Nghiên cứu đề xuất giải pháp đảm bảo ổn định chống sạt lở cho tuyến đường đê kè kết hợp tại xã quảng công, tỉnh thừa thiên huế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - HỒ NGỌC ANH TUẤN C C R L T NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH CHỐNG SẠT LỞ CHO TUYẾN ĐƯỜNG ĐÊ - KÈ KẾT HỢP TẠI XÃ QUẢNG CÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐÀ NẴNG - NĂM 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - HỒ NGỌC ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH CHỐNG SẠT LỞ CHO TUYẾN ĐƯỜNG ĐÊ - KÈ KẾT HỢP TẠI XÃ QUẢNG CÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ C C R L T DU Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Châu Trường Linh NCS Nguyễn Thanh Quang ĐÀ NẴNG - NĂM 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu kết tính tốn đưa luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả C C Hồ Ngọc Anh Tuấn DU R L T MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề .1 Đối tượng nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn đề tài nghiên cứu .2 Bố cục luận văn .2 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIA CƯỜNG TUYẾN ĐƯỜNG - ĐÊ - KÈ KẾT HỢP 1.1 Nguyên lý làm việc ổn định đường - đê kết hợp 1.1.1 Nguyên lý làm việc đê biển 1.1.2 Nguyên lý làm việc đường 1.1.3 Nguyên lý làm việc Đường - Đê kết hợp .4 1.2 Một số vấn đề gây ổn định đê biển thường gặp .5 1.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn ổn định tuyến đường - đê - kè kết hợp 1.3.1 Lý thuyết tính tốn ổn định a Lý thuyết phân tính ổn định mái dốc theo LEM b Lý thuyết tính ổn định mái dốc theo FEM .8 1.3.2 Trường hợp tính tốn áp dụng cho tính ổn định đường - đê - kè kết hợp.8 a Trường hợp bình thường (tổ hợp tải trọng bản) .8 b Trường hợp bất thường (tổ hợp tải trọng đặc biệt) .8 c Đê vùng mưa nhiều (lượng mưa trung bình năm từ 2000mm trở lên) 1.3.3 Phần mềm ứng dụng 1.3.4 Một số tiêu chuẩn áp dụng tính tốn 10 a Thiết kế cơng trình đê - kè .10 b Thiết kế cơng trình giao thơng .10 1.4 Các biện pháp gia cường ổn định đê biển 10 1.4.1 Biện pháp gia cường ổn định mái đê phía biển 10 a Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn 11 b Gia cố mái đê nhựa đường (Bituminous Revetments) 13 c Thảm bê tông 13 C C DU R L T d Thảm đá, rọ đá 14 e Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp 14 1.4.2 Biện pháp gia cường ổn định chân kè đê biển 15 1.4.3 Biện pháp công trình bảo vệ bờ biển từ bãi biển 17 Kết luận chương 19 Chương 2: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĐƯỜNG BỜ XÃ QUẢNG CƠNG VÀ XU HƯỚNG XĨI LỞ 20 2.1 Giới thiệu tổng quan cơng trình tuyến đường- đê - kè kết hợp xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế .20 2.1.1 Điều kiện tự nhiên 20 a Vị trí địa lý 20 b Điều kiện địa hình 20 c Điều kiện địa chất 21 d Đặc điểm khí tượng, thủy văn 21 2.1.2 Tình hình kinh tế xã hội 26 a Tình hình dân sinh kinh tế khu vực dự án .26 b Các ngành nghề sản xuất, sở hạ tầng .26 2.2 Khảo sát đánh giá trạng đường bờ xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế 27 C C DU R L T 2.2.1 Đánh giá chung hình sạt lở khu vực nghiên cứu 27 2.2.2 Đánh giá diễn biến xói bồi xác định nguyên nhân sạt lở bờ biển hư hỏng kè biển xã Quảng Công .28 a.Diễn biến xói bồi khu vực nghiên cứu .28 b Phân tích ngun nhân xói lỡ bờ biển 30 2.3 Thống kê hình thái ổn định đề xuất mặt cắt ngang tính tốn 34 2.3.1 Thống kê hình thái ổn định 34 a Xói chân bãi phía biển 34 b Mất ổn định mái phía biển 35 c Mất ổn định phá hủy nhỏ 35 2.3.2 Phân tích đánh giá trạng mơ hình số 36 a Số liệu mơ hình 36 b Kết tính tốn 39 2.4 Sự cần thiết phải xử lý ổn định, bền vững hóa tuyến đê .44 Kết luận chương 45 Chương 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH BỀN VỮNG TUYẾN ĐƯỜNG - ĐÊ - KÈ KẾT HỢP TẠI XÃ QUẢNG CÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ .46 3.1 Đề xuất giải pháp thiết kế ổn định cơng trình 46 3.1.1 Xây dựng phương án 46 a.Giải pháp tổ chức quản lý khai thác .46 b Giải pháp kỹ thuật 47 3.1.2 Phân tích giải pháp đưa 48 a Ứng dụng vật liệu giải pháp đưa .48 b Cơ sở phân tích ưu nhược điểm phương án 50 3.2 Tính tốn ổn định trượt theo giải pháp đề xuất 51 3.2.1 Mục đích .51 3.2.2 Lựa chọn mặt cắt ngang kiểm tra 52 3.2.3 Trường hợp tính tốn 56 3.2.4 Thơng số mơ hình tính tốn .56 a Thông số vật liệu 56 b Thông số mực nước tính tốn 57 c Thông số tải trọng xe .58 3.2.5 Kết tính tốn giải pháp 58 a Kết tính tốn ổn định mái kè 58 b Kết tính tốn mơ men lớn cọc BTCT chân kè .60 c Kết q tính tốn chuyển vị ngang lớn cọc BTCT chân kè 62 d Kết q tính tốn độ lún đường 63 3.2.6 Kết tính tốn giải pháp 65 a Kết tính tốn ổn định mái kè 65 b Kết q tính tốn độ lún đường 67 3.3 Phân tích lựa chọn giải pháp 68 3.3.1 Yêu cầu kỹ thuật 68 3.3.2 Yêu cầu kinh tế 69 Kết luận chương 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 Kết luận 71 Kiến nghị 72 Hạn chế đề tài 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ C C DU R L T NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH CHỐNG SẠT LỞ CHO TUYẾN ĐƯỜNG - ĐÊ - KÈ KẾT HỢP TẠI XÃ QUẢNG CÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Học viên : Hồ Ngọc Anh Tuấn Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng Mã số : 85.80.205 Khóa K36 – Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt: Do chịu tác động biến đổi khí hậu tồn cầu, ảnh hưởng nước biển dâng, tình hình bão áp thấp nhiệt đới diễn biến bất thường làm vị trí Quảng Cơng, Quảng Ngạn huyện Quảng Điền xói lở bờ biển thời gian gần Nội dung luận văn khảo sát đánh giá trạng đường bờ gồm: đánh giá tình hình chung, diễn biến xói bồi xác định nguyên nhân, thống kê hình thái ổn định kết hợp với phân tích mơ hình số phần mềm Plaxis Từ cấp thiết phải xử lý ổn định, bền vững hóa tuyến đê, nội dung luận văn đề xuất giải pháp gia cường ổn định tuyến đường – đê – kè kết hợp gồm: gia cố ổn định chân đê, gia cố ổn định mái đê ổn định tuyến đường đê Thơng qua kết tính tốn ổn định giải pháp đưa với hai nhóm giải pháp gồm sử dụng cừ ván BTCT dự ứng lực ống buy BTĐS, đồng thời phân tích yếu tố kinh tế – kỹ thuật, luận văn đề xuất sử dụng cừ ván SW300 có L = 7m làm giải pháp gia cường ổn định chân đê Từ khóa: Quảng Cơng; xói lỡ bờ biển; Plaxis; ổn định; đường – đê – kè kết hợp; cừ ván BTCT dự ứng lực C C R L T STREET ROAD -DUE - COMBINATION IN QUANG CONG COMMUNE, THUA THIEN HUE PROVINCE DU Abstract: Due to the impact of global climate change, the influence of sea level rise, typhoon situation and tropical low pressure has caused the system of sea embankment Quang Cong commune, Thua Thien Hue province coastal erosion in recently Thesis survey showing assessment of the status of the coastlineinclude: general situation assessment, erosion performance and identification of causes, statistics of destabilizing forms combined with analysis numerical model using Plaxis software From the treatment of stable processing, sustainable dike road, contents thesis proposed solution stability reinforced road - dike embankment combination include: stability of dike foundation; stability of dike slopes against sliding and stability of dike road Through the results of a stable calculation of solutions launched with two groups of solutions comprising the use of prestressed concrete sheet piles or concrete cylinder piles While analyzing economic – technical factors, thesis suggested using SW300 piles with L = 7m as solution stability reinforced of dike foundation Keywords: Quang Cong commune; coastal erosion; Plaxis software; stability; dyke road; prestressed concrete sheet piles DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 Tên bảng Trang Hệ số an tồn ổn định mái đê (kè) Vận tốc gió trạm Huế (TCVN 4088:1985) 22 22 Vận tốc gió trạm Cồn Cỏ (từ năm 1976 ÷ 2000) Các bão đổ bộ, ảnh hưởng đến khu vực dự án (1952-2009) 22 Mực nước trạm hải văn Cồn Cỏ từ năm 2005 đến 2007 24 Các giá trị mực nước tính tốn khu vực nghiên cứu 25 Áp lực sóng lên mái bờ vận tốc dịng rút sóng mái bờ 31 Bảng tiêu lý lớp đất 36 Xây dựng phương án xử lý ổn định chân đê chống tác động 47 sóng Bảng tiêu lý lớp đất - Lớp cát hạt trung 57 Thông số cừ ván BTCT tường đỉnh kè 57 Thông số ống buy BTĐS 57 Thông số vải địa kỹ thuật 57 Hệ số ổn định SF MCN1 theo giải pháp 59 Hệ số ổn định SF MCN2 theo giải pháp 60 Mô men lớn cọc BTCT chân kè MCN1 theo 61 giải pháp Mô men lớn cọc BTCT chân kè MCN2theo 61 giải pháp Chuyển vị ngang lớn cọc BTCT chân kè MCN1 62 theo giải pháp Chuyển vị ngang lớn cọc BTCT chân kè MCN2 63 theo giải pháp Độ lún đường với MCN1 theo giải pháp 64 Độ lún đường với MCN2 theo giải pháp 65 Hệ số ổn định SF MCN1 theo giải pháp 66 Hệ số ổn định SF MCN2 theo giải pháp 67 Độ lún đường với MCN1 theo giải pháp 67 Độ lún đường với MCN2 theo giải pháp 68 Dự toán sơ theo giải pháp 69 C C DU R L T DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Tên bảng Trang Sơ đồ mô tả trạng thái ứng suất - mặt đường tác dụng tải trọng bánh xe Sơ đồ tầng, lớp kết cấu áo đường mềm kết cấu nền4 áo đường Sơ đồ tổng quát thành phần kết cấu mặt cắt thiết kế đê biển Các loại hình ổn định đê biển Việt Nam Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với mặt trượt trịn Các hình thức kè bảo vệ bờ mái đê 10 Gia cường mái đê biển đá lát khan - bê tông lắp ghép 11 Cấu kiện bê tông lắp ghép 11 Một dạng cấu kiện gia cố đê biển cấu kiện bê tông 12 Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan 12 Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột 12 Kè đê biển bảo vệ mái đá xếp phủ nhựa đường 13 Thảm bê tông liên kết dây cáp 13 Thảm bê tông sử dụng làm kè đê biển 14 Kè bảo vệ mái thảm rọ đá 14 Một số biện pháp kỹ thuật gia cố mái đê 15 Vải địa kĩ thuật dùng gia cố lớp bảo vệ mái 15 Một số dạng chân kè xây dựng nước ta 16 Kè mỏ hàn Nghĩa Hưng Nam Định 18 Hệ thống đê giảm sóng bờ biển Nhật Bản 18 Trồng chắn sóng Cà Mau 18 Nuôi bãi nhân tạo để tạo bờ biển 19 Vị trí tuyến kè Quảng Cơng 20 Hệ thống đầm phá Tam Giang - Cầu Hai thông với biển qua qua 28 hai cửa Thuận An Tư Hiền Sự biến động hai cửa Thuận An Tư Hiền theo thời gian 30 Sóng lớn đánh sát đường bờ xã Quảng Công 31 Phân bố chế độ sóng tháng từ tháng đến 12 10 năm 32 (1997÷2006) Đụn cát dốc phía trước mặt biển 33 C C DU R L T 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 3.1 3.2 3.3 3.4 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 Con đường chủ đạo bờ biển bị thiệt hại đợt bão lớn Ketsana (29/9/2009) Mirinae (02/11/2009) Hiện trạng bờ biền Km0+150 năm 2018 Hiện trạng bờ biền Km0+500 năm 2018 Hiện trạng mái biển Km0+850 năm 2018 Hiện trạng mái biển Km1+200 năm 2018 Đường giao thông bị sạt lở Km1+350 năm 2018 Đường giao thông bị sạt lở Km1+500 năm 2018 Mặt cắt ngang trạng đầu tuyến (MCN1) (thực tế) Mặt cắt ngang trạng đầu tuyến (MCN1) Mặt cắt ngang trạng cuối tuyến (MCN2) (thực tế) Mặt cắt ngang trạng cuối tuyến (MCN2) Mặt trượt nguy hiểm tính toán Plaxis theo MCN đoạn đầu tuyến Hệ số ổn định tính tốn Plaxis theo MCN đoạn đầu tuyến (K=1,156) Mặt trượt nguy hiểm tính tốn (có xét đến xói chân) Plaxis theo MCN đoạn đầu tuyến Hệ số ổn định tính tốn (có xét đến xói chân) Plaxis theo MCN đoạn đầu tuyến (K=0.996) Mặt trượt nguy hiểm tính tốn Plaxis theo MCN đoạn cuối tuyến Hệ số ổn định tính tốn Plaxis theo MCN đoạn cuối tuyến (K=1.165) Mặt trượt nguy hiểm tính tốn (có xét đến xói chân) Plaxis theo MCN đoạn cuối tuyến Hệ số ổn định tính tốn (có xét đến xói chân) Plaxis theo MCN đoạn cuối tuyến (K=1.001) Đê biển Cát Hải - Hải Phỏng kiên cố hóa đan Hohl-quader Cấu kiện Hohlquader kết hợp đá hộc đổ rối chân đê Trải vải địa kỹ thụât tầng lọc mái kè Vải địa kỹ thuật kết hợp cấu kiện lát mái BTĐS mái đê Cừ ván BTCT sử dụng cho giải pháp Mơ hình MCN1 mơ Plaxis theo giải pháp MCN1 thiết kế theo giải pháp Ống buy BTĐS sử dụng cho giải pháp Mơ hình MCN1 mơ Plaxis theo giải pháp C C DU R L T 33 34 34 35 35 36 36 37 38 38 39 40 40 41 41 42 42 43 43 48 49 49 50 53 53 53 54 54 C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... thể - Xác định nguyên nhân gây ổn định tuyến đường - đê - kè kết hợp; đánh giá ổn định đê trạng khu vực nghiên cứu; - Đề xuất giải pháp ổn định chống sạt lở cho tuyến đường - đê - kè kết hợp. .. điểm - Đề xuất giải pháp ổn định chống sạt lở cho tuyến đường - đê - kè kết hợp xã Quảng Công, tỉnh Thừa Thiên Huế C C DU R L T 2 Mục tiêu nghiên cứu 3.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu đề xuất giải. .. BÁCH KHOA - HỒ NGỌC ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH CHỐNG SẠT LỞ CHO TUYẾN ĐƯỜNG ĐÊ - KÈ KẾT HỢP TẠI XÃ QUẢNG CÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ C C R L T DU Chuyên