Nghiên cứu giải pháp chống thấm và ổn định cho đập đất hồ chứa nước chống lũ lộc an

Tuy nhiên trong quá trình thi công xây dựng hồ Lộc An, chủ đầu tư đã phát hiện ra đất đắp đập không đảm bảo như trong thiết kế, các mẫu vật liệu đắp đập được lấy tại bãi vật liệu có hệ s

Trang 1

Học viên: Hoàng Văn Tuy i GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

BẢN CAM KẾT

Tên học viên: Hoàng Văn Tuy

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm Những kết quả nghiên cứu không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác Những số liệu của các kết quả nghiên cứu đã có nếu sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn theo đúng quy

định

Học viên

Hoàng Văn Tuy

Trang 2

Học viên: Hoàng Văn Tuy ii GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dựa trên sự cố sự cố gắng của bản thân, sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái, từ lúc chọn đề tài, lập đề cương cho đến khi kết thúc luận văn Tuy nhiên do trình độ và điều kiện còn nhiều hạn chế, luận văn không tránh khỏi khiếm khuyết, sai sót, tác giả rất mong muốn nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo, sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp để luận văn mang lại ý nghĩa thiết thực hơn

Nhân dịp này tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái, các thầy

cô giáo trong trường Đại học Thủy Lợi, các bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ nhiệt tình trong quá trình làm luận văn này

Tác giả xin cám ơn đến Lãnh đạo cơ quan Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Đồng Nai, nơi tác giả đang công tác đã cung cấp những tài liệu cần thiết cho luận văn cũng như tạo điều kiện và bố trí thời gian để hoàn thành khóa học và luận văn

Xin chân thành cảm ơn

Tác giả

Hoàng Văn Tuy

Trang 3

Học viên: Hoàng Văn Tuy iii GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

MỤC LỤC

BẢN CAM KẾT i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH VẼ vi

MỞ ĐẦU 1

1 Tên đề tài: 1

2 Tính cấp thiết của đề tài 1

3 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 2

3.1 Mục tiêu: 2

3.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: 2

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

4.1 Cách tiếp cận 2

4.2 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Kết quả đạt được 2

NỘI DUNG LUẬN VĂN 3

CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT 3

1.1 Tổng quan về thấm qua đập vật liệu địa phương ở trên thế giới và nước ta: 3

1.1.1 Ngoài nước 3

1.1.2 Trong nước 5

1.2 Các sự cố về thấm và ổn định ở Đập vật liệu địa phương (VLĐP) 10

1.2.1 Sự cố về thấm và nguyên nhân hình thành ( xói ngầm, mạnh đùn mạch xủi, đường bão hòa cao, trồi đất ) 10

1.2.2 Sự cố về ổn định và nguyên nhân hình thành (sạt mái, trượt mái ) 12

1.3 Các giải pháp xử lý thấm và nâng cao ổn định đập vật liệu địa phương 13

1.3.1 Các giải pháp xử lý thấm và phạm vi ứng dụng: 13

1.3.2 Các giải pháp nâng cao ổn định: 30

1.4 Tổng kết chương 1: 31

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ LÝ THUYẾT THẤM VÀ ỔN ĐỊNH 32

2.1 Đặc trưng của dòng thấm 32

Trang 4

Học viên: Hoàng Văn Tuy iv GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

2.1.1 Những khái niệm chung 32

2.1.2 Gradient thủy lực ban đầu của dòng thấm trong môi trường đất 33

2.1.3 Sự hình thành dòng thấm 35

2.1.4 Qui luật dòng thấm trong môi trường hạt lớn: 36

2.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính thấm của đất 36

2.2 Cơ sở lý thuyết thấm và các phương pháp tính thấm 37

2.2.1 Cơ sở lý thuyết thủy động lực của dòng thấm qua móng và vai đập 37

2.2.2 Các phương pháp tính thấm 39

2.2.3 Giới thiệu Module SEEP/W thuộc bộ phần mềm tính thấm GEO-SLOPE 39

2.3 Các phương pháp tính ổn định 43

2.3.1 Giới thiệu các phương pháp tính ổn định 43

2.3.2 Giới thiệu phần mềm Slope/W 50

2.4 Kết luận chương 2: 51

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM PHÙ HỢP CHO HỒ CHỨA NƯỚC LỘC AN 52

3.1 Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu 52

3.1.1 Vị trí địa lý: 52

3.1.2 Địa hình: 52

3.1.3 Thổ nhưỡng: 52

3.1.4 Khí tượng thủy văn 52

3.2 Giới thiệu chung về công trình: 54

3.2.1 Vị trí địa lý công trình: 54

3.2.2 Nhiệm vụ công trình 55

3.2.3 Quy mô công trình: 56

3.2.4 Đánh giá chung về hồ chứa nước Lộc An 57

3.3 Đánh giá thấm và ổn định công trình khi chưa có giải pháp chống thấm: 57

3.3.1 Thực trạng vật liệu đắp đập, địa chất lòng hồ: 57

3.3.2 Tính toán thấm với đập đồng chất khi chưa có giải pháp chống thấm: 59

3.3.3 Tính toán ổn định mái đập: 65

3.3.4 Đề xuất giải pháp xử lý chống thấm và nâng cao ổn định cho hồ chứa nước Lộc An: 67

Trang 5

Học viên: Hoàng Văn Tuy v GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

3.4 Tính toán thấm và ổn định với các giải pháp chống thấm khác nhau: 67

3.4.1 Tính toán với giải pháp dùng màng HDPE chống thấm 67

3.4.2 Tính toán với giải pháp tường hào chống thấm Xi măng – Bentonite: 74

3.4.3 Tính toán với giải pháp khoan phụt vật liệu chống thấm: 80

3.5 So sánh các giải pháp và đề xuất lựa chọn phương án 88

3.5.1 so sánh kết quả tính toán các giải pháp chống thấm 88

3.5.2 Phân tích kết quả chọn ra giải pháp hợp lý : 92

3.5.3 Lựa chon phương án tối ưu và đề xuất áp dụng: 93

3.6 Kết luận chương 3: 93

1 Những kết quả đạt được của luận văn: 94

2 Một số vấn đề tồn tại của luận văn: 94

3 Kiến nghị, hướng tiếp tục nghiên cứu 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

Trang 6

Học viên: Hoàng Văn Tuy vi GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 1 Sự cố vỡ đập Tenton 4

Hình 1 2: Hồ Núi Một (Ninh Thuân) 6

Hình 1.3: Hồ Hội Sơn (Bình Định) 7

Hình 1.4 Hồ Suối Trầu (Khánh Hòa) 9

Hình 1.5 : Sự cố vỡ đập Am Chúa (Khánh Hòa - 1992) 10

Hình 1.6 : Tường hào chống thấm bằng Bentonite 16

Hình 1.7 : Thi công tường chống thấm bằng biện pháp đào hào trong dung dịch bentonite hồ Dầu Tiếng; Thi công tường chống thấm Easup 18

Hình 1 8 : Kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa xi măng 19

Hình 1.9 : Công nghệ đơn pha 23

Hình 1.10: Công nghệ hai pha 24

Hình 1.11 : Công nghệ ba pha 25

Hình 1.12: Mô tả quá trình thi công tạo tường chống thấm 26

Hình 1.13 : Phạm vi ứng dụng hiệu quả của các loại công nghệ khoan phụt 27

Hình 1.14 : Các giải pháp thoát nước, chống xói ngầm 29

Hình 1 15 : Mặt cắt qua tầng lọc ngược 29

Hình 2 1 Quy luật thấm đối với đất cát và đất sét kém chặt 34

Hình 2 2 Sơ đồ tính toán ổn định mái dốc theo phương pháp mặt trượt 45

Hình 3 1 Bình đồ tổng thể Hồ Lộc An 55

Hình 3 2 Sơ đồ tính toán hiện trạng mặt cắt vai phải (MC K0+300) 61

Hình 3 3 Mô hình chia lưới phần từ và điều kiện biên mặt cắt vai phải 61

Hình 3 4 Sơ đồ tính toán hiện trạng mặt cắt lòng sông (MC K0+408) 62

Hình 3 5 Sơ đồ tính toán hiện trạng mặt cắt lòng sông (MC K0+408) 62

Hình 3 6 Sơ đồ tính toán hiện trạng mặt cắt vai trái (MC K0+510) 62

Hình 3 7 Mô hình chia lưới phần từ và điều kiện biên mặt cắt vai trái (MC K0+510) 63 Hình 3 8 Lưới phần từ và điều kiện biên mặt cắt lòng sông 66

Hình 3 9 Lưới phần từ và điều kiện biên xử lý bằng màng HDPE mặt cắt lòng sông 69 Hình 3 10 Lưới phần từ và điều kiện biên xử lý bằng màng HDPE mặt cắt lòng sông 71

Hình 3 11 Lưới phần tử và điều kiện biên xử lý bằng tường hào bentonite 75

Trang 7

Học viên: Hoàng Văn Tuy vii GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

Hình 3 12 Lưới phần từ và điều kiện biên mặt cắt lòng sông 77Hình 3 13 Lưới phần tử và điều kiện biên xử lý bằng giải pháp khoan phụt 81Hình 3 14 Lưới phần từ và điều kiện biên mặt cắt lòng sông 84

Trang 8

Học viên: Hoàng Văn Tuy viii GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Một số công trình xử lý chống thấm nền bằng khoan phụt vữa xi măng 19

Bảng 2 1 Kết quả nghiên cứu tính thấm trong môi trường hạt lớn 36

Bảng 3 1 Tổng hợp các yếu tố khí hậu: 54

Bảng 3 2 Thông số chi tiết của công trình 57

Bảng 3 3 Tổng hợp chỉ tiêu các lớp đất nền 58

Bảng 3 4 Tổng hợp chỉ tiêu đất bãi vật liệu 59

Bảng 3 5 Các trường hợp tính toán 60

Bảng 3 6 Tổng hợp kết quả kiểm tra hiện trạng thấm 64

Bảng 3 7 Tổng lượng nước thấm qua đập hàng năm 64

Bảng 3 9 Tổng hợp kết quả kiểm tra ổn định hiện trạng 66

Bảng 3 10 Thông số kỹ thuật của màng chống thấm SD-HDPE 68

Bảng 3 11 Các trường hợp tính toán về thấm 69

Bảng 3 12 Kết quả tính toán xử lý thấm bằng giải pháp màng HDPE 70

Bảng 3 14 Tổng hợp kết quả kiểm tra ổn định sau khi xử lý thấm bằng màng HDPE 71 Bảng 3 15 Tính năng kỹ thuật của tường hào Xi măng – Bentonite 74

Bảng 3 17 Kết quả tính toán xử lý thấm bằng giải pháp tường hào Bentonite 76

Bảng 3 19 Kết quả kiểm tra ổn định sau khi xử lý thấm bằng tường hào bentonite 77

Bảng 3 20 Bảng quan hệ giữa tỷ lệ Đ/N với lượng mất nước đơn vị q 80

Bảng 3 22 Kết quả tính toán xử lý thấm bằng giải pháp khoan phụt 83

Bảng 3 23 Các trường hợp tính toán về ổn định 83

Bảng 3 24 Kết quả kiểm tra ổn định sau khi xử lý thấm bằng khoan phụt 84

Bảng 3 25 Trường hợp tính toán mực nước dâng bình thường 88

Bảng 3 26 Trường hợp mực nước dâng gia cường 88

Bảng 3 27 Lượng mất nước hồ chứa trước và sau xử lý 90

Bảng 3 28 Bảng tổng hợp dự toán hạng mục xử lý thấm hồ Lộc An 92

Trang 9

Học viên: Hoàng Văn Tuy 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái

MỞ ĐẦU

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu giải pháp chống thấm và ổn định cho đập đất hồ chứa nước Lộc An

2 Tính cấp thiết của đề tài

Xã Lộc An là xã thuộc diện nghèo của huyện Long Thành, có tổng diện tích tự nhiên

là 1.915,7 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp toàn xã là 1.641,6 ha (chiếm 85% diện tích tự nhiên) Tổng dân số toàn xã có 4.058 nhân khẩu (976 hộ), mật độ dân số là

212 người/km2

Kinh tế chủ yếu của xã dựa vào ngành sản xuất nông nghiệp là chính (thu hút 87% lao động); ngành thương mại – dịch vụ ở dạng buôn bán nhỏ, lẻ; ngành công nghiệp và tiểu thu công nghiệp chưa phát triển Cơ sở vật chất hạ tầng còn nghèo nàn, kém phát triển, đời sống, sinh hoạt của nhân dân ở đây gặp nhiều khó khăn

Xã Lộc An nằm ở phía hạ lưu của suối Ông Quế, khu vực có địa hình đồi dốc, các suối ngắn và dốc nên khi hết mưa là khô hạn, hàng năm vào mùa mưa lũ, do dòng suối hẹp,

độ dốc lớn nên thường gây ngập úng cho nhân dân trong khu vực, làm ảnh hưởng lớn đến đời sống và sinh hoạt của nhân dân Hơn nữa, lũ của lưu vực suối Ông Quế chảy

về hạ lưu gây ngập úng thị trấn Long Thành

Xuất phát từ tình hình nêu trên, Sở Nông nghiệp và PTNT đã nghiên cứu lập dự án đầu

tư xây dựng công trình hồ chứa nước Lộc An, với mục đích là cắt lũ cho hạ lưu của suối Ông Quế gồm xã Lộc An – huyện Long Thành và một phần thị trấn Long Thành, đồng thời tạo nguồn tưới cho khoảng 300 ha cây trồng cạn của xã

Tuy nhiên trong quá trình thi công xây dựng hồ Lộc An, chủ đầu tư đã phát hiện ra đất đắp đập không đảm bảo như trong thiết kế, các mẫu vật liệu đắp đập được lấy tại bãi vật liệu có hệ số thấm lớn, không đảm bảo chống thấm cho đập khi thi công và gây mất ổn định cho đập Nếu không có biện pháp chống thấm cho đập đất sẽ dẫn đến mất

an toàn cho đập khi hồ chứa xây dựng xong và đưa vào sử dụng Trước yêu cầu cấp thiết đó, chúng ta phải tính toán, phân tích đưa ra một giải pháp tốt nhất để chống thấm và đảm bảo ổn định cho đập đất của hồ chứa, đảm bảo an toàn cho hồ chứa khi công trình thi công xong và đưa vào sử dụng

Trang 10

3 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

3.1 Mục tiêu:

Đưa ra giải pháp thích hợp về việc chống thấm, đảm bảo ổn định cho đập đất hồ chứa nước chống lũ Lộc An, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai

3.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài giới hạn trong khu vực hồ chứa nước Lộc An, xã Lộc

An, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

Đối tượng nghiên cứu thuộc loại đập vật liệu địa phương, nên cần thiết phải có hướng tiếp cận đối tượng từ tổng thể và từng bước: từ phân tích đánh giá chi tiết về hiện trạng, sau đó xác định các nguyên nhân gây thấm, mất ổn định đập, từ đó đề xuất và tính toán các giải pháp chống thấm, tạo ổn định cho đập

Kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây về nguồn dữ liệu cơ bản như địa hình, địa chất, thủy văn… của dự án phục vụ cho tính toán, kiểm định các mô hình toán

Tiếp cận từ việc sử dụng các loại vật liệu, công nghệ, phương pháp mới để đưa ra các giải pháp hợp lý nhất

4.2 Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát thực địa, để có được tổng quan về đối tượng nghiên cứu, những vấn đề cần

xử lý hiện nay

Sử dụng mô hình toán để tính toán mô phỏng các yếu tố thủy động lực, ổn định của đập nhằm xác định tính hợp lý về giải pháp chống thấm, tạo ổn định cho đập

5 Kết quả đạt được

Đề xuất được giải pháp chống thấm cho đập đất của hồ chứa nước chống lũ Lộc An

huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai

Trang 11

NỘI DUNG LUẬN VĂN

CẦN GIẢI QUYẾT

1.1 Tổng quan về thấm qua đập vật liệu địa phương ở trên thế giới và nước ta:

Trong những thập kỷ gần đây, các dự án công trình thủy lợi phát triển rất mạnh mẽ góp phần rất quan trọng trong việc phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, xây dựng cơ sở

hạ tầng tạo đà cho các ngành kinh tế phát triển một cách bền vững, góp phần cải tạo môi trường sinh thái

Trong dự án thủy lợi đập ngăn sông là hạng mục công trình chính Công tác thiết kế và thi công hạng mục này bảo đảm chất lượng kỹ thuật có vai trò rất quan trọng, đây chính là điều kiện tiên quyết để cho dự án phát huy hiệu quả đầu tư và công trình hoạt động hiệu quả sau khi đưa vào sử dụng

Đập bằng vật liệu địa phương là hình thức công trình chứa nước rất phổ biến hiện nay

ở nước ta và trên thế giới vì giá thành thấp, vật liệu sẵn có tại khu vực, dễ thi công mà vẫn đảm bảo yêu cầu cho công trình Các công trình này là thường xuyên chịu áp lực nước lớn, có dòng thấm trong thân và nền đập, kích thước mặt cắt ngang lớn, vật liệu

có thể đồng nhất hoặc không đồng nhất

Tuy nhiên trong quá trình xây dựng cũng có một số công trình bị sự cố rò rỉ thấm mất nước gây ra mất an toàn dẫn đến vỡ đập Những sự cố thường xảy ra trong thời gian thi công hay công trình vừa mới xây dựng xong đang trong giai đoạn tích nước Nguyên nhân sự cố chủ yếu là do dòng thấm phá hoại qua các hạng mục công trình đầu mối như thấm qua nền và thân đập đất, thấm tiếp xúc giữa các hạng mục xây đúc với nền hay với thân đập…Sau đây xin nêu một số ví dụ điển hình cho sự cố rò rỉ thấm mất nước của đập

1.1.1 Ngoài nước

1.1.1.1 Đập Teton:

Trang 12

Đập đất Teton được xây dưng trên sông Teton, bang Idaho, tây bắc nước Mỹ Đập có chiều cao 93m, chiều dài ở đỉnh 940m, đáy rộng 520m, tạo hồ chứa có dung tích 289 triệu m3

Đập được khởi công năm 1975 và hoàn thành sau hơn 1 năm Khi hồ đầy nước,

lũ lớn về và ngày 5/6/1976, đập bị vỡ 7h30 sáng hôm đó, dòng thấm chảy tràn trên phần dưới mái hạ lưu bên vai phải đập Xe máy được huy động đến để khắc phục nhưng không thành công Đập đã bị xói ngầm rất mạnh và bị vỡ lúc 11h30 Đến 20h cùng ngày, nước trong hồ chảy hết Các thị trấn Rexburg, Sugar City, Madison, dưới hạ lưu bị ngập nặng làm 11 người chết và thiệt hại khoảng 2 tỷ USD.

Hình 1 1 Sự cố vỡ đập Tenton

Trang 13

1.1.1.2 Đập Liman

Đập Liman thuộc bang Aizona được xây dựng năm 1913 để trữ nước, đập cao khoảng 20m, dài 260 m, độ dốc mái thượng, hạ lưu là 1:2, đập đắp bằng đất sét Trong đập có tường tâm bằng đất hỗn hợp

Ngày 14/4/1915 lúc 22giờ 45 phút, tại vị trí lòng sông chỗ đáy đập xuất hiện một dòng nước mạnh do thấm qua đập, gây xói đập và vỡ mở rộng tới 108m Nguyên nhân do thấm qua đập đất gây ra

1.1.2 Trong nước

Theo thống kê của Tổng cục Thủy lợi đến hết năm 2015, ở Việt Nam hiện có 6.648 hồ chứa, trong đó 96,5% là hồ chứa thủy lợi, phần lớn là các hồ nhỏ, đập đất vừa và nhỏ

có nguy cơ mất an toàn:

- Các hồ chứa lớn (dung tích trữ >3,0 triệu m3 hoặc đập cao >15m): Có 93 hồ có đập

Đập cao hmax = 32,0 m Hồ có dung tích 110 triệu m3

Cao trình đỉnh đập: + 50,20m + MNDBT : 44,2 (Cuối mùa lũ : +46,20)

Năm 1996 xảy ra thấm qua thân đập trên mái hạ lưu ở + 35,0 39,0m , sau mùa lũ khi

hồ tích ở mực nước trên MNDBT trong gần cả năm Trong mùa lũ 1998 tiếp tục thấm lớn khi mực nước hồ cao trên 44,20m

Nguyên nhân chính: Đất đắp thân đập từ + 35,0m trở lên chưa đạt độ chặt thiết kế, lại

bị nước tác động làm lão hoá giảm khả năng chống thấm

Sửa chữa nâng cấp năm 1999 -2000 Làm tường nghiêng thượng lưu có chân khay chống thấm bằng đất á sét đặt đến + 35,0m, kết hợp khoan phụt chống thấm bằng vữa

Trang 14

xi măng- sét từ +35,00m trở xuống Bổ sung khối gia tải và lọc tiêu thoát nước hạ lưu Cải tạo tràn tự do thành tràn có cửa van cung

Hình 1 2: Hồ Núi Một (Ninh Thuân)

1.1.2.2 Đập hồ Hội Sơn (Bình Định)

Trang 15

Hồ tích nước từ cuối tháng 8/1977 12h30 ngày 11/11/1977 có mưa lớn, khi mực nước

hồ tăng nhanh từ 17,60m lên 21,0m, phát hiện 2 lỗ rò ở 2 mang cống lấy nước ở 17,018,0m và đến 02h ngày 12/11/1977, sau 14 giờ cầm cự đập vỡ 2 bên mang cống Nguyên nhân trực tiếp: Đất đắp 2 mang cống đầm nện kém, do hố móng chật hẹp và không có biện pháp thi công phù hợp, chỉ tiêu về dung trọng khô thiết kế quy định sai (c =1,50 T/m3 trong khi loại đất này có c tự nhiên là 1,6  1,7 T/m3)

Sửa chữa: Bổ sung 3 tường ngăn bao ngoài thân cống cắm vào 2 bên thân đập để giảm gradientt thấm dọc thân cống, đắp lại đoạn vỡ sau khi bạt mái lỗ vỡ với m = 1:1,50 và đắp đất với ctk = 1,70 T/m3 Công tác sửa chữa hoàn thành cuối tháng 8/1978

Vỡ đập lần 2 ( Tháng 11/1978):

Đầu tháng 11/1978, đập đắp đủ mặt cắt thiết kế Mưa lớn, mực nước hồ tăng từ +22,76 lên 24,40m trong 4 giờ ngày 04/11/1978, phát hiện 1 lỗ rò lớn chảy mạnh nước đục ra

Trang 16

mái hạ lưu ở +22,0 m, cách tim cống khoảng 21m về bên trái 7h30' thêm 1 lỗ rò nữa, thượng lưu hình thành xoáy nước 12h30' thêm 1 lỗ rò gần tháp cống Đến 04h15' ngày hôm sau (05/11) sau 24 giờ cầm cự quyết liệt, đập đã vỡ hoàn toàn sau 1 tiếng nổ lớn

và cắt đập thành 2 đoạn

Nguyên nhân chủ yếu: Thi công kém chất lượng phần đất đắp từ cao trình +22,0m trở lên, do chủ đầu tư, đơn vị thi công và cả thiết kế quan niệm phần đập cao không thường xuyên giữ nước, nên không quan trọng Kiểm tra có 86% mẫu không đạt c

=1,7 T/m3, trong đó có 32% mẫu đạt dưới 1,5 T/m3

Sửa chữa : Phá dỡ đập cũ, đắp lại theo đồ án mới do Đoàn KSTKTL Trung Trung bộ (nay là Xí nghiệp TKTVXDTL 3, thuộc Công ty TVXDTLI) thiết kế với kết cấu đập không đồng chất, có lõi chống thấm với ctk= 1,75 T/m3, có khối gia tải hạ lưu Đồ án thiết kế yêu cầu thi công trong 2 mùa khô 1979 và 1980, nhưng do yêu cầu tưới nên địa phương thi công trong 1 mùa khô năm 1979, do thủ tục chậm nên đến 10/8/1979 mới bắt đầu đắp đập, từ đó đã dẫn đến sự cố lần 3

Sự cố lần 3:

Xảy ra ngày 19/11/1979 khi đập mới đắp đến +22,0m, mực nước hồ tăng từ +16,50m lên 20,20m, làm rò thấm ở phía hữu cống giáp đồi vai phải Sự cố này là do đất đắp vùng tiếp giáp giữa đầm thủ công và đầm cơ giới không đạt ctk , nước thấm đã tạo 1 hang ngầm đi zic – zac từ thượng lưu về hạ lưu Đập không bị vỡ nhờ mực nước hồ hạ thấp qua tràn tạm dẫn dòng thi công và trời hết mưa

Trang 17

Hình 1.4 Hồ Suối Trầu (Khánh Hòa)

1.1.2.4 Đập hồ Am Chúa (Khánh Hòa)

Xây dựng:1988-1992 Sự cố 10/1992 Sửa chữa khôi phục nâng cấp cuối 2001

Đập đất đồng chất ( khi sự cố) , hmax = 24,5m, dài =330m Hồ có dung tích : 4,690 triệu m3

MNC : 23,90m Cao trình đỉnh đập : +37,00m Tường CS : +38,0m

Sau khi chặn dòng (tháng 2/1989) đã có các hiện tượng rò rỉ thấm lậu qua đất đắp thân đập 2 sự cố lớn tháng 10/1989 và tháng 10/1992 Xin tóm tắt sự cố tháng 10/1992 : Mưa từ 23-25/10/1992, mực nước hồ từ +28,0m tăng vọt lên 34,40m vào tối ngày 25/10 ( tốc độ tăng 6m trong ngày 25/10/1992 và khoảng 1m/giờ vào tối ngày đó) Sáng 27/10 phát hiện 2 lỗ sủi ở mái hạ lưu tại cao trình + 26,00m, cách vai tả đập khoảng 70 80m, còn có nhiều lỗ sủi trên mặt bằng +26,00m, có 5 lỗ sủi phát triển nhanh, thoát ra nhiều ngách ở hạ lưu Vào 6h00 sáng hôm sau (28/10/1992), thấy có lỗ xoáy nước ở thượng lưu, các vật nổi và có 1 cây xoài bị hút mạnh vào xoáy nước kéo trôi xuống hạ lưu Chiều 28/10 mực nước hồ xuống dưới +29,00m, từ hạ lưu nhìn thấy

lỗ rò thủng lên bầu trời của hồ chứa, miệng rộng 45m, tạo thành hang thẳng góc với trục đập, bên trong phát triển ra 3,4 ngách Có người chụp được ảnh qua hang thủng này Ngày hôm sau, đập ở đoạn sự cố bị sập oằn xuống thấp trên 1m, không còn nhìn qua hang rò nữa Khi mực nước hồ hạ xuống +27,00m thì không còn nước rò ra hạ lưu

Trang 18

Nguyên nhân chủ yếu: Thiết kế và thi công chưa có các biện pháp kỹ thuật phù hợp với các đặc trưng nguy hiểm của đất đắp đập vùng này là tính co ngót, tan rã và tính lún ướt - những đặc trưng của đất hoàng thổ, và thiếu biện pháp xử lý đúng đắn các mặt bằng, mặt đứng giữa các khối đắp, các lần ngừng thi công kéo dài Kết cấu đập lại thiếu các bộ phận tiêu lọc thoát nước phù hợp để khắc phục dòng thấm dị thường gây phá hoại đập

Ngoài ra còn có những nguyên nhân khác về công tác quản lý đầu tư và xây dựng: Công trình đập cấp III, lại do Huyện làm chủ đầu tư

Sửa chữa khôi phục: Tường Bentonite chống thấm theo công nghệ Bachy Soletanche ( Pháp) tại tim đập xuyên đến lớp đất nền không thấm nước Hoàn thiện toàn bộ công trình vào cuối năm 2002

Hình 1.5 : Sự cố vỡ đập Am Chúa (Khánh Hòa - 1992)

1.2 Các sự cố về thấm và ổn định ở Đập vật liệu địa phương (VLĐP)

1.2.1 Sự cố về thấm và nguyên nhân hình thành ( xói ngầm, mạnh đùn mạch xủi, đường bão hòa cao, trồi đất )

Những sự cố về thấm thường gặp trong đập đất là thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập, thân đập, vai đập và hai bên mang công trình Các sự cố trên nếu không giải quyết kịp thời có thể ảnh hưởng lớn và dẫn đến có thể phá vỡ công trình

Mới nhìn có thể ngộ nhận do các yếu tố khách quan như điều kiện địa hình, khí tượng thủy văn, địa chất công trình, vật liệu đắp đập… Nhưng xét đến cùng, chủ yếu là nguyên nhân chủ quan, thể hiện ở khâu có liên quan đến sự ổn định của đập đất

Trang 19

1.2.1.1 Thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập

Do các nguyên nhân sau đây gây ra:

- Đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm mạnh không được xử lý

- Biện pháp thiết kế xử lý nền không đảm bảo chất lượng

- Chất lượng xử lý nền kém: Khoan phụt không đạt yêu cầu; hốt không sạch lớp bồi tích; thi công chân khay, sân phủ kém dẫn đến thủng lớp cách nước

- Xử lý tiếp giáp nền và thân đập không tốt do thiết kế không đề ra biện pháp xử lý hoặc do khi thi công không thực hiện tốt biện pháp xử lý

1.2.1.2 Thấm mạnh hoặc sủi nước ở vai đập

- Thiết kế không đề ra biện pháp xử lý hoặc do biện pháp xử lý đề ra không tốt

- Không bóc hết lớp tầng phủ ở các vai đập

- Đầm đất trên đoạn tiếp giáp ở các vai đập không tốt

- Thi công biện pháp xử lý tiếp giáp không tốt

1.2.1.3 Thấm mạnh hoặc sủi nước ở mang công trình

- Thiết kế không đề ra biện pháp xử lý hoặc do biện pháp xử lý đề ra không tốt

- Đắp đất ở mang công trình không đảm bảo chất lượng: Chất lượng đất đắp không được lựa chọn kỹ, không dọn vệ sinh sạch sẽ để vứt bỏ các tạp chất trước khi đắp, đầm nện không kỹ

- Thực hiện biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng

- Hỏng khớp nối công trình

- Cống bị thủng

1.2.1.4 Thấm mạnh hoặc sủi nước ở thân đập

- Bản thân đất đắp đập có chất lượng không tốt: Hàm lượng cát, bụi, dăm sạn nhiều, hàm lượng sét ít, đất bị tan rã mạnh

Trang 20

- Kết quả khảo sát sai với thực tế, khối lượng khảo sát không đủ, không thí nghiệm đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý lực học cần thiết, từ đó đánh giá sai chất lượng đất đắp

- Chọn dung trọng khô thiết kế quá thấp, nên đất sau khi đầm vẫn tơi xốp, bở rời

- Không có biện pháp thích hợp để xử lý độ ẩm, do đó độ ẩm của đất không đều, chỗ khô chỗ ẩm, làm cho đất sau khi đắp có chỗ chặt có chỗ vẫn còn rời rạc, tơi xốp

- Đất được đầm nện không đảm bảo độ chặt yêu cầu do: Lớp đất rải dày quá quy định, số lần đầm ít, nên đất sau khi đầm có độ chặt không đồng đều, phân lớp, trên mặt thì chặt phía dưới vẫn còn tơi xốp không đạt độ chặt quy định, hình thành từng lớp đất yếu nằm ngang trong suốt bề mặt đầm

- Thiết kế và thi công không có biện pháp xử lý khớp nối thi công do phân đoạn để đắp trong quá trình thi công

- Thiết bị tiêu nước bị tắc

1.2.2 Sự cố về ổn định và nguyên nhân hình thành (sạt mái, trượt mái )

1.2.2.1 Sạt mái thượng lưu đập

- Tính sai cấp bão

- Biện pháp thiết kế gia cố mái không đủ sức chịu đựng sóng do bão gây ra

- Thi công lớp gia cố kém chất lượng: kích thước đá lát hoặc tấm bêtông nhỏ hơn thiết kế; Chất lượng đá hoặc bêtông kém; Đá lát đặt nằm, không chèn chặt các hòn đá

- Đất mái đập thượng lưu đầm không chặt hoặc không xén mái

1.2.2.2 Trượt sâu mái đập thượng lưu

- Bão lớn sóng to kéo dài, đầu tiên phá hỏng lớp gia cố, tiếp đó phá khối đất thượng lưu thân đập

- Nước hồ chứa rút đột ngột ngoài dự kiến thiết kế

- Sức bền của đất đắp đập không đảm bảo các yêu cầu của thiết kế

- Thiết kế chọn tổ hợp tải trọng không phù hợp với thực tế

- Thiết kế chọn sai sơ đồ tính toán ổn định

- Chất lượng thi công không đảm bảo yêu cầu thiết kế

Trang 21

- Địa chất nền đập xấu không được xử lý

1.2.2.3 Trượt sâu mái đập hạ lưu

- Địa chất nền đập xấu hơn dự kiến của thiết kế do khảo sát đánh giá không đúng với thực tế

- Sức bền của đất đắp đập kém hơn dự kiến của thiết kế do đánh giá sai chỉ tiêu về chất lượng đất đắp đập

- Nền đập bị thoái hoá sau khi xây dựng nhưng khi khảo sát và thiết kế đã không dự kiến được

- Thiết kế chọn sai tổ hợp tải trọng

- Thiết kế chọn sai sơ đồ hoặc phương pháp tính toán

- Chất lượng thi công không đảm bảo

- Thiết bị tiêu nước bị tắc làm dâng cao đường bão hoà

- Tiêu thoát nước mưa trên mặt hạ lưu không tốt, khi mưa kéo dài toàn thân đập bị bão hoà nước ngoài dự kiến của thiết kế

1.3 Các giải pháp xử lý thấm và nâng cao ổn định đập vật liệu địa phương

1.3.1 Các giải pháp xử lý thấm và phạm vi ứng dụng:

1.3.1.1 Các giải pháp làm giảm thấm

a Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ

Khi xây dựng đập đất trên nền thấm nước mạnh mà chiều dày tầng nền thấm nuớc mỏng và vật liệu làm thân đập có hệ số thấm lớn thì hình thức chống thấm hợp lý nhất thường là tường nghiêng nối tiếp với sân phủ Người đầu tiên đặt cơ sở tính thấm qua loại đập này là viện sĩ N.N Pavlôvxki và về sau giáo sư E.A.Zamarin bổ sung Khi tính thấm theo phương pháp này xem tường nghiêng và sân phủ là hoàn toàn không thấm cho nên cho kết quả chỉ là gần đúng

Lựa chọn các thông số cơ bản của tường

* Chiều dày sân trước: Chiều dày sân trước phải đủ để loại trừ hiện tượng xói ngầm do gradien thấm qua sân trước gây ra:

Trang 22

s 

] [ ] [

1

J

h h J

 (1-3)

Trong đó:

- Z: Độ chênh cột nước giữa hai mặt trên và mặt dưới sân trước

- h1: Cột nước trước đập (cột nước trên tường nghiêng)

- h: Cột nước mặt dưới của tường nghiêng (cột nước này thay đổi theo từng mặt cắt của tường nghiêng)

- [J]: Gradien thấm cho phép và lấy bằng: 8,0 đối với đất á sét

12,0 đối với đất sét

Theo điều kiện thi công, chiều dầy sân trước không bé quá 0,5m đối với đập thấp và đối với đập cao không bé quá 1m

* Cao trình đỉnh tường nghiêng: Chọn không thấp hơn MNDGC ở thượng lưu

* Chiều dài sân phủ (Ls): Trị số hợp lý của Ls xác định theo điều kiện khống chế lưu lượng thấm qua đập và nền và điều kiện không cho phép phát sinh biến dạng thấm nguy hiểm của đất nền Sơ bộ có thể lấy Ls = (35).H, trong đó H là cột nước lớn nhất

* Ưu điểm:

- Vật liệu chống thấm chủ yếu bằng đất sét nên rất sẵn có, giá thành xây dựng thấp, thiết bị thi công thông dụng như máy đào, máy lu,máy ủi, vì vậy phương pháp này cho hiệu quả kinh tế cao

- Thi công trên nền cát cuội sỏi có hệ số thấm nhỏ

* Nhược điểm:

- Chống thấm theo phương pháp này không triệt để được do khi tính thấm xem tường nghiêng và sân phủ là hoàn toàn không thấm cho nên cho kết quả chỉ là gần đúng

- Chỉ thi công ở nơi có địa hình xây dựng rộng

- Không thi công được khi nền là đá lăn, đá tảng

* Phạm vi ứng dụng

Trang 23

- Chống thấm cho các đập đất có nền thấm nước rất sâu hoặc vô hạn

b Giải pháp chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa

Khi đập đất có lõi giữa xây dựng trên nền thấm nước và chiều dày tầng thấm nước không lớn lắm thì biện pháp chống thấm cho nền thông thường là kéo dài lõi giữa xuống tận tầng không thấm

Để tính thấm qua loại đập này có thể chia đập ra làm ba phân đoạn Đoạn II gồm lõi giữa và tường răng, còn hai đoạn I và III là phần đập và nền tương ứng nằm bên trái và bên phải nó

* Ưu điểm:

- Vật liệu chống thấm chủ yếu bằng đất sét nên rất sẵn có, giá thành xây dựng thấp, thiết bị thi công thông dụng như máy đào, máy lu,máy ủi, vì vậy phương pháp này cho hiệu quả kinh tế cao

- Thi công trên nền cát cuội sỏi có hệ số thấm nhỏ

- Chống thấm theo phương pháp này cho hiệu quả tương đối cao

* Nhược điểm:

- Chống thấm theo phương pháp này phải thi công các loại đất giữa phần lỏi và nền có tính chất tương tự tránh phân lớp giữa tường lỏi và đất nền gây thấm do phân lớp

- Chỉ thi công ở nơi có địa hình xây dựng rộng

- Chống thấm cho các đập đất có nền thấm nước rất nông

c Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite

Tường chống thấm thi công bằng biện pháp đào hào trong dung dịch bentnite là giải

pháp kết cấu tốt và giải quyết được cơ bản bài toán thấm đối với nền cát, cát cuội sỏi,

nền đất có chiều sâu tới 60m mà các giải pháp khác không thể thực hiện được Kết cấu này được áp dụng lần đầu tiên ở Việt Nam (năm 1999) , nhà thầu thực hiện là Công ty Bachysoletanche (tại đập chính Dầu Tiếng - tỉnh Tây Ninh)

Trang 24

* Nguyên lý công nghệ:

Tường hào chống thấm là loại tường được thi công bằng biện pháp chung là đào hào trong dung dịch Betonite trước, sau đó sử dụng hỗn hợp các loại vật liệu: Xi măng + Bentonite + Phụ gia, sau thời gian nhất định đông cứng lại tạo thành tường chống thấm cho thân và nền đập

Hào được thi công trong dung dịch Bentonite - gọi tắt là hào Bentonite là hố móng có mái dốc đứng, hẹp, sâu được thi công trong điều kiện luôn có dung dịch Bentonite Hào thường có chiều rộng 0,5  0,9m, có chiều sâu 5 120m

Hình 1.6 : Tường hào chống thấm bằng Bentonite

Để có thể đào hào rất sâu và duy trì mái dốc thẳng đứng, trong quá trình thi công phải duy trì liên tục hỗn hợp nước và sét Bentonite đầy trong hào giữ cho vách hào luôn được ổn định Sau khi hào được thi công sẽ bơm hỗn hợp vật liệu ximăng + Bentonite + phụ gia tạo nên tường chống thấm Yêu cầu khả năng chống thấm của tường K<10-6

cm/s, kết cấu mềm phù hợp với biến dạng của đập

Thành phần vật liệu làm tường chống thấm (tính cho 1m3 vữa) bao gồm:

Trang 25

Tính chất của Bentonite:

Tính chất của phụ gia chậm đông cứng Sika:

- Chống thấm đạt hiệu quả cao (hệ số thấm K= 10-5  10-7 cm/s)

- Dung dịch xi măng Bentonite được trộn theo dây chuyền công nghệ theo tiêu chuẩn thống nhất Nên thuận lợi trong thiết kế, thi công, vận chuyển và kiểm soát chất lượng

- Thi công trên nền cát cuội sỏi có hệ số thấm lớn, tầng thấm nằm sâu

- Khi địa hình xây dựng chật hẹp vẫn áp dụng được công nghệ thi công này

* Nhược điểm:

- Máy móc thi công quá cồng kềnh, phức tạp

- Giá thành công trình cao

- Chủ yếu sử dụng công nghệ này để sửa chữa chống thấm cho các đập đất

Trang 26

- Sử dụng khi địa hình chật hẹp, yêu cầu chống thấm cao, tầng thấm nuớc sâu và hệ số thấm lớn

* Các công trình đã ứng dụng trong thực tế:

Công nghệ tường hào chống thấm Bentonite đã được phổ biến, ứng dụng ở các công trình hồ Am Chúa (Khánh Hòa), hồ Dương Đông (Phú Quốc) và Dầu Tiếng ở Tây Ninh

Hình 1.7 : Thi công tường chống thấm bằng biện pháp đào hào trong dung dịch

bentonite hồ Dầu Tiếng; Thi công tường chống thấm Easup

d Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt vữa xi măng - Bentonite

* Nguyên lý công nghệ:

Trường hợp đất nền là lớp bồi tích dày, phía dưới là đá phong hóa nứt nẻ mạnh, hoặc trong lớp bồi tích có lẫn đá lăn, đá tảng lớn Để xử lý thấm qua nền đập, hiện nay thường dùng biện pháp khoan phụt vữa ximăng tạo màng chống thấm kết hợp với mạng lưới các hố khoan tiêu nước dọc thân đập

Trang 27

Hình 1 8 : Kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa xi măng Thành phần vữa chống thấm (tính cho 1 m3):

Giá trị hợp đồng (106 đ)

Thời gian thực hiện

Chủ đầu

tư

Bắt đầu

Hoàn thành

≤ 30m, với khối lượng 10.426m

7.706 1997 2000

Ban Quản lý DATĐ 6

660 1998 2000

Ban Quản lý DATL

Khoan qua đá cấp

7-8 với chiều sâu

3.395 1999 2000

Ban Quản lý DATL

415

Trang 28

chiều sâu hố khoan

≤ 30m

586 2002 2003

Ban Quản lý DATL

Chiều sau hố khoan

≤ 20 m

120 2002 2002

Sở NN&PT

NT tỉnh Đắk Lắk

Khoan qua đất, đá cấp 4-6; chiều sâu

hố khoan ≤ 20m

589,7 2001 2003

Ban quản lý DATL

chiều sâu hố khoan

≤ 20m

2002 2003

Ban quản lý DATL

khoan qua đất, đá cấp 4-6; chiều sâu khoan ≤ 20m

3.005 2005 2006

Ban quản lý DATĐ 2

Trang 29

nền đập dâng, khoan qua đá cấp 7-8;

chiều sâu khoan ≤ 50m

13.091 2005 2006

Ban Quản lý DATL

410

Căn cứ vào mức độ nứt nẻ của nền đập, yêu cầu về chất lượng của màng chống thấm

và áp lực thấm dự kiến tác động để có thể thiết kế số lượng các hố khoan phụt, cũng như chiều sâu của chúng và cách thức bố trí các hố khoan trên phạm vi cần xử lý Công tác thiết kế và thi công như: Trình tự khoan phụt và áp lực phụt vữa và nồng độ vữa phụt hiện nay đã được tiêu chuẩn hóa theo “Tiêu chuẩn kỹ thuật khoan phụt xi măng vào nền đá ” - 14 TCN 82 - 1995 Công tác khoan phụt tại một số công trình lớn sau này như công trình Tân Giang (Ninh Thuận), Hàm Thuận - Đa Mi (Lâm Đồng), …

đã được sử dụng những công nghệ tiên tiến, có khả năng kiểm soát được áp lực phụt, khối lượng và nồng độ của vữa đã được phụt vào nền công trình

- Khó kiểm soát vữa có điền đầy đủ lỗ rỗng hay chưa

- Hiệu quả chưa cao đối với nền cát cuội sỏi và nền đất có mực nước ngầm

- Một số đập khoan phụt chống thấm, sau một thời gian vận hành bị thấm trở lại

Trang 30

- Không thi công được trong nước

- Dễ bị xô, dồn ép cốt liệu khi nền rời và có kết cấu mềm yếu

- Chỉ ứng dụng cho nền thấm vừa phải thường dưới 20m, môi trường xử lý không bị bảo hòa nước và dòng thấm đi qua

- Bán kính ảnh hưởng nhỏ do áp lực phụt bị hạn chế

e Giải pháp chống thấm bằng cọc xi măng – vữa bentonite

Công nghệ trộn xi măng – vữa bentonite với đất tại chỗ - dưới sâu tạo ra cọc XMĐ được gọi là công nghệ trộn sâu (Deep Mixing-DM), công nghệ khoan phụt áp lực cao: Jet - Grouting được phát minh năm 1970 ở Nhật, đến nay nhiều nước đã sử dụng và phát triển công nghệ này trong cải tạo nền móng xây dựng công trình ngầm như:

* Ưu điểm của công nghệ trộn khô: Thiết bị thi công đơn giản; Hàm lượng XM sử dụng

ít hơn; Quy trình kiểm soát chất lượng đơn giản hơn công nghệ trộn ướt

* Nhược điểm của công nghệ trộn khô: Do cắt đất bằng các cánh cắt nên gặp hạn chế trong đất có rác, đất sét, cuội đá, hoặc khi cần xuyên qua các lớp đất cứng hay tấm bê tông; Chiều sâu xử lý hạn chế khoảng 25m, đường kính cọc đến 1m; chất lượng cọc không đều

+ Công nghệ trộn ướt (hay còn gọi là Jet-grouting): Phương pháp này dựa vào nguyên

lý cắt nham thạch bằng dòng nước áp lực Khi thi công, trước hết dùng máy khoan để đưa ống bơm có vòi phun bằng hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố (nước + XM) với

áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ tầng đất Với lực xung kích của

Trang 31

dòng phun và lực li tâm, trọng lực sẽ trộn lẫn dung dịch vữa, rồi sẽ được sắp xếp lại theo một tỉ lệ có qui luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt Sau khi vữa cứng lại sẽ thành cột XMĐ

Hiện nay công nghệ khoan phụt áp lực cao được thực hiện với ba công nghệ là công nghệ đơn pha, công nghệ hai pha và mới nhất là công nghệ ba pha

* Công nghệ đơn pha - xi măng đất (hình 1.9)

Hình 1.9 : Công nghệ đơn pha Công nghệ này vữa phun ra với vận tốc 100m/s, vừa cắt đất vừa trộn vữa với đất một cách đồng thời, tạo ra cột xi măng – vữa bentonite đất đồng đều Công nghệ đơn pha dùng cho các cột chống thấm có đường kính vừa và nhỏ từ 0,4-1,2m

* Công nghệ hai pha - xi măng – vữa bentonite (hình 1.10)

Trang 32

Hình 1.10: Công nghệ hai pha

Đây là hệ thống phụt vữa kết hợp với không khí Hỗn hợp vữa xi măng– vữa bentonite được bơm ở áp suất cao, tốc độ 100m/s và được bao bọc bởi một tia khí nén Dòng khí nén sẽ làm giảm ma sát và cho phép vữa xâm nhập sâu vào trong đất, do vậy tạo ra cột – xi măng vữa bentonite đất có đường kính lớn Tuy nhiên, dòng khí lại làm giảm độ cứng của xi măng đất so với phương pháp đơn pha và đất bị trào ngược nhiều hơn

Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công tường chắn, cọc và hào chống thấm cho công trình

* Công nghệ ba pha - xi măng – vữa bentonite (hình 1.11)

Trang 33

Hình 1.11 : Công nghệ ba pha Quá trình phụt có cả vữa, không khí và nước Không giống như phụt đơn pha và hai pha, ban đầu nước được bơm vào với áp suất cao kết hợp với dòng khí nén bao xung quanh dòng nước để đẩy khí ra khỏi đất Sau đó vữa được bơm qua một vòi riêng biệt nằm dưới vòi khí - nước để lấp đầy khoảng trống của khí Phụt ba pha là phương pháp thay thế đất mà không làm xáo trộn đất

Công nghệ xi măng đất ba pha sử dụng để làm các cọc, các tường ngăn chống thấm,

xử lý trượt mái có thể tạo ra cột xi măng – vữa bentonite có đương kính lên tới 2m

* Các thiết bị chính bao gồm:

+ Thiết bị khoan : Máy khoan YBM-2PSII

+ Máy bơm vữa : SG-MKII

+ Máy trộn vữa : YGM-1

* Quy trình thi công cọc ximăng đất thể hiện trong hình 1.3.7 sau đây:

+ Bước 1: Máy khoan khoan tạo lỗ xuống tới cao trình thiết kế

Trang 34

+ Bước 2: Tiến hành khoan phụt vữa Vữa được bơm từ máy bơm cao áp qua hệ thống

đường ống áp lực để máy khoan và phụt ra theo phương ngang tại đầu cần khoan Trong suốt quá trình phụt vữa, cần khoan luôn luôn xoay và rút lên Vữa phụt vừa phá

vỡ kết cấu vừa trộn với đất xung quanh cần khoan tạo thành cột XMĐ– vữa bentonite

Hình 1.12: Mô tả quá trình thi công tạo tường chống thấm

* Ưu điểm

- Có thể chống thấm cho nền là cát sỏi rời đến đất bùn sét

- Có thể xuyên qua các lớp đất cứng, hoặc các tấm bê tông

- Khả năng xử lý sâu, thi công được trong điều kiện khó khăn chật hẹp, công trình bị ngập nước, xử lý được phần nền nằm dưới bản đáy

Trang 35

độ thì cần phải phủ lên lớp vải 1 lớp bảo vệ có thể bằng đất dày tối thiểu 1m Đồng thời để đảm bảo sự làm việc ổn định của vải trên dốc nghiêng cần phải bố trí neo giữ

Trang 36

vật liệu Công nghệ này chủ yếu ứng dụng cho đập vừa và nhỏ, mặt bằng công trình bằng phẳng có thể làm sân phủ hoặc tường nghiêng để kéo dài đường viền thấm Một

số công trình áp dụng biện pháp vải chống thấm có hiệu quả khá tốt như: Hồ Dầu Tiếng, hồ Sóc Sơn – Hà Nội, hồ Nhả Đường – Hà Tĩnh… Sơ đồ tính toán tưng tự với phương pháp tường nghiêng và sân phủ

- Phạm vi ứng dụng: Dùng chống thấm cho các công trình hồ đập mà vật liệu làm

thân đập có hệ số thấm lớn

- Ưu điểm:

+ Khả năng chống thấm tốt

+ Độ bền cơ học cao, nhẹ, dễ vận chuyển

+ Thi công và sửa chữa dễ dàng

+ Giá thành tương đối rẻ

- Điều kiện và phạm vi áp dụng: Giải pháp này đã được áp dụng ở một số công trình

cỡ vừa và nhỏ (H<20m), tuy nhiên số lượng vẫn chưa nhiều Ví dụ: Đập phụ Dầu Tiếng: Khi sửa chữa đã chọn giải pháp kéo dài sân phủ bằng màng HDPE dày 1.5mm; Đập Đá Bạc, đập Nhà Đường (Hà Tĩnh): sử dụng HDPE phủ lên mái thượng lưu

Trang 37

Hình 1.14 : Các giải pháp thoát nước, chống xói ngầm

- Giải pháp dùng tầng lọc ngược:

+ Tầng lọc ngược là một loại thiết bị lọc có cấu tạo gồm hai đến ba lớp vật liệu không

dính (cát, sỏi) có kích thước hạt tăng dần theo chiều dòng thấm Thường dùng để giữ các hạt mịn của đất trong thân đập hoặc dưới nền công trình, không cho dòng nước thấm qua đưa ra ngoài Dùng để chống xói ngầm cơ học

Hình 1 15 : Mặt cắt qua tầng lọc ngược + Cấu tạo tầng lọc ngược: Trong mọi trường hợp khi thiết kế tầng lọc ngược thì tính thấm nước (hệ số thấm) của tầng lọc ngược phải lớn hơn tính thấm của đất đá được bảo vệ khi điều kiện này được thỏa mãn tầng lọc ngược sẽ đảm bảo được khả năng thoát nước của nó và giảm thiểu được nguy cơ dòng thấm không đi qua tầng lọc ngược

mà đi dọc theo gianh giới giữa các lớp Các loại vật liệu được dùng để thi công tầng

Trang 38

lọc ngược là các vật liệu rời như cát, cuội, sỏi Đây là các loại vật liệu có tính thấm nước cao và thường thỏa mãn được yêu cầu về tính thấm của tầng lọc ngược

Hệ số thấm của lớp lọc đầu tiên được tính theo công thức:

klmin ≥ (2+η1/6)kđ

Trong đó:

klmin là hệ số thấm nhỏ nhất có thể được của tầng lọc ngược

η là hệ số bất đồng nhất của đất được bảo vệ

kđ là hệ số thấm của đất được bảo vệ

Về thành phần hạt, đây là yếu tố quan trọng nhất khi thiết kế, thi công tầng lọc ngược Khi lựa chọn vật liệu thi công tầng lọc ngược thành phần hạt của vật liệu phải đảm bảo các điều kiện: Tầng lọc không cho các hạt nhỏ của đất được bảo vệ lọt qua các khe rỗng của lớp lọc Các lớp tiếp theo của tầng lọc phải có độ hạt hợp lý để có thể giữ ổn định được lớp trước đó Độ hạt của các lớp này phải phù hợp để độ lỗ hổng đủ nhỏ để giữ ổn định vật liệu của lớp lọc trước đó

Chiều dày của tầng lọc cần phải đủ để hình thành một lớp lọc và phù hợp với điều kiện thi công

1.3.2 Các giải pháp nâng cao ổn định:

- Sử dụng vật liệu hợp lý để đắp đập là những yếu tố quan trọng hàng đầu trong việc chống thấm, tăng độ ổn định công trình Do đó cần nghiên cứu, lựa chọn vật liệu đắp đập phù hợp

- Nghiên cứu kỹ địa chất công trình, các yếu tố thuỷ văn liên quan để có giải pháp chống thấm tốt cho đập đất

- Thiết kế mái đập phù hợp với lại vật liệu sử dụng đảm bảo an toàn về ổn định và chống thấm cho công trình

- Thực hiện đúng quy trình kỹ thuật khi thi công: Sử dụng đúng các loại vật liệu thiết

kế để đắp đập

Trang 39

- Trong công tác vận hành, khai thác công trình hồ đập phải tuân thủ đầy đủ các nguyên tắc về an toàn vận hành hồ đập

1.4 Tổng kết chương 1:

- Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi công, do

đó đập đất là loại đập được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các nước trên thế giới;

- Bên cạnh những lợi ích mang lại cho con người, theo thời gian khai thác, các công trình bị xuống cấp và hư hỏng, nếu không phát hiện và xử lý kịp thời sẽ gây ra nhiều thiệt hại nghiêm trọng;

- Các sự cố về công trình đập ở Việt Nam thường gặp do lũ tràn qua đỉnh đập; sạt mái đập thượng lưu; thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập, thân đập, vai đập, mang công trình; nứt dọc, ngang đập; nứt nẻ sâu mặt hoặc mái đập và trượt mái đập thượng và

hạ lưu

- Do là đập vật liệu địa phương do đó đôi khi vật liệu dùng đắp đập không đáp ứng được các chỉ tiêu về chống thấm, do đó để đảm bảo an toàn công trình cần phải có các biện pháp xử lý phù hợp với từng điều kiện khác nhau

Trang 40

2.1 Đặc trưng của dòng thấm

2.1.1 Những khái niệm chung

Sự chuyển động của chất lỏng trong môi trường đất, đá nứt nẻ hoặc trong môi trường

xốp nói chung, gọi là thấm Khi xây dựng công trình thủy lợi thường xuất hiện hiện

tượng thấm trong đất như thấm dưới đáy, thấm vòng quanh công trình; thấm đến các

hố móng thi công … cho nên tính thấm có tầm quan trọng đặc biệt và là một khâu

không thể thiếu được trong thiết kế công trình thủy lợi

Nhiệm vụ việc tính thấm thường nhằm xác định những đặc trưng chung hoặc cục bộ

của dòng thấm:

- Xác định áp lực và cột nước thấm tại mọi vị trí khác nhau trong vùng thấm;

- Xác định trị số Gradientt và vận tốc của dòng thấm trong công trình bằng đất, nền

công trình và những đoạn nối tiếp giữa công trình với bờ;

- Xác định vị trí đường bão hòa (đối với thấm không áp);

- Xác định lưu lượng thấm;

Từ những số liệu về đặc trưng dòng thấm nói trên mà giải quyết những vấn đề của

thiết kế như:

- Kiểm tra độ bền của công trình và nền dưới tác dụng của dòng thấm (xói ngầm);

- Kiểm tra độ ổn định về trượt của công trình;

- Kiểm tra biến dạng cục bộ ở hạ lưu công trình;

- Xác định kích thước hợp lý của các bộ phận chống thấm và thoát nước;

- Đánh giá về tổn thất nước do thấm gây ra;

- Định luật thấm Darcy:

Quy luật cơ bản về sự chuyển động của dòng thấm được biểu thị bằng định luật Darcy

v = k.J Lưu lượng thấm xác định theo công thức

q = v.ω

Trong đó:

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	3,74 MB