Mục đíchĐảm bảo các hồ sơ thiết kế công trình bảo vệ bờ kè được thực hiện đúng theo quychuẩn, tiêu chuẩn và các quy định hiện hành.. Phạm vi áp dụng - Đối tượng áp dụng: được áp dụng cho
Trang 1II Phạm vi áp dụng 1
III Quy chuẩn, tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo 1
3.1 Quy chuẩn, tiêu chuẩn 1
3.1.1 Quy chuẩn áp dụng 1
3.1.2 Tiêu chuẩn áp dụng 1
3.1.3 Các quyết định liên quan 2
3.2 Tài liệu tham khảo 2
3.3 Phần mềm hỗ trợ tính toán 2
IV Một số công trình bảo vệ bờ sông thường gặp 2
4.1 Kè vùng sông đồng bằng 2
4.1.1 Kè mềm mái nghiêng: Sử dụng cho công trình bảo vệ bờ vùng ngoại ô, vùng xa 2
4.1.2 Kè cứng dạng tường chắn: Sử dụng cho công trình bảo vệ bờ vùng đô thị 3
4.1.3 Kè kết hợp tường chắn và mái nghiêng: 3
4.1.4 Kè kết hợp tường chắn và đỉnh kè mái nghiêng 3
4.2 Kè vùng Tây nguyên 3
4.2.1 Kè mái nghiêng bảo vệ bờ: 3
4.2.2 Kè hướng dòng chỉnh trị dòng chảy kiểu kè Mỏ Hàn: 4
V Các bước thực hiện 4
5.1 Thu thập tài liệu cơ bản 4
5.2 Các giải pháp kỹ thuật 5
5.2.1 Xác định cấp công trình 5
5.2.2 Xác định tim tuyến đỉnh kè 6
5.2.3 Bố trí mặt bằng tuyến kè 7
5.2.4 Chọn mặt cắt ngang kè (kè nghiêng, kè đứng) 7
5.2.5 Hệ thống công trình đi kèm: 7
5.3 Tính toán các thông số kỹ thuật (Quốc gia TCVN 8419 – 2010) 7
5.3.1 Tính toán cao trình đỉnh kè 7
5.3.2 Thân kè 8
5.3.3 Chân kè 8
5.3.4 Tính toán vải lọc, tấm lát, thảm đá 9
Trang 25.4.2 Tính toán ổn định trượt 14
5.4.3 Tính toán ổn định trượt phẳng 14
5.4.4 Tính toán ổn định trượt, lật kết cấu cho kè đứng kết hợp mái nghiêng: 14
5.4.5 Tính lún 14
5.5 Một số giải pháp gia cố đất nền, giảm áp lực ngang tường kè 14
5.5.1 Cọc CDM 14
5.5.2 Cừ tràm 15
5.5.3 Vải vỉ địa kỹ thuật 16
5.6 Hướng dẫn tính toán công trình cụ thể 16
5.6.1 Tài liệu phục vụ tính toán 16
5.6.2 Cao trình đỉnh kè 17
5.6.3 Tính toán ổn định phương n 18
5.6.4 Tính toán bề dày tấm bê tông lát mái 21
5.6.5 Tính toán xói cục bộ chuyển mái (Theo TCVN 8419: 2010) 22
5.6.6 Tính toán chiều dày rọ đá 22
5.6.7 Thiết kế vải lọc 23
Trang 3I Mục đích
Đảm bảo các hồ sơ thiết kế công trình bảo vệ bờ (kè) được thực hiện đúng theo quychuẩn, tiêu chuẩn và các quy định hiện hành
II Phạm vi áp dụng
- Đối tượng áp dụng: được áp dụng cho các hồ sơ thiết kế công trình bảo vệ bờ (Kè)
- Người sử dụng: nhân viên thiết kế các phòng thiết kế
III Quy chuẩn, tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo
3.1 Quy chuẩn, tiêu chuẩn
- Quyết định số: 4116/BNN – TCTL ngày 13/17/2010 về việc hướng dẫn phân cấp đê
- Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế Đê Biển ban hành kèm theo quyết định số BNN-KHCN ngày 09/7/2012
1613/QĐ Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5664:2009: “Phân cấp đường thủy nội địa”
- TCVN 4116-1985 “Kết cấu bê tông và BTCT thuỷ công- tiêu chuẩn thiết kế”
- Căn cứ QP.TL.C-1-78: Quy phạm tải trọng và lực tác dụng lên công trình thủy lợi
- Căn cứ 14TCN-110-1996: Chỉ dẫn thiết kế và sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc trongcông trình thuỷ lợi
- Đường đô thị yêu cầu thiết kế: TCXDVN 104:2007
- TCVN 4054 – 2005: Đường ôtô – yêu cầu thiết kế
- 22TCN 262 – 2000: Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ôtô đắp trên đất yếu
- 22TCN 241-98: công trình chỉnh trị luồng chạy tàu sông
Trang 4- 22 TCN 207 – 92: Công trình bến cảng biển
- 22 TCN 19 – 94: Công trình bến cảng sông
3.1.3 Các quyết định liên quan
- Pháp lệnh khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi số 32/2001/PL-UBTVQH10 rangày 04/04/2001
- Phân cấp sông theo Quyết định số 862/QĐ-CĐS ngày 25/3/2003
- Quyết định số 36/2012/TT – BGTVT ngày 13/09/2012: thông tư quy định cấpđường thủy nội địa
- 66/2009/QĐ – UBND: Qui hoạch mạng lưới đường thủy và cảng bến khu vựcTP.HCM đến năm 2020
- Tham khảo các Quy chuẩn, Tiêu chuẩn hiện hành để thiết kế, tính toán cho cáchạng mục liên quan
3.2 Tài liệu tham khảo
- Geo 5 [Tham khảo tài liệu hướng dẫn số HD – 17 – 05 – 04 ]
- Plaxis [Tham khảo tài liệu hướng dẫn số HD – 17 – 05 – 06 ]
- Prosheet [Tham khảo tài liệu hướng dẫn số HD 17 -05 – 05 ]
IV Một số công trình bảo vệ bờ sông thường gặp
4.1 Kè vùng sông đồng bằng
4.1.1 Kè mềm mái nghiêng: Sử dụng cho công trình bảo vệ bờ vùng ngoại ô, vùng xa
a Kết cấu đỉnh kè: gồm lan can, hành lang đi bộ và đường giao thông dọc bờ sông
tùy vào yêu cầu cụ thể tại khu vực làm kè Kết cấu dầm BTCT, lát gạch tự Bt tự chèn làmhành lang…
b Thân kè: kết cấu lát mái với các cấu kiện thường dùng như viên Bt tự chèn, đá lát
khan trong khung, đá xây vữa, thảm đá… kết hợp làm tầng lọc bằng đá dăm dày 10÷20cm,trên nền vải địa kỹ thuật Hệ số mái thân kè m=1.5÷3 tùy thuộc vào điều kiện địa chất vàchiều cao đắp đỉnh kè
c Chân kè: Cao trình chân kè đảm đảo được điều kiện thi công được trong điều kiện
mực nước thay đổi Kết cấu dầm BTCT chặn mái thân kè tạo cơ kè từ 2÷5m bằng tấm BT
Trang 5hoặc thảm đá, kéo dài gia cố thảm đá trên nền vãi địa kỹ thuật đến đường tự nhiên mái sông
có hệ số mái m≥3
4.1.2 Kè cứng dạng tường chắn: Sử dụng cho công trình bảo vệ bờ vùng đô thị
a Đỉnh kè: tương tự như kè mái nghiêng, kiến trúc và chủng loại vật liệu phụ thuộc
vào điều kiện yêu cầu cụ thể của từng vị trí làm kè
b Thân kè: Kết cấu thường dùng dạng tường chắn BTCT trên nền cọc hoặc sử dụng
kết cấu cừ dự ứng lực kết hợp gia cố ổn định với các hình thức neo, cọc xi măng đất…
c Chân kè: thông thường sử dụng rọ đá phản áp và chống xói chân kè.
4.1.3 Kè kết hợp tường chắn và mái nghiêng:
Tùy thuộc vào điều kiện địa chất, yêu cầu chung của khu vực có thể chọn kiểu kè kếthợp này để giảm chi phí xây dựng và tăng tính thẩm mỹ
a Đỉnh kè: kết cấu tương tự 2 kiểu kè trên
b Thân kè: dạng tường chắn BTCT chiều cao tường từ vị trí đảm bảo điều kiện thi
công trên mực nước lên đến cao trình đỉnh tính toán theo tần suất thiết kế Nền xử lý bằngcọc BTCT hoặc cừ tràm tùy vào chiều cao tường và điều kiện địa chất
c Chân kè: kết cấu tương tự kè mái nghiêng.
4.1.4 Kè kết hợp tường chắn và đỉnh kè mái nghiêng
Thường áp dụng cho các khu vực yêu cầu thẩm mỹ cao và các khu vực bến bãi cậpghe, tàu…
a Đỉnh kè: kết cấu tương tự 3 kiểu kè trên
b Thân kè: dạng mái nghiêng từ cao trình mực nước trung bình lên đến đỉnh kè,
phần dưới mực nước dân bình thường là kiểu kè đứng có thể là cừ Dự ứng lực, tường cọckết hợp tấm bê tông chắn đất
c Chân kè: kết cấu tương tự kè mái nghiêng.
4.2 Kè vùng Tây nguyên
Với đặc tính dòng chảy tập nhanh với lưu lượng lớn do độ dốc lòng sông lớn Kếtcấu thường dùng là kè mái nghiêng
4.2.1 Kè mái nghiêng bảo vệ bờ:
a Đỉnh kè: gồm lan can, hành lang đi bộ và đường giao thông dọc bờ sông tùy vào
yêu cầu cụ thể tại khu vực làm kè Kết cấu dầm BTCT, lát gạch bê tông tự chèn làm hànhlang…
b Thân kè: kết cấu lát mái với các cấu kiện thường dùng như viên bê tông tự chèn,
đá lát khan trong khung, đá xây vữa, thảm đá… kết hợp làm tầng lọc bằng đá dăm dày
Trang 610÷20cm, trên nền vải địa kỹ thuật Hệ số mái thân kè m=1.5÷3 tùy thuộc vào điều kiện địachất và chiều cao đắp đỉnh kè.
c Chân kè: Thường thi công vào mùa khô, cạn nước nên kết cấu thường dùng là đá
đổ khối lớn, ống buy tròn chôn sâu xuống đất để giữ chân kè
4.2.2 Kè hướng dòng chỉnh trị dòng chảy kiểu kè Mỏ Hàn:
a Mỏ hàn chìm: gây bồi chân chống sạt lở, thường bố trí ở bờ lõm đoạn sông cong.
Đỉnh kè thường ngập trong nước, cao trình đỉnh tùy thuộc vào tính toán tần suất mực nước
và hình thái lòng sông để chọn cao trình phù hợp đảm bảo không gây sạt lở bờ đối diện Kếtcấu thường gặp như rồng tre gây bồi chân, kết cấu đất bọc đá, đá hộc thả rời
b Kè mỏ hàn cứng: sử dụng trong trường hợp chiều rộng mực nước ứng với mực
nước tạo lòng lớn hơn 200m Trên cơ sở bản đồ phân bố lưu tốc dòng chảy trên cắt ngang,cắt dọc và mặt bằng để xác định vùng cần bố trì kè mỏ hàn và số lượng mỏ hàn cũng nhưphương hợp bởi kè mỏ hàn với dòng chảy Kết cấu kè đứng cọc BTCT, dầm ngang, phêntre, nứa , cành cây, đá đổ giữ chân, đệm chống xói …
Kết cấu mỏ hàn cọc bê tông cốt thép
V Các bước thực hiện
5.1 Thu thập tài liệu cơ bản
Các số liệu đã được cung cấp
+ Bình đồ tuyến công trình
Trang 7+ Số liệu thuỷ văn khu vực.
Mực nước trung bình mùa kiệt tại vị trí công trình
Mực nước đỉnh lũ tại vị trí công trình
+ Thu thập các số liệu về điều kiện giao thông thủy, cấp sông (thuộc địa phươngquản lý)
+ Qui hoạch khu vực thiết kế
Cán bộ thiết kế (CBTK) phải khảo sát hiện trường và địa hình khu vực, kết hợp với ýkiến chủ đầu tư nhằm đề ra giải pháp và bố trí tuyến công trình sơ bộ để lập đề cương, khảosát, thiết kế
Kiểm tra các số liệu, tài liệu cần thiết đảm bảo đủ và đúng để thiết kế
Các trường hợp để lựa chọn cấp công trình bảo vệ bờ:
Khi công trình bảo vệ bờ cấu thành 1 bộ phận của mặt cắt đê thì cấp công trình bảo
vệ bờ sông lấy bằng cấp đê đó Trường hợp này công trình bảo vệ bờ được gia cố, xây dựngtrên mái đê đắp (có thể gia cố đến lòng sông) Cấp đê theo qui chuẩn phân cấp đê hiện hànhđược bảo vệ (theo quyết định số 4116/ BNN – TCTL):
Bảng 1 – Xác định cấp công trình bảo vệ bờ theo cấp đê
Diện tích bảo vệ khỏi
ngập lụt (ha)
Số dân được đê bảo vệ (người)
Trên1.000.000
1.000.000đến trên500.000
500.000đến trên100.000
100.000đến trên10.000
Dưới10.000
Trang 815.000 đến 4.000 I III III III V
Trường hợp đê được đắp cách xa bờ sông và bờ sông được thiết kế công trình bảo vệ
bờ, thì cấp công trình bảo vệ bờ thấp hơn cấp đê theo bảng 1 TCVN8419-2010
Bảng xác định cấp công trình bảo vệ bờ theo cấp đê
(1) Xác định cấp công trình bảo vệ bờ bằng cấp đê theo TCVN 8419 – 2010 với diệntích bảo vệ chống xói lở vùng dân cư khu vực bị ảnh hưởng (trường hợp cao trình đỉnh kètheo mặt đất tự nhiên – kè sông miền núi – nhiệm vụ bảo vệ bờ) hoặc với diện tích chốngngập nước, dân cư, lưu lượng lũ thiết kế chống xói lở cho khu vực đồng bằng, đặc biệt là đôthị với cao trình đỉnh kè ngăn nước xâm nhập)
(2) Xác định cấp công trình theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT theo điều kiện chiềucao công trình và đất nền Trường hợp này do chiều cao đắp không cao (đối với kè máinghiêng) và chiều cao công trình bê tông (đỉnh kè – chân kè) không lớn nên cấp công trìnhthường nhỏ
(3) An toàn chọn cấp công trình lớn nhất theo 2 điều kiện (1) và (2)
Trang 9Mặt bằng ranh giới phạm vi an toàn bảo vệ kè (không được xây dựng) theo pháp lệnhkhai thác và bảo vệ công trình thủy hoặc theo luật đê điều.
Mặt bằng tổng thể kè phải được thỏa thuận ở các sở ban nghành đặc biệt là sở giaothông công chánh (đối với đường sông thuộc cấp tỉnh) và cục đường thủy nội địa (đối vớiđường sông thuộc cấp quốc gia)
5.2.4 Chọn mặt cắt ngang kè (kè nghiêng, kè đứng).
Mặt cắt ngang là kè đứng hay kè mái nghiêng, loại kết cấu tùy thuộc vào chi phí đầu
tư cho từng mét dài kè Từ đó cân nhắc theo điều kiện địa hình, địa chất, tính đồng bộ, mỹquan khu vực làm kè để chọn loại mặt cắt và kết cấu kè
5.2.5 Hệ thống công trình đi kèm:
Hệ thống thoát nước dọc tuyến kè: gồm hệ thống các đường ống dọc theo tuyến kèkết hợp với các hố ga (trung bình 30 35m/hố) và ống thoát nước ngang (trung bình 200m/ống) Kích thước đường ống dọc, ngang phụ thuộc vào yêu cầu tiêu nước cho hành langtuyến kè, tuyến đường hoặc lưu vực khác chảy đến Phải lưu ý đấu nối với các hệ thốngthoát nước của khu vực
Tuyến đường điện, hệ thống chiếu sáng: theo yêu cầu của công trình để thiết kế neontrang trí, đèn chiếu sáng và hệ thống điện phục vụ Chú ý phải thỏa thuận việc đấu nối điệnvới các cơ quan quản lý điện
Giao với các công trình hiện hữu như: Mố cầu, cống, kè hiện trạng, hệ thống cấpthoát nước cần phải đo đạc chi tiết và tùy trường hợp để đề nghị dời bỏ, thay mới hoặc kếtnối vào công trình hiện hữu
5.3 Tính toán các thông số kỹ thuật (Quốc gia TCVN 8419 – 2010)
Trang 10Trường hợp kè cho sông đồng bằng, đô thị: cao trình đỉnh kè chọn 1 cao trình Tùythuộc vào việc kết nối và bảo vệ hạ tầng phía bên đô thị mà cao trình đỉnh kè chọn cho phùhợp Tuy nhiên về mặt mỹ quan nên chọn cao hơn cao trình mực nước thường xuyên ngập.
Trường hợp cao trình đỉnh kè đảm bảo không ngập nước thì:
CTdk = MNmax + hsl + aTrong đó:
MNmax: Mực nước ứng với tần suất năm theo cấp công trình theo QCVN 04-05-2012khi tính hsl theo gió, m
MNmax: Mực nước ứng với tần suất gió (5%) khi tính hsl do thuyền, m
hsl : Chiều cao sóng leo, m
a: độ vượt cao an toàn (tham khảo độ gia tăng an toàn của đê theo bảng 8 quyết định
4116 – BNN PTNT phụ thuộc vào cấp công trình)
2 Bề rộng đỉnh kè:
Thường lấy từ 1 2m (TCVN 8419 : 2010) Trường hợp kết hợp với đường giaothông, hành lang, mỹ quan thì bề rộng đỉnh kè theo các tiêu chuẩn chuyên ngành kèm theo
3 Kết cấu đỉnh kè:
Kết cấu lan can: theo mẫu của sở GTVT đối với công trình TP Hồ Chí Minh
Kết cấu hành lang: theo mẫu của sở GTVT đối với công trình TP Hồ Chí MinhKết cấu bó vỉa: theo mẫu của sở GTVT đối với công trình TP Hồ Chí Minh
Kết cấu nền đường mặt đường: tham khảo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm, áođường cứng…
5.3.2 Thân kè
Kè mái nghiêng: áp dụng cho vùng có địa chất tốt, không yêu cầu lớn về việc giữ, kếtcấu đã nêu ở trên
Kè mái đứng: áp dụng cho vùng có địa chất yếu, yêu cầu giữ đất hạn chế giải tỏa đền
bù, kết cấu đã nêu ở trên
5.3.3 Chân kè
Khi thiết kế chân kè phải tuân thủ những quy định sau đây:
Kết cấu và vật liệu xây dựng chân kè phải thỏa mãn yêu cầu:
Đảm bảo ổn định của chân kè và công trình;
Chống được sự kéo trôi của chân kè và công trình;
Chống được sự kéo trôi của dòng chảy và dòng bùn cát đáy;
Trang 11Phải thích ứng với sự biến hình của lòng sông;
Phải chống được sự xâm thực của nước;
Thuận lợi cho việc thi công trong nước
Cao trình đỉnh chân kè:
Được lấy cao hơn mực nước kiệt ứng với tần suất 95% với độ gia tăng bằng 0.50m.Đồng thời đối chiếu với mực nước sông tại thời điểm khảo sát phục vụ lập thiết kế bản vẽthi công để lựa chọn cho phù hợp
1 Tính chiều dày tấm Bêtông lát mái
Chiều dày của tấm bê tông được xác định như sau:
3
108 0
B m
L h
d
b s
b
*
* ) (
*
*
*
* ,
db – chiều dày tấm bê tông (m)
hs – chiều cao sóng tính theo công thức sau: hs=0.0208 W5/4D1/3
W tốc độ gió (m/s)
D đà gió (km)
b – Trọng lượng riêng của tấm bê tông (t/m3)
- Trọng lượng riêng của nước (t/m3)
m – hệ số mái dốc
B - chiều rộng tấm bê tông
L – chiều dài tấm bê tông vuông góc với đường bờ (m)
– hệ số ổn định cho phép
2 Tính toán xói cục bộ chuyển mái
Gia tốc trọng trường : g(m2
Trang 12Bề rộng mặt nước ứng với lưu lượng tạo lòng : B (m)
Chiều dài hình chiếu mái kè lên mặt cắt ngang sông tại mặt cắt tính tóan: Bk(m)
2
.
m U
3 Tính toán chiều dày rọ đá
-Tính toán chiều dày rọ đá dưới tác dụng của dòng chảy :
Trọng lượng riêng của đá và nước
Chiều dày rọ đá được xác định theo công thức PILARCXYK:
2 10.035
d d
Hệ số tính chuyển từ vận tốc trung bình thủy lực trực tiếp thành vận tốc đáy Kh=1.0
Hệ số kể đến ảnh hưởng độ rối của dòng chảy Kt=1.0
Hệ số kể đến độ dốc mái ,với m 2 Ks=1.0
Thông số của lực kéo tới hạn Cr : cr 0.08
Trang 13Vận tốc dòng chảy trung bình U
-Tính toán chiều dày rọ đá dưới tác dụng của sóng theo côngthức PILARCXYK:
cos( )1
Chiều cao sóng tính toán Hs (m)
Tỷ trọng tương đối của đá: 3
t m
4 Tính toán vải lọc
Thiết kế chọn vải địa kỹ thuật làm tầng lọc ngược theo 14TCN 110 - 1996 và tài liệu
kỹ thuật của hãng Polyfelt của Áo
Đảm bảo được 2 điều kiện thoát nước và phân cách giữa các lớp vật liệu
a Tính toán theo yêu cầu chặn đất:
Toàn bộ các lớp đất dưới vải lọc là đất dính có chỉ số dẻo < 20% nên phải thỏa mãnyêu cầu về kích thước lỗ lọc Dw
- Dùng phần mềm Geo-Slope để kiểm tra ổn định: tính cung trượt và tính lún
5.4 Tính toán ổn định, kết cấu công trình bảo vệ bờ
5.4.1 Hệ số an toàn và tần suất mực nước theo tính toán ổn định:
Hệ số an toàn trượt, lật: