Kết cấu của cụng trỡnh cú dạng tường gúc cao 2,5 m trờn hệ cọc BTCT, kớch thước cọc là 35*35 cm, khoảng cỏch giữa cỏc cọc là 1,25 m. Cọc đúng sõu xuống cao trỡnh -22,6 m, sõu vào trong lớp cỏt ớt nhất là 1,0 m. Mỏi bờ sụng được trải rọ đỏ để chống xúi, từ cao trỡnh 0,0 m đến cao trỡnh -2,31 m. Ở chõn mỏi bờ sụng cú lăng thể đỏ rộng 3,5 m và cao 1,0 m. Hỡnh 2.31 thể hiện mặt cắt ngang kố nhà thời Lasan Mai Thụn. Cụng trỡnh cho đến nay vẫn cũn tồn tại (xem hỡnh 2.32) nhưng nguy cơ mất ổn định là vấn đề được xem xét và đề xuất giải phỏp phũng chống.
Hỡnh 2.31. Kết cấu cắt ngang cụng trỡnh kố nhà thờ LaSan Mai Thụn, Bỡnh Thạnh, TP Hồ Chớ Minh
Vị trớ khu vực kố nhà thờ Lasan Mai Thụn
Hỡnh 2.32. Kố nhà thờ LaSan Mai Thụn, Bỡnh Thạnh, TP HCM
2.3.6. Cụng trỡnh kố thị xĩ Sa Độc, sụng Sa Độc
Kố bào vệ bờ sụng Sa Đéc (hỡnh 2.33) gồm 3 hạng mục cụng trỡnh , đú là đập khúa rạch Nhà Thương (cụng trỡnh chủ động), kố gia cố bờ (NH1, K1, NH2 và NH3 - cụng trỡnh bị động) và kờnh dẫn giao thụng thủy (cụng trỡnh chủ động).
Đập khoỏ rạch Nhà Thương là đập đất, cú tỏc dụng ngăn chặn dũng chảy từ sụng Tiền qua rạch Nhà Thương - một trong những nguyờn nhõn chủ yếu tạo nờn hố xúi tại ngĩ ba rạch Nhà Thương và sụng Sa Đéc, gõy ra xúi lở bờ sụng Sa Đéc khu vực thị xĩ. Kố gia cố bờ sụng Sa Đéc tại thị xĩ cú tỏc dụng ngăn chặn triệt để xúi lở bờ sụng, ổn định thị xĩ Sa Đéc.
Kờnh dẫn giao thụng thủy nhằm phục hồi lại tuyến giao thụng thủy nối liền sụng Tiền và sụng Sa Đéc, trả lại điều kiện giao thụng thuỷ bỡnh thường, bảo đảm mụi trường khụng cú những xỏo trộn lớn.
Hỡnh 2.33. Mặt bằng tổng thể cụng trỡnh kố sụng Sa Độc, tỉnh Đồng Tháp
Cho đến nay, cụng trỡnh vẫn hoạt động tốt, tuy nhiờn cần phải xem xét diễn biến lũng dẫn và tỏc động của nú đến cụng trỡnh.
2.4. Phõn tớch cỏc nguyờn nhõn gõy hư hỏng cỏc cụng trỡnh bảo vệ bờ khu vực nghiờn cứu
2.4.1. Đối với cụng trỡnh quy mụ đơn giản - cụng trỡnh dõn gian
2.4.1.1. Ưu điểm
- Đõy là dạng cụng trỡnh đơn giản nhất, ớt tốn kém nhất nhưng đĩ đem lại hiệu quả cao về mặt bảo vệ bờ trờn phạm vi rộng;
- Về mặt thủy lực: cỏc loại cõy trồng như dừa nước, mắm, bần … cỏc phờn liếp, cọc cừ gỗ tạo ra sức cản lớn khi cú súng (do giú, tàu thuyền) và dũng chảy tỏc động, giảm năng lượng của súng và dũng chảy, giảm khả năng bị phỏ vỡ kết cấu đất bờ sụng; - Về mặt địa chất thổ nhưỡng: cõy trồng cú bộ rễ ăn sõu vào đất bờ, làm tăng độ chặt của đất bờ, làm tăng chỉ tiờu cơ lý của đất, tăng khả năng chống lại súng và dũng chảy tỏc động;
- Về kết cấu: cọc, cừ gỗ cắm sõu trong đất cú tỏc dụng chống lại lực ngang. Cỏc bao tải cỏt, xà bần (gạch vỡ) cú gúc ma sỏt trong lớn, làm giảm ỏp lực ngang tỏc dụng lờn kết cấu.
2.4.1.2. Nhược điểm và nguyờn nhõn gõy hư hỏng cụng trỡnh
Loại cụng trỡnh này chỉ cú thể tồn tại được ở những khu vực cú chiều sõu dũng chảy nhỏ, nơi cú tốc độ dũng chảy thấp, khụng cú khả năng chống xúi sõu. Hầu hết cỏc cụng trỡnh đơn giản dựa trờn kinh nghiệm của nhõn dõn, chưa cú tổng kết, hướng dẫn của cỏc cơ quan chức năng. Một số nguyờn nhõn dẫn đến hư hỏng cỏc cụng trỡnh dạng này là:
- Cỏc loại phờn liếp, cọc cừ gỗ dễ bị mục nỏt trong mụi trường mực nước, nhiệt độ thay đổi, nhất là ở cỏc vựng cú mực nước dao động do triều;
- Chưa cú loại dạng cõy phự hợp ỏp dụng cho cỏc vựng cú những điều kiện tự nhiờn khỏc nhau.
2.4.2. Đối với cụng trỡnh bỏn kiờn cố
2.4.2.1. Ưu điểm
Bảo vệ được cơ sở hạ tầng ở mức độ trung bỡnh, với kinh phớ khụng lớn, khống chế được thế sụng, ngăn chặn sạt lở tiếp tục xảy ra.
2.4.2.2. Nhược điểm và nguyờn nhõn gõy hư hỏng cụng trỡnh
Tuổi thọ cụng trỡnh khụng cao do một số nguyờn nhõn sau:
- Khụng cú tầng lọc ngược: hầu hết hư hỏng ở cụng trỡnh dạng này là do cụng trỡnh thiếu tầng lọc ngược hoặc tầng lọc ngược khụng bảo đảm thoỏt nước. Dũng chảy thấm (do súng, mưa, triều …) từ trong bờ ra mang theo đất bờ ra ngồi làm phớa sau kố bị rỗng.
- Mất ổn định cục bộ theo phương đứng do xúi chõn kố (xem hỡnh 2.34). Do chưa dự phũng xúi (bảo vệ chõn kố đủ sõu dưới tỏc động của dũng chảy trong sụng rạch, dũng chảy do súng gõy ra). Khi đú, chõn kố bị rỗng, mỏi bờ kố bị lỳn, sụt kéo theo đất, cỏt theo phương đứng ra ngồi.
Tường Bờ tụng - Cần Thơ - sụng Hậu Tường cừ BT - Tiờ̀n Giang - sụng Tiờ̀n
Tường Bờ tụng - Cà Mau - sụng Cửa Lớn Kố khu vực bán đảo Thanh Đa, Tp.HCM Hỡnh 2.34. Hiợ̀n tượng hư hỏng các cụng trỡnh kố bán kiờn cụ́
2.4.3. Đối với cụng trỡnh kiờn cố
2.4.3.1. Ưu điểm
Hầu hết cỏc cụng trỡnh kiờn cố đĩ được tớnh toỏn đầy đủ theo cỏc quy trỡnh, quy phạm hiện hành, tũn thủ trỡnh tự xõy dựng cơ bản của nhà nước đặc biệt đĩ quan tõm đến vấn đề xúi sõu, tuổi thọ cụng trỡnh cao;
Bảo vệ an tồn cơ sở hạ tầng của nhà nước và nhõn dõn, đặc biệt ở cỏc thành phố, thị xĩ, thị trấn, cỏc khu tập trung dõn cư;
Hầu như cỏc cụng trỡnh dạng này đều là loại gia cố bờ, ớt tỏc động đến dũng chảy, do vậy ảnh hưởng của chỳng đến lũng dẫn là khụng đỏng kể, làm cho dũng sụng vẫn giữ nguyờn trạng thỏi tự nhiờn.
2.4.3.2. Nhược điểm và nguyờn nhõn gõy hư hỏng cụng trỡnh
a. Chưa cú quy hoạch tổng thể
Hầu hết cỏc cụng trỡnh đĩ thi cụng chưa cú quy hoạch chỉnh trị tổng thể của sụng rạch cũng như đoạn sụng rạch nơi cú cụng trỡnh, chưa lường trước những diễn biến phức tạp do cụng trỡnh gõy ra đối với bản thõn nú cũng như cỏc khu vực lõn cận (hỡnh 2.35). Ngay cả cỏc cụng trỡnh kố khỏc đĩ xõy dựng trờn cỏc dũng sụng chớnh (sụng Tiền, sụng Hậu, sụng Sài Gũn, sụng Đồng Nai …) như kố Tõn Chõu, kố Long Xuyờn, kố Sa Đéc, kố Vĩnh Long, kố Lasan Mai Thụn, kố Biờn Hũa đều đĩ thiết kế và xõy dựng, nhưng quy hoạch chỉnh trị tổng thể của cỏc đoạn sụng thỡ hoặc chưa cú hoặc chưa được phờ duyệt để bảo đảm quản lý, kiểm soỏt cỏc cụng trỡnh cú liờn quan sẽ xõy dựng.
Hỡnh 2.35. Cụng trỡnh kố bờ khu vực bến phà Cần Thơ, tuyến chỉnh trị chưa cú
Cũng liờn quan đến tuyến chỉnh trị là việc xỏc định phạm vi cụng trỡnh. Chiều dài cụng trỡnh thường chưa được xỏc định một cỏch thỏa đỏng. Một nguyờn nhõn cơ bản nhất là do kinh phớ cú hạn, cho nờn chiều dài cụng trỡnh chưa đủ đến vị trớ sụng ổn định. Xỏc định chiều dài của cụng trỡnh rất khú tớnh toỏn trờn lý thuyết, nhất là đối với hệ thống sụng ở ĐBSCL và Sài Gũn - Đồng Nai chịu tỏc động của dũng chảy hai chiều (thủy triều biển Đụng), cần thiết phải thụng qua thớ nghiệm mụ hỡnh vật lý hoặc cỏc mụ hỡnh toỏn 2 chiều, 3 chiều đủ tin cậy.
b. Mất ổn định cục bộ do xúi chõn kố
+ Mất ổn định cục bộ theo phương ngang
Do xúi chõn kố làm lực ngang tăng lờn vượt quỏ giới hạn cho phép của tường cừ. Lực ngang gõy ra bởi hai lực: một là ỏp lực đất chủ động, hai là ỏp lực nước thấm. Áp lực đất chủ động tăng theo luỹ thừa bậc hai của chiều sõu từ đỉnh đến chõn kố.
Trong trường hợp khụng cú tầng lọc hoặc tầng lọc khụng bảo đảm thoỏt nước thấm, ỏp lực nước trong đất cũng gia tăng theo luỹ thừa bậc hai của chiều sõu tớnh từ mực nước ngầm trong đất đến mực nước ngồi sụng. Khi chõn kố bị xúi, lực ngang tăng vượt quỏ giới hạn chịu lực ngang của tường kố, làm kố bị xụ ngang, hoặc nếu kố cú thanh neo, thỡ thanh neo khụng đủ sức giữ kố và kố bị đổ nghiờng ra sụng như thể hiện trờn hỡnh 2.36 đối với truờng hợp kố cũ (trước giải phúng) ở thị xĩ Sa Đéc - Đồng Thỏp hoặc trường hợp kố đỡnh Tõn Hoa, Mỹ Thuận - Tỉnh Vĩnh Long.
Cừ thộp bị đổ do xúi chõn kố cụng trỡnh
kố cũ tại Sa Độc - Đồng Tháp Tường kố đỡnh Tõn Hoa bị đổ, Mỹ Thuận - Tỉnh Vĩnh Long Hỡnh 2.36. Kố kiờn cụ́ bị mất ổn định theo phương ngang
Trường hợp này cũng giống như ở cụng trỡnh bỏn kiờn cố, do chưa dự phũng xúi (bảo vệ chõn kố đủ sõu dưới tỏc động của dũng chảy trong sụng rạch). Khi đú, chõn kố bị xúi rỗng, mỏi bờ kố bị lỳn, sụt kéo theo đất, cỏt theo phương đứng ra ngũai làm xụp mỏi kố (phương ngang vẫn ổn định). Hỡnh 2.37 thể hiện cụng trỡnh kố tại Ủy ban và huyện ủy huyện Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre bị hư hỏng do nguyờn nhõn mất ổn định cục bộ theo phương đứng.
Hỡnh 2.37. Kố bảo vợ̀ bờ sụng tại Ủy ban và huyợ̀n ủy huyợ̀n Mỏ Cày, sau hai năm hồn thành phần đất đắp trờn kố bị lỳn, sụt do xúi chõn cụng trỡnh
+ Mất ổn định cục bộ của kết cấu
- Một số kết cấu cú dạng khung bằng bờ tụng cốt thép, mặc dự khả năng chịu lực vẫn đủ, cường độ của bờ tụng sau khi kiểm tra vẫn bảo đảm, nhưng do biến dạng và biến dạng khụng đều (nền đất yếu), cỏc nỳt khung bị chuyển vị lớn, bị nứt, sau đú, cốt thép bị ăn mũn và kết cấu bị phỏ hoại. Trường hợp điển hỡnh là nỳt khung của kết cấu kố bị phỏ hủy tại cụng trỡnh kố Vĩnh Long cũ (trước năm 1975), (xem hỡnh 2.38).
- Một số tấm bản bờ tụng cốt thép lỏt mỏi cú lớp bảo vệ cốt thép quỏ nhỏ, kết cấu bị hư hại ngay trong quỏ trỡnh lắp đặt, vận chuyển hoặc sẽ mau chúng bị xõm thực bởi mụi trường phốn, mặn, là mụi trường thường xuyờn gặp phải ở ĐBSCL: Trường hợp điển hỡnh là tấm lỏt mỏi kố bị phỏ hoại tại cụng trỡnh kố bến cảng Năm Căn - sụng Cửa Lớn - Cà Mau (xem hỡnh 2.38).
Khung BTCT - kố Vĩnh Long cũ -
sụng Tiờ̀n Tấm bờ tụng lát mái kố cảng Năm Căn - Cà Mau - sụng Cửa Lớn Hỡnh 2.38. Kết cấu bờ tụng cụ́t thộp bị phá hủy cục bộ
c. Mất ổn định tổng thể
Trường hợp mất ổn định tổng thể xảy ra do một hoặc kết hợp của cỏc nguyờn nhõn sau:
+ Khụng được tớnh toỏn khả năng xúi chõn kố dưới tỏc dụng của dũng chảy, sau một thời gian nhất định, chõn kố bị xúi và kố bị mất ổn định do tỏc động của lực ngang và lực đứng như trường hợp của kố Sa Đéc cũ (hỡnh 2.39).
+ Tải trọng khai thỏc quỏ lớn so với khả năng chịu lực của kố, như trường hợp ở kố Phong Điền, Tp Cần Thơ (hỡnh 2.40).
+ Thi cụng khụng đỳng trỡnh tự, làm kố khụng chịu được tải trọng trong quỏ trỡnh thi cụng. Đú là trường hợp ở kố cầu Bà Sỏu, Rạch Tụm, huyện Nhà Bố, Tp Hồ Chớ Minh. Do cụng trỡnh thi cụng phần trờn mỏi kố trước, trong khi chõn kố chưa được bảo vệ, làm cho tường kố mất ổn định (hỡnh 2.41).
Hỡnh 2.39. Mất ổn định tổng thể ở kố Sa Độc cũ - Đồng Tháp
Hỡnh 2.40. Mất ổn định tổng thể cụng trỡnh kố Phong Điờ̀n - Tp Cần Thơ
Hỡnh 2.41. Kố khu vực cầu Bà Sáu, Rạch Tụm, huyợ̀n Nhà Bố, Tp HCM bị mất ổn định do thi cụng trờn bờ trước khi thi cụng phần chõn kố
2.5. Đề xuất giải phỏp cụng trỡnh bảo vệ bờ phự hợp cho từng khu vực trờn sụng Cửu Long và sụng Sài Gũn - Đồng Nai
2.5.1. Tổng quan cỏc giải phỏp cụng trỡnh bảo vệ bờ sụng
Như đĩ trỡnh bày ở phần nguyờn nhõn gõy ra xúi lở và sự cố cỏc cụng trỡnh bảo vệ bờ, phần này sẽ trỡnh bày cỏc giải phỏp khắc phục sự cố cho cỏc cụng trỡnh bảo vệ bờ núi chung và cho một số cụng trỡnh trọng điểm.
2.5.1.1. Giải pháp chung
Để bảo đảm cụng trỡnh bảo vệ bờ ổn định, cỏc giải phỏp sau đõy cần phải tũn thủ:
a. Xõy dựng quy hoạch chỉnh trị tổng thể
Cần xõy dựng quy hoạch chỉnh trị bảo vệ bờ cho cả sụng hoặc ớt nhất là đoạn sụng cú cụng trỡnh bảo vệ. Trong quy hoạch chỉnh trị đú xỏc định phạm vi cụng trỡnh cần bảo vệ từ đoạn sụng ổn định ở phớa thượng đến đoạn sụng ổn định ở phớa hạ lưu. Việc xỏc định phạm vi cụng trỡnh kố và xem xét giảm thiểu tỏc động của cụng trỡnh kố này đến khu vực lõn cận cần thiết phải tớnh toỏn thụng qua cỏc mụ hỡnh toỏn. Đối với cỏc cụng trỡnh quan trọng cần phải thớ nghiệm kiểm chứng trờn mụ hỡnh vật lý.
b. Tớnh toán ổn định tổng thể của cụng trỡnh
Việc tớnh toỏn ổn định tổng thể của cụng trỡnh cú thể dựa trờn cỏc quy phạm hiện hành, hoặc tớnh toỏn bằng cỏc phần mềm chuyờn dụng. Cỏc tải trọng cần tớnh toỏn đủ trong giai đoạn thi cụng, giai đoạn sử dụng - đặc biệt liờn quan đến cỏc cơ sở hạ tầng xõy dựng dọc theo cụng trỡnh như nhà, đường giao thụng. Một vấn đề quan trọng là phải dự bỏo được mức độ xúi chõn của cụng trỡnh hoặc giải phỏp bảo đảm chõn cụng trỡnh khụng bị xúi sõu trong bài toỏn tớnh ổn định.
c. Tớnh toán ổn định cục bộ của các bộ phận cụng trỡnh
Cỏc kết cấu bộ phận của cụng trỡnh cần được tớnh toỏn bảo đảm ổn định. Một lần nữa, vấn đề dự bỏo xúi sõu ở chõn cụng trỡnh liờn quan mật thiết đến sự ổn định cục bộ của cỏc kết cấu như cọc, cừ, bản chắn, tường chắn. Đối với hệ thống sụng Cửu Long và Sài Gũn - Đồng Nai, do cụng trỡnh chủ yếu nằm trờn lớp bựn sét (dẻo, dẻo chảy) cú chỉ tiờu cơ lý thấp, cần xem xét vấn đề lỳn cục bộ. Do mụi trường nước cú liờn quan đến phốn, mặn, nờn kết cấu bờ tụng phải chịu được tỏc động xấu của mụi trường.
2.5.1.2. Các giải pháp cụ thể
Cụng trỡnh bảo vệ bờ trờn sụng trờn hệ thống sụng Cửu Long và Sài Gũn - Đồng Nai núi chung khỏ đa dạng, phong phỳ với cỏc hỡnh thức khỏc nhau.
Cụng trỡnh bảo vệ bờ sụng, kờnh rạch bằng biện phỏp dõn gian cú cỏc loại như trồng cõy, thả bốo chống súng, phờn liếp, cọc, cừ tràm, xà bần (gạch vỡ), bao tải cỏt … Mặc dự hiệu quả của cỏc loại cõy trồng bảo vệ bờ đĩ ỏp dụng như bốo tõy (lục bỡnh), dừa nước, mắm, bần … là khụng thể phủ nhận, nhưng cần phải tỡm ra những dạng loại cõy trồng thớch hợp hơn và hiệu quả bảo vệ bờ cao hơn. Vấn đề này cần phải tham khảo cỏc loại cõy trồng trờn thế giới.
Tương tự như vậy, đối với cỏc cụng trỡnh bảo vệ bờ bỏn kiờn cố, việc sử dụng cỏc loại vật liệu truyền thống như cọc, tấm bờ tụng vẫn cũn nhiều vấn đề phải nghiờn cứu để giảm lực tỏc dụng, giảm giỏ thành cụng trỡnh.
Đối với cỏc cụng trỡnh kiờn cố, việc nghiờn cứu đề xuất dạng mặt cắt thớch hợp đồng thời ứng dụng cỏc cụng nghệ và vật liệu mới thay thế cho cỏc loại vật liệu và cụng nghệ cũ, làm giảm giỏ thành cụng trỡnh là vấn đề đặc biệt quan trọng.
2.5.2. Cỏc giải phỏp cụng trỡnh bị động
2.5.2.1. Cụng trỡnh dõn gian - thụ sơ a. Phõn loại
Cú thể phõn chia cỏc loại cụng trỡnh thụ sơ làm 3 dạng. Dạng thứ nhất là cụng trỡnh trồng cõy, cỏ chống xúi, chống súng bảo vệ bờ . Cỏc loại cõy trồng để bảo vệ bờ gồm cú bốo tõy (lục bỡnh), dừa nước, mắm, bần … Loại thứ hai là cụng trỡnh sử d ụng cỏc loại phờn liếp (gồm phờn tre , phờn cừ tràm, cừ tràm đúng ken sỏt nhau ) cựng với bao tải cỏt, xà bần (gạch vỡ), đất …. để bảo vệ bờ . Loại thứ 3 là dựng bao tải cỏt , xà