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

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập nghiên cứu tại trường Đại học Thuỷ lợi với sự giúp đỡ 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 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của riêng cá nhân tôi. Các số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong tất cả các công trình nghiên cứu nào trước đây. Tất cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, tháng 5 năm 2014 Tác giả luận văn Phan Văn Quy MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 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 2.1.3. Sử dụng các loại thực vật thân thiện với môi trường (kỹ thụât mềm) 27 2.1.4. Kết hợp giữa công nghệ cứng và vật liệu mềm 29 2.1.5. Công nghệ mới gia cố mái bờ và chân bờ 29 2.1.6 . Cải tiến giải pháp thi công 31 2.2. Phân tích ưu nhược điểm các loại vật liệu trong công trình bảo vệ bờ trước đây. 32 2.2.1 Tổng quan về các giải pháp bảo vệ bờ hiện nay: 32 2.2.2. Đánh giá ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của các giải pháp truyền thống 33 2.3 Nghiên cứu đề xuất các loại vật liệu và công nghệ mới trong công trình bảo vệ 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. Thiết kế sơ bộ cừ bản BTCT dự ứng lực cho khu vực công viên Phú Thuận. 75 3.5.1 Các số liệu tính toán ban đầu 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 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Khu vực công viên Phú Thuận 3 Hình 1-2: Đặc trưng nhiệt độ không khí trung bình 4 Hình 2-1: Trải vải địa kỹ thụât làm tầng lọc mái kè 17 Hình 2- 2: Một số loại thảm bêtông túi khuôn 17 Hình 2-3: Kết cấu thảm FS 18 Hình 2-4 : Thảm túi cát và kè bằng thảm túi cát ở bờ sông 18 Hình 2-5: Kè bằng GeoTube 19 Hình 2-6: Một loại túi địa kỹ thuật 19 Hình 2-7 Kè bằng cừ bản nhựa UPVC 20 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 2-24: Hệ thống ô ngăn cách trong công nghệ NeowebTM 30 Hình 2-25 : Thả khối vật liệu hộ chân bằng thùng chứa 32 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 Hình 3-22 :Vận chuyển cừ bản BTCT dự ứng lực đến công trình bằng sà lan 400T 82 Hình 3-23: Bốc xếp cừ BTCT dự ứng lực ở công trường 83 Hình 3-24: neo giữ và định vị tuyến tường cừ 84 Hình 3-25 : Cẩu cừ BTCT dự ứng lực vào hệ thống khung định vị đóng cừ 85 Hình 3-26 : Thi công đóng cây cừ BTCT dự ứng lực đầu tiên 85 Hình 3-27 : Cừ BTCT dự ứng lực được hạ đến cao trình thiết kế. 86 Hình 3-28: Lắp đặt ván khuôn và cốt thép dầm ốp tường cừ 86 Hình 3-29 Chế tạo cấu kiện bê tông Tsc-178 87 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 : Sự thay đổi chiều rộng lòng sông Sài Gòn và Sông Nhà Bè tại mũi 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 1 MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Thành phố Hồ Chí Minh là tỉnh có mật độ sông kênh rạch khá dày. Tuy vậy bên cạnh những mặt lợi mà hệ thống sông, rạch đem lại, những thảm họa không nhỏ mà thành phố Hồ Chí Minh phải đối mặt đó là: Tình trạng ngập lụt hàng năm, tình trạng sạt lở bờ sông, kênh rạch. Đặc biệt trong thời gian gần đây với sự thay đổi khí hậu toàn cầu cùng với sự phát triển nhanh, mạnh về kinh tế , xã hội dẫn đến hiện tượng 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. [...]... : 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 3 CHƯƠNG I : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN- KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Vị trí địa lý Thành phố Hồ Chí Minh thuộc miền Nam Việt Nam, ở vị trí... đảm bảo an toàn Việc lựa chọn vật liệu và giải pháp cho công trình bảo vệ bờ là rất quan trọng, cần phải lựa chọn sao cho phù hợp với các đặc điểm tự nhiên của khu vực mà vẫn đảm bảo yêu cầu về cảnh quan môi trường cho công viên 16 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 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, ... 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... 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... Giang 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. .. 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 15 gây nguy hiểm cho các công trình ven bờ sông Vì vậy cần thiết phải có một công trình bảo vệ bờ. ..2 - 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... 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... 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 ứng 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 . 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. 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. pháp công trình bảo vệ bờ tại khu vực công viên Phú Thuận, Thành phố Hồ Chí Minh 3 CHƯƠNG I : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN- KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Vị trí địa lý Thành phố