nghiên cứu đánh giá nguyên nhân mất ổn định và giải pháp sửa chữa đê hữu cẩu - bắc ninh

LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu đánh giá nguyên nhân mất ổn định và giải pháp sửa chữa đê Hữu Cầu - Bắc Ninh " đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn quy định và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu trong bản đề cương đã được phê duyệt. Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại h ọc, Khoa công trình, Trường Đại học Thuỷ lợi và toàn thể các thầy, cô giáo đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn này. Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Vũ Quốc Vương đã tận tình hướng dẫn và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Chi cục Đê điều và PCLB Bắc Ninh - Sở Nông nghiệp và PTNT Bắc Ninh, Công ty CPTVXD NN&PTNT Bắc Ninh đã giúp đỡ trong việc thu thập tài liệu nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến lãnh đạo Công ty CPTVXD NN&PTNT Bắc Ninh nơi tác giả đang công tác cùng những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã khích lệ, ủng hộ, động viên về mọi mặt cho tác giả hoàn thành luận văn này. Do hạn chế về mặt thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn, chắc chắn khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả rất mong muốn nhận được sự góp ý, chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô giáo và cán bộ đồng nghiệp đối với bản luận văn. Hà Nội, Ngày 16 tháng 08 năm 2013. HỌC VIÊN Nguyễn Trung Dũng BẢN CAM ĐOAN Tôi là Nguyễn Trung Dũng, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. Tác giả Nguyễn Trung Dũng MỤC LỤC Danh mục Trang Mở đầu 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích của đề tài và phạm vi nghiên cứu 3 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3 4. Kết quả dự kiến đạt được 4 5. Bố cục của luận văn 4 Chương 1: Tổng quan hệ thống đê điều trong và ngoài nước 5 1.1. T ổng quan về công trình đê điều trên thế giới. 5 1.1.1. Lịch sử phát triển đê điều ngoài nước 5 1.1.2. Hệ thống đê điều Hà Lan 6 1.1.3. Hệ thống đê điều Mỹ 8 1.1.4. Hệ thống đê điều Nhật Bản 9 1.2. Tổng quan về công trình đê điều ở Việt Nam 10 1.2.1. Tình hình lũ và giải pháp phòng chố ng 10 1.2.1.1. Đặc điểm tự nhiên Việt Nam và đồng bằng Bắc Bộ 10 1.2.1.2. Tình hình lũ lụt 11 1.2.1.3. Biện pháp phòng chống 12 1.2.2. Hệ thống đê sông Việt Nam 13 1.2.2.1. Lịch sử hình thành 13 1.2.2.2. Đặc điểm hệ thống đê sông Việt Nam 16 1.2.2.3. Cấu trúc địa chất và tính chất địa chất công trình của các lớp đất ở nền đê 1.2.2.4. Đặc đ iểm địa chất thủy văn 18 1.2.2.5. Về cấu tạo thân đê 18 1.2.2.6. Về sự làm việc của đê sông 18 1.2.2.7. Những tác động của con người vào hệ thống đê 18 1.2.3. Mặt cắt ngang đặc trưng của đê sông 19 1.3. Kết luận chương 1 20 Chương 2: Xác định các nguyên nhân gây mất ổn định và dạng mất ổn định của đê Hữu Cầu 21 2.1. Giới thiệu về đê Hữu Cầu 21 2.1.1. Khái quát quá trình hình thành 21 2.1.2. Hiện trạng tuyến đê hữu cầu 21 2.1.3. Điều kiện khí tượng thủy văn 25 2.1.3.1. Khí tượng 25 2.1.3.2. Thủy văn 26 2.1.4. Tài liệu địa hình địa mạo 27 2.1.4.1. Địa hình, địa mạo 27 2.1.4.2. Địa chất thổ nhưỡng 28 2.1.5. Điều kiện dân sinh kinh tế 29 2.1.5.1. Dân số 29 2.1.5.2. Kinh tế 29 2.1.5.3. Văn hoá xã hội 30 2.1.5.4. Về môi trường 31 2.2. Nguyên nhân và các nhân tố ảnh hưởng đến sạt trượt, lún mái đê và vỡ đê31 2.2.1. Nguyên nhân chủ quan 31 2.2.2. Nguyên nhân khách quan 32 2.3. Các dạng mất ổn định của đê sông 35 2.3.1. Hư hỏng mái đê 36 2.3.2. Hư hỏng mặt đê 36 2.3.3. Phân tích sự làm việc của đê, các khả năng phá hoại sự làm việc an toàn của đê 37 2.3.3.1. Loại khả năng phá hoại bình thường 37 2.3.3.2. Dạng khả năng phá hoại đặc biệt 40 2.4. Đánh giá tác động của dòng chảy đối với mái đê và đê 42 2.5. Đánh giá tác động của dòng thấm đối với đê 45 2.5.1. Hiện tượng mạch đùn mạch sủi sảy ra trên tuyến đê Hữu cầu 45 2.5.2. Hiện tượng thẩm lậu sảy ra trên tuyến đê Hữu cầu 46 2.6. Đánh giá tác động của địa chất nền đê 48 2.7. Kết luận chương 2 48 Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý mất ổn định của đê hữu Cầu tỉnh Bắc Ninh 49 3.1. Đắp bù và xử lý nền. 49 3.1.1. Đắp bù hoàn chỉnh mặt cắt đê. 49 3.1.1.1. Cấp công trình. 49 3.1.1.2. Xác định các tiêu chuẩn chỉ tiêu thiết kế. 50 3.1.1.3. Biện pháp thi công đắp bù hoàn chỉnh mặt cắt đê. 51 3.1.2. Xử lý nền đê. 52 3.2. Xử lý kè mái thượng lưu đê. 59 3.2.1. Các thông số kỹ thuật chính. 60 3.2.2. Các giải pháp kết cấu công trình. 60 3.3. Công nghệ xử lý bề mặt đê bằng bê tông tự lèn. 65 3.3.1. Khái quát về bê tông tự lèn ( BTTL). 66 3.3.2. Tổng quan về bê tông tự lèn trên thế gi ới. 67 3.3.3. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng BTTL tại Việt nam. 68 3.3.4. Vật liệu chế tạo. 69 3.3.4.1. Hàm lượng nước. 69 3.3.4.2. Phụ gia mịn. 69 3.3.4.3. Cốt liệu nhỏ. 70 3.3.4.4. Cốt liệu lớn 71 3.3.4.5. Xi măng 71 3.3.5. Thiết kế cấp phối bê tông tự lèn. 71 3.3.6. Các phương pháp thí nghiệm hỗn hợp bê tông tự lèn. 73 3.3.6.1. Phương pháp xác định độ linh động ( độ chẩy xoè ) của hỗn hợp BTTL bằng phương pháp rút côn. 73 3.3.6.2. Phương pháp xác định khả năng chảy qua cốt thép của hỗn hợp BTTL bằng L box 74 3.3.6.3. Phương pháp xác định khả năng chảy qua cốt thép của hỗn hợp BTTL bằng U box. 75 3.4. Tính toán ổn định cho các phương án 77 3.4.1. Tính toán ổn định mái đê 77 3.4.1.1. Phương pháp tính toán 77 3.4.1.2. Số liệu tính toán 79 3.4.1.3. Kết quả tính toán 80 3.4.2. Tính toán phương án kè mái thượng lưu đê 83 3.4.2.1. Phương pháp tính toán 84 3.4.2.2. Các chỉ tiêu tính toán 84 3.4.2.3. Kết quả tính toán bằng phần mềm GEOSLOPE 85 3.5. So sánh và lựa chọ n phương án thích hợp 87 3.5.1. Phương án đắp bù hoàn thiện mặt cắt đê 87 3.5.1.1. Kết quả tính toán 87 3.5.1.2. Phân tích phương án đắp áp trúc, tôn cao mở rộng mặt cắt đê 88 3.5.2. Xử lý kè mái thượng lưu đê 90 3.5.2.1. Kết quả tính toán ổn định 90 3.5.2.2. Tính toán kinh phí đầu tư 90 3.5.2.3. Lựa chọn giải pháp kết cấu 91 3.5.3. Xử lý bề mặt đê 92 3.5.3.1. Cườ ng độ chịu nén 92 3.5.3.2. Cường độ chịu kéo 92 3.5.3.3. Giá thành 92 3.5.3.4. Mô đun đàn hồi 93 3.5.3.5. Khả năng chống cắt tại các mặt phẳng đổ. 93 3.5.3.6. Độ bền 93 3.6. Kết luận chương 3 94 Kết luận và kiến nghị 95 Tài liệu tham khảo 98 DANH MỤC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH Chương 1 Hình 1.1 Cồn cát - đê biển tự nhiên 6 Hình 1.2 Bản đồ phân vùng tần suất thiết kế đê biển Hà Lan 6 Hình 1.3 Cắt ngang đê biển Afsluitifk - Hà Lan 7 Hình 1.4 Đê biển Afsluitifk - Hà Lan 8 Hình 1.5 Một số cấu kiện bảo vệ bờ 8 Hình 1.6 Một vài mặt cắt kè biển ở Mỹ 9 Hình 1.7 Hình ảnh công trình bảo vệ bờ trên thế giới 10 Hình 1.8 Một cảnh đắp đê thời Tr ần 14 Hình 1.9 Các đê sông trong vùng đồng bằng sông Hồng 15 Hình 1.10 Đê sông Hồng ngày nay 16 Hình 1.11 Mặt cắt ngang đặc trưng của đê 19 Chương 2 21 Hình 2.1 Mặt cắt ngang địa chất điển hình đê hữu cầu 29 Hình 2.2 Một số hình ảnh mở rộng mặt đê đã được ứng dụng tại tỉnh Vĩnh Phúc 33 Hình 2.3 Tập kết vật liệu trái phép 33 Hình 2.4 Mặt cắt đê đại di ện 34 Hình 2.5 Xe có tải trọnglớn đi lại trên đê 34 Hình 2.6 Một số dạng sạt lở mái đê 36 Hình 2.7 Một số hình ảnh sạt lở mái đê thực tế 36 Hình 2.8 Một số hình ảnh lún, sụt, bong vỡ mặt đê thực tế 37 Hình 2.9 Các dạng trượt mái đê 38 Hình 2.10 Dòng thấm qua đê và nền trong mùa lũ 38 Hình 2.11 Trượt mái đê cùng với nền 39 Hình 2.12 Dòng thấm trong thân đê khi lũ rút nhanh 40 Hình 2.13 Sự hình thành mạch đùn, mạch sủi 40 Hình 2.14 thấm trong thân đê không đồng nhất 41 Hình 2.15 Sơ đồ các đường thấm tập trung trong đê 41 Hình 2.16 Các dạng hang thấm tập trung 42 Chương 3 49 Hình 3.1 Mặt cắt đắp áp trúc hoàn chỉnh mặt cắt đê Hữu Cầu 51 Hình 3.2 Sơ đồ tính toán khoan phụt vữa. 54 Hình 3.3 Sơ đồ bố trí hố khoan phụt vữa 57 Hình 3.4 Kết cấu kè lát mái hộ chân rồng đá lưới thép 61 Hình 3.5 Kết cấu kè lát mái hộ chân rồng đá lưới thép kết hợp lăng thể đá hộc 62 Hình 3.6 Kết cấu kè lát mái hộ chân lăng thể đá hộc 64 Hình 3.7 Thi công bê tông tự lèn và bê mặt bê tông tự lèn 67 Hình 3.8 Sử dụng BT tự lèn cho Mố neo của cầu Akashi-Kaikyo 68 Hình 3.9 Sử dụng BT tự lèn cho toà nhà T34 Trung Hoà 69 Hình 3.10 Phương pháp thiết kế thành phần của hỗn hợp bê tông tự lèn 72 Hình 3.11 Thí nghiệm xác định độ chẩy xoè của hỗn hợp BTTL 74 Hình 3.12 L-box thí nghiệm khả năng chảy qua cốt thép của hỗn hợp BTTL. 75 Hình 3.13 U-box thí nghiệm khả năng chảy qua cốt thép của hỗn hợp BTTL. 76 Hình 3.14 S ơ đồ tính ổn định mái đê theo phương pháp cân bằng giới hạn 78 Hình 3.15 Sơ đồ tính toán trường hợp mực nước sông +8.4 80 Hình 3.16 Đường bão hòa và đường đẳng cột nước trong thân đê trường hợp mực nước sông +8.4 80 Hình 3.17 Gradien thấm trong thân đê (J max =0.74) trường hợp mực nước sông +8.4 81 Hình 3.18 Ổn định mái đê (K = 1,564) trường hợp mực nước sông +8.4 81 Hình 3.19 Sơ đồ tính toán trường hợp đắp mở rộng mặt đê với mực nước +8.4 82 Hình 3.20 Đường bão hòa và đường đẳng cột nước trong thân đê trường hợp đắp mở rộng mặt đê với mực nước +8.4 82 Hình 3.21 Gradient thấm trong thân đê (J max = 0.56) trường hợp đắp mở rộngmặt đê với mực nước +8.4 83 Hình 3.22 Ổn định mái đê (Kmin = 2.218) trường hợp đắp mở rộng mặt đê với mực nước +8.4 83 Hình 3.23 Tính toán với mặt cắt kè hiện trạng 85 Hình 3.24 Tính toán với mặt cắt kè lát mái hộ chân bằng rồng đá lưới thép 86 Hình 3.25 Tính toán với mặt cắt kè lát mái hộ chân bằng rồng đá lưới thép kết hợp lăng thể đá hộc 86 Hình 3.26 Tính toán với mặt cắt kè lát mái hộ chân lăng thể đá hộc 87 Hình 3.27 Đắp mở rộng mặt cắt về phía sông 88 Hình 3.28 Đắp mở rộng mặt cắt v ề phía đồng 89 DANH MỤC BẢNG BIỂU Chương 3 Bảng 3.1 Cao trình mực nước thiết kế tại trạm thủy văn. 50 Bảng 3.2 Cao trình mực nước kiệt tại trạm thủy văn. 60 Bảng 3.3 Thành phần cấp phối BTTL sử dụng tro bay nhiệt điện phả lại, bột đá vôi và Silicafume. 73 Bảng 3.4 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền đê 79 Bảng 3.5 Bảng trị s ố các đặc trưng cơ lý của lớp đất kè 84 Bảng 3.6 Bảng trị số các đặc trưng cơ lý đá thả rời 85 Bảng 3.7 Bảng kết quả tính toán ổn định kè 90 Bảng 3.8 Bảng so sánh kinh phí của từng phương án kết cấu (10m dài) 90 Bảng 3.9 Cấp phối BTTL 25MPa 92 Bảng 3.10 Cấp phối bê tông thường 25MPa 92 Bảng 3.11 Kết quả cường độ chịu nén của 2 cấp phối 25MPa so sánh 92 Bảng 3.12 So sánh giá thành 1m3 bê tông ( đơn vị tính: ngàn đồng) 93 [...]... thiu t 0,5 ữ 0,6m bao gm: - Km30+500 ữ Km31+500 - Km33+000 ữ Km34+000 - Km38+500 ữ Km39+ 400 - Km43+500 ữ Km45+300 - Km48+800 ữ Km50+500 - Km52+400 ữ Km55+500 23 - Km58+600 ữ Km58+900 - Km61+000 ữ Km63+400 - Km67+300 ữ Km71+000 - Km72+700 ữ Km75+100 - Km77+000 ữ Km78+100 Cỏc on cao trỡnh nh ờ thiu t 0,2 ữ 0,3m bao gm: - K38+500 ữ K43+ 800 - K52+500 ữ K57+400 - K72+100 ữ K77+000 - K78+100 ữ K79+000 V mt... ca Chi cc Thu Li tnh Bc Ninh, kt hp vi ti liu kho sỏt a hỡnh cho thy cao trỡnh nh ờ tuyn Hu Cu cũn thp so vi yờu cu thit k t 0,2 ữ 0,8m c th nh sau: Cỏc on cao trỡnh nh ờ thiu t 0,6 ữ 0,8m bao gm: - Km34+000ữ Km 38+500 - Km45+300 ữ Km47+800 - Km48+200 ữ Km 48+800 - Km50+300 ữ Km 51+000 - Km 51+500 ữ Km52+000 - Km 55+500 ữ Km 56+500 - Km57+500 ữ Km58+750 - Km 63+400 ữ Km67+300 - Km71+000 ữ Km72+700 Cỏc... nhõn gõy mt n nh ca ờ Hu Cu tnh Bc Ninh v xut gii phỏp khc phc cho h thng ờ tnh Bc Ninh, nht l vi h thng ờ Hu Cu l rt cp thit Vỡ vy nờn ti nghiờn cu Nghiờn cu ỏnh giỏ nguyờn nhõn mt n nh v gii phỏp sa cha ờ Hu Cu - Bc Ninh " cú ý ngha thc tin cao 3 Mc ớch ca ti v phm vi nghiờn cu: Mc ớch ti - Nghiờn cu ỏnh giỏ c cỏc nguyờn nhõn gõy mt n nh ờ Hu Cu tnh Bc Ninh - xut gii phỏp khc phc s c st l mỏi... ngang i din ca ờ nh sau: (hỡnh 1-1 1) Hỡnh 1.11: Mt ct ngang c trng ca ờ - Thõn ờ chu tỏc dng ca ct nc H trong mựa l; chiu rng ỏy ờ: B - Mc nc sụng mựa l (MNL) ngp trờn bói bi - Mc nc sụng mựa kit (MNK), núi chung thp di ỏy lp ph - t nn ờ c tng hp thnh 2 lp: + Lp ph phớa trờn c c trng bng h s thm K1nh thua K2(ca lp di) - gi l lp ph ớt thm (hoc lp ph), chiu dy lp ny t= 1-6 m, lp ny thng cú cỏc loi ỏ sột,... din bin lũng dn trong tng giai on - Phng phỏp mụ hỡnh toỏn, ng dng mụ hỡnh toỏn SLOPE/W, vo tớnh toỏn n nh cụng trỡnh - Tng hp ỏnh giỏ kin ngh cỏc gii phỏp cụng trỡnh so sỏnh u nhc im ca cỏc gii phỏp trờn c s ú kin ngh gii phỏp khc phc nn ờ hiu qu, an ton v kinh t 4 Kt qu d kin t c - Tỡm ra c nguyờn nhõn gõy st mt n nh ờ, v phỏ hoi cụng trỡnh ờ Hu Cu tnh Bc Ninh - T ú nờu ra cỏc phng ỏn cụng trỡnh... ờ Bc Ninh rt cng thng, vt v v tn kộm on ờ Hu Cu (t Km28+860 ữ Km82+341) l trng im chng lt bóo ca tnh Bc Ninh, hng nm thng xut hin cỏc s c: thm lu, mch ựn, mch si, st trt uy hip n an ton ca ờ Nu on ờ ny xy ra s c v ờ s e do tớnh mng, ti sn hng nghỡn ngi dõn, gõy thit hi cho nh nc hng nghỡn t ng, huyt mch giao thụng Bc - Nam b ct t, cỏc cụng trỡnh Quõn s bo v th ụ H Ni b cụ lp, thnh ph Bc Ninh - Trung... vn 2.1.3.1 Khớ tng Ti liu dựng ly ti trm khớ tng thu vn nm 1960 -: - 1995 Bin i v khớ hu l vn ln tỏc ng trc tip n cỏc din bin ca thiờn tai 26 a- Nhit : Bc Ninh cú nn nhit khỏ cao: Nhit trung bỡnh nm t 23.70C, thỏng giờng lnh nht cú nhit trung bỡnh trờn di 160C Mựa hố nhit tng i du hn, thỏng by núng nht, nhit trung bỡnh xp x 290C b- m : m tng i trung bỡnh nm khong 84% Hai thỏng gia v cui mựa... mm e- Giú bóo: Hng giú thnh hnh trong mựa hố l hng Nam v ụng Nam Mựa ụng thng cú giú Bc v ụng Bc, tc giú trung bỡnh 2-3 m/s Thỏng 7, 8, 9 l thỏng cú nhiu bóo nht Cỏc cn bóo b vo vựng ny thng gõy ra ma ln trong nhiu ngy lm nh hng n sn xut v i sng ca nhõn dõn Tc giú ln nht trong cn bóo cú th t ti 33 m/s 2.1.3.2 Thy vn Ti Km59+350 - ờ Hu Cu cú trm thu vn ỏp Cu - Trm do Tng cc khớ tng thu vn qun lý - Ti... cỏc khi hỡnh lp phng (vớ d nh: Tetrapod, Accrepod, X-block hay Cube), vi khi lng t vi tn n vi chc tn th phớa bói trc trit tiờu bt nng lng súng trc khi súng vo n ờ Gia cố đỉnh đê Đờng giao thông Kè bảo vệ mái phía đồng Zđồng Zmax Z tb Kè gia bảo vệ phía biển Đất sét Cát Đất sét Hỡnh 1.3: Ct ngang ờ bin Afsluitdijk - H Lan 8 Hỡnh 1.4: ờ bin Afsluitdijk - H Lan a Cu kin Accụpde bo v b bin b Cu kin Tetrapod... 8 nm 1998 Th tng Chớnh ph ra Thụng bỏo 164 TB/TW ngy 3/9/1998 ó nờu: - Xõy dng cỏc ch tiờu ban b tỡnh trng khn cp v thiờn tai - Xõy dng cỏc phng ỏn x lý l c bit ln v quyt nh phõn l - V "phi xõy dng phng ỏn lõu di, bn vng v cng c ờ, xõy dng h thng ờ iu trong c nc, c bit h thng sụng Hng sc bo v s phỏt trin bn vng v kinh t xó hi an ninh quc phũng cho ng bng sụng Hng v th ụ H Ni"[7] 1.2.2 H thng ờ sụng . tỉnh Bắ c Ninh, nhất là với hệ thống đê Hữu Cầu là rất cấp thiết. Vì vậy nên đề tài nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá nguyên nhân mất ổn định và giải pháp sửa chữa đê Hữu Cầu - Bắc Ninh ". ƠN Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu đánh giá nguyên nhân mất ổn định và giải pháp sửa chữa đê Hữu Cầu - Bắc Ninh " đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn quy định và đảm bảo đầy đủ các. Đề tài và phạm vi nghiên cứu: Mục đích đề tài - Nghiên cứu đánh giá được các nguyên nhân gây mất ổn định đê Hữu Cầu tỉnh Bắc Ninh. - Đề xuất giải pháp khắc phục sự cố sạt lở mái đê, đảm