Luận văn thạc sĩ nghiên cứu biện pháp chống thấm gia cố thân đê tả hồng đoạn k27 500 k64 126 huyện đông anh thành phố hà nội

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu biện pháp chống thấm gia cố thân đê tả Hồng đoạn K27+500 - K64+126, huyện Đông Anh, Hà Nội, đảm bảo an toàn đê điều.

• Tác giả: Nguyễn Quốc Ân
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Xuân Roanh
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy
• Đề tài: Nghiên Cứu Biện Pháp Chống Thấm Gia Cố Thân Đê Tả Hồng Đoạn K27+500 - K64+126, Huyện Đông Anh, Thành Phố Hà Nội
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG HỒNG
• 1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.1.3. Đặc điểm địa chất
• 1.1.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn
• 1.1.5. Điều kiện dân sinh, kinh tế xã hội lưu vực sông Hồng
• 1.2. HIỆN TRẠNG CỦA HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG HỒNG
• 1.2.1. Thời kỳ trước thế kỷ XIX
• 1.2.2. Tình hình xây dựng và phát triển đê điều từ đầu thế kỷ XX đến năm 1945
• 1.2.3. Phát triển và củng cố đê điều Hà Nội sau năm 1945
• 1.2.4. Giai đoạn 1975 đến nay
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN NHÂN CÁC SỰ CỐ ĐÊ SÔNG HỒNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHỐNG THẤM GIA CỐ ĐÊ SÔNG HỒNG
• 2.1. NHỮNG SỰ CỐ ĐÃ XẢY RA VỚI HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG HỒNG
• 2.1.1. Các trận lụt gây vỡ đê trong lịch sử
• 2.1.2. Một số sự cố khác đã xảy ra đối với đê sông Hồng
• 2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN XẢY RA SỰ CỐ
• 2.2.1. Nguyên nhân gây xói và sạt lở bờ sông
• 2.2.2. Lún đê và hư hỏng hệ thống công trình dưới đê
• 2.2.3. Trượt mái đê phía sông và phía đồng
• 2.2.4. Nguyên nhân quản lý
• 2.3. NGHIÊN CỨU ĐỊNH HƯỚNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHỐNG THẤM GIA CỐ ĐÊ SÔNG HỒNG
• 2.3.1. Dòng thấm và các khả năng phá hoại sự an toàn làm việc của đê
• 2.3.2. Một số biện pháp nâng cao ổn định thấm của thân và nền đê
• 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN BIỆN PHÁP ĐỂ XỬ LÝ CHỐNG THẤM ĐÊ TẢ HỒNG ĐOẠN K27+500 – K64+126, HUYỆN ĐÔNG ANH THÀNH PHỐ HÀ NỘI
• 3.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA TUYẾN ĐÊ TẢ HỒNG
• 3.1.1. Hiện trạng tuyến đê tả Hồng Thành phố Hà Nội [4]
• 3.1.2. Địa chất, địa chất thủy văn tuyến đê tả Hồng Thành phố Hà Nội
• 3.2. ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN CÁC GIẢI PHÁP AN TOÀN CHO TUYẾN ĐÊ TẢ HỒNG ĐOẠN TỪ K27+500 – K64+126
• 3.2.1. Lựa chọn đoạn đê điển hình tính toán
• 3.2.2. Các trường hợp tính toán cụ thể và biện pháp xử lý
• 3.2.3. Phân tích lựa chọn giải pháp hợp lý để chống thấm cho đê tả Hồng
• 3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng quan về luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu biện pháp chống thấm gia cố thân đê tả Hồng đoạn K27+500 - K64+126, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội” được thực hiện bởi tác giả Nguyễn Quốc Ân. Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu và đề xuất các biện pháp chống thấm và gia cố thân đê nhằm đảm bảo an toàn cho tuyến đê tả Hồng. Tác giả đã nhận được sự hỗ trợ từ các chuyên gia và giảng viên tại Trường Đại học Thủy Lợi, đặc biệt là PGS.TS Lê Xuân Roanh và TS Phạm Thanh Hải. Luận văn được hoàn thành với mục tiêu góp phần ổn định đường bờ sông, phát triển bền vững dân cư, và đảm bảo an toàn trong mùa mưa lũ.

1.1. Mục đích của luận văn

Mục đích chính của luận văn thạc sĩ là phân tích các đặc điểm thủy văn, dòng chảy trên sông Hồng ảnh hưởng đến sự làm việc của tuyến đê. Nghiên cứu các nguyên nhân và nhân tố ảnh hưởng đến sự cố đê sông Hồng, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật xử lý sự cố. Luận văn cũng tập trung vào việc tính toán và lựa chọn các biện pháp gia cố thân đê phù hợp để xử lý chống thấm cho đê tả Hồng.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Tác giả sử dụng phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập số liệu, và phân tích lý thuyết. Phần mềm Geo-Slope được áp dụng để tính toán các trường hợp cụ thể, giúp mô phỏng và đánh giá hiệu quả của các biện pháp chống thấm và gia cố đê. Cách tiếp cận này đảm bảo tính chính xác và khoa học trong việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật.

II. Hiện trạng và nguyên nhân sự cố đê sông Hồng

Luận văn phân tích hiện trạng của hệ thống đê sông Hồng, đặc biệt là tuyến đê tả Hồng đoạn K27+500 - K64+126. Tác giả chỉ ra các sự cố đã xảy ra như lún đê, sạt lở bờ sông, và hiện tượng rò rỉ nước ở chân đê. Các nguyên nhân chính bao gồm địa chất phức tạp, chế độ thủy văn biến động, và quản lý chưa hiệu quả. Những sự cố này đe dọa nghiêm trọng đến an toàn của hệ thống đê và khu vực dân cư xung quanh.

2.1. Nguyên nhân sự cố

Các nguyên nhân chính dẫn đến sự cố đê sông Hồng bao gồm xói mòn và sạt lở bờ sông, lún đê do nền đất yếu, và hiện tượng trượt mái đê. Ngoài ra, việc quản lý và bảo trì hệ thống đê chưa được thực hiện hiệu quả cũng là một yếu tố quan trọng. Tác giả đã phân tích chi tiết từng nguyên nhân và đưa ra các giải pháp kỹ thuật để khắc phục.

2.2. Định hướng giải pháp

Dựa trên phân tích nguyên nhân, tác giả đề xuất các giải pháp kỹ thuật chống thấm và gia cố đê như sử dụng tường hào xi măng-bentonite, đắp phản áp, và giếng giảm áp. Các giải pháp này nhằm nâng cao ổn định thấm của thân và nền đê, đảm bảo an toàn cho hệ thống đê trong điều kiện thủy văn phức tạp.

III. Áp dụng kết quả nghiên cứu

Luận văn đã áp dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn biện pháp chống thấm phù hợp cho tuyến đê tả Hồng đoạn K27+500 - K64+126. Tác giả đã tính toán và phân tích các trường hợp cụ thể, sử dụng phần mềm Geo-Slope để mô phỏng hiệu quả của các giải pháp. Kết quả cho thấy việc kết hợp các biện pháp như tường hào xi măng-bentonite và đắp phản áp mang lại hiệu quả cao trong việc ổn định thân đê và ngăn chặn hiện tượng thấm.

3.1. Lựa chọn giải pháp

Tác giả đã lựa chọn các biện pháp chống thấm phù hợp dựa trên đặc điểm địa chất và thủy văn của tuyến đê. Các giải pháp được đề xuất bao gồm tường hào xi măng-bentonite, đắp phản áp, và giếng giảm áp. Mỗi giải pháp được tính toán và đánh giá kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và tính khả thi.

3.2. Kết quả và kiến nghị

Kết quả nghiên cứu cho thấy các biện pháp chống thấm và gia cố đê được đề xuất có hiệu quả cao trong việc ổn định thân đê và ngăn chặn hiện tượng thấm. Tác giả cũng đưa ra các kiến nghị về việc quản lý và bảo trì hệ thống đê để đảm bảo an toàn lâu dài.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sông Hồng là hệ thống sông lớn nhất miền Bắc Việt Nam với tổng diện tích lưu vực đạt 168.600 km2, chiều dài dòng chính 1.160 km, trong đó đoạn chảy qua lãnh thổ Việt Nam là 556 km. Hệ thống đê sông Hồng có tổng chiều dài lên tới 1.314 km, đóng vai trò sống còn trong việc bảo vệ tính mạng, tài sản của hàng triệu người dân và hạ tầng kinh tế xã hội trọng điểm. Tại thành phố Hà Nội, tuyến đê tả Hồng dài khoảng 50 km từ Km27+500 đến Km77+284, trong đó đoạn từ K27+500 đến K64+126 chạy qua địa bàn huyện Mê Linh và huyện Đông Anh giữ vị trí phòng thủ xung yếu bậc nhất trước các đợt lũ sông lớn. Tuyến đê này có cao trình đỉnh đê từ +13,30 m đến +15,55 m, vượt cao trình mực nước lũ thiết kế từ 0,3 m đến 1,0 m với chiều rộng mặt đê trung bình 6 m.

Tuy nhiên, do lịch sử hình thành lâu đời với phương thức đắp đê thủ công, thân đê chứa nhiều lớp cát kẹp, đất phù sa pha tạp chất hữu cơ và ẩn chứa hàng loạt tổ mối ngầm. Khi mực nước lũ sông Hồng vượt báo động cấp 2 và cấp 3, thân đê và nền đê xuất hiện hiện tượng rò rỉ, thẩm lậu và đùn sủi nghiêm trọng. Số liệu thống kê từ năm 1994 đến năm 2003 cho thấy sự cố thấm chiếm tới 85,5% tổng số sự cố trên tuyến đê tả Hồng. Đề tài tập trung nghiên cứu cơ chế thấm, đánh giá độ ổn định thân đê và đề xuất giải pháp kỹ thuật xử lý chống thấm cho đoạn đê K27+500 đến K64+126, góp phần đảm bảo an toàn tuyệt đối cho gần 7 triệu dân Thủ đô và phát triển bền vững không gian kinh tế hai bên bờ sông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng lý thuyết thủy lực công trình ngầm và cơ học đất hiện đại. Trọng tâm nghiên cứu là lý thuyết dòng thấm trong môi trường xốp dị tính hai chiều, được thiết lập dựa trên phương trình vi phân Laplace mở rộng từ định luật Darcy. Đối với bài toán ổn định công trình, nghiên cứu áp dụng lý thuyết cân bằng giới hạn theo các phương pháp phân tích lát cắt Bishop cải tiến và Morgenstern-Price nhằm xác định hệ số an toàn chống trượt của khối đất đắp.

Thêm vào đó, lý thuyết biến hình thấm và xói ngầm cơ học của Ixtomina được sử dụng để xác định tương quan giữa hệ số không đều hạt eta với gradient thấm giới hạn của đất không dính. Bốn khái niệm chuyên ngành then chốt được làm rõ bao gồm: gradient thủy lực tới hạn gây xói ngầm, đường bão hòa thấm trong thân đê, áp lực đẩy nổi thủy động tại cửa ra của dòng thấm, và điều kiện bục vỡ tầng phủ sét bảo vệ mặt đất khi áp lực nước ngầm dưới nền vượt ngưỡng kháng tải.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp đồng bộ từ chuỗi số liệu khí tượng thủy văn lưu vực sông Hồng qua nhiều thập kỷ, hồ sơ khảo sát địa chất công trình các hố khoan sâu từ 20 m đến 40 m, và bảng thống kê chi tiết sự cố đê điều trong giai đoạn 1994 đến 2003. Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, đề tài lựa chọn mặt cắt đê điển hình tại vị trí K56+000 thuộc xã Hải Bối và xã Vĩnh Ngọc, huyện Đông Anh để đại diện tính toán cho toàn bộ 36,626 km tuyến đê nghiên cứu, kết hợp đối sánh dữ liệu địa tầng tại 10 vị trí xung yếu lân cận.

Phương pháp phân tích chủ đạo là mô phỏng số phần tử hữu hạn bằng tổ hợp phần mềm Geo-Slope chuyên dụng, gồm module SEEP/W cho bài toán thấm và module SLOPE/W cho bài toán ổn định trượt mái dốc. Lý do lựa chọn phương pháp này xuất phát từ khả năng mô phỏng chân thực các trường thấm phi tuyến phức tạp qua nhiều lớp đất dị tính và tự động xác định mặt trượt nguy hiểm nhất với độ chính xác cao hơn giải tích cổ điển. Toàn bộ quá trình khảo sát, mô hình hóa và kiểm chứng được tiến hành liên tục trong khung thời gian từ năm 2011 đến năm 2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, kết quả phân tích số tại mặt cắt hiện trạng K56+000 khi lũ sông đạt cao trình thiết kế +13,40 m chỉ ra rằng gradient thấm tại mái dốc hạ lưu đạt tới 0,287, vượt qua trị số gradient giới hạn cho phép và làm phát sinh nguy cơ bục đất đối với các tầng phủ sét có chiều dày dưới 2,48 m.

Thứ hai, thống kê thực tế khẳng định sự cố do thấm qua thân và nền đê là nguyên nhân hư hại phổ biến nhất, chiếm tỷ lệ 85,5% trên tuyến đê tả Hồng và 61,3% trên tuyến đê hữu Hồng, trong khi sự cố sụt trượt mái đê chỉ chiếm 12,9% ở đê tả và 16,0% ở đê hữu.

Thứ ba, hệ số an toàn ổn định chống trượt K của mái đê phía đồng ở trạng thái hiện trạng chỉ đạt từ 1,08 đến 1,15, thấp hơn đáng kể so với ngưỡng tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu từ 1,25 đến 1,35.

Thứ tư, khi đưa vào mô phỏng các giải pháp công nghệ màng chống thấm như tường hào xi măng bentonite hoặc cọc xi măng đất Jet-grouting phía thượng lưu, lưu lượng thấm qua thân đê giảm mạnh từ 70% đến 85%, đồng thời hệ số an toàn chống trượt K của toàn khối đê được nâng cao lên trên 1,45, đảm bảo độ an toàn làm việc lâu dài.

Thảo luận kết quả

Hiện tượng biến dạng thấm nguy hiểm trên tuyến đê tả Hồng bắt nguồn từ sự tương tác bất lợi giữa nền đất cuội sỏi áp lực cao thuộc hệ tầng Hà Nội với lớp đất đắp thân đê không đồng nhất do lịch sử đắp thủ công. Thực tế trong mùa lũ năm 1999 đã ghi nhận tới 120 giếng nước sinh hoạt của nhân dân cách chân đê 30 m đến 40 m bị sủi bọt, trong đó có 36 giếng sủi đục mang theo bùn cát. So sánh với các nghiên cứu gia cố đê trước đây và dự án chỉnh trang đê điều sử dụng nguồn vốn ADB giai đoạn 1996 đến 2002, kết quả của luận văn khẳng định giải pháp ngăn chặn dòng thấm ngay từ phía thượng lưu mang lại hiệu quả vượt trội hơn so với các biện pháp gia cố cục bộ tại hạ lưu.

Về mặt trực quan, dữ liệu nghiên cứu được trình bày chi tiết thông qua các biểu đồ phân bố đường đẳng áp SEEP/W, đồ thị quan hệ giữa hệ số hạt eta và gradient thấm giới hạn, cùng các bảng tổng hợp so sánh chỉ tiêu cơ lý và hệ số an toàn K giữa 4 phương án công nghệ khác nhau tại mặt cắt K56+000, cung cấp cơ sở kỹ thuật thuyết phục cho công tác ra quyết định đầu tư.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, thi công xây dựng màng chống thấm thẳng đứng bằng công nghệ cọc xi măng đất Jet-grouting hoặc tường hào xi măng bentonite tại mái đê phía thượng lưu đoạn K54+500 đến K58+000, hướng tới mục tiêu cắt giảm 80% lưu lượng thấm ngầm qua thân đê, hoàn thành trong thời gian 12 đến 18 tháng dưới sự quản lý của Ban Quản lý Dự án Đê điều Hà Nội.

Thứ hai, thực hiện đắp cơ phản áp phía hạ lưu kết hợp bố trí hệ thống giếng giảm áp sâu từ 15 m đến 25 m tại các khu vực trũng thấp có ao hồ áp sát chân đê, nhằm mục tiêu hạ thấp cột nước thấm từ 1,5 m đến 2,5 m và duy trì hệ số an toàn trượt K lớn hơn hoặc bằng 1,40, thực hiện trong vòng 6 đến 12 tháng bởi Chi cục Quản lý Đê điều và Phòng chống lụt bão Hà Nội.

Thứ ba, tiến hành khoan phụt vữa sét xi măng theo công nghệ KPCA nhằm lấp kín toàn bộ hệ thống tổ mối, hang rỗng và khuyết tật cơ học trong thân đê, hướng tới chỉ tiêu nâng dung trọng khô của đất đắp lên trên 1,65 g/cm3 với chu kỳ rà soát định kỳ 2 năm một lần do Hạt Quản lý Đê điều huyện Đông Anh chủ trì.

Thứ tư, lắp đặt hệ thống cảm biến đo áp tự động trong thân đê và tăng cường kiểm tra kiểm soát tải trọng nhằm ngăn chặn 100% các phương tiện vận tải vượt tải trọng 4 tấn lưu thông trái phép, duy trì thường xuyên liên tục bởi Ủy ban nhân dân huyện Đông Anh phối hợp Sở Giao thông Vận tải và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là các kỹ sư tư vấn thiết kế và chuyên gia công trình thủy, những người cần quy trình tính toán thủy lực dòng thấm và mô hình số Geo-Slope để lập hồ sơ thiết kế gia cố cho 36,626 km đê sông có điều kiện địa chất phức tạp.

Nhóm thứ hai là các cán bộ kỹ thuật thuộc cơ quan quản lý đê điều và phòng chống thiên tai, sử dụng các kết quả phân tích sự cố để xây dựng phương án ứng trực, xử lý kịp thời đối với 85,5% các trường hợp rò rỉ, đùn sủi trong mùa mưa bão.

Nhóm thứ ba là giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Xây dựng công trình thủy, khai thác bộ cơ sở lý thuyết cơ học đất, hệ tầng Đệ Tứ và phương pháp phần tử hữu hạn làm tài liệu tham khảo học thuật chuyên sâu.

Nhóm thứ tư là các ban quản lý dự án và nhà thầu xây lắp thủy lợi, tham khảo thông số kỹ thuật thi công cọc Jet-grouting, khoan phụt vữa KPCA và hệ thống giếng giảm áp sâu từ 15 m đến 25 m nhằm tối ưu hóa biện pháp thi công và dự toán chi phí.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao sự cố thấm lại chiếm tỷ lệ áp đảo 85,5% trên tuyến đê tả Hồng?

Do thân đê được đắp bằng phương pháp thủ công qua nhiều thời kỳ lịch sử, cấu tạo chứa nhiều lớp cát kẹp và tổ mối ngầm. Khi mực nước lũ dâng cao, chênh lệch cột nước từ 4 m đến 6 m tạo ra gradient dòng thấm lớn, cuốn trôi hạt đất mịn và gây rò rỉ nghiêm trọng.

Việc ứng dụng phần mềm Geo-Slope mang lại ưu thế gì trong tính toán đê điều?

Bộ công cụ SEEP/W và SLOPE/W cho phép mô phỏng chính xác trường thấm hai chiều phi tuyến và tự động xác định mặt trượt nguy hiểm nhất. Mô hình giúp đánh giá khách quan hệ số an toàn chống trượt K từ mức 1,08 ban đầu lên trên 1,45 sau xử lý.

Khi nào nên ưu tiên sử dụng cọc xi măng đất Jet-grouting thay vì đắp cơ phản áp?

Công nghệ Jet-grouting được ưu tiên tại các đoạn đê bị giới hạn mặt bằng giải phóng ở phía đồng hoặc khu dân cư tập trung đông. Phương pháp này tạo màng chống thấm kín ở thượng lưu, giảm hơn 70% lượng thấm mà không cần mở rộng chân đê.

Nguy cơ bục đất tại tầng phủ hạ lưu đê xuất hiện dưới điều kiện nào?

Hiện tượng bục đất xảy ra trong các trận lũ báo động 3 khi áp lực nước ngầm dưới nền đạt tới 5 m đến 6 m tại đáy lớp sét bề mặt mỏng hơn 2,48 m. Áp lực thủy động lớn đẩy trồi khối đất, kích hoạt quá trình xói ngầm và cát chảy.

Công nghệ khoan phụt vữa sét xi măng KPCA có vai trò gì trong gia cố thân đê?

Khoan phụt KPCA đưa vữa sét xi măng lấp đầy các khe nứt, lỗ rỗng và tổ mối trong thân đê dưới áp lực thích hợp. Biện pháp này giúp tăng dung trọng khô của khối đất lên trên 1,65 g/cm3 và triệt tiêu các đường dẫn thấm tập trung.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện nguyên nhân hư hỏng và hiện trạng thấm trên 36,626 km đê tả Hồng đoạn K27+500 đến K64+126.
• Làm sáng tỏ cơ chế dòng thấm và giải thích xác đáng tỷ lệ 85,5% sự cố thấm trên tuyến đê phòng lũ trọng yếu của Hà Nội.
• Ứng dụng thành công phần mềm Geo-Slope để lượng hóa hiệu quả giảm 70% đến 85% lưu lượng thấm của các giải pháp kỹ thuật.
• Đề xuất tổ hợp công nghệ tối ưu gồm cọc Jet-grouting, giếng giảm áp sâu 15 m đến 25 m và khoan phụt vữa sét xi măng KPCA.
• Thiết lập khung kế hoạch triển khai đồng bộ giai đoạn 2016 đến 2020 nhằm đảm bảo an toàn trước mực nước lũ lịch sử +14,13 m.

Công trình nghiên cứu mang lại đóng góp thiết thực cho công tác chỉnh trang và củng cố hệ thống đê điều Thủ đô. Các cơ quan chuyên môn và đơn vị quản lý hãy khai thác ngay tài liệu này để nâng cao hiệu quả phòng chống thiên tai trong thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. NGUYÊN NHÂN CÁC SỰ CỐ ĐÊ SÔNG HỒNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHỐNG THẤM GIA CỐ ĐÊ SÔNG HỒNG .1 NHỮNG SỰ CỐ ĐÃ XẢY RA VỚI HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG HỒNG .1Các trận lụt gây vỡ đê trong lịch sử .2Một số sự cố khác đã xảy ra đối với đê sông Hồng .2 PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN XẢY RA SỰ CỐ .1Nguyên nhân gây xói và sạt lở bờ sông .2Lún đê và hư hỏng hệ thống công trình dưới đê .3Trượt mái đê phía sông và phía đồng .4Nguyên nhân quản lý .3 NGHIÊN CỨU ĐỊNH HƯỚNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHỐNG THẤM GIA CỐ ĐÊ SÔNG HỒNG .1Dòng thấm và các khả năng phá hoại sự an toàn làm việc của đê .2Một số biện pháp nâng cao ổn định thấm của thân và nền đê .4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2. ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN BIỆN PHÁP ĐỂ XỬ LÝ CHỐNG THẤM ĐÊ TẢ HỒNG ĐOẠN K27+500 – K64+126, HUYỆN ĐÔNG ANH THÀNH PHỐ HÀ NỘI .1 ĐẶC ĐIỂM CỦA TUYẾN ĐÊ TẢ HỒNG .1Hiện trạng tuyến đê tả Hồng Thành phố Hà Nội [4] .2Địa chất, địa chất thủy văn tuyến đê tả Hồng Thành phố Hà Nội .2 ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN CÁC GIẢI PHÁP AN TOÀN CHO TUYẾN ĐÊ TẢ HỒNG ĐOẠN TỪ K27+500 – K64+126 .1Lựa chọn đoạn đê điển hình tính toán .2Các trường hợp tính toán cụ thể và biện pháp xử lý .3Phân tích lựa chọn giải pháp hợp lý để chống thấm cho đê tả Hồng.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3. 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

87 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Lượng mưa ngày lớn nhất phân bố ở các trạm đo của một số tỉnh thuộc lưu vực sông Hồng[23].1: Sự cố tuyến đê tả Hồng từ 1994 - 2003 .2: Sự cố tuyến đê Hữu Hồng từ 1994 - 2003.1: Trị số gradient thấm cho phép của đất nền [13] .2: Trị số gradient thấm cho phép của thân đê [13] .3: Hệ số an toàn ổn định chống trượt K của công trình đê đất [13] .4:Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất tại mặt cắt vị trí K56+000.5: Kết quả phân tích mặt cắt hiện trạng chưa có công trình tại vị trí K56+000 .6: Kết quả phân tích mặt cắt xử lý chống thấm bằng tường hào xi măng- bentonite phía thượng lưu tại vị trí K56+000 .7: Chỉ tiêu cơ lý lớp đất đắp phản áp .8: Kết quả phân tích mặt cắt xử lý chống thấm bằng biện pháp đắp phản áp hạ lưu tại vị trí K56+000 .9:Kết quả phân tích mặt cắt xử lý chống thấm bằng giếng giảm áp hạ lưu tại vị trí K56+000 .10:Kết quả phân tích mặt cắt xử lý chống thấm bằng bằng cọc xi măng đất phía thượng lưu thi công theo phương pháp Jet-grouting tại vị trí K56+000. 83 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Bản đồ lưu vực sông Hồng .1: Đê Yên Phụ trong trận lũ lịch sử năm 1971 .2: Sạt lở bờ tả sông Hồng tại K66+650 phường Ngọc Lâm, quận Long Biên, Hà Nội (tháng 7/2010) .3: Sạt lở khu vực kè Hồng Hậu, tuyến đê Hữu Hồng từ K29+850 – K30+050 phường Phú Thịnh (Sơn Tây) .4: Hiện tượng xói xói lở bờ sông tại khu vực bến đò Vân Phúc, xã Vân Phúc, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội .5: Dòng chảy tại đoạn sông cong .6: Quan hệ giữa η và F(η).7: Sự cố mất ổn định đê ở vùng có công trình qua đê.8: Mô tả sự cố trượt mái do đê nằm trên nền đất yếu .9: Khả năng sự cố ở vùng tiếp giáp khi tôn cao đê .10: Biểu đồ quan hệ Jgh ̴ ŋ, [J] ̴ ŋ.11: Sơ đồ tính toán đẩy trồi đất ở hạ lưu công trình .12 : Sơ đồ tính toán ổn định thấm cục bộ nền đê .13: Sơ đồ tính toán gradient thấm ở mặt dốc đê đất trường hợp hạ lưu không có nước, nền thấm nước .14: Sơ đồ tính toán gradient thấm ở mặt dốc đê đất trường hợp hạ lưu có nước, nền thấm nước. Sơ đồ bố trí tuyến lỗ khoan .16: Sơ đồ bố trí các lỗ khoan phụt gia cố thân đê .17: Sơ đồ trình tự khoan phụt vữa .18: Mô tả quá trình thi công công nghệ KPCA .19: Phạm vi ứng dụng hiệu quả của các loại công nghệ khoan phụt .20: Sơ đồ tính toán bề dầy khối phản áp sau chân đê .21 : Cấu tạo của giếng khoan giảm áp .22: Giếng đào giảm áp .23: Cấu tạo giếng đào giảm áp .24: Sơ đồ cấu tạo giếng bơm giảm áp .25 : Giếng khoan giảm ápvà kết quả tính toán hạ thấp cột nước khi có giếng .1:Hư hỏng mặt đê tả Hồng đoạn K54+500 xã Hải Bối, huyện Đông Anh .2: Sạt lở bờ sông khu vực Văn Khê – Mê Linh .3: Sạt lờ bờ sông tả Hồng đoạn qua xã Đại Mạch, huyện Đông Anh.4 : Mặt cắt đê điển hình đoạn trí K56+000 thiết kế xử lý .5: Sơ đồ thứ tự thi công 1 hàng cọc xi măng đất. Tính cấp thiết của đề tài Trong bước phát triển mạnh mẽ của kinh tế xã hội trong các năm gần đây, hiện nay hai bên bờ các con sông chảy qua Hà Nội đã hình thành các khu dân cư, khu công nghiệp tập trung lớn.

Theo quy hoạch thành phố Hà Nội tới năm 2020 Hà Nội phát triển mạnh sang phía Đông và phía Bắc sẽ có nhiều khu đô thị lớn được xây dựng. Khi đó sông Hồng, sông Đuống, sông Cầu chảy qua trung tâm các khu đô thị này và sẽ trở thành một cảnh quan kiến trúc đô thị đẹp của Thủ đô Hà Nội. Với tầm quan trọng như trên, các đoạn sông Hồng, sông Đuống, sông Cầu thuộc địa phận Hà Nội rất cần thiết phải được ổn định. Tuy nhiên, do tính chất phức tạp của chế độ thuỷ văn, thuỷ lực của khu vực phân lưu sông Hồng sông Đuống và tương tác giữa chế độ dòng chảy giữa sông Hồng và sông Thái Bình nên các đoạn sông này luôn có những biến động mạnh và rất phức tạp.

Vì vậy đối với mỗi đoạn đê, tuỳ theo đặc thù của nó cần có biện pháp xử lý cho phù hợp. Tuyến đê tả Hồng dài khoảng 50km từ Km27 +500 đến Km77 + 284, từ huyện Mê Linh đến huyện Gia Lâm. Trên toàn tuyến đê có cao trình đỉnh từ +13,3 đến +15,55m (lớn hơn mực nước lũ thiết kế từ 0,3 ÷ 1m). Mặt đê trung bình rộng 6m.

Toàn tuyến đê có mái đê phía sông từ m = 1,5 đến m = 2,0; mái đê phía đồng từ m = 2,5 đến m = 3,0. Thân đê được đắp bằng nhiều loại đất, hình thức đắp đê trước đây chỉ bằng thủ công, có nhiều đoạn bằng đất phù sa có lẫn nhiều cát nên cấu tạo của thân đê rất phức tạp, có nhiều chỗ là lớp cát kẹp, lớp chứa nhiều tạp chất hữu cơ dày cắt qua thân đê. Khi có lũ cao dài ngày có hiện tượng rò rỉ ở chân đê phía đồng khu vực Mê Linh, Vĩnh Ngọc, Sáp Mai, Xuân Canh, Đại Độ… Ngoài ra, trên các đoạn đê này hàng năm vẫn xuất hiện nhiều hang 2 chuột, tổ mối phải tiến hành đào bắt, xử lý… Hạng mục công trình đề xuất trong đề tài dựa trên cơ sở Dự án quy hoạch gia cố chỉnh trang đê điều Thành phố Hà Nội đến năm 2015; có mục tiêu, quy mô đầu tư phù hợp với chiến lược đê điều giai đoạn 2010 ÷ 2015 của Cục quản lý đê điều và phòng chống lụt bão. Với mục đích nâng cao chất lượng cho các đoạn đê và đề phòng hiện tượng thấm rò rỉ nước ở mái đê hạ lưu thì đề tài: “Nghiên cứu biện pháp chống thấm gia cố thân đê tả Hồng đoạn K27+500 - K64+126, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội” là rất cần thiết để góp phần ổn định đường bờ sông, phát triển bền vững dân cư, đảm bảo an toàn trong mùa mưa lũ.

Mục đích của Đề tài - Phân tích tổng quan về đặc điểm thủy văn, dòng chảy trên sông Hồng ảnh hưởng đến sự làm việc của tuyến đê; - Nghiên cứu các nguyên nhân và các nhân tố ảnh hưởng đến sự cố đê sông Hồng; - Nghiên cứu định hướng một số giải pháp kỹ thuật xử lý sự cố đê sông Hồng; - Đề xuất và tính toán các giải pháp gia cố thân đê tả Hồng; - Phân tích lựa chọn giải pháp phù hợp để xử lý chống thấm cho đê tả Hồng. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận - Thống kê tài liệu: Thống kê các sự cố công trình liên quan đến hệ thống đê sông Hồng. - Thu thập các tài liệu liên quan đến thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ, các số liệu sự cố đê qua các thời kỳ. 3 - Nghiên cứu sử dụng các phần mềm tính toán mới để mô phỏng tính ứng dụng cho bài toán cụ thể.

Phương pháp nghiên cứu - Dùng phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập số liệu, phương pháp tổng hợp phân tích lý thuyết; - Dùng phần mềm Geo – Slope tính toán cho từng trường hợp cụ thể. Kết quả đạt được - Nghiên cứu tổng quan về điều kiện tự nhiên, diễn biến lòng dẫn, sự thay đổi của các điều kiện thủy văn dòng chảy; - Đề cập đến các sự số và phân tích các nguyên nhân xảy ra sự cố; - Lựa chọn giải pháp kỹ thuật vận dụng xử lý gia cố đê tả Hồng. - Ứng dụng phần mềm Geo – Slope để giải bài toán thấm và ổn định. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG HỒNG 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG 1.1 Vị trí địa lý Sông Hồng bắt đầu chảy từ Nghi Sơn ở độ cao 1.776m thuộc huyện Nhị Độ, tỉnh Vân Nam, Trung Quốc, chảy theo hướng Tây Bắc xuống Đông Nam vào Việt Nam từ Hà Khẩu, tỉnh Lào Cai đi qua các tỉnh Yên Bái, Phú Thọ, Sơn Tây, Vĩnh Phúc, Hà Nam, Hà Nội, Hưng Yên, Thái Bình và chảy ra Vịnh Bắc Bộ ở cửa Ba Lạt tỉnh Nam Định.Dòng chảy chính của sông Hồng dài 1.160 km, phần chảy qua Việt Nam khoảng 556km.

Diện tích lưu vực sông là 168.600km2, trong đó phần thượng nguồn nằm trong lãnh thổ Trung Quốc là 81. Là con sông lớn nhất Miền Bắc, Việt Nam, hai bên bờ sông được bao bọc bởi tuyến đê dài 110km bắt đầu từ tỉnh Phú Thọ cho đến hết cửa Ba Lạt tỉnh Nam Định.1 :Bản đồ lưu vực sông Hồng 5 1.2 Đặc điểm địa hình Địa hình lưu vực sông Hồng có hướng dốc chung từ tây bắc xuống đông nam, địa hình phần lớn là đồi núi, chia cắt mạnh, khoảng 70% diện tích ở độ cao trên 500m và khoảng 47% diện tích lưu vực ở độ cao trên 1000m. Độ cao bình quân lưu vực khoảng 1090m.