Bài giảng thiết kế đê

BÀI GiẢNG THIẾT KẾ ĐÊ MỤC LỤC CHƯƠNG I : KIẾN THỨC CHUNG VỀ ĐÊ VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ CHƯƠNG III : THIẾT KẾ ĐÊ CHƯƠNG IV : KÈ BẢO VỆ MÁI DỐC CHƯƠNG V : CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ CHƯƠNG VI : GIA CỐ, SỬA CHỮA VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ ĐÊ (GHI CHÚ: BÀI GIẢNG GỒM CHƯƠNG VÀ 215 TRANG) CHƯƠNG I KIẾN THỨC CHUNG VỀ ĐÊ VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ I CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Định nghĩa CTTL : Đó công trình xây dựng để sử dụng nguồn nước Phân loại CTTL: theo tính chất tác dụng công trình lên dòng chảy CTTL phân làm loại chính: + Công trình dâng nước: loại đập (đập bê tông, đập đất, đập đá, đập cao su…) + Công trình điều chỉnh dòng chảy: đê, đập mỏ hàn, kè, tường hướng dòng… + Công trình dẫn nước: kênh mương, đường hầm, đường ống, cầu máng… + Công trình chuyên môn: nhà máy thuỷ điện, công trình thuỷ nông, công trình giao thông thuỷ, công trình nuôi trồng thuỷ sản… Đê công trình bảo vệ bờ thuộc dạng công trình điều chỉnh dòng chảy, dạng CTTL Do việc qui hoạch, thiết kế đê công trình bảo vệ bờ tuân theo nguyên tắc chung qui hoạch thiết kế CTTL Ngoài phải xét đến nét đặc thù đê điều công trình bảo vệ bờ lịch sử hình thành, điều kiện chịu lực phạm vi ảnh hưởng chúng II SỰ CẦN THIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐÊ VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ Việt Nam nằm vùng nhiệt đới gió mùa Đông Nam á, chịu ảnh hưởng trực tiếp khí hậu lục địa Trung Ấn với hai hệ thống sông lớn liên quốc gia theo hướng Tây Bắc – Đông Nam sông Hồng sông Cửu Long, lại chịu ảnh hưởng trực tiếp khí hậu biển Đông từ phía đông phía nam, đồng thời nằm ổ bão biển Đông ổ bão lớn nhât giới Mỗi năm trung bình nước ta chịu khoảng 8-10 trận bão, năm gần cường độ bão có xu hướng ngày mạnh lên biến đổi khí hậu toàn cầu theo chiều hướng xấu Mùa bão trùng với mùa mưa, kết hợp với điều kiện địa hình phức tạp, đồng hẹp trũng, núi cao sườn dốc, rừng lại bị tàn phá ngày nghiêm trọng Do lũ bão mối đe doạ thường xuyên đời sống sinh hoạt sản xuất nhân dân Hệ thống sông suối Việt Nam có tổng chiều dài khoảng 25000 km tập trung thành hệ thống rõ rệt: hệ thống sông Hồng sông Thái Bình bắc bộ, hệ thống sông miền Trung hệ thống sông Cửu Long, Đồng Nai nam Do địa hình miền khác nhau, sông nam hiền hoà, sông bắc có độ dốc vừa phải, sông miền trung vừa ngắn, vừa có độ dốc lớn Lượng mưa phân bố không nguồn gốc sinh lũ triền sông Tình hình lũ bão xảy ngày nghiêm trọng có chiều hướng tăng (cả số lượng cường độ): Lũ năm 1945 làm vỡ 79 quãng đê, gây ngập 11 tỉnh, 312000 đất canh tác, triệu người bị ảnh hưởng; Lũ năm 1971 làm vỡ đoạn đê lớn, ngập 250000ha 2,7 triệu người bị ảnh hưởng; Trận lũ năm 1986 gây vỡ đoạn đê sông Hồng Đan Phượng – Hà Tây, sập cống đê sông Cầu Quế Võ – Hà Bắc; bão số năm 2005 làm vỡ 275m đê biển tỉnh Nam Định, Hải Phòng, Thanh Hoá gây sạt lở hàng chục nghìn m đê nhiều tỉnh ven biển; bão số năm 2007 không đổ trực tiếp vào nước ta gây nên lũ lụt cho tỉnh miền trung (Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình) gây thiệt hại nặng nề người tài sản Xói lở bờ biển tỉnh ven biển nước ta diễn phổ biến gây lở đất, thiệt hại sản xuất, tài sản, sở hạ tầng địa phương Đặc biệt, xói lở bờ biển có bão lớn, lũ quét tỉnh miền trung gây thiệt hại nặng nề ∙ Giếng đào tự phun: cấu tạo giếng nước ăn, phải có kết cấu lọc ngược đáy hai bên thành để tránh xói ngầm k a.S Tính toán lưu lượng (theo CT Côzenni) Q  2,73 lg R ro r : bán kính giếng, o R : bán kính ảnh hưởng giếng (lấy ½ khoảng cách giếng), k : hệ số thấm tầng cát, S : độ hạ thấp cột áp giếng, t : chiều dày tầng cát thấm nước mạnh, a : chiều sâu ngập giếng vào tầng cát  ro  a  cos  1  a  2t   Giếng bơm giảm áp: bố trí thành hàng, hàng hay nhiều hang dọc chân đê phía đồng Mỗi giếng nối với ống thu nước nối vào máy bơm Lưu lượng giếng bơm đơn lẻ: k  S a Q  2a ln ro b Nền thấm mạnh - Khi lớp thấm mạnh nằm sát mặt nền: đào hào, tạo chân khay chân đê thượng lưu, đắp lại đất thấm - Khi đất thấm mạnh nằm sâu: đắp sân phủ thượng lưu (sân phủ vừa có tác dụng chống thấm, vừa gia tăng ổn định cho mái đê) - Trường hợp không đắp sân phủ (do đê sát sông) vữa chống thấm tạo chân mái thượng lưu tim đê - Áp dụng tuyến đê cũ bất hợp lý mặt cắt đê cũ chưa đạt yêu cầu an toàn, ổn định, không phù hợp với kiến trúc - Yêu cầu thiết kế, cải tạo: Tính toán thiết kế đê mới, Xử lý tốt đoạn nối tiếp đê cũ đê mới, Xử lý nối dài cống qua đê Chân đê hư hỏng nặng – Đê Hải Phòng Mái đê bị lún, sụt, trồi – Đê bắc Cửa Lục I Tổng quan + Ý nghĩa: công việc cấp bách, ảnh hưởng đến an toàn nhiều đối tượng (dân cư, kinh tế, trị…) phải chuẩn bị phương án thật cụ thể, có sách đắn, ứng xử mau lẹ hành động có hiệu + Phương châm đạo hộ đê phòng lũ chỗ: vật tư, phương tiện, nhân lực, huy Muốn địa phương phải thật chủ động dự phòng vật tư, phương tiện, huy động nhân lực, thông tin, huy, tổ chức tập dượt hàng năm tình cố, thường xuyên cảnh giác với giặc lũ mùa mưa bão II Các tình cố Sạt lở mái đê phía sông + Do sóng vỗ Biện pháp xử lý: - Hạn chế tác động trực tiếp sóng vào mái đê: thả, neo buộc bó cành nửa nửa chìm - Đắp lại chỗ sạt lở: xếp bao tải đất thả rồng đá, rồng đất + Do dòng chảy xiết thúc vào (bờ lõm đoạn đê cong) Biện pháp xử lý: - Giảm tốc độ dòng nước lái dòng chủ lưu xa bờ: thả cụm vào khu vực nước xoáy, dùng hệ thống lái dòng, mỏ hàn - Củng cố chân đê chống xói lở: Thả rồng đá, rồng đất, bao tải đất củng cố đắp mở rộng chân đê + Do lũ rút nhanh, dòng thấm thân đê thấm ngược trở lại phía sông gây trượt mái Biện pháp xử lý: Tránh chất tải nặng, lại làm sũng đất, thả rồng đá, rồng đất, bao tải đất hộ chân đê phía sông, đắp áp trúc mái thượng lưu đất thấm nước có bề rộng từ 2m  4m Sạt lở mái đê phía đồng + Do mái đắp dốc Biện pháp xử lý: - Làm rãnh đón thoát nước thấm khỏi chân đê đảm bảo cho mái đê khô - Nếu đê tốt cần dùng loại đất thoát nước tốt đắp áp trúc mái hạ lưu với mái dốc đủ thoải kết hợp với đê bề rộng 3m  5m - Nếu xấu có ao, hồ, thùng, đấu sau chân đê cần san lấp ao, hồ, thùng, đấu sau đắp áp trúc mái hạ lưu với mái dốc đủ thoải kết hợp khối phản áp phía đồng + Do bố trí đất đắp mặt cắt không hợp lý (VD phía sông đất thấm mạnh, phía đồng đắp đất thấm làm đường bão hoà dâng cao) Biện pháp xử lý: Làm rãnh, máng đón thoát nước thấm khỏi chân đê Đào bỏ khối đất trượt đắp lại đất dễ thoát nước + Do tác dụng dòng thấm, thẩm lậu, rò rỉ qua thân đê Biện pháp xử lý: - Làm giảm thẩm lậu, rò rỉ cách đắp áp trúc đất sét thấm nước mái thượng lưu - Làm máng, rãnh lọc thoát nước thẩm lậu, rò rỉ chân đê - Đắp áp trúc mái hạ lưu đất dễ thoát nước Rò rỉ, sập tổ mối Khi nước rò rỉ thoát mang theo mảnh đất nhỏ màu thẫm có điểm trắng → đê có tổ mối Biện pháp xử lý: - Làm khối lọc thoát nước, làm máng dẫn nước khỏi chân đê Dùng thuốn sắt 1420 thuốn sâu  2m để tạo lỗ cho không khí tổ mối thoát - Khoan vữa xi măng bịt tổ mối xác định vị trí tổ - Sau mùa lũ cần khảo sát, điều tra, xử lý tổ mối triệt để gia cố lại đoạn đê Lỗ sủi, mạch sủi, mạch đùn, giếng Xảy vị trí tầng phủ mỏng, bị chọc thủng áp lực dòng thấm có áp Khi diễn biến mạch sủi nhìn thấy nước sủi tăm liên tục xuất vòi nước chảy có cát Biện pháp xử lý: - Giảm cột nước chênh lệch thượng hạ lưu giếng quây, bờ quây kết hợp có máng đón dẫn nước - Dùng giếng giảm áp để giảm áp lực thuỷ động dòng thấm - Lọc thoát nước thấm, ngăn không cho cốt đất thoát - Làm khối phản áp tầng gia trọng chân đê phía đồng Nước tràn qua đỉnh đê Xử lý cách đắp trạch đỉnh đê Xử lý hư hỏng cống qua đê + Rò rỉ theo mặt tiếp xúc đê công trình xuyên đê Biện pháp xử lý: - Đắp áp trúc mái đê phía sông đất sét, lấp bịt lỗ rò rỉ - Làm khối lọc thoát nước, máng đón dẫn nước rò rỉ khỏi chân đê - Đắp áp trúc chân đê đất thoát nước tốt - Sau mùa lũ phải đào mở phần công trình mái đê phía sông để đắp chống thấm, khoan vữa chống thấm + Bục trần cống: thả khung thép, lưới thép có kích thước lớn  lần kích thước lỗ bục, thả bó cành tre, phên tre rơm rạ để lưới thép giữ lại cản dòng chảy, giảm lưu tốc, sau thả bao tải đất để chặn bịt cống + Các hư hỏng khác: - Kẹt cửa van không đóng khít - Gãy phai, bục cửa van - Nứt rò rỉ thân cống, tường cánh - Hỏng khớp nối - Sủi đùn sau cống Hàn đê vỡ Sự cố vỡ đê biển Hải Hậu – Nam Định, 2005 Quá trình vỡ đê chia làm giai đoạn: - Giai đoạn 1: Chỗ vỡ với bề rộng nhỏ, tốc độ lưu lượng chảy qua nhỏ - Giai đoạn 2: Dòng chảy phá rộng chỗ vỡ theo chiều rộng lẫn chiều sâu làm cho miệng vỡ tăng lên nhanh chóng - Giai đoạn 3: Bề rộng miệng vỡ lên tới 30  40m nữa, chiều sâu hố xói lên tới 20  30m, lưu tốc dòng chảy lên đến 10m/s, lưu lượng đạt đến hàng trăm m3/s Biện pháp xử lý: - Khi chiều sâu nước nhỏ 0,8m, bề rộng cửa vỡ nhỏ 10m Có thể dùng cọc tre, phên tre, bó rào, bao tải đất, rọ đá để chặn dòng chảy - Khi chiều sâu nước từ 0,8  1,5m cần phải thả rồng tre, rồng đất, rồng đá, rọ đá, lưới thép, đồng thời phải cắm cọc tre, cọc gỗ kè hai đầu miệng vỡ không cho dòng lũ phá rộng thêm - Khi chiều sâu nước lớn 1,5m, lưu tốc lớn 6m/s cần phải dùng biện pháp đánh đắm thuyền chở đầy đá rọ đá, kết hợp với biện pháp thả rồng tre, rồng đất, rồng đá, rọ đá, lưới thép, cắm cọc gỗ, cọc tre kè hai đầu cửa vỡ [...]... ngập mặn, đê đập mỏ hàn, đê dọc đứt khúc xa bờ, các mỏ hàn dạng chữ T, chữ Y) CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐÊ I Cấp công trình Gồm 5 cấp: đặc biệt, I, II, III, IV Cơ sở để xác định như bảng 3-1 GT Thiết kế đê 1 Đối với đê sông Mức độ quan trọng phụ thuộc vào tính chất vùng bảo vệ (thành phố hay nông thôn), số lượng nhân khẩu và diện tích canh tác trong vùng được bảo vệ (qui mô vùng được bảo vệ) Ví dụ: đê X bảo... của năm điển hình và lũ thiết kế + Tài liệu về dòng chủ lưu, thuỷ triều, sóng 2 Kinh tế xã hội - Khái quát về kinh tế xã hội - Môi trường sinh thái - Tình hình thiên tai - Dân sinh kinh tế 3 Địa hình Bình đồ khu vực, cắt dọc, cắt ngang tuyến (mức độ yêu cầu chính xác phụ thuộc vào giai đoạn thiết kế) 4 Địa chất - Thiết kế đê mới: Cắt dọc, ngang tuyến đê, tài liệu về vật liệu đắp đê (số lượng hố khoan... có N = 300000 người; F = 10000 ha Cấp CT theo N: cấp II; theo F: cấp III Tổng hợp đê X là công trình cấp II Cấp của các công trình cắt qua đê ≥ cấp đê 2 Đối với đê biển Cấp đê phụ thuộc vào tính chất hoặc diện tích được bảo vệ II Các chỉ tiêu thiết kế 1 Tiêu chuẩn phòng lũ (thời kỳ xuất hiện lại): phụ thuộc vào cấp đê (bảng 3-2) 2 Độ gia cao an toàn: không cho phép sóng vượt hoặc nước tràn qua (bảng... làm cho nền đê bị biến dạng Ở những nơi nền đê có cát, lớp phủ phía đồng mỏng không thắng được áp lực dòng thấm sẽ xuất hiện các mạch sủi, bãi sủi Cấu tạo thân đê: Thân đê được tôn cao, mở rộng trong quá trình hình thành và phát triển của hệ thống đê Được đắp từ các loại đất không được chọn lựa, việc đầm nện cũng không theo qui chuẩn nên thân đê có tính không đồng nhất cao Ngoài ra thân đê còn chịu... sửa chữa hệ thống đê và các CT BVB còn mang tính chất tình thế, ứng cứu cho những vị trí cấp thiết Do kinh phí có hạn, có nơi phải chọn phương án lùi đê, để ngỏ cho xói lở lấn đất liền như Hải Hậu Nam Định Hệ thống quan trắc và cơ sở dữ liệu phục vụ qui hoạch, thiết kế, xây dựng đê và các công trình BVB còn rất thiếu, chưa được đầu tư đúng mức Việc bổ sung làm mới, nâng cấp hệ thống đê, xây dựng các... làm việc của đê sông: Đê là công trình chỉ làm việc theo mùa, mùa khô đê có tác dụng như đường giao thông (nếu có yêu cầu giao thông), nó chỉ ngăn và chắn nước trong mùa lũ, ngay cả trong mùa lũ thời gian làm việc của đê cũng rất ngắn Tác động của con người vào hệ thống đê: Vừa tác động tích cực (giữ gìn, tôn cao, sửa chữa ), vừa tác động tiêu cực (đào các ao hồ, xây dựng các công trình gần đê ) III... liệu phụ thuộc cấp đê và giai đoạn thiết kế - theo tiêu chuẩn ngành) - Đê sửa chữa, nâng cấp: Tận dụng các tài liệu có sẵn, bổ xung thêm phần tài liệu điều tra về hiện trạng trong thân đê (các khuyết tật như mạch đùn, mạch sủi…) I Tuyến 1 Nguyên tắc chọn tuyến Lựa chọn theo nguyên tắc chung nhất là đảm bảo các điều kiện sử dụng tổng hợp tài nguyên (nước, đất) của khu vực trong và ngoài đê, thông qua so... nhiều nơi bị phân cắt do việc lấy đất đắp đê hoặc phục vụ các mục đích khác tạo thành thùng đấu hoặc các hồ đầm gây nguy hiểm cho sự làm việc của đê trong mùa lũ Địa hình ven đê phía sông thay đổi theo thời gian tuỳ thuộc chế độ dòng chảy và lượng phù sa, các bãi bồi có nơi được tôn cao và mở rộng nhưng có nơi lại bị bào mòn xói lở Địa chất nền đê: Các lớp đất nền đê có nguồn gốc bồi tích hiện đại kỷ đệ...Cho đến nay, nước ta có khoảng 6000km đê sông, 2000km đê biển, gần 600 kè các loại và 3000 cống dưới đê, 500km bờ bao chống lũ sớm và ngăn mặn ở đồng bằng sông Cửu Long Tuy nhiên, hệ thống đê đã được hình thành từ rất lâu, không có sự lựa chọn tuyến một cách chặt chẽ về các điều kiện địa hình, địa chất và dòng chảy Cao trình các tuyến đê hầu hết chưa đảm bảo được yêu cầu chống lũ, nước... ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐÊ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Tuyến đê: Do quá trình hình thành các tuyến đê là quá trình tự phát, nhân dân tự làm với trình độ nhận thức và công cụ lao động rất thô sơ, không có sự lựa chọn tuyến một cách chặt chẽ về các điều kiện địa hình, địa chất và dòng chảy Địa hình hai bên ven đê: Địa hình có xu thế thấp dần từ thượng nguồn về phía biển Bề mặt địa hình ven đê phía đồng nhiều nơi ... thiết kế) Địa chất - Thiết kế đê mới: Cắt dọc, ngang tuyến đê, tài liệu vật liệu đắp đê (số lượng hố khoan thành phần tài liệu phụ thuộc cấp đê giai đoạn thiết kế - theo tiêu chuẩn ngành) - Đê. .. đê đập mỏ hàn, đê dọc đứt khúc xa bờ, mỏ hàn dạng chữ T, chữ Y) CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐÊ I Cấp công trình Gồm cấp: đặc biệt, I, II, III, IV Cơ sở để xác định bảng 3-1 GT Thiết kế đê Đối với đê. .. thân đê (đê sông): Vì đê có chiều dài lớn nên thiết bị tiêu nước thân đê phổ biến tiêu nước áp mái, thiết bị tiêu nước (áp dụng với đê thấp) Nguyên tắc cấu tạo áp mái: đập đất Ở đê cao thật cần thiết