ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------
ĐẶNG KHOA ĐÃM
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT
YẾU CHO CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ
SÔNG BA TẠI KHU VỰC PHƯỜNG PHÚ
ĐÔNG, THÀNH PHỐ TUY HÒA
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY
Đà Nẵng- Năm 2017
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------
ĐẶNG KHOA ĐÃM
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT
YẾU CHO CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ
SÔNG BA TẠI KHU VỰC PHƯỜNG PHÚ
ĐÔNG, THÀNH PHỐ TUY HÒA
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: 60.58.02.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Văn Hướng
Đà Nẵng - Năm 2017
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác.
Tác giả luận văn
Đặng Khoa Đãm
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ I
MỤC LỤC ...................................................................................................................... II
TOM TẮT LUẬN VAN ................................................................................................. V
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... VI
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... VII
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................1
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .....................................................................................2
6. Cấu trúc của luận văn ..................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 3
1.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu .............................................................................3
1.2. Điều kiện tự nhiên ....................................................................................................3
1.3. Đặc điểm địa chất .....................................................................................................4
1.4. Đặc điểm khí tượng, khí hậu, thủy hải văn .............................................................. 5
1.4.1. Đặc điểm khí tượng, khí hậu .................................................................................5
1.4.2. Đặc điểm thủy văn .................................................................................................5
1.4.3. Đặc điểm hải văn ...................................................................................................6
1.5. Xói lở bờ sông, bồi lấp lòng sông, cửa biển ở sông ba và các giải pháp tổng thể ...8
CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP KỸ THUẬT THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ ĐỀ
XUẤT GIẢI PHÁP CHO ĐOẠN KÈ NGHIÊN CỨU .................................................13
2.1. Một số giải pháp giải pháp kỹ thuật xử lý nền đất yếu ..........................................13
2.2. Hiện trạng đoạn kè nghiên cứu ...............................................................................15
2.2.1. Đoạn 1: từ k0+000 k1+100 ..............................................................................15
2.2.2. Đoạn 2: từ k1+100 k1+455,3 ...........................................................................16
2.2.3. đoạn 3: từ k1+455,3 k1+585,3 ........................................................................17
2.2.4. Đoạn 4: từ k1+585,3 k2+879,5 ........................................................................18
2.2.5. Đoạn 5: từ k2+879,5 k3+825,8 ........................................................................18
iii
2.3. Phân tích các phương án xử lý đã đề xuất trước đây..............................................19
2.3.1. Cơ sở phân tích ....................................................................................................19
2.3.2. Phương án 1: cừ bản bằng bê tông cốt thép dự ứng lực (btdul) .......................... 20
2.3.3. Phương án 2: gia cố nền đất yếu bằng cọc đất xi măng ......................................21
2.3.4. Phương án 3: thay thế đất yếu bằng cát ............................................................... 22
2.3.5. Phương án 4: phương án nắn tuyến vào bên trong mặt bằng để tránh nền đất yếu
.......................................................................................................................................23
2.4. Đề xuất giải pháp cho đoạn kè nghiên cứu............................................................. 24
2.4.1. Các căn cứ đề xuất phương án xử lý ...................................................................24
2.4.2. Giải pháp xử lý đề xuất: ......................................................................................24
2.4.3. Phân tích ưu nhược điểm của phương án đề xuất ...............................................27
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN CHỌN ......................................................28
3.1. Đặc trưng địa chất đất nền đoạn kè nghiên cứu .....................................................28
3.2. Phân khu tính toán và lựa chọn mặt cắt tính toán...................................................31
3.2.1. Khu A và mặt cắt đại diện tính toán ....................................................................32
3.2.2. Khu B và mặt cắt đại diện tính toán ....................................................................33
3.3. Nguyên tắc tính toán độ ổn định và độ lún của nền đất yếu...................................34
3.3.1. Tính ổn định ........................................................................................................34
3.3.2. Tính độ lún...........................................................................................................34
3.4. Tính toán khu a (mặt cắt c9) – trường hợp đắp 1 lần .............................................37
3.4.1. Xác định chiều cao phòng lún khi đắp đê ........................................................... 39
3.4.2. Kiểm toán điều kiện ổn định: ..............................................................................42
3.4.3. Tính thời gian chờ lún cần thiết để đạt độ cố kết u = 99% ..................................43
3.5. Tính toán khu B (mặt cắt C30) - Trường hợp đắp 1 lần .........................................43
3.5.1. Xác định chiều cao phòng lún khi đắp đê ........................................................... 44
3.5.2. Kiểm toán điều kiện ổn định: ..............................................................................48
3.5.3. Tính thời gian chờ lún cần thiết để đạt độ cố kết u = 99% ..................................49
3.6. Lựa chọn biên pháp xử lý nền và kế hoạch xây dựng ............................................49
3.6.1. Nhận xét kết quả tính toán cho khu A (c9) và khu B (c30):................................ 49
3.6.2. Phân tích lựa chọn biện pháp xử lý nền............................................................... 50
3.6.3. Các yêu cầu kỹ thuật đối với công tác thi công xử lý nền đất yếu: .....................51
3.6.4. Dự kiến phân đợt thi công xử lý: .........................................................................51
3.7. Kiểm toán, xử lý đảm bảo điều kiện ổn định nền đắp theo giai đoạn 1 .................52
iv
3.7.1. Kiểm toán khu a (c9) ........................................................................................... 52
3.7.2. Kiểm toán khu b (c30) ......................................................................................... 53
3.8. Tính toán độ lún nền đắp giai đoạn 1 .....................................................................54
3.8.1. Tại khu a (c9) .......................................................................................................54
3.8.2. Tại khu b (c30) ....................................................................................................57
3.8.3. Kết quả tính độ lún giai đoạn 1 cho khu a (c9) và khu b (c30) ........................... 60
3.9. Tính thời gian chờ lún để đặt độ cố kết mong muốn giai đoạn 1 và lựa chọn
khoảng cách cọc cát .......................................................................................................61
3.9.1. Tính thời gian chờ lún để đạt độ cố kết mong muốn ...........................................61
3.9.2. Lựa chọn khoảng cách cọc cát: ...........................................................................64
3.10. Tính độ gia tăng lực dính của đất yếu khi đạt độ cố kết u=99% đắp giai đoạn1 .64
3.11. Kiểm toán điều kiện ổn định nền đắp theo giai đoạn 2 ........................................65
3.11.1. Kiểm toán tại khu a (c9) ....................................................................................65
3.11.2. Kiểm toán tại khu b (c30) ..................................................................................66
3.12. Tính toán độ lún nền đắp giai đoạn 2 ...................................................................67
3.12.1. Kết quả tính độ lún giai đoạn 2 tại 2 khu a và b ................................................68
3.12.2. Thời gian chờ lún để đạt độ cố kết mong muốn tại giai đoạn 2 ........................ 68
3.12.3. Tính độ gia tăng lực dính của đất yếu khi đạt độ cố kết u=99% đắp giai đoạn
2: ....................................................................................................................................69
3.13. Kiểm toán ổn định tổng thể ..................................................................................69
3.14. Kế hoạch xây dựng ............................................................................................... 70
3.14.1. Khu vực A (c9) ..................................................................................................71
3.14.2. Khu vực B (c30) ................................................................................................ 71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 73
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ ............................................... 74
v
TÓM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO CÔNG TRÌNH KÈ
BẢO VỆ BỜ SÔNG BA TẠI KHU VỰC PHƯỜNG PHÚ ĐÔNG, THÀNH PHỐ
TUY HÒA
Học viên: Đặng Khoa Đãm Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy
Mã số: 60.58.02.02 Khóa: 31
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt: Hiện nay rất có nhiều giải pháp kỹ thuật để xử lý nền đất yếu đang được áp
dụng như: nhóm giải pháp thay thế nền, phương pháp cơ học, phương pháp vật lý, phương
pháp nhiệt học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học, phương pháp thủy lực,…. Tuy
nhiên, để áp dụng phương pháp kỹ thuật xử lý nền đất yếu trong một công trình cụ thể vừa
đảm bảo kỹ thuật, kinh tế và phù hợp với tình hình thực tế không phải là vấn đề đơn giản, cụ
thể là nền đất yếu của công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu vực phường Phú Đông, thành
phố Tuy Hòa. Đã có nhiều tính toán đề xuất giải pháp xử lý nền đất yếu cho công trình nêu
trên nhưng có nhiều bất cập, chưa hiệu quả, chưa phù hợp với tình hình thực tế. Trước những
khó khăn, vướng mắc đó và trên cơ sở những phương pháp xử lý nền đất yếu hiện nay đang
được áp dụng, tác giả đã nghiên cứu, tính toán, đề xuất giải pháp xử lý nền đất yếu cho đoạn
kè nêu trên bằng hình thức cọc cát, thoát nước đứng với gia tải trước, có bệ phản áp, kết hợp
với gia cường nền bằng lưới địa kỹ thuật Secugrid 60x60 Q1. Kết quả nghiên cứu đảm bảo kỹ
thuật, kinh tế và phù hợp với thực tế và có thể áp dụng để thực hiện việc xử lý nền đất yếu của
các công trình có tính chất tương tự.
Từ khóa - giải pháp kỹ thuật; đất yếu; sông Ba; cọc cát; lưới địa kỹ thuật.
RESEARCH SOLUTIONS FOR LAND DISPOSAL OF EMBANKMENT WORKS
TO PROTECT BA RIVER BANK IN PHU DONG WARD, TUY HOA CITY
At the present time, there are many technical solutions for the application of weak soil
such as substrate solutions, mechanical methods, physical methods, thermal methods and
chemical methods, Biological methods, hydraulic methods, ... However, it is not a simple
matter to apply soil engineering techniques in a particular project, both technically and
economically, and in accordance with the actual situation, namely ground. Weakness of
embankment works to protect Ba river bank in Phu Dong ward, Tuy Hoa city. There have
been many calculations proposed solutions for soft land for the above works but there are
many inadequacies, not effective, not suitable with the actual situation. Facing such
difficulties, and on the basis of current weak soil treatment methods, the authors have studied,
calculated and proposed solutions for the treatment of weak soil for the above mentioned
embankment. In the form of sand piles, vertical drainage with pre-loading, with oil-based
platform, combined with reinforced foundation using Secugrid 60x60 Q1 geogrids. The
results of the study are technically, economically and practically appropriate and may be
applied to the treatment of weak soil of similar structures.
Key words - technical solution; weak soil; Ba river; sand piles; Geotechnical
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
Tên bảng
1.1
Mực nước triều cao nhất theo các tần suất
1.2
Phạm vi ảnh hưởng của chế độ thủy động lực cửa sông
2.1
Bảng phân vùng theo phương dọc kè - khu vực A
2.2
Bảng phân vùng theo phương ngang kè - khu vực A
2.3
Bảng phân vùng theo phương dọc kè - khu vực B
2.4
Bảng phân vùng theo phương ngang kè - khu vực B
Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý phục vụ tính toán ổn định đất nền:
3.1
lớp đất cát
3.2
Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của đất nền lớp 3: Lớp bùn sét
3.3
Bảng phân vùng theo phương dọc kè - khu vực A
3.4
Bảng phân vùng theo phương ngang kè - khu vực A
3.5
Bảng phân vùng theo phương dọc kè - khu vực B
3.6
Bảng phân vùng theo phương ngang kè - khu vực B
3.7
Bảng tính hệ số ảnh hưởng I - Khu A
3.8
bảng tính nở hông - Khu A
3.9
bảng tính hệ số ảnh hưởng I - Khu B
3.10
Bảng tính nở hông - Khu B
3.11
Kết quả tính lún, ổn định, thời gian đặt độ cố kết - đắp 01 lần
3.12
Bảng tính hệ số ảnh hưởng I - Khu A giai đoạn 1
3.13
Bảng tính nở hông - Khu A giai đoạn 1
3.14
Bảng tính hệ số ảnh hưởng I - Khu B giai đoạn 1
3.15
Bảng tính nở hông - Khu B giai đoạn 1
3.16
Kết quả tính độ lún giai đoạn 1
3.17
Kết quả tính thời gian các phương án chờ cố kết đắp giai đoạn 1
Kết quả tính độ gia tăng lực dính của đất yếu sau khi đạt độ cố
3.18
kết U= 99% giai đoạn 1
3.19
Kết quả tính lún, ổn định, thời gian cố kết giai đoạn 1
3.20
Kết quả tính độ lún giai đoạn 2 tại 2 khu A và B
3.21
Kết quả tính thời gian chờ cố kết đắp giai đoạn 2 tại C9 và C30
Kết quả tính độ gia tăng lực dính của đất yếu sau khi đạt độ cố
3.22
kết U= 99% tại giai đoạn 2
3.23
Kết quả tính lún, ổn định, thời gian cố kết giai đoạn 2
3.24
Chỉ tiêu cơ lý vật liệu và đất nền sau khi cố kết lấy tính toán
3.25
Bảng kế hoạch xây dựng khu vực A
3.26
Bảng kế hoạch xây dựng khu vực B
Trang
6
7
25
25
26
26
29
30
32
32
33
33
39
40
45
46
49
55
56
58
59
60
63
64
64
68
68
69
69
69
70
71
vii
Số hình
1.1
1.2
1.3
1.4
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
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
3.19
DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình
Hình ảnh khu vực nghiên cứu
Hình ảnh mô tả địa chất lỗ khoan
Hình ảnh sạt lở bờ sông, ngập úng điển hình trên sông Ba
Hình ảnh sạt lở, bồi lắp cửa biển Đà Diễn
phương pháp cọc xi măng đất
Phương pháp dùng giếng cát
Phương pháp bơm chân không
Hiện trạng đoạn 1 đã thi công hoàn thành
Hiện trạng đoạn 2 đã thi công hoàn thành
Hiện trạng đoạn 3 đã thi công hoàn thành
Hiện trạng đoạn 4 phần đã thi công hoàn thành
Hiện trạng đoạn 5 đã thi công hoàn thành
Phương án cừ bản bằng bê tông cốt thép dự ứng lực (BTDUL)
Gia cố nền đất yếu bằng cọc đất xi măng
Phương án nắn tuyến
Phương án xử lý nền đất yếu đề xuất
Phân khu tính toán xử lý nền
Mặt cắt đại diện kè - cọc 9
Mặt cắt đại diện kè - cọc 30
Độ lún của một điểm cách tim đường một khoảng bằng x
Độ lún cố kết do chuyển vị ngang
Sơ đồ lún tính tại cọc 9 (đắp 1 lần)
Mặt cắt ngang tại cọc 9 (đắp 1 lần)
Ổn định tại cọc 9 (đắp 1 lần)
Sơ đồ lún tính tại cọc 30 (đắp 1 lần)
Mặt cắt ngang tại cọc 30 (đắp 1 lần)
Ổn định tại cọc 30 (đắp 1 lần)
Mặt cắt ngang tại cọc 9 (đắp giai đoạn 1)
Ổn định tại cọc 9 (đắp giai đoạn 1)
Mặt cắt ngang tại cọc 30 (đắp giai đoạn 1)
Ổn định tại cọc 30 (đắp giai đoạn 1)
Sơ đồ tính lún tại cọc 9 (đắp giai đoạn 1)
Sơ đồ tính lún tại cọc 30 (đắp giai đoạn 1)
Biểu đồ lún theo thời gian khu vực A - giai đoạn 1
Biểu đồ lún theo thời gian khu vực B - giai đoạn 1
Trang
3
4
9
10
14
14
15
16
17
17
18
19
20
21
23
26
32
33
34
35
37
38
42
42
44
48
48
52
53
53
54
54
58
62
63
viii
Số hình
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
Tên hình
Mặt cắt ngang tại cọc 9 (đắp giai đoạn 2)
Ổn định tại cọc 9 (đắp giai đoạn 2)
Mặt cắt ngang tại cọc 30 (đắp giai đoạn 2)
Ổn định tại cọc 30 (đắp giai đoạn 2)
Sơ đồ tính lún tại cọc 9 (đắp giai đoạn 2)
Sơ đồ tính lún tại cọc 30 (đắp giai đoạn 2)
Biểu đồ lún theo thời gian khu vực A - giai đoạn 2
Biểu đồ lún theo thời gian khu vực B - giai đoạn 2
Ổn định kè khi hoàn thành đắp
Trang
65
66
66
67
67
68
69
69
70
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Phú Yên là tỉnh Duyên hải thuộc vùng Nam Trung Bộ Việt Nam, tỉnh Phú Yên
trải dài từ 12°42'36" đến 13°41'28" vĩ Bắc và từ 108°40'40" đến 109°27'47" kinh
Đông, phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, phía Nam giáp Khánh Hòa, phía Tây giáp Đắk
Lắk và Gia Lai, phía Đông giáp Biển Đông. Phú Yên có trên 50 con sông lớn nhỏ và
phân bổ tương đối đều trên toàn tỉnh, đáng chú ý là 3 con sông chính: Sông Ba, Kỳ Lộ,
Bàn Thạch.
Trên các hệ thống sông chính, hàng năm tình hình sạt lở bờ sông diễn ra phức
tạp, gây mất đất sản xuất, đất ở, uy hiếp tính mạng và tài sản của nhân dân, làm cho
đời sống nhân dân dọc theo bờ các con sông khó khăn. Trong đó đặc biệt chú ý là khu
vực sông Ba.
Sông Ba là một trong những con sông lớn ở miền Trung Trung Bộ Việt Nam với
tổng diện tích lưu vực 13.900 km2 nằm trên địa phận 3 tỉnh: Gia Lai, Kon Tum và Phú
Yên. Trước tình hình mưa lũ hàng năm, dọc theo sông Ba đã có nhiều điểm sạt lở trên
50m, xâm thực sâu vào đất liền, làm cho một số nhà dân đã bị sạt lở hư hỏng toàn bộ,
một số nhà dân có nguy cơ mất an toàn, nước tràn vào khu dân cư, gây thiệt hại nặng
nề về tài sản, mất đất sản xuất, đất ở, nhiều nơi phải thực hiện sơ tán dân.
Được sự quan tâm của Đảng, chính quyền các cấp, dọc theo bờ các con sông của
tỉnh Phú Yên, trong đó có sông Ba đã được đầu tư xây dựng các công trình bảo vệ bờ,
chỉnh trị để chống sạt lở bờ sông, bảo vệ tính mạng, tài sản, đất sản xuất, đất ở của
nhân dân, trong đó có công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu vực phường Phú Đông,
TP Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên.
Công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu vực phường Phú Đông, TP Tuy Hòa,
tỉnh Phú Yên được khởi công xây dựng từ năm 2007, với mục tiêu: Chống xói lở bờ
Nam sông Đà Rằng; bảo vệ tính mạng, tài sản của nhân dân và cơ sở hạ tầng khu đô
thị mới bờ Nam sông Đà Rằng; giải quyết tốt vấn đề thoát lũ và ngập úng cho toàn bộ
khu vực bờ Nam sông Đà Rằng; tạo cảnh quan kiến trúc cho thành phố Tuy Hòa, góp
phần từng bước hoàn thiện hệ thống hạ tầng để đưa thành phố Tuy Hòa trở thành đô
thị loại II trong năm 2020. Tuy nhiên, trong quá trình triển khai thực hiện thi công xây
dựng công trình, có một đoạn tuyến kè chiều dài khoảng 200m đi qua khu vực nền đất
yếu nhưng chưa có giải pháp xử lý nên phải dừng thực hiện thi công từ năm 2011 đến
nay. Đây chính là động lực để tác giả thực hiện đề tài “nghiên cứu giải pháp xử lý
nền đất yếu cho công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu vực phường Phú Đông,
TP Tuy Hòa” để có giải pháp xử lý triệt để nền đất yếu cho đoạn kè nêu trên, làm cơ
sở thực hiện hoàn thành công trình, phát huy hiệu quả đầu tư, đạt được mục tiêu đầu tư
mà dự án đã đề ra.
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý nền đất yếu làm cơ sở cho việc thiết kế xây
2
dựng hoàn thành công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu vực phường Phú Đông, TP
Tuy Hòa.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu vực phường
Phú Đông, TP Tuy Hòa
- Phạm vi nghiên cứu: Đoạn tuyến kè 200m đi qua khu vực nền đất yếu thuộc
công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu vực phường Phú Đông, TP Tuy Hòa, tỉnh Phú
Yên.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Khảo sát thực tế hiện trường; thu thập và phân tích các tài liệu khảo sát đã có
kết hợp với nghiên cứu các phương pháp kỹ thuật mới, đề xuất giải pháp kỹ thuật phù
hợp.
- Ứng dụng các phần mềm địa kỹ thuật để xác định (kiểm tra) các thông số kỹ
thuật cho giải pháp đề xuất.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Việc nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại
khu vực phường Phú Đông, TP Tuy Hòa là căn cứ có tính khoa học giúp cho chủ đầu
tư công trình tham khảo để lựa chọn giải pháp áp dụng để tiến hành thiết kế công trình
cũng như vận dụng để thực hiện xử lý nền móng của một số công trình tương tự khác.
6. Cấu trúc của luận văn
Trên cơ sở các nội dung nghiên cứu, để đạt mục tiêu đề ra và đảm bảo tính logic
và chỉnh thể của vấn đề nghiên cứu, ngoài hai phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận
văn được cấu trúc gồm 3 chương sau đây:
- Chương 1: Tổng quan.
- Chương 2. Giải pháp kỹ thuật thiết kế xử lý nền đất yếu và đề xuất giải pháp
cho đoạn kè nghiên cứu.
- Chương 3. Tính toán phương án chọn.
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu:
Khu vực nghiên cứu thuộc khu vực bờ hữu sông Ba trên địa phận phường Phú
Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên. Cách trung tâm thành phố Tuy Hòa khoảng
3km. Cách cửa sông Đà Diễn trung bình khoảng 2km.
Hình 1.1: Hình ảnh khu vực nghiên cứu
Đoạn nền đất yếu kéo dài khoảng 200m, cách cửa Đà Diễn khoảng 1200m. phía
hạ lưu khu vực nền đất yếu là có dự án Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá Đông Tác
và khu vực cảng cá Đông Tác.
1.2. Điều kiện tự nhiên
Vùng nghiên cứu dự án thuộc hạ lưu sông Đà Rằng chịu ảnh hưởng của khí hậu
Đông Trường Sơn. Đặc điểm của khí hậu này là có gió mùa Tây Nam từ tháng 9 đến
tháng 11, do ảnh hưởng của các nhiễu động thời tiết trên biển Đông kết hợp với gió
mùa Đông Bắc thường gây mưa lớn ở hạ lưu sông Ba từ Củng Sơn đến cửa biển.
Toàn tỉnh Phú Yên có 3 trạm khí hậu đại biểu cho 3 vùng: Miền Tây Sơn, Sơn
Hòa và Tuy Hòa. Xét trên toàn lưu vực sông Ba còn kể thêm 3 trạm Pleiku, An Khê và
Ayunpa.
Xét về điều kiện địa hình địa mạo, vùng dự án xây dựng có thể phân làm 2 đoạn:
- Đoạn I: Từ K0 của kè cho đến lý trình K2+168,2, dài 2.168,2m điều kiện địa
hình địa mạo là bãi sông với các cồn cát thành tạo. Cao trình nền tự nhiên của đoạn
này nằm trên cốt 0 và bãi bị ngập khi triều cường và hoàn toàn bị ngập khi có lũ lớn.
- Đoạn II: Từ lý trình K2+168,2 cho đến cuối kè (K3+825,8), dài 1.657,6m điều
kiện địa hình địa mạo là đầm phá, trên đoạn này còn có các suối lớn nhỏ đổ vào trước
khi chảy ra cửa Đà Diễn.
4
Riêng đối với đoạn kè yêu cầu xử lý nền đất yếu: Đoạn kè này nằm trong đoạn II
nói trên, có điều kiện mặt đất tự nhiên là sâu nhất (so với trên tổng thể chiều dài kè).
Đáy sông bên ngoài ăn sâu vào đoạn này đến cao trình -4,00m trên suốt trên 100m
chiều dài. Đồng thời, đoạn này lại gặp điều kiện địa chất bất lợi: Nền đất yếu dày và
xuất hiện ngay cả trên bề mặt nền kè.
1.3. Đặc điểm địa chất
Trong khu vực nền đất có đặc điểm địa chất, gồm có các lớp địa chất như sau:
- Lớp 1: Là Cát thô lẫn sỏi trạng thái xốp.
- Lớp 2: Cát hạt nhỏ lẫn mùn hữu cơ, kém chặt.
- Lớp 3: Bùn sét pha, màu xám, xám xanh, xám đen, thành phần chủ yếu là hạt
bụi, sét, mùn thực vật, đất bão hòa nước, trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy.
- Lớp 4: Cát hạt thô, hạt vừa, màu nâu vàng, xám, đôi chổ có xen kẹp thấu kính
sét mỏng, đất no nước, trạng thái no nước, kết cấu chặt vừa đến chặt.
- Lớp 5: Cát hạt nhỏ đến cát pha, màu xám, xám xanh, thành phần chủ yếu cát
pha, đầu lớp có hàm lượng hạt sét, trong lớp này có xen kẹp sét pha trạng thái dẻo
mềm, đất ở trạng thái no nước, kết cấu chặt vừa đến chặt.
- Lớp 7: Cát hạt vừa đến thô, Màu xám, xám vàng, thành phần chủ yếu cát thạch
anh , đất trạng thái no nước, kết cấu từ chặt đến rất chặt.
1
1
2
2
1
3
4
3
2
3
3
4
4
4
5
5
7
7
BS1
LK1(*)
29.0
20.0
5
7
Hình 1.2: Hình ảnh mô tả địa chất lỗ khoan
5
1.4. Đặc điểm khí tượng, khí hậu, thủy hải văn
1.4.1. Đặc điểm khí tượng, khí hậu
a) Nhiệt độ không khí:
Nhiệt độ không khí trung bình tại Tuy Hòa là 26,50C. Tháng có nhiệt độ không
khí trung bình cao nhất là tháng 6 & tháng 7 lên tới 29,20C. Nhiệt độ thấp nhất là
22,30C. Biên độ dao động nhiệt độ trong ngày trung bình là 70C 100C.
b) Nắng:
Số giờ nắng trung bình trong năm quan trắc được 2.450 giờ/năm tại Tuy Hòa.
Tháng có giờ nắng nhiều nhất là tháng 5 (278 giờ nắng/tháng); ít nhất là tháng 11 (120
giờ nắng/tháng).
c) Gió
Do đặc điểm địa hình và chế độ gió mùa hàng năm vùng hạ lưu sông Đà Rằng
chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính thổi tới. Từ tháng 5 tới tháng 9 có gió hướng
Tây và Tây Nam, từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau có gió hướng Đông và Đông Bắc.
Tốc độ gió trung bình tại Tuy Hòa là 3,2m/s. Tốc độ gió lớn nhất quan trắc được
tại Tuy Hòa là 36m/s (tại Tuy Hòa).
d) Độ ẩm
Độ ẩm tương đối trung bình khoảng 80%, lớn nhất tại Tuy Hòa là 86%, nhỏ nhất
là 74% (tháng 6).
e) Bốc hơi
Lượng bốc hơi đo theo ống Piche trung bình biến đổi từ 1.000 1.500mm/năm.
Tháng có lượng bốc hơi trung bình lớn nhất là 176,6mm (Tháng 8 - Tuy Hòa). Tháng
có lượng bốc hơi trung bình ít nhất là 71,7mm.
f) Mưa
Lượng mưa năm trung bình nhiều năm biến đổi trên toàn tỉnh Phú Yên từ 1.500
3.000mm/năm. Lượng mưa tập trung chủ yếu vào 4 tháng mùa mưa (9 12) chiếm từ
70 80% lượng mưa cả năm. Tuy lượng mưa năm không lớn, song lượng mưa ngày
lớn nhất rất lớn 619mm/ngày (năm 1993), tháng có lượng mưa trung bình lớn nhất là
tháng 10.
1.4.2. Đặc điểm thủy văn
Hệ thống sông Ba (từ ngã ba Sông Hinh ra biển Đông), sông mang tên Đà Rằng,
bắt nguồn từ dãy núi cao (trên 200m) thuộc Gia Lai chảy theo hướng Bắc Nam đến
ngã ba Ayun, sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, khi vào Phú Yên chảy theo
hướng Tây - Đông tới vùng cửa sông đổi thành Tây Nam - Đông Bắc đổ ra cửa Đà
Diễn cách trung tâm thành phố Tuy Hòa 1,0km về phía Nam.
Sông Ba có 36 nhánh sông cấp I, 54 nhánh sông cấp II, 14 nhánh sông cấp III và
01 nhánh sông cấp IV. Sông Ba chảy qua 3 tỉnh: Gia Lai, Kon Tum thuộc Tây Trường
Sơn và Phú Yên thuộc Đông Trường Sơn.
6
Lũ trên sông Ba rất lớn, tại Củng Sơn quan trắc Qmax=20.700m3/s, M0=
1,62m3/s.km2 với diện tích lưu vực F = 12.800 km2. Dòng chảy kiệt khá nhỏ, tại
Củng Sơn Qmin = 7,33m3/s (28/4/1983).
Địa hình lưu vực sông Ba thấp so với các lưu vực xung quanh, độ cao trung bình
khoảng 400m. Những đỉnh núi cao vùng cực Bắc của hệ thống như Ngọc Rô
1.549m,Ca Kinh 1.761m; ở cực Nam có Chư Ho’Mu cao 2.051m. Núi thấp phân bố ở
phía Đông và phía Tây cao từ 500 1.500m. Hướng dốc chính của địa hình theo
hướng dòng chảy của sông, địa hình đồi cao 100 500m chiếm khoảng 70% diện tích;
địa hình núi thấp núi thấp và trung bình chiếm khoảng 30% đồi núi vây quanh và áp
sát thung lũng sông Ba. Ở bờ trái dãy núi Bình Định áp sát dòng chính làm độ rộng
của lưu vực sông Ba đoạn này bị thắt lại.
1.4.3. Đặc điểm hải văn
Chế độ hải văn vùng biển cửa Đà Rằng có ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm địa
hình cũng như động lực của vùng cửa Đà Rằng là nơi xây dựng công trình. Vì thế cần
thiết phải nghiên cứu chế độ hải văn vùng biển cửa Đà Rằng.
a) Chế độ thủy triều:
Vùng cửa sông Đà Rằng có chế độ thủy triều nằm trong khu vực thủy triều ổn
định từ Quy Nhơn đến Bình Thuận. Thủy triều ở đây thuộc chế độ nhật triều không
đều. Hàng tháng từ 18 đến 22 ngày là nhật triều, còn lại là bán nhật triều. Thủy triều
vùng này có thời gian triều dâng kéo dài hơn thời gian triều rút. Dòng triều biến đổi
dọc theo lòng sông, lưu tốc dòng triều không lớn (khoảng 20 đến 30cm/s). Điều đặc
biệt là dòng hải lưu ven biển vào mùa gió Đông Bắc luôn di chuyển theo hướng từ Bắc
vào Nam với lưu tốc khoảng 20cm/s.
Kết quả tính toán đo đạc mực nước triều cho thấy:
- Biên độ lúc triều cường là 1,8m;
- Biên độ lúc triều kém là 0,5m.
- Mực nước triều cao nhất theo các tần suất
Bảng 1.1: Mực nước triều cao nhất theo các tần suất
P (%)
1
2
5
10
20
50
100
H (cm)
103,1
102,7
102,0
101,2
99,7
94,4
82,8
Ghi chú: Hệ cao độ Quốc Gia Hòn Dấu
c) Chế độ sóng:
Do ảnh hưởng của chế độ gió nên sóng tại khu vực cửa sông Đà Rằng - Tuy Hòa
được chia làm 2 mùa, sóng mùa Đông và sóng mùa Hè. Mùa Đông hướng sóng gần
như trùng với hướng gió thịnh hành trên biển. Kết quả thống kê cho thấy tần suất
hướng thịnh hành của sóng lớn hơn nhiều so với hướng thịnh hành của gió. Sóng có
hướng thịnh hành N và NE từ tháng 11 đến tháng 2, sau đó chuyển dần sang hướng
ENE và E vào tháng 3 và tháng 4. Sóng mùa hè vùng ngoài khơi có hướng S, SW.
7
Do đặc điểm địa hình vùng biển Tuy Hòa khá đơn giản, bãi biển hẹp, thềm lục
địa có độ dốc lớn nên hầu như các hướng sóng từ vùng nước sâu vào đến gần bờ đều bị
khúc xạ và có hướng gần như vuông góc với đường bờ. Theo nghiên cứu của Trung
tâm khí tượng biển Tổng cục Khí tượng Thủy văn cho thấy hướng sóng vùng này có
quy luật tăng và giảm, độ cao sóng hoàn toàn phù hợp với quy luật biến đổi của gió.
Khi ngoài khơi có gió Đông Bắc cấp 7 giật trên cấp 7 thì sóng quan trắc được có
chiều cao phổ biến từ H = 1,7 2,5m, sóng lớn nhất Hmax > 3,0m. Vùng bãi ngang
cửa sông Đà Rằng nói chung có sóng rất lớn đặc biệt là sóng nhồi khi ngoài khơi có
gió mùa Đông Bắc. Hướng sóng tập trung theo hướng NNE, trong khi đường bờ biển
vùng cửa Đà Diễn có đường bờ hướng SSE - SSE. Về mặt lý thuyết hướng sóng như
vậy ảnh hưởng nhiều nhất đến dòng ven và dòng bồi tích dọc bờ.
d) Chế độ dòng chảy:
Dòng triều trong khu vực có xu thế thuận nghịch và có độ lớn theo chu kỳ thiên
văn. Kết quả thu được từ chuỗi 3 ngày tại trạm đo dòng chảy liên tục xa bờ của Viện
Khoa học Thủy lợi tiến hành cho thấy: Ở tầng 10m dòng chảy tập trung theo hướng
NW chiếm khoảng 60%, NE chiếm khoảng 12,5%, còn lại phân tán theo các hướng
NE, SW.
f) Chế độ thủy động lực sông biển chi phối công trình:
Công trình đê sông và đê cửa sông thì đều có chức năng bảo vệ vùng đất dân cư
phía trong đồng, nhưng các tải trọng tác động lên mỗi loại đê khác nhau, đặc biệt thể
hiện ở thành phần mực nước thiết kế đê. Với đê sông, mực nước thiết kế thường phụ
thuộc vào mực nước thượng nguồn đổ về, còn đối với vùng cửa sông thì mực nước
không những phụ thuộc vào mực nước lũ sông dâng cao mà còn phụ thuộc vào các dao
động mực nước ngoài biển.
Theo kết quả nghiên cứu [1], thì kết quả như sau:
Bảng 1.2: Phạm vi ảnh hưởng của chế độ thủy động lực cửa sông
Kịch
bản
Biên dưới
Li (m)
1
Mực nước triều ứng với chế độ triều kém
2.650
2
Mực nước triều Đà Rằng pha triều cường cộng nước dâng
do bão lớn nhất 1 ngày đã xảy ra (80cm)
4.000
3
Mực nước triều Đà Rằng pha triều kém cộng nước dâng do
bão lớn nhất 1 ngày đã xảy ra (80cm)
3.500
4
Mực nước triều Đà Rằng cộng với mực nước biển dâng
25cm
2.750
8
Do vị trí công trình cách cửa sông Li = 1.200m nên công trình kè chịu ảnh hưởng
của chế độ thủy động lực vùng cửa sông.
1.5. Xói lở bờ sông, bồi lấp lòng sông, cửa biển ở sông ba và các giải pháp tổng thể
Sông Ba, phát nguyên từ dãy Ngọc Rô ở phía Bắc tỉnh Kon Tum trên độ cao
1.549 mét, chảy qua địa phận 3 tỉnh (Kon Tum, Gia Lai, Phú Yên) tổng chiều dài 374
km; Diện tích lưu vực 13.900km2; Lưu lượng dòng chảy trung bình khoảng 302m3/s;
Tổng lượng nước khoảng 10 tỉ m3 đổ ra biển tại cửa Đà Diễn - thành phố Tuy Hòa.
Hạ lưu Sông Ba đoạn từ đập Đồng Cam ra cửa biển Đà Diễn gọi là sông Đà
Rằng. Trong thời gian từ năm 2000 trở lại đây, tình hình xói lở bờ sông, bồi lấp lòng
sông, cửa biển Đà Diễn diễn ra vô cùng phức tạp. Lúc thì ngập lụt tràn bờ, khi thì cạn
khô trơ đáy, lúc xói lở bờ Nam lại chuyển sang bờ Bắc.
Theo tài liệu nghiên cứu [2] cho thấy nhiều yếu tố không bền vững của dòng
Sông Ba đã và đang diễn ra đó là: Cơ cấu nguồn nước không đều. Trên địa phận vùng
Tây Nguyên chiếm khoảng 80%, địa phận Phú Yên chiếm khoảng 20%.Với địa hình
sông lồng máng, độ dốc cao, có nhiều bậc thang có lợi thế cho xây dựng thủy điện.
Việc khai thác thủy điện có mâu thuẫn với việc cấp nước cho vùng hạ lưu nhà máy.
Điển hình như Nhà máy Thủy điện An Khê - Ka Nak sau khi phát điện đã chuyển 9%
lượng nước Sông Ba về Sông Kôn (Bình Định).
Trên lý thuyết cũng như thực tế các hồ thủy điện, thủy lợi trên Sông Ba có chức
năng điều tiết phân lũ, nhưng nếu vận hành không tốt các hồ chứa xả tháo lũ trùng pha
với nước lụt ở hạ du, đặc biệt là gặp những ngày triều cường, gió chướng, cửa sông bị
bồi lấp sẽ gây ngập lụt ác liệt hơn cho hạ du (ngập sâu, dài ngày, diện rộng, tàn phá ác
liệt do dòng chảy lớn) điển hình như các trận lụt 2009, 2011, 2016 ở Phú Yên.
Thời gian phân bố dòng chảy cũng không đều, 4 tháng mùa mưa chiếm 80-85%
lượng nước, 8 tháng mùa khô chỉ chiếm 15-20%; Chênh lệch dòng chảy giữa mùa mưa
và mùa khô khoảng 3000 lần. Sự cạn kiệt nguồn nước ngày càng gia tăng, lũ quét, bồi
lấp lòng sông, xói lở 2 bên bờ sông ngày càng phức tạp, ác liệt.
Dẫn chứng trên đây cho thấy không chỉ có nhà chính trị, nhà kinh tế mà các nhà
khoa học cũng đã quan tâm rất nhiều đến Sông Ba. Bởi vì nó là một trong các con
sông lớn ở miền Trung đang có những diễn biến rất phức tạp, tác động đến nhiều tỉnh,
ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống của hàng triệu cư dân trong lưu vực.
Chỉ nói riêng sông Đà Rằng (đoạn từ hạ lưu đập Đồng Cam đến cửa Đà Diễn) có
những diễn biến của dòng sông rất đáng chú ý sau đây:
+ Hai bên bờ sông từ Phú Sen (phía bờ Bắc) và từ Lạc Mỹ (phía bờ Nam) ra đến
cửa Đà Diển đã có hàng chục điểm xói lở bờ sông nghiêm trọng. Hàng chục năm nay
Nhà nước đã đầu tư xây dựng các công trình đê, kè cứng hóa bờ sông chống xói lở.
Trong đó, công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu vực phường Phú Đông, Kè Lạc Mỹ,
Kè Thạch Bàn (bờ Nam) và Kè Bạch Đằng, Kè Phú Lộc (bờ Bắc) đã được đầu tư cứng
hòa bằng công trình kè bảo vệ bờ vĩnh cửu mà 2 bên bờ sông ổn định; Chỉnh trang
9
được đô thị xinh đẹp, sạch sẽ, tạo ra quỹ đất để mở rộng phát triển thành phố. Ở những
điểm xói lở khác nhờ có biện pháp công trình kè cứng nên đã tương đối ổn định.
Nhưng suốt chiều dài khoảng 20 km của khúc sông nói trên còn nhiều điểm xói lở
chưa có công trình kè bảo vệ, xói lở bờ sông còn diễn biến rất phức tạp.
+ Hiện nay những vùng thấp có triệu chứng xói lở như: Xóm Miễu sông thờ
(Hòa Bình), Phú Lễ (Hòa Thành), Ngọc Lãng (Bình Ngọc), đặc biệt là đoạn 200m đi
qua khu vực nền đất yếu chưa được xử lý của công trình kè bảo vệ bờ sông Ba tại khu
vực phường Phú Đông, … cần xây dựng phương án phòng tránh trước khi có công
trình đê kè.
Hình 1.3: Hình ảnh sạt lở bờ sông, ngập úng điển hình trên sông Ba
+ Mặt cắt dòng chảy kiệt thu hẹp, xuất hiện ngày càng nhiều cồn cát, soi. Có nơi
bà con nông dân trồng cỏ, trồng tre gây cản trở dòng chảy vào mùa lũ, góp phần làm
nước dâng tràn bờ, bắn phá xói lở ven bờ.
+ Lấp cửa sông là diễn biến thường xảy ra. Diễn biến cửa sông của các con sông
ở Phú Yên gần như theo một quy luật: Về mùa lũ cửa sông xé rất rộng như cửa Đà
Diễn rộng tới 800 mét đến 1km để đạt yêu cầu thoát lũ. Nhưng về mùa kiệt, do nguồn
nước trong sông không đủ áp lực dòng chảy đẩy cát ra biển bị sóng xe cát, phù sa bồi
lấp làm cạn luồng, tàu thuyền không qua lại được, thậm chí có năm cửa sông bị đóng
kín.
10
Hình 1.4: Hình ảnh sạt lở, bồi lắp cửa biển Đà Diễn
Khi xem xét đến vấn đề thủy lợi theo nghĩa rộng là xét đến nhiều mặt lợi mà
dòng sông mang lại như: Nông nghiệp, thủy sản, giao thông thủy, môi trường…
Quan điểm đặt ra khi can thiệp vào dòng sông thì phải nghiên cứu mặt lợi và hạn
chế mặt hại của nó. Nếu có nhiều đối tượng lợi ích thì phải xác định lợi ích nào lớn
nhất để ưu tiên. Đối với sông Đà Rằng, có ít nhất năm nhóm đối tượng lợi ích cần xem
xét tính toán cân nhắc khi quyết định chọn giải pháp và quy mô, mức độ can thiệp
chỉnh trị sông xếp theo thứ tự đó là: Nhóm thủy sản (chủ yếu phục vụ tàu thuyền ra
khơi đánh bắt thủy sản); Nhóm giao thông thủy; Nhóm du lịch, ba nhóm này có chung
lợi ích là sông càng sâu, cửa sông êm thuận là càng có lợi; Nhóm thứ tư là nông
nghiệp và Nhóm thứ năm là môi trường, hai nhóm này có chung vấn đề cùng quan tâm
là mức độ xâm hại do nhiễm mặn khi cửa sông được khơi thông.
Điều đáng chú ý là, tỉ lệ cơ cấu cây trồng trong diện tích lưu vực Sông Ba đã
thay đổi rất lớn. Khoảng 30 năm trước, diện tích đất rừng trong lưu vực chiếm 80%,
diện tích đất nông nghiệp chiếm 20%. Ngày nay, do tăng dân số, nhu cầu phát triển đất
sản xuất nông nghiệp tăng nhanh, đất lâm nghiệp bị thu hẹp. Nhiều cánh rừng bị chặt
đốt, phát dọn lấy đất làm nông nghiệp. Tỉ lệ cơ cấu đất lâm nghiệp và nông nghiệp gần
như đổi chỗ cho nhau. Nhiều hệ lụy đã diễn ra, đặc biệt nghiêm trọng là số trận lũ quét
ngày càng nhiều hơn. Xói mòn, bào mòn ở các vùng đất cao, các lưu vực vùng thượng
lưu ngày càng ác liệt. Chất lượng phù sa trong nước cũng thay đổi, lượng phù sa hữu
cơ, đem lại màu mỡ cho đồng bằng bị giảm đáng kể, lượng phù sa dạng hạt bồi lắng
tăng lên ngày càng nhiều, lượng phù sa mang về hạ lưu giảm mạnh. Vì vậy, lòng sông,
cửa biển bị bồi lấp là hậu quả tất yếu. Nó không những xảy ra trong giai đoạn hiện tại
mà còn tiềm tàng lâu dài vì hiện trạng môi trường hiện nay khó có thể phục hồi
- Xem thêm -