Cơ sở khoa học lựa chọn tiêu chuẩn chuyển vị ngang đập trụ đỡ áp dụng cho công trình đập ngăn mặn sông Hiếu

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019 1
CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN TIÊU CHUẨN 
CHUYỂN VỊ NGANG ĐẬP TRỤ ĐỠ ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH 
ĐẬP NGĂN MẶN SÔNG HIẾU 
Trần Văn Thái 
Viện thủy công 
Tóm tắt: Đến nay Đập trụ đỡ đã được ứng dụng rộng rãi, có hiệu quả trên toàn quốc để xây dựng 
công trình ngăn sông. Tiêu chuẩn Việt Nam về thiết kế và thi công đập trụ đỡ cũng đã được ban 
hành. Trong quá trình triển khai áp dụng, tiêu chuẩn chuyển vị ngang của móng trụ đỡ vẫn còn 
nhiều vấn đề còn bàn cãi. Bài báo này trình bày cơ sở khoa học lựa chọn chuyển vị ngang của đập 
trụ đỡ phục vụ cho tính toán thiết kế và áp dụng cho công trình Cống đập ngăn mặn Sông Hiếu - 
Quảng Trị 
Từ khóa: đập trụ đỡ, chuyển vị ngang đập trụ đỡ, chuyển vị 
Summary: Up to now, the Pillar dam has been applied widely and effectively in the whole country 
for the construction of river works. The Vietnamese standards for the design and construction of 
support dams have also been issued. In the application process, the horizontal displacement 
criterion of the support foundation still has some problems. This paper presents the scientific basis 
for chose the horizontal pillar dam for design calculation and application to the Pillar dams of 
Song Hieu - Quang Tri. 
Keywords: horizontal displacement pillar dam; displacement pillar dam; sheet pile; PVC sheet pile. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ * 
Đập trụ đỡ là công nghệ mới trong công trình 
ngăn sông, đến nay đã được ứng dụng rộng rãi, có 
hiệu quả trên toàn quốc. Tiêu chuẩn Việt Nam về 
thiết kế và thi công đập trụ đỡ cũng đã được ban 
hành: TCVN 10400 Đập trụ đỡ yêu cầu thiết kế; 
TCVN 10401 Đập trụ đỡ yêu cầu thi công và 
nghiệm thu. Trong tiêu chuẩn này tại phụ lục G5 
cho phép chuyển vị ngang không quá 3,8cm. Giá 
trị này là tham khảo trong tiêu chuẩn ngành 
22TCN-272-05 điều 10.7.2.2 của Bộ giao thông 
qui đinh chuyển vị ngang của móng trụ 38mm; 
khi xây dựng tiêu chuẩn đập trụ đỡ cũng viện dẫn 
tiêu chuẩn này để áp dụng. 
Theo tiêu chuẩn Eurocode7 - BS-EN1991-
1:2004 để đánh giá chuyển vị ngang cho phép 
được dựa trên: (1) Độ cứng của đất xung quanh 
cọc và sự làm việc đồng thời giữa cọc - đất nền 
Ngày nhận bài: 09/10/2018 
Ngày thông qua phản biện: 21/11/2018 
xung quanh cọc; (2) Độ cứng chống uốn của 
từng cọc riêng lẻ; (3) Moment tại vị trí ngàm 
cọc với kết bệ móng; (4) Hiệu ứng nhóm cọc; 
(5) Ảnh hưởng của tải trọng đảo chiều hoặc tải 
trọng theo chu kỳ 
Trong quá trình thiết kế chúng tôi đã phát hiện ra sự 
bất hợp lý trong việc quy định giá trị chuyển vị 
ngang cho phép đập trụ đỡ. Đối với đập trụ đỡ, dưới 
dầm van và trụ có cừ chống thấm, nếu chuyển vị 
móng lớn hai chiều đến 72 mm thì tạo thành nêm 
rỗng xung quanh cừ mà đất không có khả năng phục 
hồi. Nêm rỗng 72mm này sẽ làm giảm chiều dài 
hiệu quả của cừ chống thấm và làm giảm ổn định 
thấm công trình có thể dẫn đến xói ngầm. Vậy nêm 
rỗng này bao nhiêu là được? Bài báo này trình bày 
cơ sở lý luận để xác định chuyển vị ngang cho phép 
của đập trụ đỡ làm cơ sở điều chỉnh soát xét lại tiêu 
chuẩn TCVN 10400. 
Ngày duyệt đăng: 28/11/2018 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019 2
Hình 1: Vị trí cừ chống thấm dưới trụ đỡ và dầm van của đập trụ đỡ 
2. CƠ SỞ LÝ LUẬN LỰA CHỌN CHUYỂN 
VỊ MÓNG ĐẬP TRỤ ĐỠ 
Hình 2: Mô phỏng nêm rỗng 
Áp lực nước tác dụng vào cửa van rồi truyền lên 
trụ đỡ, lực đó truyền lên trụ đỡ rồi truyền xuống 
cọc. Một phần lực truyền xuống dầm van rồi 
cũng truyền vào trụ đỡ và truyền vào cọc. Khi 
chịu chênh lệch áp lực nước hai chiều móng cọc 
chuyển vị +dy (từ thượng lưu về hạ lưu) –dy1 
(chyển vị ngược lại từ hạ lưu về thương lưu). 
Biên độ chuyển vị là y=dy+dy1. 
Biên độ chuyển vị của trụ là y thì biên độ 
chuyển vị của đầu từ chống thấm cũng là y. 
Khi cừ chống thấm chuyển vị nó hình thành 
nêm rỗng như hình 3. Khi lớp đất bị biến dạng 
do cừ chuyển vị sang 2 bên không thể hồi phục 
lại vị trí ban đầu sẽ tạo ra khoảng hở giữa hàng 
cừ chống thấm và đất nền khi đó làm giảm hiệu 
quả của cừ chống thấm. 
Do đó khi tính toán thấm phải xét đến nêm rỗng 
a+b này. Cừ càng cứng (2) thì nêm này càng 
phát triển sâu, cừ mềm (1) nêm rỗng tắt nhanh 
ở phần trên. Nêm rỗng này càng lớn thì độ suy 
giảm hiệu quả của cừ càng cao. 
(1). Chuyển vị cừ mềm 
(2) Biên dạng chuyển vị cừ cứng 
hr: Chiều sâu nêm rỗng 
hhq: Chiều sâu hiệu quả của cừ 
L: Chiều dài cừ 
Như vậy trong tính toán phải xác định được hr. 
Để xác định hr ta có thể dùng các phần mềm tính 
toán như Lpile; Sap, Midas.Yêu cầu đầu vào là 
lớp đất nền mà cừ chống thấm cắm vào, đặc trưng 
hình học của cừ, vật liệu cừ.Sau đó cho đầu cừ 
dịch chuyển khoảng dy, dy1 từ đó xác định được 
đường chuyển vị của cừ. Chúng ta cần xác định 
được lúc nào thì chuyển vị cừ tắt hoặc đổi chiều. 
Ở vị trí đó xác định được hr. 
Từ hr xác định được: hhq=L-hr 
Đưa hhq vào phần mềm SEEP/W để xác định lại 
Jrm ở mũi cừ và cửa ra Jr. 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019 3
3. QUY TRÌNH TÍNH TOÁN LỰA CHỌN 
DY MAX ĐẬP TRỤ ĐỠ 
Nguyên tắc lựa chọn chuyển vị dy max là đảm 
bảo cho công trình làm việc bình thường 
B1 
 Lựa chọn chiều dài cừ dựa trên bài toán tính 
ổn định thấm như tiêu chuẩn. 
Lựa chọn loại cừ có đặc trưng hình học cừ 
E, J, A..(dựa vào địa chất nền, khả năng thi 
công để chọn loại cừ); Giả thiết dy[i]= 7,5; 
10; 15;38mm 
B2 Tính hr[i] 
B3 Xác định hq, xác định chiều dài cừ Lc 
B4 Kiểm tra khả năng chịu lực của cừ M, N ứng 
với dy[i] 
B5 Kiểm tra độ bền thấm Jrm; Jr<[J] 
B6 Chọn chuyển vị cho phép [dy] = dy[i]; Lc 
B7 
 So sánh các loại móng cọc đóng thẳng đứng, 
xiên, xiên chéo, nhồi từ đó lựa chọn được 
móng đảm bảo khả năng chịu lực, chuyển vị 
móng nhỏ hơn [dy], đồng thời có giá thành 
nhỏ nhất. 
5. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN LỰA CHỌN DY 
MAX ĐẬP TRỤ ĐỠ 
Công trình Đập Sông Hiếu là công trình được 
tính toán theo quy trình này. Dựa vào bài toán 
tính toán thấm của công trình đã lựa chọn được 
chiều dài cừ Lc=8m (trong mô phỏng tính toán 
trừ đi 1,5m nằm trong bê tông bịt đáy thì cừ 
chuyền vị theo bệ trụ và bê tông bịt đáy) với 
Jradien mũi cừ là Jrm =0,3 < [J]. 
Tác giả đã mô phỏng chuyển vị đầu cừ ứng với 
biên độ chuyển vị 15; 20; 30; 40; 70mm; Ứng 
với chuyển vị 1 chiều dy max là 7,5; 10; 15; 20; 
35mm. Cừ được so chọn 2 loại: 
Loại cứng là cừ lasen trọng lượng 60kg/cm2 
có các đặc trưng hình học như sau: Loại 
cứng là cừ lasen trọng lượng 60kg/cm2 có 
các đặc trưng hình học như sau: B=400mm; 
h=125mm; d=13mm; A=76,42 cm2/cừ; 
J=16800cm4/m; W=1340cm3/m. E=20000 
Mpa. Mo dun đàn hồi của thép gấp 7,63 lần 
nhựa. 
Loại mềm là cừ PVC hình chữ Z có chỉ tiêu là: 
Trọng lượng 12kg/m; B=457mm; h=254mm; 
d=11.18mm; J=22709cm4/m; W=1717cm3/m. 
E=2620 Mpa. Momen cho phép 3980kG-m/m; 
phép; Momen giới hạn 7948Kg-m/m. 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019 4
Hình 3 là mô phỏng tính toán chuyển vị cừ cừ 
thép dài 6,5m (Cừ dài 8m nhưng trừ đi phần 
nằm trong bê tông bịt đáy 1,5m còn lại 6,5m). 
Bảng 1 là giá trị chuyển vị của cừ ở các độ sâu 
khác nhau ứng với chuyển vị cừ dy. Ví dụ khi 
chuyển vị 1 chiều của đầu cừ là 15mm thì tại 
độ sâu -4,76m chuyển vị cừ còn lại 5mm. 
Hình 3: Tính toán chuyển vị - cừ larsen 
Bảng 1: Kết quả tính toán chuyển vị theo chiều sâu 
Chuyển vị 2 
chiều max 
cừ (mm) 
Chuyển vị 
1 chiều 
(mm) 
Giá trị chuyển vị cừ mm ứng với các độ sâu/ cao trình 
0 0,68 1,7 2,72 3,74 4,76 5,78 6,5 
-5,9 -6,6 -7,6 -8,6 -9,6 -10,7 -11,7 -12,4 
15 7,5 7,5 7,3 6,6 5,4 4,1 0,25 1,1 0,4 
20 10 10 9,8 8,8 7,2 5,3 3,4 1,4 0,5 
30 15 15 14,7 13,1 10,8 8 5,1 2,1 0,8 
40 20 20 19,5 17,5 14,4 10,7 6,8 2,8 1,1 
70 35 35 34,2 30,6 25,2 18,7 11,9 5 1,9 
Tiến hành tính toán gradien mũi cừ Jrm, và 
Gradien cửa ra Jr với hai giá trị dy[i] = 10mm 
và 15mm. Giả thiết rằng khi cừ chuyển vị 
<5mm thì vùng đất xung quanh cừ có tính dính 
và đàn hồi nên sẽ chuyển động theo cừ, khi 
chuyển vị lớn hơn 5mm thì đất không có khả 
năng phục hồi gây nêm rỗng. 
Khi đầu cừ chuyển vị 1 chiều là 10mm, tại độ 
sâu 3,74 m thì chuyển vị cừ còn lại 4mm. 
Khi đầu cừ chuyển vị 1 chiều là 15mm, tại độ 
sâu 4,76m chuyển vị cừ còn lại 5mm. 
Hình 4: Kết quả tính toán trường hợp 1: 
J = 0,55 > [J]=0,45 
Tại các vị trí này gradien lón hơn gradien cho 
phép của đất [J] = 0,45. Khi chuyển vị một 
chiều là 15mm tại cao trình mũi cừ có J = 0,60. 
Nếu tiếp tục tăng chuyển vị lên chiều sâu khe 
hở sẽ tiệm cận mũi cừ khi đó đất dưới mũi cừ 
sẽ bị xói ngầm dần sẽ gây mất ổn định thấm ở 
cửa ra dòng thấm. 
Hình 5: Kết quả tính toán trường hợp 2: 
J = 0,60 > [J]=0,45 
Từ kết quả tính toán với cừ thép có độ cứng lớn, 
khi chuyển vị thì bề rộng khe hở sinh ra càng 
rộng thì chiều sâu khe hở càng tăng lên do địa 
chất phần cừ ngàm vào là lớp đất yếu nền khả 
năng đàn hồi của đất rất kém. 
Trong điều kiện địa chất công trình Sông Hiếu 
cũng không thể kéo dài mũi cừ để giảm Jrm, vì 
kéo thêm nữa mũi cừ làm thủng lớp chống thấm 
và cắm vào lớp cuội sỏi. 
Tiếp tục quy trình ta quay lại thay đổi vật liệu 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019 5
làm cừ, sao cho cừ mềm hơn để giảm nêm 
rỗng. 
Tính toán với Cừ nhựa chữ Z có L=6,5m (Cừ 
dài 8m trừ đi phần nằm trong bê tôn bịt đáy 
1,5m) có độ cứng nhỏ hơn so với cừ thép nên 
khi ngàm trong đất chiều sâu nêm rỗng sẽ nông 
hơn do chuyển vị thanh cừ tắt sớm ở độ sâu 
khoảng chưa đến 2m. Giả thiết rằng khi cừ 
chuyển vị <5mm thì vùng đất xung quanh cừ có 
tính dính và đàn hồi nên sẽ chuyển động theo 
cừ, khi chuyển vị lớn hơn 5mm thì đất không có 
khả năng phục hồi gây nêm rỗng. 
Hình 6: Mô hình tính toán chuyển vị - PA 
cừ nhựa
Bảng 2: Chuyển vị cừ nhựa theo độ sâu 
Chuyển vị 2 
chiều max cừ 
(mm) 
Chuyển vị 1 
chiều (mm) 
Giá trị chuyển vị cừ (mm) ứng với các độ sâu/ cao trình 
0 0,68 1,7 2,72 3,74 4,76 5,78 6,5 
-5,9 -6,6 -7,6 -8,6 -9,6 -10,7 -11,7 -12,4 
15 7,5 7,5 6,4 3,0 0,7 0,1 0,2 0,06 0,01 
20 10 10,0 8,5 4,0 0,9 0,2 0,2 0,07 0,02 
30 15 15,0 12,7 6,1 1,4 0,3 0,3 0,1 0,03 
40 20 20,0 16,9 8,1 1,8 0,4 0,5 0,1 0,05 
70 35 35,0 29,6 14,1 3,2 0,6 0,8 0,3 0,08 
Khi đầu cừ chuyển vị 1 chiều là 10mm, tại độ 
sâu 1,7 m chuyển vị cừ còn lại là 4mm. 
Khi đầu cừ chuyển vị 1 chiều là 15mm, tại độ 
sâu 2m chuyển vị cừ còn lại là 5mm. 
Hình 7: Kiểm tra khả năng chịu lực của 
 cừ PVC 
Với chuyển vị 1 chiều lớn nhất là 1,5cm có 
moment 1,85 T.m < 3,98 T.m, đảm bảo điều 
kiện chịu lực 
Hình 8: Kết quả tính toán thấm - PA cừ nhựa - 
TH chuyển vị 1 phía là 1,5cm có Gradien 
Jtt = 0,35 < [J] = 0,45
Bảng 3: So sánh kết quả gradien mũi cừ 2 PA vật liệu cừ 
Phương án 
Khi không có 
chuyển vị 
PA cừ larsen- y = 
1,50cm 
PA cừ nhựa - y = 
1,50cm 
Gradien mũi cừ 0,30 0,60 0,35 
Gradien cho phép 0,45 0,45 0,45 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019 6
Kiểm tra Thỏa mãn Không thỏa mãn Thỏa mãn 
Khi sử dụng cừ nhựa mềm hơn nên khi chuyển 
vị cừ tắt sớm nên đáy nêm rỗng hình thành nông 
hơn, theo kết quả bảng 4, kết quả Jrm không 
thay đổi nhiều so với kết quả tính toán cho 
trường hợp cừ không chuyển vị. 
Đối công trình Sông Hiếu không được phép kéo 
dài cừ chống thấm vì nếu kéo dài thì mũi cừ sẽ 
đâm vào lớp đất thấm nhiều. Do đó theo điều 
kiện tính toán thấm, lựa chọn được chuyển vị 
lớn nhất 1 chiều dy là 15mm ứng giải pháp sử 
dụng cừ nhựa. 
Bảng 4: Chuyển vị trụ theo các phương án móng cọc 
TỔ 
HỢP 
Phương Chuyển vị 
Cọc Nhồi 
 D120 D100 
Bố trí 18 cọc Bố trí 21 cọc Bố trí 24 cọc Bố trí 21 cọc 
Chuyển vị max (cm) 2.100 1.630 1.300 1.440 
Biên độ chuyển vị max (cm) 3.27 2.562 2.045 4.05 
Chúng tôi cũng đã tính toán cho các loại móng 
cọc khác nhau, trong trường hợp công trình 
Sông Hiếu do điều kiện địa chất nền lớp đất đặt 
mũi cọc biến động nhiều nên theo chỉ đạo của 
Bộ lựa chọn cọc khoan nhồi. Trong các phương 
án cọc khoan nhồi thì phương án 21 cọc 
D120cm, có chuyển vị dy max = 16,3mm~[dy] 
là đảm bảo cho điều kiện về ổn định thấm, Với 
chuyển vị đó Momen nội lực là 146T.m/ 
Mômen cho phép 201T.m. 
Vậy trong ví dụ tính toán này đối với công trình 
Sông Hiếu chọn Cừ chống thấm chữ Z bằng 
nhựa PVC, dài L=8m; 
6. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 
Đối với công trình đập trụ đỡ, do lực ngang tác 
dụng lớn nên công trình thường có chuyển vị 
ngang. Giá trị chuyển vị ngang cho phép cần 
được luận chứng thông qua quy trình 7 bước đã 
nêu trong bài báo này trên cơ sở cân đối các 
mặt: ổn định thấm, khả năng chịu lực của cừ, 
địa chất nền và loại cừ sử dụng. Trong điều kiện 
địa chất cho phép có thể đóng cừ sâu hơn để 
đảm bảo an toàn thấm. 
Nói chung khi thiết kế đập trụ đỡ nên chọn giải 
pháp móng có chuyển vị nhỏ theo thứ tự ưu tiên 
là móng cọc xiên chéo lớn, móng cọc xiên, 
móng cọc nhồi. Trong trường hợp phải sử dụng 
móng cọc khoan nhồi, móng thường có chuyển 
vị lớn hơn và làm cho nêm rỗng xung quanh cừ 
phát triển sâu hơn. Nêm rỗng sâu khi trụ chuyển 
vị theo hai chiều lớn, nêm có chuyển vị nhỏ khi 
trụ có chuyển vị nhỏ. Nêm rỗng tắt sớm khi cừ 
có độ cứng nhỏ, nêm sẽ phát triển sâu khi cừ có 
độ cứng lớn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Trần Văn Thái, Nguyễn Đình Trường. Tính toán móng cọc xiên chéo lớn đập trụ đỡ. NXB 
KHKT, 2017. 
[2] GS. TS. Trương Đình Dụ (cb). Đập trụ đỡ. NXB Nông nghiệp, 2014. 
 [3] Bộ Xây dựng. “Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế”, Việt Nam. TCVN 10304-2014, 2014. 
[4] Bộ NN&PTNT. "Công trình thủy lợi - Đập trụ đỡ - yêu cầu về thiết kế", Việt Nam. TCVN 
10400: 2015, 2015 
[6] Shamsher Prakash - Hari D.Sharma. Móng cọc trong thực tế xây dựng. NXB Xây dựng, 1999. 
[7] Joseph. E. Bowles. "Foundation analysis and desing". International edition, 1997. 
[8] “AASHTO LRFD Bridge Design Specification”. USA, 2012 
[9] Com624P - Laterally loaded pile analysis program for microcomputer Version 2. 
[10] Viện Thủy Công. “Hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công công trình cống Sông Hiếu”. 2018.