừ bê tông

Hình 2-7 Kè bằng cừ bản nhựa UPVC

2.1 1.3 Công nghệ bêtông Miclayo sử dụng phụ gia CSSB

Bêtông Miclayo được chế tạo từ đá đủ loại (đá bụi, đá mi, sành sứ và gạch bể ), đất cát đủ loại (thô hoặc mịn), nước đủ loại (nước phèn, nước lợ và thậm chí

cả nước biển kết hợp chất phụ gia CSSB Chất phụ gia này có khả năng “trục xuất” các thành phần sét và muối trong đất ra bề mặt nhờ cơ chế điện lý hoá, tạo hiệu quả làm tăng tính kết dính các nguyên vật liệu thành một khối trơ chịu lực tốt và không trương nở

2.1 2 Cải tiến cấu kiện và kết cấu công trình

Để nâng cao hiệu quả các loại hình công trình cơ bản, nhiều nghiên cứu đã tập trung cải tiến các cấu kiện, kết cấu tổng thể công trình theo hướng linh hoạt, bền vững, thụân tiện cho thi công Cụ thể

2.2.2.1 Cải tiến thảm thanh và tấm bê tông đơn giản liên kết bằng thanh thép bằng thẩm khối bê tông phức hình hoặc liên kết dây mềm

Thảm bê tông bằng các khối bêtông phức hình là loại thảm sử dụng các khối bê tông liên kết chúng lại với nhau bằng móc nối, dây nilon Kết cấu loại này đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước như Đan Mạch, Trung Quốc, Nhật Bản để chống xói đáy và bảo vệ mái bờ

Hình 2-8 Thảm tấm bê tông liên kết bằng dây nilon chống xói đáy

Ở Việt Nam, gần đây công ty TNHH Tư vấn công nghệ kè bờ Minh Tác đã cho

ra đời thảm bê tông tự chèn đan lưới Thảm đã được ứng dụng thành công tại An Giang và một số công trình ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long

Hình 2-9: Kè lát mái bằng thảm tấm bêtông 2.1.2.2 Cải tiến các loại rồng, rọ

Rồng, rọ là cấu kiện được sử dụng khá rộng rãi trong bảo vệ mái và chống xói đáy do tính linh hoạt, mềm dẻo của nó Rồng truyền thống thường được chế tạo bằng vỏ tre, lưới thép, lõi bằng đất hoặc đá Gần đây đã có những nghiên cứu cải tiến kết cấu lõi rồng, sử dụng các lưới sợi nilon, sợi tổng hợp làm vỏ rồng, chế tạo thảm đá lưới thép cho kết quả khá khả quan

a Cải tiến rồng đá vỏ thép

Ở Việt Nam, trong khuôn khổ dự án Phát triển đồng bằng sông Hồng giai đoạn

2 năm 2006 đã mạnh dạn thử nghiệm cải tiến rồng thép từ lõi đá hộc chuyển sang lõi bằng vật liệu có tầng lọc bằng vải lọc, cát, đá dăm và đá hộc ở kè Ngăm Mạc – Thái Bình

a Rồng truyền thống và b Rồng cải tiến

Hình 2-10: Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép

b Thảm rồng đá bằng túi lưới (Rock Rolls)

Thảm rồng đá bằng túi lưới được sử dụng rộng rãi ở Anh Đá hộc được bọc trong các túi lưới tạo nên tấm thảm và được đặt dưới chân bờ để chống xói Loại thảm này rất linh hoạt, mềm dẻo và tạo được các kẽ hở thụân lợi để thực vật mọc lên, tăng cường ổn định chân bờ Có thể sử dụng các loại đá có kích thước nhỏ hơn

so với đá để tạo rọ đá Độ bền của loại thảm này phụ thuộc vào vật liệu làm túi lưới

Hình 2-11:Các rồng đá túi lưới đơn Hình 2-12: Thảm rồng đá túi lưới

c Thảm đá

Thảm đá (RENO MATTRESS) được chế tạo tại chỗ trên mái bờ bằng cách liên kết các vỏ rọ đá lại với nhau trước khi hoàn thiện rọ đá Thảm rọ đá được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới, trong đó nổi bật có sản phẩm thảm rọ đá của hãng Maccaferri

Hình 2-13: Thảm đá bảo vệ bờ sông 2.1.2.3 Cải tiến các khối bê tông lát mái

Ngoài đá hộc, các khối bêtông rời dùng để bảo vệ mái bờ sông được dùng khá phổ biến Các loại khối thông dụng có thể kể đến khối hình vuông đơn giản, hình lục giác Phần lớn các khối này không liên kết với nhau và tạo nên một mặt phẳng kín nước trên lớp lọc bằng đá dăm và vải lọc Ưu điểm của loại kết cấu này là giảm tác dụng của sóng, dòng chảy vào vật liệu được bảo vệ phía dưới nhưng lại dễ bị hư hỏng cục bộ, có một diện cản lớn khi chịu tác động của áp lực âm khi dòng chảy rút trên mái và không có khe hở để các loại thực vật sinh sống Để cải tiến, khắc phục nhưng yếu điểm trên, những năm gần đây xuất hịên một số loại khối bêtông rỗng, liên kết trên mặt bằng khá linh hoạt và có tính thẩm mỹ cao, có thể tạo thành thảm tấm bêtông như khối Amorloc, Amorflex, Amorstone, Terrafix, khối Flex – Slab, khối TAC, thảm tấm bêtông có cốt dẫn P.Đ

TAC CM của TS Phan Đức Tác

Hình 2-14: Khối Amorloc

Có một xu hướng khá độc lập, khác với xu hướng trên đã được các nhà

kỹ thụât Hà Lan nghiên cứu và ứng dụng trong công trình bảo vệ bờ sông và biển Theo hướng nghiên cứu này, thay vì tăng cường kết nối các tấm bêtông, giảm chiều dày và khối lượng các nhà kỹ thụât Hà Lan lại quan tâm đến tính ổn định của tấm bêtông theo thông số chiều dày tấm và có xu hướng giảm nhỏ kích thước tiết diện mặt cắt của tấm Theo kết quả nghiên cứu, cải tiến này làm cho tấm bêtông ổn định hơn do chiều dày tấm khá lớn nhưng khối lượng trình lại tăng lên nhiều lần Một trong những khối dạng này đang ứng dụng phổ biển ở Hà Lan là khối Hydroblock

2.1.2.4 Ứng dụng công nghệ bêtông ứng suất trước chế tạo cọc ván BTCT ứng suất trước Tường đứng thường được sử dụng bằng kết cấu có khả năng chịu tải trọng ngang lớn như cọc ván bê tông cốt thép ứng suất trước, hiện nay loại kết cấu này ứng dụng khá phổ biến để bảo vệ bờ sông vùng đồng bằng Nam Bộ

Hình 2-16: Cọc ván BTCT dự ứng lực

2.1.2.5 Cải tiến kết cấu công trình mỏ hàn

a Công trình dạng Panô

Công trình dạng Panô được tạo thành bởi các cấu kiện BTCT dạng bình phong

Nó tiếp thu được những ưu điểm của các loại công trình cọc gỗ và loại công trình rọ Hình 2-15: Cấu tạo khối Hydroblock

bồi rõ rệt

Hình 2-17: Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống BTCT trên sông Brahmaputra

-Jamuna - Băngladet

c Công trình kè đảo chiều hoàn lưu

Kè đảo chiều hoàn lưu làm việc trên nguyên tắc thiết bị tạo hoàn lưu Potabôp nhưng tác động dòng chảy theo chiều ngược lại: đón dòng nước mặt có động năng lớn, đẩy sang bờ đối diện với bờ lở, để dòng chảy đáy mang nhiều bùn cát buộc phải

đi vào bờ lở để lấp hố sâu

Đây là Công trình nghiên cứu của GS Lương Phương Hậu và PGS Lê Ngọc Bích cùng các cộng sự, lần đầu tiên nghiên cứu và được xây dựng ứng dụng để bảo vệ bờ sông Dinh phía thị xã Phan Rang (tỉnh Ninh Thuận) cho kết quả rất tốt và vượt qua khả năng dự báo của chính các tác giả

Hình 2-18: Công trình bảo vệ bờ sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận) bằng hệ thống

công trình hoàn lưu

d Kè mỏ hàn chữ G ngắt quãng (Island groyne)

Đây là một kết quả nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học Hà Lan và đã giành được giải thưởng Thiết kế cạnh tranh ở Hà Lan năm 2006 Kết cấu của mỏ hàn này dựa trên cơ sở mỏ hàn chữ L nhưng có ngắt quãng một đoạn giữa mũi và thân mỏ hàn Khoảng ngắt quả nàu không những làm giảm phần dòng chảy bị chắn và làm cho dòng chảy mang bùn cát dễ dàng vượt qua thân mỏ hàn, gây bồi lắng ngay sau thân mỏ hàn

Hình 2-19: Kè mỏ hàn chữ G ngắt quãng

đ Công trình kè mỏ hàn, đập hướng dòng bằng rọ, thảm đá lưới thép

Rọ đá, thảm đá đã được sử dụng khá lâu trong công trình kè lát mái và kè mỏ hàn nhưng mới chỉ đóng góp vai trò là một bộ phận hộ chân, thảm chống xói của công trình Tuy nhiên rọ đá, thảm đá cũng có rất nhiều ưu điểm và có thể độc lập tạo nên một công trình kè mỏ hàn, đập hướng dòng hoàn chỉnh và có hiệu quả như các loại công trình cứng truyền thống

lại bờ sông, nó ít tốn kém và cung cấp nhiều lợi ích

Sử dụng các loại thực vật bảo vệ bờ sông có những lợi ích sau:

- Cải thiện môi trường sống của động vật hoang dã và cá sinh sản

- Tạo cảnh quan môi trường

- Có chi phí đầu tư thấp

Mặc dù thực vật từ lâu đã được sử dụng để tăng cường ổn định bờ, chống sạt lở Trong các giải pháp truyền thống, các con rồng, bè chìm bằng cành cây, gốc cây của các loại như tre, liễu… được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trước khi sử dụng ồ ạt các giải pháp công nghệ “Cứng” như bêtông, đá hoá các bờ sông Tuy nhiên gần đây nhiều nước trên Thế giới đã nhận thức được yêu cầu bảo vệ bờ sông phải hài hoà với môi trường tự nhiên nên phần nào hạn chế công nghệ “cứng” và có xu hướng quay trở lại với công nghệ “mềm” với nhiều cải tiến kỹ thuật kết hợp với các sản phẩm công nghịêp nhưng cũng gần gũi môi trường để làm tăng hiệu quả của giải pháp công nghệ này

Một trong những giải pháp của công nghệ 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 sóng, sạt lở bờ Trong đó điển hình là cỏ Vetiver Cỏ vetiver có bộ rễ ăn sâu

1 đến 4m, khả năng chịu tác động của môi trường ven sông tốt, tốc độ tăng trưởng nhanh nhưng không gây hại đến các loại cây khác xung quanh

Hình 2-21: Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông 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 Sự kết hợp với các loại vải địa kỹ thuật trong kè bằng thực vật cũng cho hiệu quả rất cao Đã có hẳn những công ty lớn chuyên cung cấp các sản phẩm

và giải pháp công nghệ từ thực vật để bảo vệ bờ sông chống lũ như Công ty EnviroForm, tổ chức JPR Environmental của Anh

Hình 2-22: Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật

Trong một số trường hợp, sử dụng các lưới bằng sợi vỏ dừa, sợi đay phủ mái bờ nhằm tăng cường ổn định, chống xói, lở, tạo điều kiện để thực vật phát triển, thân thịên với môi trường

c Công trình cỏ nhân tạo

Theo sự phát triển của công nghiệp hoá học, ở nước ngoài đã sử dụng loại cỏ nhân tạo trong kết cấu của công trình giảm tốc gây bồi bảo vệ bờ Loại kết cấu này

sử dụng các loại sợi tổng hợp đan thành các tấm rèm, mép dưới cố định vào vật neo đặt trên đáy sông; phía trên nổi tự do trong nước, lay động trong nước giống như cỏ

phía trong chân kè cứng vừa tăng ổn định chân kè vừa tạo cảnh quan

Hình 2-23:Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn bằng sợi đai giữ ổn định và

phát triển thực vật

2.1.5 Côn g nghệ mới gia cố mái bờ và chân bờ

Ngoài việc bố trí các lớp phủ, các kết cấu công trình để bảo vệ chân, mái bờ thì việc gia cường mái bờ, xử lý đất nền bờ, lòng sông tăng cường khả năng chịu tải, đặc biệt là cho nền đất yếu rất quan trọng Trong những năm gần đây, nhiều công nghệ gia cố mái bờ như lưới địa kỹ thụât, hệ thống NeoWeb , xử lý nền đất yếu như bấc thấm ngang, cọc xi măng đất khoan sâu trộn khô, trộn ướt đã được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng có thể ứng dụng cho các công trình bảo vệ bờ sông chống lũ

2.1.5.1 Lưới địa kỹ thuật

Lưới địa kỹ thuật được làm bằng chất polypropylen (PP), polyester (PE) hay bọc bằng polyetylen-teretalat (PET) với phương pháp ép và dãn dọc, có một cấu trúc lưới đặc biệt, gồm các mối nối có cường độ cao và cạnh chắc chắn, nhờ đó tạo ra

các gờ vuông và dày giữ vật liệu, tạo một góc chống trượt hiệu quả cao, giúp mái đất ổn định

2.1.5.2 Bấc thấm ngang

Bấc thấm ngang là loại vật liệu bao gồm lõi nhựa làm bằng Polyvinyl Chloride và được bao bọc bên ngoài bằng loại vải polyester không dệt được sử dụng để thoát nước ngang

Với chức năng này có thể phù hợp ứng dụng cho các công trình kè gia cố bờ sông chống lũ trên nền đất đắp

2.1.5.3 Gia cố nền mái bờ sông bằng công nghệ

Hệ thống NeowebTM là công nghệ phân tách, ổn định và gia cố nền đất được phát triển, sản xuất và thương mại hoá bởi Công ty TNHH Địa Trung Hải PRS – Israel Hệ thống ô ngăn hình mạng NeowebTM là mạng lưới các ô ngăn hình mạng dạng tổ ong được đục lỗ và tạo nhám Khi chèn lấp vật liệu, một kết cấu liên hợp địa kỹ thuật bao gồm các vách ngăn và vật liệu được tạo ra, với các đặc tính cơ – lý địa kỹ thuật được tăng cường Hiện nay công nghệ này đang được ứng dụng rộng rãi trong giao thông nhưng trong thuỷ lợi chưa được ứng dụng nhiều, đặc biệt trong công trình bảo vệ bờ sông chống lũ

Hình 2-24: Hệ thống ô ngăn cách trong công nghệ NeowebTM

2.1.5.4 Gia cố chân bờ sông bằng công nghệ cọc xi măng đất

Cọc xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên

sông Dinh – thành phố Vũng Tàu cho kết quả tốt

2.1 6 Cải tiến giải pháp thi công

Công trình bảo vệ bờ sông thường gồm hai phần: trên cạn và dưới nước Trong

đó phần thi công dưới nước khá phức tạp đồng thời để đảm bảo hiệu quả chống lũ, nhiều công trình phải thi công gấp rút để vượt lũ, đòi hỏi công nghệ thi công phải đáp ứng tiến độ nhanh Do đó đã có nhiều cải tiến công nghệ thi công để đáp ứng yêu cầu

2.1.6.1 Công nghệ đổ bêtông dưới nước

Mười mấy năm gần đây, ở Đức đã xuất hiện một loại bê tông đổ trong nước, mở

ra một thời kỳ mới trong lịch sử thi công công trình dưới nước Loại bê tông này không phân rã dưới nước được chế tạo như bê tông thông thường cộng thêm chất phụ gia đông kết nhanh Trong quá trình đổ bê tông, cho dù có tác dụng xói ở trong nước, do có tính chất kháng phân tán và tính chất tự làm phẳng nên chất lượng bê tông vẫn bảo đảm mà không gây ô nhiễm nước Do đó kỹ thuật này được ứng dụng rộng rãi, như để lấp đầy khe hẹp ở dưới nước và trong điều kiện thi công với cấu kiện mỏng Ở Nhật Bản, đã nghiên cứu ra các chất vữa để mà xây đá ở dưới nước, phục vụ xây dựng công trình chỉnh trị và công trình gia cố cầu cho kết quả tốt 2.1.6.2 Cải tiến kết cấu và biện pháp thi công khối đá đổ hộ chân

Khối đá hộc đổ hộ chân kè gia cố mái được sử dụng rất phổ biến Việt Nam, đặc biệt là vùng Bắc Bộ Tuy nhiên do đượcđổ tự do trực tiếp lên nền đất lòng sông, không có tầng lọc và rất khó kiểm soát chất lượng cũng như hình dạng khối theo thiết kế nen thường bị dòng thấm, dòng chảy rút làm rỗng phần đất chân kè, dẫn đến