Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu trên tuyến đê la giang, tỉnh hà tĩnh đoạn từ k17+000 đến k19+100

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội; được sự dạy bảo, giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo bộ môn trong và ngoài trường, sự cộng tác của các cơ qu

Trang 1

Tên tôi là: Trần Quang Đức

Học viên lớp: 22 C11

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết

quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào./

TÁC GI Ả

Tr ần Quang Đức

Trang 2

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội; được sự

dạy bảo, giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo bộ môn trong và ngoài trường, sự cộng tác của các cơ quan chuyên môn và các bạn bè cộng sự; với sự nổ lực phấn đấu của

bản thân tác giả đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành Kỹ thuật xây

dựng công trình thuỷ với nội dung: “Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu trên

tuy ến đê La Giang, tỉnh Hà Tĩnh đoạn từ K17+000 đến K19+100”

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cán bộ hướng dẫn khoa học là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái đã tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết để tác giả hoàn thành luận văn

Xin cảm ơn sự giúp đỡ chân thành và nhiệt tình của các thầy cô giáo khoa công trình, các thầy cô giáo và đồng nghiệp ở nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau đã cung cấp cho tác giả những kiến thức quý báu để hoàn thành luận văn

Xin chân thành cám ơn Chi uỷ, lãnh đạo, cán bộ công chức viên chức Chi cục Quản lý

đê điều và Phòng chống lụt bão Hà Tĩnh (hiện nay là Chi cục Thuỷ Lợi Hà Tĩnh) đã

tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian tác giả thực hiện luận văn

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình đã động viên, khích lệ tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả như ngày hôm nay

Do điều kiện thời gian còn hạn chế nên trong luận văn này không tránh khỏi những khiếm khuyết, tác giả mong nhận được những góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo, các

bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn chỉnh hơn./

Hà N ội, tháng năm 2017

TÁC GI Ả

Tr ần Quang Đức

Trang 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÊ ĐIỀU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY 3

1.1 Tổng quan về hệ thống đê điều và một số sự cố xảy ra đối với nền đê ở Việt Nam 3

1.1.1 Đê và hệ thống đê điều ở nước ta [1] 3

1.1.2 Đê và hệ thống đê điều tỉnh Hà Tĩnh [2] 6

1.1.3 Nguyên nhân gây ra các sự cố về đê điều 8

1.1.4 Các sự cố đê điều thường gặp 9

1.1.5 Tình hình lũ lụt và một số sự cố đê điều nước ta 20

1.2 Tình hình nghiên cứu và các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay 22

1.2.1 Tình hình nghiên cứu xử lý nền đất yếu hiện nay 22

1.2.2 Các biện pháp xử lý nền đất yếu 23

1.3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 27

1.4 Kết luận chương 1 28

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA LỰA CHỌN CÁC HÌNH THỨC XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 29

2.1 Khái quát về các phương pháp xử lý nền đất yếu hiện nay 29

2.1.1 Phương pháp đắp bệ phản áp 29

2.1.2 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát 32

2.1.3 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật 37

2.1.4 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng - đất 41

2.1.5 Một số phương pháp khác 41

2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán thấm qua thân và nền đê 42

2.2.1 Các phương pháp tính toán thấm qua thân và nền đê 42

2.2.2 Sơ lược về phương pháp phần tử hữu hạn 42

2.2.3 Trình tự tính toán thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn 43

2.2.4 Phần mềm tính toán ổn định thấm (SEEP/W) 45

Trang 4

2.3.1 Phương pháp phân tích giới hạn 48

2.3.2 Phương pháp cân bằng giới hạn 51

2.3.3 Phần mềm tính toán ổn định trượt mái dốc (SLOPE/W) 60

2.4 Cơ sở thực tiễn khi thi công xử lý nền đất yếu 62

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐÊ LA GIANG TỈNH HÀ TĨNH ĐOẠN TỪ K17+000 ĐẾN K19+100 64

3.1 Giới thiệu chung về tuyến đê La Giang [7] 64

3.1.1 Tổng quan về công trình 64

3.1.2 Hiện trạng đê La Giang 65

3.1.3 Hiện trạng và địa chất tuyến đê La Giang đoạn từ K17+000 – K19+100 67

3.2 Tính toán, kiểm tra với bài toán hiện trạng 71

3.2.1 Cắt ngang tính toán 71

Mặt cắt ngang tính toán tại vị trí khoan địa chất là K17+260 71

3.2.2 Trường hợp tính toán 71

Tính với 3 trường hợp bất lợi nhất như sau: 71

3.2.3 Hệ số an toàn cho phép 72

3.2.4 Kết quả tính toán 73

3.3 Đề xuất giải pháp xử lý nền đê La Giang tỉnh Hà Tĩnh đoạn từ K17+00 đến K19+100 77

3.3.1 Phương án xử lý 77

3.3.2 Mặt cắt và trường hợp tính toán 78

3.3.3 Kết quả tính toán 80

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined

Trang 5

Hình 1.1 - Bản đồ hệ thống đê sông Hồng, sông Thái Bình 5

Hình 1.2 - Hình ảnh đoạn đê sông hồng đi qua địa bàn thành phố Hà Nội (hình a), tỉnh Hà Nam (hình b) 5

Hình 1.3 - Bản đồ đê điều tỉnh Hà Tĩnh 8

Hình 1.4 - Lỗ sủi xuất hiện ở phía đồng tại vị trí K1+970 đê La Giang (năm 1997) 10

Hình 1.5 - Sự cố đê ở vùng sông cỗ (sông lấp) 10

Hình 1.6 - Sự đâm xuyên thủy lực qua tầng đất cứng 11

Hình 1.7 - Sự cố trượt mái đê phía đồng 12

Hình 1.8 - Hình ảnh sự cố trượt mái đê đê Tả Lam (Nghệ An) vào mùa lũ năm 2017 12 Hình 1.9 - Sự cố thẩm lậu, lỗ rò 13

Hình 1.10 - Tổ mối trong thân đê 13

Hình 1.11 - Nước biển dâng tràn qua đê Cẩm Nhượng (Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh) gây xói lở mái hạ lưu (mùa lũ 2017) 14

Hình 1.12 - Sự cố nứt gãy nền và thân đê 15

Hình 1.13 - Hình ảnh sự cố nứt dọc đỉnh đê vào mùa khô (Nhật Bản) 15

Hình 1.14 - Sự cố do sóng tác động lên mái đê 16

Hình 1.15 - Sự cố do sóng tác động lên mái đê Kỳ Hà (Hà Tĩnh) mùa lũ 2017 16

Hình 1.16 - Sự cố sạt trượt mái đê phía sông 17

Hình 1.17 - Sự cố sạt trượt mái kè hộ chân đê Hội Thống (Hà Tĩnh) mùa lũ 2017 17

Hình 1.18 - Sự cố ở vùng tiếp giáp khi tôn cao, áp trúc đê 18

Hình 1.19 - Sự cố ở mang cống qua đê 19

Hình 1.20 - Hình ảnh sự cố ở cống qua đê 20

Hình 1.21 - Cống Đồng Muối (Hà Tĩnh) bị lũ cuốn trôi khiến 25 m đê xã Thạch Châu bị vỡ vào mùa lũ 2017 20

Hình 1.22 - Vỡ đê sông Bùi (Hà Tây) 21

Hình 1.23 - Cứu hộ đê sông Cầu Chày (Thanh Hóa) 22

Hình 1.24 - Phương pháp đắp bệ (cơ) phản áp 24

Hình 1.25 - Gia cố nền đất yếu của đê biển bằng cọc cát 24

Hình 1.26 - Dùng vải địa kỹ thuật để tăng khả năng chịu lực của khối đất 25

Hình 1.27 - Phương pháp cọc bản 26

Hình 1.28 - Phương pháp neo trong đất 27

Trang 6

Hình 2.2 - Bệ phản áp làm giảm độ dốc mái đê 31

Hình 2.3 - Đắp cơ (bệ) phản áp phía sông từ K17+00 - K19+100 đê La Giang 32

Hình 2.4 - Bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt đất nền 35

Hình 2.5 - Hình ảnh thi công cọc cát 37

Hình 2.6 - Cơ chế tác dụng của lớp vải địa kỹ thuật 39

Hình 2.7 - Hình ảnh trải vải địa kỹ thuật xử lý nền và mái đê 40

Hình 2.8 - Sơ đồ phần tử tam giác 42

Hình 2.9 - Các dạng phần tử thường sử dụng trong phương pháp PTHH 44

Hình 2.10 - Ví dụ tính toán dòng thấm qua đê bằng phần mềm Seep/w 47

Hình 2.11 - Xác định góc ma sát và lực dính huy động 49

Hình 2.12 - Xác định mô men chống trượt, gây trượt với mặt trượt trụ tròn 52

Hình 2.13 - Các lực tác dụng vào mỗi thỏi đất 54

Hình 2.14 - Sơ đồ tính toán trượt theo phương pháp Bishop đơn giản 58

Hình 2.15 - Ví dụ tính toán hệ số ổn định trượt mái đê phía sông bằng Slope/w 62

Hình 3.1 - Bản đồ khu vực nghiên cứu 65

Hình 3.2 - Hình ảnh hiện trạng đoạn đê La Giang từ K17+000 – K19+100 67

Hình 3.3 - Mặt cắt ngang địa chất tại vị trí K17+260, đê La Giang 68

Hình 3.4 - Mô hình bài toán trong phần mềm 71

Hình 3.5 - Kết quả bài toán thấm trường hợp 1 73

Hình 3.6 - Kết quả tính toán ổn định mái phía sông TH1 73

Hình 3.7 - Kết quả tính toán ổn định mái phía đồng TH1 73

Hình 3.8 - Kết quả tính toán thấm TH2 74

Mặt cắt và trường hợp tính toán như trường hợp hiện trạng 78

Hình 3.14 - Mô hình tính toán trong phần mềm PA 1-1 78

Trang 7

Hình 3.35 - Kết quả tính toán ổn định TH2 85

Trang 8

Bảng 2.1 - Tóm tắt số lượng ẩn trong việc tìm hệ số an toàn 55

Bảng 2.2 - Tóm tắt số lượng các đại lượng đã biết trong tìm hệ số an toàn 57

Bảng 3.1 - Hệ số ổn định chống trượt cho phép của mái đê 72

Bảng 3.2 - Gradient thấm cho phép của đất nền 72

Bảng 3.3 - Bảng tổng hợp kết quả về Gradient thấm 76

Bảng 3.4 - Bảng tổng hợp kết quả tính ổn định trượt mái 76

Bảng 3.5 - Bảng tổng hợp kết quả về Gradient thấm sau khi xử lý 90

Bảng 3.6 - Kết quả tính toán ổn định trượt mái khi áp dụng hai phương pháp 90

Trang 9

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Hà Tĩnh là một trong những địa phương chịu ảnh hưởng biến đổi khí hậu với nhiều loại hình thiên tai gây thiệt hại nghiêm trọng, điển hình là những trận lũ lớn đã tàn phá khốc liệt, gây nhiều thiệt hại về nhà cửa, đất đai, hoa màu, kết cấu hạ tầng… Vì vậy,

hệ thống đê điều có vai trò vô cùng quan trọng và cần thiết trong việc chống lũ đối với lưu vực sông; ngăn mặn, giữ ngọt và chống nước biển dâng trong bão đối với các lưu vực cửa sông ven biển

Trong những năm qua được sự quan tâm hỗ trợ của Nhà nước, Chính phủ và Bộ, ngành, Trung ương, hệ thống đê điều trên địa bàn tỉnh từng bước được củng cố, nâng cấp để chủ động phòng, chống lụt, bão hạn chế thiệt hại do thiên tai gây ra; tạo điều kiện phát triển kinh tế - xã hội trên địa bàn, góp phần đảm bảo an ninh, quốc phòng Trong đó phải kể đến Dự án nâng cấp tuyến đê La Giang - công trình phòng lũ trọng điểm của tỉnh Hà Tĩnh

Đê La Giang là tuyến đê cấp II dài 19,2 km, có nhiệm vụ bảo vệ an toàn cho trên 30 vạn nhân khẩu, 48.401 ha diện tích đất canh tác của các huyện Đức Thọ, thị xã Hồng Lĩnh, huyện Can Lộc và một phần của huyện Thạch Hà, Lộc Hà , cùng với các công trình cơ sở hạ tầng trong khu vực dự án như Quốc lộ 1A, 8A, đường sắt Bắc Nam, tuyến đường cáp quang xuyên Việt, đường điện 500KV Đê La Giang được hình thành

từ những năm 1934, được thi công qua nhiều giai đoạn với nhiều hình thức đắp tôn cao, áp trúc, mở rộng bằng thủ công và cơ giới do đó chất lượng đắp đê không đồng chất Hơn nữa tuyến đê trải dài trên 19 km, đi qua nhiều vùng có nền địa chất khác nhau, đặc biệt đoạn từ K17+00 đến K19+100 là đoạn đê nằm trên vùng đất mềm yếu

có chiều dày từ (5,3 ÷ 12,0) m, có lực dính C=0,07 kG/cm2, góc ma sát trong chỉ đạt từ

ϕ = 7,00 ÷ 9,060 Năm 1998, trong quá trình thi công nâng cấp đê đã từng xảy ra sạt trượt tại đoạn này, gây mất an toàn cho tuyến đê và khu vực bên trong đê

Trang 10

Nội dung luận văn sẽ tập trung nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đất yếu hiện nay và lựa chọn giải pháp tối ưu nhất xử lý nền đất yếu trên tuyến đê La Giang tỉnh Hà Tĩnh đoạn từ K17+00 đến K19+100

II Mục đích của đề tài

Nghiên cứu cơ sở khoa học, lựa chọn được giải pháp xử lý nền đất yếu trên tuyến đê

La Giang tỉnh Hà Tĩnh đoạn từ K17+00 đến K19+100 hợp lý nhất, đảm bảo công trình

ổn định và kinh tế

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1 Cách tiếp cận

- Tìm hiểu các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng;

- Khảo sát thực tế ở những công trình đã ứng dụng ở Việt Nam;

- Các đánh giá của các chuyên gia

2 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập, phân tích và kế thừa những kết quả nghiên cứu trước đây

- Nghiên cứu lý thuyết xử lý nền

- Áp dụng mô hình toán trong tính toán thấm và ổn định

- Nghiên cứu ứng dụng ở tỉnh Hà Tĩnh

IV Kết quả đạt được

Tổng quan được các biện pháp xử lý nền đất yếu đồng thời đưa ra được giải pháp xử lý

nền hợp lý cho tuyến đê La Giang, tỉnh Hà Tĩnh

Trang 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÊ ĐIỀU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY

1.1 Tổng quan về hệ thống đê điều và một số sự cố xảy ra đối với nền đê ở Việt Nam

1.1.1 Đê và hệ thống đê điều ở nước ta [1]

Đê là công trình ngăn nước lũ của sông hoặc ngăn nước biển, được cơ quan nhà nước

có thẩm quyền phân loại, phân cấp theo quy định của pháp luật

Đê điều là hệ thống công trình bao gồm đê, kè bảo vệ đê, cống qua đê và công trình phụ trợ

Đê được phân loại thành đê sông, đê biển, đê cửa sông, đê bối, đê bao và đê chuyên dùng

Đê được phân thành cấp đặc biệt, cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV và cấp V theo mức độ quan trọng từ cao đến thấp

Tiêu chí phân cấp đê bao gồm:

- Số dân được đê bảo vệ;

- Tầm quan trọng về quốc phòng, an ninh, kinh tế - xã hội;

- Đặc điểm lũ, bão của từng vùng;

- Diện tích và phạm vi địa giới hành chính;

- Độ ngập sâu trung bình của các khu dân cư so với mực nước lũ thiết kế;

- Lưu lượng lũ thiết kế

Hệ thống đê điều ở Việt Nam được xây dựng từ rất lâu, từ nhỏ đắp to dần, bằng nhiều cách, qua nhiều thế kỷ Có nhiều tuyến đê dài hàng trăm cây số, đi qua cả trung du, đồng bằng và miền duyên hải, có địa chất và thuỷ thế khác nhau Nền đê nhiều đoạn là đất cát, đất bùn hoặc đất hữu cơ ; thân đê được đắp bằng nhiều loại đất khác nhau, có đoạn là đất cát hoặc đất pha cát; lòng sông nhiều chỗ chưa ổn định nên thường bị xói

lở, làm ảnh hưởng đến dòng chảy và sự an toàn của công trình đê Nói chung, các

Trang 12

tuyến đê hiện có được hình thành trong quá trình phát triển không có sự lựa chọn tuyến một cách chặt chẽ về các điều kiện địa hình, địa chất và dòng chảy, thân đê cũng được tôn cao mở rộng trong quá trình hình thành và phát triển của hệ thống đê Vì vậy,

có cả quá trình đắp thân đê từ các loại đất không được lựa chọn, việc đầm nện cũng không theo một tiêu chuẩn nào Do vậy thân đê có tính không đồng nhất và tính thấm nước cao

Năm 1945, trên cả nước có hơn 3.000 km đê các loại Đến nay, trên cả nước đã có 8.000 km đê các loại trong đó có hơn 5.000 km đê sông, gần 3.000km đê biển Ngoài

ra còn hàng nghìn km bờ bao chống lũ, ngăn mặn ở đồng bằng sông Cửu Long và các địa phương

Hệ thống đê Bắc bộ và Bắc Trung bộ: dài 5.620km, có nhiệm vụ bảo vệ chống lũ triệt để, bảo đảm an toàn cho vùng đồng bằng Bắc bộ và Bắc Trung bộ

Hệ thống đê sông, cửa sông khu vực Trung Trung bộ và Nam Trung bộ: có tổng chiều dài 904km

Hệ thống đê sông, bờ bao khu vực đồng bằng sông Cửu Long: có chiều dài 4.075km Hầu hết các hệ thống đê điều và phòng chống lụt bão tồn tại hiện nay ở nước ta được thiết kế xây dựng dựa theo kinh nghiệm tích góp từ nhiều thế hệ và áp dụng các tiêu chuẩn an toàn phù hợp với tình hình thực tế của một vài thập kỷ trước Trong điều kiện các hình thái thời tiết và thiên tai ngày càng gia tăng do hiệu ứng nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu (BĐKH), các quy luật khí tượng thủy văn lưu vực có những diễn biến bất thường so với thời điểm thiết kế, cần phải đánh giá an toàn của các hệ thống đê hiện tại ở Việt Nam

Tổ chức quản lý nhà nước về đê điều cũng từng bước được hình thành, củng cố, phát triển từ 01 phòng đê điều thuộc Nha Công chính, Bộ Giao thông Công chính năm 1945 đến nay đã hình thành Vụ Quản lý đê điều trực thuộc Tổng cục Phòng chống thiên tai,

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và hệ thống ngành dọc tại địa phương

Hiện nay hệ thống đê sông và đê biển ngày càng được hoàn thiện, nhiều tuyến đê sông

và đê biển được tu bổ, nâng cấp ngoài nhiệm vụ đảm bảo chống lũ bảo vệ các vùng

Trang 13

sản xuất nông nghiệp, thủy sản và nghề muối còn có nhiệm vụ tham gia vào mạng lưới giao thông, phát triển du lịch Hàng nghìn vị trí nguy hiểm của đê đã và đang được xử

lý, mặt đê được mở rộng (từ 5 đến 10m) rải nhựa hoặc bê tông, mái đê phía sông được gia cố bằng đá lát khan trong khung bê tông, tấm cấu kiện bê tông trong khung bê tông , mái phía đồng được trồng cỏ

Hình 1.1 - Bản đồ hệ thống đê sông Hồng, sông Thái Bình

Hình 1.2 - Hình ảnh đoạn đê sông Hồng đi qua địa bàn thành phố Hà Nội (hình a),

tỉnh Hà Nam (hình b)

Trang 14

Hằng năm hệ thống đê điều ở nước ta được Trung ương và địa phương quan tâm đầu

tư tu bổ, nâng cấp tăng cường ổn định và loại trừ dần các trọng điểm đê điều xung yếu Tuy vậy, do tác động của thiên nhiên như sóng, gió, thuỷ triều, dòng chảy và các tác động trực tiếp của con người, quy mô và chất lượng đê điều luôn bị biến động theo thời gian

Đối với các tuyến đê sông, các đoạn đê tu bổ thường xuyên đã được thiết kế theo chỉ tiêu hoàn thiện mặt cắt với cao độ đảm bảo yêu cầu chống lũ thiết kế, bề rộng mặt đê phổ thông 5m, độ dốc mái m = 2 và mặt đê được gia cố đá dăm hoặc bê tông để kết hợp giao thông nên khả năng phòng chống lũ bão thiết kế Song do chiều dài đê lớn, tốc độ bào mòn xuống cấp nhanh trong khi khả năng đầu tư còn hạn chế nên vẫn còn

nhiều đoạn đê còn thấp, nhỏ so với tiêu chuẩn đê thiết kế

Phân tích chất lượng hiện trạng đê của Việt Nam cho kết quả:

- 66,4 % km đê ổn định đảm bảo an toàn;

- 28,0 % km đê kém ổn định chưa đảm bảo an toàn;

- 5,6 % km đê xung yếu

1.1.2 Đê và hệ thống đê điều tỉnh Hà Tĩnh [2]

Hà Tĩnh ở vào khoảng 18,4o VB, 106oKĐ thuộc khu vực Bắc Trung Bộ, có 137km bờ biển với 4 cửa lạch lớn: Cửa Hội (Nghi Xuân), Cửa Sót (Lộc Hà), Cửa Nhượng (Cẩm Xuyên) và Cửa Khẩu (Kỳ Anh) Hàng năm chịu ảnh hưởng của các loại hình thiên tai như: bão, lũ, lụt, hạn hán, triều cường, xâm nhập mặn ; các huyện miền núi: Hương Khê, Hương Sơn, Vũ Quang thường bị lũ quét và sạt lở đất; các huyện ven biển: Nghi Xuân, Lộc Hà, Thạch Hà, Cẩm Xuyên và Kỳ Anh thường chịu ảnh hưởng bão, nước dâng trong bão; các xã ngoài đê La Giang thường bị ngập lụt dài ngày; vùng nội đồng các huyện Đức Thọ, Can Lộc, Lộc Hà thường bị ngập úng; vùng hạ du các hồ đập lớn thuộc các huyện Thạch Hà, thành phố Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh, Hương Khê thường bị ngập sâu khi xả tràn các hồ chứa thủy lợi, thủy điện Dọc theo bờ biển từ Cửa Hội vào Đèo Ngang có trên 30 xã bãi ngang, với khoảng 38.000 hộ sống bằng nghề nuôi trồng, đánh bắt và chế biến hải sản; cả tỉnh có trên 6.102 tàu thuyền hoạt

Trang 15

động đánh bắt cá trên biển, đây là những đối tượng thường phải chịu nhiều rủi ro khi bão tố xảy ra Ngoài ra, do ảnh hưởng của sự biến đổi dòng chảy, tình hình sạt lở bờ sông, bờ biển đang xảy ra ở một số địa phương, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống, sản xuất của Nhân dân

Hà Tĩnh có 32 tuyến đê, với chiều dài 317,6 km (trong đó đê La Giang là đê cấp II dài 19,2 km, còn lại 31 tuyến đê cấp IV, cấp V với chiều dài 298,4 km) Hệ thống đê điều được phân theo các hệ thống sông cụ thể như sau:

- Hệ thống sông La - Lam: Có hệ thống đê bảo vệ với chiều dài 73,33 km, bao gồm: đê

La Giang (huyện Đức Thọ, thị xã Hồng Lĩnh); đê Tân Long (huyện Hương Sơn); đê Trường Sơn; đê Rú Trí (huyện Đức Thọ); đê Lỗ Lò (huyện Vũ Quang); đê Hữu Lam,

đê Hội Thống; đê Bàu Dài, Đá Bạc - Đại Đồng, Song Nam, Thường Kiệt, Đồng Cói (huyện Nghi Xuân) 3,4 km

- Hệ thống sông Nghèn: Có hệ thống đê bảo vệ với chiều dài 145 km, bao gồm: đê Tả Nghèn (huyện Can Lộc và Lộc Hà); đê Hữu Nghèn (huyện Can Lộc, Thạch Hà); đê Hữu Phủ (huyện Thạch Hà và thành phố Hà Tĩnh); đê Đồng Môn, Trung Linh, Cầu Phủ - Cầu Nũi (thành phố Hà Tĩnh)

- Hệ thống sông Rác: Có hệ thống đê bảo vệ với chiều dài 40,54 km gồm các tuyến đê:

đê Cẩm Trung, Cẩm Lĩnh, Lộc - Hà, Phúc - Long - Nhượng, 19/5, đê, kè Cẩm Nhượng (huyện Cẩm Xuyên)

- Hệ thống sông Trí, sông Quyền: Có hệ thống đê bảo vệ với chiều dài 58,7 km gồm các tuyến đê: Kỳ Thọ, Hải - Hà - Thư; Hoàng Đình; Hoà Lộc; Khang Ninh, Minh Đức (huyện Kỳ Anh)

Thực hiện Chương trình nâng cấp hệ thống đê sông theo Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 09/12/2009 của Thủ tướng Chính phủ, đến nay Hà Tĩnh đã lập và phê duyệt được

05 dự án; trong đó có 04 dự án đã hoàn thành và đưa vào sử dụng với tổng chiều dài 17,3 km, gồm: 6,8 km đê Hữu Nghèn, huyện Can Lộc; 0,5 km đê Rú Tý, huyện Đức Thọ; 2,8 km đê Sông Nghèn, huyện Can Lộc; 7,2 km đê Hữu Lam, huyện Nghi Xuân

Trang 16

và Dự án nâng cấp đê La Giang, huyện Đức Thọ đến nay thi công cơ bản hoàn thành, chuẩn bị nghiệm thu và bàn giao đưa vào sử dụng

Hình 1.3 - Bản đồ đê điều tỉnh Hà Tĩnh

1.1.3 Nguyên nhân gây ra các sự cố về đê điều

Do được bồi trúc qua nhiều năm nên nhìn chung chất lượng thân các tuyến đê không đồng đều, trong thân đê tiềm ẩn nhiều khiếm khuyết như xói ngầm, tổ mối, hang động vật, Vì vậy khi có bão, lũ mực nước sông dâng cao, độ chênh lệch với mực nước trong đồng lớn, do đó nhiều đoạn đê xuất hiện các sự cố mạch đùn, mạch sủi, thẩm lậu, sạt trượt mái đê phía sông và phía đồng Nếu không phát hiện và xử lý ngay từ giờ đầu sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng tới an toàn đê

Sự phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng của Việt Nam trong những năm gần đây đã gián tiếp làm cho tình hình sử dụng đất trong phạm vi bảo vệ đê, bãi sông, lòng sông ngày càng nghiêm trọng, gây ảnh hưởng không nhỏ đến an toàn đê điều và khả năng thoát lũ của các sông trên địa bàn từ trung ương đến địa phương

BẢN ĐỒ

ĐÊ ĐIỀU TỈNH HÀ TĨNH

Vị trí đê La Giang

Trang 17

Các loại hình vi phạm Luật Đê điều như: Xây dựng trái phép các công trình, tập kết vật liệu xây dựng trong phạm vi bảo vệ đê điều và bãi sông, san lấp mở rộng mặt bằng lấn chiếm dòng chảy, khai thác bất hợp lý các bãi bồi ven sông, ven biển, chặt phá rừng cây chắn sóng, gây ảnh hưởng đến chất lượng và năng lực phòng chống lũ, bão của hệ thống đê điều

1.1.4 Các sự cố đê điều thường gặp

Các loại hư hỏng đê điều thường gặp bao gồm: sự cố lỗ sủi, bãi sủi; sự cố sạt trượt mái

đê phía đồng; sự cố thẩm lậu, lỗ rò ở mái đê; sự cố nước tràn qua đê; sự cố nứt đê; sự

cố do sóng tác động lên mái thượng lưu đê; sự cố bờ sông, kè bị sạt lở (mái đê phía sông); sự cố ở vùng nối tiếp khi tôn cao, áp trúc đê và sự cố trong vùng có công trình qua đê

1.1.4.1 Sự cố lỗ sủi, bãi sủi

Lỗ sủi, bãi sủi thường xảy ra vào mùa nước lớn, khi chênh lệch mực nước ngoài sông

và trong đồng lớn Thường xuất hiện ở phía đồng, trên các ruộng lúa, các đầm ao, thùng đấu, giếng nước; ở những nơi này sẽ thấy nước sủi tăm, bọt liên tục và nước mát hơn các nơi không có lỗ sủi

Lỗ sủi: Hiện tượng ban đầu thường thấy là trên mặt đất xuất hiện những lỗ bằng đồng

xu sủi nước, đồng thời có những hạt cát nhỏ bị nước cuốn nhảy lên nhảy xuống ở miệng lỗ Khi lũ tiếp tục lên nước đùn lên càng mạnh và đất cát bị xói trôi ra ngoài, hình thành những vòng cát bao quanh miệng lỗ Nước đùn ra từ miệng lỗ sùi là nước đục; miệng lỗ lớn dần

Bãi sủi: Nhiều lỗ sủi xuất hiện trên một diện tích hẹp gọi là bãi sủi

Lỗ sủi nguy hiểm có thể gây vỡ đê khi các lỗ sủi này nằm sát chân đê và kích thước các lỗ sủi lớn

Trang 18

Hình 1.4 - Lỗ sủi xuất hiện ở phía đồng tại vị trí K1+970 đê La Giang (năm 1997) a) Sự cố đê ở vùng sông cổ (sông lấp)

Sự cố xảy ra tại những đoạn cắt cổ bầu, tuyến đê được đắp qua lòng sông cũ như hình 1.5, hiện tượng thường thấy là thẩm lậu mạnh, làm tràn nước cả một vùng rộng lớn sau

đê Nguyên nhân là do khi đắp đê mới thì nền đê mới là lớp phù sa, bùn lầy bồi tích của lòng sông cũ không được xử lý triệt để nên khi mực nước sông cao hơn đồng sẽ hình thành dòng thấm mạnh, địa chất nền yếu nên xảy ra hiện tượng thẩm lậu kèm theo hiện tượng xói ngầm cơ học và trôi đất ở nền đê và hạ lưu, phá hoại kết cấu nền

và dẫn đến sự lún sụt đê trong mùa lũ

Hình 1.5 - Sự cố đê ở vùng sông cỗ (sông lấp)

Trang 19

Sự cố này xuất hiện ở phía đồng tại K15+600 (sông lấp) đê La Giang, vị trí đoạn đê được đắp qua lòng sông cũ vào năm 1998; khi nước lũ ở sông La lên cao thì ở phía đồng xuất hiện các vùng thẩm lẩu mạnh, nước thấm qua nền đê từ phía sông sang phía đồng; nước thấm ra bị đục và lẫn các hạt đất, cát

b) Sự đâm xuyên thủy lực qua tầng đất cứng

Đó là hiện tượng xảy ra khi nền đê là tầng đất cứng, có hệ số thấm rất nhỏ ở chân đê như hình 1.6 Nguyên nhân là trong mùa lũ áp lực thấm dưới nền tác dụng lên tầng đất này rất lớn, giữa tầng đất cứng nền đê và tầng đất cứng sát chân đê luôn có một lớp cát tiếp xúc mỏng, khi đó dòng thấm áp lực cao này sẽ đâm xuyên thủy lực qua, phá vỡ kết cấu nền đê Gây nên hiện tượng mạch đùn, lỗ sủi ở hạ lưu chân đê

Hình 1.6 - Sự đâm xuyên thủy lực qua tầng đất cứng 1.1.4.2 Sự cố sạt trượt mái đê phía đồng

Khi ở mái đê xuất hiện những đường nứt nhỏ hình cung, khe nứt và chiều dài đường cung dần mở rộng, mái đê bị trễ xuống như hình 1.7 Trường hợp cung trượt sâu, mặt

ở chân đê có hiện tượng bùng nhùng hoặc bị trồi lên Khi ở chân đê có ao đầm, tại vị trí có khối đất trượt thì dọc theo chân cung trượt có hiện tượng sủi tăm và xuất hiện một dải nước đục

Cung nứt thường thấy dưới đường nước thấm Nguyên nhân là do chân đê có ao đầm sâu, mưa nhiều ngày nên mái đê bị sũng nước Dòng thấm khi chảy ra ở mái phía đồng

có khả năng mang theo đất từ thân đê ra ngoài sẽ dẫn đến sự sụt mái đê phía đồng;

Trang 20

Đắp đê trên nền đất yếu, chất lượng đất đắp đê không đảm bảo như: mái quá dốc, đất đắp nhiều sét hoặc chất hữu cơ; hay mái đê bị quá tải do để đè vật liệu nặng lên trên, hoặc do xe có trọng tải lớn chạy trên mặt đê

Hình 1.7 - Sự cố trượt mái đê phía đồng

Hình 1.8 - Hình ảnh sự cố trượt mái đê Tả Lam (Nghệ An) vào mùa lũ năm 2017

Trang 21

1.1.4.3 Sự cố thẩm lậu, lỗ rò ở mái đê

Thẩm lậu là hiện tượng có nước rịn ra ở mái đê phía đồng thành từng vùng sũng nước Nước có thể trong hoặc đục Khi nước chảy từ mái đê hạ lưu ra thành vòi hoặc chảy tập trung một hoặc nhiều lỗ gọi là lỗ rò

Nguyên nhân là do chất lượng đắp đê không đảm bảo: đất đắp đê có hàm lượng cát lớn, đắp bằng đất cục, mặt đê chưa đủ độ dày Một nguyên nhân khác nữa là do trong thân đê có tồn tại các hang hốc của các loại động vật, tổ mối Khi có chênh lệnh mức nước phía sông và phía đồng cũng như thân đê bị ngấm nước thì hình thành các dòng thấm và nước sẽ thoát ra ở mái đê

Hình 1.9 - Sự cố thẩm lậu, lỗ rò

Hình 1.10 - Tổ mối trong thân đê

Trang 22

1.1.4 4 Sự cố nước tràn qua đê

Là hiện tượng khi có lũ về, mực nước lũ vượt quá chiều cao của đê bao, nước sẽ tràn qua đê Trường hợp này rất nguy hiểm, cần khắc phục kịp thời để tránh gây ra hậu quả nghiêm trọng, vì khi cả mái phía sông và mái phía đồng bị sũng nước, lưu tốc dòng chảy lũ lớn, sức chịu đựng của đê kém sẽ gây ra vỡ đê làm thiệt hại đến sinh mạng và tài sản của xã hội

Hình 1.11 - Nước biển dâng tràn qua đê Cẩm Nhượng (Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh) gây xói

lở mái hạ lưu (mùa lũ 2017) 1.1.4.5 Sự cố nứt đê

Hiện tượng đê hoặc cơ đê phía sông hoặc phía đồng có những vết nứt ngang hay dọc khi đang có lũ như hình 1.12, nguyên nhân là do đất đắp đê bị co ngót, lún cục bộ và

do thấm Nứt ngang thân đê với khe nứt lớn khi có dòng thấm áp lực lớn hình thành sẽ gây ra vỡ đê Còn khi nứt dọc thân đê sẽ gây trượt mái, nếu khi đó dòng chủ lưu lớn thúc mạnh vào thân đê rất dễ bị vỡ vì mưa lớn ngấm sâu vào trong thân đê làm thân đê ướt, chiều dài dòng thấm ngắn thân đê không chịu được áp lực xô của dòng nước

Trang 23

Hình 1.12 - Sự cố nứt gãy nền và thân đê

Hình 1.13 - Hình ảnh sự cố nứt dọc đỉnh đê vào mùa khô (Nhật Bản)

1.1.4.6 Sự cố do sóng tác động lên mái đê phía sông

Khi lũ lớn, những đoạn sông có mặt sông rộng, sóng do gió hoặc do tàu thuyền vận chuyển xử lý chống lụt; hoặc sông có lượng tàu thuyền có trọng tải lớn đi lại nhiều gây

ra sóng Sóng vỗ trực tiếp lên mái đê làm sạt xói nham nhở mái đê từ mực nước đến đỉnh đê, thậm chí sóng lớn còn có thể làm nước tràn qua đỉnh đê Hiện tượng này sẽ nguy hiểm đối với đê vùng cửa sông và ngã ba sông vì giao thoa nhiều sóng sẽ làm mái đê mất ổn định gây ra sạt, trượt mái

Trang 24

Hình 1.14 - Sự cố do sóng tác động lên mái đê

Hình 1.15 - Sự cố do sóng tác động lên mái đê Kỳ Hà (Hà Tĩnh) mùa lũ 2017 1.1.4.7 Sự cố bờ sông, kè bị sạt lở (mái đê phía sông)

Hiện tượng bờ sông hoặc kè bị sạt lở, biểu hiện ban đầu là một hoặc một số vết nứt xuất hiện ở bờ về phía chân đê Các vết nứt ngoài (gần mép sông) mở rộng nhanh hơn, mảng đất ngoài cùng sạt trước, sau đó vết nứt tiếp theo mở rộng thêm rồi sạt sệ khối đất xuống Quá trình đó có thể tiếp diễn cho đến khi bờ đạt đến một cung cong nhất định

MNS

Trang 25

Kè, bờ sông ở gần chân đê, nếu sạt lở sẽ dẫn đến sạt mái đê Bờ sông, kè ở bờ lõm sông cong, nơi lòng sông bị thắt hẹp thường hay bị sạt lở khi lũ cao và đang bắt đầu xuống

Nguyên nhân của sự cố này là do dòng chảy khoét chân bờ sông, kè làm hổng chân;

Do đất bị ngâm nước lâu làm cường độ chống cắt giảm nhanh Nơi nào bờ, kè có mái dốc thì có thể xảy ra lở bờ Ngoài hai nguyên nhân trên còn có các nguyên nhân khác nữa cũng gây ra sạt mái, kè đê phía sông mà ta cũng cần đặc biệt chú ý đó là: Do thời tiết nắng hạn, đất đắp đê có hàm lượng sét cao nên co ngót gây ra đê bị nứt nẻ, khi gặp mưa dài ngày mái đê bị sũng nước; Do nước ngầm từ phía đồng chảy ra sông trong thời gian trước lũ

Hình 1.16 - Sự cố sạt trượt mái đê phía sông

Hình 1.17 - Sự cố sạt trượt mái kè hộ chân đê Hội Thống (Hà Tĩnh) mùa lũ 2017

Trang 26

1.1.4.8 Sự cố ở vùng nối tiếp khi tôn cao, áp trúc đê

Hiện tượng toàn bộ khối mới đắp bị trượt về phía đồng khi mực nước lũ dâng cao Nguyên nhân đó là do khi tôn cao và đắp áp trúc đê, vùng nối tiếp giữa phần đê mới đắp và đê cũ chưa xử lý tốt, tạo thành 2 tầng đất có hệ số thấm riêng biệt và nhất là tầng đất mới đắp sẽ được xử lý đầm nén tốt tạo thành tầng cứng, ít thấm Khi đó rất dễ tạo thành đường thấm mạnh dọc theo mặt tiếp xúc của hai tầng đất này Khi nước dâng cao, dòng thấm hình thành dòng chảy mạnh, áp lực khối nước xô mạnh lên tầng mới đắp dẫn đến hiện tượng trượt toàn khối mới đắp về phía đồng, xem hình 1.18

Hình 1.18 - Sự cố ở vùng tiếp giáp khi tôn cao, áp trúc đê 1.1.4.9 Sự cố trong vùng có công trình qua đê

Công trình qua đê (cống lấy nước, cống tiêu, ) nằm hoàn toàn trong thân đê Vì vậy khi có những sự cố hỏng hóc xảy ra với công trình sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tính làm việc ổn định của đê Nhất là hiện tượng này xảy ra vào thời điểm có lũ Các sự cố có thể xảy ra trong vùng có công trình qua đê bao gồm:

- Rò cửa cống: Khi cửa cống đóng mà nước vẫn chảy vào trong cống ở mức gây nguy hiểm cho công trình Nguyên nhân là do vật chắn nước, cửa phai bị hỏng, cong, vênh khiến cửa cống không kín nước

- Thủng, bục cửa hoặc gãy phai cống: Khi cửa cống đã đóng kín, trong quá trình làm việc cửa cống bị thủng, bục hoặc gãy phai, nước chảy vào trong cống gây nguy hiểm cho công trình Nguyên nhân là do trong quá trình làm việc công trình đã lâu, cánh cửa

đã bị mục, rỉ sét mà không phát hiện ra Hoặc do thiết kế chưa tính đủ áp lực tác dụng lên cửa phai, cho nên khi có lũ, áp lực nước lớn hơn sức chịu tải của thiết bị khiến thiết

Trang 27

bị bị phá hỏng hoàn toàn, nước tràn vào cống làm ảnh hưởng đến tính ổn định của công trình

- Rò mang cống: Đó là hiện tượng nước thấm rò dọc theo phần tiếp giáp giữa đê và cống, chạy dọc từ phía sông ra phía đồng Nguyên nhân là: Khi thi công không xử lý tốt chỗ tiếp giáp, đầm nện không kỹ, …; Khi thiết kế tính toán đường viền thấm không

đủ dài, lũ vượt quá mức thiết kế, cống ngắn; Cống bị lún mà không phát hiện trước

- Rò thân, móng hạ lưu cống: Nước rò trong thân cống qua khớp nối chỗ gãy ở thân móng cống hoặc rò ở hạ lưu cống trong đáy kênh dẫn Nguyên nhân là do lún không đều, nền cống nằm trên lớp đất yếu Vật ngăn nước (khớp nối đồng hoặc PVC) bị đứt gãy; Do cống thiết kế ngắn hoặc lũ vượt quá mức nước thiết kế; Do đào kênh, mất lớp phủ đất tốt, …

- Thủng, bục vòm cống: Là hiện tượng nước chảy mạnh trong cống ra phía sau, xuất hiện đột ngột Lượng nước chảy tăng nhanh, nghe nước réo trong cống Hiện tượng này thường xảy ra đối với các loại cống xây gạch, xây vòm đã lâu năm Rất nguy hiểm khi các vòm bị thủng, sụp ở phần mái đê phía sông Khi đó mái và một phần mặt đê bị nứt, lún sụt nhanh và bị cuốn trôi vào lòng cống chảy ra phía sau

- Xói hạ lưu cống: Đó là phần sau tiêu năng cống bị xói sâu dần, có thể làm sập sân tiêu năng, đổ tường chắn đất hai bên cánh gà Hiện tượng này thường xảy ra đối với các cống tiêu vùng cửa sông Nguyên nhân là do tiêu năng không đủ dài; Lưu lượng tiêu vượt quá lưu lượng thiết kế

Hình 1.19 - Sự cố ở mang cống qua đê

Trang 28

Hình 1.20 - Hình ảnh sự cố ở cống qua đê

Hình 1.21 - Cống Đồng Muối (Hà Tĩnh) bị lũ cuốn trôi khiến 25 m đê xã Thạch Châu

bị vỡ vào mùa lũ 2017

1.1.5 Tình hình lũ lụt và một số sự cố đê điều nước ta

Tính từ đầu thế kỷ 20, trên hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình đã có 26 trận lũ lớn: lớn nhất là trận lũ lịch sử năm 1971, trước đó có trận lũ 1945 từng được coi là trận

lũ lịch sử (thấp hơn trận lũ 1971) Mực nước lũ 1971 đã vượt quá khả năng chịu đựng của đê (mực nước ngoài sông lúc này cao hơn mặt đất đồng ruộng ven đê từ 5 - 10 m) Trong vòng 45 năm (từ 1900 - 1945) đã có 18 năm vỡ đê ở đồng bằng Bắc Bộ, trung bình cứ 2 năm lại có một năm vỡ đê, mất mùa Đặc biệt trận lũ năm 1945 làm vỡ 79

C ống qua đê

Sập

Trang 29

quãng đê gây ngập lụt 11 tỉnh thành, 4 triệu người bị ảnh hưởng Trận lũ năm 1971 làm

vỡ 3 đoạn đê lớn, gây ngập 250.000 ha và 2,7 triệu người bị ảnh hưởng nghiêm trọng Trận lũ năm 1986 tuy lớn nhưng mức lũ chỉ đứng vào hàng thứ 5 trong số liệu quan trắc từ đầu thế kỷ đến nay song cũng gây vỡ một đoạn đê sông Hồng (Trung Châu - Đan Phượng) và sập một cống dưới đê Sông Cầu - Quế Võ (Hà Bắc)

Một số trận lũ lịch sử trong thời gian gần đây của Miền Bắc:

Năm 2008 xảy ra mưa lớn nhất trong vòng 100 năm: Tất cả những từ ngữ dùng để mô

tả các cơn mưa lớn, dữ dội nhất đều được dùng để mô tả mưa ở Hà Nội trong đợt mưa này Tính đến chiều 1 tháng 11 năm 2008, tổng lượng mưa ở khu vực Hà Nội phổ biến

từ 350 – 550 mm, một số điểm lớn hơn như huyện Ứng Hòa: 603 mm, quận Hà Đông:

707 mm, huyện Thanh Oai: 914 mm Theo chuỗi số liệu quan trắc ngay khi đang mưa, đợt mưa trong 2 ngày đầu tiên đã được xác định là đợt mưa lớn kỷ lục Tại khu vực Hà Nội (cũ), đây là đợt mưa lớn nhất kể từ đợt mưa lịch sử tháng 11 năm 1984 Tại tỉnh

Hà Tây (cũ), đây là đợt mưa lớn chưa từng xảy ra kể từ khi có quan trắc khí tượng đến nay (khoảng gần 100 năm)

Năm 2017 cũng là năm hệ thống thủy lợi bị ảnh hưởng nhiều do tình hình lũ lụt gây ra Mới đây ngày 12/10/2017, mưa lũ lớn ở thượng nguồn khiến lượng nước dồn về lớn,

đê sông Bùi (Chương Mỹ, Hà Nội) đã bị vỡ một đoạn lớn, khiến nước tràn vào gây ngập lớn, có nơi ngập tới tận mái nhà

Hình 1.22 - Vỡ đê sông Bùi (Hà Tây)

Trang 30

Cùng đợt mưa lũ trên, ngày 12/10/2017 tại xã Xuân Minh (Thọ Xuân, Thanh Hóa), do mưa lớn, nước sông Cầu Chày (một nhánh của sông Chu) dâng cao khiến đoạn đê qua thôn Quang Hoa bị vỡ Đây là đoạn đê có cống đang xây dựng, nước sông dâng cao, xoáy sâu vào mép cống, khiến đoạn đê bị vỡ 4 - 5m

Hình 1.23 - Cứu hộ đê sông Cầu Chày (Thanh Hóa)

1.2 T ình hình nghiên cứu và các biện pháp xử lý nền đất yếu hiện nay [3]

1.2.1 Tình hình nghiên cứu xử lý nền đất yếu hiện nay

Nền đất yếu và các biện pháp xử lý nền đắp trên đất yếu là một trong những công trình xây dựng thường gặp Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trên đất yếu vẫn

là một vấn đề tồn tại và là một bài toán khó đối với người xây dựng, đặt ra nhiều vấn

đề phức tạp cần được nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm bảo sự ổn định và độ lún cho phép của công trình

Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể xây dựng các công trình Đất yếu là một loại đất không có khả năng chống đỡ kết cấu bên trên, vì thế nó bị lún tuỳ thuộc vào quy mô tải trọng bên trên

Trang 31

Một số đặc điểm của nền đất yếu: Thuộc loại nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải bé (0,5 ÷ 1 kg/cm2); Đất có tính nén lún lớn (a > 0,1

cm2/kg); Hệ số rỗng e lớn (e > 1,0); Độ sệt lớn (B>1); Môđun biến dạng bé (E < 50kg/cm2); Khả năng chống cắt (C) bé, khả năng thấm nước bé; Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G > 0,8, dung trọng bé

Các loại nền đất yếu chủ yếu và thường gặp như sau:

- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp;

- Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;

- Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 - 80%);

- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy;

- Đất bazan: Là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sụt

1.2.2 Các biện pháp xử lý nền đất yếu

Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng của công trình khi xây dựng trên nền đất yếu

Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện như: đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất, … Đối với nền đất yếu trong công trình thuỷ lợi, đê điều các biện pháp xử lý sau thường được sử dụng:

Trang 32

1.2.2.1 Đắp bệ phản áp

Đây là một giải pháp đơn giản và mang lại hiệu quả cao nhất đối với sự cố sạt trượt mái phía đồng, nhất là những cung trượt sâu do nền sét mềm, bùn sét hoặc sét trương nở Đắp bệ phản áp nhằm tăng thành phần mô men chống trượt, đảm bảo ổn định khi đắp đê trên nền sét mềm, bùn sét hoặc sét trương nở Chiều cao và chiều rộng của bệ phản áp xác định thông qua tính toán ổn định

Hình 1.24 - Phương pháp đắp bệ (cơ) phản áp

1.2.2.2 Phương pháp cọc cát

Hình 1.25 - Gia cố nền đất yếu của đê biển bằng cọc cát

Cọc cát D=20cm, cách 2m

Trang 33

Khi xử lý nèn bằng cọc cát, nền đất được nén chặt lại làm cho độ rỗng, độ ẩm của nền giảm đi, trọng lượng thể tích, mô đun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên,

do sức chịu tải của nền tăng lên Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh cọc làm việc đồng thời, trị số mô đun biến dạng gần như giống nhau tại mọi điểm Vì vậy sự phân bố ứng suất trong nền đất được xử lý bằng cọc cát có thể xem như nền thiên nhiên Đây cũng là ưu điểm của cọc cát so với các loại cọc cứng khác, mô đun biến dạng của vật liệu làm cọc lớn hơn nhiều lần mô đun biến dạng của đất xung quanh thân cọc, do đó toàn bộ tải trọng công trình sẽ truyền lên các cọc, các lớp đất dưới mũi và xung quanh cọc Đất ở xa cọc hầu như không tham gia chịu lực

Khi dùng cọc cát làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền Ngoài tác dụng nén chặt nền, nó còn làm làm việc như các giếng cát thoát nước, nước trong đất thoát ra nhanh theo chiều dài cọc dưới tác dụng của tải trọng Phần lớn độ lún của nền đất có cọc cát thường kết thúc trong quá trình thi công

1.2.2.3 Dùng vải địa kỹ thuật (Geotextile)

Vải địa kỹ thuật được dùng phủ một đến hai lớp lên mặt bùn sẽ có tác dụng ngăn chặn hiện tượng trộn lẫn bùn cát từ lớp này vào lỗ rỗng của lớp khác và như vậy sẽ cải

t hiện được tình hình biến dạng nền quá lớn

Vải địa kỹ thuật còn được sử dụng trong các khối đất đắp nhằm phát huy khả năng chịu kéo của vải, tăng khả năng chịu lực của khối đắp

Hình 1.26 - Dùng vải địa kỹ thuật để tăng khả năng chịu lực của khối đất

Trang 34

1.2.2.4 Xử lý nền bằng cọc xi măng – đất

Hiện nay, vấn đề tính sức chịu tải và biến dạng của nền đất gia cố bằng cột ximăng - đất vẫn còn là vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu phát triển Có 2 quan điểm chính như sau:

- Quan điểm tính toán như móng cọc: Theo quan điểm này đòi hỏi trụ phải có độ cứng tương đối lớn và các đầu trụ này được đưa vào tầng đất chịu tải Khi đó lực truyền vào móng sẽ chủ yếu đi vào các cột ximăng - đất (bỏ qua sự làm việc của đất nền dưới đáy móng) Trong trường hợp trụ không đưa được xuống tầng đất chịu lực thì có thể dùng phương pháp tính toán như tính toán với cọc ma sát Quan điểm này sử dụng khi tính toán bố trí cọc dưới đáy móng công trình

- Quan điểm tính theo nền tương đương, có nghĩa là nền đất sau khi xử lý được cải thiện, tính chất cơ lý như một nền tương đương (γtd ; φtd ; Etd )

1.2.2.5 Giải pháp đóng cọc bản

Đây là phương pháp gia cố tốn kém và không thường được dùng trừ khi khả năng hồi phục ổn định của mái chiếm tỷ lệ cao Tuy nhiên, nó lại thường được dùng khi thi công các hố đào sâu trong đất yếu với áp lực đất lớn Ở phương pháp này, người ta dùng các loại cọc có hình dáng, chất liệu khác nhau tùy theo thiết kế để phù hợp với điều kiện thực tế

Hình 1.27 - Phương pháp cọc bản

Trang 35

1.2.2.6 Biện pháp neo trong đất

Thường thì neo trong đất đã tạo được một ứng suất trước và đó là lực mà nó cần để giữ ổn định mái dốc Để làm được vậy các neo phải được neo sâu vượt qua cung trượt nguy hiểm nhất Tuy nhiên, cần phải xem xét lực neo cùng với một số lực khác phát sinh do cung trượt ở sâu trong đất hay ma sát giữa neo với đất, …

Hình 1.28 - Phương pháp neo trong đất 1.2.2.7 Các biện pháp khác

Khi lớp đất yếu quá dày, chỉ nạo vét đến một độ sâu nào đó để thay thế bằng đệm cát

và phối hợp với các phương pháp gia cố khác như bố trí các lăng thể phản áp ở 2 phía hoặc gia cường lớp đất yếu bằng cọc cát Ngoài ra, còn dùng phương pháp nổ mìn để

ép lớp bùn chắc lại hoặc khoan phụt xi măng vào lớp đất yếu để tăng cường độ chịu tải; phương pháp này không kinh tế, chi phí lớn

1.3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

Thực tế hiện nay đối với tuyến đê La Giang, tỉnh Hà Tĩnh có một số biểu hiện nguyên nhân như tác giả đã nêu ở trên Cụ thể, đoạn từ K17+000 đến K19+100 hiện nay xuất hiện hiện tượng sụt lún, nứt gãy mái đê phía sông Tuy không xuất hiện mạch đùn, mạch sủi nhưng qua đánh giá khách quan có thể do địa chất nền đê yếu làm cho mái phía sông bị sụt lún, nứt gãy Cần thiết khảo sát, đánh giá nguyên nhân hư hỏng cũng như nghiên cứu đề xuất các phương án xử lý đảm bảo an toàn cho tuyến đê

Trang 36

Việc nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu trên tuyến đê La Giang, tỉnh Hà Tĩnh đoạn từ K17+000 đến K19+100 được giới hạn trong phạm vi sau:

- Các giải pháp xử lý nền đất yếu thường được áp dụng với các công trình thuỷ lợi, đê điều

- Các tính toán áp dụng trong phạm vi bài toán phẳng hai chiều

- Cơ sở tính toán chỉ dựa trên tiêu chuẩn thiết kế công trình thuỷ hiện hành của Việt Nam

1.4 Kết luận chương 1

Nền đất yếu có nhiều tác hại và nguy cơ gây mất an toàn cho các công trình xây dựng nói chung và các công trình đê điều nói riêng Việc nghiên cứu nền đất yếu và xác định biện pháp xử lý phù hợp có một ý nghĩa quan trọng Trong thực tế, cần căn cứ vào điều kiện địa chất công trình cụ thể để sử dụng các biện pháp xử lý về kết cấu công trình, các biện pháp xử lý về móng hay các biện pháp xử lý nền hoặc sử dụng kết hợp

tổ hợp nhiều biện pháp, giải pháp phù hợp có liên quan

Trong chương 1, luận văn đã cho thấy được tổng quan về hệ thống đê điều và các giải pháp xử lý nền đất yếu được áp dụng cho các công trình xây dựng nói chung và các công trình đê điều ở Việt Nam nói riêng Trong chương 2, luận văn sẽ đi sâu vào phân tích, đánh giá, tích toán và lựa chọn giải pháp xử lý nền thường được áp dụng cho công trình thuỷ lợi, đê điều ở Việt Nam

Trang 37

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA LỰA CHỌN CÁC HÌNH THỨC

XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

2.1 Khái quát về các phương pháp xử lý nền đất yếu hiện nay [3]

2.1.1 Phương pháp đắp bệ phản áp

2.1.1.1 Nội dung của phương pháp

Nội dung của phương pháp này là dùng các vật liệu địa phương như đất đá, cát đắp ở hai bên công trình để chống trượt do sự phát triển của vùng biến dạng dẻo gây ra

Bệ phản áp đóng vai trò như một đối trọng, tăng độ ổn định, cho phép đắp nền đường với chiều cao lớn hơn Do đó đạt được độ lún cuối cùng trong một thời gian ngắn Mặt khác nó còn có tác dụng phòng lũ, chống sóng và chống thấm nước

Giải pháp này không làm rút bớt được thời gian lúc đất cố kết và không giảm được độ lún, còn tăng thêm khả năng nén lún (do phụ thêm tải trọng của bệ phản áp ở hai bên đường) Nó có nhược điểm là khối lượng đất đắp lớn và diện tích chiếm đất nhiều Phương pháp này chỉ thích hợp nếu vật liệu đắp nền rẻ cũng như khối lượng quỹ đất dồi dào, khoảng cách vận chuyển không bị hạn chế về phạm vi

Giải pháp này cũng không thích hợp với các loại đất yếu là than bùn loại III và bùn sét Vật liệu dùng là các loại đất hoặc cát thông thường Trong trường hợp khó khăn có thể

sử dụng cả đất lẫn hữu cơ

Xác định kích thước là vấn đề mấu chốt trong việc tính toán và thiết kế bệ phản áp Nhiều phương pháp dựa vào giả thiết khác nhau nhưng chỉ gần đúng Có tác giả dựa vào sự hình thành vùng biến dạng dẻo phát triển ở hai bên công trình Người khác dựa vào giả thiết mặt trượt của đất nền có dạng hình trụ tròn Cũng có tác giả tính toán dựa theo lý luận cân bằng giới hạn để xác định mặt trượt và suy ra trạng thái giới hạn của đất nền Để đơn giản hơn trong tính toán, một số tác giả dựa vào điều kiện khống chế ứng suất ngang để quyết định kích thước của bệ phản áp

Với các công trình nền đường, nền đất đắp,… phương pháp tính toán kích thước bệ phản áp dựa vào sự phát triển của vùng biến dạng dẻo được áp dụng nhiều hơn

Trang 38

Tăng chiều rộng của bệ phản áp, hệ số an toàn sẽ tăng lên

* Theo kinh nghiệm của Trung Quốc thì:

- Chiều cao bệ phản áp Hpa > 1/3 lần chiều cao nền đường Hnđ;

- Bề rộng của bệ phản áp Lpa = (2/3 - 3/4) lần chiều dài trồi đất

* Theo toán đồ của Pilit thì:

- Chiều cao bệ phản áp Hpa = (40 - 50)% chiều cao nền đường Hnđ;

- Bề rộng của bệ phản áp Lpa = (2 - 3) lần chiều dày lớp đất yếu D

a) Bệ phản áp làm tăng độ chôn sâu của nền đê, được áp dụng khi nền đê có dạng hình thang

- Chiều cao bệ phản áp Hpa =(1/3 - 1/2) lần chiều cao nền đất đắp Hnđ;

- Bề rộng của bệ phản áp Lpa mỗi bên nhất thiết phải vượt quá phạm vi của cung trượt trụ tròn nguy hiểm nhất từ 1,0 - 3,0 m

Hình 2.1 - Bệ phản áp làm tăng độ chôn sâu nền đê

b) Bệ phản áp làm xoải mái dốc taluy của nền đê, được áp dụng khi nền đê có dạng hình tam giác hay gần với hình tam giác

- Chiều cao bệ phản áp Hpa = (1/5 - 2/5) lần chiều cao nền đất đắp Hnđ;

- Bề rộng của bệ phản áp bpa = 1/3.b

Trang 39

Hình 2.2 - Bệ phản áp làm giảm độ dốc mái đê

Chiều cao của bệ phản áp không được quá lớn để có thể lại gây trượt trồi (mất ổn định) đối với chính phần đất đắp Khi thiết kế thường giả thiết chiều cao bệ phản áp bằng chiều cao của nền đất đắp rồi nghiệm toán ổn định theo phương pháp mặt trượt trụ tròn Chiều cao trung bình bệ phản áp lấy từ (1,5 - 2,0)m Độ chặt đất đắp nên đạt K ≥ 0,9 (đầm nén tiêu chuẩn)

2.1.1.2 Ưu nhược điểm của phương pháp

Bệ phản áp là một trong những phương pháp hiệu quả khi xây dựng các nền đường,

đê, đập khi có điều kiện về không gian đất sử dụng Bệ phản áp còn có tác dụng phòng

lũ chống sóng, chống thấm trên vùng đất yếu So với việc làm thoải mái taluy, đắp bệ phản áp với một khối lượng đất bằng nhau sẽ có lợi hơn vì tăng được mômen của các lực chống trượt do tải trọng tập trung ở chân mái taluy Phương pháp này thi công đơn giản, nhanh gọn, tận dụng được nguồn quỹ đất khai thác ngay tại địa phương

Tuy nhiên muốn phương pháp này phát huy được hiệu quả thì diện tích chiếm đất của

nó phải rất lớn, thể tích khối đắp lớn Do đó nó không phù hợp với những khu vực thi công phải vận chuyển đất đắp từ nới khác đến Giải pháp này không làm giảm được thời gian lún cố kết mà còn làm tăng thêm độ lún của công trình do tăng thêm tải trọng

do bệ phản áp ở hai bên đường

Vì vậy giải pháp này chỉ thích hợp nếu vật liệu đắp rẻ tiền, khai thác được vật liệu tại chỗ Tầng đất yếu có chiều dày không lớn lắm, khối đắp cao trung bình và phạm vi đắp đất không hạn chế

Trang 40

Hình 2.3 - Đắp cơ (bệ) phản áp phía sông từ K17+00 - K19+100 đê La Giang

2.1.2 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát

2.1.2.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng

Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre ) là một

bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát

Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau: Cọc cát làm nhiệm

vụ như giếng thoát nước, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá trình

cố kết và độ lún ổn định diễn ra nhanh hơn Nền đất được ép chặt do ống thép tạo lỗ, sau đó lèn chặt cát vào lỗ làm cho đất được nén chặt thêm, nước trong đất bị ép thoát vào cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất sau khi xử lý

Cọc cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn so với dùng các loại vật liệu khác Cọc cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m

Định dạng
Số trang	103
Dung lượng	5,03 MB