Các giải pháp công nghệ chống thấm cho nền cát cuội sỏi. ứng dụng công nghệ hợp lý cho hồ chứa nước

1
LỜI CẢM ƠN
Luận văn "Các giải pháp công nghệ chống thấm cho nền cát cuội sỏi. Ứng
dụng công nghệ hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm - Phú Yên” được hoàn thành nhờ
sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Có được thành quả này là nhờ sự truyền đạt kiến thức của các thầy, cô giáo
trực tiếp giảng dạy và công tác tại Trường Đại học Thủy lợi trong suốt thời gian
tác giả học tập tại trường.
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo Trường Đại học
Thủy lợi trong thời gian học tập tại đây, sự quan tâm giúp đỡ của Ban Lãnh đạo Công
ty Tư vấn và Chuyển giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi, gia đình, bạn bè
đồng nghiệp trong công tác và học tập để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy - PGS.TS. Lê Văn Hùng đã tận
tình hướng dẫn và cung cấp các tài liệu cần thiết cho luận văn này.
Hà nội, ngày 05 tháng 3 năm 2010
Phạm Ngọc Văn
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
2
MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Việt Nam có hệ thống công trình thủy lợi rất phong phú và đa dạng, trong
đó các công trình đê, đập chiếm tỷ lệ lớn và phân bố không đồng đều theo vùng
lãnh thổ. Theo thống kê của Bộ NN&PTNT năm 2002 thì nước ta có khoảng 2360
con Sông có chiều dài trên 10km, trong đó có 9 hệ thống sông chính và có khoảng
1967 hồ (dung tích mỗi hồ trên 2.10
5
m
3
), trong đó có 10 hồ thủy điện có tổng dung
tích 19 tỷ m

3
.


Khi xây dựng đập, đặc biệt là ở vùng trung du và miềm núi thường gặp nền
cát cuội sỏi (nền bồi tích) có hệ số thấm K=10
-1
- 10
-2
cm/s và có chiều dày tầng cát
cuội sỏi thay đổi trong phạm vi rất lớn.Vì vậy việc lựa chọn giải pháp xử lý chống
thấm cho nền cát cuội sỏi khi xây dựng đập nhằm đáp ứng mục tiêu về kỹ thuật,
kinh tế và điều kiện thiết bị thi công ở Việt Nam là một tiêu chí rất quan trọng và
cần thiết.
Để xử lý chống thấm cho nền đập, chúng ta thường áp dụng các giải pháp
như: Giải pháp thay đất nền (đào chân khay kết hợp với tường nghiên sân phủ hoặc
tường tâm), tạo màng chống thấm (hào bentonite, tạo hàng cọc xi măng đất, cọc cừ
kết hợp với các biện pháp chống thấm khác, khoan phụt xi măng đất sét,các giải
pháp hóa lý, ). Xử lý nền bằng cọc xi măng đất là một trong số những giải pháp đã và
đang được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam.
Giải pháp xử lý nền bằng cọc xi măng đất không chỉ ứng dụng cho xử lý nền đập
mà còn ứng dụng cho các mục đích khác như: Gia cố nến sân bãi, bến cảng, chống thấm
mang cống, làm tường chắn cho hố móng công trình…
Đề tài tập trung nghiên cứu các giải pháp công nghệ xử lý chống thấm cho
nền về nguyên lý công nghệ, biện pháp thi công, ưu nhược điểm của các giải pháp,
điều kiện ứng dụng. Từ đó có những kiến nghị cần thiết khi ứng dụng các giải pháp
này trong thực tế xây dựng công trình.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI:
+ Tổng quan về các giải pháp xử lý chống thấm cho nền đập.
+ Cơ sở khoa học và thực tiễn của các giải pháp xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi,

từ đó nêu ra ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng cho từng giải pháp.
+ Áp dụng tính toán, lựa chọn biện pháp xử lý chống thấm cho nền đập của Hồ
chứa nước Mỹ Lâm - Phú Yên bằng cọc xi măng đất.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
3
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
+ Cách tiếp cận:
- Tìm hiểu thông tin và các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng.
- Khảo sát thực tế những công trình đã ứng dụng các công nghệ xử lý chống thấm
cho nền cát cuội sỏi ở các công trình của Việt Nam.
- Các đánh giá của các chuyên gia.
+ Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan về lý thuyết và thực tiển của các giải pháp xử lý chống
thấm cho nền đập với loại đất nền là cát cuội sỏi có.
- Nghiên cứu ứng dụng cụ thể cho một công trình phục vụ sản xuất.
IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC:
+ Tổng quan được các giải pháp xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi.
+ Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán, lựa chọn giải pháp xử lý chống thấm
nền đập cho một công trình cụ thể phục vụ sản xuất.
IV. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NỀN THẤM NƯỚC KHI XÂY DỰNG HỒ CHỨA NƯỚC
Ở VIỆT NAM
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP Ở VIỆT NAM
Theo thống kê của Bộ NN&PTNT năm 2002 cả nước ta đã có 1.967 hồ (dung
tích mỗi hồ trên 2.10

5
m
3
). Trong đó có 10 hồ thủy điện có tổng dung tích 19 tỷ m
3
còn lại là 1957 hồ thủy nông với dung tích 5,842 tỷ m
3
. Nếu chỉ tính các hồ có dung
tích từ 1 triệu m
3
nước trở lên thì hiện nay có 587 hồ có nhiệm vụ tưới là chính.
Các hồ chứa phân bố không đều trên phạm vi toàn quốc. Trong số 63 tỉnh
thành nước ta có 41 tỉnh thành có hồ chứa nước (xem hình 1-1). Các hồ này được
đầu tư xây dựng không đều trong từng thời kỳ phát triển của đất nước.
Tính từ năm 1960 trở về trước khu vực miền Bắc và miền Trung xây dựng
khoảng 6%. Từ năm 1960 đến năm 1975 xây dựng được khoảng 44%. Từ năm 1975
đến nay xây dựng khoảng 50%.
13
2 5
4 4
2 2
17
4 9
52
4 9
16
1
9 6
118
51

8 8
12
5
2 5
11
12 3
2 4 9
16 6
10 3
6 3
3 3
2 2
59
53
10 8
2 3
11
6
13
2 4
2 5
116
2 6
7
9
9
14
1
0
50

100
150
200
250
300
Tỉnh, thành phố
Số lượng hồ chứa nước
Hình 1 - 1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên toàn quốc
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
5
Ở nước ta đập vật liệu địa phương đóng vai trò chủ yếu, đập vật liệu địa
phương tương đối đa dạng, đập đất được đắp bằng các loại đất khác nhau: Đất pha
tàn tích sườn đồi, đất Bazan, đất ven biển miền Trung. Phần lớn các đập ở miền Bắc
và miền Trung được xây dựng theo hình thức đập đất đồng chất hoặc nhiều khối.
Một số năm gần đây, công tác thiết kế, xây dựng đập đất đã sử dụng một số công
nghệ mới như tường lõi chống thấm bằng các tấm bê tông cốt thép liên kết khớp ở
đập Tràng Vinh, thảm sét bentonite cho đập Núi Một, hào bentonite cho đập Eaksup
- Đăk Lắc, cọc xi măng đất ở đập Đá Bạc - Hà Tĩnh…Vùng Tây Nguyên và Nam
Trung Bộ phải sử dụng đất có hàm lượng sét cao, sử dụng nhiều loại đất không
đồng chất, sử dụng các hình thức đập nhiều khối có bố trí thiết bị thoát nước kiểu
ống khói đã cải thiện được tình hình dòng thấm qua đập ( xem thống kê ở bảng 1-1).
Bảng 1 - 1: Thống kê một số đập đất, đập đá lớn ở Việt Nam
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
6
TT Tên hồ Tỉnh Loại Đập Hmax (m)
Năm hoàn
thành
1 Suối Hai Hà Tây Đất 29,00 1964

2 Đa Nhim Lâm Đồng Đất 38,00 1963
3 Suối Hai Hà Tây Đất 29,00 1964
4 Thượng Tuy Hà Tĩnh Đất 25,00 1964
5 Thác Bà Yên Bái Đá 45,00 1964(XD)
6 Cẩm Ly Quảng Bình Đất 30,00 1965
7 Tà Keo Lạng Sơn Đất 35,00 1972
8 Cấm Sơn Bắc Giang Đất 41,50 1974
9 Vực Trống Hà Tĩnh Đất 22,80 1974
10 Đồng Mô Hà Tây Đất 21,00 1974
11 Tiên Lang Quảng Bình Đất 32,30 1978
12 Pa Khoang Lai Châu Đất 26,00 1978
13 Hòa Bình Hòa Bình Đất/đá 128,00 1978(XD)
14 Yên Mỹ Thanh Hoá Đất 25,00 1980
15 Yên Lập Quảng Ninh Đất/ Đá 40,00 1980
16 Vĩnh Trinh Quảng Nam Đất 23,00 1980
17 Núi Một Bình Định Đất 32,50 1980
18 Liệt Sơn Quảng Ngãi Đất 29,00 1981
19 Phú Ninh Quảng Nam Đất 40,00 1982
20 Núi Cốc Thái Nguyên Đất 27,00 1982
21 Xạ Hương Vĩnh Phúc Đất 42,00 1982
22 Sông Mực Thanh Hoá Đất 33,40 1983
23 Quất Động Quảng Ninh Đất 22,60 1983
24 Xạ Hương Vĩnh Phúc Đất 41,00 1984
25 Hoà Trung Đà Nẵng Đất 26,00 1984
26 Hội Sơn Bình Định Đất 29,00 1985
27 Dầu Tiếng Tây Ninh Đất 28,00 1985
28 Biển Hồ Gia Lai Đất 21,00 1985
29 Núi Một Bình Định Đất 30,00 1986
30 Vực Tròn Quảng Bình Đất 29,00 1986
31 Tuyền Lâm Lâm Đồng Đất 32,00 1987

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
7
TT Tên hồ Tỉnh Loại Đập Hmax (m)
Năm hoàn
thành
32 Đá Bàn Khánh Hoà Đất 42,50 1988
33 Kẻ Gỗ Hà Tĩnh Đất 37,40 1988
34 Khe Tân Quảng Nam Đất 22,40 1989
35 Kinh Môn Quảng Trị Đất 21,00 1989
36 Khe Chè Quảng Ninh Đất 25,20 1990
37 Phú Xuân Phú Yên Đất 23,70 1996
38 Sông Rác Hà Tĩnh Đất 26,80 1996
39 Thuận Ninh Bình Định Đất 29,20 1996
40 Đồng Nghệ Đà Nẵng Đất 25,00 1996
41 Sông Quao Bình Thuận Đất 40,00 1997
42 Gò miếu Thái nguyên Đất 30,00 1999
43 Cà Giây Ninh thuận Đất 35,40 1999
44 Ayun Hạ Gia Lai Đất 36,00 1999
45 Sông Hinh Phú Yên Đất 50,00 2000
46
Easoupe
thượng
Đăk Lắc Đất 27,00 2005
47 Lòng Sông Bình Thuận Bê tông 35,00 2006
48 Tân Giang Ninh Thuận Bê tông 38,00 2006
49 Sông Sắt Ninh thuận Đất 29,00 2007
50 Sông Sào Nghệ An Đất 30,00
Đang xây
dựng

51 Hà Động Quảng Ninh Đất 30,00
Đang xây
dựng
52 Cửa Đạt Thanh Hóa Đá đỗ 118,5
Đang xây
dựng
53 Tả Trạch T.T. Huế Đất 56,00
Đang xây
dựng
54 Nước Trong Quảng Ngãi
Bê tông
đầm lăn
72,00
Đang xây
dựng
55 Hoa Sơn Khánh Hòa Đất 29,00
Đang xây
dựng
56 Định Bình Bình Định
Bê tông
đầm lăn
50,00
Đang xây
dựng
57 Iamơ Đăk Lắk Đất 32,00
Đang xây
dựng
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
8

1.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CHUNG CỦA NỀN ĐẬP Ở VIỆT NAM
Theo đặc điểm địa tầng, có thể chia toàn bộ đất phân bố trên lãnh thổ theo các
nguồn gốc khác nhau như sau:
1.2.1. Đất Aluvi
Đất Aluvi còn có tên gọi là đất trầm tích. Đất trầm tích có 2 loại là trầm tích
sông và trầm tích biển. Đất có nguồn gốc từ trầm tích sông được sử dụng khá phổ
biến để đắp đập.
Đất Aluvi cổ phân bố chủ yếu ở các thung lũng sông lớn, và Aluvi hiện đại
bao gồm trầm tích lòng sông, bãi bồi và các bậc thềm. Thường gặp là các đất sét, á
sét phân bố trên các bậc thềm sông với chiều dầy ít khi vượt quá 5m. Ở điều kiện tự
nhiên đất có dung trọng khô γ
c
= 1,4 ÷ 1,6 T/m
3
, độ ẩm W= 20÷25%, trạng thái dẻo
đến cứng. Khi bão hòa nước, đất có các thông số chống cắt ϕ = 16
0
÷ 20
0
, C = 0,1÷
0,4 kg/cm
2
, hệ số thấm K = 10
-1
÷ 10
-5
cm/s. Loại đất này có hàm lượng sét 15÷35%,
có thể sử dụng đắp đập đồng chất hoặc lõi đập.
Trong thực tế, đất Aluvi phát triển ở các bậc thềm sông suối miền núi rất hẹp,
trữ lượng ít. Phần lớn diện tích được canh tác, nên chỉ khai thác được một ít trong

lòng hồ trước khi ngập nước.
1.2.2. Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá Bazan
Phụ thuộc độ tuổi hình thành và nguồn gốc thành tạo mà tính chất cơ lý của nó
khác nhau. Đất sườn tàn tích có hàm lượng laterit nhỏ, hàm lượng hạt sét nhiều thì
khả năng chống thấm tốt, ngược lại hàm lượng dăm sạn nhiều thì dung trọng cao.
1.2.2.1. Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá Bazan trẻ (βQII-IV)
Do đá được hình thành muộn, thời gian chưa đủ để phong hóa triệt để thành
đất. Chiều dầy lớp phong hóa thường nhỏ hơn 5m, gồm đất á sét, á sét màu nâu đỏ,
có chứa nhiều đá tảng đủ các loại kích thước và dăm sạn. Tính theo trọng lượng đất
chiếm tỷ lệ rất ít so với đá, do đó rất khó khai thác chúng để đắp đập.
1.2.2.2. Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá Bazan cổ (βN2-Q1)
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
9
Loại đất này phân bố rộng rãi ở Tây Nguyên và vùng Đông Nam Bộ, ở điều
kiện tự nhiên đất có khối lượng riêng hạt rắn lớn, dung trọng khô thấp, hệ số rỗng
lớn, các chỉ tiêu cơ học (ϕ, C, E) thuộc loại trung bình. Tính chất cơ lý của chúng
thay đổi theo vị trí địa lý và địa hình. Chiều dầy tầng phong hóa 20 ÷ 30m, chia
thành 3 lớp kể từ trên mặt xuống như sau:
* Lớp 1 (edQ): Đất sét - á sét màu nâu đỏ, hàm lượng kết vón laterit không
đáng kể (khoảng 5%). Độ ẩm thay đổi nhiều theo mùa mưa và mùa khô. Ở đáy lớp
1 thông thường trên mặt cắt địa chất đều có lớp vón kết mảng (dạng đá ong) dày 1÷
3m, rất cứng chắc. Nhiều công trình thực tế đã sử dụng loại đất này để đắp đập rất
tốt.
* Lớp 2 (eQ): Đất sét - á sét màu loang lổ. Hàm lượng kết vón laterit và dăm
Bazan thay đổi trong phạm vị rộng, có chỗ đạt đến 60 ÷ 70% loại hạt có d >2mm
(tính theo trọng lượng). Tùy từng nơi, các vón kết laterit có dạng tròn đặc sít hoặc
méo mó sắc cạnh.
* Lớp 3 (eQ): Đất sét và á sét màu tím gan gà, đốm trắng phớt các màu khác.
Lớp đất này có dung trọng khô thấp so với 2 lớp trên, vì vậy ít sử dụng nó để đắp

vào những vị trí xung yếu của đập.
1.2.3. Đất trên nền đá trầm tích lục nguyên (bột kết, cát kết )
Đặc điểm của loại đất này là nếu được phân bố trên những vùng đồi thoải thì
lớp trên mặt (lớp 1- edQ) có nhiều hàm lượng vón kết laterit, thuộc loại đất vụn
khô, tính thấm nước lớn. Nếu chúng được phân bố ở các sườn dốc thì hàm lượng
vón kết không đáng kể. Ở đáy lớp 1 thường có lớp mỏng hoặc thấu kính vón kết
dạng mảng (dạng đá ong) với tính thấm lớn. Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của loại đất
trên nền đá trầm tích lục nguyên tương đối tốt, nhưng đất có tính trương nở thuộc
loại trung bình đến mạnh.
1.2.4. Đất trên nền đá phun trào (đaxit, biolit, andnezit )
Chỉ tiêu cơ lý của loại đất này thuộc loại trung bình. Do bề dày bé, nên thực tế
chưa được sử dụng nhiều.
1.2.5. Đất trên nền đá biến chất (Gơnai)
Tính chất cơ lý của loại đất này thay đổi trong phạm vi rộng. Khi sử dụng
chúng để đắp đập cần phân chia bãi vật liệu thành nhiều lớp để chọn lựa chỉ tiêu cơ
lý tương đối đồng nhất.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
10
1.2.6. Đất trên nền đá xâm nhập sâu (Granit, Granodiorit)
Trong lớp (edQ) của đất này thường có đá tảng lăn, thậm chí có cả tảng lăn cỡ
lớn. Dung trọng khô thiên nhiên của đất thấp, tuy có cao hơn với đất Bazan. Nhiều
công trình đã sử dụng đất này để đắp đập. Riêng lớp 3 của loại đất này thường là á
cát có chứa nhiều mica nên không thuận lợi cho việc đắp đập.
1.2.7. Đất bồi tích lòng suối (cuội, sỏi, lẫn đất sét )
Cấu trúc đất này thường gặp tại nơi có địa hình tích tụ (nơi các bãi bồi cát sỏi
nhỏ, các bãi đá tảng lăn có bề dày và kích thước thay đổi theo mùa). Đặc trưng của
địa tầng này từ trên xuống dưới như sau:
Bên trên là lớp phủ có nguồn gốc bồi tích (aQ) gồm: Cát hạt thô chứa nhiều
cuội sỏi, bão hòa nước, kết cấu chặt. Chiều dày của tầng phủ này từ 3÷4m. Đây là

lớp thấm rất mạnh. Tiếp theo là các lớp á cát, á sét chứa dăm sạn đến hỗn hợp dăm
sạn và các tảng lăn có kích thước tương đối lớn, nguồn gốc pha tàn tích (deQ), kết
cấu chặt - đây là lớp thấm vừa, mạnh. Tiếp đến là tảng lăn, tảng lăn á sét lẫn sạn sỏi,
sỏi cát lẫn bụi sét
1.3. KHÁI QUÁT CÁC VẤN ĐỀ VỀ SỰ CỐ GÂY HƯ HỎNG ĐẬP
1.3.1. Các tài liệu quan trọng cần xem xét khi đánh giá an toàn đập
Khi đánh giá mức độ an toàn của một đập, cần xem xét các tài liệu quan
trọng sau:
- Tài liệu về thủy văn công trình: Lưu lượng lũ, tổng lượng lũ, các dạng lũ
bất lợi, gió bão.
- Địa chất nền đập.
- Biện pháp xử lý nền.
- Đất đắp đập.
- Tiếp giáp đập với nền và các vai đập.
- Tiếp giáp thân đập và các công trình xây đúc.
- Các khớp nối thi công.
1.3.2. Đặc điểm làm việc của đập
Đập là công trình dâng nước, xây dựng chủ yếu bằng các vật liệu địa phương
(đất, đá) nên trong quá trình khai thác đập mang những đặc tính sau:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
11
- Đập đất là loại đập không tràn có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong các
hồ chứa hoặc cùng với các loại đập khác tham gia nhiệm vụ dâng nước trong hệ
thống thủy lợi.
- Có khối lượng lớn và chịu tác dụng của ngoại lực khá phức tạp, nên thân đập
cần đảm bảo điều kiện chịu lực. Đặc biệt phải đảm bảo điều kiện ổn định chống
trượt của hai mái dốc và nền.
- Mái đập thường xuyên chịu tác động của gió, sóng trong hồ, mưa gây sạt lở
làm giảm khả năng ổn định của công trình. Vì vậy đối với đập đất mái đập thường

có các biện pháp gia cố để bảo vệ mái.
- Dòng thấm trong thân đập không chỉ làm giảm khả năng ổn định chống trượt
của mái mà nó còn có thể gây ra xói ngầm làm hư hỏng công trình. Dòng thấm xuất
hiện ở cả trong thân đập, nền đập và vai đập, tại các vị trí tiếp giáp cửa ra do
gradient của dòng thấm lớn thường gây ra hiện tượng trôi đất, vì vậy kết cấu đập
phải bố trí các thiết bị lọc ngược trong thân đập hoặc mái hạ lưu đập.
- Theo thời gian đập còn bị lún xuống do tác dụng của tải trọng bản thân đập
và do quá trình cố kết thấm.
1.3.3. Đặc điểm về sự cố của đập đất
Những đặc điểm làm việc của đập đất như đã nêu trên có ảnh hưởng trực tiếp
đến chất lượng của đập đất, vì thế nếu để xảy ra kém chất lượng ở bất kỳ khâu nào,
trong thời gian nào cũng có thể dẫn tới sự cố lớn hoặc nhỏ. Vì vậy sự cố của đập đất
có quan hệ mật thiết với những đặc điểm đã nêu trên.
Sự cố của đập đất có những đặc điểm:
- Do một hoặc nhiều nguyên nhân gây ra, trong đó có khảo sát (địa hình, địa
chất công trình, địa chất thủy văn, thủy văn công trình), thiết kế (thủy công, cơ khí,
điện), thi công và quản lý khai thác. Tuy nhiên thực tế nguyên nhân phổ biến là:
Khảo sát, thiết kế, thi công.
- Sự cố lớn thường xảy ra đối với các công trình đầu mối trong đó có đập đất.
- Sự cố xảy ra không chỉ ngay sau khi hoàn thành công trình mà thường là sau
nhiều năm. Tuy nhiên sự cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra khi gặp lũ cực lớn
và trong quá trình thi công (vỡ đập Sông Mực - Thanh Hóa, sự cố 3 lần vỡ đập Suối
Trầu - Khánh Hòa, đập Cà Giây - Bình Thuận).
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
12
- Những sự cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra rất đột ngột, trong một thời
gian rất ngắn, không kịp ứng phó.
- 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 quốc gia, gây ảnh

hưởng xấu về kinh tế và tình hình xã hội.
1.3.4. Các dạng sự cố về đập đất
Đập đất là hạng mục quan trọng nhất đối với đầu mối công trình thủy lợi. Sự
cố về đập đất rất nghiêm trọng và không lường hết được hậu quả. Những sự cố của
đập đất thường do nhiều nguyên nhân. Trong khuôn khổ luận văn này, tác giả đề
cập đến các nguyên nhân do mất ổn định nền và thấm như sau:
1.3.4.1. Sự cố do mất ổn định nền
Do nền đập mất ổn định nên thường gây ra các sự cố sau:
1. Nứt ngang đập
Các nguyên nhân về nền đập gồm:
- Lún nền đột ngột do chất lượng nền kém.
- Lún không đều đột biến trong thân đập do chênh lệch đột biến về địa hình
nền đập không được xử lý.
2. Nứt dọc đập
Do nền đập bị lún trên chiều dài dọc tim đập.
3. Trượt sâu mái thượng lưu
Do đặc điểm địa chất nền đập xấu không được xử lý hoặc xử lý không đảm
bảo yêu cầu.
4. Trượt sâu mái thượng, hạ lưu
Do địa chất nền xấu hơn dự kiến của thiết kế do khảo sát đánh giá không đúng
với thực tế hoặc do nền đập bị thoái hóa sau khi xây dựng đập nhưng khi khảo sát
và thiết kế đã không dự kiến được.
1.3.4.2. Sự cố do mất ổn định thấm
Mất ổn định thấm thường gây ra các sự cố sau cho đập đất:
1. Thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập
- Do đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm nước mạnh không
được xử lý hoặc biện pháp chống thấm cho nền không đảm bảo chất lượng.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
13

- Xử lý tiếp giáp nền và thân đập không tốt do thiết kế không đề ra biện pháp
xử lý, hoặc do khi thi công không thực hiện tốt biện pháp xử lý.
2. Thấm mạnh hoặc sủi nước ở vai đập
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
- Thiết kế không đề ra các biện pháp xử lý hoặc biện pháp xử lý đề ra không tốt.
- Không bóc hết lớp phong hóa ở vai đập.
- Đầm nện đất trên đoạn tiếp giáp ở vai đập không tốt.
- Thi công biện pháp xử lý tiếp giáp không tốt.
3. Thấm mạnh hoặc sủi nước mang công trình
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
- Thiết kế không đề ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp không tốt.
- Đất đắp ở mang công trình không đảm bảo chất lượng: Chất lượng đất đắp
không được lựa chọn kỹ, không dọn dẹp vệ sinh sạch sẽ để vứt bỏ các tạp chất trước
khi đắp, đầm nện không kỹ.
- Thực hiện biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng.
- Hỏng khớp nối công trình.
- Cống bị thủng.
4. Thấm mạnh hoặc sủi nước trong phạm vi thân đập
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
- Bản thân đất đắp đập có chất lượng không tốt: hàm lượng cát, bụi dăm sạn
nhiều, hàm lượng sét ít, đất bị tan rã mạnh.
- Kết quả khảo sát sai với thực tế, cung cấp sai các chỉ tiêu cơ lý, lực học do
khảo sát sơ sài, khối lượng khảo sát thực hiện ít, không thí nghiệm đầy đủ các chỉ
tiêu cơ lý lực học cần thiết, từ đó đánh giá sai chất lượng đất đắp.
- Chọn dung trọng khô thiết kế quá thấp nên đất sau khi đầm vẫn tơi xốp, bở rời.
- Không có biện pháp thích hợp để xử lý độ ẩm, do đó độ ẩm đất đắp không
đều, chỗ khô chỗ ẩm, làm cho đất sau khi đắp có chỗ chặt có chỗ vẫn rời rạc tơi xốp.
- Đầm nện không đủ độ chặt yêu cầu do: Lớp rải dày quá quy định, số lần đầm
ít, nên đất sau khi đắp có độ chặt không đồng đều, phân lớp, trên mặt thì chặt phía
dưới vẫn còn tơi xốp không đạt độ chặt quy định, hình thành từng lớp đất yếu nằm

ngang trong suốt cả bề mặt lớp đầm.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
14
- Thiết kế và thi công không có biện pháp xử lý khớp nối thi công do phân
đoạn đập để đắp trong quá trình thi công.
- Thiết bị tiêu nước bị tắc.
1.3.5. Một số sự cố đập đã xảy ra ở Việt nam
Bảng 1 - 2: Bảng thống kê một số sự cố đập ở Việt Nam
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
15
Công trình Địa điểm Sự cố (năm) Nguyên nhân
Biện pháp
khắc phục
Hồ
Suối Hành
(Đập đất)
Huyện Cam
Ranh Tỉnh
Khánh Hòa
-Vỡ 180m đập
đất phía cống
lấy nước bờ tả.
- Năm 1986
Chủ yếu do khảo sát
thiết kế không hợp
lý, thiếu kinh
nghiệm.
- Khoan phụt xử

lý thấm nền đập.
- Lựa chọn lại
kết cấu đập.
- Chọn lại chỉ
tiêu cơ lý đất
đắp đập.
Hồ
Suối Trầu
(Đập đất)
Huyện Ninh
Hòa Tỉnh
Khánh Hòa
- 3 lần sự cố vỡ
đập chính, 1 lần
vỡ đập phụ
- Năm 1977,
1978, 1980 và
năm 1983.
Do thiết kế và thi
công.
- Thiết kế chưa đạt
yêu cầu chỉ tiêu đất
đắp, biện pháp xử lý
tiếp giáp mang cống
và đập.
- Thi công chưa đảm
bảo chất lượng.
- Chọn lại đất
đắp đập, kết cấu
đập

Hồ Phú
Ninh
(Đập đất)
Huyện Tam
Kỳ tỉnh Quảng
Nam
- Sủi nước
mạnh ở đập
chính.
- Năm 1979
- Thiết kế: Khảo sát
chưa đánh giá hết
khả năng thấm nước
nền đập.
- Thi công: Chân
khay chống thấm có
một số đoạn thi
công không đảm bảo
chất lượng.
Lần1: Thiết kế
bổ sung tầng lọc
ngược tốt phía
ngoài phạm vi
chân đập hạ lưu,
chạy suốt chân
đập.
Lần 2: Làm 2
dải lọc xuyên
qua lớp bồi tích
ở nền đập dọc 2

bên bờ để dẫn
nước ngầm từ
trong lớp bồi
tích ở nền đập
chảy vào lăng
trụ tiêu nước.
Hồ
sông Mực
(Đập đất)
Huyện Như
Xuân tỉnh
Thanh Hóa
- Vỡ đập đất
trong quá trình
thi công.
- Năm 1978
Do đơn vị thi công
thay đổi phương án
dẫn dòng, để nước
tràn qua đập đất gây
vỡ đập.
Xử lý lại móng
đập và đắp lại
đập.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
16
Hồ
Vực Tròn
(Đập đất)

HuyệnQuảng
Trạch tỉnh
Quảng Bình
- Thấm đập
chính (1984)
- Sạt lớp gia cố
mái thượng lưu
(1984)
- Đơn vị thi công sử
dụng đất đắp đập
không đúng quy
hoạch vật liệu.
- Thi công lớp gia cố
mái không đúng theo
thiết kế: đường kính
lớp đá, cường độ đá.
- Khoan phụt
vữa xi măng sét
vào thân đập.
- Gia cố lại mái
thượng lưu.
Hồ
Cà Giây
(Đập đất)
Huyện Bắc
Bình tỉnh Bình
Thuận
- Thấm qua đập
chính
- Năm 1998

- Lũ thiết kế tính
nhỏ.
- Do lún nền và sập
nền.
- Thẩm lậu qua tiếp
giáp các lớp đất qua
các năm thi công.
- Xây dựng 1
đập tràn sự cố.
- Khai quật và
đắp lại đoạn đập
bị sự cố.
- Khoan phụt xi
măng sét thân
đập trên toàn
tuyến
Hồ
Cửa Đạt
(Đập đá đổ
bản mặt)
Huyện
Thường Xuân
tỉnh Thanh
Hóa
- Vỡ đoạn đập
chính phía bờ
hữu.
- 10/2007
Bộ NN&PTNT đang
điều tra nguyên

nhân (nhận định sơ
bộ do lũ dẫn dòng
thi công vượt quá
tần suất thiết kế)
Đang chờ ý kiến
kết luận về
nguyên nhân.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
17
1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Hệ thống hồ đập ở Việt Nam rất phong phú và đa dạng, phân bố không đồng
đều theo vùng miền.Trong đầu tư xây dựng với mỗi thời kỳ phát triển khác nhau
của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật thì các hồ đập cũng được đầu tư xây dựng với
các loại hình và kết cấu đập khác nhau.
Ứng với mỗi vùng, miền khác nhau sẽ có các điều kiện về xây dựng khác
nhau, nhất là yếu tố địa chất nền ở nước ta cũng rất đa dạng. Đây là yếu tố quan
trọng quyết định đến hình thức, kết cấu đập và đặc biệt là giải pháp xử lý chống
thấm cho nền.
Các nguyên nhân về sự cố đập chủ yếu là do mất ổn định về nền và thấm nên
trong khảo sát thiết kế, thi công hay quản lý vận hành cần phải hết sức thận trọng.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
18
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO NỀN CÁT CUỘI SỎI
2.1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN
2.1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Đối với công trình thủy lợi, sức phá hoại của tự nhiên là một yếu tố thường
xuyên tồn tại. Cho đến nay, toàn bộ lý luận và kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy

được trong thực tiễn tuy đã có thể hạn chế được khả năng phá hoại công trình trong
một phạm vi nhất định nhưng vẫn không thể xóa bỏ triệt để được khả năng này.
Trong các yếu tố tự nhiên uy hiếp an toàn của công trình thủy lợi thì yếu tố
chủ yếu là điều kiện thủy văn, thủy lực và địa chất. Ngoài ra các yếu tố do con
người gây ra như công tác khảo sát, thiết kế, thi công, vận hành và quản lý công
trình không hợp lý hay không đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật, hay cả những tác
động phá hoại môi trường như đốt phá rừng bừa bãi, việc đô thị hóa làm giảm diện
tích lớp phủ thực vật dẫn đến thay đổi môi trường tự nhiên làm thay đổi điều kiện
khí hậu, chế độ thủy văn, thủy lực của các lưu vực sông, v.v… cũng gây ra những
thảm họa, những sự cố công trình thủy lợi không chỉ thiệt hại về của cải vật chất mà
nhiều khi tổn thất về nhân mạng cũng rất nghiêm trọng.
Các nguyên nhân gây sự cố ở các đập có thể phân theo nhóm chủ yếu:
• Nguyên nhân do yếu tố tự nhiên (địa chất, mưa bão, lũ…).
• Nguyên nhân do yếu tố khảo sát, thiết kế.
• Nguyên nhân do yếu tố thi công.
• Nguyên nhân do yếu tố quản lý, vận hành.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
19
Do đặc thù của đập đất có thể xây dựng trên nhiều loại nền, dễ thích ứng với
độ lún của nền, tận dụng được vật liệu địa phương, giảm giá thành, thi công đơn
giản… nên ngày càng được phổ biến rộng rãi ở nước ta cũng như trên thế giới. Tuy
nhiên cũng có không ít số lượng đập đất được xây dựng trên nền đất yếu (về cường
độ hoặc khả năng chống thấm hoặc cả hai) và trong quá trình triển khai xây dựng
một công trình đập đất nào đó từ khâu khảo sát đến thiết kế, thi công và quản lý vận
hành, do nhiều nguyên nhân khác nhau mà không đánh giá đúng thực trạng địa chất
của nền để xác định giải pháp kỹ thuật xử lý nền phù hợp dẫn đến các sự số đáng
tiếc cho công trình.
2.1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHẰM TĂNG ỔN ĐỊNH NỀN
2.1.2.1. Nhóm làm chặt đất trên mặt bằng cơ học

Là một trong những phương pháp cổ điển nhất, đã được sử dụng từ lâu trên
thế giới. Bản chất của phương pháp là dùng các thiết bị cơ giới như xe lu, máy đầm,
búa rung làm chặt đất. Các yếu tố chính làm ảnh hưởng đến khả năng đầm chặt
của đất gồm: độ ẩm, công đầm, thành phần hạt, thành phần khoáng hoá, nhiệt độ
của đất và phương thức tác dụng của tải trọng. Để làm chặt đất cần phải xác định
được độ ẩm tốt nhất ứng với giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất.
Do được làm chặt, các chỉ tiêu về độ bền của đất tăng lên đáng kể, tính biến
dạng và tính thấm giảm đi. Hiện nay phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong
xây dựng đường giao thông, sân bay, các công trình thủy lợi và trong xây dựng dân
dụng, công nghiệp. Có một số phương pháp làm chặt đất bằng cơ học như sau:
+ Làm chặt đất bằng đầm rơi:
Bản chất của phương pháp là dùng đầm rơi bằng vật nặng làm chặt đất. Vật
đầm thường làm bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gang, có khối lượng từ 2 đến 4 tấn,
cho rơi từ độ cao 4 ÷ 5m. Chiều dày nén chặt của đất phụ thuộc vào đường kính, khối
lượng và chiều cao rơi của vật đầm cũng như tính chất của đất. Thông thường, độ
chặt của đất tăng lên ở các lớp trên mặt và giảm đi ở những lớp phía dưới.
+ Làm chặt đất bằng đầm lăn:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
20
Bản chất của phương pháp là dùng đầm lăn, xe lu để làm chặt đất. Phương
pháp này thường được sử dụng khi làm đường giao thông. Tuỳ thuộc trọng lượng xe
lu và số lần đầm mà chiều sâu làm chặt có thể đạt đến 0,5 ÷ 0,6 m. Khi dùng đầm
lăn có mặt nhẵn, do chiều dày lớp đất được đầm nhỏ nên hiệu suất đầm thường thấp,
chất lượng đầm không đều, khối lượng thể tích của đất giảm theo chiều sâu. Vì vậy
đối với các công trình đắp đất lớn dùng đầm mặt nhẵn không hiệu qủa. Đối với các
loại đất dính dạng cục thì dùng đầm lăn chân dê mang lại hiệu qủa cao hơn, chất
lượng đầm đều hơn và tạo ra mặt ráp liên kết tốt giữa các lớp đất đầm với nhau.
Hiện nay, người ta còn sử dụng cả đầm lăn bánh hơi để đầm chặt cả đất dính
và đất rời. Mức độ đầm chặt phụ thuộc vào số lần đầm, chiều dày lớp đầm, áp suất

bánh xe, tải trọng xe, vận tốc di chuyển của xe cũng như độ ẩm và cấu tạo của đất.
Muốn đất được đầm chặt như nhau ở mọi nơi thì yêu cầu tải trọng đầm phải phân bố
đều lên các bánh xe, không phụ thuộc vào độ gồ ghề của mặt đất và sức chịu tải của
đất tại các vị trí đầm.
+ Làm chặt đất bằng đầm rung:
Phương pháp làm chặt đất bằng đầm rung chủ yếu dùng để nén chặt đất cát.
Nếu hàm lượng hạt sét trong đất nhỏ hơn 6% thì hiệu qủa nén chặt thường gấp 4 ÷ 5
so với các phương pháp đầm nén khác. Bản chất của phương pháp là dùng các chấn
động tạo ra các dao động liên tục có tần số cao và biên độ nhỏ, làm cho tính toàn
khối của đất bị phá họai, các hạt cát di chuyển đến chỗ trống giữa các hạt có kích
thước lớn hơn. Tác dụng của đầm rung lớn nhất khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng
khi mà tần số dao động của máy trùng với tần số dao động của đất đầm.
Chiều dày lớp đất được làm chặt bằng đầm rung thường thay đổi từ 0,3 đến
1,5 m, đôi khi đến 2 m.
2.1.2.2. Nhóm làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn
Khi đất cát hoặc đất đắp có chiều sâu phân bố lớn thường dùng phương pháp
chấn động hoặc thủy chấn để nén chặt.
+ Nén chặt đất bằng chấn động:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
21
Để nén chặt đất cát ở dưới sâu người ta thường dùng các loại đầm chuỳ có
tần số 2900 ÷ 3000 vòng/phút. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu qủa nén chặt đất là
gia tốc chấn động, độ ẩm của đất, khoảng cách giữa các vị trí đầm, tính đàn hồi của
đất và bán kính máy chấn động. Khi làm chặt đất cát ở độ sâu nhỏ hơn 3 m thì bán
kính làm chặt có thể đạt 1,5 m. Khi bán kính máy chấn động tăng thì gia tốc chấn
động và hệ số nén chặt chấn động cũng tăng lên.
+ Nén chặt đất bằng thủy chấn:
Khi lớp cát cần nén chặt có chiều dày lớn thì người ta dùng phương pháp
thủy chấn. Bản chất của phương pháp là vừa phun nước vừa tạo chấn động tác dụng

vào đất cát. Khi đó lực dính giữa các hạt giảm đi, các hạt lớn sẽ lắng xuống còn các
hạt nhỏ sẽ nổi lên, hình thành chuyển động xoắn ốc làm phát sinh cấp phối mới và
như vậy sẽ hình thành cấp phối tốt nhất của đất ở trạng thái nén chặt.
Để thi công nén chặt đất bằng phương pháp thủy chấn, người ta đóng vào
trong đất những ống thép đường kính 19 ÷ 25mm và có đầu nhọn, phần ống dưới
dài khoảng 50 ÷ 60cm, có đục lỗ xung quanh với đường kính 5 ÷ 6mm. Lợi dụng
sức nước cao áp để đưa ống thép và máy chấn động đến độ sâu thiết kế và cho máy
chấn động làm việc nén chặt đất từ dưới lên trên, mỗi đoạn làm chặt thường từ 30 ÷
40cm trong khoảng thời gian 40 ÷ 120 giây. Sau khi làm chặt được lớp đất thứ nhất
thì lại nâng máy đầm lên làm chặt lớp đất thứ 2 và cứ làm như vậy làm chặt cho đến
khi lên mặt đất.
2.1.2.3. Nhóm gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
22
Đối với các nền đất sét yếu, do hệ số thấm của đất sét rất nhỏ nên qúa trình
cố kết của đất nền ở điều kiện bình thường cần rất nhiều thời gian. Trong khi đó hầu
hết các công trình xây dựng lại đòi hỏi tốc độ thi công nhanh, đảm bảo tiến độ yêu
cầu. Do vậy, người ta thường dùng các thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp với gia
tải để làm tăng nhanh tốc độ cố kết của đất nền. Thiết bị tiêu nước thẳng đứng gồm
nhiều loại khác nhau. Nguyên lý làm việc của các loại này là, dưới tác dụng của tải
trọng ngoài, trong đất sẽ xuất hiện gradient thủy lực làm cho nước lỗ rỗng thoát ra
theo phương ngang về phía các thiết bị tiêu nước, sau đó chảy tự do theo phương
dọc theo các thiết bị để thoát nước lên mặt đất. Như vậy, việc đặt các thiết bị tiêu
nước thẳng đứng trong nền đất có tác dụng rút ngắn chiều dài đường thấm và dẫn
đến giảm thời gian hoàn thành cố kết. Các công nghệ gia cố bằng tiêu nước thẳng
đứng bao gồm:
+ Gia cố nền bằng cọc cát, giếng cát:
Giếng cát và cọc cát được sử dụng rộng rãi để tăng nhanh qúa trình cố kết
của đất nền, làm cho đất nền có khả năng biến dạng đều và nhanh chóng đạt đến

giới hạn ổn định về lún. Tùy thuộc vào đặc điểm công trình xây dựng và cấu trúc
nền mà người ta dùng cọc cát hay giếng cát.
Giếng cát đóng vai trò thoát nước là chính nên gia cố nền bằng giếng cát
thường đi kèm với biện pháp gia tải để thoát nước nhanh.
Khi gia cố nền bằng cọc cát thì cọc cát vừa có tác dụng nén chặt vừa có tác
dụng thay thế đất nền, do phần lớn độ lún của nền đất kết thúc trong qúa trình thi
công, vì thế có thể xây dựng công trình ngay mà không phải đợi thời gian cố kết nền.
+ Gia cố nền bằng bấc thấm và các thiết bị tiêu nước chế tạo sẵn (PVD):
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
23
Bấc thấm là thiết bị tiêu nước thẳng đứng chế tạo sẵn, gồm nhiều loại, chiều
rộng thường 100 ÷ 200mm, dày 3 ÷ 5 mm. Lõi của bấc thấm là một băng chất dẻo
được bọc bởi lớp vải địa kỹ thuật polyeste không dệt, bằng vải địa cơ propylene
hoặc giấy tổng hợp có nhiều rãnh nhỏ để đưa nước lên cao nhờ mao dẫn. Để cắm
bấc thấm vào đất nền đất người ta dùng một máy chuyên dụng tự hành. Sau khi thi
công bấc thấm, người ta cũng tiến hành gia tải nén trước giống như đối với giếng
cát. Để nước thoát ra dễ dàng từ đầu bấc thấm người ta thường phủ lên phía trên
mặt lớp đất yếu một lớp vải địa kỹ thuật và trên lớp vải địa kỹ thuật đắp một lớp cát
hạt to làm lớp thấm nước.
2.1.2.4. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ
Phương pháp này cũng đã được sử dụng từ lâu trên thế giới. Bản chất của
phương pháp này là dùng năng lượng của sóng nổ để nén chặt đất. Người ta bố trí
các quả mìn dài trong các giếng, phân bố theo mạng lưới tam giác đều và sâu hết
chiều dày lớp đất yếu. Phía trên các qủa mìn người ta đổ cát thành đống hoặc đặt
các thùng đựng cát không đáy. Khi mìn nổ, năng lượng được tạo ra sẽ nén đất ra
xung quanh, cát sẽ rơi xuống lấp đầy vào giếng vừa được tạo ra. Sau đó, người ta
tiếp tục đổ thêm cát vào giếng và đầm tới độ chặt yêu cầu.
2.1.2.5. Gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật
Trong những năm gần đây, vải địa kỹ thuật đã được ứng dụng rộng rãi ở

nước ta, nhất là trong gia cố nền đường giao thông. Tùy theo mục đích sử dụng, vải
địa kỹ thuật có thể được sử dụng để: (1) Làm chức năng như mặt phân cách nước
(2) Làm chức năng như vật liệu tiêu nước. Ngoài ra vải địa kỹ thuật còn dùng để
chống xói mòn, bảo vệ bờ vv.
2.1.2.6. Nhóm gia cố nền bằng chất kết dính
Bản chất của các phương pháp này là đưa vào nền đất các vật liệu kết dính
như ximăng, vôi, bitum nhằm tạo ra các liên kết mới bền vững hơn nhờ các quá
trình hoá lý và hoá học diễn ra trong đất, dẫn đến làm thay đổi tính chất cơ lý của
đất nền. Tùy vật liệu đưa vào mà có những công nghệ như sau:
+ Gia cố nền bằng phương pháp trộn vôi:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
24
Khi trộn vôi vào đất, vôi có tác dụng hút ẩm làm giảm độ ẩm của đất và đóng
vai trò là chất kết dính liên kết các hạt đất. Khi tác dụng với nước, vôi chưa tôi có khả
năng ngưng kết và đông cứng nhanh trong vòng 5 đến 10 phút. Qúa trình hyđrát hoá
vôi chưa tôi có khả năng hấp thụ một khối lượng nước lớn (32 đến 100% khối lượng
ban đầu) nên nhanh chóng làm nền đất khô ráo, dẫn đến đất nền được nén chặt.
Để gia cố nền đất yếu ở dưới sâu người ta sử dụng cọc vôi hoặc cọc đất - vôi.
Vôi tác dụng với nước sẽ tăng thể tích nên tiết diện các cọc vôi sẽ tăng lên làm tăng độ
chặt của nền. Ngoài ra các tác động của vật lý và hóa học sẽ làm tăng độ bền nén, lực
dính và góc ma sát trong làm cho sức chịu tải tổng hợp của khối đất gia cố tăng lên.
+ Gia cố nền bằng phương pháp trộn ximăng:
Khi trộn ximăng vào đất sẽ xảy ra qúa trình kiềm và sau đó là quá trình thứ
sinh. Quá trình kiềm là quá trình thủy phân và hyđrát hóa ximăng, được coi là quá
trình hình thành nên độ bền của đất gia cố. Qúa trình kiềm sẽ tạo ra một lượng lớn
hyđroxit canxi làm tăng độ pH của nước lỗ rỗng trong đất, tạo điều kiện thúc đẩy
qúa trình thứ sinh. Ở điều kiện bình thường, các khoáng vật sét có thành phần hoá
học chính là các ôxít nhôm và silíc khá bền vững, khó bị hòa tan, song trong môi
trường kiềm có độ pH cao, chúng dễ bị hoà tan dẫn đến sự phá hủy của khoáng vật.

Các ô xít nhôm và silíc ở dạng hòa tan tạo nên một phần vật liệu đông cứng và làm
tăng cường độ của hỗn hợp đất ximăng. Quá trình thứ sinh xảy ra chậm chạp trong
một thời gian dài.
+ Gia cố nền bằng phương pháp trộn bi tum:
Bitum là chất kết dính hữu cơ gồm các chất cácbuahydro khác nhau và các
dẫn xuất không kim loại như ô xy, lưu huỳnh và nitơ.
Khi trộn bitum vào đất, bitum có tác dụng chủ yếu với các hạt sét, còn các
hạt bụi và hạt cát nhờ có bitum mà được dính kết, tích tụ lại dưới dạng ổ hoặc thấu
kính với hình dạng và kích thước khác nhau. Bitum tác dụng với hạt sét tạo thành
hỗn hợp hấp phụ lẫn nhau, có tính đàn hồi, có khả năng gắn chặt các hạt, kết quả là
nhận được vật liệu mới đất - bitum liên kết bởi màng đàn hồi vật chất sét - bitum, ổn
định đối với nước. Phương pháp gia cố đất bằng bitum thường được sử dụng nền
đường giao thông có chiều dày gia cố nhỏ.
+ Gia cố nền bằng keo polime tổng hợp:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy
25
Các chất polime tổng hợp không có sẵn trong thiên nhiên mà được tổng hợp
từ dầu mỏ, khí đốt, than đá Phân tử của chúng gồm rất nhiều khâu, nối với nhau
bởi liên kết hóa học, tạo nên những chuỗi xích có cấu trúc thẳng, phân nhánh và
mạng 3 chiều. Keo polyme tổng hợp có tính bám dính cao, thời gian đông cứng
nhanh. Khi cho keo vào đất các qúa trình hoá lý, vật lý và hoá học phức tạp giữa các
hạt đất và keo, tạo thành chuỗi xích thẳng đi xuyên qua khối đất, hình thành bộ
khung không gian bao bọc các hạt đất hoặc tiếp xúc các hạt đất, tạo nên cấu trúc
không gian thống nhất với polime. Keo polime tổng hợp thường được sử dụng để
gia cố nền hay làm móng hay mặt đường giao thông với đất không chứa cacbonat và
có độ pH nhỏ hơn 7.
+ Gia cố nền bằng dung dịch vữa ximăng:
Bản chất của phương pháp là phun vào lỗ rỗng của đất đá một lượng vữa
ximăng cần thiết để sau khi đông cứng, làm giảm tính thấm và tăng sức chịu tải của

nền. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi đối với các công trình thủy lợi, thích
hợp với các loại cát, đất sỏi và các loại nền đá nứt nẻ, đặc biệt hiệu qủa khi kích
thước khe nứt > 0,15 mm, tốc độ thấm > 80m/ngđ nhưng không vượt quá
200m/ngđ.
+ Gia cố nền bằng phụt dung dịch Silicát:
Nếu nền đất và nền đá có độ rỗng và khe nứt nhỏ không thể sử dụng phương
pháp phụt vữa ximăng thì người ta dùng phương pháp bơm hóa chất để gia cố. Chất
hóa học thường dùng là natri silicat ( thủy tinh lỏng - Na
2
O
2
SiO
2
) và canxi clorua
(CaCl
2
). Phương pháp này sử dụng thích hợp nhất khi đất nền là:
- Cát khô và bão hòa nước, có hệ số thấm từ 2 đến 80 m/ngđ.
- Cát nhỏ và cát bụi, có hệ số thấm từ 0,5 đến 5 m/ngđ
- Đất hoàng thổ có hệ số thấm từ 0,1 đến 2m/ngđ.
Trường hợp đất có thấm ướt các loại dầu mỡ, tạp chất của dầu hỏa hoặc khi
nước ngầm có độ pH > 9 thì không sử dụng được phương pháp này.
+ Gia cố nền bằng phương pháp phụt nhựa bitum:
Phương pháp phụt nhựa bitum sử dụng thích hợp trên các nền đá dăm, cuội,
sỏi hoặc trong nền đá có nhiều khe nứt. Hiện nay, trên thế giới người ta thường dùng
hai phương pháp phụt nhựa bitum: phụt nhựa bitum nóng và phụt nhựa bitum lạnh.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Xây dựng công trình
thủy