Xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp tân tạo, phường tân tạo a, quận bình tân, thành phố hồ chí minh

Đây là một vấn đề thực tế lâu dài đã được quan tâm đầu tư cho công tác quan trắc và nghiên cứu ở rất nhiều quốc gia trên thế giới như: Hoa Kỳ, Úc, Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan, Indones

THIỀU TRUNG THANH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT

Thuật ngữ “lún đất bề mặt” được sử dụng để miêu tả quá trình thay đổi cao

độ bề mặt mặt đất trên một diện rộng, một khu vực mang tính chất vĩ mô và phân biệt với quá trình lún cố kết của công trình xây dựng Thuật ngữ được sử dụng rộng rãi trên thế giới với ngôn ngữ tiếng anh là “Land Subsidence Surface”

Lún đất bề mặt do quá trình khai thác nước dưới đất được ghi nhận rất sớm

từ những năm 20 của thế kỷ XX Đây là một vấn đề thực tế lâu dài đã được quan tâm đầu tư cho công tác quan trắc và nghiên cứu ở rất nhiều quốc gia trên thế giới như: Hoa Kỳ, Úc, Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia …

Với thực trạng khai thác nước dưới đất tại các khu vực đô thị lớn ở Việt Nam ngày càng tăng cao và khó kiểm soát, hoạt động xây dựng của quá trình đô thị hóa diễn ra ngày càng nhanh, lún đất bề mặt là điều không thể tránh khỏi và được ghi nhận qua một số hiện tượng như trồi ống chống giếng (do lún), độ cao triều cường thay đổi, cao độ nền, cao độ mốc có sự sai khác…

Trong quá trình nghiên cứu, kỹ thuật inSAR vi phân (Interferometry – Synthetic Aperture Rada) được sử dụng phổ biến tại nhiều đô thị lớn, đặc biệt là Thượng Hải (Trung Quốc) và Bangkok (Thái Lan) Kỹ thuật inSAR vi phân là một giải pháp khả thi trong việc ghi nhận độ lún bề mặt khu vực theo không gian và thời gian Kết quả xử lý từ kỹ thuật inSAR cho phép phân tích nhanh tốc độ lún trung bình hàng năm tại điểm quan sát, xác định vùng và phạm vi lún Tuy nhiên, lún đất

bề mặt là một vấn đề thực tế lâu dài, ảnh hường nghiêm trọng đến các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp cũng như môi trường sống hiện tại và cả trong

tương lai Quá trình quan trắc cần thiết phải đi kèm với quá trình nghiên cứu cơ chế gây ra lún đất, các nguyên nhân và mối tương quan giữa các yếu tố gây ra lún đất bề mặt với nhau

Trên quan điểm đó, đề tài “Xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật

phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo

A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh” sẽ xây dựng được một hệ thống

giếng quan trắc địa kỹ thuật, ghi nhận và đánh giá các yếu tố thay đổi từ mực nước dưới đất, quá trình thay đổi áp lực nước lỗ rỗng trong đất và lún đất thành phần Kết quả của quá trình quan trắc sẽ góp phần giải thích cơ chế, nguyên nhân gây ra lún, xây dựng mối tương quan giữa các yếu tố với nhau Đồng thời, kết quan quan trắc trong tương lai gần sẽ hỗ trợ đắc lực cho công tác quy hoạch đô thị, quản lý việc khai thác và bảo vệ nguồn tài nguyên nước

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

Luận văn được thực hiện với mục đích đặt ra là nghiên cứu cơ sở xây dựng

hệ thống giếng quan trắc, mục đích xây dựng của từng giếng, yêu cầu kỹ thuật, kết cấu giếng thi công, thiết bị lắp đặt quan trắc và ghi nhận kết quả quan trắc bước đầu sau khi hoàn thành hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật tại khu công nghiệp Tân Tạo

3 NỘI DUNG LUẬN VĂN

Luận văn được trình bày gồm các nội dung theo bố cục được sắp xếp như sau:

MỞ ĐẦU

Chương 1: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU LÚN ĐẤT BỀ MẶT TRÊN THẾ GIỚI VÀ

Ở VIỆT NAM

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA

CHẤT THỦY VĂN KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A,

QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT PHỤC

VỤ QUAN TRẮC LÚN ĐẤT BỀ MẶT KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chương 4: QUAN TRẮC HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT KHU

CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp được sử dụng đầu tiên trong luận văn là phương pháp thu thập thông tin nhằm mục đích tìm hiểu lí do nghiên cứu xây dựng đề tài, lịch sử vấn đề nghiên cứu lún đất bề mặt trên thế giới và ở Việt Nam, các giả thuyết và câu hỏi được đặt ra để tiếp cận vấn đề Trong quá trình giải quyết vấn đề, luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tài liệu để thu thập các tài liệu chuyên ngành liên quan đến lún đất bề mặt, nghiên cứu tài liệu và tổng hợp các luận điểm, các kết quả và số liệu cần thiết sử dụng cho đề tài, khả năng ứng dụng đối với khu vực nghiên cứu và một

số đô thị lớn tại Việt Nam

Quá trình nghiên cứu, xây dựng đề tài cùng với kinh nghiệm thực tế, kiến thức chuyên môn đóng góp phần lớn trong việc xây dựng, nghiên cứu và giải quyết vấn đề đã lựa chọn Kinh nghiệm thực tiễn từ quá trình trực tiếp thi công, lắp đặt thiết bị và lấy kết quả số liệu Trạm quan trắc số 01; Dự án: Quan trắc biến dạng mặt đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh bằng kỹ thuật inSAR vi phân; Địa điểm: Khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, Tp.HCM Như vậy, luận văn được xây dựng, nghiên cứu và hoàn thành kết hợp giữa các phương pháp nghiên cứu khoa học và kinh nghiệm thực tiễn từ quá trình làm việc thực tế

5 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN

Hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt lần đầu tiên được xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh Với quy mô công trình cấp quốc gia, khối lượng thi công, kỹ thuật thi công hệ thống giếng rất phức tạp, cơ sở xây dựng, yêu cầu kỹ thuật và kết cấu giếng được trình bày cụ thể và chi tiết trong luận văn

Kết quả quan trắc từ hệ thống giếng phục vụ quá trình nghiên cứu tổng quan

và chi tiết các yếu tố gây ra lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo Đây là bộ kết quả số liệu chính thức đầu tiên được ghi nhận về lún đất bề mặt tại khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh

6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ KẾT QUẢ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Ý nghĩa khoa học

Mục đích của tác giả khi nghiên cứu đề tài “Xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh” là trình bày cơ sở xây dựng, phương pháp thi công, lắp đặt thiết bị quan trắc và kết quả số liệu bước đầu cho quá trình nghiên cứu cơ chế gây lún đất bề mặt, các nguyên nhân, yếu tố ảnh hưởng và mối tương quan giữa các yếu tố với nhau

Kết quả thực tiễn

Luận văn hoàn thành là sản phẩm của quá trình nghiên cứu khoa học, kết quả thực tiễn của luận văn là hệ thống giếng quan trắc lún đất được xây dựng hoàn chỉnh và đưa vào quan trắc lấy số liệu Kết quả quan trắc phục vụ cho công tác nghiên cứu và góp phần quan trọng, hỗ trợ công tác quản lý, quy hoạch khai thác và bảo vệ tài nguyên nước một cách hợp lý, quy hoạch xây dựng công trình dân dụng

và công nghiệp trong khu vực nghiên cứu

7 ĐIỂM HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI

Hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo được xây dựng là công trình quan trắc quy mô đầu tiên tại thành phố Hồ Chí Minh, chưa có một công trình nào được xây dựng tương đương

để so sánh, đánh giá tương quan về kết quả và mức độ phù hợp

Luận văn chưa xây dựng được mối tương quan giữa các yếu tố gây ra lún đất

bề mặt là sự thay đổi mực nước dưới đất, thay đổi áp lực nước lỗ rỗng và lún đất thành phần

Quá trình thực hiện luận văn sẽ không tránh khỏi những sai sót về văn phong, những quan điểm cá nhân không mang tính thống nhất chung

CHƯƠNG 1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU LÚN ĐẤT BỀ MẶT

TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU LÚN ĐẤT BỀ MẶT TRÊN THẾ GIỚI

Với những đặc điểm tương đồng ở một mức độ nhất định về vị trí địa lý khu vực, điều kiện địa chất kiến tạo, tài liệu thu thập, luận văn trình bày khái quát về quá trình nghiên cứu, công nghệ kỹ thuật áp dụng và khối lượng công tác nghiên cứu lún đất bề mặt ở Jakarta (Indonesia), Bangkok (Thái Lan) và Thượng Hải

(Trung Quốc)

1.1.1 Nghiên cứu lún đất bề mặt ở Jakarta (Indonesia)

Tại Indonesia, công tác quan trắc biến dạng lún đất tập trung ở thủ đô Jakarta – thành phố với 10 triệu dân Lún đất ở Jakarta được phát hiện lần đầu tiên vào năm

1926 thông qua quá trình đo đạc cao độ khu vực Phía Bắc Jakarta Năm 1978, các tác động từ quá trình biến dạng lún đất bề mặt được ghi nhận thông qua các hiện tượng như nứt nẻ các công trình xây dựng trên đường Thamrin, diện tích bị ngập úng tăng lên, mực nước ngầm bị hạ thấp và quá trình xâm nhập mặn mở rộng

Đầu thập niên 80, lún đất bề mặt ở một số điểm ở Jakarta được đo đặc bằng phương pháp đo cao, thiết bị đo lún extensometer, quan trắc mực nước dưới đất và

sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) Thủ đô Jakarta

đã tiến hành 03 lần đo cao độ mốc vào năm 1982, 1991 do Cục Bản đồ và Khảo sát Jakarta thực hiện và năm 1997 do Cục Khoáng Sản Jakarta thực hiện Quá trình đo đạc bằng hệ thống GPS được thực hiện 02 lần vào năm 1997 và năm 1999 do Sở Kỹ thuật Địa chính và Viện Công nghệ Bandung tiến hành

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Murdohardono & Sudarsono (năm 1998), Rismianto & Mark (1993) thì lún đất bề mặt ở Jakarta có 04 loại: lún đất do khai thác nước dưới đất, lún đất do quá trình xây dựng công trình, cở sở hạ tầng, lún đất do quá trình cố kết tự nhiên của đất và lún đất do quá trình kiến tạo Trong đó, lún đất do quá trình khai thác nước dưới đất là chủ yếu Hoạt động này không

những làm mực nước dưới đất bị hạ thấp, biến dạng lún đất xảy ra mà còn làm cho quá trình xâm nhập mặn gia tăng trên một diện rộng

Khai thác nước ở Jakarta được chia ra làm 02 loại chính: khai thác nước ở tầng nông (độ sâu giếng <40 m) và khai thác nước ở tầng sâu (độ sâu giếng >40 m) Việc khai thác nước ở tầng nông được thực hiện tự phát trong dân chúng bằng các giếng đào, giếng khoan sử dụng bơm tay hay các bơm điện loại nhỏ, lưu lượng khai thác nước nhỏ Quá trình khai thác nước ở tâng sâu được thực hiện trên quy mô công nghiệp với lưu lượng khai thác nước lớn

Năm 2000, nhận thấy lún đất bề mặt là một vấn đề thực tế tiếp diễn lâu dài, Jakarta đã tiến hành xây dựng 04 trạm quan trắc lún đất được bố trí ở Phía Bắc, trung tâm, Phía Tây và Phía Đông Jakarta Mỗi trạm quan trắc đều có 03 hệ thống quan trắc chính bao gồm: hệ thống thiết bị quan trắc độ lún extensometer, hệ thống quan trắc mực nước dưới đất tự động và hệ thống quan trắc áp lực nước lỗ rỗng

Sáu mốc chuẩn đã được xây dựng, một mốc ở Phía Đông, một mốc ở Phía Tây, hai mốc ở Phía Bắc và hai mốc ở Phía Nam Các mốc chuẩn được đặt trên nền đất ổn định lâu đài, không bị ảnh hưởng của quá trình biến dạng lún Ý nghĩa của quá trình quan trắc lún đất bề mặt được thể hiện trong hình 1.1

Thông tin lún đất bề mặt

Quản lý khai thác

nước dưới đất

Kiểm soát ngập úng

Quy hoạch không gian

Bảo vệ môi trường

Kiểm soát xâm nhập mặn

Thiết kế, xây dựng

cơ sở hạ tầng

Hình 1.1: Ý nghĩa thông tin quan trắc lún đất bề mặt Jakarta

Cùng với hệ thống GPS được xây dựng phục vụ quá trình quan trắc, theo dõi

và nghiên lún đất bề mặt, thông tin từ quá trình lún đất có ý nghĩa rất quan trọng

trong nhiều lĩnh vực liên quan Kết quả quan trắc lún góp phần hỗ trợ công tác quản

lý khai thác nước dưới đất một cách hợp lý, kiểm soát ngập úng, quy hoạch không gian, thiết kế xây dựng cơ sở hạ tầng, bảo vệ môi trường và kiểm soát xâm nhập mặn

1.1.2 Nghiên cứu lún đất bề mặt ở Bangkok (Thái Lan)

Bangkok là thủ đô của Thái Lan với dân số gần 10 triệu người, nằm trên khu vực địa hình đồng bằng ven biển với cao độ mặt đất từ 1- 2 m so với mực nước biển

Là một trong những đô thị có mức độ đô thị hóa cao nhất trong khu vực Đông Nam

Á, với mật độ xây dựng công trình, cơ sở hạ tầng và khai thác nước ngày càng gia tăng (hình 1.2)

Hình 1.2: Góc nhìn đô thị hóa Bangkok

Tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng và việc khai thác nước dưới đất quá mức đã làm cho bề mặt khu vực thủ đô Bankok bị lún xuống ở nhiều khu vực quan sát được Bangkok ghi nhận được bằng chứng cho hiện tượng lún đất bề mặt như: sụt lún công trình xây dựng, nền đường, thay đổi cao độ mốc (hình 1.3)

Năm 1978, một mạng lưới quan trắc lún đất tại Bangkok được thành lập và vận hành bởi Sở Khảo sát Hoàng gia Thái Lan bao gồm 59 mốc quan trắc được gắn trên các công trình xây dựng

Một hệ thống quan trắc cao độ khác được xây dựng bởi Chính quyền thủ đô Bangkok năm 1979 với 178 điểm quan trắc, số điểm quan trắc này được mở rộng lên thành 882 điểm vào năm 2007

Cả hai hệ thống quan trắc này đều được quan trắc tham chiếu với mốc chuẩn

có ký hiệu BMR8 Đây là mốc chuẩn được xây dựng từ một giếng khoan thăm dò dầu khí, được đặt trong tầng đá gốc với độ sâu -1848 m

Hình 1.3: Hiện tượng lún đất bề mặt tại Bangkok

(Nguồn: Sở Tài nguyên Khoáng sản Thái Lan)

Các nghiên cứu từ hai hệ thống quan trắc lún đất bề mặt truyền thống trên rút

ra một số hạn chế như sau:

+ Việc quan trắc mất nhiều thời gian và tốn kém về kinh tế

+ Số lượng điểm quan trắc được xây dựng giới hạn và mất đi nhiều do quá trình xây dựng và phát triển

+ Công tác quan trắc toàn hệ thống khó có thể duy trì một cách thường xuyên;

+ Quá trình quan trắc gặp nhiều khó khăn khi mật độ xây dựng cơ sở hạ tầng gia tăng

+ Bản thân mốc chuẩn cũng cần được quan trắc do những thay đổi các yếu tố

từ tự nhiên

Xuất phát từ những hạn chế trên của hệ thống quan trắc truyền thống, năm

2001 Bangkok đã áp dụng kỹ thuật inSAR vi phân (Interferometry – Synthetic Aperture Rada) để quan trắc lún đất bề mặt Kỹ thuật này cũng có những ưu điểm

và hạn chế nhất định

Hiện nay, một nhóm các nhà nghiên cứu kết hợp giữa Thái Lan và Châu Âu đang thực hiện dự án Geo2tecdi Dự án kết hợp sử dụng kết quả của cả quan trắc cao độ và kết quả ảnh inSAR để ghi nhận và nghiên cứu quá trình lún đất bề mặt tại

Bangkok

1.1.3 Nghiên cứu lún đất bề mặt ở Thượng Hải (Trung Quốc)

Tại Thượng Hải, công tác quan trắc lún đất được tiến hành từ năm 1921 Lịch sử quan trắc lún đất ở Thượng Hải được chia ra làm 02 giai đoạn:

ƒ Giai đoạn 1 từ năm 1921 – 1965 tương ứng với giai đoạn lún với tốc độ nhanh

ƒ Giai đoạn 2 từ nằm 1965 đến nay tương ứng với giai đoạn lún được kiểm soát

Nguyên nhân chính của quá trình lún đất tại nhiều khu vực đô thị Thượng Hải là do quá trình khai thác nước dưới đất quá mức Cơ chế của quá trình lún đất được nghiên cứu rất sâu và rộng tại Thượng Hải Theo đó, quá trình lún xảy ra là hệ quả của quá trình khai thác nước dưới đất làm mực nước ngầm bị hạ thấp, làm giảm

áp lực nước lỗ rỗng, gia tăng ứng suất có hiệu trong đất và quá trình cố kết diễn ra Tuy nhiên quá trình cố kết do thay đổi áp lực nước lỗ rỗng trong đất khác biệt so với quá trình cố kết do gia tải bên trên bề mặt

Việc nghiên cứu, tìm hiểu mối quan hệ giữa khai thác nước dưới đất và lún đất bề mặt được đầu tư thực hiện chi tiết và quy mô tại Thượng Hải Kết quả ghi nhận tốc độ lún theo thời gian và lưu lượng khai thác nước trên toàn khu vực được ghi nhận và trình bày trong bảng 1.1 và biểu đồ hình 1.4

Các nghiên cứu, ghi nhận về lún đất tại Thượng Hải đều chỉ ra rằng yếu tố chính để hạn chế quá trình lún đất diễn ra là kiểm soát lưu lượng tịnh khai thác nước dưới đất

Bảng 1.1 Độ lún và lưu lượng khai thác nước tại Thượng Hải (Trung Quốc)

STT Thời gian Độ lún trung bình

Lưu lượng tịnh khai thác = (lưu lượng khai thác thực tế - lưu lượng bổ cập)

Hình 1.4: Biểu đồ quan hệ giữa độ lún trung bình và lưu lượng tịnh khai thác nước

(Nguồn: Cục Quản lý Tài nguyên và Đất đai thành phố Thượng Hải)

Như vậy, lún đất bề mặt tại Thượng Hải được quan tâm đầu tư và nghiên cứu tương đối chi tiết Các nhà nghiên cứu tập trung chính vào việc tìm hiểu nguyên do

và cơ chế gây ra quá trình lún đất bề mặt

1.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU LÚN ĐẤT BỀ MẶT TẠI VIỆT NAM

1.2.1 Nghiên cứu lún đất bề mặt tại Hà Nội

Quá trình đô thị hóa ở thành phố Hà Nội đã tác động mạnh và làm thay

đổi chính môi trường địa chất và tính bền vững của nó Điều đó trước tiên được thể hiện qua sự suy giảm về chất lượng và cạn kiệt về trữ lượng tài nguyên nước dưới đất Theo các tài liệu thu thập được thì cách đây 15 - 20 năm về trước mực nước dưới đất của tầng Qp (tầng nước đang được khai thác để sử dụng tại Hà Nội) còn nằm sát mặt đất, đặc biệt ở vùng ngoại thành Còn hiện tại mực nước của tầng

Qp đã hạ thấp một cách mạnh mẽ và rõ nét

ƒ Mực nước dưới đất ở vùng Mai Dịch (phía Bắc thành phố) ngày 28/1/1997 là 21.50 m cách mặt đất thì ngày 16/5/2004 đã tụt xuống 27.30 m cách mặt đất;

ƒ Vùng Hạ Đình, ngày 11/9/1997 mực nước dưới đất ở độ sâu 24.14 m cách mặt đất thì ngày 9/6/2004 mực nước dưới đất ở đó đã tụt xuống 34.49 m cách mặt đất;

ƒ Còn ở Pháp Vân (phía Nam thành phố) ngày 10/1/1997 mực nước dưới đất

ở độ sâu là 18.15 m cách mặt đất thì ngày 8/6/2004 mực nước dưới đất đã tụt xuống 22.30 m cách mặt đất;

ƒ Ở vùng Lương Yên (gần Sông Hồng), ngày 27/5/1997 mực nước dưới đất

ở độ sâu là 17.50 m cách mặt đất, đến ngày 8/6/2004 mực nước dưới đất đã tụt xuống 19.23 m cách mặt đất

ƒ Ở vùng Thành Công (trung tâm thành phố), ngày 18/2/1996 mực nước dưới đất ở độ sâu là 14.12 m cách mặt đất, đến ngày 9/6/2004 mực nước dưới đất

đã tụt xuống 19.45 m cách mặt đất

ƒ Những quan trắc liên tục và có hệ thống ở các vùng Gia Lâm và Đông Anh trong 6 tháng đầu năm 2003 cũng cho thấy những biểu hiện hạ thấp mực nước dưới đất ở hai vùng đó

Hiện tại trên toàn thành phố Hà Nội đã hình thành phễu hạ thấp mực nước dưới đất mà tâm phễu ở phía Nam là các nhà máy nước Hạ Đình, Pháp Vân và Tương Mai, còn tâm phễu ở phía Bắc là các nhà máy nước Ngô Sĩ Liên, Ngọc Hà

và Mai Dịch Và hiện tượng đó đã gây không ít khó khăn cho việc cung cấp nước ở khu vực Hà Nội

Tình trạng lún mặt đất ở Hà Nội là tất yếu bởi thủ đô đang khai thác một lượng

nước ngầm quá lớn mỗi năm Tính riêng trong năm 2004, mỗi ngày đêm có khoảng 69,000 m3 nước được khai thác cung cấp cho sinh hoạt Con số này dự kiến trong năm

2005 sẽ tăng lên 83,000 m3

Việc khai thác nước dưới đất là cần thiết nhưng việc khai thác đó phải bảo đảm thời gian để lượng nước bù đắp lại Chính vì không bảo đảm được những yêu cầu trên nên mực nước ngầm ngày càng hạ thấp kéo theo hiện tượng lún mặt đất Cách đây khoảng 30 - 40 năm, mực nước ngầm dưới lòng đất thủ đô chỉ cách mặt đất khoảng 3 - 4 m và cách đây 15 - 20 năm, khoảng cách này là 10 m Tuy nhiên,

do lượng nước khai thác cung cấp cho sinh hoạt mỗi năm rất lớn đã làm mực nước ngầm ngày càng tụt sâu hơn vào lòng đất Kết quả khảo sát của nhóm nghiên cứu cho thấy mực nước ngầm tại khu vực Mai Dịch hiện đã tụt sâu cách mặt đất 27.30 m, khu vực Hạ Đình 34.49 m, Pháp Vân 22.30 m, Lương Yên 19.23 m, Thành Công 19.45 m Nền đất tại Hà Nội mỗi năm lún trung bình từ 35 - 50 mm Tính từ năm 1997 đến nay, những nơi có nền đất yếu đã lún xấp xỉ 0.5 m

Kết quả quan trắc trong nhiều năm qua cho thấy tình trạng lún mặt đất ở Hà Nội năm nào cũng diễn ra với mức độ khác nhau Tại khu vực Mai Dịch, tốc độ lún mạnh nhất là năm 2000 với mức lún 4.3 mm, tiếp đó là năm 1999 (3.37 mm), năm

2003 (2.87 mm), năm 1998 (1.47 mm), năm 2002 (1.21 mm) và năm 2001 (1.13 mm) Tuy nhiên, tốc độ lún lớn nhất thuộc về khu vực Thành Công với mức lún kỷ lục của năm 2000 là 44.37 mm, năm 2003 là 40.88 mm Các năm 1998, 1999, 2001,

2002 có mức lún lần lượt là 35.17 mm, 38.8 mm, 37.03 mm và 35.97 mm Hai khu vực Hạ Đình và Pháp Vân cũng có tốc độ lún khá lớn mỗi năm, Pháp Vân lún 22.63 mm vào năm 2000, còn ở Hạ Đình là 20.18 mm vào năm 2000

Hà Nội là đô thị đầu tiên xây trong cả nước xây dựng hệ thống quan trắc lún đất bề mặt khu vực gồm 06 trạm quan trắc (Ngọc Hà, Pháp Vân, Thành Công, Lương Yên, Hạ Đình, Mai Dịch), độ lún lớn nhất ghi nhận được tại trạm Thành công là 0.194 m Phương pháp quan trắc tại 06 trạm quan trắc này là phương pháp thủy chuẩn hình học truyền thống Phương pháp này có rất nhiều hạn chế vì thời gian quan trắc kéo dài, không cho số liệu quan trắc tức thời và không thể quan trắc trên một phạm vi rộng

1.2.2 Nghiên cứu lún đất bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh

Một cuộc điều tra và thống kê chi tiết về lún đất bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh được thực hiện bởi Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam cho thấy rằng: quá trình đô thị hóa nhanh chóng làm gia tăng tải trọng công trình, cùng với đặc điểm địa chất của lớp đất có sức chịu tải yếu, khai thác nước dưới đất (NDĐ) làm hạ thấp mực nước đã gây lún mặt đất và làm biến dạng các công trình

ƒ Điển hình là hầm chui Văn Thánh 2 thuộc dự án đường Lê Thánh Tôn nối dài, sau khi thi công, mỗi ngày lún 1mm đến nay đã bị lún hơn 1 m Các căn nhà lân cận bị ảnh hưởng nghiêng xẹo và nứt vách

ƒ Hai chung cư ở 327/8 và 327/9 Nơ Trang Long, phường 13, quận Bình Thạnh trong quá trình sử dụng đã bị lún 0.8 m Nhà bị lún, hệ thống tiêu thoát nước

bị ảnh hưởng, dẫn đến ứ đọng nước thải, ô nhiễm môi trường (nguồn: Báo SGGP 5/1/2002)

ƒ Đầu năm 2006, ở khu vực hẻm 686 khu phố 4, quốc lộ 13, phường Hiệp Bình Phước, quận Thủ Đức có hiện tượng nhà vừa lún xuống vừa nghiêng về một bên làm sụt lở nền, nứt vác

ƒ Theo Liên hiệp Khoa học Sản xuất Địa chất - Môi trường Miền Nam, tại khu vực phường 10, quận 6 phát hiện có bậc thềm nhà dân bị lún 20 cm và tình trạng sụt lún kéo dài hơn 1 năm

ƒ Hiện tượng lún, sụt mặt đất xảy ra ở phường Phước Long A, quận 9 bắt đầu từ tháng 9/2004 Khu vực sụt, lún phân bố trên diện tích khoảng 40,000 m2 Điều tra phát hiện lún xảy ra ở 30/144 điểm điều tra Các hố sụt đất có kích thước từ 0.5 × 0.5 m đến 2 × 2.5 m

ƒ Trường hợp tại khu vực nhà số 147/3 và nhà số 161/5 Tây Hòa, tổ 13, khu phố 2, phường Phước Long A, quận 9 xuất hiện nhiều hố trũng với chiều dài khoảng 3.7 m, rộng từ 2.9 m đến 4.9 m, sâu từ 0.5 - 0.7 m, có hố trũng dùng sào tre đâm lún sâu vào đất đến 2 m Đây là hiện tượng lún ướt, xảy ra trên đất không bão hòa bị ngậm nước khi có hoặc không có tải trọng Hiện tượng này xảy tra trên đất

dạng hoàng thổ (đất lớt) và đã được TS Hoàng Ngọc Kỷ đề cập trong các công trình nghiên cứu của ông

ƒ Lún đất bề mặt còn biểu hiện qua hiện tượng trồi ống chống các giếng khoan như: trên địa bàn quận 6, 11, 12, Bình Tân và huyện Bình Chánh xảy ra hiện tượng lún xung quanh các giếng khoan Tại phường 11, quận 6 các ống giếng đã trồi lên đến 20cm, đồng nghĩa với nền đất khu vực này đã bị lún sâu xuống 20 cm

so với trước đây

ƒ Công trình bị biến dạng do xây dựng trên nền đất nhân tạo (bãi rác) như trường Dương Bá Trạc (Rạch Ông) quận 8, trường PTCS Võ Thị Sáu đường Đinh Tiên Hoàng quận Bình Thạnh bị lún không đều đã lún sụt và nứt vỡ nhiều chỗ

Bảng 1.2: Một số điểm biểu hiện trồi ống chống giếng khoan

1 Công ty SXHTD Bình Tiên 129Bis Lý Chiêu Hoàng, P.10, Q.6 13 cm

2 Công ty XD - PT kinh tế Q.6 Đường 28, khu Bình Phú, P.10, Q.6 20 cm

4 Trạm cấp nước Nam Long Khu dân cư Nam Long, Bình Tân 14 cm

5 Công ty cấp nước – Trạm Q.6 Lô 6, đường 13, P.11, Q.6 5 cm

6 Công ty cấp nước – Trạm Q.6 Lô 9, đường 28, P.10, Q.6 6.5 cm

ƒ Các công trình bị biến dạng khác được ghi nhận trong các tài liệu trước đây

là những khu vực lún đất do nền đất yếu làm biến dạng công trình như: nhà trẻ Nguyễn Tất Thành đường Tôn Thất Thuyết quận 4, ụ tàu Vataso công ty quản lý tàu đường Tôn Thất Thuyết quận 4, Phân Viện Địa Chất Khoáng sản số 2 Nguyễn Bỉnh Khiêm quận 1, UBND Hiệp Phước, UBND huyện Nhà Bè, trạm Y tế Long Trường Thủ Đức, Nhà hát Phạm Thế Hiển, khu Thanh Đa, trạm y tế xã Quy Đức huyện Bình Chánh, nhà số 66 - 68 Nguyễn Tất Thành quận 4, Trường Hưng Phú B quận 8

Theo Trung tâm Địa tin học thuộc Khu công nghệ phần mềm Đại học Quốc gia TP.HCM , một số khu vực của thành phố Hồ Chí Minh bị lún nghiêm trọng trong nhiều năm qua Qua việc sử dụng ảnh vệ tinh từ tháng 10/1992 đến tháng 3/2010 của Nhật Bản, châu Âu, nhóm nghiên cứu nhận thấy trong các năm 1996,

1997 ở TP.HCM đã xảy ra lún với mức độ không lớn Nhưng sau thời gian này, mức độ lún tăng dần và nhiều nơi tăng rất nhanh kể từ năm 2004 Hiện nay nhiều khu vực đã bị lún trung bình 20 - 30 cm, đặc biệt có nơi bị lún đến 50 cm do ảnh hưởng của việc thi công xây dựng công trình Nhiều xã, phường trên địa bàn 14 quận, huyện (các quận 6, 7, 8, 9, 11, 12, Tân Phú, Bình Tân, Gò Vấp, Bình Thạnh, Thủ Đức và các huyện Bình Chánh, Hóc Môn, Nhà Bè) có tốc độ lún nhanh (7 - 10 mm/năm); 67 phường, xã thuộc 17 quận, huyện có tốc độ lún khá nhanh (trên 10 mm/năm) Đặc biệt, ở một số khu vực thuộc các quận nội thành (6, 8), ngoại thành (Bình Chánh, Hóc Môn, Nhà Bè) và vùng có tốc độ đô thị hóa nhanh (thuộc các quận 2, 7, 9, 12, Tân Phú, Bình Thạnh và Thủ Đức) có tốc độ lún đáng báo động, ở mức trên 15 mm/năm

Xuất phát từ yêu cầu thực tế và thực trạng mang tính cấp thiết trình bày ở trên, năm 2009, thành phố Hồ Chí Minh tiến hành xây dựng 02 trạm quan trắc biến dạng bề mặt khu vực trong dự án: Quan trắc biến dạng mặt đất khu vực thành phố

Hồ Chí Minh bằng kỹ thuật inSAR vi phân do Sở Tài nguyên & Môi trường thành phố Hồ Chí Minh làm Chủ Đầu Tư Trạm quan trắc số 01 tại khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân với 13 giếng quan trắc được thực hiện Trạm quan trắc số 02 tại khu dân cư Bình Hưng, xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh với 09 giếng quan trắc Kỹ thuật inSAR vi phân được sử dụng kết hợp với 02 hệ thống giếng quan trắc trên nhằm ghi nhận và theo dõi độ lún bề mặt đất theo thời gian Quá trình ghi nhận độ lún cần kết hợp với việc nghiên cứu, tìm hiểu cơ chế gây ra lún để đưa ra giải pháp quản lý cần thiết và hỗ trợ công tác quy hoạch

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO,

PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN,

● Cách trung tâm Tp.Hồ Chí Minh khoảng 12 km

● Cách sân bay Tân Sơn Nhất khoảng 12 km

● Cách cảng Sài Gòn khoảng 15 km

Tổng diện tích toàn khu công nghiệp là 444 ha, với 4 trục lộ giao thông chính dẫn đến khu công nghiệp là: đường Hùng Vương, đường Hồ Ngọc Lãm, đường Bà Hom và QL 1A

2.1.2 Đặc điểm khí hậu

Khu công nghiệp Tân Tạo mang khí hậu chung của TP.HCM, quanh năm nắng nóng và có sự phân mùa rõ rệt Mùa khô thường trùng với mùa ít mưa, đây cũng là thời kỳ khống chế của gió mùa Đông-Bắc kéo dài khoảng từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, có khí hậu đặc trưng là khô, nóng và rất ít mưa Mùa ẩm trùng với mùa mưa, là thời kỳ khống chế của gió mùa Tây-Nam kéo dài từ tháng 5 đến tháng

10, có khí hậu đặc trưng là nóng, ẩm và mưa nhiều

Tại trạm Tân Sơn Hoà thời kỳ 1997 đến 2008 lượng mưa bình quân năm là 1946.1 mm Số ngày mưa trung bình/năm là 159 ngày Khoảng 90% lượng mưa hàng năm tập trung vào các tháng mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 Các tháng 1, 2,

3 mưa rất ít, lượng mưa không đáng kể Trên phạm vi không gian thành phố, lượng mưa phân bố không đều, có khuynh hướng tăng dần theo trục Tây Nam - Ðông Bắc

Lượng mưa năm trung bình theo số liệu thống kê từ trạm Tân Sơn Hòa được thể hiện trong bảng 2.1 và hình 2.1

Bảng 2.1: Lượng mưa trung bình hàng năm, trạm Tân Sơn Hòa, mm

Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam

Hình 2.1: Tổng lượng mưa hàng năm, mm

(Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam)

Tại trạm Tân Sơn Hoà thời kỳ 1997 đến 2008, tổng lượng bốc hơi trung bình năm là 1130 mm Tổng lượng bốc hơi các tháng mùa khô cao hơn các tháng mùa mưa Tổng lượng bốc hơi tháng cao nhất là 168.6 mm vào tháng 3, tổng lượng bốc hơi thấp tháng thấp nhất là 63.7 mm vào tháng 10 (xem bảng 2.2 và hình 2.2)

Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam

Hình 2.2: Tổng lượng bốc hơi năm

(Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam)

Độ ẩm trung bình năm của TP.HCM tại trạm Tân Sơn Hoà thời kỳ 1997 đến

2008 đạt khoảng 75.5% Trong năm, mùa mưa có độ ẩm cao hơn so với mùa khô

Độ ẩm trung bình tháng đạt giá trị từ 73.1% đến 83.8% trong mùa mưa so với

64.7% đến 73.7% trong mùa khô (xem bảng 2.3 và hình 2.3)

Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam

Hình 2.3: Độ ẩm trung bình năm tại trạm Tân Sơn Hoà

(Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam)

Tại trạm Tân Sơn Hoà thời kỳ 1997 đến 2008, nhiệt độ không khí trung bình

28oC Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là 26.2oC (tháng 12), nhiệt độ trung bình

tháng cao nhất là 30.1oC (tháng 4) Hàng năm có tới trên 330 ngày có nhiệt độ trung bình 25 - 28oC (bảng 2.4 và hình 2.4)

Bảng 2.4: Nhiệt độ trung bình tại các trạm quan trắc, o C

Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam

Hình 2.4: Nhiệt độ không khí trung bình năm

(Nguồn: Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam)

2.1.3 Đặc điểm thủy văn

Khu công nghiệp Tân Tạo thuộc quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh nên đặc điểm thủy văn chịu ảnh hưởng chung của thành phố, với 2 hệ thống sông chính chảy qua là hệ thống sông Đồng Nai và hệ thống sông Sài Gòn

- Sông Đồng Nai bắt nguồn từ cao nguyên Lang Biang (Đà Lạt) với độ cao

1777 m, diện tích lưu vực 45,000 km2, hàng năm cung cấp 15 tỉ mét khối nước

Trên sông Đồng Nai có hồ Trị An, được xây dựng từ năm 1986 với dung tích

2542 tỷ m3 Mực nước cao nhất 62 m, trung bình 50 m và mực nước thấp nhất là

47 m

- Sông Sài Gòn dài 201 km bắt nguồn từ Campuchia, diện tích lưu vực tính đến hồ Dầu Tiếng là 1700 km2 Đây cũng là nguồn cung cấp nước ngọt sinh hoạt và nước tưới cho TP Hồ Chí Minh

- Trên sông Sài Gòn có Hồ Dầu Tiếng với dung tích 1.45 tỷ mét khối và

1053 tuyến kênh có tổng chiều dài 1000 km đã phát huy hiệu quả trong cân bằng sinh thái, phục vụ tưới tiêu trong nông nghiệp, cung cấp nước cho nuôi trồng thuỷ sản, sinh hoạt tiêu dùng và cho sản xuất công nghiệp Sông Đồng Nai hợp lưu với sông Sài Gòn thành sông Nhà Bè, cách trung tâm thành phố khoảng 5 km về phía Đông Nam Sông Nhà Bè chảy ra biển Đông qua hai sông chính: sông Soài Rạp và sông Lòng Tàu Sông Soài Rạp dài 59 km, rộng trung bình 2 km, lòng sông cạn, tốc

độ dòng chảy chậm Sông Lòng Tàu đổ ra vịnh Gành Rái, dài 56 km, rộng trung bình 0.5 km, lòng sông sâu, trung bình 12 m có nơi tới 29 m

- TP.HCM có gần 100 km đường bờ biển, có chế độ bán nhật triều không đều Trong 1 tháng có 2 kỳ triều cường và 2 kỳ triều kém Trong năm, đỉnh triều cao vào tháng 12 và tháng 1, xuống thấp vào tháng 6 và tháng 7 Chênh lệch đỉnh khoảng 0.5 m Biên độ thuỷ triều vào mùa cạn (tháng 3 và 4) khoảng 2.5 ÷ 3 m

Ở sông Đồng Nai, ảnh hưởng triều lên cách cửa sông đến gần 200 km Ảnh hưởng của thủy triều đã ảnh hưởng trực tiếp đến mực nước sông, kênh rạch làm dòng chảy

bị đảo ngược và kéo theo sự xâm nhập của mặn vào sâu trong đất liền, gây mặn hoá các tầng NDĐ vùng duyên hải

2.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO

2.2.1 Đặc điểm địa chất công trình

Theo tài liệu khoan khảo sát LK08 Tân Tạo có độ sâu hố khoan đến -300 m, địa tầng khu vực khu công nghiệp Tân Tạo được chia ra làm 09 lớp và tầng đá gốc

™ Lớp 1: Lớp bùn sét màu xám đen, phân bố từ bề mặt đến độ sâu -17 m

™ Lớp 2: Lớp cát lẫn bột, lẫn xác thực vật, độ sâu phân bố từ -17 m đến

-32 m

™ Lớp 3: Lớp cát hạt mịn đến trung, phân bố từ độ sâu -32 m đến -61.2 m

™ Lớp 4: Lớp sét loang lỗ phân bố từ độ sâu -61.2 m đến độ sâu -88.5 m

™ Lớp 5: Lớp cát lẫn bột sét, độ sâu phân bố từ -88.5 m đến -120 m

™ Lớp 6: Lớp sét bột, xen lẫn cát hạt mịn, phân bố từ đồ sâu -120 m đến

-131.5 m

™ Lớp 7: Lớp cát hạt trung, độ sâu phân bố từ -131.5 m đến -160 m

™ Lớp 8: Lớp cát hạt trung đến thô, độ sâu phân bố từ -160 m đến -276 m

™ Lớp 9: Lớp sét cứng - rất cứng, độ sâu phân bố từ -276 m đến -296 m

™ Lớp đá gốc: Chiều sâu bắt gặp lớp đá gốc có tuổi MZ là -296 m

Căn cứ vào tài liệu địa chất công trình được khảo sát và ghi nhận theo tài liệu

của LK08 Tân Tạo, chiều sâu lựa chọn của các giếng quan trắc lún đất, giếng quan

trắc mực nước dưới đất và giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng sẽ được thiết kế dự

kiến sơ bộ Chiều sâu thực tế các giếng quan trắc này được hiệu chỉnh phù hợp với

địa tầng thực tế khi khoan tạo giếng khoan mốc chuẩn

2.2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn

Khu công nghiệp Tân tạo mang những đặc điểm về địa chất thủy văn chung

của cả thành phố Hồ Chí Minh Nước dưới đất (NDĐ) được chia ra làm 5 tầng chứa

nước (TCN) là Pleistocen trên (qp3), Pleistocen giữa - trên (qp2-3), Pleistocen dưới

(qp1), Pliocen giữa (n22), Pliocen dưới (n21) và Miocene (n13) Dưới góc độ địa chất

thủy văn, các thành tạo Holocen (Q2) được xếp vào các thành tạo rất nghèo nước,

tuy nhiên do NDĐ trong các thành tạo này có ảnh hưởng rất quan trọng đến móng

công trình khi thi công hố móng trong các thành tạo này và tác dụng ăn mòn bê tông

của chúng Do vậy, các thành tạo chứa nước gần mặt đất có ảnh hưởng trực tiếp đến

công trình xây dựng dân dụng sẽ được mô tả sau đây là các thành tạo Holocen (Q2),

TCN Pleistocen trên (qp3) và TCN Pleistocen giữa-trên (qp2-3)

 Các thành tạo rất nghèo nước Holocen (Q2)

- Bao gồm các trầm tích đa nguồn gốc (sông, sông biển và sông biển đầm

lầy) Chúng thường phân bố trên vùng có độ cao địa hình thấp, từ nhỏ hơn 2 m tới 5

m, đôi nơi ở độ cao địa hình từ 7 - 8 m Có thể bắt gặp các thành tạo này ở Cần Giờ, Bình Chánh, các phần thấp của Củ Chi, Hóc Môn, Thủ Đức và dọc theo các sông suối và kênh rạch nhỏ Chiều dày thay đổi từ 2 - 5 m ở khu vực Củ Chi, Hóc Môn, Thủ Đức và dọc theo các sông suối, rạch nhỏ; và từ 5 ÷ 42 m ở khu vực Nhà Bè, Bình Chánh, Cần Giờ và dọc theo các thung lũng sông lớn Lưu lượng nước từ TCN này thay đổi từ 0.07 – 0.15 l/s và nhìn chung khả năng chứa nước của các thành tạo này là kém

- Đây là nước không áp, mực nước nằm nông, thay đổi từ 0.5 – 2.12 m hoặc nhỏ hơn và có nơi ngang mặt đất, động thái dao động theo mùa và theo thủy triều, một ngày lên xuống hai lần, biên độ dao động năm từ 0.5 đến 0.7 m Ngoài sự dao động mực nước theo mùa như vậy cũng có một dạng dao động liên tục hàng ngày theo chu kỳ của thủy triều, mực nước dao động trong các lỗ khoan trong phạm vi 1 ngày có khi tới 50 – 60 cm Nước thường đục, màu vàng, mùi tanh, vị hơi chua, lợ

và mặn, độ pH thấp

- Phần lớn các công trình dân dụng có quy mô lớn của thành phố có nền móng công trình tiếp xúc trực tiếp với nước của các thành tạo này Nước có chất lượng xấu và thường có tính axit Nước của TCN này sẽ làm ngập móng các công trình, một phần làm cho độ bền của móng sẽ giảm do nước ngâm, một phần nước ăn mòn các vật liệu móng do nước có tính axit Theo kết quả đánh giá khả năng ăn mòn của nước, nước của TCN này có tính ăn mòn axit và sunfat

 TCN Pleistocen trên (qp3)

- Tầng chứa Pleistocen trên (qp3) bao gồm đất đá hạt thô thuộc phần dưới của

hệ tầng Pleistocen thượng (Q13) Phân bố trên diện tích 1983 km2, trong đó diện tích chứa NDĐ nhạt là 784 km2, diện tích chứa NDĐ mặn là 1199 km2 TCN qp3 không tồn tại ở khu vực huyện Củ Chi (thuộc các xã Phú Mỹ Hưng, An Nhơn Tây và Phạm Văn Cội) và khu vực quận 9 (thuộc các phường Linh Tây, Linh Chiểu, Bình Thọ, Hiệp Phú, Long Thạnh Mỹ ), nằm phủ trực tiếp trên thành tạo rất nghèo nước

Q12-3 và bị phủ bởi thành tạo rất nghèo nước Q2 - Q13

- Theo thống kê tại 404 LK nghiên cứu, độ sâu mái thay đổi trong khoảng từ

0 ÷ 65 m (trung bình 19 m), độ sâu đáy thường gặp trong khoảng 6 ÷ 90 m (trung bình 41.8 m) và bề dày thay đổi trong khoảng 2 ÷ 63 m (trung bình 22.6 m)

- Thành phần thạch học chủ yếu là cát mịn đến trung, đôi chỗ thô, cát bột, bột cát… phân lớp, phân nhịp khá dày tùy nơi, màu trắng, xám trắng, xám vàng đôi khi có lẫn sạn sỏi Trên các mặt cắt thường hiện diện các thấu kính hạt mịn bột, bột sét, sét…

- TCN có nguồn bổ cập chủ yếu từ mưa ngấm xuống, từ các vùng cao phía bắc chảy đến và một phần được bổ cập từ những dòng chảy lớn có đáy xâm thực sâu Miền thoát chủ yếu là chảy về phía nam (phía biển) và Tây Nam Bộ, một phần chảy ra các sông suối lớn và một lượng đáng kể được khai thác sử dụng cho các hoạt động con người

- Mực NDĐ của tầng thay đổi từ 1 đến hơn 10 m cách mặt đất Ở các quận nội thành và phần phía đông bắc của huyện Bình Chánh và phần phía tây bắc huyện Nhà Bè, mực nước thay đổi từ 0.0 m đến – 6.95 m Theo số liệu quan trắc mực nước, so với 10 năm trước (1999), vào mùa khô 9/14 vị trí có mực NDĐ giảm từ 0.07 m đến 3.73 m Mức độ suy giảm mực nước lớn nhất ở huyện Bình Chánh (3.73 m) và ở quận 12 (1.95 m) Trong khi đó, so với 10 năm trước (1999), vào mùa mưa chỉ có 3/14 vị trí có mực NDĐ giảm từ 0.01 m đến 0.13 m Có thể lý do là gia tăng lượng khai thác NDĐ vào mùa khô đã làm suy giảm mực NDĐ trong tầng này Tuy nhiên mực NDĐ được phục hồi vào mùa mưa do nhận được lượng bổ sung từ nước mưa

- Về mặt ĐCCT, nước của TCN này có tác động ảnh hưởng đến móng các công trình dân dụng Ảnh hưởng nhiều đến móng ở các vùng lộ của TCN và ảnh hưởng ít ở vùng TCN bị phủ Ảnh hưởng mạnh đến móng ở khu vực phân bố nước mặn và ít ở khu vực phân bố nước nhạt Theo kết quả đánh giá khả năng ăn mòn của nước TCN, TCN này có tính ăn mòn ăn mòn rửa lũa (60/79 mẫu) và ăn mòn cacbonic nhẹ (47/79 mẫu) hoặc không ăn mòn đối với móng công trình (khu vực nước nhạt) và ăn mòn ăn mòn axít (khu vực nước mặn 25/79 mẫu)

 TCN Pleistocen giữa-trên (qp2-3)

- Tầng chứa nước Pleistocen giữa - trên (gọi tắt là TCN qp2-3) bao gồm các đất đá của hệ tầng Pleistocen trung - thượng (Q12-3), phân bố trên diện tích

2020 km2, trong đó diện tích chứa NDĐ nhạt là 830 km2, diện tích chứa NDĐ mặn

là 1190 km2 Lộ ra trên diện rộng ở Thủ Đức, phía Đông Củ Chi (gần sông Sài Gòn ) và chìm sâu về phía biển và phía Tây Nam Tầng này nằm phủ trực tiếp trên thành tạo rất nghèo nước Q11 và bị phủ bởi thành tạo không chứa nước Q12-3

- Theo thống kê của 407 LK nghiên cứu, độ sâu tới mái TCN thay đổi từ 0

m đến 120 m, trung bình 53.4 m ; độ sâu tới đáy trong khoảng 4 ÷ 155 m, trung bình 80.8 m ; bề dày thay đổi trong khoảng 2 ÷ 84 m (trung bình 27.2 m)

- Thành phần thạch học chủ yếu là cát mịn đến thô, cát bột, bột cát… phân lớp, phân nhịp khá dày tùy nơi màu xám trắng, xám vàng, đỏ nâu loang lổ đôi khi

có lẫn sạn sỏi Trên các mặt cắt thường hiện diện các thấu kính bột, bột sét, sét

- TCN có nguồn bổ cập chủ yếu từ nước mưa ngấm xuống, từ các vùng cao phía bắc chảy đến và một phần được bổ cập từ những dòng chảy lớn có đáy xâm thực sâu Miền thoát chủ yếu là chảy về phía Nam (phía biển) và Tây Nam Bộ, một phần chảy ra các sông suối lớn và một lượng đáng kể được khai thác sử dụng cho các hoạt động con người

- Theo số liệu quan trắc mực nước tại các công trình quan trắc NDĐ trong TCN qp2-3, có thể nhận thấy rằng, so với 10 năm trước (1999), vào mùa khô 5/7 vị trí có mực NDĐ giảm từ 0.81 m đến 20.69 m Mức độ suy giảm mực nước ở quận

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT

PHỤC VỤ QUAN TRẮC LÚN ĐẤT BỀ MẶT

KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

3.1 CƠ SỞ XÂY DỰNG

3.1.1 Các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm kỹ thuật áp dụng

ƒ Tiêu chuẩn BS 5930 :1981 Hướng dẫn thực hành khảo sát xây dựng;

ƒ TCXD 2683 :1991 Đất xây dựng – Phương pháp lấy, bao gói, vận chuyển

và bảo quản mẫu;

ƒ TCVN 4055-85 Tổ chức thi công;

ƒ TCVN 4419:1987 Khảo sát cho xây dựng – Nguyên tắc cơ bản;

ƒ TCVN 4119:1985 Địa chất thủy văn - Thuật ngữ và định nghĩa;

ƒ TCVN 5747: 1993 Đất xây dựng - Phân loại.;

ƒ 20 TCN-74-87 Đất xây dựng – Phương pháp chỉnh lý thống kê các kết quả xác định đặc trưng của chúng;

ƒ 22 TCN-259-2000 Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình;

ƒ Tiêu chuẩn USBR 6515 “Quy trình sử dựng piezometer quan trắc áp lực nước”;

ƒ Tiêu chuẩn ASTM D5750 “Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn cho việc xác định mực nước trong lỗ khoan hoặc giếng quan trắc”;

ƒ Tiêu chuẩn ASTM D5092 “Tiêu chuẩn thi công cho thiết kết và lắp đặt giếng quan trắc nước dưới đất trong tầng chứa”;

ƒ Quyết định số 46/2000/QĐ-BCN ngày 07/08/2000 của Bộ Công Nghiệp

“Quy phạm hút nước thí nghiệm trong điều tra địa chất thuỷ văn”

ƒ Quy phạm xây dựng lưới cao độ Nhà nước hạng 1, 2, 3 và 4 ban hành năm

1988 của Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước;

ƒ Quy phạm khoan thăm dò của Tổng cục địa chất – 1976;

ƒ Quy phạm kỹ thuật đo địa vật lý lỗ khoan do Tổng cục địa chất ban hành năm 1976;

ƒ Quy phạm quan trắc mực nước dưới đất của Bộ công nghiệp – 2001;

ƒ Hướng dẫn phương pháp hút nước thí nghiệm và chỉnh lý tài liệu, Bộ Công nghiệp – 2001

3.1.2 Các yếu tố xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt

Hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt được nghiên cứu, lựa chọn xây dựng dựa vào 03 yếu tố chính đó là: điều kiện địa chất công trình – địa chất thủy văn khu vực dự kiến xây dựng, tình hình khai thác nước dưới đất trong khu vực và tính cấp thiết

 Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn

- Trước khi tiến hành thiết kế và xây dựng hệ thống giếng quan trắc, công tác khảo sát địa chất công trình và địa chất thủy văn phải được thực hiện chi tiết và đầy

đủ Khối lượng dự toán, thiết kế cấu trúc giếng và thực tế xây dựng phụ thuộc rất nhiều vào công tác khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn

- Cần thiết phải khảo sát toàn bộ chiều sâu địa tầng của khu vực, xác định ranh giới các lớp đất Điều này rất quan trọng trong việc thiết kế, xây dựng giếng khoan mốc chuẩn cho hệ thống và phân bố chiều sâu của các giếng quan trắc lún đất thành phần

- Các tầng chứa nước và tầng cách nước phải được xác định cụ thể về bề dày, nóc và đáy tầng chứa phục vụ cho việc xây dựng các giếng quan trắc mực nước dưới đất và giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng

 Tình hình khai thác nước dưới đất

- Khai thác nước dưới đất quá mức, lưu lượng khai thác thực tế lớn hơn lưu lượng nước bổ cập cho tầng chứa sẽ tạo ra phễu hạ thấp mực nước trong các giếng khoan khai thác, làm cho mực nước dưới đất trong các tầng chứa hạ xuống, áp lực nước lỗ rỗng trong tầng chứa cũng giảm theo và quá trình cố kết trong đất diễn ra sẽ làm cho hiện tượng lún đất bề mặt xuất hiện Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng quá

trình cố kết này không giống với quá trình cố kết thoát nước của đất do gia tải bề mặt

- Tại rất nhiều đô thị lớn trên thế giới nói chung và thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, khai thác nước dưới đất quá mức là nguyên nhân chính dẫn đến lún đất bề mặt trên một diện rộng của cả khu vực

- Theo số liệu công bố của Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Hồ Chí Minh, lượng nước khai thác của toàn thành phố đã vượt 600 m3/ngày với hơn 100,000 giếng khoan khai thác, trong khi lượng nước bổ cập chỉ chiếm 200

m3/ngày Việc khai thác nước ở tầng sâu với lưu lượng lớn hầu hết được thực hiện tại các khu công nghiệp, điển hình là khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh

 Tính cấp thiết

Việc xây dựng một hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt đòi hỏi chi phí, nhân lực và khối lượng thực hiện rất lớn Do vậy phải căn cứ vào tình hình đô thị hóa trong khu vực, nhu cầu cấp thiết mang tính cấp bách cho công tác quan trắc và quản lý để lựa chọn địa điểm xây dựng nào trước nhất và phát triển hệ thống quan trắc tại các khu vực khác sau này

3.1.3 Quy trình xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc biến dạng mặt đất

Việc xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất

bề mặt phải được nghiên cứu và xây dựng theo một quy trình sau:

- Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình khu vực nghiên cứu nhằm xác định rõ địa tầng khu vực, chiều dày và phân bố độ sâu các lớp đất đá để xác định số lượng và chiều sâu quan trắc của, giếng khoan mốc chuẩn, giếng quan trắc lún đất thành phần;

- Nghiên cứu điều kiện địa chất thủy văn khu vực nhằm xác định rõ các tầng chứa nước, tầng cách nước, chiều dày và ranh giới các tầng chứa để thiết kế các giếng quan trắc mực nước dưới đất, giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng;

- Sau khi nghiên cứu tài liệu thu thập về điều kiện địa chất công trình – địa chất thủy văn khu vực và lựa chọn sơ bộ số lượng và chiều sâu các giếng, tiến hành xác định vị trí đặt hệ thống giếng;

+ Vị trí hệ thống giếng được lựa chọn phải đảm bảo quan trắc được sự thay đổi về mực nước, áp lực nước lỗ rỗng, lún đất thành phần và phản ánh tốt nhất ảnh hưởng của quá trình khai thác nước dưới đất trong khu vực

+ Khoảng cách các giếng được bố trí thuận lợi cho quá trình triển khai thi công và nằm chung trong một khuôn viên để giảm thiểu tối đa sai lệch về điều kiện địa chất công trình – địa chất thủy văn giữa các giếng

- Triển khai xây dựng giếng khoan mốc chuẩn đầu tiên nhằm mục đích xác định và ghi nhận lại chính xác điều kiện địa chất – địa chất thủy văn khu vực xây dựng Kết quả ghi nhận từ quá trình khoan tạo, thí nghiệm mẫu đất nhằm xác định các chỉ tiêu cơ lý đất và mức độ cố kết của các lớp đất, thí nghiệm mẫu nước, đo địa vật lý giếng khoan mốc chuẩn sẽ làm cơ sở hiệu chỉnh về chiều sâu và số lượng các giếng còn lại phù hợp;

- Xây dựng các giếng quan trắc lún đất thành phần Mỗi giếng quan trắc lún đất ở một độ sâu nhất định nhằm ghi nhận độ lún tương ứng của lớp đất bên trên Số lượng và chiều sâu giếng quan trắc lún đất thành phần phụ thuộc vào số lớp đất chưa cố kết được tiến hành quan trắc;

- Xây dựng giếng quan trắc mực nước dưới đất nhằm quan trắc động thái và diễn biến mực nước trong các tầng chứa theo thời gian Số lượng giếng quan trắc mực nước dưới đất được lựa chọn theo nguyên tắc: mỗi giếng quan trắc mực nước cho một tầng chứa, số lượng tầng chứa quan trắc được tính từ mặt đất đến chiều sâu tầng chứa nước khai thác nước ở quy mô công nghiệp dưới cùng, không tiến hành quan trắc cho các tầng chứa nằm quá sâu không có tác động từ hoạt động nhân sinh;

- Xây dựng hệ thống giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng nhằm xác định áp lực nước trong các tầng chứa theo thời gian và đánh giá mức độ tương quan giữa áp lực nước lỗ rỗng và sự thay đổi mực nước trong tầng chứa;

- Lắp đặt các thiết bị quan trắc để tiến hành ghi nhận kết quả từ hệ thống giếng

3.2 HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT PHỤC VỤ QUAN TRẮC LÚN ĐẤT BỀ MẶT KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO

Hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh được thiết kế gồm 13 giếng khoan, với 01 giếng khoan mốc chuẩn, 03 giếng quan trắc lún đất thành phần, 04 giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng và 05 giếng quan trắc mực nước dưới đất Ký hiệu, khối lượng và phân bố độ sâu các giếng được trình bày cụ thể trong bảng 3.1

Một mốc tọa độ quốc gia hạng I được dẫn truyền về bên cạnh hệ thống giếng quan trắc để xác định cao độ của giếng khoan mốc chuẩn, làm cơ sở tham chiếu quan trắc cho các giếng quan trắc lún đất thành phần, giếng quan trắc mực nước và giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng Nhờ vào mốc tọa độ quốc gia hạng I, giếng khoan mốc chuẩn được dẫn truyền cao độ và làm cơ sở để tham chiếu trong phép đo chênh cao hình học và đo cao tự động bằng thiết bị quan trắc địa kỹ thuật chuyên dùng

Hệ thống giếng được lắp đặt thiết bị quan trắc chuyên ngành đồng bộ và tiến tới tự động hóa để đáp ứng nhu cầu cung cấp số liệu kịp thời và đầy đủ

Bảng 3.1: Khối lượng và phân bố độ sâu các giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiêp Tân Tạo

STT Giếng quan trắc và ký hiệu Khối lượng Chiều sâu giếng (m)

I Giếng khoan mốc chuẩn

II Giếng quan trắc lún đất thành phần

1 Giếng quan trắc lún đất thành phần M11b 01 giếng 19

2 Giếng quan trắc lún đất thành phần M13a 01 giếng 63

3 Giếng quan trắc lún đất thành phần M13b 01 giếng 122

III Giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng

1 Giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng U11a 01 giếng 3

2 Giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng U11b 01 giếng 19.5

3 Giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng U13a 01 giếng 63.5

4 Giếng quan trắc áp lực nước lỗ rỗng U13b 01 giếng 122.5

IV Giếng quan trắc mực nước dưới đất

1 Giếng quan trắc mực nước dưới đất H11 01 giếng 38

2 Giếng quan trắc mực nước dưới đất H12 01 giếng 44

3 Giếng quan trắc mực nước dưới đất H13a 01 giếng 103

4 Giếng quan trắc mực nước dưới đất H13b 01 giếng 141

5 Giếng quan trắc mực nước dưới đất H14 01 giếng 175

Hệ thống giếng quan trắc gồm 13 giếng khoan với các độ sâu khác nhau được xây dựng tại cùng một địa điểm là khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo

A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh

Hình 3.1: Mặt bằng bố trí các giếng quan trắc

3.2.1 Giếng khoan mốc chuẩn MC1

3.2.1.1 Mục đích xây dựng

+ Khoan tạo mốc chuẩn MC1 có cao độ ổn định lâu dài, không lún hoặc trồi theo thời gian và làm cơ sở quan trắc tham chiếu cho các mốc quan trắc lún đất thành phần

+ Quá trình khoan tạo mốc chuẩn giúp xác định địa tầng lỗ khoan, mức độ mặn nhạt của các tầng chứa bằng phương pháp đo địa vật lý karotaz suốt chiều sâu giếng khoan Kết quả đo karotaz kết hợp để so sánh nghiên cứu với kết quả thử nghiệm chất lượng mẫu nước hiện tại và quan trắc theo thời gian từ các giếng quan trắc mực nước

+ Xác định chiều sâu phân bố, bề dày và ranh giới các lớp đất

+ Phục vụ công tác lấy mẫu đất xác định một số tính chất cơ lý đất thông qua thí nghiệm 9 chỉ tiêu cơ lý đất và thí nghiệm nén cố kết của các mẫu đất đại diện tầng trong lỗ khoan

3.2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật xây dựng giếng khoan mốc chuẩn MC1

+ Giếng chuẩn MC1 phải khoan qua xuyên suốt chiều sâu địa tầng của khu vực và khoan vào đá gốc ít nhất 4 m Tùy thuộc vào địa tầng thực tế khi khoan có thể điều chỉnh độ sâu giếng khoan theo thực tế nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và ý nghĩa của giếng khoan mốc chuẩn

+ Quá trình khoan kết hợp lấy mẫu đất lưu đại diện và mẫu đất phục vụ công tác thí nghiệm Các mẫu lưu đại diện lớp được lưu trữ trong khay chứa mẫu, thuận tiện cho việc mô tả, kiểm tra sơ bộ địa tầng sau này và được lấy theo nguyên tắc sau :

- Đối với lớp có bề dày < 3 m: lấy 1 mẫu lưu trữ

- Đối với lớp có bề dày ≥ 3 m: lấy 3 mẫu lưu tại vị trí nóc, giữa và đáy lớp

Các mẫu đất phục vụ thí nghiệm 9 chỉ tiêu cơ lý của đất được lấy tại các lớp đất khác nhau nhằm mục đích mô tả và xác định tính chất cơ lý đặc trưng của từng lớp đất

Mẫu đất thí nghiệm nén cố kết 1 trục được lấy trong các tầng đất dính, công tác lấy mẫu có thể kết hợp với lấy mẫu thí nghiệm 9 chỉ tiêu cơ lý và lấy mẫu lưu đại diện tầng trong cùng một lớp

+ Công tác đo karotaz địa vật lý được thực hiện suốt chiều sâu giếng khoan mốc chuẩn MC1, kết hợp với công tác lấy mẫu, mô tả địa tầng thực tế để kiểm tra địa tầng, từ đó điều chỉnh lại số lượng cũng như chiều sâu chính thức của các giếng quan trắc thành phần còn lại nếu cần thiết

3.2.1.3 Kết cấu và phương pháp thi công giếng khoan mốc chuẩn MC1

 Kết cấu giếng khoan mốc chuẩn

Giếng khoan mốc chuẩn là giếng khoan quy mô nhất trong hệ thống giếng quan trắc Kết cấu giếng khoan mốc chuẩn được mô tả từ ngoài vào trong như sau :

- Vòng định tâm D255: vật liệu làm vòng định tâm D255 là inox SS304,

được sử dụng để hỗ trợ công tác chống ống uPVC D114 được dễ dàng, không tựa vào thành hố khoan và giữ thẳng theo chiều sâu

- Ống chống uPVC D114x7 mm: vật liệu ống chống là ống nhựa uPVC Minh

Hùng hoặc tương đương, với chiều dày ống 7 mm để chống lại áp lực theo chiều sâu Ống uPVC D114 được sử dụng để bảo vệ cho cột ống inox D76 bên trong không bị áp lực đất đẩy ngang hay các tác nhân ảnh hưởng bên trong lòng đất

- Vòng định tâm D114: vật liệu làm vòng định tâm D114 là inox SS304,

được sử dụng cho mục đích hỗ trợ xuống ống inox D76 được thuận lợi, không tựa vào ống uPVC D114, giữ thẳng theo chiều sâu bên trong lòng ống D114

- Ống inox D76: vật liệu làm ống là inox SS304 chống ăn mòn hóa học,

chiều dày ống là 3 mm, ống inox D76 được trám xi măng chân ống chống vào đá gốc, giữ cho toàn bộ cột ống được cố định và không thay đổi cao độ theo thời gian

- Mốc inox D76: mốc được làm bằng inox SS304, dạng hình cầu, được gắn

ngay trên đầu cột ống inox D76 với mục đích làm mốc quan trắc trong phép đo cao hình học hay điểm tiếp xúc để gắn thiết bị ghi nhận độ lún bằng thiết bị địa kỹ thuật chuyên dụng

- Van đáy 1 chiều D76: van đáy 1 chiều được gắn bên dưới cột ống inox D76

để hỗ trợ công tác trám xi măng đá gốc ở chân cột ống D76