Nghiên cứu biện pháp chống thấm gia cố thân đê tả hồng đoạn k27+500 k64+126 huyện đông anh, thành phố hà nội

L IC M N Lu n v n th c s v i đ tài “Nghiên c u bi n pháp ch ng th m gia c thân đê t H ng đo n K27+500 - K64+126, huy n N i” đ ơng Anh, thành ph Hà c hồn thành v i s n l c c a b n thân, s giúp đ nhi t tình c a Th y, Cô b môn Th y công, khoa sau i h c – Tr ng i H c Th y L i b n bè đ ng nghi p Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n Th y giáo –PGS.TS Lê Xuân Roanh, Th y giáo - TS Ph m Thanh H i tr c ti p t n tình h ng d n c ng nh cung c p tài li u thông tin khoa h c c n thi t đ tác gi hoàn thành lu n v n Tác gi xin chân thành c m n t i th y cô giáo b môn Th y công, khoa Sau đ i h c, khoa Cơng trình, th y giáo tr ng ih c Th y l i t n tình giúp đ truy n đ t ki n th c su t th i gian h c t p ch ng trình cao h c c ng nh trình th c hi n lu n v n Tác gi xin chân thành c m n t i gia đình, b n bè, đ ng nghi p nh ng ng i tr m t đ c ch b o, khích l , đ ng viên, ng h nhi t tình v m i ng h c h i nghiên c u khoa h c Do trình đ có h n th i gian nghiên c u ng n nên lu n v n không th tránh kh i nh ng t n t i, h n ch , tác gi mong nh n đ c m i ý ki n đóng góp trao đ i chân thành c a th y cô giáo b n đ ng nghi p Tác gi mong mu n nh ng v n đ t n t i s đ c tác gi nghiên c u sâu h n đ góp ph n đ a nh ng ki n th c khoa h c vào ph c v s n xu t Hà N i, tháng n m 2015 Tác gi lu n v n Nguy n Qu c Ân B N CAM OAN Tên Nguy n Qu c Ân, h c viên l p cao h c CH19C11, chuyên ngành xây d ng công trình th y, khóa 2011-2015 Tơi xin cam đoan lu n v n th c s “ Nghiên c u bi n pháp ch ng th m gia c thân đê t H ng đo n K27+500 - K64+126, huy n ông Anh, thành ph Hà N i” công trình nghiên c u c a riêng tơi Nh ng n i dung k t qu trình bày lu n v n trung th c ch a đ c công b b t k cơng trình nghiên c u khoa h c Hà N i, tháng n m 2015 Tác gi lu n v n Nguy n Qu c Ân M CL C M U CH NG T NG QUAN H TH NG Ê SÔNG H NG 1.1 C I MT NHIÊN L U V C SÔNG H NG 1.1.1V trí đ a lý 1.1.2 c m đ a hình 1.1.3 c m đ a ch t 1.1.4 c m khí t ng th y v n 1.1.5 i u ki n dân sinh, kinh t xã h i l u v c sông H ng 10 1.2 HI N TR NG C A H TH NG Ê SÔNG H NG 14 1.2.1Th i k tr c th k XIX 14 1.2.2Tình hình xây d ng phát tri n đê u t đ u th k XX đ n n m 1945 15 1.2.3Phát tri n c ng c đê u Hà N i sau n m 1945 17 1.2.4Giai đo n 1975 đ n 20 1.3 K T LU N CH CH NG NGUYÊN NHÂN CÁC S NH H GIA C NG 23 NG M T S GI I PHÁP K Ê SÔNG H NG VÀ C THU T CH NG TH M Ê SÔNG H NG 24 2.1 NH NG S C Ã X Y RA V I H TH NG Ê SÔNG H NG 24 2.1.1Các tr n l t gây v đê l ch s 24 2.1.2M t s s c khác x y đ i v i đê sông H ng 25 2.2 PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN X Y RA S C 30 2.2.1Nguyên nhân gây xói s t l b sông 30 2.2.2Lún đê h h ng h th ng cơng trình d i đê 33 2.2.3Tr t mái đê phía sơng phía đ ng 34 2.2.4Nguyên nhân qu n lý 37 2.3 NGHIÊN C U NH H CH NG TH M GIA C NG M T S GI I PHÁP K THU T Ê SÔNG H NG 38 2.3.1Dòng th m kh n ng phá ho i s an toàn làm vi c c a đê 38 2.3.2M t s bi n pháp nâng cao n đ nh th m c a thân n n đê 48 2.4 K T LU N CH CH NG 67 NG ÁP D NG K T QU PHÁP X NGHIÊN C U L A CH N BI N LÝ CH NG TH M ÊT K64+126, HUY N ÔNG ANH THÀNH PH 3.1 H NG O N K27+500 – HÀ N I 69 C I M C A TUY N Ê T H NG 69 3.1.1Hi n tr ng n đê t H ng Thành ph Hà N i [4] 69 3.1.2 3.2 a ch t, đ a ch t th y v n n đê t H ng Thành ph Hà N i 74 XU T VÀ TÍNH TỐN CÁC GI I PHÁP AN TOÀN CHO TUY N Ê T H NG O N T K27+500 – K64+126 79 3.2.1L a ch n đo n đê n hình tính tốn 79 3.2.2Các tr ng h p tính tốn c th bi n pháp x lý 80 3.2.3Phân tích l a ch n gi i pháp h p lý đ ch ng th m cho đê t H ng 84 3.3 K T LU N CH NG 85 K T LU N VÀ KI N NGH 87 DANH M C B NG BI U B ng 1.1: L ng m a ngày l n nh t phân b tr m đo c a m t s t nh thu c l u v c sông H ng[23] B ng 2.1: S c n đê t H ng t 1994 - 2003 29 B ng 2.2: S c n đê H u H ng t 1994 - 2003 29 B ng 3.1: Tr s gradient th m cho phép c a đ t n n [13] 78 B ng 3.2: Tr s gradient th m cho phép c a thân đê [13] 78 B ng 3.3: H s an toàn n đ nh ch ng tr t K c a cơng trình đê đ t [13] 78 B ng 3.4:Ch tiêu c lý c a l p đ t t i m t c t v trí K56+000 81 B ng 3.5: K t qu phân tích m t c t hi n tr ng ch a có cơng trình t i v trí K56+000 81 B ng 3.6: K t qu phân tích m t c t x lý ch ng th m b ng t m ng- bentonite phía th ng hào xi ng l u t i v trí K56+000 82 B ng 3.7: Ch tiêu c lý l p đ t đ p ph n áp 82 B ng 3.8: K t qu phân tích m t c t x lý ch ng th m b ng bi n pháp đ p ph n áp h l u t i v trí K56+000 82 B ng 3.9:K t qu phân tích m t c t x lý ch ng th m b ng gi ng gi m áp h l u t i v trí K56+000 83 B ng 3.10:K t qu phân tích m t c t x lý ch ng th m b ng b ng c c xi m ng đ t phía th ng l u thi cơng theo ph ng pháp Jet-grouting t i v trí K56+000 83 DANH M C HÌNH V Hình 1.1 : B n đ l u v c sông H ng Hình 2.1: ê Yên Ph tr n l l ch s n m 1971 25 Hình 2.2: S t l b t sông H ng t i K66+650 ph ng Ng c Lâm, qu n Long Biên, Hà N i (tháng 7/2010) 26 Hình 2.3: S t l khu v c kè H ng H u, n đê H u H ng t K29+850 – K30+050 ph ng Phú Th nh (S n Tây) 27 Hình 2.4: Hi n t ng xói xói l b sơng t i khu v c b n đò Vân Phúc, xã Vân Phúc, huy n Phúc Th , thành ph Hà N i 28 Hình 2.5: Dịng ch y t i đo n sơng cong 31 Hình 2.6: Quan h gi a η F(η) 32 Hình 2.7: S c m t n đ nh đê vùng có cơng trình qua đê 34 Hình 2.8: Mô t s c tr t mái đê n m n n đ t y u 36 Hình 2.9: Kh n ng s c vùng ti p giáp tôn cao đê 36 Hình 2.10: Bi u đ quan h Jgh , [J] Hình 2.11: S đ tính tốn đ y tr i đ t 42 h l u cơng trình 43 Hình 2.12 : S đ tính tốn n đ nh th m c c b n n đê 45 Hình 2.13: S đ tính tốn gradient th m khơng có n c, n n th m n c, n n th m n ng h p h l u c 46 Hình 2.14: S đ tính tốn gradient th m có n m t d c đê đ t tr m t d c đê đ t tr ng h p h l u c 47 Hình 2.15 S đ b trí n l khoan 54 Hình 2.16: S đ b trí l khoan ph t gia c thân đê 55 Hình 2.17: S đ trình t khoan ph t v a 56 Hình 2.18: Mơ t q trình thi cơng cơng ngh KPCA 58 Hình 2.19: Ph m vi ng d ng hi u qu c a lo i cơng ngh khoan ph t 60 Hình 2.20: S đ tính tốn b d y kh i ph n áp sau chân đê 62 Hình 2.21 : C u t o c a gi ng khoan gi m áp 64 Hình 2.22: Gi ng đào gi m áp 64 Hình 2.23: C u t o gi ng đào gi m áp 65 Hình 2.24: S đ c u t o gi ng b m gi m áp 66 Hình 2.25 : Gi ng khoan gi m ápvà k t qu tính tốn h th p c t n c có gi ng 67 Hình 3.1:H h ng m t đê t H ng đo n K54+500 xã H i B i, huy n ông Anh 70 Hình 3.2: S t l b sông khu v c V n Khê – Mê Linh 71 Hình 3.3: S t l b sông t H ng đo n qua xã i M ch, huy n ông Anh 72 Hình 3.4 : M t c t đê n hình đo n trí K56+000 thi t k x lý 80 Hình 3.5: S đ th t thi công hàng c c xi m ng đ t 86 M U Tính c p thi t c a đ tài Trong b c phát tri n m nh m c a kinh t xã h i n m g n đây, hi n hai bên b sơng ch y qua Hà N i hình thành khu dân c , khu công nghi p t p trung l n Theo quy ho ch thành ph Hà N i t i n m 2020 Hà N i phát tri n m nh sang phía khu th l n đ ơng phía B c s có nhi u c xây d ng Khi sông H ng, sông u ng, sông C u ch y qua trung tâm khu đô th s tr thành m t c nh quan ki n trúc đô th đ p c a Th đô Hà N i V i t m quan tr ng nh trên, đo n sông H ng, sông C u thu c đ a ph n Hà N i r t c n thi t ph i đ u ng, sơng c n đ nh Tuy nhiên, tính ch t ph c t p c a ch đ thu v n, thu l c c a khu v c phân l u sông H ng sông u ng t ng tác gi a ch đ dòng ch y gi a sơng H ng sơng Thái Bình nên đo n sơng ln có nh ng bi n đ ng m nh r t ph c t p Vì v y đ i v i m i đo n đê, tu theo đ c thù c a c n có bi n pháp x lý cho phù h p Tuy n đê t H ng dài kho ng 50km t Km27 +500 đ n Km77 + 284, t huy n Mê Linh đ n huy n Gia Lâm Trên tồn n đê có cao trình đ nh t +13,3 đ n +15,55m (l n h n m c n c l thi t k t 0,3 ÷ 1m) M t đê trung bình r ng 6m Tồn n đê có mái đê phía sông t m = 1,5 đ n m = 2,0; mái đê phía đ ng t m = 2,5 đ n m = 3,0 Thân đê đ c đ p b ng nhi u lo i đ t, hình th c đ p đê tr c ch b ng th cơng, có nhi u đo n b ng đ t phù sa có l n nhi u cát nên c u t o c a thân đê r t ph c t p, có nhi u ch l p cát k p, l p ch a nhi u t p ch t h u c dày c t qua thân đê Khi có l cao dài ngày có hi n t ng rị r phía đ ng khu v c Mê Linh, V nh Ng c, Sáp Mai, Xuân Canh, i chân đê … Ngoài ra, đo n đê hàng n m v n xu t hi n nhi u hang chu t, t m i ph i ti n hành đào b t, x lý… H ng m c cơng trình đ xu t đ tài d a c s D án quy ho ch gia c ch nh trang đê u Thành ph Hà N i đ n n m 2015; có m c tiêu, quy mơ đ u t phù h p v i chi n l c đê u giai đo n 2010 ÷ 2015 c a C c qu n lý đê u phòng ch ng l t bão V i m c đích nâng cao ch t l t ng th m rò r n c ng cho đo n đê đ phòng hi n mái đê h l u đ tài: “Nghiên c u bi n pháp ch ng th m gia c thân đê t H ng đo n K27+500 - K64+126, huy n Anh, thành ph Hà N i” r t c n thi t đ góp ph n n đ nh đ ơng ng b sông, phát tri n b n v ng dân c , đ m b o an toàn mùa m a l M c đích c a tài - Phân tích t ng quan v đ c m th y v n, dòng ch y sông H ng nh h ng đ n s làm vi c c a n đê; - Nghiên c u nguyên nhân nhân t nh h ng đ n s c đê sông H ng; - Nghiên c u đ nh h ng m t s gi i pháp k thu t x lý s c đê sơng H ng; - xu t tính tốn gi i pháp gia c thân đê t H ng; - Phân tích l a ch n gi i pháp phù h p đ x lý ch ng th m cho đê t H ng Cách ti p c n ph ng pháp nghiên c u 3.1 Cách ti p c n - Th ng kê tài li u: Th ng kê s c cơng trình liên quan đ n h th ng đê sông H ng - Thu th p tài li u liên quan đ n thi t k đê cơng trình b o v b , s li u s c đê qua th i k - Nghiên c u s d ng ph n m m tính tốn m i đ mơ ph ng tính ng d ng cho toán c th 3.2 Ph ng pháp nghiên c u - Dùng ph ng pháp u tra, kh o sát, thu th p s li u, ph ng pháp t ng h p phân tích lý thuy t; - Dùng ph n m m Geo – Slope tính tốn cho t ng tr K t qu đ t đ ng h p c th c - Nghiên c u t ng quan v u ki n t nhiên, di n bi n lòng d n, s thay đ i c a u ki n th y v n dòng ch y; - c p đ n s s phân tích nguyên nhân x y s c ; - L a ch n gi i pháp k thu t v n d ng x lý gia c đê t H ng - ng d ng ph n m m Geo – Slope đ gi i toán th m n đ nh 88 K t qu v n d ng nghiên c u đ c v n d ng vào vi c ch n gi i pháp x lý ch ng th m cho n đê t H ng đo n t K27+500 - K64+126, huy n ông Anh, thành ph Hà N i, m t n đê có nhi u n h a ti m tàng nh hang đào đ ng v t, th m l u, r n c, đùn s i s t tr t mái, n t đê B ng vi c gi i toán th m n đ nh mái d c theo ph n m m Geo-Slope version 2004 Các k t qu có ý ngh a r t l n đ i v i c quan qu n lý đê u vi c đánh giá nguyên nhân d báo tr c s c có th x y đe d a an toàn đê mùa m a l tìm bi n pháp kh c ph c hi u qu phù h p v i u ki n kinh t , tính ch t c a t ng đo n đê Trong lu n v n tác gi đ a bi n pháp x lý ch ng th m cho đê: làm t ng hào xi m ng- Bentonite; C c xi m ng đ t phía th theo ph ng l u thi công ng pháp Jet-grouting; đ p ph n áp h l u; gi ng gi m áp h l u t i m t c t n hình v trí K56+000 đê t H ng Vi c áp d ng bi n pháp c th cho c n đê t H ng c n đ c đánh giá xác đ nh nguyên nhân đ có th đ a bi n pháp đ t hi u qu cao phù h p v i u ki n đ a hình, u ki n kinh t s an toàn c a đo n đê c n th c hi n x lý Ki n ngh : Bài toán th m đ t lu n v n toán th m n đ nh đ ng h ng tuân theo đ nh lu t Darcy nhi n th c t m t s tr ng h p gradient th m l n, ch đ th m không n đ nh không tuân theo đ nh lu t Darcy v y c n nghiên c u thêm v gi i toán th m d h v nđ n đ nh th m v c b n gi i quy t đ ng Gi i quy t c vi c h n ch s c x y v i đê t H ng nh ng ngồi cịn có y u t v ch đ dịng ch y, đ a hình lịng d n, đ a hình n đê nh h ng đ n an toàn đê u Trong lu n v n ch đ c p đ n bi n pháp x lý y u t ch y u gây m t n đ nh đê n đ nh th m đ i v i đê t H ng có th áp d ng nghiên c u cho n đê h u H ng vi c x lý s c có nguyên nhân t ng t TÀI LI U THAM KH O Nguy n H u An (1989), Bài toán th m n n đê v n đ xác đ nh ph m vi b o v h p lý cho đê; Tuy n t p CTKH – Vi n KHTL, Hà N i; Nguy n H u An (1990), Xác đ nh ph m vi b o v đê sông ng b ng B c b c s gi i toán th m đánh giá n đ nh th m n n đê; Ban Tuyên giáo - Ban ch huy PCLB, NXB Hà N i (10/2000), Hà N i n a th k phòng ch ng thiên tai Chi c c đê u Phòng ch ng l t bão Hà N i, Báo cáo th ng kê hàng n m v đê u Hà N i Ph m V n C (1989): Công ngh thi cơng n n móng t ng th m n c; Tuy n t p CTKH, Vi n KHTL, Hà N i Nghiêm H u H nh (1995): V u ki n n đ nh th m n n đê nâng cao n đ nh, T p san Th y l i s 12- 1995, Hà N i; Nghiêm H u H nh (1999): i u n áp l c th y đ ng d i n n đê b ng h th ng gi ng gi m áp, n t p k t qu khoa h c công ngh 1994-1999 t p 3, Vi n KHTL, Hà N i Tr n Huy (2007), Sông H ng – Nh ng đ i thay theo th i gian Tr n Ti n Khanh & Nguy n Khoa Di u Lê (2001), Nguyên nhân L L t L n ng B ng Sông H ng 10 Nguy n Công M n (2005): C h c đ t không bão hào Geo –Slope Office 5, Tr ng H Th y l i Hà N i; 11 Nguy n Quy n, Nguy n V n M o, Nguy n Chi n, Ph m V n Qu c (2001), Bài gi ng thi t k đê cơng trình b o v b , Tr ng H Th y l i Hà N i; 12.TCVN 8644 (2011), CTTL – Yêu c u k thu t khoan ph t v a gia c đê 13 TCVN 9902 (2013), CTTL Yêu c u thi t k đê sông 14 TCVN 9906 (2014), CTTL C c xi m ng đ t thi công theo ph ng pháp Jet Grouting – Yêu c u thi t k thi công ngh m thu cho x lý n n đ t y u 15.TCVN 9157 (2012), CTTL Gi ng gi m áp – Yêu c u k thu t thi công ki m tra nghi m thu 16 Tr nh Minh Th (1989): Phân tích c ch c a trình phá h y n n đê, Hà N i; 17.T ng c c dân s (2010) s 6(111), Dân s Hà N i qua k t qu t ng u tra s b dân s nhà n m 2009 18.M nh Tráng(2013), Thông tin v phát tri n kinh t - xã h i c a vùng đ ng b ng sông H ng, Thông tin nông thôn Vi t Nam 19.GS.TS Lê Kim Truy n (2009), Tài li u l u v c sơng H ng, sơng Thái Bình 20.TS Tr n V n T , KS Minh c (2010), L ch s hình thành h th ng đê Hà N i 21 Ngơ Trí Vi ng, Nguy n Chi n, Nguy n V n M o, Nguy n V n H nh, Nguy n C nh Thái, Giáo trình th y công, Tr 22.Tr n V n T , Minh ng H Th y l i Hà N i; c, Tr n Linh Lan (2011), c m đ a ch t cơng trình n n đê sơng h ng khu v c Hà N i tai bi n đ a ch tt liên quan, T p chí Các khoa h c v trái đ t, T 33(3 B), trang 480-492 23.V tài – Th ng kê – B Th y l i – V T ng h p - T ng c c th ng kê , Phòng ch ng l t bão Vi t Nam (1890-1990) Nhà xu t b n th gi i PH L C TÍNH TỐN - Ph l c 1: K t qu tính tốn n đ nh đ i v i tr ng h p hi n tr ng ch a xây d ng cơng trình t i v trí K56+000; - Ph l c 2: K t qu tính tốn n đ nh tr trình t ng h p x lý ch ng th m công ng hào xi m ng – Bentonite phía th ng l u t i v trí K56+000 (B=0,8m, H=15m); - Ph l c 3: K t qu tính tốn n đ nh tr ng h p x lý ch ng th m cơng trình b ng đ p kh i ph n áp phía h l u c t t i v trí K56+000 đ n cao trình +8,10m, b r ng ph n áp B=30m; - Ph l c 4: K t qu tính tốn n đ nh x lý ch ng th m cơng trình b ng gi ng gi m áp phía h l u t i v trí K56+000 (D=0,3m, H=10m) - Ph l c 5: K t qu tính tốn n đ nh x lý ch ng th m cơng trình b ng c c xi m ng đ t phía th ng l u thi cơng theo ph trí K56+000 (D=0,8m, H=15m) ng pháp Jet-grouting t i v Ph l c 1: K t qu tính tốn n đ nh đ i v i tr T h p tính: M c n ng h p hi n tr ng ch a xây d ng công trình t i v trí K56+000 c ngồi sơng +13,10m - H l u khơng có n c Ph l c 1.1: K t qu tính tốn n đ nh th m (J xy = 0,871) Ph l c 1.2: K t qu tính tốn n đ nh (K minmin = 1,493) Ph l c 2: K t qu tính tốn n đ nh tr ng h p x lý ch ng th m cơng trình t Bentonite t i v trí K56+000 ( B=0,8m, H=15m) T h p tính: M c n c ngồi sơng +13,10m - H l u khơng có n c Ph l c 2.1: K t qu tính tốn n đ nh th m (J xy = 0,62) ng hào xi m ng – Ph l c 2.2: K t qu tính tốn n đ nh (K minmin = 1,535) Ph l c 3: K t qu tính tốn n đ nh tr ng h p x lý ch ng th m công trình b ng đ p kh i ph n áp phía h l u c t t i v trí K56+000 (B=30m, đ p đ n cao trình +8,10m) T h p tính: M c n c ngồi sơng +13,10m - H l u khơng có n c Ph l c 3.1: K t qu tính tốn n đ nh th m (J xy= 0,64) Ph l c 3.2: K t qu tính tốn n đ nh (K minmin = 1,530) Ph l c 4: K t qu tính toán n đ nh x lý ch ng th m cơng trình b ng gi ng gi m áp t i v trí K56+000 (D=0,3m, H=10m) T h p tính: M c n c ngồi sơng +13,10m - H l u khơng có n c Ph l c 4.1: K t qu tính tốn n đ nh th m (J xy = 0,65) Ph l c 4.2: K t qu tính tốn n đ nh (K minmin = 1,654) Ph l c 5: K t qu tính tốn n đ nh x lý ch ng th m cơng trình b ng c c xi m ng đ t phía th công theo ph ng pháp Jet-grouting t i v trí K56+000 (D=0,8m, H=15m, hàng c c phía th T h p tính: M c n c ngồi sơng +13,10m - H l u khơng có n c Ph l c 5.1: K t qu tính tốn n đ nh th m (J xy = 0,63) ng l u) ng l uthi Ph l c 5.2: K t qu tính tốn n đ nh (K minmin = 1,554) ... Tơi xin cam đoan lu n v n th c s “ Nghiên c u bi n pháp ch ng th m gia c thân đê t H ng đo n K27+500 - K64+126, huy n ông Anh, thành ph Hà N i” cơng trình nghiên c u c a riêng Nh ng n i dung... b o h Pháp đ p thêm m t s n đê đ b o v nh ng vùng th đơng đúc nh t có nhi u ng i Pháp c s kinh t c a Pháp ó h th ng đê La Thành bao quanh Hà N i, h th ng đê bao quanh thành ph Nam thêm đê b o... tr ng n đê t H ng Thành ph Hà N i [4] 69 3.1.2 3.2 a ch t, đ a ch t th y v n n đê t H ng Thành ph Hà N i 74 XU T VÀ TÍNH TỐN CÁC GI I PHÁP AN TOÀN CHO TUY N Ê T H NG O N T K27+500 – K64+126