Tài liệu Nghiên cứu giải pháp chống thấm cho đê sông bằng tường hào đất bentonite

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI ĐÀM LÊ THANH TÙNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO ĐÊ SÔNG BẰNG TƯỜNG HÀO ĐẤT - BENTONITE Chuyên ngành: Công trình thủy lợi Mã số: 60 – 58 - 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái Hà Nội – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI ĐÀM LÊ THANH TÙNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO ĐÊ SÔNG BẰNG TƯỜNG HÀO ĐẤT - BENTONITE LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2012 LêI C¶m ¬n Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, sự kính trọng đến PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái đã tận tình hướng dẫn cho học viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Tổng công ty Tư vấn xây dựng thủy lợi Việt Nam, Công ty tư vấn 11, phòng Thủy công 1 đã tạo điều kiện để học viên có thể tham gia khóa học. Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Ban quản lý dự án Kè cứng hóa bờ sông Hồng – Sở Nông nghiệp & PTNT Hà Nội đã tạo điều kiện để học viên có thể hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn các giảng viên trường Đại học Thủy lợi, phòng Đào tạo đại học và sau đại học, khoa công trình, phòng thí nghiệm thủy lực – trường Đại học thủy lợi và các giảng viên tham gia giảng dạy khóa cao học 17. Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ để học viên trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài. Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy lợi với đề tài “Nghiên cứu giải pháp chống thấm cho đê sông bằng tường hào Đất Bentonite” được hoàn thành với kết quả còn khiêm tốn và không thể tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thành viên trong hội đồng, các giảng viên và bạn bè đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 6 năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích dẫn trong tài liệu tham khảo được nêu rõ ràng; Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa từng được người nào công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả của luận văn CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc U BẢN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CHO HỌC VIÊN CAO HỌC Tên học viên: Đàm Lê Thanh Tùng Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp chống thấm cho để sông bằng tường hào Đất - Bentonite Học viên cao học Đàm Lê Thanh Tùng lớp cao học 17C1 đã hoàn thành chương trình đào tạo giành cho học viên cao học tại trường Đại học Thủy lợi và đã nhận đề tài nghiên cứu đúng yêu cầu chuyên ngành xây dựng công trình thủy. Học viên đã cố gắng tìm hiểu tài liệu trong nước để tìm số liệu hợp lý cho nghiên cứu, tính toán. Học viên tiếp cận và sử dụng tốt các chương trình tính toán, số liệu tính toán hợp lý, đảm bảo độ chính xác. Luận văn đã hoàn thành tốt theo đề cương đã được thông qua. Kính mong hội đồng cho bảo vệ để học viên nhận học vị Thạc sĩ. Xin trân thành cảm ơn./. Hà nội, ngày tháng năm 2012 Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái -1MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Vật liệu địa phương là vật liệu được khai thác tại vùng xây dựng công trình hoặc vật liệu được tận dụng trong quá trình đào móng để xây dựng. Với đặc điểm đơn giản, dễ xây dựng, có khả năng cơ giới hóa cao trong công tác thi công và giá thành thường hạ so với các loại công trình xây dựng bằng vật liệu khác nên các công trình xây dựng sử dụng vật liệu địa phương rất phổ biến trong công tác xây dựng các công trình hồ chứa thủy lợi, thủy điện cũng như các tuyến đê ở nước ta. Tuy nhiên trong quá trình khai thác sử dụng có khá nhiều công trình sử dụng vật liệu địa phương đã bị sự cố, hư hỏng. Theo báo cáo thống kê có khoảng 35 - 40% các sự cố xảy ra với đập, hồ chứa làm bằng vật liệu địa phương là do dòng thấm gây ra; Hàng năm nhà nước phải chi hàng nghìn tỉ đồng cho việc sửa chữa, cải tạo, các tuyến đê, trong đó chi phí cho việc chống thấm và xử lý sự cố thấm là tương đối lớn. Vì vậy việc nghiên cứu xử lý thấm cho cho đê, đập và nền đóng một vai trò rất quan trọng trong công tác khảo sát thiết kế các công trình sử dụng vật liệu địa phương. Những năm vừa qua có nhiều biện pháp chống thấm mới đáp ứng tốt các yêu cầu về kỹ thuật đã được ứng dụng mang lại hiệu quả kinh tế, góp phần nâng cao chất lượng công trình, đáng chú ý là công nghệ mới tường chống thấm bằng Bentonite. Công nghệ này đã được áp dụng để xử lý hiện tượng thấm và cho kết quả rất tốt. Hiện nay chống thấm bằng Bentonite được sử dụng khá nhiều dưới hình thức hào Ximang – Bentonite. Tuy nhiên có khá nhiều vấn đề cần giải quyết trong công nghệ thi công, hệ số thấm, modun biến dạng… của tường hào Ximăng - Bentonite Trong khuôn khổ luận văn tác giả tập trung nghiên cứu phương pháp chống thấm cho công trình bằng hỗn hợp Đất – Bentonite để thay thế tường hào Ximăng – Bentonite nhằm giải quyết các vấn đề đang còn tồn tại nêu trên. -22. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, tìm hiểu một số phương pháp chống thấm cho công trình thủy lợi, ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng của từng phương pháp. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của phương pháp chống thấm cho công trình thủy lợi bằng tường hào Đất - Bentonie. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của tường hào Đất – Bentonite. Phân tích, tính toán thấm qua công trình khi sử dụng vật liệu Đất – Bentonite làm tường chống thấm. Áp dụng kết quả nghiên cứu tính toán chống thấm cho đê tả Hồng – Thành phố Hà Nội. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng công nghệ tường hào Đất – Bentonite trong công tác chống thấm cho công trình thủy lợi. Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu thực nghiệm trong phòng bằng thí nghiệm máng kính chịu lực. Đưa ra được kết quả quan trắc thực tế, tính toán kiểm tra bằng phần mềm SEEP/W của Canada. Kết luận về khả năng làm việc và hiệu quả chống thấm của tường hào Đất – Bentonite 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Thu thập tài liệu: trình tự thi công, cấp phối vật liệu, kích thước tường hào của một số đề tài trước, các công trình đã ứng dụng vào thi công. Thí nghiệm theo dõi diễn biến của dòng thấm trong công trình khi chưa có tường hào Bentonite và khi có tường hào Bentonite. Từ kết quả thực nghiệm trên mô hình so sánh khả năng chống thấm của công trình khi có và chưa có tường hào Đất – Bentonite Ứng dụng các phần mềm trong bộ Geo-Slope để tính toán thấm của tường hào cho các trường hợp khác nhau. -3Chương I: TỔNG QUAN CÁC BIỆN PHÁP CHỐNG THẤM CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 1.1 Vai trò của công tác chống thấm Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa phân chia thời gian trong năm thành 2 mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa gắn với những trận bão lũ, lụt và nước sông dâng cao hạ thấp thất thường; khi bão lũ xảy ra thường dẫn đến các công trình thủy lợi như hồ chứa, đê, đập thường xuyên phải làm việc trong trạng thái tới hạn dẫn đến mất ổn định và hư hỏng xuống cấp có khi còn sập đổ ảnh hưởng đến tài sản cũng như cuộc sống của nhân dân. Vì lẽ đó đê đập luôn là những công trình được chú trọng trong công tác khoa học thủy lợi song việc xác định những nguyên nhân hư hỏng công trình là rất khó vì công trình phải thường xuyên chịu tác dụng của nhiều yếu tố riêng biệt. Theo Middlebrooks đã tổng kết và phân tích những nguyên nhân gây ra sự cố công trình bằng đất trên thế giới cho thấy 60% những sự cố công trình đất là do thấm gây ra và khoảng 10% sự cố công trình có tác nhân kích thích từ thấm, 30% sự cố công trình do trượt mái và các nguyên nhân khác. Như vậy đối với các công trình đất nói chung và đê điều nói riêng nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hư hỏng là do tác động của dòng thấm: Dòng thấm qua nền đê, thấm qua miền dị tật, thấm tiếp giáp giữa thân và nền. Tác hại của dòng thấm là rất khó lường, không chỉ làm mất nước của các công trình trữ nước mà còn làm giảm ổn định của công trình và nền sinh ra các hiện tượng biến hình thấm đặc biệt như xói ngầm, đẩy trồi… Trong lịch sử nhiều nước đã xảy ra nhiều trường hợp hư hỏng công trình, như năm 1959 đập Manpatxê (Malpasset) của Pháp bị vỡ làm 400 người chết, trên 2000 gia đình bị thiệt hại, ước tính tổn thất lên đến 3 tỉ phrăng; năm 1963 đập vòm cao nhất thế giới Vaiont ở Italia cao 265 m bị sự cố làm 4600 người chết… Đập Machchu II ấn Độ xây dựng năm 1972, cao 29m làm 2000 người thiệt mạng. Ở Việt Nam biến hình thấm còn xảy ra nguy hiểm hơn vì đặc điểm khí hậu thất thường. Sự cố về thấm rất muôn hình muôn vẻ, nó có thể xảy ra ngay khi -4công trình mới hoàn thành: điển hình như hồ chứa nước mưa Nam Du - tỉnh Kiên Giang, khi thi công xong hồ cạn hết nước dẫn đến phải xử lý chống thấm rất tốn kém, hay như đập Cà Giây - Bình Thuận khi chưa hoàn công (1988) đã xuất hiện thấm ra ở chân mái hạ lưu với lưu lượng 5 ÷ 7(l/phút), sau đó lưu lượng tăng nhanh có nguy cơ vỡ đập. Hoặc sau một vài năm làm việc hiện tượng thấm mới xảy ra mãnh liệt gây tổn hại rất lớn đến công trình như: sự cố thấm gây vỡ đập đất của hồ chứa Suối Hành, Suối Trầu, Am Chúa-Khánh Hoà, đập Vực Tròn - Quảng Bình… là một trong những ví dụ điển hình. Đó là những đập đã bị vỡ rồi còn những đập tuy chưa vỡ nhưng phải xử lý thấm rất tốn kém như đập Dầu Tiếng-Tây Ninh, Easoup thượng - Đắc Lắc…, rồi một loạt hồ chứa bị sự cố thấm phải hạ thấp MNDBT như hồ Phú Ninh, hồ Đồng Mô - Ngải Sơn để hạn chế hiện tượng xói ngầm và dòng thấm thoát ra mái quá cao gây mất ổn định mái hạ lưu đập. Một số công trình bị hư hỏng do dòng thấm rất mạnh gây hiện tượng sủi đất ở nền đập như: đập Đồng Mô-Hà Tây, Suối Giai Sông Bé, Vân Trục - Vĩnh Phúc… Hiện tượng thấm mạnh sủi nước ở vai đập Khe Chè - Quảng Ninh, Ba Khoang - Lai Châu, Sông Mây - Đồng Nai…, thấm mạnh ở nơi tiếp giáp giữa tràn và cống như đập Vĩnh Trinh - Đà Nẵng… Hình 1.1 Mạch sủi rất mạnh ở hạ Hình 1.2 Mái hạ lưu đập Am Chúa lưu đập Am Chúa - Khánh Hoà. Những tác hại của dòng thấm có thể gây ra mất an toàn, giảm tuổi thọ công trình nên khi thiết kế cần phải nghiên cứu kỹ bài toán thấm để tìm ra các biện pháp chống thấm phù hợp cho từng công trình cụ thể. -51.2 Các sự cố công trình do dòng thấm gây ra 1.2.1 Một số sự cố đê 1.2.1.1 Sự cố đê ở vùng sông cổ Ở những tuyến đê cắt ngang qua lòng sông cũ thường xảy ra thường xảy ra hiện tượng thấm lan mạnh làm tràn nước cả một vùng rộng lớn sau đê. Hiện tượng thấm lan này thường kèm theo xói ngầm cơ học và trôi đất ở nền đê vào hạ lưu, phá hoại kết cấu nền và dẫn đến sự lún sập đê trong mùa lũ 1.2.1.2 Sự đâm xuyên thủy lực qua tầng đất cứng Trong nền đê thường có đất rắn chắc, có hệ số thấm nhỏ ở chân đê. Vào mùa lũ khi chênh lệch cột nước trong sông và trong đồng lớn, dòng thấm có cột nước áp lực lớn có thể dẫn đến sự đâm xuyên thủy lực qua tầng sát đê làm phá vỡ kết cấu nền đê. 1.2.1.3 Sự nứt gãy nền đê và thân đê Đê được xây dựng trên phạm vi rộng nên có thể đặt vào các loại nền có chỉ tiêu cơ lý khác nhau, mức độ rắn chắc không đồng đều. Sau khi xây dựng xong tuyến đê sẽ xuất hiện hiện tượng lún không đều làm cho kết cấu thân đê kể cả nền đê bị nứt nẻ, dưới tác động của dòng thấm tuyến đê rất dễ bị mất ổn định 1.2.1.4 Sự cố thấm ở chân mái hạ lưu Dòng thấm khi chảy qua thân đê, đập có thể gây ra xói ngầm làm trôi các hạt cát trong thân đê, đập gây sụt lún không đều, mặt khác dưới tác dụng của dòng thấm mái hạ lưu đê, đập có thể xảy ra sạt trượt, lở mái. 1.2.2 Nguyên nhân gây ra các sự cố đê Xét mặt cắt đại diện sau Hình 1.3: Mặt cắt ngang đê đại diện -6- 1.2.2.1 Mùa khô: Mực nước sông dao động chung quanh MNK thấp hơn đáy lớp phủ lúc này nước ngầm từ tầng thấm nước bổ sung cho sông. Như vậy đê giống như đường giao thông được đắp cao trên nền 2 lớp. Các dạng khả năng phá hoại là sự trượt của 2 mái dốc phía sông và phía đồng dưới tác dụng trọng lượng bản thân. Sự trượt này có thể trượt nông chỉ trên mái dốc , có thể trượt sâu cùng một phần nền 1.2.2.2 Mùa lũ: Mực nước sông mùa lũ dâng cao tạo thành các dòng thấm bao gồm: Hình 1.4: Dòng thấm qua thân đê và nền đê - Dòng q 1 từ sông vào lớp thấm R R - Dòng q 2 từ trên xuống lớp thấm qua lớp phủ R R - Dòng q 3 đi qua thân đê R R - Dòng q 4 từ trong lớp thấm đi ra phía đồng qua lớp phủ R R - Dòng q 5 đi trong lớp thấm phía đồng R R * Với thân đê: Hình 1.5: Trượt mái và nền đê -7• Trượt mái dốc dưới tác dụng của áp lực thấm trong thân đê và chiều sâu mực nước phía sông. Đường bão hòa trong thân đê thường dâng cao và ra trên mái phía đồng (điểm A). Đoạn AB là đoạn nước thấm rỉ ra trên mái phía đồng, gradient ra của dòng thấm ở đây thường lớn có thể gây xói lở đất đoạn AB. Nước rỉ rịn ra từng vùng ở mái đê, nước chảy chậm không mang theo đất hoặc phù sa, loại này gọi là rỉ rịn nước trong. Hiện tượng rỉ rịn nước trong phát triển dần, nước rỉ rịn nhiều hơn có kéo theo các hạt đất, cát ở than đê ra ngoài, loại này gọi là rỉ rịn nước đục. Dù là rỉ rịn nước trong hay nước đục đều phải phát hiện sớm và sửa chữa ngay. Hiện tượng này thường xảy ra ở những chỗ mặt cắt đê chưa đủ độ dày hoặc đất đắp không được dầm nén kỹ, hoặc trong thân đê có các loại động vật đục khoét làm tổ mà chưa được phát hiện và xử lý hết trong mùa khô. • Trong trường hợp mực nước lũ rút xuống nhanh mái đê phía sông có thể bị trượt dưới tác dụng của dòng thấm đi ngược về phía mái dốc Hình 1.6: Dòng thấm trong thân đê khi mực nước rút nhanh Có trường hợp thân đê có tính không đồng nhất lớn do việc đắp dầy và tôn cao trong nhiều năm, nhiều thời kỳ việc đắp đê có tính chất kê ba chồng đống không có sự đầm nện theo quy chuẩn. Với một mặt cắt đê không đồng nhất như vậy sự thấm không tuân theo phương trình thấm trong đê. Do vật đào hang (chuột, mối…): Khi thân đê bị mối làm tổ tạo thành các hang rỗng các rãnh ngầm , khi lũ lên nước rò rỉ thoát ra mang theo các hạt đất nhỏ làm rỗng thân đê. Sự cố này rất nguy hiểm nếu không phát hiện kịp. Sự cố tổ mối có thể diễn ra theo 2 khuynh hướng: -8- Nước rò rỉ qua các đường dẫn mối vào và cá c đường dẫn mối ra, mức độ rò rỉ ngày càng tăng cuốn theo đất cát gây ra sập tổ dẫn đến sự cố vỡ đê - Cũng có khi không thấy dấu hiệu rò rỉ cuống theo các vụn đất nhỏ màu hung thẫm, có điểm trắng của lõi tổ mối , nước trong tổ mối ngày càng dâng cao ép không khí lên vòm tổ, làm cho tổ mối bị đột ngột vỡ sập xuống gây lên sự cố vỡ đê. • Tại những chỗ có cống lấy nước qua đê hoặc trạm bơm đặt trên đê chỗ tiếp giáp giữa các công trình bê tông và đất thường có dòng thấm tập trung Hình 1.7: Dòng thấm trong thân đê dọc theo cống lấy nước Tại những vị trí khe nối khi thân đê lún không đều xuất hiện các khe rỗng làm nước từ thân đê thấm vào cống Hình 1.8: Dòng thấm trong thân đê tại vị trí khe nối cống lấy nước * Với nền đê: Dòng thấm trong lớp thấm nước K2 trong nền đê gây áp lực thấm tác dụng lên đáy của lớp phủ ít thấm. Chính áp lực này gây nên hiện tượng mạch đùn, mạch sủi và 1 số biến dạng thấm khác ở phía đồng -9- Hình 1.9 Sự hình thành mạch đùn, mạch sủi Hiện tượng mạch đùn. mạch sủi xuất hiện từ chân đê phía đồng trở ra, có khi cách chân đê hàng trăm mét, nhiều mạch sủi xảy ra trên một diện tích gọi là bãi sủi. Sở dĩ có mạch sủi là do nước thấm qua nền đê với áp lực lớn, gặp chỗ tầng đất phủ ở gần chân đê yếu nước đùn lên thành mạch sủi, bãi sủi. Mạch sủi, bãi sủi thường xảy ra ở những nơi nền đê là đất cát, tầng đất phủ bị đào để đắp đê, nung gạch ngói hoặc do bom phá hoại hoặc ở đầm, ao, thùng đấu, kênh mương….gần chân đê. Kinh nghiệm cho thấy rằng ở những nơi có mạch sủi, bãi sủi… thì cây, cỏ, lúa, mạ thường xanh, tốt hơn. Những chỗ có mạch sủi ở đầm, ao, thùng đấu, ruộng trũng…thì mặt nước có tăm sủi liên tục và nước thường mát hơn ở những chỗ khác. Mạch sủi, bãi sủi phát triển như sau: Đầu tiên trên mặt đất xuất hiện những lỗ sủi nhỏ bằng đồng xu đồng thời có những hạt cát nhỏ bị nước cuốn nhảy lên, nhảy xuống trong miệng những lỗ sủi, mạch sủi. Nếu mạch sủi, bãi sủi không được xử lý ngay sẽ phát triển lớn dần các hạt cát bị xói trôi ra ngoài hình thành các vòng cát bao quanh miệng. Khi lũ tiếp tục lên cao, nước đùn lên càng mạnh có khi phun cao hơn mặt đất 0,5-0,6m mang theo nhiều đất, cát và đất ở xung quanh bị sụt dần hình thành những giếng phụt. Mạch sủi, bãi sủi và giếng sụt là những hiện tượng có thể gây nguy hiểm nghiêm trọng cho đê nhất là khi nó ở gần chân đê Đê có nhiều dạng mất ổn định nhưng sự mất ổn định nguy hiểm nhất mà nhiều nơi gặp phải là sự mất ổn định do dòng thấm không ổn định gây ra trong nền, sự phát sinh dòng thấm này chính là do mực nước sông dao động thất thường bởi chế độ thủy văn dòng chảy vào mùa lũ tạo nên và gây ra hiểm họa . -10Xét về mặt ổn định , thấm kéo dài sẽ ảnh hưởng xấu tới nề n đê, khả năng thẩm lậu đê sẽ tăng nhanh ở những đoạn không có bãi phủ phía sông . Đất đắp đê ngâm nước lâu ngày trong trạng thái bão hòa , chảy nhão sẽ dẫn đến các chỉ tiêu cơ học như lực kháng cắt , lực dính giảm nhỏ gây r a điều kiện bất lợi về ổn định cho đê, lũ kéo dài còn làm gia tăng áp lực nước dưới đất đối với loại nền đê có lớp thông nước tốt. Theo thống kê của cục PCLB & và quản lý đê điều sự cố đê điều Bắc Bộ thì số điểm xuất hiện sự cố đê có liên quan trực tiếp đến thấm qua thân và nền đê chiếm 95%. Chính vì vậy việc nghiên cứu tính toán dòng thấm không ổn định qua thân và nền đê và tính toán ổn định của thân và nền đê có ý nghĩa quan trọng trong việc chọn các b iện pháp khắc phục nhằm nâng cao ổn định công trình đê. 1.3 Phân tích ưu nhược điểm của các biện pháp chống thấm cho đê Quá trình phát sinh sự cố đê mạch đùn, mạch sủi phụ thuộc chủ yếu vào áp lực dòng thấm trong mùa mưa lũ và chiều dày lớp phủ thấm nước yếu phía trong đê. Vì vậy các giải pháp xử lý đã được sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam đều nhằm mục đích giảm gradien áp lực thấm, tăng cường áp lực hữu hiệu để giữ ổn định thân và nền đê. 1.3.1 Giải pháp xử lý bằng biện pháp đắp sân phủ và phản áp Căn cứ vào địa chất nền đê và các sự cố diễn biến qua các năm, giải pháp xử lý sự cố đê bằng biện pháp đắp phản áp nền đê thường được áp dụng trong các trường hợp sau: - Đê trên nền cát bụi, á cát có khả năng xói ngầm và có hệ số thấm K≤10-3 cm/s hoặc nền đê có lớp đất có cường độ khá cao, hệ số thấm nhỏ. - Ở thượng lưu và hạ lưu đê lớp đất bị đào bới thành thùng đấu , ao hồ sát chân đê - Các sự cố mạch đùn, mạch sủi ở hạ lưu đê có tính phổ biến - Nền đê có lớp đất tốt nhưng rất mỏng từ 1÷3 m phía dưới là các loại đất có tính thấm cao, đất yếu chiều dày lớn. -11• Các hình thức đắp gia tải - Gia cố đê bao gồm đắp sân phủ thượng lưu: sân thượng lưu được đắp bằng đất á sét có hệ số thấm nhỏ và đầm chặt. Giải pháp này chỉ áp dụng ở những nơi không có dân cư, bãi sông rộng, lớp tầng phủ quá mỏng, lớp thấm nước thông trực tiếp với nước sông. Chiều dài đắp sân phủ theo mặt cắt ngang thay đổi từ 30÷50 m S©n phñ th­îng l­u Hình 1.10: Giải pháp đắp sân phủ thượng lưu - Gia cố đê bằng đắp phản áp hạ lưu: Đắp phản áp hạ lưu chiều dài theo mặt cắt ngang từ 30 ÷ 50m không có tác dụng chống thấm mà chỉ có tác dụng ổn định thấm (tăng gradient cho phép [J]) nhưng chống đẩy bục tầng phủ , mạch đùn, mạch sủi, và ổn định trượt mái đê. Ph¶n ¸p h¹ l­u Hình 1.11: Giải pháp đắp phản áp hạ lưu Ưu điểm của phương pháp ổn định nền và mái là rẻ tiền Nhược điểm: không thể áp dụng cho khu vực hạ lưu là khu vực dân cư. 1.3.2 Giải pháp xử lý bằng công nghệ khoan phụt vữa Đây là công nghệ gia cố thân đê và nền đê mới được áp dụng rộng rãi trong vài năm gần đây. Trong tương lai cùng với biện pháp gia cường nâng cao ổn định đê khác nó có thể trở thành một trong các biện pháp chủ yếu và chiến lược trong nâng cao ổn định thấm cho nền đê và đặc biệt là thân đê. Để áp dụng -12nhu cầu ngày càng cao về chất lượng, khối lượng công nghệ khoan phụt gia cố đê ngày càng được nghiên cứu hoàn thiện đồng bộ từ trang thiết bị, vật liệu, quy trình khoan phụt cũng như chế độ giám sát và kiểm tra chất lượng khoan phụt. Hình 1.12: Sơ đồ công nghệ khoan phụt vữa Biện pháp này rất phù hợp cho việc xử lý chống thấm cho những đoạn đê có hệ số thấm K > 0,5.10-4 cm/s. Việc khoan phụt thực hiện từ đỉnh đê xuống P P hết chiều cao thân đê 8÷10m về phía thượng lưu thành 2 hàng cách nhau 1,5÷2m và so le nhau khoảng cách các hố 1÷1,5m tạo màn chống thấm với chiều dày 1,3÷1,5 m suốt dọc thân đê hoặc nền đê. Khoan phôt v÷a t¹o mµng chèng thÊm Hình 1.13: Giải pháp khoan phụt vữa Dung dịch tạo màng là vữa xi măng - đất sét (Bentonite) có thể pha thêm với 10% vôi bột và 5% dầu hỏa. Ngoài việc gắn kết đê đồng nhất chống thấm tốt còn triệt tiêu hang động vật và tổ mối. trước khi khoan phụt đại trà phải -13khoan thí nghiệm nhằm tìm ra các số liệu thiết kế hợp lý, tiêu chuẩn kiểm tra đạt K ≤ 0,5.10-4cm/s P P - Ưu điểm: R R + Đơn giản dễ thực hiện + Các thiết bị dễ chế tạo, có thể di chuyển dễ dàng trên bề mặt đê + Dung dịch được lấp nhét vào các khe nứt và hang hốc khuyết tật trong thân và nền đê, hạn chế đáng kể sự thẩm lậu, góp phần nâng cao ổn định đê. - Nhược điểm: + Quá trình trộn dung dịch kéo dài, khối lượng dung dịch một mẻ trộn chỉ được khoảng 0,5-0,7m3. Nếu một hố khoan cần bơm ép khoảng 4-:-5 m3 P P P P dung dịch thì thời gian bơm ép kéo dài tới vài giờ + Thiết bị khoan phụt còn thủ công, khó khống chế được các thông số kỹ thuật trong khoan phụt và năng suất khoan phụt bị hạn chế 1.3.3 Giải pháp xử lý bằng giếng giảm áp hạ lưu Hệ thống giếng giảm áp nhằm điều khiển áp lực thủy động ở nền đê sao cho áp lực nước không phá vỡ được trạng thái cân bằng thủy lực ở nền GiÕng khoan gi¶m ¸p Hình 1.14: Giải pháp giếng giảm áp Giếng giảm áp được xây thành từng cụm độc lập hoặc liên hoàn gần chân đê phía đồng nhằm giảm áp lực ở những chỗ đất phủ tự nhiên là lớp đất ít thấm mỏng trên lớp cát mà có quan hệ trực tiếp với nước sông. Việc xây dựng giếng giảm áp và các rãnh tiêu nước ở chân đê là biện pháp công trình được yêu cầu để khống chế áp lực nước lỗ rỗng trong mùa lũ. Áp lực nước lỗ rỗng này là nguyên nhân gây ra hiện tượng đùn cát, cát sủi ở phía đồng và cũng là nguyên