Xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp tân tạo, phường tân tạo a, quận bình tân, thành phố hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THIỀU TRUNG THANH XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT PHỤC VỤ QUAN TRẮC LÚN ĐẤT BỀ MẶT KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chun ngành: Địa Kỹ Thuật Mã số: 604468 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Lún đất bề mặt thay đổi cao độ bề mặt mặt đất theo thời gian hai nguyên nhân chính: Nguyên nhân tự nhiên: trình địa chất gây nên tượng động đất, mài mịn địa hình, tân kiến tạo Nguyên nhân nhân tạo: xây dựng cơng trình mặt đất, xây dựng cơng trình ngầm, hoạt động khai thác khống sản, khai thác nước đất mức … Thuật ngữ “lún đất bề mặt” sử dụng để miêu tả trình thay đổi cao độ bề mặt mặt đất diện rộng, khu vực mang tính chất vĩ mơ phân biệt với q trình lún cố kết cơng trình xây dựng Thuật ngữ sử dụng rộng rãi giới với ngôn ngữ tiếng anh “Land Subsidence Surface” Lún đất bề mặt trình khai thác nước đất ghi nhận sớm từ năm 20 kỷ XX Đây vấn đề thực tế lâu dài quan tâm đầu tư cho công tác quan trắc nghiên cứu nhiều quốc gia giới như: Hoa Kỳ, Úc, Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia … Với thực trạng khai thác nước đất khu vực đô thị lớn Việt Nam ngày tăng cao khó kiểm sốt, hoạt động xây dựng q trình thị hóa diễn ngày nhanh, lún đất bề mặt điều tránh khỏi ghi nhận qua số tượng trồi ống chống giếng (do lún), độ cao triều cường thay đổi, cao độ nền, cao độ mốc có sai khác… Trong q trình nghiên cứu, kỹ thuật inSAR vi phân (Interferometry – Synthetic Aperture Rada) sử dụng phổ biến nhiều đô thị lớn, đặc biệt Thượng Hải (Trung Quốc) Bangkok (Thái Lan) Kỹ thuật inSAR vi phân giải pháp khả thi việc ghi nhận độ lún bề mặt khu vực theo không gian thời gian Kết xử lý từ kỹ thuật inSAR cho phép phân tích nhanh tốc độ lún trung bình hàng năm điểm quan sát, xác định vùng phạm vi lún Tuy nhiên, lún đất bề mặt vấn đề thực tế lâu dài, ảnh hường nghiêm trọng đến công trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp môi trường sống tương lai Quá trình quan trắc cần thiết phải kèm với trình nghiên cứu chế gây lún đất, nguyên nhân mối tương quan yếu tố gây lún đất bề mặt với Trên quan điểm đó, đề tài “Xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh” xây dựng hệ thống giếng quan trắc địa kỹ thuật, ghi nhận đánh giá yếu tố thay đổi từ mực nước đất, trình thay đổi áp lực nước lỗ rỗng đất lún đất thành phần Kết trình quan trắc góp phần giải thích chế, ngun nhân gây lún, xây dựng mối tương quan yếu tố với Đồng thời, kết quan quan trắc tương lai gần hỗ trợ đắc lực cho công tác quy hoạch đô thị, quản lý việc khai thác bảo vệ nguồn tài nguyên nước MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN Luận văn thực với mục đích đặt nghiên cứu sở xây dựng hệ thống giếng quan trắc, mục đích xây dựng giếng, yêu cầu kỹ thuật, kết cấu giếng thi công, thiết bị lắp đặt quan trắc ghi nhận kết quan trắc bước đầu sau hoàn thành hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật khu công nghiệp Tân Tạo NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn trình bày gồm nội dung theo bố cục xếp sau: MỞ ĐẦU Chương 1: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU LÚN ĐẤT BỀ MẶT TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM Chương 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT PHỤC VỤ QUAN TRẮC LÚN ĐẤT BỀ MẶT KHU CƠNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chương 4: QUAN TRẮC HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT KHU CƠNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp sử dụng luận văn phương pháp thu thập thông tin nhằm mục đích tìm hiểu lí nghiên cứu xây dựng đề tài, lịch sử vấn đề nghiên cứu lún đất bề mặt giới Việt Nam, giả thuyết câu hỏi đặt để tiếp cận vấn đề Trong trình giải vấn đề, luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tài liệu để thu thập tài liệu chuyên ngành liên quan đến lún đất bề mặt, nghiên cứu tài liệu tổng hợp luận điểm, kết số liệu cần thiết sử dụng cho đề tài, khả ứng dụng khu vực nghiên cứu số thị lớn Việt Nam Q trình nghiên cứu, xây dựng đề tài với kinh nghiệm thực tế, kiến thức chun mơn đóng góp phần lớn việc xây dựng, nghiên cứu giải vấn đề lựa chọn Kinh nghiệm thực tiễn từ trình trực tiếp thi công, lắp đặt thiết bị lấy kết số liệu Trạm quan trắc số 01; Dự án: Quan trắc biến dạng mặt đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh kỹ thuật inSAR vi phân; Địa điểm: Khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, Tp.HCM Như vậy, luận văn xây dựng, nghiên cứu hoàn thành kết hợp phương pháp nghiên cứu khoa học kinh nghiệm thực tiễn từ trình làm việc thực tế ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN Hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt lần xây dựng thành phố Hồ Chí Minh Với quy mơ cơng trình cấp quốc gia, khối lượng thi công, kỹ thuật thi công hệ thống giếng phức tạp, sở xây dựng, yêu cầu kỹ thuật kết cấu giếng trình bày cụ thể chi tiết luận văn Kết quan trắc từ hệ thống giếng phục vụ trình nghiên cứu tổng quan chi tiết yếu tố gây lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo Đây kết số liệu thức ghi nhận lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ KẾT QUẢ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học Mục đích tác giả nghiên cứu đề tài “Xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh” trình bày sở xây dựng, phương pháp thi công, lắp đặt thiết bị quan trắc kết số liệu bước đầu cho trình nghiên cứu chế gây lún đất bề mặt, nguyên nhân, yếu tố ảnh hưởng mối tương quan yếu tố với Kết thực tiễn Luận văn hồn thành sản phẩm q trình nghiên cứu khoa học, kết thực tiễn luận văn hệ thống giếng quan trắc lún đất xây dựng hoàn chỉnh đưa vào quan trắc lấy số liệu Kết quan trắc phục vụ cho công tác nghiên cứu góp phần quan trọng, hỗ trợ cơng tác quản lý, quy hoạch khai thác bảo vệ tài nguyên nước cách hợp lý, quy hoạch xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp khu vực nghiên cứu ĐIỂM HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI Hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo xây dựng cơng trình quan trắc quy mơ thành phố Hồ Chí Minh, chưa có cơng trình xây dựng tương đương để so sánh, đánh giá tương quan kết mức độ phù hợp Luận văn chưa xây dựng mối tương quan yếu tố gây lún đất bề mặt thay đổi mực nước đất, thay đổi áp lực nước lỗ rỗng lún đất thành phần Q trình thực luận văn khơng tránh khỏi sai sót văn phong, quan điểm cá nhân khơng mang tính thống chung CHƯƠNG LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU LÚN ĐẤT BỀ MẶT TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU LÚN ĐẤT BỀ MẶT TRÊN THẾ GIỚI Với đặc điểm tương đồng mức độ định vị trí địa lý khu vực, điều kiện địa chất kiến tạo, tài liệu thu thập, luận văn trình bày khái quát trình nghiên cứu, công nghệ kỹ thuật áp dụng khối lượng công tác nghiên cứu lún đất bề mặt Jakarta (Indonesia), Bangkok (Thái Lan) Thượng Hải (Trung Quốc) 1.1.1 Nghiên cứu lún đất bề mặt Jakarta (Indonesia) Tại Indonesia, công tác quan trắc biến dạng lún đất tập trung thủ đô Jakarta – thành phố với 10 triệu dân Lún đất Jakarta phát lần vào năm 1926 thơng qua q trình đo đạc cao độ khu vực Phía Bắc Jakarta Năm 1978, tác động từ trình biến dạng lún đất bề mặt ghi nhận thông qua tượng nứt nẻ cơng trình xây dựng đường Thamrin, diện tích bị ngập úng tăng lên, mực nước ngầm bị hạ thấp trình xâm nhập mặn mở rộng Đầu thập niên 80, lún đất bề mặt số điểm Jakarta đo đặc phương pháp đo cao, thiết bị đo lún extensometer, quan trắc mực nước đất sử dụng hệ thống định vị tồn cầu GPS (Global Positioning System) Thủ Jakarta tiến hành 03 lần đo cao độ mốc vào năm 1982, 1991 Cục Bản đồ Khảo sát Jakarta thực năm 1997 Cục Khoáng Sản Jakarta thực Quá trình đo đạc hệ thống GPS thực 02 lần vào năm 1997 năm 1999 Sở Kỹ thuật Địa Viện Công nghệ Bandung tiến hành Theo nghiên cứu nhà khoa học Murdohardono & Sudarsono (năm 1998), Rismianto & Mark (1993) lún đất bề mặt Jakarta có 04 loại: lún đất khai thác nước đất, lún đất q trình xây dựng cơng trình, cở sở hạ tầng, lún đất trình cố kết tự nhiên đất lún đất trình kiến tạo Trong đó, lún đất q trình khai thác nước đất chủ yếu Hoạt động làm mực nước đất bị hạ thấp, biến dạng lún đất xảy mà làm cho trình xâm nhập mặn gia tăng diện rộng Khai thác nước Jakarta chia làm 02 loại chính: khai thác nước tầng nơng (độ sâu giếng 40 m) Việc khai thác nước tầng nông thực tự phát dân chúng giếng đào, giếng khoan sử dụng bơm tay hay bơm điện loại nhỏ, lưu lượng khai thác nước nhỏ Quá trình khai thác nước tâng sâu thực quy mô công nghiệp với lưu lượng khai thác nước lớn Năm 2000, nhận thấy lún đất bề mặt vấn đề thực tế tiếp diễn lâu dài, Jakarta tiến hành xây dựng 04 trạm quan trắc lún đất bố trí Phía Bắc, trung tâm, Phía Tây Phía Đơng Jakarta Mỗi trạm quan trắc có 03 hệ thống quan trắc bao gồm: hệ thống thiết bị quan trắc độ lún extensometer, hệ thống quan trắc mực nước đất tự động hệ thống quan trắc áp lực nước lỗ rỗng Sáu mốc chuẩn xây dựng, mốc Phía Đơng, mốc Phía Tây, hai mốc Phía Bắc hai mốc Phía Nam Các mốc chuẩn đặt đất ổn định lâu đài, không bị ảnh hưởng trình biến dạng lún Ý nghĩa trình quan trắc lún đất bề mặt thể hình 1.1 Kiểm soát ngập úng Quản lý khai thác nước đất Quy hoạch không gian Thông tin lún đất bề mặt Kiểm soát xâm nhập mặn Thiết kế, xây dựng sở hạ tầng Bảo vệ mơi trường Hình 1.1: Ý nghĩa thông tin quan trắc lún đất bề mặt Jakarta Cùng với hệ thống GPS xây dựng phục vụ trình quan trắc, theo dõi nghiên lún đất bề mặt, thơng tin từ q trình lún đất có ý nghĩa quan trọng nhiều lĩnh vực liên quan Kết quan trắc lún góp phần hỗ trợ công tác quản lý khai thác nước đất cách hợp lý, kiểm soát ngập úng, quy hoạch không gian, thiết kế xây dựng sở hạ tầng, bảo vệ mơi trường kiểm sốt xâm nhập mặn 1.1.2 Nghiên cứu lún đất bề mặt Bangkok (Thái Lan) Bangkok thủ đô Thái Lan với dân số gần 10 triệu người, nằm khu vực địa hình đồng ven biển với cao độ mặt đất từ 1- m so với mực nước biển Là thị có mức độ thị hóa cao khu vực Đơng Nam Á, với mật độ xây dựng cơng trình, sở hạ tầng khai thác nước ngày gia tăng (hình 1.2) Hình 1.2: Góc nhìn thị hóa Bangkok Tốc độ thị hóa diễn nhanh chóng việc khai thác nước đất mức làm cho bề mặt khu vực thủ đô Bankok bị lún xuống nhiều khu vực quan sát Bangkok ghi nhận chứng cho tượng lún đất bề mặt như: sụt lún cơng trình xây dựng, đường, thay đổi cao độ mốc (hình 1.3) Năm 1978, mạng lưới quan trắc lún đất Bangkok thành lập vận hành Sở Khảo sát Hoàng gia Thái Lan bao gồm 59 mốc quan trắc gắn cơng trình xây dựng Một hệ thống quan trắc cao độ khác xây dựng Chính quyền thủ đô Bangkok năm 1979 với 178 điểm quan trắc, số điểm quan trắc mở rộng lên thành 882 điểm vào năm 2007 Cả hai hệ thống quan trắc quan trắc tham chiếu với mốc chuẩn có ký hiệu BMR8 Đây mốc chuẩn xây dựng từ giếng khoan thăm dò dầu khí, đặt tầng đá gốc với độ sâu -1848 m Hình 1.3: Hiện tượng lún đất bề mặt Bangkok (Nguồn: Sở Tài nguyên Khoáng sản Thái Lan) Các nghiên cứu từ hai hệ thống quan trắc lún đất bề mặt truyền thống rút số hạn chế sau: + Việc quan trắc nhiều thời gian tốn kinh tế + Số lượng điểm quan trắc xây dựng giới hạn nhiều trình xây dựng phát triển + Cơng tác quan trắc tồn hệ thống khó trì cách thường xun; + Q trình quan trắc gặp nhiều khó khăn mật độ xây dựng sở hạ tầng gia tăng + Bản thân mốc chuẩn cần quan trắc thay đổi yếu tố từ tự nhiên Xuất phát từ hạn chế hệ thống quan trắc truyền thống, năm 2001 Bangkok áp dụng kỹ thuật inSAR vi phân (Interferometry – Synthetic Aperture Rada) để quan trắc lún đất bề mặt Kỹ thuật có ưu điểm hạn chế định Hiện nay, nhóm nhà nghiên cứu kết hợp Thái Lan Châu Âu thực dự án Geo2tecdi Dự án kết hợp sử dụng kết quan trắc cao độ kết ảnh inSAR để ghi nhận nghiên cứu trình lún đất bề mặt Bangkok 1.1.3 Nghiên cứu lún đất bề mặt Thượng Hải (Trung Quốc) Tại Thượng Hải, công tác quan trắc lún đất tiến hành từ năm 1921 Lịch sử quan trắc lún đất Thượng Hải chia làm 02 giai đoạn: ƒ Giai đoạn từ năm 1921 – 1965 tương ứng với giai đoạn lún với tốc độ nhanh ƒ Giai đoạn từ nằm 1965 đến tương ứng với giai đoạn lún kiểm sốt Ngun nhân q trình lún đất nhiều khu vực thị Thượng Hải trình khai thác nước đất mức Cơ chế trình lún đất nghiên cứu sâu rộng Thượng Hải Theo đó, q trình lún xảy hệ trình khai thác nước đất làm mực nước ngầm bị hạ thấp, làm giảm áp lực nước lỗ rỗng, gia tăng ứng suất có hiệu đất trình cố kết diễn Tuy nhiên trình cố kết thay đổi áp lực nước lỗ rỗng đất khác biệt so với trình cố kết gia tải bên bề mặt Việc nghiên cứu, tìm hiểu mối quan hệ khai thác nước đất lún đất bề mặt đầu tư thực chi tiết quy mô Thượng Hải Kết ghi nhận tốc độ lún theo thời gian lưu lượng khai thác nước toàn khu vực ghi nhận trình bày bảng 1.1 biểu đồ hình 1.4 Các nghiên cứu, ghi nhận lún đất Thượng Hải yếu tố để hạn chế q trình lún đất diễn kiểm soát lưu lượng tịnh khai thác nước đất ... LÚN ĐẤT BỀ MẶT KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 3 Chương 4: QUAN TRẮC HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A,. .. đề tài ? ?Xây dựng hệ thống giếng khoan địa kỹ thuật phục vụ quan trắc lún đất bề mặt khu công nghiệp Tân Tạo, phường Tân Tạo A, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh? ?? trình bày sở xây dựng, phương... ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU CƠNG NGHIỆP TÂN TẠO, PHƯỜNG TÂN TẠO A, QUẬN BÌNH TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIẾNG KHOAN ĐỊA KỸ THUẬT PHỤC VỤ QUAN TRẮC LÚN