Nghiên cứu đề xuất giải pháp công trình kè chống sạt lở bảo vệ bờ sông mỏ cày, khu vực thị trấn mỏ cày, tỉnh bến tre

B GIÁO D C VÀ ÀO T O TR B NÔNG NGHI P VÀ PTNT NG I H C THU L I NGUY N V N HI U NGHIÊN C U XU T GI I PHÁP CÔNG TRÌNH KÈ CH NG S T L B OV B KHU V C TH TR N M SÔNG M CÀY, CÀY, T NH B N TRE LU N V N TH C S TP H Chí Minh – 2014 B GIÁO D C VÀ ÀO T O TR B NÔNG NGHI P VÀ PTNT NG I H C THU L I NGUY N V N HI U NGHIÊN C U XU T GI I PHÁP CÔNG TRÌNH KÈ CH NG S T L B OV B KHU V C TH TR N M SÔNG M CÀY, T NH B N TRE Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y Mã s : 60580202 LU N V N TH C S Ng ih CÀY, ng d n khoa h c: TS NGUY N NGUYÊN HÙNG TP H Chí Minh – 2014 TR NG I H C THU L I - C NG LU N V N TH C S K THU T NGHIÊN C U XU T GI I PHÁP CÔNG TRÌNH KÈ CH NG S T L B OV B KHU V C TH TR N M SÔNG M CÀY, CÀY, T NH B N TRE H c viên cao h c: NGUY N V N HI U L p: CH20C_CS2 Mã s h c viên: 128580202007 Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y Mã s : 60580202 NG IH NG D N KHOA H C: TS NGUY N NGUYÊN HÙNG B MÔN QU N LÝ: TH Y CÔNG Hà N i, 2014 NG KÝ TÀI LU N V N TH C S I H C VIÊN CAO H C: H tên: NGUY N V N HI U Sinh ngày: 20/08/1988 H c viên l p cao h c: CH20C_CS2 Xây d ng công trình th y Chuyên ngành: C quan công tác: Tr i n tho i: CQ: ng Cao 0733.850136 II THÔNG TIN V NG H tên: IH Mã s : 60580202 ng Nông Nghi p Nam B NR: không D : 0984.834.825 NG D N: NGUY N NGUYÊN HÙNG H c hàm, h c v : H c v : Ti n s N m đ t h c v : 2/1994 Chuyên ngành: Th y Công N n Móng n v công tác: Công ty CP T v n Xây d ng i n 2, EVN a ch liên h : 801 Chung c V n ô – 348 B n Vân i n tho i: CQ: NR: 540.12229 III THÔNG TIN V n – Qu n – TP.HCM D : 0903.942290 TÀI: Tên đ tài: Nghiên c u đ xu t gi i pháp công trình kè ch ng s t l b o v b sông M Cày, khu v c Th tr n M Cày, t nh B n Tre B môn qu n lý: Th y Công N i dung, ph ng pháp nghiên c u k t qu đ t đ c: 3.1 N i dung nghiên c u: Lu n v n s t p trung nghiên c u, phân tích xác đ nh nguyên nhân gây nên s t l hai bên b sông, khu v c th tr n M Cày, huy n M Cày Nam, t nh B n Tre, t đ xu t gi i pháp công trình kè ch ng s t l nh m n đ nh n b , b o v khu dân c k t c u h t ng, nh m gi m nh nh ng thi t h i thiên tai gây 3.2 Ph - Ph ng pháp nghiên c u: ng pháp u tra, kh o sát th c đ a đ thu th p, c p nh t thông tin v tình hình s t l b sông khu v c nghiên c u; - Ph ng pháp k th a k t qu nghiên c u t đ tài, d án có v xói l b sông t i t nh BSCL, có t nh B n Tre; - Ph ng pháp phân tích, th ng kê, x lý s li u th c đo tích l y đ c, sau ch n l c b s li u đáng tin c y đ s d ng n i dung nghiên c u c a đ tài - Các ph ng pháp mô hình toán đ mô ph ng trình th y đ ng l c, tính toán k t c u cho công trình khu v c nghiên c u 3.3 Các k t qu đ t đ c: - Báo cáo t ng quan v u ki n t nhiên, kinh t - xã h i, môi tr ng khu v c th tr n M Cày, huy n M Cày Nam, t nh B n Tre, d ki n v trí quy mô n công trình kè, b o v b sông đ c xây d ng d c theo bên b sông, vùng nghiên c u; - K t qu nghiên c u v nguyên nhân, c ch gây nên hi n t ng s t l b sông M Cày, khu v c th tr n M Cày, huy n M Cày Nam tác đ ng c a t nhiên c a ng i trình phát tri n kinh t xã h i; - K t qu nghiên c u, tính toán đ xu t gi i pháp công trình kè ch ng xói l , b o v b sông M Cày M c đích c a đ tài lu n v n: - Phân tích đánh giá gi i pháp ch ng s t l , n đ nh b sông, b o v khu dân c , k t c u h t ng ng b ng sông C u Long ( BSCL) - Nghiên c u, tính toán đ xu t gi i pháp k t c u công trình ch ng xói l , b o v b sông, khu v c th tr n M Cày, huy n M Cày Nam Nh ng yêu c u th c hi n lu n v n (n u có): - T ng h p ki n th c h c, tham kh o tài li u liên quan, d đ c a ng ih i s giúp ng d n gi i quy t v n đ đ t ra, th c hi n n i dung nghiên c u c a đ tài lu n v n - Các gi i pháp công trình, gi i pháp k t c u công trình b o v b sông s đ c xây d ng d a c s u ki n t nhiên khu v c th tr n M Cày, c s ng d ng v t li u m i, công ngh m i nh m t ng thêm tu i th công trình, t ng thêm v m quan c a khu đô th phù h p v i quy ho ch phát tri n c a đ a ph ng Các công vi c th c hi n có liên quan đ n lu n v n a) Các môn h c h c viên h c d ki n l a ch n h c nh ng môn có liên quan đ n đ tài: C h c đ t nâng cao, th y v n công trình nâng cao, ph ng pháp lu n nghiên c u khoa h c, ph ng pháp mô hình toán b) Nh ng thành tích nghiên c u, công vi c làm có liên quan đ n đ tài: Tp H Chí Minh , ngày 17 tháng n m 2014 NG I NG KÝ (Ký, ghi rõ h tên) Nguy n V n Hi u M CL C Tính c p thi t c a M c đích c a tài: tài: Cách ti p c n ph ng pháp nghiên c u: K t qu d ki n đ t đ c: N I DUNG C A LU N V N CH NG 1: T NG QUAN CH NG 2: CÁC C N C CH NG 3: GI I PHÁP B O V B VÀ C S KHOA H C SÔNG K T LU N TÀI LI U THAM KH O K HO CH TH C HI N: 10 Ý KI N C A NG Ý KI N C A B IH NG D N 11 MÔN 11 Ý KI N C A H I NG KHOA H C CHUYÊN NGÀNH 11 M U: Tính c p thi t c a tài: Huy n M Cày Nam nói chung th Tr n M Cày nói riêng chi m m t v trí quan tr ng s phát tri n kinh t xã h i c a t nh B n Tre ây đ u m i giao thông c a qu c l 57 huy n đ a bàn t nh qu c l 60 t nh lân c n V nh Long, Trà Vinh, Ti n Giang V m t giao thông v n t i th y, huy n M Cày Nam n i t p trung c a nhánh sông ch y t sông Hàm Luông qua sông C Chiên nên r t thu n l i cho vi c giao th đ ng hàng hóa b ng ng th y Bên c nh nh ng u ki n thu n l i trên, khu v c có nh ng nét n i b t chung c a m t khu ch vùng sông n nh p c a r t nhi u lo i hàng hóa đ c BSCL v i cu c s ng buôn bán nh n c giao th ng không nh ng t nh B n Tre mà v i nhi u t nh khác lân c n Trong kho ng h n m t th p k g n đây, b m t c a huy n M Cày Nam thay đ i m t cách nhanh chóng v i nhi u nhà c a, c s s n xu t, c s nuôi tr ng th y s n đ bên b sông M Cày làm cho đ i s ng ng c xây d ng d c theo hai i dân ngày nâng cao Tuy nhiên vi c xây d ng nhà c a, c s s n xu t n n c c l n chi m b sông làm nh h ng không nh đ n kh n ng thoát l , truy n tri u c a sông Ti n t ho t đ ng dân sinh kinh t x th i tr c ti p xu ng sông làm cho môi tr ng n c sông M Cày ngày b ô nhi m nghiêm tr ng M c dù M Cày m t sông nh thu c l u v c sông Hàm Luông C Chiên nh ng l i n m n đ ng th y huy t m ch nên l ng tàu thuy n l u thông, v n chuy n hàng hóa r t l n, có nhi u sà lan có tr ng t i hàng tr m t n qua l i m i ngày m t nh ng nguyên nhân tr c ti p gây s t l b sông Vì v y, nh ng n m g n đây, g n li n v i s phát tri n kinh t xã h i c a huy n M Cày Nam hi n t ng s t l b sông x y t i r t nhi u khu v c, gây nên nh ng thi t h i l n v đ t đai tài s n c a ng i dân Ng i dân sinh s ng hai bên b sông M Cày, khu v c th tr n h t s c lo l ng hi n t ng s t l b ngày m nh có xu h ng xâm nh p sâu vào khu dân c Trong nh ng n m qua, Chính quy n c p c a t nh B n Tre đ u t r t nhi u vào vi c xây d ng công trình kè b o v b sông M Cày Tuy nhiên, nh h ng c a bi n đ i khí h u tác đ ng c a trình phát tri n kinh t xã h i nên xu th s t l b sông ngày tr nên tr m tr ng n u bi n pháp k p th i đ b o v b tính m ng tài s n c a ng i dân s b đe d a nghiêm tr ng Vì th , vi c xây d ng n kè đ b o v b sông M Cày kh i b s t l , làm t ng kh n ng thoát l , truy n tri u c a sông, đ ng th i t o v m quan cho khu v c đô th h t s c c n thi t, đáp ng đ ng c mong mu n c a i dân khu v c nói riêng huy n, t nh nói chung Tuy n kè b o v b s t o u ki n thu n l i cho vi c xây d ng h th ng k t c u h t ng khu v c góp ph n phát tri n kinh t xã h i c a Th tr n M Cày, đ nâng Th tr n lên thành đô th lo i IV làm ti n đ đ Th tr n M Cày s tr thành Th xã sau n m 2015 theo đ nh h ng phát tri n c a T nh Vì v y, đ tài “Nghiên c u đ xu t gi i pháp công trình kè ch ng s t l b o v b sông M Cày, khu v c Th tr n M Cày, t nh B n Tre” r t c n thi t c p bách M c đích c a tài: - Phân tích đánh giá gi i pháp ch ng s t l , n đ nh b sông, b o v khu dân c , k t c u h t ng ng b ng sông C u Long ( BSCL) - Nghiên c u, tính toán đ xu t gi i pháp k t c u công trình ch ng xói l , b o v b sông, khu v c th tr n M Cày, huy n M Cày Nam Cách ti p c n ph ng pháp nghiên c u: 3.1 Cách ti p c n - tài lu n v n liên quan đ n v n đ gi i pháp công trình b o v b sông cho m t vùng nghiên c u c th , v y s ti p c n t th c ti n qua vi c u tra, kh o sát nh ng di n bi n v lòng sông, b sông vùng nghiên c u nh ng khu v c t ng t khác t nh k t h p v i quay phim, ch p nh, ph ng v n ngành ch c n ng ng i dân đ a ph ng t i nh ng vùng b sông b s t l đ tìm hi u nguyên nhân - Ti p c n t ngu n thông tin (trên m ng, tài li u thu th p t đ tài, d án có liên quan), t ngu n tri th c khoa h c (các đ tài, đ án th c hi n) đ gi i quy t v n đ - Ti p c n theo h ng t ng quát, b n v ng đ l a ch n gi i pháp h p lý nghiên c u 3.2 Ph ng pháp nghiên c u - Ph ng pháp u tra, kh o sát, th c đ a đ thu th p, c p nh t thông tin v tình hình s t l b sông khu v c nghiên c u; - Ph ng pháp k th a k t qu nghiên c u t đ tài, d án có v xói l b sông t i t nh BSCL, có t nh B n Tre; - Ph ng pháp phân tích, th ng kê, x lý s li u th c đo tích l y đ c, sau ch n l c b s li u đáng tin c y đ s d ng n i dung nghiên c u c a đ tài - Các ph ng pháp mô hình toán đ mô ph ng trình th y đ ng l c, tính toán k t c u cho công trình khu v c nghiên c u K t qu d ki n đ t đ c: - T ng quan đ c m u ki n t nhiên, dân sinh, kinh t , xã h i, môi tr ng c a Th tr n M Cày huy n M Cày Nam, t nh B n Tre; - Tình hình nghiên c u n c a đ tài; - C s d li u v đ a hình, đ a ch t, thu v n tình hình s t l b sông M Cày, khu v c Th tr n M Cày - c cò liên quan đ n n i dung K t qu nghiên c u, tính toán đ xu t gi i pháp công trình 78 a) Tr ng h p ng thoát n c ho t đ ng t t: - Áp l c ch đ ng E a c a đ t tác d ng lên t Cát đ p l y ng (tính cho lm dài) = 200 E a = 0,5K a đ H2 + q.K a H = 0,5.0,49.1,8.1,82 + 0,3.0,49.1,8 = 1,69T K a = tg ( 450 − ϕ ) = tg ( 450 − 20 ) = 0,49 - Áp l c b đ ng E p c a đ t tác d ng lên t - L c ch ng tr ng : nh nên b qua t (b qua s tham gia ch ng tr t c a c c): F ct = N.tg + c.L = 4,818.tg3,26+0,80.1,2= 1,23T - L c gây tr t: F gt = E a = 1,69T - H s an toàn n đ nh ch ng tr K = t ph ng: Fct 1,23 = = 0,61 < [ K ] = 1,1 nt Fgt 1,2.1,69 K t lu n: Công trình không đ m b o n đ nh tr t ph ng, c n có bi n pháp x lý b) Tr ng h p ng thoát n c b t c ngh n: - Áp l c ch đ ng E a c a đ t tác d ng lên t ng (tính cho 1m dài) E a1 = 0,5K a đ H + q.K a H = 0,5.0,49.1,8.0,72 + 0,3.0,49.0,7 = 0,32T E a2 = 0,5[(K a đ H + q K a ) + (K a đ H + q K a )].H = 0,5[(0,49.1,8.0,7 + 0,3.0,49) + (0,49.0,65.1,1 + (0,3 + 1,8.0,7).0,49)].1,1 = 1,03T K a = tg (450 − - Áp l c n ϕ ) = tg (450 − c tác d ng lên t 20 ) = 0,49 ng: E n = H2 /2 = 0,5.1,12 = 0,605T 79 - L c ch ng tr t: F ct = N.tg + c.L = 4,818.tg3,26 + 0,80.1,2 = 1,23T - L c gây tr t: F gt = E a1 + E a2 +E n = 0,32 + 1,03 + 0,605 = 1,955T - H s an toàn n đ nh ch ng tr K = t ph ng: Fct 1,23 = = 0,52 < [ K ] = 1,1 nt Fgt 1,2.1,955 K t lu n: Công trình không đ m b o n đ nh tr t ph ng, c n có bi n pháp x lý Do không th đ t t ng tr c ti p lên n n t nhiên ho c c tràm (vì l c kháng c t m t ti p xúc gi a n n có c tràm b n đáy không xác đ nh xác) nên s d ng bi n pháp c c BTCT h p lý - Ki m tra m t tr + L c kháng tr t t i b n đáy tu ng: t thép c c ch u : N c = F a (4 18).R c n /L = 10,18.1700.6/10 = 10383kg = 10,38T + L c ch ng tru t: F ct = 1,92 + 10,38 = 12,30T H s an toàn n đ nh ch ng tr K = t ph ng: Fct 12,30 = = 5,24 > [ K ] = 1,1 nt Fgt 1,2.1,955 V y công trình đ m b o n đ nh tr 3.3.3.3 t ph ng có c c BTCT tham gia n đ nh l t : ki m tra n đ nh ch ng l t ta tính môment ch ng l t môment gây l t c a t t c l c đ i v i m chân t thoát n c b t c ngh n: ng phía sông tính cho tr ng h p ng 80 - T ng môment ch ng l t: M cl = P 0,2+ P 0,44+ P 0,26+ + P 0,92+ P 0,88 = 0,125.0,2+0,82.0,44+0,56.0,26+0,675.0,92+1,638.0,88 = 2,59Tm - T ng môment gây l t: M gl = n t (1,33.E a1 + 0,46.E a0 + 0,37.E n ) = 1,2.(1,33.0,32 + 0,46.1,03 + 0,37.0,605) = 1,35Tm H s an toàn ch ng l t K = M cl 2,59 = = 1,92 > [ K ] = 1,15 1,35 M gl V y s tham gia c a c c, t ng v n đ m b o an toàn ch ng l t 3.3.4 Tính toán x lý n n 3.3.4.1 Tr ng h p n n không x lý ng su t d i đáy móng: 6e N σ max,min = (1 ± ) F L 1) a Tr ng h p v t thoát n c không ho t đ ng: - T ng l c đ ng môment: Ntt = n tt 3,818T.20 = 1,05.3,818.20 = 80,178T M = M cl - M gl = (2,59 - 1,35).20 = 24,80Tm - Di n tích đáy móng: F = 1,2.20= 24m2 - l ch tâm: e = M/N - L/2 = 24,80/80,178 - 1,2/2 = -0,29m σ max,min = max = 6.0,29 80,178 ) (1 ± 1,2 24 8,18T/m2; = -1,50T/m2; tb = 3,34T/m2 81 b Tr ng h p v t thoát n c ho t đ ng t t: - T ng l c đ ng: N= n tt 4,818T.20 = 1,05.4,818.20 = 101,17T - T ng môment ch ng l t M cl = (P 0,2 + P 0,44 + P 0,26 + P 0,92 + P 0,88).20 = (0,125.0,2+0,82.0,44+0,56.0,26+0,675.0,92+1,638.0,88).20 = 51,80Tm - T ng môment gây l t M gl = n E a 0,7= 1,2.1,69.0,6.20= 24,34Tm M = M cl - M gl =51,80 – 24,34= 27,46Tm - Di n tích đáy móng: F = 1,2.20=24m2 - l ch tâm: e = M/N - L/2 = 27,46/101,17 – 1,2/2 = -0,33m 101,17 6.0,33 (1 ± ) 24 1,2 2 max = 11,17T/m ; = -2,74T/m ; σ max,min = tb = 4,22T/m2 82 Kh n ng ch u t i c a đ t n n: 2) B ng 3.3: Các ch tiêu c lý, kích th c, c ng đ c a đ t n n Các ch tiêu c lý c a đ t n n Góc ma sát = 3,26 L c dính đ n v C= 0,80 Tr ng l ng riêng = 0,650 kh i móng H s đk làm vi c c a móng m= 1,00 Kích th c ph n móng ti p xúc v i đ t n n B r ng móng B= 1,20 Chi u dài móng L= 20,00 Chi u sâu chôn móng h m = 0,30 Các h s : A 1/4 = 0,048 B= 1,21 D= 3,43 C ng đ TC c a đ t n n R tc = 3,02 T/m2 T/m3 m m m T/m2 Nh n xét: - Tr t id ng h p thông th ng (v t thoát n c ho t đ ng t t) Ki m tra s c ch u i đáy móng : R tc = 3,02T/m2 < 1,2R tc = 3,62T/m2 < - Tr tb = 4,22T/m2: không th a max = 11,17T/m2: không th a ng h p đ c bi t: v t thoát n c không ho t đ ng, d i đáy móng xu t hi n ng su t âm làm gi m b m t ti p xúc kh n ng ch u t i c a móng, đ ng th i không đ m b o tr 1,2R tc = 3,62T/m2< ng h p : max = 8,18T/m2: không th a