Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến PGS TS Nguyễn Quốc Dũng, người đã hướng dẫn trực tiếp và vạch ra những định hướng khoa học cho luận văn Tác giả xin cảm ơn các thầy, cô gi[.]
LỜI CẢM ƠN Tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng, người hướng dẫn trực tiếp vạch định hướng khoa học cho luận văn Tác giả xin cảm ơn thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi Hà nội giúp đỡ thời gian tác giả học tập nghiên cứu Tác giả xin cảm ơn đồng nghiệp Trung tâm Cơng trình Ngầm – Viện Thủy Công tạo điều kiện, giúp đỡ động viên tác giả suốt thời gian học tập hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Gia đình người thân, ủng hộ động viên tác giả hoàn thành luận văn Hà nội, ngày tháng Tác giả Đỗ Văn Tâm năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “ Nghiên cứu giải pháp xử lý khẩn cấp cố cống đê qua kinh nghiệm xử lý cống Tắc Giang” công trình nghiên cứu riêng tơi, chưa cơng bố, kết nêu luận văn trung thực, tài liệu tham khảo ghi đầy đủ nguồn trích dẫn Tác giả Đỗ Văn Tâm MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu .1 Phương pháp nghiên cứu .1 4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 4.2 Phương pháp thí nghiệm mơ hình: 4.3 Phương pháp lý thuyết: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SỰ CỐ CỐNG DƯỚI ĐÊ 1.1 Tổng quan cố cống đê giải pháp xử lý 1.1.1 Tình hình chung 1.1.2 Nguyên nhân gây cố Cống Dưới đê 1.1.3 Các giải pháp xử lý thấm qua mang Cống Dưới đê 1.2 Kinh nghiệm xử lý cố thấm số cống đê 13 1.2.1 Sự cố cống D10-Hà Nam 13 1.2.2 Sự cố cống Vĩnh Mộ - Hà nội 15 1.2.3 Sự cố cống Nhân Hiền - Hà nội 17 1.3 Các kết nghiên cứu lĩnh vực .19 1.4 Kết luận chương 21 CHƯƠNG SỰ CỐ CỐNG TẮC GIANG NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ 22 2.1 Tình hình đê điều tỉnh Hà Nam .22 2.1.1 Tình hình chung 22 2.1.2 Tình hình địa chất tuyến đê thuộc địa phận tỉnh Hà Nam 23 2.2 Sự cố cống Tắc Giang .29 2.2.1 Vị trí cống Tắc Giang .30 2.2.2 Giới thiệu thiết kế cống Tắc Giang 30 2.2.3 Q trình thi cơng phần móng cống Tắc Giang 33 2.3 Diễn biến cố 35 2.4 Kết khảo sát trường sau xảy cố 36 2.5 Sơ đánh giá nguyên nhân cố .37 2.5.1 Nhóm nguyên nhân khảo sát 38 2.5.2 Nhóm nguyên nhân sai lầm trình thiết kế 38 2.5.3 Nhóm ngun nhân q trình thi cơng khơng đảm bảo .39 2.5.4 Nhóm ngun nhân trình quản lý vận hành sai quy trình .39 2.5.5 Nguyên nhân quản lý đầu tư xây dựng không tuân thủ quy định nhà nước .39 2.5.6 Nhóm nguyên nhân yếu tố thiên nhiên bất lợi 39 2.5.7 Nguyên nhân điều kiện làm việc cơng trình vượt q tiêu chuẩn thiết kế 40 2.6 Giải pháp xử lý cố .40 2.6.1 Giải pháp xử lý khẩn cấp đầu .40 2.6.2 Phương án thiết kế chống thấm tường xi măng đất: 43 2.6.3 Đánh giá hiệu chống thấm tường xi măng đất 47 2.6.4 Kỹ thuật thi công tường xi măng đất 50 2.6.5 Kỹ thuật khoan xi măng cát bù 55 2.6.6 Quy trình xử lý khẩn cấp cố thấm cống đê 56 2.7 Kết luận chương: .58 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ XỬ LÝ THẤM 59 3.1 Kết kiểm tra chất lượng tường chống thấm 59 3.1.1 Kiểm tra bề dày tường độ liền khối tường 59 3.1.2 Kiểm tra độ đồng tường xi măng đất đổ nước hố khoan 60 3.2 “Thử tải” cơng trình 62 3.2.1 Mục đích q trình “thử tải” 62 3.2.2 Thiết kế biện pháp “thử tải” .62 3.2.3 Kết quan trắc áp lực thấm giếng đo áp 65 3.3 Tính tốn thấm qua cống phần mềm SEEP/W- GEOSLOPE 68 3.3.1 Mặt cắt 68 3.3.2 Mặt cắt 69 3.3.3 Mặt cắt 69 3.3.4 Địa chất tính tốn 70 3.3.5 Kết tính tốn .70 3.4 So sánh cột nước quan trắc (Hqt) với cột nước tính tốn lý thuyết (Htt) giếng đo áp .71 3.4.1 Mặt cắt 71 3.4.2 Mặt cắt 73 3.4.3 mặt cắt 75 3.5 Nhận xét kết luận 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 Những kết đạt 80 Một số vấn đề tồn 80 Kiến nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 83 PHỤ LỤC Kiểm tra thấm sau xử lý .83 PHỤ LỤC Tính tốn ổn định thấm q trình “thử tải” .88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các cơng nghệ Jet-grouting Hình 1.2 Mơ tả q trình thi cơng tạo tường chống thấm Hình 1.3 Mơ tả giải pháp tường xi măng đất để chống thấm qua đáy cống .12 Hình 1.4 Kiểm tra tường cọc XMĐ, Cống D10, năm 2005 .15 Hình 1.5 Dịng chảy đùn lên mạnh phía hạ lưu cống Vĩnh Mộ .15 Hình 1.6 Cắt dọc cống Vĩnh Mộ bố trí cọc xi măng đất xử lý thấm 16 Hình 1.7 Thi cơng cọc xi măng đất bơm bù nên cống Vĩnh mộ 17 Hình 1.8 Sạt lở mang cống trạm bơm Nhân Hiền .17 Hình 1.9 Xử lý khe rỗng thi công cọc xi măng đất Trạm bơm Nhân Hiền 18 Hình 1.10 Cắt dọc hàng cọc xi măng đất chống thấm cho cống trạm bơm Nhân Hiền 19 Hình 2.1 Mơ đơn giản hóa mặt cắt đê tỉnh Hà Nam 29 Hình 2.2 Vị trí cống Tắc Giang 30 Hình 2.3 Mặt cống- âu thuyền Tắc Giang 31 Hình 2.4 Cắt dọc cống Tắc Giang .31 Hình 2.5 Bố trí tiêu nước hố móng Tư vấn thiết kế lập .33 Hình 2.6 Bố trí tiêu nước hố móng Nhà thầu xây lắp 34 Hình 2.7 Một số hình ảnh cố cơng trình 35 Hình 2.8 Phạm vi cố mặt 37 Hình 2.9 Phạm vi cố cắt dọc cống .37 Hình 2.10 Xử lý cố khẩn cấp 41 Hình 2.11 Bố trí tường chống thấm mặt 46 Hình 2.12 Cắt ngang tường chống thấm 47 Hình 2.13 Sơ đồ thi công cọc Xi măng - đất .51 Hình 2.14 Sơ đồ tính tốn số hàng cọc 52 Hình 2.15 Cắt dọc cống đoạn bù 55 Hình 3.1 Kiểm tra chất lượng tường chống thấm .60 Hình 3.2 Khoan lấy lõi đổ nước hố khoan trường 61 Hình 3.3 Nước thấm chân mái đê quây thượng lưu 63 Hình 3.4 Tính tốn gradient thấm cửa MNTL=+5.00, MNHL=+0.08, chênh lệch cột nước 4,92m, Jmax = 0.15 .64 Hình 3.5 Tính tốn gradient thấm cửa MNTL=+7.10, MNHL=+2.18, chênh lệch cột nước 4,92m, Jmax = 0.15 .64 Hình 3.6 Sơ đồ vị trí giếng đo cống Tắc Giang 65 Hình 3.7 Sơ đồ mặt cắt tính tốn 68 Hình 3.8 MC1 thấm vịng qua mang cống qua điểm đo T1, T2, T3, T4 69 Hình 3.9 Mặt cắt thấm dọc tim cống qua điểm đo T12, T11, T6, T5 69 Hình 3.10 Mặt cắt thấm qua vai phải cống qua điểm đo T10-1, T8-1 69 Hình 3.11 So sánh cột nước quan trắc cột nước tính tốn mặt cắt thấm vòng qua mang cống .73 Hình 3.12 So sánh cột nước quan trắc cột nước tính tốn mặt cắt thấm dọc tim cống 75 Hình 3.13 So sánh cột nước quan trắc cột nước tính tốn mặt cắt thấm qua vai phải đoạn cống âu thuyền 77 Hình 3.14 Mẫu lõi khoan khu vực đáy cống 79 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Đặc tính lý lớp đất đê sông Nhuệ 24 Bảng 2.2 Đặc tính lý lớp đất đê sông Hồng 26 Bảng 2.3 Đặc tính lý lớp đất đê sơng Đáy .28 Bảng 2.4 Phân bố địa chất cống Tắc giang .32 Bảng 2.5 Một số cặp mực nước lựa chọn để tính tốn 48 Bảng 2.6 Hệ số thấm lớp đất .48 Bảng 2.7 Kết tính tốn thấm .50 Bảng 3.1 Kết quan trắc cột nước giếng đo áp 66 Bảng 3.2 Các trường hợp chọn để tính tốn 68 Bảng 3.3 Hệ số thấm chọn để tính tốn 70 Bảng 3.4 Kết tính tốn gradient cửa mặt cắt 70 Bảng 3.5 So sánh cột nước quan trắc cột nước tính tốn mặt cắt 71 Bảng 3.6 So sánh cột nước quan trắc cột nước tính tốn mặt cắt 73 Bảng 3.7 So sánh cột nước quan trắc cột nước tính tốn mặt cắt 75 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sự cố cống Tắc Giang xảy ngày 01/08/2012 học lớn cho cán kỹ thuật ngành thủy lợi Việc nghiên cứu, tổng kết kinh nghiệm thiết kế, thi công quản lý vận hành cống đê cần thiết Tác giả người trực tiếp thi công xử lý cố từ ngày kết thúc, đưa cơng trình vào khai thác sử dụng Trong q trình năm tham gia cơng trình, tác giả trực tiếp đo đạc đánh giá hiệu giải pháp xử lý khẩn cấp cố cống đê, từ giải pháp chỗ ngày đầu đến giải pháp khoan bù nền, khoan Jet-grouting Đặc biệt cơng trình sau xử lý tiến hành “thử tải”, tức bơm nước vào kênh dẫn phía sơng Hơng để tạo chênh lệch cột nước thượng – hạ lưu cống với chênh lệch mực nước thiết kế cống, từ quan trắc thấm kết luận hiệu xử lý Có thể nói chưa có cơng trình nước ta có đủ điều kiện (kỹ thuật kinh tế) để tạo thí nghiệm tỷ lệ 1:1 Những số liệu thí nghiệm sau xử lý tác giả phân tích, so sánh với kết tính tốn lý thuyết đưa số nhận xét nội dung luận văn Mục đích đề tài Trình bày giải pháp xử lý khẩn cấp cố cống Tắc Giang đánh giá hiệu xử lý chống thấm tường xi măng đất thi cơng theo cơng nghệ Jet-grouting qua thí nghiệm “thử tải” Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu cơng đê bị cố xói ngầm nói chung nghiên cứu cụ thể cố khẩn cấp cống Tắc Giang – Hà Nam Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu Tài liệu thiết kế, hồ sơ kỹ thuật thi công cống Tắc Giang, sách báo liên quan đến cố cơng trình,… 4.2 Phương pháp thí nghiệm mơ hình: Các số liệu quan trắc mực nước giếng đo áp bố trí cống ứng với tổ hợp chênh lệch mực nước khác diễn trình “thử tải” ghi chép theo suốt 30 ngày thí nghiệm 4.3 Phương pháp lý thuyết: Sử dụng phần mềm SEEP/W hảng GEO-SLOPE để tính tốn xác định áp lực thấm điểm cống sau xử lý, ứng với tổ hợp chênh lệch mực nước khác nhau.So sánh kết tính tốn kết thí nghiệm mơ hình tỷ lệ 1:1, từ rút số nhận xét kiến nghị 84 Trường hợp Kiểm tra thấm mặt cắt vai phải cống phần bù đạt K=10-4m/s Mực nước thượng lưu max +7,1m, mực nước hạ lưu max 2,18m; Có tường chống thấm cọc xi măng đất phía thượng lưu Hình P.1.3: Mơ hình điều kiện biên trường hợp 0.08 0.01 0.02 0.03 0.0 0.04 0.0 0.0 0.07 0.08 0.1 0.08 0.0 0.04 0.0 0.03 0.01 0.02 0.04 0.0 0.0 0.06 7.5134e-005 0.0 0.2 0.0 0.09 Hình P.1.4 Kết tính Gradien thấm trường hợp 2, Jramax = 0,25 mép tường hạ lưu 85 Trường hợp Kiểm tra thấm mặt cắt cách mép trái thân cống 1m phần bù đạt K = 10-4 m/s Mực nước thượng lưu max +7,1m, mực nước hạ lưu max 2,18m; Có tường chống thấm cọc xi măng đất phía thượng lưu tường xi măng đất giai đoạn Hình P.1.5: Mơ hình điều kiện biên trường hợp 0.04 0.05 0.03 0.02 0.0 0.0 0.02 0.05 0.05 0.05 0.06 0.06 0.05 0.2 Hình P.1.6 Kết tính Gradien thấm trường hợp 3, Jramax = 0,20 mép tường hạ lưu 86 Trường hợp Kiểm tra thấm mặt cắt cách mép phải thân cống 1m phần bù đạt K = 10-4 m/s Mực nước thượng lưu max +7,1m, mực nước hạ lưu max 2,18m; Có tường chống thấm cọc xi măng đất phía thượng lưu tường xi măng đất giai đoạn 0.02 0.0 0.06 0.03 0.24 Hình P.1.7: Mơ hình điều kiện biên trường hợp 0.06 0.01 0.04 0.07 0.09 0.04 0.01 0.0 Hình P.1.8 Kết tính Gradien thấm trường hợp 4, Jramax = 0,24 mép tường hạ lưu 87 Trường hợp Mặt cắt chéo qua thân cống dọc theo vị trí luồng đáy cống trạng mô tả mực nước TL: +7,10 m ; HL: +2,18 m; Phần bù rỗng đến 6,0 m hệ số thấm đạt K = 10-4 m/s Có hàng cừ XMĐ thượng lưu 0.2 Hình P.1.9: Mơ hình điều kiện biên trường hợp 0.01 0.02 0.0 0.06 0.04 0.05 0.03 0.02 0.03 0.0 0.05 Hình P.1.10 Kết tính Gradien thấm trường hợp 5, Jramax = 0,24 mép tường hạ lưu 88 PHỤ LỤC Tính tốn ổn định thấm q trình “thử tải” Mơ hình mặt cắt tính tốn: Hình P.2.1: Mơ hình mặt cắt MC1 tính thấm vịng qua mang cống k = 7e-5 m/s k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.2: Mơ hình mặt cắt MC2 tính thấm dọc tim cống Hình P.2.3: Mơ hình mặt cắt MC3 tính thấm qua vai phải cống 89 Trường hợp (TH1) Mặt cắt 1: Thấm vòng qua mang cống bên trái +0.93 1.4 2.8 +3.35 3.3 1.5 3 1.8 2.1 Hình P.2.4a Kết tính cột nước MC1 thấm vịng qua mang cống TH1 +3.35 +0.93 21 0.02 0.0 0.04 0.02 0.01 0.01 0.04 0.04 Hình P.2.4b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 1, J=0.21 Mặt cắt 2: Thấm dọc tim cống +3.35 +0.93 3.3 1.6 1.7 2.1 k = 7e-5 m/s 3.1 1.9 3.2 1.2 1.1 k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.5a Kết tính cột nước MC2 thấm dọc tim cống TH1 90 +3.35 0.0 +0.93 k = 7e-5 m/s 0.02 0.01 0.05 0.02 0.03 0.01 0.05 0.02 0.04 k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.5b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 1, J=0.07 Mặt cắt 3: Thấm qua vai phải cống +3.35 1.7 2.9 3.3 1.5 +0.93 1.6 2.1 Hình P.2.6a Kết tính cột nước MC3 thấm vai phải cống TH1 +3.35 +0.93 0.02 0.1 0.0 0.02 0.03 0.0 0.04 0.02 0.01 0.0 Hình P.2.6b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 1, J=0.12 91 Trường hợp (TH2) Mặt cắt 1: Thấm vòng qua mang cống bên trái +4.51 1.6 2.5 3.6 +0.93 1.4 3.1 2.8 1.5 3.3 1.8 2.1 Hình P.2.7a Kết tính cột nước MC1 thấm vịng qua mang cống TH2 +4.51 0.01 0.02 0.04 0.05 0.05 0.03 0.02 0.06 31 +0.93 Hình P.2.7b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 2, J=0.31 Mặt cắt 2: Thấm dọc tim cống +4.51 +0.93 4.4 1.8 1.9 2.5 2.6 1.1 k = 7e-5 m /s k = 5e-5 m /s k = 5e-6 m /s Hình P.2.8a Kết tính cột nước MC2 thấm dọc tim cống TH2 92 +4.51 +0.93 0.04 0.09 0.07 0.0 0.11 0.0 0.04 k = 7e-5 m/s 0.01 0.06 0.05 0.05 0.04 0.02 0.05 k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.8b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 2, J=0.11 Mặt cắt 3: Thấm qua vai phải cống +4.51 +0.93 2.1 2.7 1.9 1.5 1.8 3.8 3.2 1.6 2.9 Hình P.2.9a Kết tính cột nước MC3 thấm vai phải cống TH2 +4.51 0.0 0.17 +0.93 0.05 0.05 0.03 0.01 0.01 0.04 Hình P.2.9b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 2, J=0.17 93 Trường hợp (TH3) 3.9 +5.18 2.6 Mặt cắt 1: Thấm vòng qua mang cống bên trái +0.26 1.3 1.1 0.5 3.7 1.7 1.2 4.4 4.8 Hình P.2.10a Kết tính cột nước MC1 thấm vòng qua mang cống TH3 +5.18 0.01 0.08 0.1 0.06 0.02 0.0 0.04 0.07 0.02 0.43 +0.26 Hình P.2.10b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 3, J=0.43 Mặt cắt 2: Thấm dọc tim cống +5.18 +0.26 1.7 5.1 0.3 2.5 0.4 2.6 k = 7e-5 m/s 1.6 k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.11a Kết tính cột nước MC2 thấm dọc tim cống TH3 94 +5.18 +0.26 0.1 0.0 0.06 0.11 0.0 0.01 0.02 0.04 0.1 0.1 0.06 0.02 0.03 k = 7e-5 m/s 0.0 k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.11b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 3, J=0.15 Mặt cắt 3: Thấm qua vai phải cống +5.18 1.6 2.6 +0.26 1.5 1.9 1.8 2.6 2.1 2.9 Hình P.2.12a Kết tính cột nước MC3 thấm vai phải cống TH3 +5.18 0.01 0.02 0.03 0.05 0.05 0.01 0.02 0.0 0.05 0.25 +0.26 0.0 Hình P.2.12b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 3, J=0.25 95 Trường hợp4 (TH4) Mặt cắt 1: Thấm vòng qua mang cống bên trái -0.02 0.9 2.2 3.7 1.3 +4.90 4.7 0.1 3.4 0.3 0.6 1.7 2.3 1.2 4.4 Hình P.2.13a Kết tính cột nước MC1 thấm vịng qua mang cống TH4 +4.90 -0.02 0.43 0.02 0.04 0.0 0.07 0.02 0.04 0.1 0.06 0.02 Hình P.2.13b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 4, J=0.43 Mặt cắt 2: Thấm dọc tim cống +4.9 -0.02 1.4 4.8 0.1 2.2 2.3 k = 7e-5 m /s 2.7 4.5 1.3 0.2 k = 5e-5 m /s k = 5e-6 m /s Hình P.2.14a Kết tính cột nước MC2 thấm dọc tim cống TH4 96 +4.9 -0.02 0.1 0.0 0.1 0.07 0.03 0.05 0.04 0.1 0.06 0.02 0.12 k = 7e-5 m/s 0.01 k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.14b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 4, J=0.15 Mặt cắt 3: Thấm qua vai phải cống +4.90 1.9 1.8 2.3 1.5 -0.02 1.6 2.9 3.4 2.1 1.4 1.3 4.2 2.3 Hình P.2.15a Kết tính cột nước MC3 thấm vai phải cống TH4 0.04 +4.90 0.1 0.2 -0.02 0.0 0.0 0.01 0.05 0.02 0.05 0.0 0.0 Hình P.2.15b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 4, J=0.25 97 Trường hợp (TH5) Mặt cắt 1: Thấm vòng qua mang cống bên trái +5.30 1.2 2.3 1.5 +0.38 2.3 0.5 3.5 1.2 4.4 0.7 4.7 5.1 Hình P.2.16a Kết tính cột nước MC1 thấm vòng qua mang cống TH5 +5.30 0.08 0.04 0.1 0.06 0.02 0.0 0.04 0.02 0.0 0.43 +0.38 Hình P.2.16b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 5, J=0.43 Mặt cắt 2: Thấm dọc tim cống +5.30 +0.38 0.4 5.2 1.8 2.6 2.7 0.5 4.7 1.7 k = 7e-5 m/s 3.4 4.4 1.2 k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.17a Kết tính cột nước MC2 thấm dọc tim cống TH5 98 +5.30 +0.38 0.1 0.05 0.05 0.06 0.0 0.05 0.07 k = 7e-5 m/s 0.01 0.03 0.08 0.02 k = 5e-5 m/s k = 5e-6 m/s Hình P.2.17b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 5, J=0.15 +0.38 1.3 1.8 1.4 1.9 1.6 2.7 +5.30 2.1 2.6 4.2 Mặt cắt 3: Thấm qua vai phải cống 1.5 2.9 2.3 2.7 Hình P.2.18a Kết tính cột nước MC3 thấm vai phải cống TH5 +5.30 +0.38 0.2 0.1 0.02 0.07 0.04 0.03 0.07 0.0 0.07 Hình P.2.18b Kết tính gradient thấm cửa trường hợp 5, J=0.25