(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Tính Toán Kết Cấu Đập Tràn Trên Nền Cọc Áp Dụng Tính Toán Tràn Xả Lũ Đá Hàn, Tỉnh Hà Tĩnh.pdf

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Cảnh
Thái người đã hướng dẫn, vạch ra những định hướng khoa học để tác giả hoàn thành
luận văn này.
Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng
đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và nghiên
cứu.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong cơ quan đã giúp đỡ, đồng hành
cùng tác giả trong công việc, nghiên cứu trong những năm qua.
Xin cảm ơn lãnh đạo Tỉnh, Sở, Ban quản lý dự án của các tỉnh nghệ An và Hà
Tĩnh.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình đã động viên, tạo
điều kiện cho tác giả hoàn thành quá trình học tập và viết luận văn.

Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2013
Tác giả

Lưu Văn Minh


BẢN CAM KẾT

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu tính tốn kết cấu đập tràn trên nền cọc. Áp
dụng tính tốn tràn xả lũ Đá Hàn, tỉnh Hà Tĩnh”
Tơi xin cam đoan đề tài luận văn của tơi hồn tồn là do tơi làm. Những kết quả
nghiên cứu, thí nghiệm không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác. Nếu vi
phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu bất kỳ các hình thức kỷ luật nào của
Nhà trường.

Học viên

Lưu Văn Minh


MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................
T
2
3

T
2
3

DANH MỤC BẢNG BIỂU. ............................................................................................
T
2
3

T
2
3

DANH MỤC HÌNH VẼ...................................................................................................
T
2
3

T
2

3

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
T
2
3

T
2
3

I. Tính cấp thiết của đề tài .........................................................................................1
T
2
3

T
2
3

II. Mục đích của đề tài: .............................................................................................2
T
2
3

T
2
3

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .........................................................2

T
2
3

T
2
3

IV. Kết quả dự kiến đạt được. ...................................................................................2
T
2
3

T
2
3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG HỒ CHỨA NƯỚC VÀ ĐẬP ĐẤT.3
T
2
3

T
2
3

1.1. Tình hình xây dựng hồ chứa nước và đập đất ở Việt Nam .............................3
T
2
3

T
2
3

1.2. Tình hình làm việc của đập tràn-Những hư hỏng thường gặp ở đập tràn ....7
T
2
3

T
2
3

1.2.1. Tình hình làm việc của đập tràn......................................................................7
T
2
3

T
2
3

1.2.2. Những hư hỏng thường gặp ở đập tràn ...........................................................7
T
2
3

T
2

3

1.2.3. Các biện pháp kỹ thuật để phòng tránh sự cố đập tràn xả lũ ........................10
T
2
3

T
2
3

1.3. Tổng quan về ảnh hưởng nền địa chất đập tràn đến sự ổn định của cơng
T
2
3

trình trong quá trình khai thác ...............................................................................12
T
2
3

1.3.1. Ảnh hưởng của địa chất đập tràn đến sự ổn định của cơng trình..................12
T
2
3

T
2
3

1.3.2. Ảnh hưởng của địa chất đập tràn đến sự ổn định của cơng trình..................12
T
2
3

T
2
3

1.3.2.1. Sự cố địa tầng ở đập tràn xả lũ hồ chứa Tả Trạch - Thừa Thiên Huế .......13
T
2
3

T
2
3

1.3.2.2. Sự cố vỡ đập Z20 - Hà Tĩnh ......................................................................14
T
2
3

T
2
3

1.4. Một số giải pháp xử lý để gia tăng ổn định và khả năng chịu tải của nền ...14
T
2

3

T
2
3

1.4.1. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát ...............................................15
T
2
3

T
2
3

1.4.2. Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc đất - ximăng ...........................15
T
2
3

T
2
3

1.4.3. Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát ...........................................................16
T
2
3

T

2
3

1.4.4. Phương pháp xử lý nền bằng cọc khoan nhồi ...............................................17
T
2
3

T
2
3

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH TÍNH TỐN TRÀN XẢ LŨ TRÊN NỀN CỌC ........18
T
2
3

T
2
3

2.1. Giới thiệu về nền móng và móng cọc ...............................................................18
T
2
3

T
2
3

2.1.1. Nền ................................................................................................................18
T
2
3

T
2
3

2.1.2. Móng .............................................................................................................18
T
2
3

T
2
3

2.1.3. Ý nghĩa của cơng tác thiết kế nền - móng....................................................19
T
2
3

T
2
3

2.1.4. Tính tốn nền móng theo trạng thái giới hạn ................................................20
T

2
3

T
2
3

2.1.5. Móng cọc ......................................................................................................21
T
2
3

T
2
3

2.2. Tổng quan về sức chịu tải của cọc ...................................................................27
T
2
3

T
2
3

2.2.1 Sức chịu tải dọc trục ......................................................................................27
T
2
3

T
2
3

2.2.2. Cọc chịu tải trong ngang ...............................................................................36
T
2
3

T
2
3

2.3. Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn tính tốn hệ nền cọc..............44
T
2
3

T
2
3

2.3.1. Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn ................................................44
T
2
3

T
2
3

2.3.4. Các phần mềm tính tốn thơng dụng hiện nay..............................................51
T
2
3

T
2
3

2.3.5. Giới thiệu về phần mềm SAP 2000 ..............................................................51
T
2
3

T
2
3

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TỐN CHO ĐẬP TRÀN XẢ LŨ ĐÁ HÀN ........57
T
2
3

T
2
3

3.1. Giới thiệu chung về cơng trình Đá Hàn. .........................................................57
T

2
3

T
2
3

3.1.1. Giới thiệu chung............................................................................................57
T
2
3

T
2
3

3.1.1. Vị trí và bố trí tổng thể cơng trình. ...............................................................62
T
2
3

T
2
3

3.1.2. Tình hình địa chất nền đập tràn. ...................................................................63
T
2
3

T
2
3

3.2. Hiện trạng tuyến tràn. ......................................................................................66
T
2
3

T
2
3

3.3. Tính tốn ổn định tràn......................................................................................66
T
2
3

T
2
3

3.3.1. Giải pháp đề xuất. .........................................................................................66
T
2
3

T
2
3

3.3.2. Tính tốn sức chịu tải đứng của cọc khoan nhồi theo điều kiện đất nền. .....67
T
2
3

T
2
3

3.4. Phương pháp và trường hợp tính tốn ...........................................................68
T
2
3

T
2
3

3.4.1. Phương pháp tính tốn. ................................................................................68
T
2
3

T
2
3

3.4.2. Trường hợp tính tốn. ...................................................................................68
T

2
3

T
2
3

3.5. Kết quả tính tốn trạng thái ứng suất, biến dạng hệ nền cọc .......................69
T
2
3

T
2
3

3.5.1. Đơn nguyên đập tràn có cửa .........................................................................69
T
2
3

T
2
3

3.5.2. Đơn nguyên đập tràn tự do nằm sát đập tràn có cửa ....................................76
T
2
3

T
2
3

3.5.3. Đơn nguyên đập tràn tự do nằm sát bờ. ........................................................84
T
2
3

T
2
3

3.6. Đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn cho nền tràn xả lũ. ................................91
T
2
3

T
2
3

3.6.1. Về khả năng chịu lực của cọc .......................................................................91
T
2
3

T
2
3

3.6.2. Về bố trí thép chịu lực trong thân cọc...........................................................91
T
2
3

T
2
3

KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ ..........................................................................................93
T
2
3

T
2
3

1. Kết luận. ................................................................................................................93
T
2
3

T
2
3

2. Kiến nghị. ..............................................................................................................93

T
2
3

T
2
3

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................95
T
2
3

T
2
3

PHỤ LỤC .....................................................................................................................96
T
2
3

T
2
3


DANH MỤC BẢNG BIỂU.
Bảng 1-1. Hồ chứa nhiều có dung tích ≥200.000m3 .......................................................4
T

2
3

P

T
2
3
P

Bảng 1-2. Hồ đập lớn ở Việt Nam (không kể hồ thuỷ điện) theo chiều cao đập ............5
T
2
3

T
2
3

Bảng 1-3 : Số lượng hồ cần sửa chữa tràn xã lũ..............................................................7
T
2
3

T
2
3

Bảng 2-1: Giá trị Ks đối với các loại cọc hạ trong cát (Meyerhof 1976) ......................29
T

2
3

T
2
3

Bảng 2-2: Quan hệ giữa S u và N c ..................................................................................30
T
2
3

R

R

R

R3
T
2

Bảng 2-3: Chiều sâu ngàm cần thiết ..............................................................................32
T
2
3

T
2
3

Bảng 2-4: Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (T/m2) ...........................................34
T
2
3

P

P

T
2
3

Bảng 2-5: Hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc (TCVN 205-1998) ...........................34
T
2
3

T
2
3

Bảng 2-6: Hệ số ma sát bên của đất và thân cọc f i (TCVN 205-1998) .........................35
T
2
3

R

R

T
2
3

Bảng 2-7: Tiêu chuẩn phân biệt loại cọc .......................................................................37
T
2
3

T
2
3

Bảng 2-8: Giá trị n 1 và n 2 ..............................................................................................39
T
2
3

R

R

R

R3
T
2

Bảng 2-9: Giá trị K h (KN/m3) cho đất rời ......................................................................39
T
2
3

R

R

P

P

T
2
3

Bảng 2-10: Hệ số nhóm η .............................................................................................44
T
2
3

T
2
3

Bảng 3-1: Mơ tả địa chất các lớp đất đá tại vị trí đặt tràn .............................................65
T
2
3

T
2
3

Bảng 3-2: Chỉ tiêu cơ lý của lớp 4a1, 4a và 4b .............................................................66
T
2
3

T
2
3

Bảng 3-3: Kết quả nội lực của cọc đoạn tràn có cửa van ..............................................75
T
2
3

T
2
3

Bảng 3-4: Kết quả nội lực của cọc đoạn tràn tự do giáp đoạn có cửa van ....................83
T
2
3

T
2

3

Bảng 3-5: Kết quả nội lực của cọc đoạn tràn tự do giáp bờ ..........................................90
T
2
3

T
2
3


DANH MỤC HÌNH VẼ.
Hình 1-1: Bản đồ vị trí hồ Tả Trạch. ............................................................................13
T
2
3

T
2
3

Hình 1-2: Mở móng tràn Tả Trạch. ..............................................................................13
T
2
3

T
2
3

Hình 1-3: Hình ảnh vỡ đập Z20....................................................................................14
T
2
3

T
2
3

Hình 1-4: Hình ảnh vỡ đập Z20 ảnh hưởng đến đường sắt. .........................................14
T
2
3

T
2
3

Hình 2-1: Cấu tạo móng cọc .........................................................................................22
T
2
3

T
2
3

Hình 2-2: Sơ đồ thi cơng khoan cọc nhồi .....................................................................24
T

2
3

T
2
3

Hình 2-3: Máy khoan cọc nhồi của hãng Benoto ..........................................................25
T
2
3

T
2
3

Hình 2-4: Máy khoan cọc nhồi của hãng Hitachi ..........................................................25
T
2
3

T
2
3

Hình 2-5: Máy khoan cọc nhồi Bauer BG 25C .............................................................26
T
2
3

T
2
3

Hình 2-6: Máy khoan cọc nhồi Soilmec R516 HD .......................................................26
T
2
3

T
2
3

Hình 2-7: Các loại mũi khoan cọc nhồi .........................................................................26
T
2
3

T
2
3

Hình 2-8: Cơ cấu mở rộng chân cọc bằng thủy lực .......................................................27
T
2
3

T
2
3

Hình 2-9: Thi cơng cọc khoan nhồi tại hiện trường ......................................................27
T
2
3

T
2
3

Hình 2-10: Các dạng biến dạng của cọc ngắn khi chịu tải trọng ngang ........................37
T
2
3

T
2
3

Hình 2-11: Sức chịu tải trọng ngang của cọc trong đất rời[13] .......................................41
T
2
3

P

T
2
3
P

Hình 2-12: Sức chịu tải ngang của cọc trong đất dính[13] ..............................................42
T
2
3

P

T
2
3
P

Hình 2-13: Đồ thị tìm Q a theo chuyển vị cho phép yng trong đất rời ............................43
T
2
3

R

R

R

R

T
2
3

Hình 2-14: Đồ thị tìm Q a theo chuyển vị cho phép yng trong đất dính .........................43
T
2
3

R

R

R

R

T
2
3

Hình 2-15: Các phần tử cơ bản trong phương pháp PTHH ...........................................45
T
2
3

T
2
3

Hình 2-16: Giao diện của phần mềm Sap2000 phiên bản 14.2.2 ..................................56
T
2
3

T
2
3

Hình 3-1: Mặt bằng tràn Đá Hàn ...................................................................................63
T
2
3

T
2
3

Hình 3-2: Mặt cắt địa chất dưới đơn ngun tràn có cửa ..............................................64
T
2
3

T
2
3

Hình 3-3: Mặt cắt địa chất dưới đơn nguyên tràn tự do ................................................64
T
2
3

T
2

3

Hình 3-4: Mặt cắt địa chất dọc theo trục đập ................................................................64
T
2
3

T
2
3

Hình 3-5: Mặt bàng bố trí cọc trong các đơn nguyên của tràn. .....................................67
T
2
3

T
2
3

Hình 3-6. Mơ hình tính đơn ngun tràn có cửa ...........................................................70
T
2
3

T
2
3

Hình 3-7: Số hiệu cọc trong đơn ngun tràn có cửa ....................................................70

T
2
3

T
2
3


Hình 3-8: Chuyển vị đứng của đập tổ hợp vừa thi cơng xong ......................................71
T
2
3

T
2
3

Hình 3-9: Chuyển vị ngang của đập tổ hợp vừa thi cơng xong .....................................71
T
2
3

T
2
3

Hình 3-10: Lực dọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi công vừa xong ................................71
T
2

3

T
2
3

Hình 3-11: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi cơng vừa xong ...............72
T
2
3

T
2
3

Hình 3-12: Lực cắt cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi công vừa xong ...........................72
T
2
3

T
2
3

Hình 3-13: Chuyển vị đứng của đập tổ hợp thượng lưu là MNDBT ............................73
T
2
3

T

2
3

Hình 3-14: Chuyển vị ngang của đập tổ hợp thượng lưu là MNDBT...........................73
T
2
3

T
2
3

Hình 3-15: Lực dọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT ........................74
T
2
3

T
2
3

Hình 3-16: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT .......74
T
2
3

T
2
3

Hình 3-17: Lực cắt cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT...................74
T
2
3

T
2
3

Hình 3-18: Mơ hình tính đơn ngun tràn tự do giáp tràn có cửa.................................77
T
2
3

T
2
3

Hình 3-19: Bố trí cọc dưới tràn .....................................................................................77
T
2
3

T
2
3

Hình 3-20: Áp lực nước lên tràn....................................................................................78
T
2

3

T
2
3

Hình 3-21: Cọc trong đơn nguyên tràn tự do giáp đơn ngun tràn có cửa ..................78
T
2
3

T
2
3

Hình 3-22: Chuyển vị đứng của đất nền và đập tổ hợp thi cơng vừa xong. ..................79
T
2
3

T
2
3

Hình 3-23: Chuyển vị ngang của đất nền và đập tổ hợp thi công vừa xong. ................79
T
2
3

T

2
3

Hình 3-24: Lực dọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi cơng vừa xong ................................79
T
2
3

T
2
3

Hình 2-25: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 2,3 tổ hợp thi công vừa xong ...............80
T
2
3

T
2
3

Hình 3-26: Lực cắt cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi cơng vừa xong ...........................80
T
2
3

T
2
3

Hình 3-27: Chuyển vị ngang của đất nền và đập tổ hợp thượng lưu ở MNDBT ..........81
T
2
3

T
2
3

Hình 3-28: Chuyển vị ngang của đất nền và đập tổ hợp thượng lưu ở MNDBT ..........81
T
2
3

T
2
3

Hình 3-29: Lực dọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT ........................82
T
2
3

T
2
3

HÌnh 3-30: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1, 2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT ......82
T
2

3

T
2
3

Hình 3-31: Lực cắt cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT...................82
T
2
3

T
2
3

Hình 3-32: Mơ hình tính đơn ngun tràn tự do giáp bờ ..............................................84
T
2
3

T
2
3

Hình 3-33: Bố trí cọc dưới tràn đoạn tràn giáp bờ ........................................................85
T
2
3

T

2
3

Hình 3-34: Số hiệu cọc trong đơn nguyên tràn tự do giáp bờ phải ...............................85
T
2
3

T
2
3

Hình 3-35: Chuyển vị đứng của nền và đập đoạn tràn giáp bờ .....................................86
T
2
3

T
2
3

Hình 3-36: Chuyển vị ngang của nền và đập đoạn tràn giáp bờ ...................................86
T
2
3

T
2
3

Hình 3-37: Lực dọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi công vừa xong ................................86
T
2
3

T
2
3


Hình 3-38: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1, 2 tổ hợp thi cơng vừa xong ..............87
T
2
3

T
2
3

Hình 3-39: Lực cắt cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi công vừa xong ...........................87
T
2
3

T
2
3

Hình 3-40: Chuyển vị đứng của nền và đập đoạn tràn giáp bờ .....................................88
T

2
3

T
2
3

Hình 3-41: Chuyển vị ngang của nền và đập đoạn tràn giáp bờ ...................................88
T
2
3

T
2
3

Hình 3-42: Lực dọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT ........................88
T
2
3

T
2
3

Hình 3-43: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1, 2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT ......89
T
2
3

T
2
3

Hình 3-44: Lực cắt cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT...................89
T
2
3

T
2
3


1

MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Tràn xả lũ là một hạng mục rất quan trọng liên quan trực tiếp đến an tồn đập Hồ chứa. Thống kế có được cho thấy sự cố đập do nguyên nhân hư hỏng tràn chiếm
tỷ lệ đáng kể và hầu hết là sự cố lớn.
Tràn xả lũ là cơng trình khơng thể thiếu ở các hồ chứa nước, nó có nhiệm vụ xả
nước thừa để khống chế mực nước cao nhất có thể giữ ở hồ theo thiết kế, đảm bảo
an toàn cho đập.
Theo thống kê sự cố vỡ đập do hỏng tràn xả lũ gây nên chiếm 25,39%, chưa kể
do khẩu diện tràn xả lũ khơng thốt được lũ thực tế dẫn đến nước hồ dâng cao hơn
tràn và phá hủy đập. Đây là con số đáng báo động vì đối với các đập đất khi xẩy ra
sự cố thì hậu quả thiệt hại khơng thể lường hết được. Ngồi thiệt hại về cơ sở, vật
chất, kinh phí của nhà nước cịn ảnh hưởng nghiêm trọng tới tính mạng, tài sản và
mơi trường sống của nhân dân vùng hạ du.
Có rất nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra hỏng tràn như: Do tính tốn thủy

văn trước đây khơng phù hợp với thực tế, kẹt cửa van (tràn xả sâu), tính tốn thủy
lực không chuẩn xác, chất lượng vật liệu và thi cơng kém, chưa đánh giá chính xác
về địa chất nền móng....
Thực tế cho thấy có rất nhiều cơng trình lớn trong quá trình thiết kế đã được
Chủ đầu tư phê duyệt để thi cơng, nhưng khi mở móng cơng trình thì địa chất nền
rất phức tạp, các lớp địa chất đất đá phân bố không đồng nhất, không theo một quy
luật nào dẫn đến phải thay đổi thiết kế, biện pháp xử lý được các nhà Tư vấn đưa ra
là xử lý nền bằng phương pháp khoan cọc nhồi. Tuy nhiên biện pháp xử lý khoan
cọc nhồi chưa được phía Tư vấn xử lý triệt để và có bài tốn tính tốn để đảm bảo
vừa kỹ thuật, vừa kinh tế. Một số cơng trình phải xử lý nền như: Hệ thống thủy lợi
hồ Tả Trạch, Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi, Cơng trình ngăn mặn giữ ngọt Thảo
Long, Cống Nhiên Lộc Thị Nghè thuộc dự án chống ngập Sài Gòn, Cống lấy nước


2

Nam Đàn, Cống Đị Điểm… Chính vì vậy, việc nghiên Nghiên cứu, tính tốn kết
cấu đập tràn trên nền cọc là rất cần thiết và cấp bách.
II. Mục đích của đề tài:
- Nghiên cứu tình hình làm việc của đập tràn, đánh giá tình trạng ổn định của đập
tràn.
- Nghiên cứu các phương pháp tính tốn ổn định của đập tràn và biện pháp xử lý
nền đập tràn, đảm bảo an tồn đập.
- Đề xuất phương pháp tính tốn bằng Phần tử hữu hạn (PTHH).
- Áp dụng tính tốn cho đập tràn trên nền cọc.
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp các số liệu lưu trữ về đập tràn.
- Nghiên cứu giải pháp nền một số cơng trình trọng điểm (đập Tả Trạch, đập Vực
Mấu, đập Ba Khe, đập Kim Sơn, đập Ngàn Trươi, đập Thảo Long, cống Nam Đàn,
cống Đị Điểm…).

- Phân tích định tính và định lượng các cơng thức, phương pháp tính tốn ổn định
và ứng suất nền phần ngưỡng tràn. Lựa chọn các cơng thức, phương pháp tính tốn
phù hợp.
- Tính tốn ứng dụng, phân tích so sánh và rút ra kết luận.
IV. Kết quả dự kiến đạt được.
- Xác định được sự ổn định của ngưỡng tràn, đưa ra biện pháp xử lý hiệu quả.
- Tính tốn cụ thể cho ngưỡng tràn Đá Hàn.
- Kết quả nghiên cứu được trình bày dưới dạng các đồ thị và biểu đồ.
- Kết luận và kiến nghị.


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG HỒ CHỨA NƯỚC VÀ ĐẬP
ĐẤT
1.1. Tình hình xây dựng hồ chứa nước và đập đất ở Việt Nam
Hồ chứa nước được xây dựng từ năm 1954 ở miền Bắc và từ sau năm 1975 khi đất nước hồn tồn thống nhất thì hồ chứa nước được xây dựng nhiều trên cả
nước, trong đó đập chắn nước tạo hồ chủ yếu là đập đất. Đập đất phát triển không
ngừng cả về số lượng và quy mơ. Ngồi một số đập đá đổ lõi sét như đập Hồ
Bình, Hàm Thuận - ĐaMi (Lâm Đồng), Yaly (Gia Lai), một số đập bê tông thông
thường như Tân Giang (Ninh Thuận), Lịng Sơng (Bình Thuận), Đá Quại (Hà Tĩnh),
đập bê tơng đầm lăn (RCC) Định Bình (Bình Định), Bản Vẽ (Nghệ An), Sơn La…
đập đá đầm nén có bản mặt bê tơng cốt thép Cửa Đạt (Thanh Hố), Nà Hang
(Tuyên Quang), số còn lại đều là đập đất.
Do đặc điểm về địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, phương tiện thi công ...
của nước ta, trong tương lai đập đất còn nhiều triển vọng phát triển rộng rãi hơn
nữa.
Sở dĩ trong những năm gần đây đập vật liệu địa phương trong đó có đập đất,
đang phát triển với một tốc độ nhanh chóng như vậy và hiện đang có xu hướng phát
triển nhanh hơn nữa về số lượng cũng như quy mô là do nhiều nguyên nhân, trong

đó có những nguyên nhân chủ yếu sau đây:
1. Yêu cầu chất lượng của nền đập đất không cao lắm so với các loại đập khác.
Đập đất hầu như có thể xây dựng được với bất kỳ điều kiện địa chất, địa hình và khí
hậu nào, những vùng động đất cũng có thể xây dựng được đập đất.
2. Với những thành tựu nghiên cứu trong cơ học đất, lý luận thấm, trạng thái
ứng suất cùng với sự phát triển của công nghiệp chất dẻo làm vật liệu chống thấm,
người ta có thể sử dụng được tất cả mọi loại đất hiện có ở vùng xây dựng để đắp
đập và mặt cắt đập ngày càng có khả năng hẹp lại. Do đó giá thành ngày càng có
khả năng hạ thấp và chiều cao đập ngày càng tăng cao.


4

3. Sử dụng phương pháp mới để xây dựng những màng chống thấm sâu trong
nền thấm nước mạnh. Đặc biệt dùng phương pháp phun các chất dính kết khác nhau
như xi măng đất sét vào đất nền. Có khả năng tạo thành những màng chống thấm
sâu đến 200m.
4. Có khả năng cơ giới hố hồn tồn các khâu đào đất, vận chuyển và đắp đất
với những máy móc có cơng suất lớn do đó rút ngắn được thời gian xây dựng, hạ
giá thành cơng trình và hầu như có thể loại hồn tồn lực lượng lao động thủ cơng.
5. Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vật liệu hiếm như xi
măng, sắt, thép... và từ đó giảm nhẹ được các hệ thống giao thông mới và phương
tiện giao thông.
6. Do những thành tựu về nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng các loại cơng
trình tháo nước, đặc biệt là do phát triển việc xây dựng đường hầm mà giải quyết
được vấn đề tháo nước ngoài thân đập với lưu lượng lớn.
Tính đến nay (theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn)[1], nước
P

P

ta có khoảng 1.959 hồ chứa có dung tích từ 200.000 m3 trở lên (chưa kể các hồ thuỷ
P

P

điện). Trong đó có 81 hồ có dung tích trên 10 triệu m3 nước, 66 hồ có dung tích từ 5
P

P

đến 10 triệu m3 nước, từ 1 đến dưới 5 triệu m3 có 442 hồ, cịn lại 1.370 hồ có dung
P

P

P

P

tích từ 200.000 m3 đến dưới 1 triệu m3. Tổng dung tích trữ 5,793 tỷ m3 nước, tưới
P

P

P

P

P

P

ổn dịnh cho 502.883 héc ta đất canh tác.
Trong số 64 tỉnh, thành, nước ta có 42 tỉnh, thành phố có hồ chứa nước. Các
tỉnh có số lượng hồ chứa nhiều là Nghệ An (249 hồ); Hà Tĩnh (168 hồ); Thanh Hoá
(123 hồ); Phú Thọ (118 hồ); Đăk Lăk (116 hồ); Bình Định (108 hồ); Vĩnh Phúc (96
hồ); Hồ Bình (88 hồ); Quảng Trị (63 hồ); Quảng Nam (59 hồ)….
Bảng 1-1. Hồ chứa nhiều có dung tích ≥200.000m3
Tỉnh, thành phố

TT

Số lượng

1

Nghệ An

249

2

Hà Tĩnh

168

3

Thanh Hố

123

4

Phú Thọ

118


5

5

Đăk Lăk

116

6

Bình Định

108

7

Quảng Bình

103

8

Vĩnh Phúc

96

9

Hồ Bình

88

10

Quảng Trị

63

11

Quảng Nam

59

12

Quảng Ngãi

53

13

Quảng Ninh

52

14

n Bái

51

15

Bắc Giang

49

16

Tuyên Quang

49

17

Lạng Sơn

44

Bảng 1-2. Hồ đập lớn ở Việt Nam (không kể hồ thuỷ điện) theo chiều cao đập

TT

Tên hồ

Tỉnh

H max

Năm

(10 6 m³)

(m)

XD

Dung tích

Năm
hồn
thành

1

Đá Bàn

Khánh Hồ

79.20

42.50

1977

1988

2

Cấm Sơn

Bắc Giang

555.00

42.50

1966

1974

3

Xạ Hương

Vĩnh Phúc

13.43

41.00

1977

1984

4

Yên Lập

Quảng Ninh

118.10

40.00

1976

1980

5

Phú Ninh

Quảng Nam

414.40

39.40

1977

1982

6

Đa Nhim

Lâm Đồng

165.00

38.00

1960

1963

7

Kẻ Gỗ

Hà Tĩnh

345.00

37.50

1976

1979

8

Tà Keo

Lạng Sơn

14.00

35.00

1967

1972

9

Sơng Mực

Thanh Hố

314.00

33.40

1977

1983

10

Tiên Lang

Quảng Bình

17.90

32.30

1976

1978

11

Tuyền Lâm

Lâm Đồng

10.06

32.00

1980

1987


6

12

Núi Một

Bình Định

111.50

30.00

1978

1986

13

Cẩm Ly

Quảng Bình

42.00

30.00

1963

1965

14

Vực Trịn

Quảng Bình

52.80

29.00

1979

1986

15

Hội Sơn

Bình Định

30.50

29.00

1982

1985

16

Liệt Sơn

Quảng Ngãi

28.60

29.00

1977

1981

17

Dầu Tiếng

Tây Ninh

1,580.80

28.00

1979

1985

18

Núi Cốc

Thái Ngun

175.50

26.00

1972

1978

19

Pa Khoang

Lai Châu

45.90

26.00

1974

1978

20

Khn Thần

Bắc Giang

20.10

26.00

1960

1963

21

Hồ Trung

Đà Nẵng

10.30

26.00

1979

1984

22

Khe Chè

Quảng Ninh

11.50

25.20

1986

1990

23

Yên Mỹ

Thanh Hoá

66.20

25.00

1978

1980

24

Thượng Tuy

Hà Tĩnh

19.60

25.00

1961

1964

25

Suối Hai

Hà Tây

46.50

24.00

1958

1963

26

Phú Xuân

Phú Yên

12.10

23.70

1994

1996

27

Vĩnh Trinh

Quảng Nam

20.30

23.00

1977

1980

28

Vực Trống

Hà Tĩnh

130.00

22.80

1970

1974

29

Quất Đông

Quảng Ninh

11.30

22.60

1978

1983

30

Khe Tân

Quảng Nam

43.50

22.40

1985

1989

31

Đồng Mô

Hà Tây

84.50

21.00

1970

1974

32

Biển Hồ

Gia Lai

41.50

21.00

1980

1985

33

Kinh Mơn

Quảng Trị

16.70

21.00

1985

1989

Đa số các cơng trình đều phát huy cao hiệu quả phục vụ cấp nước cho sinh
hoạt, sản xuất nông nghiệp - công nghiệp (Dầu tiếng, Núi Cốc, Kẻ Gỗ, Vệ
Vừng….), tạo ra những biến đổi sâu sắc về đời sống và xã hội một cách tồn diện,
góp phần vào cơng cuộc cơng nghiệp hố nơng nghiệp và nơng thơn của nước nhà.
Bên cạnh đó cũng khơng ít cơng trình kém hiệu quả, chủ yếu do các sự cố phát sinh
từ phía đập - hạng mục quan trọng và cần thiết nhất trong việc xây dựng các hồ
chứa nước. Để tất cả các cơng trình xây dựng xong phát huy được hiệu quả tối ưu,


7

cần thiết phải đầu tư nghiên cứu một cách đúng đắn có khoa học các biện pháp đảm
bảo an tồn đập cũng như hồ chứa nhằm mang lại lợi ích tổng hợp, đa mục tiêu cho
đời sống kinh tế xã hội của nhân dân.
1.2. Tình hình làm việc của đập tràn-Những hư hỏng thường gặp ở đập tràn
1.2.1. Tình hình làm việc của đập tràn
Nhiều hồ chứa còn thiếu năng lực xả lũ do tính tốn lũ thiết kế thiếu tài liệu,
tính thiên nhỏ, mơ hình thiết kế lũ khơng phù hợp với tình hình mưa lũ trên lưu vực,
rừng đầu nguồn bị tàn phá nên lũ tập trung về hồ nhiều hơn và nhanh hơn dẫn đến
đập luôn làm việc trong điều kiện nguy hiểm, bị đe doạ mất an tồn.
Trong 25 hồ chứa lớn được Bộ Nơng nghiệp và PTNT cho sửa chữa gần đây có

14 hồ đã phải mở rộng tràn xả lũ, một số hồ phải tăng 1,5 ÷ 2 lần quy mơ tràn như
các hồ Pa Khoang (Lai Châu), Chúc Bài Sơn (Quảng Ninh), Núi Một, Hội Sơn
(Bình Định), Phú Ninh (Quảng Nam).... (theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và
PTNT)
Về hiện trạng tràn xả lũ của các hồ: Nhiều hồ chứa có tràn xả lũ chỉ là tràn tạm
không được gia cố bằng đá xây, bê tông chất lượng đã xuống cấp.
Theo kết quả điều tra năm 2002 [1], số lượng các hồ chứa còn thiếu năng lực xả
P

P

lũ và cần sửa chữa nâng cấp tràn như bảng 1-3:
Bảng 1-3 : Số lượng hồ cần sửa chữa tràn xã lũ
TT

Loại hồ (theo dung

Số hồ cịn thiếu năng lực

Số hồ cần sửa chữa

tích)

xả lũ/tổng số hồ

tràn/tổng số hồ

1

W tru ≥ 10 triệu m³

10/79

10/79

2

W tru = 5÷10 triệu m³

21/66

20/66

3

W tru = 1 ÷ 5 triệu m³

118/442

162/442

4

W tru ≤ 1 triệu m³

457/1370

572/1370

1.2.2. Những hư hỏng thường gặp ở đập tràn

1.2.2.1. Lũ vượt qua đỉnh đập tràn
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:


8

+ Tính tốn thủy văn sai: Mưa gây ra lũ tính nhỏ, lưu lượng đỉnh lũ nhỏ; tổng
lượng lũ nhỏ hơn thực tế; các dạng lũ thiết kế không phải là bất lợi; thiếu lưu vực;
lập đường cong dung tích hồ W=f(H) lệch về phía lớn, lập đường cong khả năng xả
lũ của đập tràn Q=f(H) sai lệch với thực tế.
+ Cửa đập tràn bị kẹt.
+ Lũ vượt tần suất thiết kế, khơng có tràn xả lũ dự phịng.
1.2.2.2.Thấm qua nền
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
+ Đánh giá sai địa chất nền.
+ Khơng có biện pháp xử lý nền hoặc có nhưng biện pháp xử lý khơng thích
hợp.
+ Thi công biện pháp xử lý nền không đảm bảo chất lượng.
1.2.2.3. Thấm qua thân đập.
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
Chất lượng bê tông hoặc đá xây đập tràn không đảm bảo do:
+ Mác bê tông hoặc mác vữa thấp không đạt yêu cầu chống thấm.
+ Chất lượng công tác xây đúc không đảm bảo (do chất lượng cốt liệu, chất
lượng, chất lượng xi măng, chất lượng đầm xây, bảo dưỡng vv….).
+ Khơng có biện pháp tốt để xử lý nhiệt trong khi đổ bê tông gây ra nứt nẻ do
nhiệt.
+ Xử lý không tốt các khe thi công.
1.2.2.4. Đập trôi hoặc gẫy
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
+ Nền bị phá hoại (lún, rỗng) do đánh giá sai tình hình địa chất nền và gây ra

chênh lệch biến dạng lớn trong cơng trình.
+ Khơng có biện pháp xử lý nền hoặc có nhưng biện pháp xử lý khơng thích
hợp.
+ Khơng dự kiến được khả năng bị thối hóa của nền.
+ Thiết kế chọn tổ hợp tải trọng sai với thực tế.


9

+ Thiết kế chọn sai sơ đồ hoặc phương pháp tính tốn.
+ Thi cơng biện pháp xử lý nền khơng đảm bảo chất lượng.
1.2.2.5. Xói tiêu năng
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
+ Đánh giá sai địa chất nền.
+ Xác định sai mức nước hạ lưu đập do đường quan hệ Q=f(h) ở hạ lưu đập tràn
sai lệch so với thực tế.
+ Biện pháp tiêu năng khơng thích hợp.
+ Thi công phần tiêu năng không đảm bảo chất lượng.
+ Vận hành đập tràn sai quy trình.
1.2.2.6. Xói lở hạ lưu
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
+ Không khảo sát địa chất cơng trình hoặc đánh giá sai tình hình địa chất hạ du
đập tràn trên đoạn nối tiếp hạ du trong phạm vi chịu ảnh hưởng xả lũ của đập tràn.
+ Khơng có biện pháp xử lý hoặc có nhưng biện pháp xử lý khơng thích hợp.
+ Thi công biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng.
1.2.2.7. Gãy cửa
- Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
+ Thiết kế không đảm bảo chất lượng do.
+ Kết cấu bất hợp lý hoặc khơng thích hợp.
+ Chọn sai tổ hợp tải trọng.

+ Chọn sai sơ đồ hoặc phương pháp tính tốn.
- Gia cơng, chế tạo, lắp đặt khơng đảm bảo chất lượng.
- Khơng bảo dưỡng tốt trong q trình vận hành.
1.2.2.8. Kẹt cửa
Do các nguyên nhấn sau đây gây ra:
- Thiết kế ko đảm bảo chất lượng do:
+ Kết cấu bất hợp lý hoặc ko thích hợp.
+ Chọn sai tổ hợp tải trọng.


10

+ Chọn sai sơ đồ hoặc phương pháp tính tốn.
- Gia công, chế tạo lắp đặt không đảm bảo chất lượng.
- Việc bảo dưỡng cửa không đảm bảo chất lượng:
+ Không vận hành thử trước mỗi trận lũ để khắc phục kịp thời.
1.2.2.9. Hỏng thiết bị đóng mở
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
+ Thiết kế tính tốn sai tải trọng gây ra q tải.
+ Thiết kế khơng có biện pháp bảo vệ thiết bị.
+ Việc chế tạo và lắp đặt thiết bị không đảm bảo chất lượng.
+ Việc bảo dưỡng thiết bị không đảm bảo chất lượng.
+ Vận hành sai quy trình.
1.2.3. Các biện pháp kỹ thuật để phòng tránh sự cố đập tràn xả lũ
1.2.3.1. Khả năng tháo lũ của đập tràn xả lũ
Khả năng tháo lũ là chỉ tiêu quan trọng bậc nhất quyết định quy mơ, loại hình
và vốn đầu tư xây dựng tràn xả lũ. Chỉ tiêu này là kết quả tính tốn thủy văn cơng
trình. Tình hình thực tế cho thấy là, đối với những đập lớn và rất lớn thì có tương
đối đầy đủ số liệu quan trắc, nên kết quả tính tốn là đáng tin cậy. Tuy nhiên đối với
những cơng trình này, hiện nay thực tế bắt đầu phát sinh tình hình mới về tiêu chuẩn

xả lũ theo chiều hướng gia tăng an toàn cao hơn trước. Đối với những đập vừa vừa,
đặc biệt là đập nhỏ thì khơng có hoặc có khơng đầy đủ số liệu quan trắc thực tế, do
đó phải dùng nhiều phương pháp gần đúng để tính tốn lũ, vì thế độ tin cậy khơng
cao, thường là thiên nhỏ. Tình hình đó dẫn đến hàng loạt đập nhỏ bị lũ cuốn trơi.
1.2.3.2. Cơng trình đập tràn loại đặc biệt
Phải đảm bảo xả được lưu lượng lũ cực hạn. Trong trường hợp này đập tràn có
thể bị hư hỏng lớn nhưng không nghiêm trọng, như thân tràn, tiêu năng có thể bị xói
lở nhưng khơng ảnh hưởng đến độ an toàn chung của đập tràn.
Trong trường hợp có xây dựng đập tràn dự phịng sự cố, thì nên phân biệt như
sau:


11

- Loại chính thức phải bảo đảm độ an tồn cực hạn, đập tràn chính thức có thể
bị hư hỏng lớn nhưng không nghiêm trọng và không ảnh hưởng đến độ an tồn
chung của đập tràn.
- Loại dự phịng sự cố có thể bị hư hỏng nghiêm trọng, và sau lũ có điều kiện để
khơi phục; ngoại trừ trường hợp nếu việc kiên cố hóa đập tràn dự phịng ngay từ khi
xây dựng có chi phí khơng lớn thì đập tràn này cũng được thiết kế có thể xả được lũ
cực hạn, và có thể bị hư hỏng lớn nhưng khơng nghiêm trọng.
1.2.3.3. Cơng trình đập tràn loại quan trọng
Đập phải được kiểm tra với lũ cực hạn, trạng thái chịu lực ở trạng thái cực hạn,
có thể bị sự cố nghiêm trọng nhưng không ảnh hưởng đến độ an tồn chung của
đập.
Trong trường hợp có xây dựng đập tràn dự phịng sự cố, thì nên phân biệt như
sau:
- Loại chính thức phải bảo đảm độ an tồn cực hạn, đập tràn chính thức khơng
bị vỡ, có thể bị hư hỏng lớn nhưng khơng nghiêm trọng.
- Loại dự phịng sự cố có thể bị hư hỏng nghiêm trọng; thậm chí có thể bị vỡ

nhưng sau lũ có điều kiện để khôi phục; ngoại trừ trường hợp nếu việc kiên cố hóa
đập tràn dự phịng ngay từ khi xây dựng có chi phí khơng lớn thì đập tràn này cũng
được thiết kế có thể xả được lũ cực hạn, và có thể bị hư hỏng lớn nhưng khơng
nghiêm trọng.
1.2.3.4. Cơng trình đập tràn loại vừa
Đối với những cơng trình vừa khơng đặt vấn đề thiết kế với lũ cực hạn, mà chỉ
nên thiết kế với lũ lịch sử hoặc tần suất thiết kế; bởi vì nếu thiết kế với lũ cực hạn
thì chi phí xây dựng sẽ rất lớn.
- Đối với những cơng trình đã thiết kế, cần nâng cấp để có khả năng tháo lũ lịch
sử. Đập tràn xả lũ có thể bị hư hỏng lớn nhưng khơng bị vỡ và sau lũ có điều kiện
để khơi phục.


12

- Đối với những cơng trình thiết kế mới, phải được thiết kế với lũ lịch sử thay vì
theo tần suất đơn thuần như trước đây. Cơng trình được đảm bảo an tồn khi xảy ra
lũ lịch sử.
1.2.3.5. Cơng trình đập tràn loại nhỏ.
Lũ kiểm tra đối với những công trình nhỏ là lũ theo tần suất thiết kế tùy thuộc
vào cấp cơng trình theo quy phạm hiện hành.
- Đối với những đập đã được xây dựng, đập nhỏ hiện nay một mặt có cao trình
đỉnh thấp hơn cao trình thiết kế từ 0,5-:-1,0m với số lượng lớn 20%, mặt khác lũ
kiểm tra theo thiết kế thường là nhỏ hơn lũ thực tế. Vì thế cần phải nâng cao đập để
chống tràn qua đập khi gặp lũ kiểm tra; đảm bảo cho đập khơng bị vỡ nhưng có thể
bị sự cố lớn.
- Đối với những cơng trình thiết kế mới, phải được thiết kế theo tần suất lũ kiểm
tra, đập khơng bị vỡ nhưng có thể bị hư hỏng nhỏ.
1.3. Tổng quan về ảnh hưởng nền địa chất đập tràn đến sự ổn định của cơng
trình trong q trình khai thác

1.3.1. Ảnh hưởng của địa chất đập tràn đến sự ổn định của cơng trình
Một trong những ngun nhân chính gây ra hư hỏng đập tràn chính là địa chất
nền tràn.
Sự cố cơng trình thuỷ lợi do nhiều ngun nhân gây ra, trong đó khảo sát địa
hình, địa chất là nguyên nhân phổ biến nhất và nguy hiểm nhất cho cơng trình đầu
mối thuỷ lợi.
Hậu quả do sự cố gây ra thường là nghiêm trọng, việc xử lý rất tốn kém, gây ra
tổn thất lớn về tính mạng, tài sản của nhân dân và tài sản của quốc gia, có ảnh
hưởng xấu về kinh tế, và đối với những sự cố lớn và nghiêm trọng cịn ảnh hưởng
xấu đến tình hình xã hội.
Đánh giá địa chất nền cơng trình khơng đầy đủ và chính xác, trong q trình thi
cơng, quản lý và khai thác cơng trình sẽ xảy ra sự cố. Sự cố cơng trình lớn và
nghiêm trọng thường xảy ra đột ngột, trong một thời gian ngắn, không kịp ứng phó.
1.3.2. Ảnh hưởng của địa chất đập tràn đến sự ổn định của cơng trình.


13

1.3.2.1. Sự cố địa tầng ở đập tràn xả lũ hồ chứa Tả Trạch - Thừa Thiên Huế
Cơng trình hồ chứa nước Tả
Trạch được Chính phủ phê duyệt
vào năm 2001 với tổng mức đầu
tư 1.081 tỉ đồng. Tuy nhiên, mãi
đến tháng 11 năm 2005, cơng
trình mới được khởi cơng xây
dựng và đến thời điểm q I/2008,
tổng dự tốn của cơng trình này là
2.659 tỉ đồng.

Hình 1-1: Bản đồ vị trí hồ Tả Trạch.

B
0

Cơng trình có nhiệm vụ:
- Chống lũ tiểu mãn, lũ sớm; giảm lũ chính vụ cho hệ thống sông Hương.
- Cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp với lưu lượng Q = 2,0 m3/s.
P

P

- Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 34.782 ha đất canh tác thuộc vùng đồng bằng
sông Hương.
- Bổ sung nguồn nước ngọt cho hạ lưu sông Hương để đẩy mặn, cải thiện môi
trường vùng đầm phá, phục vụ nuôi trồng thủy sản với lưu lượng Q=25,0 m3/s.
P

P

- Phát điện với công suất lắp máy N = 19,5 MW.
Tràn xả lũ của hồ chứa Tả
Trạch do Tổng Cty cổ phần Tư
vấn thủy lợi Việt Nam thiết kế,
kết quả thăm dò, khảo sát địa tầng
trước khi xây dựng cho kết quả:
Đất - đá - đá cứng (phần đá cứng
ở độ sâu 10m). Tuy nhiên khi thi
Hình 1-2: Mở móng tràn Tả Trạch.

cơng, đào xuống lại cho kết quả

B
1

ngược lại là: Đất - đá - đất, do bị

một vệt đứt gãy địa tầng, và càng đào sâu càng gặp đất, thay vì đá cứng hơn như
thơng thường.


14

Biện pháp sử lý sự cố tràn xả lũ Tả Trạch được Tổng Công ty cổ phần Tư vấn
thủy lợi Việt Nam thiết kế bằng biện pháp khoan cọc nhồi.
1.3.2.2. Sự cố vỡ đập Z20 - Hà Tĩnh
Hồ chứa nước Z20 đã được Ủy ban nhân dân tỉnh Hà Tĩnh phê duyệt năm 2008.
Là một hồ chứa nhỏ, dung tích hồ chứa 0,3 triệu khối nước. Tuy nhiên quá trình
khảo sát đã đánh giá địa chất nền cơng trình khơng đúng nên thiết kế đã không xử lý
triệt để lớp địa chất kém bằng chân khay nên khi tích nước được một thời gian thì
đến ngày 16 tháng 9 năm 2009 đã bị vỡ đập.

Hình 1-3: Hình ảnh vỡ đập Z20.
B
2

Hình 1-4: Hình ảnh vỡ đập Z20 ảnh
B
3

hưởng đến đường sắt.
Tuy là hồ chứa loại nhỏ khi vỡ đã gây thiện hại rất lớn cho nhân dân và đặc biệt

là ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuyến đường sắt Bắc - Nam.
1.4. Một số giải pháp xử lý để gia tăng ổn định và khả năng chịu tải của nền
Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện
một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún,
tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất, giảm
tính thấm của đất...
Các biện pháp xử lý nền thông thường:
- Các biện pháp cơ học: Bao gồm các phương pháp làm chặt bằng đầm, đầm
chấn động, phương pháp làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc (cọc bê tông, cọc cát,


15

cọc đất, cọc vôi...), phương pháp thay đất, phương pháp nén trước, phương pháp vải
địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát...
- Các biện pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp
dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm...
- Các biện pháp hóa học: Gồm các phương pháp keo kết đất bằng xi măng, vữa
xi măng, phương pháp Silicat hóa, phương pháp điện hóa...
1.4.1. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát
Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre...) là
một bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống
đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc
cát.
Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau: Cọc cát làm
nhiệm vụ như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá trình
cố kết và độ lún ổn định diễn ra nhanh hơn; Nền đất được ép chặt do ống thép tạo
lỗ, sau đó lèn chặt đất vào lỗ làm cho đất được nén chặt thêm, nước trong đất bị ép
thoát vào cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất sau khi xử lý; Cọc
cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn so với dùng các loại

vật liệu khác. Cọc cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m.
1.4.2. Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc đất - ximăng
Cọc vôi thường được dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: Than bùn,
bùn, sét và sét pha ở trạng thái dẻo nhão.
Việc sử dụng cọc vơi có những tác dụng sau:
- Sau khi cọc vơi được đầm chặt, đường kính cọc vơi sẽ tăng lên 20% làm cho
đất xung quanh nén chặt lại.
- Khi vôi được tơi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lượng lớn làm cho
nước lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình nén chặt.
- Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: Độ ẩm của đất
giảm 5 - 8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5 - 3lần.
Việc chế tạo cọc đất - ximăng cũng giống như đối với cọc đất - vôi, ở đây xilô
chứa ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trước. Lưu ý sàng ximăng trước khi đổ


16

vào xilơ để đảm bảo ximăng khơng bị vón cục và các hạt ximăng có kích thước đều
< 0,2mm, để khơng bị tắc ống phun.
Hàm lượng ximăng có thể từ 7 - 15% và kết quả cho thấy gia cố đất bằng
ximăng tốt hơn vôi và đất bùn gốc cát thì hiệu quả cao hơn đất bùn gốc sét.
Qua kết quả thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đất nền tăng lên từ
4 - 5 lần so với khi chưa gia cố.
Ở nước ta đã sử dụng loại cọc đất - ximăng này để xử lý gia cố một số cơng
trình và hiện nay triển vọng sử dụng loại cọc đất - ximăng này để gia cố nền là rất
tốt.
1.4.3. Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát
Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hoà nước
(sét nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn…) và chiều dày các lớp đất yếu nhỏ
hơn 3m.

Biện pháp tiến hành: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu (trường hợp
lớp đất yếu có chiều dày bé) và thay vào đó bằng cát hạt trung, hạt thô đầm chặt.
Việc thay thế lớp đất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:
- Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cát đóng
vai trị như một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng cơng trình và truyền tải trọng đó các
lớp đất yếu bên dưới.
- Giảm được độ lún và chênh lệch lún của cơng trình vì có sự phân bố lại ứng
suất do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát.
- Giảm được chiều sâu chơn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm
móng.
- Giảm được áp lực cơng trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể
tiếp nhận được.
- Làm tăng khả năng ổn định của cơng trình, kể cả khi có tải trọng ngang tác
dụng, vì cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống trượt.
Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu
tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho cơng trình.