LỜI CẢM ƠN Sau những cố gắng của mình với sự giúp đỡ của thầy cô và đồng nghiệp, tôi đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ với đề tài: “Nghiên cứu diễn biến lòng sông Hồng đoạn bờ tả khu vực Bát Tràng thành phố Hà Nội và đề xuất giải pháp công trình ứng dụng công nghệ mới bảo vệ cho các đoạn bờ sông nguy hiểm sát chân đê.”. Đây là kết quả đánh giá kiến thức của mình trong thời gian được học tại Trường Đại học Thuỷ Lợi. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, trong Khoa Công trình và Trường Đại học Thuỷ lợi đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học. Tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành đến PGS.TS. Nguyễn Bá Quỳ và TS. Phạm Thanh Hải đã hướng dẫn tận tình, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè đồng nghiệp đã khích lệ và động viên, là động lực rất lớn giúp tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Do thời gian có hạn và năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả kính mong các thầy cô chỉ bảo, mong các đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tác giả có thể hoàn thiện, tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Phạm Thị Đóa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích dẫn là trung thực. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào công bố trong bất kỳ công trình nào khác./. Phạm Thị Đóa MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài 1 Mục đích của đề tài 2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 Kết quả đạt được 2 Nội dung của luận văn: 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SẠT LỞ 3 1.1. Tổng quan về hệ thống sông Hồng 3 1.1.1 Vị trí địa lý: 3 1.1.2 Địa hình 3 1.1.3 Địa chất 4 1.1.4 Khí hậu 7 1.1.5 Mưa 8 1.2. Tình hình sạt lở bờ sông Hồng 9 1.2.1. Thực trạng sạt lở bờ sông miền Bắc nước ta 9 1.2.2 Thực trạng sạt lở bờ sông Hồng 11 1.3. Nguyên nhân gây sạt lở bờ sông 12 1.3.1 Nguyên nhân khách quan 12 1.3.2 Nguyên nhân chủ quan 13 1.3.3 Những nguyên nhân đặc thù riêng của hệ thống sông Hồng 14 1.4. Các giải pháp bảo vệ bờ sông Hồng hiện có 14 1.5. Kết luận chương 1 22 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI 23 2.1. Giới thiệu chung về đoạn bờ sông nghiên cứu 23 2.2. Phân tích điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn 24 2.2.1 Địa hình, địa chất 24 2.2.3. Thủy văn 32 2.3. Đánh giá nguyên nhân sạt lở 40 2.4. Kết luận chương 2 41 CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI CHỒNG SẠT LỞ BỜ SÔNG SÁT CHÂN ĐÊ ĐOẠN BỜ TẢ SÔNG HỒNG KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI 42 3.1. Phân tích lựa chọn giải pháp 42 3.1.1 Giải pháp truyền thống 42 3.1.2 Giải pháp ứng dụng công nghệ mới 46 3.1.3 Giới thiệu vật liệu cừ BTCT dự ứng lực: 53 3.2. Bố trí công trình theo giải pháp lựa chọn 56 3.2.1 Tóm tắt phương án lựa chọn 56 3.2.2 Tính toán mực nước thi công 57 3.3. Tính toán ổn định cho đoạn sông nghiên cứu 58 3.3.1 Phương pháp tính 58 3.3.2 Kết quả tính ổn định trượt tổng thể mái kè tại mặt cắt C18 và C21 59 3.4. Biện pháp thi công 62 3.4.1 Thiết bị thi công đóng cừ BTCT dự ứng lực. 62 3.4.2 Trình tự thi công đóng cừ BTCT dự ứng lực. 65 KẾT LUẬN 70 KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: các loại kè gia cố bờ điển hình trên sông vùng ĐBBB 16 Hình 1.2: Các loại hư hỏng trong gia cố bờ ở ĐBBB 21 Hình 2.1: Vị trí khu vực kè Bát Tràng 23 Hình 2.2: Diễn biến mặt cắt ngang tại trạm thủy văn Sơn Tây 34 Hình 2.3: Sự thay đổi đường quan hệ Q- H Sơn Tây qua các năm 35 Hình 2.4: Diễn biến mặt cắt ngang sông tại Hà Nội qua các năm 37 Hình 2.5: Sự thay đổi đường quan hệ Q- H tại trạm Hà Nội qua các năm 38 Hình 2.6: Hiện trạng sạt lứt sân và nền nhà 41 Hình 3.1: Hệ thống mỏ hàn 42 Hình 3.2: Cấu tạo mỏ hàn 43 Hình 3.3: Một số hình ảnh kè mỏ hàn trên sông Hồng 44 Hình 3.4: Cấu tạo kè lát mái 44 Hình 3.5: Cụm cây gây bồi 45 Hình 3.6: Mỏ hàn cọc 46 Hình 3.7: Sản xuất và thi công cọc ván BTCT- DUL 47 Hình 3.8: Sản xuất và lắp ghép cấu kiện TSC-178 48 Hình 3.9: Thi công lắp ghép thảm P.Đ.TAC-M 49 Hình 3.11: Mặt cắt ngang cừ bản BTCT dự ứng lực 53 Hình 3.12: Cấu tạo chi tiết đầu cừ bản BTCT dự ứng lực 53 Hình 3.13: Cấu tạo mũi cừ 54 Hình 3.14: Cấu tạo khớp nối cừ 54 Hình 3.15: Bố trí ống dẫn nước trên mặt cắt ngang cừ bản BTCT dự ứng lực 55 Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý phương pháp tính hệ số ổn định theo cung trượt tròn . 58 Hình 3.17: Tính toán ổn định cho mặt cắt đại diện C18 60 Hình 3.18: Tính toán ổn định cho mặt cắt đại diện C21 61 Hình 3.19: Sơ đồ cấu tạo búa chấn động đơn giản (a) và búa cólò xo giảm chấn và tấm gia trọng (b) 63 Hình 3.20: Khung định vị và khung dẫn hướng thi công đóng cừ 65 Hình 3.21: Thi công đóng cừ BTCT dự ứng lực 66 Hình 3.22: Thao tác lắp đặt tai móc cẩu cừ để thi công 66 Hình 3.23: Thao tác lắp đặt ống nối mềm và miệng phun cừ để thi công cừ 67 Hình 3.24: Thao tác định vị thi công đóng cừ bản BTCT dự ứng lực 68 Hình 3.25: Thao tác thi công đóng cừ bản BTCT dự ứng lực dưới nước 68 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Diện tích theo cao độ của vùng ĐB sông Hồng – sông Thái Bình 4 Bảng 1-2: Lượng mưa ngày lớn nhất thực đo trên hệ thống sông Hồng Thái Bình 8 Bảng 1-3: Hiện trạng các công trình gia cố bờ dọc tuyến hữu hồng – ngành Thủy lợi17 Bảng 1-4: Hiện trạng các công trình gia cố bờ dọc tuyến tả Hồng - ngành Thuỷ lợi20 Bảng 2-1: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 2a 25 Bảng 2-2: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 2b 26 Bảng 2-3: Các chỉ tiêu cơ lý lơp 2c 27 Bảng 2-4: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 3a 29 Bảng 2-5: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 3b 30 Bảng 2-6: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 4 31 Bảng 2-7: Trạm thủy văn 32 Bảng 2-8: Lượng phù sa tại trạm Sơn Tây và Hà Nội 39 Bảng 3-1: Các thông số cọc ván BTCT DƯL như sau: 57 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTCT: Bê tông cốt thép; BTCTDƯL: Bê tông cốt thép dự ứng lực; Bộ NN&PTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; ĐBBB: Đồng bằng Bắc Bộ; ĐB: Đồng bằng; ĐKT: Địa kỹ thuật; MNTC: Mực nước thi công ; SLBS: Sạt lở bờ sông; TCN: Tiêu chuẩn ngành; VLM, CNM: Vật liệu mới, công nghệ mới. 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Cùng với lũ lụt, bão lốc, sạt lở bờ sông đang là vấn đề lớn bức xúc của nhiều nước trên thế giới. Sạt lở bờ sông là một qui luật tự nhiên nhưng gây thiệt hại nặng nề cho các hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sông như gây mất đất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thể hủy hoại toàn bộ một khu dân cư, khu đô thị. Quá trình xói, bồi, biến hình lòng dẫn, sạt lở bờ mái sông trong các điều kiện tự nhiên và có tác động của con người vô cùng phức tạp. Việc xác định các nguyên nhân, cơ chế tìm các giải pháp quy hoạch, xây dựng công trình nhằm phòng, chống và hạn chế tác hại của quá trình sạt lở là việc làm có ý nghĩa rất lớn đối với sự an toàn của các khu dân cư, khu đô thị hiện tại và công tác quy hoạch, thiết kế và xây dựng các khu dân cư, khu đô thị mới ven sông. Quá trình nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ sông trên Thế giới đã được thực hiện liên tục trong hàng thập kỷ qua 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. Ở Việt Nam, để đối phó với hiện tượng sạt lở bờ sông hàng năm đã phải đầu tư hàng nghìn tỷ đồng để xây dựng các công trình các công trình bảo vệ bờ sông trên khắp cả nước. Tuy nhiên công nghệ sử dụng để xây dựng các công trình này vẫn chủ yếu dựa vào giải pháp truyền thống, thiên về các loại hình kết cấu vật liệu cổ điển như kè lát mái, kè mỏ hàn bằng đá hộc, đá xây, tấm bê tông đơn giản. Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nhiều nghiên cứu mới ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến trong các ngành vật liệu, kết cấu xây dựng đê tăng cường hiệu quả bảo vệ bờ sông đã được tiến hành, thử nghiệm và đưa vào sử dụng rộng rãi, thay thế, bổ sung cho các giải pháp truyền thống. Một số ít trong đó đã được ứng dụng thử nghiệm ở Việt Nam. Vì vậy việc nghiên cứu cập nhật, ứng dụng các công nghệ mới trong công trình bảo vệ bờ sông chống lũ vào điều kiện thực tế ở Việt Nam là một yêu cầu cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn cao. Đề tài " Nghiên cứu diễn biến lòng sông Hồng đoạn bờ tả khu vực Bát Tràng thành phố Hà Nội và đề xuất giải pháp công trình ứng dụng công nghệ mới bảo vệ cho các đoạn bờ sông nguy hiểm sát chân đê." là đề tài hết sức thực tế và có ứng dụng thực tiễn cao. 2 Mục đích của đề tài Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ cho các đoạn bờ sông nguy hiểm sát chân đê, ứng dụng cho đoạn sông Hồng qua Hà Nội. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu và phân tích tổng quan diễn biến lòng sông Hồng đoạn qua Hà Nội. Đánh giá hiện trạng xói lở bờ sông Hồng đoạn qua Hà Nội và các công trình bảo vệ bờ hiện có. Đề xuất giải pháp công nghệ mới ứng dụng bảo vệ cho bờ sông nguy hiển sát chân đê. Có sử dụng phần mềm Geo-Slope để tính toán ổn định cho công trình. Kết quả đạt được Lựa chọn được giải pháp bảo vệ chân đê đoạn nguy hiểm, đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật. Nội dung của luận văn: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SẠT LỞ. CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI. CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI CHỐNG SẠT LỞ BỜ SÔNG SÁT CHÂN ĐÊ ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI. [...]... HỒNG ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI 2.1 Giới thiệu chung về đoạn bờ sông nghiên cứu Theo bản đồ hiện trạng đê điều - phòng chống lụt bão Hà Nội in năm 2000 tỷ lệ 1/10.000, tuyến bờ đoạn khu vực kè Bát Tràng nằm đúng phần uốn cong lõm của sông Hồng tương ứng với K75+600 đến K77+400 đê tả Hồng thuộc xã Bát Tràng, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội, dài 1.273m Đầu tuyến Tuyến công trình Cuối... thống công trình bảo vệ bờ bị hư hại nhiều, và còn rất nhiều điểm sạt lở chưa được xử lý Nguy n nhân gây hư hỏng các công trình bảo vệ bờ có rất nhiều nguy n nhân nhưng nguy n chủ yếu vẫn là do xói chân và tụt mái công trình Do vậy việc lựa chọn vật liệu hộ chân công trình bảo vệ bờ là rất quan trọng trong việc thiết kế công trình bảo vệ bờ 23 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG ĐOẠN BỜ... trí khu vực kè Bát Tràng Tại vị trí xây dựng công trình dòng chảy có xu hướng thúc thẳng vào bờ Qua quan sát trong quá trình đi thực địa cho thấy khu vực công trình tại vị trí đình Bát Tràng; theo tài liệu khảo sát địa hình thì lòng sông tại khu vực này rất sâu có chỗ ở cao trình (-20,15) trong khi mực nước thực đo là (+4,50) và địa hình lòng sông cũng như bờ sông dốc với nhiều đoạn vách thẳng ứng. .. Phú (Hà Tây), khu vực Yên Ninh - Chương Xá - Vũ Điện - Như Trác (Hà Nam), sạt lở bờ tả sông Hồng khu vực Trung Hà - Thanh Điềm, Văn Khê (Vĩnh Phúc), khu vực Phú Hùng Cường - Lam Sơn (Hưng Yên), khu vực Yên Ninh 12 - Chương Xá - Như Trác (Hà Nam), Mặt Lăng, Bái Trạch (Nam Định); Nhâm Lang, Hồng Tiến (Thái Bình), Tổng số mét bờ tả Hồng: 49.396m Trong đó đoạn bờ sông khu vực Bát Tràng dài: 1.273m 1.3 Nguy n... tình hình sạt lở diễn ra nghiêm trọng Chiều dài mỗi khu vực sạt lở từ vài chục mét đến hàng trăm mét, có nơi các cung sạt nối tiếp nhau dài 3 ÷ 5 kilômét như sạt lở bờ tả sông Thao khu vực Thuỵ Vân - Tân Đức Minh Nông - Tiên Cát (Phú Thọ); sạt lở bờ sông Đà khu vực hạ lưu đập thuỷ điện Hoà Bình; sạt lở bờ sông Hồng khu vực thị xã Lào Cai (Lào Cai), khu vực thành phố Yên Bái, khu vực các xã Triểu Dương... sạt lở Hiện trên hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình có 157 tuyến đê bối, có nơi khoảng cách tính từ đê bối chỉ bằng 35% khoảng cách giữa hai đê chính Ví dụ, tại Sơn Tây khoảng cách giữa hai đê chính là 3.750m nhưng tính từ đê bối khoảng cách chỉ còn là 935m, tương ứng ở Phú Gia là 2.600m và 1.200m 1.4 Các giải pháp bảo vệ bờ sông Hồng hiện có Công trình gia cố bờ thường ứng dụng những nơi cần chống... sạt lở Các khu vực xung yếu như Lộc Bồi - Đức Giáo, Vĩnh Thành, khu vực Hàm Rồng trên sông Mã; khu vực Thọ Minh, Thiệu Toán trên sông Chu; khu vực Hồng Long, Đức Quang trên sông Lam, Sạt lở bờ sông không chỉ diễn ra trong mùa lũ mà còn diễn ra ngay cả trong mùa kiệt như sạt lở bờ sông khu vực xã Phong Vân, tỉnh Hà Tây đã phải xử lý khẩn cấp đầu năm 2004 để chống vỡ đê ngay trong mùa nước cạn và hiện... việc phát triển các tuyến đê sông, bờ bao không theo quy hoạch, ngày càng tăng đã làm thay đổi chế độ dòng chảy, chất tải lên bờ sông làm gia tăng diễn biến sạt lở bờ sông, bờ biển Ngoài ra, việc phát triển các khu dân cư, các hoạt động ra ven sông làm tăng khả năng bị tổn thương, thiệt hại do sạt lở - Điển hình là sạt bờ sông Lô khu vực trường Cao đẳng Sư phạm Hà Giang; bờ sông Hồng khu vực thị xã Lào... khu vực chân kè bảo vệ bờ sông gây sạt lở Điển hình như khai thác cát trái phép gây sạt lở bờ hữu sông Thương tại khu vực kè Liên Chung (tỉnh Bắc Giang), sông Đá Bạch khu vực kè Hợp Thành (tp Hải Phòng), trên sông Lô khu vực Hải Lựu 14 (Vĩnh Phúc), trên sông Cầu khu vực Sóc Sơn (Hà Nội) , trên sông Tiền giữa hai tỉnh An Giang và Đồng Tháp tại khu vực thị trấn Tân Châu, - Do ảnh hưởng của các hoạt động... Trung Hà (Vĩnh Phúc), làng cổ Bát Tràng, bãi Chương Dương (Hà Nội) ; sạt lở bờ sông Sài Gòn khu vực bán đảo Thanh Đa (tp Hồ Chí Minh); sạt lở bờ sông Tiền khu vực thị trấn Tân Châu (tỉnh An Giang), khu vực thị xã Sa Đéc, thị trấn Hồng Ngự (tỉnh Đồng Tháp); sạt lở bờ sông Long Bình (tỉnh Trà Vinh); sạt lở bờ biển khu vực Hải Dương (TT Huế), khu vực thị trấn Gành Hào (Bạc Liêu), - Do khai thác cát, sỏi lòng . đoạn bờ tả khu vực Bát Tràng thành phố Hà Nội và đề xuất giải pháp công trình ứng dụng công nghệ mới bảo vệ cho các đoạn bờ sông nguy hiểm sát chân đê. " là đề tài hết sức thực tế và có ứng. NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI. CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI CHỐNG SẠT LỞ BỜ SÔNG SÁT CHÂN ĐÊ ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC. III: GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI CHỒNG SẠT LỞ BỜ SÔNG SÁT CHÂN ĐÊ ĐOẠN BỜ TẢ SÔNG HỒNG KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI 42 3.1. Phân tích lựa chọn giải pháp 42 3.1.1 Giải pháp