phần mở đầu) Do liên tiếp xảy ra hiện tượng sạt trượt nên đê hữu sông Chu đoạn từ K38+700 đến K39+300 luôn được xem là một trong các trọng điểm phòng chống lụt bão của tỉnh Thanh Hóa. Nguyên nhân gây sạt lở Theo kết quả khảo sát hiện trạng, thu thập tài liệu, phân tích báo cáo khảo sát địa hình, địa chất và phân tích mô phỏng bài toán tính thấm và ổn định đê theo phương pháp phần tử hữu hạn với nhiều trường hợp, có thể rút ra những nhận xét dưới đây: Nguyên nhân thấm trên đoạn đê từ K38+700 đến K39+300 đê hữu sông Chu là do trong nền đê có các lớp đất có tính thấm mạnh thông từ đồng sang sông kết hợp với chênh lệch mực nước giữa hai phía sông và đồng. Các giải pháp thiết kế bảo vệ cho đoạn đê sông Chu 1. Tổng quát về các giải pháp xử lý chống thấm cho đê hiện có 1.
Kéo dài đường thấm bằng sân phủ chống thấm a. Sân phủ chống thấm ngoài đê.1: Giải pháp sân phủ chống thấm ngoài đê 7 b. Sân phủ chống thấm trong đê.2: Giải pháp sân phủ chống thấm trong đê. Đối với công trình đê, đây là giải pháp cơ bản thường được áp dụng phổ biến.
Sân phủ chống thấm như hình vẽ thường được đắp bằng các loại đất dính có độ thấm nước nhỏ. Giải pháp này nhằm làm giảm gradient áp lực thấm tác dụng lên tầng phủ, đảm bảo điều kiện ổn định thấm cho nền cũng như ổn định thân đê. Biện pháp này đặc biệt cần thiết khi có các ao hồ, thùng đấu gần chân đê, cần san lấp trả lại tầng phủ và đắp tăng cường chống thấm trực tiếp từ chân đê vào nền đê thấm nước mạnh. Tuy vậy trong trường hợp tầng phủ ngoài đê phía sông đã tương đối dày, chất lượng đất á sét đã tương đối tốt, thì việc tăng cường bằng đắp thêm sân phủ phía sông sẽ có hiệu quả rất thấp.
Giải pháp sân phủ chống thấm còn cho phép kết hợp việc xây dựng các công trình phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế khác trên sân phủ sau khi đã xây dựng. Giải pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ thi công, giá thành rẻ. Nhược điểm cơ bản của giải pháp là phạm vi xử lý thường phải rộng, ảnh hưởng nhiều đến diện tích canh tác ven đê và sinh sống của nhân dân các làng ven đê. Giải pháp này có thể áp dụng ở nơi có dải đất ven đê rộng và không có dân cư sinh sống và thuận lợi cho thi công và xây dựng.
Giải pháp đắp cơ phản áp tiêu nước phía trong đê Hình 1.3: Giải pháp cơ phản áp tiêu nước phía trong đê Cơ phản áp tiêu nước trong đê có tác dụng giảm gradient áp lực thấm, tăng cường áp lực hữu hiệu cho lớp phủ thấm nước yếu nhưng vẫn tạo điều kiện cho nước thoát qua thuận lợi để giảm áp lực thấm. Ưu điểm của giải pháp này là giá thành khá rẻ dễ thi công. Tuy nhiên khi thi công cần phải chọn lọc vật liệu đắp đảm bảo thoát nước tốt. Nhược điểm của giải pháp đắp cơ phản áp tiêu nước là phạm vi xử lý phải rộng, ảnh hưởng nhiều đến diện tích canh tác và đất ở của nhân dân ven đê.
Giải pháp này có thể áp dụng ở nơi có dải đất phía trong đê đủ rộng không có dân cư sinh sống, thuận lợi cho thi công xây dựng. Kéo dài đường thấm bằng tường chống thấm dưới nền đê Hình 1.4: Giải pháp tường chống thấm Xây dựng tường chống thấm trong tầng chứa nước là giải pháp kỹ thuật được áp dụng khá phổ biến nhằm kéo dài đường viền thấm, giảm gradient áp lực gây biến 9 dạng thấm phía trong đê. Ưu điểm của giải pháp là có thể ngăn hoặc kéo dài đường thấm, giảm gradient áp lực thấm, không chiếm diện tích đất ven đê, dễ sử dụng và ổn định lâu dài. Nhược điểm của giải pháp là công nghệ thi công phức tạp, giá thành thi công cao, đặc biệt là khi chìều sâu tầng chứa nước cần xử lý lớn thì rất khó áp dụng.
Giải pháp này có thể áp dụng cả nơi có diện tích đất ven đê hạn hẹp, đặc biệt có hiệu quả trong trường hợp tầng chứa nước có chiều dày không lớn. Giải pháp khoan phụt nền đê Hình 1.5: Giải pháp tạo màng chống thấm. Bơm phụt dung dịch sét, xi măng, silicat… tạo màng chống thấm trong tầng chứa nước với mục đích tăng cường sức cản thấm của trầm tích chứa nước, kéo dài đường thấm, nâng cao độ bền của trầm tích dưới nền đê. Ưu điểm của giải pháp là không chiếm diện tích đất ven đê, đơn giản, dễ sử dụng, đây là giải pháp có hiệu quả trong trường hợp nền đê có tầng thấm nước mạnh có chiều dày mỏng nằm trên tầng không thấm.
Nhược điểm của giải pháp là khi nền đê có tầng thấm nước mạnh với chiều dày không có giới hạn thì giải pháp này hiệu quả chống thấm rất thấp. Hơn nữa, các điều kiện kỹ thuật và quy trình phụt vữa gia cố thân và nền đê rất phức tạp, chi phí cho khoan phụt rất tốn kém. Giải pháp này có thể áp dụng ở những nơi mà điều kiện cấu trúc nền cho phép. Thực tế, chiều dày tầng cát thường khá lớn, từ 10 đến 30m, thậm chí 60m, cho nên tính khả thi của biện pháp này rõ ràng hạn chế.
Giải pháp làm hệ thống giếng giảm áp hạ lưu a. Giải pháp giếng giảm áp nông Hình 1.6: Giải pháp giếng giảm áp nông b. Giải pháp giếng giảm áp sâu Hình 1.7: Giải pháp giếng giảm áp sâu Xây dựng giếng giảm áp kết hợp với rãnh thoát nước ngang có tác dụng thoát nước dưới đất, giảm áp lực thấm tác dụng lên lớp phủ thấm nước yếu phía trong đê. Giếng giảm áp gồm 2 loại: Giếng nông và giếng sâu.
Ưu điểm của giải pháp giếng giảm áp là có thể làm giảm mạnh áp lực thấm tác dụng lên tầng phủ thấm nước yếu phía trong đê, đặc biệt là giải pháp giếng nông giảm áp có chi phí giá thành thấp, thời gian thì công ngắn, diện tích đất chiếm dụng để xây dựng nhỏ. Nhược điểm của giải pháp này là kỹ thuật thi công phức tạp (đặc biệt là khi xây dựng giếng giảm áp sâu), trong quá trình sử dụng cần tiến hành duy tu, bảo dưỡng thường xuyên, độ tin cậy của giải pháp phụ thuộc vào quá trình thi công và bảo trì. Giải pháp có thể áp dụng ở tất cả những nơi mà điều kiện thi công cho phép. Xây dựng các tuyến đê quây giảm cấp phía trong đê Hình 1.8: Xây dựng các tuyến đê quây giảm cấp phía trong đê Dựa vào địa hình khu vực xây dựng các tầng đê quây giảm cấp phía trong đê tạo ra một cột nước trên diện rộng để làm giảm áp lực thấm phía trong đê cho các đoạn đê xung yếu.
Ưu điểm của giải pháp này là có thể áp dụng đối với bất kỳ dạng cấu trúc nền nào. Nó tận dụng lớp nước được trữ trong các đê quây phía trong đê làm cơ phản áp. Nhược điểm của giải pháp là nếu thiết kế và thi công không tốt, mạch đùn, mạch sủi vẫn xảy ra thì xử lý rất khó khăn và nguy hiểm. Giải pháp có thể áp dụng đối với khu vực có địa hình phù hợp, phạm vi cần xử lý nhỏ, không có dân cư trong dải đất ven đê cần xử lý.
Tạo tầng lọc ngược, dâng cao mực nước nơi dòng thấm xuất lộ 1 : Cát hạt trung – thô 2: Sỏi (sạn) 3: Cuội (dăm) Hình 1.9: Ứng cứu sự cố bằng tầng lọc ngược Trong trường hợp đang xảy ra sự cố xuất hiện các mạch sủi, giải pháp tạo tầng lọc ngược kết hợp dâng cao mực nước nơi dòng thấm xuất lộ là một giải pháp hữu hiệu, được áp dụng phổ biến hiện nay. 12 Ưu nhược điểm của giải pháp là có thể xử lý trong tình huống cấp bách bảo vệ ổn định nền đê. Nhược điểm của nó là không có tác dụng lâu dài, mang tính tạm thời. Vì vậy, cần phải xử lý lại sau khi sự cố đã qua và phải áp dụng các giải pháp khác có độ tin cậy cao và hiệu quả hơn.
Các hiện tượng xảy ra và lựa chọn biện pháp xử lý hiệu quả cho khu vực nghiên cứu Hiện tượng thấm tại trên tuyến đê hữu sông Chu đoạn từ K38+700 đến K39+300 là hiện tượng thấm từ đồng ra sông (thấm ngược). Do địa hình khu vực dự án phía sông cơ đê rất hẹp, chân đê gần như sát với dòng chảy nên các giải pháp tác động đến vùng hạ lưu của dòng thấm (chân đê phía sông) như: làm hệ thống giếng hạ áp, tạo tầng lọc ngược, nâng cao mực nước hạ lưu, xây dựng các tuyến đê quây giảm cấp phía trong đê,. là không khả thi. Biện pháp khoan phụt vữa gia cố thân đê cũng đã được địa phương nghiên cứu thực hiện nhưng hiện nay không cho hiệu quả tốt.
Dòng thấm vẫn có diễn biến xấu, phức tạp, ảnh hưởng đến an toàn của tuyến đê. Khu vực phía đồng của đoạn đê nghiên cứu hiện nay rất nhiều ao hồ, và ruộng lúa nước, đây là một trong nguồn nước thấm ra phía sông về mùa khô. Các ao hồ này hiện tại được xử dụng để nuôi cá giống và cá thương phẩm, là nguồn thu chính của nhân dân khu vực dự án nên giải pháp lấp ao hồ, tạo tầng phản áp phía thượng lưu, chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ nuôi cá, trồng lúa nước sang trồng cây màu,. sẽ gây tác động tới diện tích lớn, ảnh hưởng nhiều đến đời sống dân sinh, khó có thể thực hiện ngay.
Phía ngoài chân đê phía đồng, trong kênh tưới B9 hiện nay tồn tại một thềm cơ hẹp có chiều rộng trung bình từ 10 đến 20m. Nếu sử dụng giải pháp xây tường chống thấm thì tường chống thấm có thể đặt tại vị trí này mà không ảnh hưởng đến dân sinh. Do vậy, đây là giải pháp phù hợp nhất để chống thấm ngược cho đê hữu sông Chu đoạn từ K38+700 đến K39+300. Thực chất của việc giải quyết vấn đề này là chúng ta phải tiến hành giải quyết bài toán thấm và ổn định tổng thể của khu vực nghiên cứu.
13 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN TRẠNG THÁI THẤM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA ĐOẠN ĐÊ XUNG YẾU 2. Các phương pháp giải bài toán thấm của đoạn đê\ 2. Tính thấm bằng phương pháp giải tích 2. Phương pháp cơ học chất lỏng Phương pháp này do Viện sĩ N.Pavlôpxki khởi xướng và đạt được lời giải chính xác cho một số bài toán thấm có biên đơn giản.