Đánh giá tính thấm qua nền đê tả sông trà lý đoạn km 6,5 đến km 7,5 và đề xuất giải pháp xử lý bằng công nghệ jet grouting

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN ĐỨC HUY ĐÁNH GIÁ TÍNH THẤM QUA NỀN ĐÊ TẢ SÔNG TRÀ LÝ ĐOẠN KM 6,5 ĐẾN KM 7,5 VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ BẰNG CÔNG NGHỆ JET GROUTING LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN ĐỨC HUY ĐÁNH GIÁ TÍNH THẤM QUA NỀN ĐÊ TẢ SƠNG TRÀ LÝ ĐOẠN KM 6,5 ĐẾN KM 7,5 VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ BẰNG CÔNG NGHỆ JET GROUTING Chuyên ngành: Địa chất thủy văn Mã số: 60.44.63 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Đoàn Văn Cánh TS Bùi Văn Trường HÀ NỘI, 2010 Tơi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết trình bày luận văn xác, trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Đức Huy Mục lục Danh mục bảng biểu, hình vẽ đồ thị Mở đầu Tính cấp thiết ®Ị tµi 6 Mơc ®Ých vµ nhiƯm vơ luận văn Nội dung nghiên cứu Phơng pháp nghiên cứu 9 ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Cơ sở tài liệu luận văn Cấu trúc luận văn Chơng 1: Tổng quan công nghệ Jet - Grouting 1.1 Tính chất Xi măng - đất 1.2 Nguyên lý tạo cột Xi măng - đất 10 10 12 13 14 1.2.1 Công nghệ đơn pha ( C«ng nghƯ S) 14 1.2.2 C«ng nghƯ hai pha ( C«ng nghƯ D) 1.2.3 C«ng nghƯ ba pha ( Công nghệ T) 14 14 1.3 Quá trình thi công 16 1.3.1 Thiết bị thi công 16 1.3.2 Phơng pháp khoan 17 1.3.3 Phơng pháp khoan 17 1.3.4 Hỗn hợp vữa 18 1.4 Các đặc tính kỹ thuật 18 1.5 Các ứng dụng công nghệ Jet - Grouting Chơng 2: Giới thiệu vùng nghiên cứu 21 2.1 Đặc điểm địa chất công trình đê tả sông Trà Lý 24 24 2.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 24 2.1.2 Đặc điểm trầm tích đệ tứ 26 2.1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 29 2.1.4 Đặc tính địa chất công trình trầm tính cầu trúc đê 2.2 Phân chia kiểu cấu trúc đê 32 39 Chơng 3: Đánh giá tính thấm qua đê tả sông Trà Lý 44 đoạn từ Km 6,5 - Km 7,5 3.1 Đánh giá ổn định thấm đê 44 3.1.1 Khái niệm biến dạng thấm 44 3.1.2 Điều kiện phát sinh biến dạng thấm 44 3.1.3 Đánh giá ổn định thấm đê tõ Km 6,5 ÷ Km 7,5 44 3.1.4 KÕt luËn đánh giá ổn định thấm đê từ Km 6,5 ữ Km 7,5 3.2 Các giải pháp xử lý biến dạng thấm, ổn định đê đà 49 49 đợc xây dựng vùng lân cận vùng nghiên cứu 3.2.1 Đắp tầng phản áp hạ lu 3.2.2 Giếng đào giảm áp 3.2.3 Giếng khoan giảm áp Chơng 4: Thiết kÕ t−êng chèng thÊm b»ng c«ng nghƯ Jet- 49 56 61 68 Grouting phơng pháp đánh giá kết thực 4.1 Điều kiện địa chất công trình đê tả sông Trà Lý từ Km 6,5 ữ Km 7,5 68 4.2 Chọn tầng xử lý thiết kÕ t−êng chèng thÊm b»ng c«ng nghƯ Jet-Grouting 71 4.2.1 Lựa chọn địa tầng xử lý khoan 71 4.2.2 Thiết kế tờng chống thấm lựa chọn thông sè cđa c«ng nghƯ Jet-Grouting 73 4.2.3 Thi c«ng t−êng chống thấm công nghệ Jet-Grouting 76 4.3 Các phơng pháp thí nghiệm, đánh giá chất lợng khoan 84 4.3.1 Quan sát đánh giá hình dạng, độ kín khít cđa t−êng 84 4.3.2 ThÝ nghiƯm thÊm cho vËt liƯu xi măng đất 84 4.5 Dự toán thi công cọc xi măng đất 85 4.5.1 Quy trình 85 4.5.2 Tính toán dự toán thi công 85 Kết luận 89 Tài liệu tham khảo 91 Danh mục bảng biểu Bảng 1 Các thông số khoan 19 Bảng Bảng tiêu lý lớp đất đá 38 Bảng Các thông số tính to¸n gradien ¸p lùc thÊm (Itt) mïa lị 47 Bảng Kết tính toán gradien áp lực thÊm (Itt) mïa lị 47 B¶ng 3 Gradien áp lực thấm (Ir) có tầng phản áp hạ lu với 53 chiều dày khác Bảng Gradien ¸p lùc thÊm (Ir) cã c¸c giÕng khoan giảm áp 66 với khoảng cách khác Bảng 1: Bảng tổng hợp tiêu lý đặc trng lớp 68 Bảng 2: Bảng tổng hợp tiêu lý đặc trng lớp 69 Bảng 3: Bảng tổng hợp tiêu lý đặc trng lớp 70 Bảng 4: Bảng tổng hợp tiêu lý đặc trng lớp 70 Bảng 5: Bảng tổng hợp tiêu lý đặc tr−ng cđa líp 12 71 B¶ng 6: B¶ng tỉng hợp mối quan hệ áp lực đờng kính 75 cọc xi măng đất Bảng 7: Bảng thiết bị thi công khoan 74 Bảng 8: Bảng thông số kỹ thuật thiết bị khoan 77 Bảng 9: Bảng nhân lực cho tổ máy 77 Bảng 10: Bảng khối lợng thi công công tác khoan 78 Bảng 11: Bảng dự toán thi công cho m cọc xi măng đất đất 86 đá cấp I, II đờng kính 600 mm Danh mục hình vẽ Hình 1 Quan hệ hàm lợng xi măng với cờng độ nén lớp đất đá 13 Hình Công nghệ đơn pha, hai, ba pha 15 Hình Sơ đồ công nghệ Jet-Grouting 17 Hình Xử lý móng công nghệ Jet-Grouting 21 Hình Gia cố đờng hầm công nghệ Jet-Grouting 22 Hình Phơng án thiết kế sửa chữa chống thấm 23 Hình Hình ảnh thi công sửa chữa chống thấm cống D10Hà Nam 23 Hình Dự báo phạm vi xảy biến dạng thấm theo mức lũ 48 Hình Giải pháp đắp tầng phản áp hạ lu 50 Hình 3 Mặt cắt đáp tầng phản áp hạ lu với chiều dày khác 54 Hình Gradien thấm (Ir) có tầng phản áp hạ lu với chiều dày khác 54 Hình Giải pháp giếng đào giảm áp 56 Hình Cấu tạo chi tiết giếng đào giảm áp 57 Hình Sơ đồ bố trí hệ thống giếng đào giảm áp giếng quan trắc Bổng Điền Hình Đờng hạ thấp mực nớc áp lực theo mặt cắt ngang tuyến giếng giảm áp mức lũ BĐ II 58 59 Hình Giếng lọc ngợc dâng cao đầu nớc 60 Hình 10 Giải pháp giếng khoan giảm áp 61 Hình 11 Sơ đồ lắp đặt giếng khoan giảm áp 62 Hình 12 Sơ đồ xác định độ hạ thấp mực nớc hệ thống giếng khoan giảm áp 65 Hình 13 Gradien thấm (Ir) có giếng khoan giảm áp với khoảng cách khác 67 Hình Mặt cắt địa chất công trình đê tả sông Trà Lý (Km 6,5 ữ 7,5) Hình Thứ tự thi công cọc xi măng đất Hình Biểu đồ mối quan hệ áp lực đờng kính cọc xi măng đất 72 74 76 Hình 4 Mặt cắt dọc tờng chống thấm xi măng đất (Km 6,5 ữ 7,5 81 Hình Cấu tạo tờng chống thấm trình tự thi công khoan 82 Hình Mặt cắt dọc, ngang tuyến khoan tạo tờng chống thấm 83 ảnh Tầng phản áp hạ lu Km 1,7 ữ 2,2 đê tả sông Trà Lý 50 ảnh Mạch đùn phát sinh ruộng Km 6,6 ữ 6,8 đê tả sông Trà Lý 51 Mở đầu tính cấp thiết đề tài Với đặc điểm địa lý tự nhiên, Thái Bình đợc bao bọc bốn bên sông biển, để trị thuỷ phục vụ sản xuất nông nghiệp từ xa xa ông cha ta đà đắp tuyến đê dọc theo sông lớn Cũng giống nh phần lớn đê điều lÃnh thổ Việt Nam, vật liệu đắp đê thờng vật liệu chỗ đê thờng đợc quan tâm t sông Tr Lý on Km 6,5 ữ Km 7,5 đoạn đê nh Trong năm qua, đoạn đê thờng có tợng thấm qua đê mùa ma lũ, đe dọa nghiêm trọng đến sống nh sản xuất nhân dân địa phơng Đê tả sông Trà Lý đoạn Km 6,5 ữ Km 7,5 đoạn đê xung yếu có nguy bị phá huỷ tợng thấm dới đê gây xói mòn chân đê đợc xây dựng địa chất phức tạp với lớp cát mịn dày từ 7-8 m Trong lịch sử đà xảy nhiều cố công trình đê điều dẫn đến thảm hoạ vỡ đê gây thiệt hại nghiêm trọng ngời của, để lại hậu lâu dài môi trờng sinh thái Đánh giá tính thấm đê vấn đề quan trọng đê diễn trình địa chất công trình nguy hiểm chế phát sinh, phát triển phức tạp khó phát giải hiểu biết đắn tính thấm đê iu luụn luụn l mt vấn đề quan tâm Thái Bình - mt tnh thun nụng Nền đê t sông Tr Lý on Km 6,5 ữ Km 7,5 có mặt lớp cát hạt nhỏ, hạt bụi thấm nớc tốt tầng chứa nớc qh2 thuộc hệ tầng Thái Bình Tầng phủ thấm nớc yếu thuộc hệ tầng Thái Bình có chiều dày khác Mặt khác đê nằm gần sông, khoảng cách đến sông thờng nhỏ 200 m nên đặc biệt nhạy cảm biến dạng thấm Đây dạng cấu trúc nhạy cảm nhất, nguy hiểm Theo kết nghiên cứu thực địa đoạn đê mực nớc sông mức báo động cấp I trở lên đà xuất mạch đùn số nơi định qua năm, phát triển từ nhỏ đến lớn Đờng kính ban đầu mạch đùn thờng từ 1-2 cm mở rộng dần đến 30-60 cm, nớc đùn từ đến đục Lợng cát đợc lôi đọng lại quanh mạch đùn biến đổi tuỳ nơi, từ đến hàng chục, chí hàng trăm mét khối, hình thành nón cát đùn với đờng kính 1,70-1,80 m Công nghệ khoan Jet Grouting non trẻ nhng với việc áp dụng tiến khoa học tiên tiến nên chúng đợc sử dụng rộng rÃi giới đà đem lại hiệu suất cao công tác xử lý chống thấm công trình đê đập Đây công nghệ với công dơng, tÝnh kh¶ thi vỊ kinh tÕ, hiƯu qu¶ chèng thấm cao công nghệ dòng quét, sử dụng thiết bị có sẵn nâng cao tính động, thực đợc nơi có địa hình khó khăn, nơi phơng tiện chuyên dùng lớn khác tiếp cận nh đê, đập ứng dụng công nghệ cho phép khắc phục điều kiện ĐCCT xấu, ngăn cản trình xói ngầm, rửa lũa, thay cục cát chảy - bùn chảy tạo chống thấm thay hào chống thấm dạng thẳng đứng đất đá bở rời chống thấm triệt đê Công nghệ quét dòng nhằm đáp ứng phơng pháp dời chuyển - thay với mục đích gia cờng đê chống thấm tơng đối hiệu để Việc nghiên cứu, đánh giá ổn định thấm giúp nhà chuyên môn, nhà lý có nhìn toàn diện thực trạng đê, đồng thời đa đánh giá tính thấm, nguy ổn định đê xác Với đề xuất phơng pháp xử lý công nghệ Jet - Grouting, xử lý cách hiệu vấn đề Mục đích nhiệm vụ luận văn 2.1 Mục đích nghiên cứu - Làm sáng tỏ điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình đê Tả sông Trà Lý on Km 6,5 ữ Km 7,5 R2 = 0.9984 21 23 25 27 ¸p lùc phơt v÷a (MPa) 0.9992 SẠN VÀ SỎI SẠN BÙN BÙN SÉT SÉT XI MĂNG Kg/m3 SẠN NHỎ ỜNG ĐỘ NÉN Kg/cm2 200 150 SẠN, SỎI SẠN NHỎ 100 50 BÙN BÙN BÙN SÉT BÙN SÉT CƯỜN 50 150 BÙN, SÉT SÉT SÉT 200 250 300 350 400 450 XI MNG Kg/m3 VA 500 Đánh giá khả xảy biến dạng th Khoảng cách từ chân đê phía ®ång (X, m) 25 50 75 100 150 200 300 400 Giá trị gradien áp lực thấm thực tế (I tt) 0,53 0,47 0,40 0,39 0,40 0,40 0,38 0,39 0,65 0,55 0,46 0,43 0,41 0,40 0,38 0,39 0,85 0,73 0,59 0,54 0,49 0,45 0,39 0,40 0,90 0,77 0,62 0,57 0,51 0,46 0,40 0,40 0,95 0,83 0,68 0,61 0,54 0,48 0,40 0,40 0,94 0,84 0,70 0,64 0,57 0,50 0,41 0,40 0,95 0.84 0,70 0,64 0,57 0,50 0,41 0,40 hùc hiÖn Cao học ĐCTV K 13 hấm đê tả sông tr lý Km 6,6 - km 7, Dự báo phạm vi biến dạng thấm theo (Tại mặt cắt CN1 đại diện cho CTN I A-1) Gradien áp lực thấm (I) 1.2 0.8 0.4 270m 0 50 100 150 200 250 300 Khoảng cách từ chân đê phía đồng (X, m) Itt §L II Itt ë B§ III Itt ë §L Itt ë S§L I H− PGS ,5 Bản vẽ số heo mức lũ TN I A-1) 0m 300 350 400 g (X, m) ë S§L II Icp Hớng dẫn khoa học S TS Đoàn Văn Cánh TS Bùi Văn Trờng 450 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN ĐỨC HUY ĐÁNH GIÁ TÍNH THẤM QUA NỀN ĐÊ TẢ SÔNG TRÀ LÝ ĐOẠN KM 6,5 ĐẾN KM 7,5 VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ BẰNG CÔNG NGHỆ JET GROUTING. .. văn sông Trà Lý - Điều kiện ĐCTC, ĐCCT đê tả sông Trà Lý - Nghiên cứu đặc tính cấu tạo thành tạo địa chất đê - Khả phát sinh biến dạng thấm đê tả sông Trà Lý on Km 6,5 ữ Km 7,5 - Đề xuất giải pháp. .. sinh biến dạng thấm 44 3.1.3 Đánh giá ổn định thấm đê từ Km 6,5 ữ Km 7,5 44 3.1.4 Kết luận đánh giá ổn định thấm đê từ Km 6,5 ữ Km 7,5 3.2 Các giải pháp xử lý biến dạng thấm, ổn định đê đà 49 49