Tài liệu Nghiên cứu giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê phục vụ giao thông, áp dụng cho tuyến đê hữu thái bình, huyện lương tài, tỉnh bắc ninh

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây. Hà Nội, tháng 5 năm 2016 Tác giả Đào Trung Hiếu i LỜI CÁM ƠN Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê phục vụ giao thông, áp dụng cho tuyến đê hữu Thái Bình, huyện Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh” được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công trình cùng các thầy, cô giáo, các bộ môn của trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS-TS. Nguyễn Quang Cường đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này. Tác giả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ về mọi mặt cũng như động viên khích lệ tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả như ngày hôm nay. Do còn nhiều hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có hạn, nên trong quá trình làm luận văn tác giả không tránh khỏi sai sót, tác giả mong muốn tiếp tục nhận được chỉ bảo của các thầy, cô giáo và sự góp ý của các bạn bè đồng nghiệp, để tác giả hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình. Hà Nội, tháng 5 năm 2016 Tác giả Đào Trung Hiếu ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ....................................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................................ vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐÊ ĐIỀU ................................................ 4 1.1. Tổng quan tình hình đê sông đồng bằng Bắc Bộ. ............................................................ 4 1.1.1. Đặc điểm các tuyến đê sông đồng bằng Bắc Bộ. ............................................. 4 1.1.2. Một số hư hỏng sự cố thường gặp trên hệ thống đê. ........................................ 5 1.1.3. Nguyên nhân gây hư hỏng. ............................................................................ 7 1.2. Nhu cầu nâng cấp mở rộng mặt đê. ..................................................................................... 8 1.3. Các giải pháp nâng cấp mở rộng mặt đê. ........................................................................... 9 1.3.1. Phương pháp đắp mở rộng mặt đê. ................................................................ 9 1.3.2. Phương pháp hạ thấp cao trình mặt đê, làm tường chắn sóng. ...................... 11 1.3.3. Phương pháp kết hợp hạ thấp cao trình mặt đê, làm tường chắn sóng và đắp mở rộng mặt đê. ................................................................................................... 11 1.4.1. Các phương pháp thi công đất hiện nay. ...................................................... 12 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐẮP ÁP TRÚC MỞ RỘNG MẶT ĐÊ PHỤC VỤ GIAO THÔNG. .......................................... 17 2.1. Cấp công trình và các tiêu chuẩn thiết kế đê. .................................................................. 17 2.1.1. Các tiêu chuẩn dùng thiết kế. ....................................................................... 17 2.1.2. Cấp công trình. ........................................................................................... 18 2.1.3. Tần suất thiết kế. ......................................................................................... 19 2.1.4. Độ gia cao an toàn. ..................................................................................... 19 2.1.5. Hệ số an toàn: ............................................................................................. 19 2.1.6. Tải trọng và tổ hợp tải trọng. ....................................................................... 21 2.2. Các tài liệu cơ bản dùng trong quá trình lựa chọn. ........................................................ 22 2.2.1. Tài liệu địa hình. ......................................................................................... 22 2.2.2. Tài liệu khí tượng ........................................................................................ 22 2.2.3. Tài liệu về thủy văn ..................................................................................... 22 2.2.4. Tài liệu địa chất. ......................................................................................... 23 iii 2.2.5. Điều kiện tự nhiên. ...................................................................................... 23 2.2.6. Điều kiện kinh tế-xã hội và môi trường. ........................................................ 24 2.3. Thiết kế mặt cắt mở rộng mặt đê. ....................................................................................... 25 2.3.1. Quy tắc chung. ............................................................................................ 25 2.3.2. Tính toán cao trình đỉnh đê. ......................................................................... 25 2.3.3. Kết cấu đỉnh đê ........................................................................................... 27 2.3.4. Mái đê và cơ đê: .......................................................................................... 27 2.3.5. Lựa chọn mặt cắt đắp áp trúc mở rộng mặt đê. ............................................. 28 2.3.6. Phương pháp tính toán lựa chọn kết cấu mặt cắt đê. ..................................... 29 2.4. Đất đắp đê và các tiêu chuẩn thi công đắp áp trúc. ........................................................ 42 2.4.1. Lựa chọn chỉ tiêu đất đắp............................................................................. 42 2.4.2. Tiêu chuẩn và phương pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê. ............................. 45 Kết luận Chương 2 ................................................................................................ 48 CHƯƠNG 3. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐẮP ÁP TRÚC MỞ RỘNG MẶT ĐÊ TẠI TUYẾN ĐÊ HỮU THÁI BÌNH, HUYỆN LƯƠNG TÀI, TỈNH BẮC NINH................... 49 3.1. Giới thiệu về công trình. ....................................................................................................... 49 3.1.1. Hiện trạng công trình: ................................................................................. 49 3.1.2. Các tài liệu trong thiết kế. ............................................................................ 52 3.2. Lựa chọn giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê. ........................................................... 57 3.2.1. Tính toán ổn định sơ bộ để lựa chọn giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê khi các chỉ tiêu đầu vào là giống nhau. .................................................................. 57 3.2.2. Phân tích lựa chọn chỉ tiêu đất đắp. ............................................................. 60 3.3. Thiết kế mặt cắt ngang. ......................................................................................................... 62 3.3.1. Cao trình đỉnh đê......................................................................................... 62 3.3.2. Tính toán kết cấu mặt đường. ....................................................................... 68 3.3.3. Kết cấu công trình và giải pháp thiết kế........................................................ 77 3.3.3. Mặt cắt đê thiết kế: ...................................................................................... 77 3.3.4. Tính toán ổn định thấm và ổn định mái dốc. ................................................. 77 3.3.5. Tính toán lún ổn định................................................................................... 80 iv 3.4. Quy trình đắp đê. .................................................................................................................... 83 3.4.1. Công tác nền móng. ..................................................................................... 83 3.4.2. Đắp đê và xử lý tiếp giáp. ............................................................................ 83 3.4.3. Kiểm tra chất lượng..................................................................................... 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................ 90 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ............................................................................................................... 91 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Sạt trượt mái đê phía sông .................................................................. 5 Hình 1.2 Sạt trượt mái đê phía đồng ................................................................. 6 Hình 1.3 Bong vỡ mặt đê..................................................................................... 6 Hình 1.4 Mạch sủi, bãi sủi .................................................................................. 7 Hình 2.1 Mở rộng mặt đê về phía đồng ........................................................... 28 Hình 2.2 Mở rộng mặt đê về phía sông ........................................................... 28 Hình 2.3 Mở rộng mặt đê cả về phía sông và phía đồng ............................... 29 Hình 2.4 Sơ đồ lưới phần tử ............................................................................. 32 Hình 2.5. Sơ đồ phân chia cột đất. ................................................................... 37 Hình 2.6. Sơ đồ lực tác dụng cột đất tính toán. .............................................. 37 Hình 3.1. Ảnh về mặt đê xuống cấp ................................................................. 51 Hình 3.2. Đường đẳng chuyển vị thẳng đứng trường hợp 1 ......................... 61 Hình 3.3. Đường đẳng chuyển vị thẳng đứng trường hợp 2 ......................... 61 Hình 3.4. Đường đẳng chuyển vị thẳng đứng trường hợp 3 ......................... 62 Hình 3.5 Mặt cắt điển hình thiết kế ................................................................... 78 vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Độ gia cao an toàn ...................................................................................... 19 Bảng 2.2 Hệ số an toàn chống trượt ..............................................................................19 Bảng 2.3 Gradien thấm cho phép của nền đê ................................................................20 Bảng 2.4 Gradien thấm cho phép của nền đê ................................................................20 Bảng 2.5 Hệ số Kw ........................................................................................27 Bảng 3.1. Kết quả tính toán thấm ổn định các phương án ............................................59 Bảng 3.2. Bảng so sánh các phương áp .........................................................................60 Bảng 3.3. Chỉ tiêu cơ lý tính toán lún ............................................................................61 Bảng 3.4 Bảng mực nước thiết kế tại sông Thái Bình ..................................................63 Bảng 3.5 Bảng mực nước tại sông Đuống.....................................................................63 Bảng 3.6 Cao trình mực nước thiết kế lựa chọn ............................................................64 Bảng 3.7 Cao trình đỉnh đê thiết kế ...............................................................................67 Bảng 3.8 Cao trình đỉnh đê thiết kế theo lý trình ..........................................................67 Bảng 3.9. Các giá trị đầu vào lớp móng ........................................................................69 Bảng 3.10: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dùng trong mô hình tính thấm và ổn định. .......78 Bảng 3.11 Kết quả tính toán thấm và ổn định ...............................................................80 Bảng 3.12 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất tính toán ..............................................................81 Bảng 3.13 Kết quả tính toán lún đấp đắp nền đuờng ....................................................82 vii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Đất nước ta có mạng lưới sông ngòi dày đặc. Hầu hết các sông ở Miền Bắc nước ta đều có đê bảo vệ. Trong hệ thống đê điều ở Miền Bắc thì hệ thống đê sông Hồng là lớn nhất, sau đó là các hệ thống đê sông Thái Bình, đê sông Cầu, đê sông Lục Nam … Bắc Ninh là một tỉnh nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, tỉnh có diện tích nhỏ nhất nước, nhưng lại bị chia cắt bởi các con sông trong đó có: sông Đuống, sông Cầu, sông Thái Bình, sông Cà Lồ và sông Ngũ Huyện Khê. Hệ thống đê điều của tỉnh gồm 241 km đê, 159 cống và 38 kè hộ bờ và chống sóng. Trong đó tuyến đê cấp I là tuyến đê hữu Đuống và tuyến đê hữu Thái Bình, tuyến đê cấp II là tuyến đê tả Đuống, tuyến đê cấp III là tuyến đê hữu Cầu và hữu Cà Lồ, các tuyến còn lại là đê cấp IV. Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của kinh tế đất nước và được sự quan tâm đầu tư của Bộ, Ngành và địa phương nên hiện nay các tuyến đê từ cấp I đến cấp III trên địa bàn tỉnh đã được đầu tư hoàn chỉnh mặt cắt theo chỉ tiêu thiết kế, mặt đê được cứng hoá bằng bê tông rộng từ 4m đến 6m. Các tuyến đê cấp IV cũng đã và đang được đầu tư nâng cấp. Tuy nhiên, hiện trạng các tuyến đê trong quá trình nâng cấp mở rộng qua các thời kỳ khác nhau với địa chất nền kém chủ yếu nằm trên vùng bồi tích cũ hoặc lòng sông cổ đã không được xử lý một cách triệt để. Trong quá trình đắp đê việc lựa chọn các loại đất đắp cũng không tuân thủ theo tiêu chuẩn, chủ yếu lấy đất tại khu vực tuyến đê đi qua và tuyến đê thì được đắp qua nhiều thời kỳ nên chất lượng đê không đồng nhất. Việc thi công đắp đê trước đây chủ yếu là thủ công, không đầm chặt đúng quy định. Nên khi đến mùa mưa lũ vẫn thường xuyên xảy ra các sự cố như sạt lở, thẩm lậu, sủi đùn … Vì vậy để đảm bảo an toàn cho công trình đê điều, hàng năm Nhà nước đã đầu tư hàng trăm tỷ đồng để tu bổ hệ thống đê điều trong tỉnh. Do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, thì việc phát triển giao thương giữa các vùng miền là điều kiện kiên quyết để phát triển kinh tế, xã hội. Vậy để tăng tính hiệu quả đầu tư và giảm áp lực cho ngân sách nhà 1 nước trong việc đầu tư các công trình giao thông hạ tầng thì việc kết hợp các tuyến đê làm đường giao thông khu vực là việc làm mang lại nhiều lợi ích, vừa đảm bảo an toàn phòng chống lụt bão vừa đảm bảo giao thông đi lại. Nên việc mở rộng mặt đê phục vụ giao thông là điều cần thiết và là xu hướng phát triển tất yếu. Trong quá trình nâng cấp, mở rộng mặt cắt đê để đảm bảo tính đa mục tiêu như vậy, người ta thường sử dụng phương pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê. Vậy khi đắp áp trúc mở rộng mặt đê phải thực hiện như thế nào để đảm bảo ổn định, đảm bảo an toàn phòng chống lụt bão, đảm bảo điều kiện giao thông… là vấn đề mà nhiều người đặt câu hỏi. Có thể nhiều người cho rằng việc đắp mở rộng mặt đê như vậy chỉ làm cho tuyến đê tốt hơn vì nó to hơn sẽ ổn định hơn. Nhưng theo khoa học thì cơ sở nào để lựa chọn giải pháp như vậy, tại sao đắp áp trúc mở rộng mặt đê lại tốt hơn hay là xấu hơn, những tồn tại và lưu ý gì khi lựa chọn vật liệu đắp, khi thi công. Chúng ta cần nghiên cứu và làm rõ vấn đề này. Vì vậy việc nghiên cứu giải pháp lựa chọn cho việc đắp áp trúc mở rộng mặt đê mang ý nghĩa thực tiễn, để phần nào giúp các nhà chuyên môn có cái nhìn và đánh giá đúng đắn hơn. Từ đó giúp cho việc đưa ra các giải pháp thiết kế, thi công đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế cho các công trình đê điều đã và sắp được triển khai. 2. Mục tiêu nghiên cứu. Thu thập số liệu xây dựng tổng quan về hệ thống đê điều. Phân tích, đề xuất và lựa chọn hình thức và biện pháp thi công đắp áp trúc mở rộng mặt đê phù hợp với yêu cầu phục vụ chống lũ và kết hợp giao thông trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Tổng quan các phương pháp đắp mở rộng mặt đê. Giới thiệu các phương pháp, các bài toán tính ổn định, thấm, lún. Tính toán cho công trình cụ thể là việc đắp áp trúc tại mở rộng tại tuyến đê hữu Thái Bình huyện Lương Tài. 2 Kiểm chứng kết quả tính toán và rút ra những kết luận về cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp cho việc đắp áp trúc mặt đê. 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Thu thập tài liệu về hệ thống đê điều. Thu thập tài liệu về phương pháp lựa chọn và các bài toán liên quan đến công trình đắp áp trúc. 5. Kết quả dự kiến đạt được. - Đưa ra cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê. - Đưa ra kết quả đối với một công trình cụ thể là việc đắp áp trúc tại tuyến đê hữu Thái Bình huyện Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐÊ ĐIỀU 1.1. Tổng quan tình hình đê sông đồng bằng Bắc Bộ. 1.1.1. Đặc điểm các tuyến đê sông đồng bằng Bắc Bộ. Việt Nam có gần 8.000 km đê, trong đó có gần 6.000 km đê sông và 2.000 km đê biển. Riêng đê sông chính có 3.000 km và 1.000 km đê biển quan trọng. Có gần 600 kè các loại và 3.000 cống dưới đê. Trong đó, riêng hệ thống đê sông Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ có tổng chiều dài khoảng 5.200 km. Trong đó: * Đê từ cấp III đến cấp đặc biệt có chiều dài khoảng 2.400 km. Bao gồm: - Hệ thống đê sông Hồng tổng chiều dài là 1.400 Km với chiều cao phổ biến từ 5 - 8 mét, có nơi cao tới 11 mét. Đê thuộc hệ thống sông Hồng bao gồm 18 tuyến dọc theo các sông: Đà, Thao, Lô, Phó Đáy, Hồng, Đuống, Luộc, Trà Lý, Đào, Ninh Cơ và sông Đáy được chia thành: + Đê cấp đặc biệt (đê nội thành Hà Nội) : 37,7 km + Đê cấp I : 382,8 km + Đê cấp II : 376,9 km + Đê cấp III : 608,4 km - Hệ thống đê sông Thái Bình có chiều dài là 621,5 km gồm 27 tuyến dọc theo các sông: Công, Cầu, Thương, Lục Nam, Thái Bình, Kinh Thầy, Lai Vu, Cà Lồ, Văn Úc, Lạch Tray, Hóa, Cấm, Bạch Đằng, Tam Bạc, Nam, Đá Bạch và sông Chanh và được chia ra: + Đê cấp I : 73,8 km + Đê cấp II : 126 km + Đê cấp III : 421,6 km 4 - Hệ thống sông Mã, sông Cả có tổng chiều dài là 357,6 km, gồm: chiều dài đê thuộc hệ thống sông Mã, sông Chu là 292,2 km và chiều dài đê thuộc hệ thống sông Cả, sông La là 65,4 km. Thượng nguồn của hai hệ thống sông này chưa có hồ chứa để tham gia điều tiết lũ, vì vậy đê vẫn là biện pháp công trình duy nhất và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong chống lũ. Hiện tại tuyến đê thuộc hai hệ thống sông này chỉ còn khoảng 31 km đê thấp so với thiết kế, khoảng 164km có mặt cắt đê nhỏ, mái dốc chưa có cơ, thân đê còn nhiều khuyết tật, nền đê nhiều đoạn là nền cát hoặc bùn; lòng sông có độ dốc lớn và diễn biến rất phức tạp, nhiều đoạn đê sát sông. Về kết cấu mặt đê thì theo thống kê các tuyến đê chính hiện nay đã cứng hóa hết và đường hành lang chân đê đã được cứng hóa, tuy nhiên chiều rộng bê tông mặt trung bình chỉ đạt từ 4-5 m, một số nơi như Hà Nội, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc đạt từ 5-8 m. 1.1.2. Một số hư hỏng sự cố thường gặp trên hệ thống đê. 1.1.2.1. Hư hỏng mái đê. Hiện tượng hư hỏng mặt đê được thể hiện ở các dạng như sạt trượt mái đê, thẩm lậu mái đê, xói lở cục bộ mái đê… Với mái đê phía sông hiện tượng trên thường xảy ra tại những vị trí dòng sông cong, sóng vỗ trực tiếp vào mái đê hoặc khi có tổ hợp lũ bão, nước cao ngâm lâu, thấm vào thân đê lâu ngày khi nước rút kéo theo đất ở chân đê và trong thân đê ra ngoài gây hiện tượng sạt, lở mái đê. Hoặc do mái đê có độ dốc lớn và đất đắp đê không đảm bảo khi mưa to nước ngấm vào đất thân đê gây ra hiện tượng trượt mái đê. Hình 1.1 Sạt trượt mái đê phía sông 5 Với mái đê phía đồng hiện tượng trên thường xẩy ra vào mùa lũ khi mực nước sông lên cao, đường bão hòa trong thân đê dâng cao cộng với việc phía chân đê lại là ao, hồ nên hiện tường sạt, trượt mái, cơ đê phía đồng cũng thường xuyên xẩy ra. Thân đê có tính không đồng nhất lớn do việc đắp và tôn cao trong nhiều năm. Với mặt cắt không đồng nhất như vậy, sự thấm không tuân theo các phương trình thấm trong thân đê, có vùng tập trung dòng thấm nhiều và vùng tập trung dòng thấm ít gây ra hiện tường sạt trượt mái đê cục bộ tại các vị trí tập dùng dòng thấm lớn. Hình 1.2 Sạt trượt mái đê phía đồng 1.1.2.2. Hư hỏng mặt đê. Hiện tượng hư hỏng mặt đê bao gồm các dạng như lún sụt mặt đê, bong vỡ mặt đê... Hiện tượng này xảy ra khi trên mặt đê có tải trọng lớn chạy qua gây ảnh hưởng đến nền đê, bong vỡ mặt đê hoặc do mái đê bị sạt trượt gây mất ổn định cho nền mặt đê. Hình 1.3 Bong vỡ mặt đê 6 1.1.2.3. Hiện tượng mạch đùn, mạch sủi. Do sự chênh lệch mực nước phía sông và phía đồng trong mùa lũ là rất lớn, dưới nền đê lại có nền cát dày có hệ số thấm lớn nên sinh ra dòng thấm từ phía sông vào phía đồng, tác dụng cơ học và hóa học của dòng thấm có thể phá hoại nền. Một bộ phận đất đồng thời bị đẩy nổi và biến dạng được gọi là bục đất và đùn đất, xảy ra ở những chỗ riêng rẽ, hạn chế về diện tích và thể hiện dưới dạng mạch đùn, mạch sủi. Hiện tượng này chỉ phát sinh nơi thoát ra của dòng thấm chứ không phát sinh ở trong lòng khối đất. Hình 1.4 Mạch sủi, bãi sủi 1.1.3. Nguyên nhân gây hư hỏng. - Trong quá trình thi công tu bổ hệ thống đê: + Địa chất nền đê: Nền đê chủ yếu là lớp bồi tích bãi các sông cổ trong quá trình đắp đê không được xử lý. Nền đê chủ yếu là lớp đất sét yếu, xen kẹp có lớp cát nên thường 7 có nguy cơ gây ra hiện tượng sủi đùn và hiện tượng sạt trượt sâu mái đê trong mùa mưa lũ. + Vật liệu đắp đê: Trong quá trình đắp đê và tu bổ đê hàng năm thì vật liệu đắp đê chủ yếu là đất cấp 2, đất thịt pha cát … trong quá trình đắp việc đầm nèn không đảm bảo nên khi bề mặt và mái không được bảo vệ dễ bị xói mòn hoặc sạt lở nông mái đê do tác động của nước mưa, nước mặt và sóng. - Do hiện tượng xe quá tải đi lại trên đê thường xuyên, nên mặt đê phải chịu tải trọng lớn gây mất ổn định cục bộ sinh ra hiện tượng lún, sụt, bong vỡ mặt đê. - Do sức việc vi phạm, xâm chiếm bãi sông, lòng dẫn để xây dựng công trình, nhà cửa, đổ chất thải, vật liệu lấn chiếm lòng sông, 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 mặt mái đê làm gia tăng diễn biến sạt lở bờ sông, mái đê và mặt đê. - Do khai thác cát, sỏi lòng sông trái phép ngay tại khu vực chân đê và mái kè bảo vệ bờ sông gây sạt lở chân đê và mái đê ở những vị trí lòng dẫn sát bờ. - Do hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu gây ra thời tiết cực đoan như mưa lớn tập trung, bão … làm thay đổi chế độ dòng chảy, gia tăng diễn biến sạt lở mái đê. - Do động vật đào hang (chuột, mối …) hoặc nguyên nhân bất thường nào khác trong thân đê tồn tại đường thấm tập trung gây ra hiện tượng sạt trượt mái đê, vỡ đê. 1.2. Nhu cầu nâng cấp mở rộng mặt đê. Hiện nay các tuyến đê về cơ bản đã hoàn chỉnh mặt cắt và được cứng hóa bằng bê tông nhưng vẫn còn nhiền vấn đề tồn tại. Đê chủ yếu được đắp bằng đất có nhiều điểm cong gấp, thắt hẹp cục bộ, mặt cắt đê nhỏ, mặt đê được cứng hóa nhưng chỉ chịu được tải trọng nhẹ. Thân đê còn nhiều ẩn họa do được đắp qua nhiều thời kỳ khác nhau, địa chất nền đê yếu, hầu hết các cống dưới đê đều được xây dựng từ lâu, đã xuống cấp, hư hỏng. Bờ bãi sông vẫn thường xuyên xẩy ra tình trạng sạt lở. Trong giai đoạn hiện nay do tình hình biến đổi khí hậu bất thường, trong những năm gần đây lũ các sông vẫn thường xuyên lên mức báo động cấp 2, 3. Nên việc nâng cấp, cải tạo đê để đảm bảo phòng chống lụt bão và giảm nhẹ thiên tai luôn được ưu tiên hàng đầu. 8 Các tuyến đê ngoài nhiệm vụ phòng chống lụt bão, bảo vệ tài sản, mùa màng và tính mạng của người dân ngoài ra còn là tuyến đường giao thông chính để đi lại giữa các vùng, các tỉnh. Đồng thời dọc hai bên bờ sông có rất nhiều công trình tâm linh và du lịch như Chùa Bút Tháp, Kinh An Dương Vương, Chùa Phật Tích….Hàng năm các có hàng nghìn khách du lịch đến thăm quan các khu di tích này. Nên việc xây dựng các tuyến đê kết hợp với giao thông, kết hợp mục tiêu cảnh quan du lịch là yêu cầu cấp thiết. Vì vậy việc củng cố, nâng cấp và hoàn thiện các tuyến đê kết hợp đa mục tiêu là rất cần thiết để vừa chủ động phòng chống lụt bão, hạn chế thiệt hại do thiên tai gây ra, góp phần bảo đảm an ninh, quốc phòng vừa tạo tuyến đường giao thông liên tỉnh, phát triển cảnh quan, du lịch góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội trong vùng đê đi qua cũng như giữa các tỉnh, nâng cao đời sống của nhân dân trong tỉnh cũng nhưng các địa phương có tuyến đê đi qua. 1.3. Các giải pháp nâng cấp mở rộng mặt đê. 1.3.1. Phương pháp đắp mở rộng mặt đê. 1.3.1.1. Mở rộng mặt đê về phía đồng. Ở những nơi không gian rộng rãi hình thức mở rộng mặt đê về phía đồng thường được áp dụng. Trong trường hợp này khi mở rộng mặt cắt đê ta tôn trong phần thân đê cũ đã có, phần cao trình đỉnh đê được giữ nguyên. Đắp đất đầm chặt về phía đồng. Đặc điểm: khi sử dụng hình thức kết cấu này cao trình mặt đê được giữ nguyên, đảm bảo cao trình chống lũ, đáy đê rộng, ứng suất phân bố đều trên nền, mặt đê có thể mở rộng theo nhu cầu phát triển kinh tế tại địa phương. * Ưu điểm: Do phương án này giữ nguyên cao trình mặt đê nên đảm bảo cao trình chống lũ, mặt đê có thể rộng theo nhu cầu phát triển kinh tế của địa phương. Do phần mở rộng mặt đê được đắp bằng đất nên giá thành rẻ hơn các phương án khác. 9 * Nhược điểm: Phương án này chỉ sử dụng được khi khu vực thực hiện dự án đi qua vùng không có dân cư. Điều kiện áp dụng: thích hợp với những địa phương có khu dân cư xa chân đê, khi tiến hành đắp đất về phía đồng không ảnh hưởng nhiều đến nhà dân. Không phải tiến hành đền bù giải phóng mặt bằng nhiều. 1.3.1.2. Đắp mở rộng mặt đê về phía sông. Phương án này cũng giống như phương án đắp mở rộng mặt đê về phía đồng tuy nhiên mặt đê (được giữ nguyên cao trình) và đắp đất mở rộng về phía sông. * Ưu điểm: Cũng giống như phương án đắp đất mở rộng về phía đồng, phương án này cũng được giữ nguyên cao trình mặt đê nên đảm bảo được cao trình chống lũ, bề rộng mặt đê có thể mở rộng theo yêu cầu phát triển kinh tế ở địa phương. Vật liệu sử dụng là đất nên giá thành rẻ hơn. * Nhược điểm: Khi sử dụng phương án này phải xem xét đến hệ thống Quy hoạch phòng lũ của địa phương. Không thể áp dụng được ở những nơi có lòng sông, bãi sông hẹp. Do đắp đất áp trúc về phía sông nên khi có lũ bão, nước lên cao ngâm lâu, vì đắp mới nên không thể đảm bảo độ ổn định lâu dài, có thể xuất hiện sạt trượt mái đê phía sông. Điều kiện áp dụng: Hình thức mặt cắt này phù hợp với địa phương có đê đi qua có lòng sông, bãi sông rộng, khi đắp áp trúc mở rộng mặt đê về phía sông không ảnh hưởng gì đến nhu cầu thoát lũ của lòng sông. Khi áp dụng phương án này phải xem có phù hợp với Quy hoạch phòng lũ của từng địa phương hay không. 1.3.1.3. Mở rộng mặt đê cả về phía đồng và phía sông. Hình thức này là kết hợp của hai hình thức trên nên nó có các ưu điểm và nhược điểm của cả hai phương án trên. Điều kiện áp dụng của phương án này phù hợp với địa 10 phương có đê đi qua có lòng sông, bãi sông rộng vừa phải và phía đồng có thể mở rộng được nhưng cũng hạn chế, khi đắp áp trúc mở rộng mặt đê về cả hai phía cũng phải đảm bảo không ảnh hưởng gì đến nhu cầu thoát lũ của lòng sông. Khi áp dụng phương án này phải xem có phù hợp với Quy hoạch phòng lũ của từng địa phương hay không. 1.3.2. Phương pháp hạ thấp cao trình mặt đê, làm tường chắn sóng. Trong phương án này để mở rộng mặt đê đảmbảo yêu cầu giao thông và chống lũ, ta hạ thấp cao trình mặt đê, xây dựng tường chắn đảm bảo cao trình chống lũ. Đặc điểm: khi lựa chọn phương án này thì phần thân đê được giữ nguyên nên đảm bảo độ ổn định đã có trong thân đê do không đắp thêm phần đất vào thân đê. Tuy nhiên về độ rộng của mặt đê bị khống chế không thể mở rộng quá lớn khi địa phương yêu cầu cần bề rộng mặt đê lớn. * Ưu điểm: Do thân đê là thân đê cũ nên khi có lũ, bão mức độ ổn định của đảm bảo hơn. * Nhược điểm: Do bề rộng mặt đê là do hạ thấp cao trình mặt đê mà thành nên bề rộng của mặt đê chỉ được ở một mức nhất định không thể rộng hơn. Do phải sử dụng tường chắn phía sông, đảm bảo an toàn chống lũ nên giá thành thi công của phương án này cao. Điều kiện áp dụng: Đối với phương án mở rộng mặt đê bằng hình thức hạ thấp cao trình mặt đê, xây tường chắn đảm bảo cao trình chống lũ được áp dụng tại tuyến đi qua các khu vực có mặt bằng chật hẹp, hạn chế mở rộng mặt cắt hoặc vật liệu đắp hiếm, thi công không thuận lợi. 1.3.3. Phương pháp kết hợp hạ thấp cao trình mặt đê, làm tường chắn sóng và đắp mở rộng mặt đê. Phương án này được áp dụng tại những địa phương yêu cầu mặt đê rộng đảm bảo cho giao thông tuy nhiên cũng phải đảm bảo yêu cầu chống lũ. 11 Đặc điểm: Phương án này mặt đê đảm bảo bề rộng theo đúng yêu cầu của địa phương, đảm bảo ổn định bởi phần thân đê chính vẫn là của đê cũ đã được đắp từ lâu đời. * Ưu điểm: Do thân đê là thân đê cũ nên khi có lũ, bão mức độ ổn định của đảm bảo hơn. Bề rộng mặt đê có thể mở rộng tuỳ theo yêu cầu phát triển kinh tế của từng vùng. * Nhược điểm: Do phải sử dụng tường chắn phía sông, và phải đắp mở rộng mặt đê nên giá thành thi công của phương án này sẽ rất cao. Điều kiện áp dụng: Phương án trên được áp dụng cho những địa phương có khu dân cư sinh sống gần chân đê, bãi sông, lòng sông không rộng, yêu cầu về phát triển kinh tế cần bề rộng mặt đê phải rộng. 1.4. Công tác thi công đất. Trong công trình thủy lợi nói chung và đối với các tuyến đê nói riêng thi đều phải tiến hành công tác đào và đắp đất. Dù là những công trình bằng bê tông, bê tông cốt thép, công trình đá, đặc biệt là công trình đất thì khối lượng công trình đào đắp vẫn chiếm 1 tỉ lệ rất lớn. Không những hiện nay và trong tương lai việc thi công đất vẫn chiếm 1 vị trí rất quan trọng trong xây dựng thủy lợi bởi vì có ưu điểm sau: + Có thể tiết kiệm được sắt thép, xi măng là những thứ đắt tiền khó mua. Dùng vật liệu tại chỗ giảm được phí tổn vận chuyển từ nơi xa đến. Sử dụng công cụ, thiết bị sức người đối cơ động và linh hoạt. + Kỹ thuật thi công đơn giản (công nghệ thi công tương đối giản đơn) + Nhân dân ta có nhiều khái niệm về công tác thi công đất. 1.4.1. Các phương pháp thi công đất hiện nay. - Thi công bằng thủ công: là người ta dùng các công cụ thông thường hay cải tiến như cuốc,xẻng, chòng . . . để đào xúc gánh, khiêng hàng các loại xe kút kít, cải tiến để vận chuyển, các loại đầm tay và đầm cải tiến để đầm đất. 12