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 ổn định giải pháp sửa chữa đê Hữu Cầu - Bắc Ninh " tác giả hoàn thành thời hạn quy định đảm bảo đầy đủ yêu cầu đề cương phê duyệt Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Khoa cơng trình, Trường Đại học Thuỷ lợi tồn thể thầy, giáo giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thời gian học tập thực luận văn Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Vũ Quốc Vương tận tình hướng dẫn cung cấp thơng tin khoa học cần thiết q trình thực luận văn Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Chi cục Đê điều PCLB Bắc Ninh Sở Nông nghiệp PTNT Bắc Ninh, Công ty CPTVXD NN&PTNT Bắc Ninh giúp đỡ việc thu thập tài liệu nghiên cứu trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến lãnh đạo Công ty CPTVXD NN&PTNT Bắc Ninh nơi tác giả công tác người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp khích lệ, ủng hộ, động viên mặt cho tác giả hoàn thành luận văn Do hạn chế mặt thời gian, kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế nên trình nghiên cứu để hồn thành luận văn, chắn khó tránh khỏi thiếu sót định Tác giả mong muốn nhận góp ý, bảo tận tình Thầy, Cô giáo cán đồng nghiệp luận văn Hà Nội, Ngày 16 tháng 08 năm 2013 HỌC VIÊN Nguyễn Trung Dũng BẢN CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Trung Dũng, xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Tác giả Nguyễn Trung Dũng MỤC LỤC Danh mục Mở đầu Trang 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài phạm vi nghiên cứu 3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Kết dự kiến đạt Bố cục luận văn Chương 1: Tổng quan hệ thống đê điều nước 1.1 Tổng quan cơng trình đê điều giới 1.1.1 Lịch sử phát triển đê điều nước 1.1.2 Hệ thống đê điều Hà Lan 1.1.3 Hệ thống đê điều Mỹ 1.1.4 Hệ thống đê điều Nhật Bản 1.2 Tổng quan cơng trình đê điều Việt Nam 10 1.2.1 Tình hình lũ giải pháp phòng chống 10 1.2.1.1 Đặc điểm tự nhiên Việt Nam đồng Bắc Bộ 10 1.2.1.2 Tình hình lũ lụt 11 1.2.1.3 Biện pháp phịng 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 tính chất địa chất cơng trình lớp đất đê 1.2.2.4 Đặc điểm địa chất thủy văn 18 1.2.2.5 Về cấu tạo thân đê 18 1.2.2.6 Về làm việc đê sông 18 1.2.2.7 Những tác động người vào hệ thống đê 18 1.2.3 Mặt cắt ngang đặc trưng đê sông 19 1.3 Kết luận chương 20 Chương 2: Xác định nguyên nhân gây ổn định dạng ổn định đê Hữu Cầu 21 2.1 Giới thiệu đê Hữu Cầu 21 2.1.1 Khái quát 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 nhân tố ảnh hưởng đến sạt trượt, lún mái đê vỡ đê31 2.2.1 Nguyên nhân chủ quan 31 2.2.2 Nguyên nhân khách quan 32 2.3 Các dạng ổn định đê sông 2.3.1 Hư hỏng mái đê 2.3.2 Hư hỏng mặt đê 35 36 36 2.3.3 Phân tích làm việc đê, khả phá hoại làm việc an toàn đê 37 2.3.3.1 Loại khả phá hoại bình thường 37 2.3.3.2 Dạng khả phá hoại đặc biệt 40 2.4 Đánh giá tác động dòng chảy mái đê đê 42 2.5 Đánh giá tác động dòng thấm đê 45 2.5.1 Hiện tượng mạch đùn mạch sủi sảy tuyến đê Hữu cầu 45 2.5.2 Hiện tượng thẩm lậu sảy tuyến đê Hữu cầu 46 2.6 Đánh giá tác động địa chất đê 48 2.7 Kết luận chương 48 Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý ổn định đê hữu Cầu tỉnh Bắc Ninh 49 3.1 Đắp bù xử lý 49 3.1.1 Đắp bù hoàn chỉnh mặt cắt đê 49 3.1.1.1 Cấp cơng trình 49 3.1.1.2 Xác định tiêu chuẩn tiêu thiết kế 50 3.1.1.3 Biện pháp thi cơng đắp bù hồn chỉnh mặt cắt đê 51 3.1.2 Xử lý đê 52 3.2 Xử lý kè mái thượng lưu đê 59 3.2.1 Các thông số kỹ thuật 60 3.2.2 Các giải pháp kết cấu cơng trình 60 3.3 Cơng nghệ xử lý bề mặt đê bê tông tự lèn 65 3.3.1 Khái quát bê tông tự lèn ( BTTL) 66 3.3.2 Tổng quan bê tông tự lèn giới 67 3.3.3 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng BTTL 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 ) hỗn hợp BTTL phương pháp rút côn 73 3.3.6.2 Phương pháp xác định khả chảy qua cốt thép hỗn hợp BTTL L box 74 3.3.6.3 Phương pháp xác định khả chảy qua cốt thép hỗn hợp BTTL U box 3.4 Tính tốn ổn định cho phương án 75 77 3.4.1 Tính tốn ổn định mái đê 77 3.4.1.1 Phương pháp tính tốn 77 3.4.1.2 Số liệu tính tốn 79 3.4.1.3 Kết tính tốn 80 3.4.2 Tính tốn phương án kè mái thượng lưu đê 83 3.4.2.1 Phương pháp tính tốn 84 3.4.2.2 Các tiêu tính tốn 84 3.4.2.3 Kết tính toán phần mềm GEOSLOPE 85 3.5 So sánh lựa chọn phương án thích hợp 87 3.5.1 Phương án đắp bù hoàn thiện mặt cắt đê 87 3.5.1.1 Kết tính tốn 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 tính tốn ổn định 90 3.5.2.2 Tính tốn 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 Cường 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 chống cắt mặt phẳng đổ 93 3.5.3.6 Độ bền 93 3.6 Kết luận chương 94 Kết luận kiến nghị 95 Tài liệu tham khảo 98 DANH MỤC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH Chương Hình 1.1 Cồn cát - đê biển tự nhiên Hình 1.2 Bản đồ phân vùng tần suất thiết kế đê biển Hà Lan Hình 1.3 Cắt ngang đê biển Afsluitifk - Hà Lan Hình 1.4 Đê biển Afsluitifk - Hà Lan Hình 1.5 Một số cấu kiện bảo vệ bờ Hình 1.6 Một vài mặt cắt kè biển Mỹ Hình 1.7 Hình ảnh cơng trình bảo vệ bờ giới 10 Hình 1.8 Một cảnh đắp đê thời Trần 14 Hình 1.9 Các đê sơng vùng đồng sơng Hồng 15 Hình 1.10 Đê sơng Hồng ngày 16 Hình 1.11 Mặt cắt ngang đặc trưng đê 19 Chương 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 ứng dụng tỉnh Vĩnh Phúc 33 Hình 2.3 Tập kết vật liệu trái phép 33 Hình 2.4 Mặt cắt đê đại diện 34 Hình 2.5 Xe có tải trọnglớn lại 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 mùa lũ 38 Hình 2.11 Trượt mái đê với 39 Hình 2.12 Dịng thấm thân đê lũ rút nhanh 40 Hình 2.13 Sự hình thành mạch đùn, mạch sủi 40 Hình 2.14 thấm thân đê khơng đồng 41 Hình 2.15 Sơ đồ đường thấm tập trung đê 41 Hình 2.16 Các dạng hang thấm tập trung Chương 42 49 Hình 3.1 Mặt cắt đắp áp trúc hoàn chỉnh mặt cắt đê Hữu Cầu 51 Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn khoan vữa 54 Hình 3.3 Sơ đồ bố trí hố khoan 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 cơng bê tơng tự lèn bê mặt bê tơng tự lèn 67 Hình 3.8 Sử dụng BT tự lèn cho Mố neo cầu Akashi-Kaikyo 68 Hình 3.9 Sử dụng BT tự lèn cho tồ nhà T34 Trung Hồ 69 Hình 3.10 Phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn 72 Hình 3.11 Thí nghiệm xác định độ chẩy x hỗn hợp BTTL 74 Hình 3.12 L-box thí nghiệm khả chảy qua cốt thép hỗn hợp BTTL 75 Hình 3.13 U-box thí nghiệm khả chảy qua cốt thép hỗn hợp BTTL 76 Hình 3.14 Sơ đồ tính ổn định mái đê theo phương pháp cân giới hạn 78 Hình 3.15 Sơ đồ tính tốn trường hợp mực nước sơng +8.4 80 Hình 3.16 Đường bão hòa đường đẳng cột nước thân đê trường hợp mực nước sơng +8.4 Hình 3.17 80 Gradien thấm thân đê (Jmax=0.74) trường hợp mực nước sông +8.4 81 Hình 3.18 Ổn định mái đê (K = 1,564) trường hợp mực nước sơng +8.4 81 Hình 3.19 Sơ đồ tính tốn trường hợp đắp mở rộng mặt đê với mực nước +8.4 82 Hình 3.20 Đường bão hịa đường đẳng cột nước thân đê trường hợp đắp mở rộng mặt đê với mực nước +8.4 Hình 3.21 Gradient thấm thân đê (Jmax = 0.56) trường hợp đắp mở rộngmặt đê với mực nước +8.4 Hình 3.22 82 83 Ổn định mái đê (Kmin = 2.218) trường hợp đắp mở rộng mặt đê với mực nước +8.4 83 Hình 3.23 Tính tốn với mặt cắt kè trạng 85 Hình 3.24 Tính tốn với mặt cắt kè lát mái hộ chân rồng đá lưới thép 86 Hình 3.25 Tính tốn với mặt cắt kè lát mái hộ chân rồng đá lưới thép kết hợp lăng thể đá hộc 86 Hình 3.26 Tính tốn với mặt cắt kè lát mái hộ chân lăng thể đá hộc 87 Hình 3.27 Đắp mở rộng mặt cắt phía sơng 88 Hình 3.28 Đắp mở rộng mặt cắt phía đồng 89 DANH MỤC BẢNG BIỂU Chương Bảng 3.1 Cao trình mực nước thiết kế trạm thủy văn 50 Bảng 3.2 Cao trình mực nước kiệt trạm thủy văn 60 Bảng 3.3 Thành phần cấp phối BTTL sử dụng tro bay nhiệt điện phả lại, bột đá vôi Silicafume 73 Bảng 3.4 Chỉ tiêu lý lớp đất đê 79 Bảng 3.5 Bảng trị số đặc trưng lý lớp đất kè 84 Bảng 3.6 Bảng trị số đặc trưng lý đá thả rời 85 Bảng 3.7 Bảng kết tính tốn ổn định kè 90 Bảng 3.8 Bảng so sánh kinh phí 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 cường độ chịu nén cấp phối 25MPa so sánh 92 Bảng 3.12 So sánh giá thành 1m3 bê tơng (đơn vị tính: ngàn đồng) 93 ... ? ?Nghiên cứu đánh giá nguyên nhân ổn định giải pháp sửa chữa đê Hữu Cầu - Bắc Ninh " có ý nghĩa thực tiễn cao 3 )Mục đích Đề tài phạm vi nghiên cứu: Mục đích đề tài - Nghiên cứu đánh giá nguyên nhân. .. việc nghiên cứu đánh giá nguyên nhân gây ổn định đê Hữu Cầu tỉnh Bắc Ninh đề xuất giải pháp khắc phục cho hệ thống đê tỉnh Bắc Ninh, với hệ thống đê Hữu Cầu cấp thiết Vì nên đề tài nghiên cứu ? ?Nghiên. .. nguyên nhân gây ổn định đê Hữu Cầu tỉnh Bắc Ninh - Đề xuất giải pháp khắc phục cố sạt lở mái đê, đảm bảo an toàn cho đê Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: ổn định đê Hữu Cầu tác