Nghiên cứu xử lý sự cố về thấm bằng cọc xi măng đất cho cống ngăn mặn giữ ngọt ở vùng đồng bằng sông cửu long ứng dụng cho cống đá bạc cà mau

BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀOTẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀPTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

MAI QUANG TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SỰ CỐ VỀ THẤM BẰNG CỌC XI
MĂNG ĐẤT CHO CỐNG NGĂN MẶN, GIỮ NGỌT Ở VÙNG
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG. ỨNG DỤNG CHO CỐNG
ĐÁ BẠC – TỈNH CÀ MAU

LUẬN VĂN THẠC SĨ

SÓC TRĂNG, NĂM 2017



BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀOTẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀPTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

MAI QUANG TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SỰ CỐ VỀ THẤM BẰNG CỌC XI
MĂNG ĐẤT CHO CỐNG NGĂN MẶN, GIỮ NGỌT Ở VÙNG
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG. ỨNG DỤNG CHO CỐNG
ĐÁ BẠC – TỈNH CÀ MAU

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGÀNH:

ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÃ SỐ:

60580204

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

TS. PHÙNG VĨNH AN

SÓC TRĂNG, NĂM 2017



HỌ VÀ TÊN : MAIQUANG TRƯỜNG

LUẬN VĂNTHẠCSĨ

SÓC TTRĂNG, NĂM2017



LỜI CAM ĐOAN
Tơi xincamđoannộidungtrong luậnvănnàylàdochínhtơithựchiện, cácsốliệu,hình
ảnh,biểuđồtrongđềtài đềulàchânthực, khơngtrùnglập với bấtkỳnghiên cứunào trước

đây.Cácbiểuđồ,sốliệuvàtàiliệutham

khảo

đều

đượctríchdẫn,chúthíchnguồn

thuthậpchính xácrõràng.

Tác giả luận văn

MAI QUANG TRƯỜNG

1


LỜI CÁM ƠN
Trước

hết,tơi

xin

chânthànhcámơn

qthầycơcủatrường

ĐạihọcThủyLợi,đặcbiệtlànhữngthầycơthuộcbộmơn
Địakỹthuậtvànhữngthầycơđãtrực tiếpgiảngdạycho tơitrongthờigian theohọc vừaqua.

Tơi

xinchân

thànhcảm

ơnTS.Phùng

VĩnhAnlàngười

hướngdẫnkhoahọcđãhếtsứctậntâmnhiệttình giúp tơi hồnthànhluận văn này.
Tơi xin cảmơn sựquantâm gópýcủa cácGiáosư, PhóGiáo sư, Tiếnsĩtrong
trườngĐạihọcThủyLợiđãgiúpđỡvàtạomọiđiều
kiệnthuậnlợichotơitrongsuốtqtrìnhhọctậpvàthựchiệnluậnvăn.


MỤC LỤC
MỞĐẦU........................................................................................................................ 1
CHƯƠNG1:TỔNGQUANCÁCGIẢIPHÁPXỬLÝSỰCỐTHẤMBẰNGCỌC
XI MĂNG ĐẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNGCỬULONG..................................................4
1.1 Đặc điểm cơng trình ngăn mặn, giữ ngọt khu vực Đồng bằng sơngCửulong...........4
1.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cơng trình ngăn mặn,giữngọt......................................4
1.1.2 Hệ thống cơng trình ngăn mặn,giữngọt.................................................................7
1.2 Sự cố thấm, xói ngầm nền và mang cống ở Đồng bằng sông Cửu Long và giải
phápxửlý........................................................................................................................ 9
1.2.1 Sân phủ chống thấm thượng lưu vàhạlưu............................................................10
1.2.2 Chống thấm bằng cừ thép, cừ nhựa,cừBTCT......................................................12
1.2.3 Chống thấm bằng khoan phụttruyềnthống...........................................................16
1.2.4 Hoành triệt cống cũ, làm lạicốngmới..................................................................18
1.3. Kết luậnChương1..................................................................................................18

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC XỬ LÝ THẤM BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤTKẾT
HỢPPHỤGIA..............................................................................................................21
2.1 Mục đích, yêu cầu và cơ sở khoa học xử lý sựcốthấm...........................................21
2.1.1 Mục đích xửlýthấm.............................................................................................21
2.1.2 Yêu cầu về điều kiện thi công xửlýthấm.............................................................22
2.1.3 Cơ sở khoa học xử lý sựcốthấm..........................................................................24
2.2 Các thí nghiệm phục vụ xử lý thấm bằng cọc XMĐ kết hợpphụgia......................31
2.2.1 Khảo sátđịachất...................................................................................................31
2.2.2 Thí nghiệm trộn thửtrongphịng..........................................................................33
2.2.3 Thí nghiệm xác định hệsốthấm...........................................................................34
2.3 Phương pháp tính tốn xửlýthấm...........................................................................37
2.3.1 Bố trí sơ đồ hợp lý để xửlýthấm..........................................................................37
2.3.2 Trình tự phương pháp tính tốn xửlýthấm...........................................................39
2.3.3 Kiểm tra, đánh giá chất lượng và công tác nghiệm thu tườngchốngthấm............41
2.4 Kết luậnChương2...................................................................................................43
CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG XỬ LÝ CỐNG ĐÁ BẠC HUYỆN TRẦN VĂN THỜITỈNH


CÀMAU......................................................................................................................45
3.1 Giới thiệu về cống Đá Bạc tỉnhCàMau..................................................................45
3.1.1 Vị trí cơng trìnhnghiêncứu..................................................................................45
3.1.2 Đặc điểm tự nhiên khu vựcnghiêncứu................................................................46
3.1.3 Đặc điểm nước mặt, nước ngầm khu vựcnghiêncứu............................................47
3.1.4 Điều kiện dân sinh, kinh tếxãhội.........................................................................47
3.1.5 Hiện trạng cơng trình và sự cần thiết phải xử lýsự cố..........................................48
3.1.6 Giới thiệu giải pháp xử lý thấm bằng cọc xi măng đất kết hợpphụgia.................51
3.2 Các thí nghiệm phục vụ tính tốn,thiếtkế...............................................................53
3.2.1 Thí nghiệm trộn thử trong phịng xác định phụ giaphùhợp.................................53
3.2.2 Thí nghiệm xác định hệ sốthấmXMĐ.................................................................56
3.2.3 Một số nhận xét rút ra từ thí nghiệmtrongphịng................................................57

3.3 Thiết kế phương án xử lý thấm bằng cọc XMĐ kết hợpphụgia..............................58
3.3.1 Xác định hàm lượng, mật độxửlý........................................................................58
3.3.2 Kết quả phân tích tính tốn phương ánchọn........................................................62
3.3.3 Kết quả kiểm tra, đánh giá chất lượng chốngthấm[9]..........................................66
3.4 Kết luậnChương3...................................................................................................70
KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ.......................................................................................71
TÀI LIỆU THAMKHẢO............................................................................................73


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Phân tích thành phần hóa học chính củaximăng...........................................29
Bảng 3.1 Kết quả phân tích mẫunướcngầm..................................................................54
Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm xác định hệ số thấm trênhiệntrường...............................69


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Bản đồ vùng đồng bằng sơngCửuLong...........................................................4
Hình 1.2 Bản đồ phân vùng đất yếu ở đồng bằngNamBộ..............................................6
Hình 1.3 Bơm bùn tại chỗ tạo sân phủ chống thấm thượng lưu cốngĐáBạc................10
Hình 1.4 Bơm bùn trong đồng tạo sân phủ chống thấm hạ lưu cốngcáiCui.................12
Hình 1.5 Liên kết cừ thép và bản đáy cống đểchốngthấm............................................13
Hình 1.6 Phối cảnh phương án xử lý bằng cừ thép cống SơnĐốc2..............................14
Hình 1.7 Mặt bằng bố trí khoan phụt truyền thống để xử lý thấm,xóingầm.................16
Hình 1.8 Cắtngangcống...............................................................................................17
Hình 2.1. Phương pháp xử lý sự cố thấm, xói ngầm nền và mang cốngtheoJG............22
Hình 2.2 Ảnh hưởng của thành phần hạt đến cườngđộXMĐ.......................................26
Hình 2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng hữu cơ (axit humic) đến cường độkhángcắt........28
Hình 2.4 Ảnh hưởng của pH đến cường độ kháng néncủaXMĐ..................................28
Hình 2.5. Ngun lý xử lý chống thấm cho cốnghiệnhữu............................................31
Hình2.6.Thiếtbịnén3trụcthườngđượcsửdụngtrongcáccơngtrìnhsửdụngXMĐ

.......................................................................................................................................33
Hình 2.7. Thiết bị nén mẫu XMĐ và hình ảnh pháhoạimẫu........................................34
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý xác định hệ số thấmcủaXMĐ.............................................35
Hình 2.9 Tường chống thấm XMĐ tạo bởi 1hàngcọc..................................................37
Hình 2.10 Tường chống thấm XMĐ tạo bởi 2hàngcọc................................................37
Hình 2.11 Tuyến chống thấm bố trí ở thượnglưucống.................................................38
Hình 2.12 Tuyến chống thấm bố trí trong phạm vithâncống........................................39
Hình 3.1 Vị trí cống Đá Bạc –CàMau..........................................................................45
Hình 3.2 Cống Đá bạc - Cà Mau nhìn từphíađồng.......................................................48
Hình 3.3 Vị trí xuất hiện đùn sủi phía sơng, khi mực nướcđồngcao.............................49
Hình 3.4 Một vị trí hố sủi cuối bản đáy phía đồng, khi mực nướcbiểncao...................50
Hình 3.5 Hư hỏng khớp nối trụ pin và lún sụt đấtmốcống...........................................50
Hình 3.6 Dây chuyền thiết bị thicơngJG......................................................................53
Hình 3.7 Chế bị mẫu thí nghiệmtrongphịng................................................................55


Hình 3.8 Cắt dọc cống Đá Bạc phương ánxử lý...........................................................59
Hình 3.9 Mặt bằng cống Đá Bạc phương ánxử lý........................................................61
Hình 3.10 Mặt cắt dọctínhtốn....................................................................................63
Hình 3.11 Lưới điều kiện biêntínhtốn........................................................................64
Hình 3.12 Đường đẳng áp trongnềncống.....................................................................64
Hình 3.13 Trường vận tốc thấm trongnềncống............................................................65
Hình 3.14 Trường đẳng Gradient trongnềncống..........................................................65
Hình 3.15 Đo đường kính cọc XMĐ ở bênmangcống..................................................66
Hình 3.16 Mẫu lõikhoanXMĐ.....................................................................................67
Hình 3.17 Sơ đồ đổ nước thí nghiệm xác định hệsốthấm.............................................69


KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
Qult

:Sứcchịutảigiớihạncủacọcximăngđất.

[M]

:Momentgiớihạncủacọcximăngđất.

Fs

:Làhệsốantồn.

[S]

:Độ lún giới hạn chophép.

∑Si

:Độlúntổngcộngcủamóngcọc.

as

:Diệntíchtươngđốicủacọcximăngđất.

Ecol

:Mơđunđànhồicủacọcximăngđất.

Ccol

:Lựcdínhcủacọcximăngđất.

φcol

:Gócnộimasátcủacọcximăngđất.

Acol

:Diệntíchcủacọcximăngđất.

Esoil

:Mơđunđànhồicủavùngđấtyếucầnđượcgiacố

Csoil:Lực

dínhcủavùng

cốxungquanhcọcximăngđất.φsoil:Gócnộima

đấtyếucần
sát

của

đượcgia
vùng

đấtyếucầnđược

giacốxungquanhcọcximăngđất.

Asoil: Diện tích vùng đất yếu cần được gia cố xung quanh cọc xi măng đất.
Etđ

:Mơđunđànhồitươngđươngcủanềnđấtyếuđượcgiacố.

Ctđ

:Lựcdínhtươngđươngcủanềnđấtyếuđượcgiacố.

φtđ

:Gócnộima sát tươngđươngcủa nền đấtyếuđược giacố.

E50

:Mơ đunbiếndạng.

d

:Đườngkínhcọc.

Lcol

:Chiềudàicọc.

Cu.soil

:Độbềnchốngcắtkhơngthốtnước.

B, L, H : Chiều rộng, chiều dài và chiều cao của nhóm cọc xi măng đất.

hi

:Bềdàylớpđấttínhlúnthứi.

eoi

:Hệsốrỗngcủalớpđất.

Cri

:Chỉsốnénlúnhồiphụcứngvớiqtrìnhdỡtải.

Cci

:Chỉsốnénlún.


σ’vo

: Ứng suất do trọng lượng bản thân.

Δσ’v

:Gia tăng ứng suất thẳng đứng.

σ’p

: Ứng suất tiền cố kết.

Qp

: khả năng chịu tải mỗi cột trong nhóm cọc.

ffs

: Hệ số riêng phần đối với trọng lượng đất.

fq

: Hệ số riêng phần đối với tải trọng ngoài.

H

: Chiều cao nền đắp.

q

: Ngoại tải tác dụng.

γ

: Dung trọng đất đắp.

R

: Bán kính cung trượt tròn.

τe

: Sức chống cắt của vật liệu đất đắp.

τav

: Sức chống cắt của vật liệu cọc

cu

:Lựcdínhcủacọcximăng–đấtvàđấtnềnkhiđãgiacố.

Δl

: Chiều dài cung trượt tương ứng.

xi

: Cánh tay đòn của mảnh thứ I so với tâm quay.

wi

:Trọng lượngcủa mảnh thứi.

φi

: Góc ma sát trong của lớp đất.

Ltb

: Độ sâu hạ cọc trong đất kể từ đáy đài.

Q

: Khối lượng đất ở trạng thái tự nhiên.

t

: Tỉ lệ xi măng dự kiến.



MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đềtài
- Đồngbằng sơngCửulongcóvịtríquan trọng trongnền kinhtếđấtnước,đâylàvựa
lúavàlànơi xuất khẩu thủy sản lớn nhấtcảnước.Chínhvìvậy, Nhà nước
hếtsứcquantâm đầutưcáchệthốnghạthầng,đặcbiệtlàcơngtrìnhThủy lợi.Trong đó
cáccơngtrìnhngănmặn,giữ

ngọtđểphụcvụcho

sản

xuấtvàni

trồngthủy

sảnnhưcống,kênh,đê,đập…đóngmộtvaitrịrấtquantrọng.
Tuynhiên,

trongcácnăm

vừa

quacống

ngănmặn,giữ

đượcthiếtkếvớitổhợpchênhlệchhạlưuvàthượnglưumộtchiều

ngọt

chủyếuchỉ

(mựcnướccao

trong

đồng, thấpphíabiển). Hơnnữa,docốngnằmtrênlớpđấtyếucóhệsố thấm nhỏnên phần
lớncốngkhơngcókếtcấuchốngthấm,màchỉsửdụngbảnđáycốngđểchốngthấm.Dođó,
khichếđộmực nướckhơngcó sựthayđổithìcáccống vẫnlàmviệcbình thường.
Gầnđây,dobiếnđổi khíhậu, đặcbiệtlàhạn hán kéo dàitrong mùakhơ. Thêm
vàođó,việcxâydựngcáccơngtrình trên thượngnguồnsơngMêCơngđãdẫn đếncạn
kiệtnguồnnướchạlưu. Vì thế chếđộlàmviệccủa hầu hếtcáccống đềuthay đổikhác
vớithiếtkế(mực

nước

biểncao,mựcnước

trong

đồngthấp).

Ngồira,nhưđãnêutrêncống khơngcókếtcấu chống thấm.Vì vậy,khimựcnướcchênh
caotrongthờigiandàiđãdẫnđếnphát

sinhsự

cốvềthấm,xóingầmnềnvàmang

cống.Nước biểnxâmnhậpqua đáycốnglàmmặn tồnbộ hạlưuảnh hưởng đến dân
sinh,kinhtếởkhuvựchạlưu.Dođó,bàitốnđặtralàmlàmthếnàogiữđượccống,ngănchặn
đượcsựxâmnhập

mặnvàkhơngđểnước

mặnlàmảnhhưởngđến

cuộc

sốngcủangườidânởhạlưu.
- Chínhvìvậy,việcnghiêncứuứngdụngcọcXMĐkếthợpphụgiađểxửlýsựxâmnhậpmặn
cho

cống

ngănmặn,giữ

ngọttrong

điềukiện

địachấtlàđấtyếu,mơitrườngmặnvàcóchênhlệchmựcnướccao giữaphía biểnvàtrong
đồnglàhết sứccầnthiết.

1


2. Mục đích của Đềtài:
- Nghiêncứu

được

giải

phápxửlý

sự

cốvềthấm

chocốngngănmặn,giữngọtởvùngĐồngbằng

bằng

cọcximăngđất

sơngCửulong.

Ứng

dụngxửlýsựcốvềthấmchocốngĐáBạc–tỉnhCàMau;

- Làmtài liệu tham khảo việcxửlý sự cốdonguyênnhân thấmởkhuvựcĐồngbằng
sông CửuLong.
3. Nội dung nghiêncứu:
- Tổngquan được cácgiảiphápxửlýsựcốvềthấm cho các cốngtrong điều kiện môi
trường mặn, chênh lệch mựcnước;
- Nghiêncứu,đềxuấtđược giảiphápxửlý sự cốcống ngănmặn,giữ ngọtbằngcơng nghệ
Jetgrouting

(JG)kết

hợpphụgiatạo

tườngXMĐtrong

điều

kiệnđấtyếu,

mơitrườngmặnvàcóchênhlệchmựcnướcthượngvàhạlưu;
- NghiêncứpdụngxửlýsựcốcốngĐábạc,huyệnTrầnVănThời,tỉnhCàMau.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiêncứu:
- Phươngphápnghiên cứulýthuyết:Thu thập các tàiliệucóliênquanvềcơngnghệ
JG.TàiliệuđịachấtkhuvựcCàMau,tàiliệuđịachất,địachấtthủyvăntạivịtríứngdụngcơng
nghệ.Cácgiảiphápxửlýthấmtruyềnthống.
- Phươngphápnghiên cứu trên thực địa:(1)Lấymẫunướcđểphântích;(2) Lấymẫuđất
thí nghiệmcácchỉtiêucơlý đểlựachọnchủng loạiximăngphùhợp;(3)Tiếnhành thí
nghiệm thấmvàlấylõivàtiến hành thínghiệmnénởtuổi14 và28 ngày.
- Phươngpháp

thí

nghiệmtrongphịng:Lấyđấtvànướctrên

hiện

trường,

trộn

mẫuXMĐ+phụgia trong phịngthínghiệm.Tiếnhànhthínghiệm xác địnhhệsốthấm,
cườngđộkhángnénquởtuổingàythiếtkế.
- Phươngpháp mơhìnhtốn:Mơphỏngbàitốnxửlý thấm chocống bằng phần
mềmchundụng,từđórútracáckếtluậncầnthiết.
5. Phạm vi, đối tượng nghiêncứu:
- CọcximăngđấtthicôngtheocôngnghệJetgrouting(JG).


- Xửlýchốngthấmchocốngngănmặn,giữngọtởkhuvựcĐBsơngCửuLong.
6. Kết quả đạtđược:
- Tổngquanvềcácgiảiphápxửlýsựcốvềthấmchocốngngănmặn,giữngọtởĐB
sơng Cửu long.
- Đềxuấtđượcgiảiphápxửlýsựcốvềthấmtrongđiềukiệnđịachấtlàđấtyếu,mơitrườngmặ
nvàcóchênhlệchmựcnướcthượngvàhạlưu.
- ÁpdụngđượcchocốngĐáBạc–CàMau.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ SỰ CỐ THẤM
CHO CỐNG NGĂN MẶN, GIỮ NGỌT Ở ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU
LONG
1.1 Đặc điểm cơng trình ngăn mặn, giữ ngọtkhuvực Đồng bằng sông Cửu

long
1.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cơng trình ngăn mặn, giữngọt
- Yếutốđịa

lý:

Cũngnhưcácdạng

cơngtrình

khác,cơngtrìnhngănmặngiữ

ngọtởvùngĐồngbằngSơng Cửu Long chịutác động lớn củayếutốđịa hình,
địachất,thủyvănthủylực.Vềmặtđịalý,cơngtrìnhngănmặn,giữngọtởkhuvựcĐBSCửuLongnằmtrên
địabàncáctỉnhLongAn,Tiền Giang, Bến Tre, Vĩnh Long, Trà Vinh, Cần
Thơ,SócTrăng,BạcLiêu,CàMau,Kiên Giang,AnGiang, Đồng Tháp, Hậu Giangvới
tổngdiện tíchtựnhiên 39.734 km2 chiếm12,2%diện tíchtựnhiêncủacảnước.

-

Hình 1.1 Bản đồ vùng đồng bằng sơng Cửu Long
ĐâylàkhuvựcnằmởphầncuốicủabánđảoĐơngDương,liềnkềvớivùngkinh