Nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước tường kè mái kênh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ TRẦN MINH

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
THOÁT NƯỚC TƯỜNG KÈ MÁI KÊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ TRẦN MINH

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
THOÁT NƯỚC TƯỜNG KÈ MÁI KÊNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
Mã số: 8.58.02.12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

GS. TS. DƯƠNG THANH LƯỢNG

HÀ NỘI, NĂM 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Trong luận văn tác giả có tham khảo các tài
liệu nhằm tăng thêm độ tin cậy. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện
trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Hà Nội, ngày…. tháng…. năm 2019
Tác giả

Lê Trần Minh

i


LỜI CÁM ƠN
Với sự giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của Phòng đào tạo đại học và sau đại học, Khoa Kỹ
thuật tài nguyên nước trường Đại học Thủy Lợi cùng các thầy cô giáo, bạn bè, đồng
nghiệp và gia đình, đến nay Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên nghành Cấp thoát nước
với đề tài: “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp thốt nước tường kè mái kênh’’ đã được
hồn thành.
Tác giả xin chân thành cám ơn sự truyền đạt kiến thức và chỉ bảo ân cần của các thầy
cô giáo, cũng như sự giúp đỡ của Phòng đào tạo, Khoa kỹ thuật tài nguyên nước cho
tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu vừa qua.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân đã
truyền thụ kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố cũng như tạo điều kiện
thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn.
Đặc biệt tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS, TS. Dương Thanh Lượng,
người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong quá trình thực hiện

luận văn này.
Với thời gian và trình độ cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót.
Tác giả rất mong muốn nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và
các cán bộ khoa học để bài luận văn này được hoàn chỉnh hơn.
Xin trân trọng cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.....................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ix
PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
1.1

Tính cấp thiết của Đề tài ....................................................................................1

1.2

Mục đích của Đề tài ...........................................................................................2

1.3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................2

1.4

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ........................................................3

1.5

Kết quả dự kiến đạt được ...................................................................................3

CHƯƠNG 1
1.1

TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................. 4

Tổng quan về tường chắn và các vấn đề thoát nước tường chắn .......................4

1.1.1

Phân loại tường chắn đất và điều kiện sử dụng của tường chắn đất ...........4

1.1.2

Những tồn tại trong phân tích kết cấu tường chắn đất ................................ 7

1.2

Tổng quan về các biện pháp thoát nước tường chắn .........................................7

1.2.1

Tổng quan về thoát nước cho khối đất đắp sau tường chắn ........................7

1.2.2

Một số giải pháp thoát nước lưng tường chắn thơng thường ......................9

1.2.3

Giải pháp tiêu thốt nước sử dụng ống lọc ngang lưng tường ..................14

1.3

Kết luận chương ............................................................................................... 15

CHƯƠNG 2
2.1

CƠ SỞ LÝ LUẬN ..............................................................................16

Phân tích dịng chảy nước dưới đất ..................................................................16

2.1.1

Nước dưới đất trong chu trình thủy văn ....................................................16

2.1.2

Cơ sở vận động của nước dưới đất ............................................................ 17

2.2

Đặc trưng về độ rỗng và hệ số nhả nước .........................................................20

2.2.1

Độ rỗng ......................................................................................................20

2.2.2

Hệ số nhả nước trọng lực ..........................................................................21

2.2.3

Hệ số giữ nước ..........................................................................................21

2.2.4

Định luật Darcy .........................................................................................22

2.3 Phương trình vi phân liên tục của dòng ngầm, điều kiện ban đầu và điều kiện
biên ..........................................................................................................................25
2.4

Cơ sở vận động của dòng ngầm và các bài toán đơn giản ............................... 27

iii


2.4.1

Lưới thủy động lực ....................................................................................27

2.4.2

Xác định đường đẳng thế và phương dòng chảy.......................................28

2.4.3

Dòng chảy thấm qua mực nước ngầm ......................................................31

2.4.4

Dòng chảy qua biên thấm có hệ số thấm thay đổi ....................................32

2.4.5

Dòng chảy ổn định đồng hướng ................................................................ 33

2.5

Ảnh hưởng của dịng chảy nước dưới đất đối với cơng trình tường chắn .......34

2.6

Giếng khoan lấy nước ngầm, cấu tạo và phương pháp tính tốn .....................35

2.6.1

Cấu tạo giếng khoan ..................................................................................35

2.6.2

Các dạng giếng khoan ...............................................................................35

2.6.3

Vận động của nước ngầm tới giếng khoan................................................36

2.6.4

Phương pháp tính tốn ..............................................................................36

2.7

Lựa chọn phương pháp tính tốn và phần mềm tính tốn ............................... 37

2.7.1

Lựa chọn phương pháp tính tốn .............................................................. 37

2.7.2

Giới thiệu chung về phần mềm Modflow .................................................37

2.7.3

Phương trình cơ bản ..................................................................................38

2.7.4

Các điều kiện biên .....................................................................................41

2.8

Kết luận chương ............................................................................................... 41

CHƯƠNG 3
PHÂN TÍCH, KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ ÁP DỤNG MƠ HÌNH
TÍNH TỐN VỚI KÊNH LA KHÊ ..............................................................................43
3.1

Tổng quan về cơng trình kênh La Khê ............................................................ 43

3.1.1

Tổng quan về vị trí dự án ..........................................................................43

3.1.2

Quy mơ và nhiệm vụ của cơng trình .........................................................44

3.2

Xây dựng mơ hình tính tốn ............................................................................45

3.2.1

Mơ hình tính toán ......................................................................................45

3.2.2

Sơ đồ khối chạy phần mềm Modflow .......................................................46

3.2.3

Sơ đồ tính tốn và trường hợp tính tốn....................................................47

3.2.4

Trường hợp tính tốn ................................................................................49

3.3

Phân tích kết quả tính tốn và đề xuất giải pháp .............................................50

3.3.1

Kết quả tính tốn .......................................................................................50

3.3.2

Phân tích kết quả tính toán ........................................................................59

3.3.3

Đề xuất giải pháp ......................................................................................60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................64
iv


1.

Kết luận ............................................................................................................64

2.

Kiến nghị ..........................................................................................................65

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 66
PHỤ LỤC ......................................................................................................................67

v


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 0.1 Sự cố sụt lún, biến dạng mái kè ở xã Hoằng Khánh, huyện Hoằng Hóa,
Thanh Hóa .......................................................................................................................1
Hình 1.1 Các kết cấu tường theo hình dáng lưng tường .................................................4
Hình 1.2 Các loại tường cứng..........................................................................................5
Hình 1.3 Các phương pháp thoát nước cho khối đất đắp sau tường ............................... 9
Hình 1.4 Kết cấu thốt nước lưng tường (tường BTCT có bản sườn) của bể hút trạm
bơm Yên Nghĩa, Hà Nội ..................................................................................................9
Hình 1.5 Kết cấu thốt nước lưng tường cho kênh hộp BTCT của kênh La Khê, TP
Hà Nội............................................................................................................................ 10
Hình 1.6 Kết cấu thốt nước lưng tường (cừ ván BTCT DƯL) của kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè, TP Hồ Chí Minh ........................................................................................... 11
Hình 1.7 Kết cấu thốt nước lưng tường (cừ ván BTCT DƯL) của kè Khu du lịch
Gành Hào, Bạc Liêu ......................................................................................................12
Hình 1.8 Kết cấu thốt nước lưng tường (cừ ván BTCT DƯL) của kè biển................13
Hình 1.9 Kết cấu thoát nước lưng tường sử dụng ống lọc (cừ ván BTCT DƯL) ........14
Hình 2.1 Chu trình thủy văn nước dưới đất...................................................................16
Hình 2.2 Sơ đồ các loại tầng chứa nước ........................................................................18
Hình 2.3 Tầng chứa nước áp lực ...................................................................................19
Hình 2.4 Tầng nước áp lực trong cấu tạo đơn nghiêng. ................................................19
Hình 2.5 Mối quan hệ giữa bất đồng nhất phân tầng và bất đẳng hướng. ....................25

Hình 2.6 Một phần lưới thủy động lực tạo nên bởi các đường dòng và đường đẳng thế.
.......................................................................................................................................27
Hình 2.7 Lưới thủy động thấm từ một phía của ............................................................ 28
Hình 2.8 Xác định các đường đẳng thế và phương dòng chảy từ cao độ mực nước của
ba giếng..........................................................................................................................29
Hình 2.9 Bản đồ đẳng mực nước của dịng ngầm biểu thị các đường dịng ................29
Hình 2.10 Khúc xạ của các đường dịng cắt MNN .......................................................31
Hình 2.11 Khúc xạ của đường dịng khi dịng ngầm cắt ngang biên thấm ...................33
Hình 2.12 Sự khúc xạ qua các tầng cắt khô và mịn với tỷ số hệ số thấm bằng 10 .......33

vi


Hình 2.13 Sơ đồ hố hệ thống địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu ........................... 39
Hình 2.14 Sơ đồ giải hệ phương trình vi phân ............................................................... 40
Hình 3.1 Bản đồ quy hoạch tiêu thốt nước quận Hà Đơng..........................................44
Hình 3.2 Sơ đồ khối chạy phần mềm ............................................................................46
Hình 3.3 Mặt cắt tính tốn ............................................................................................. 48
Hình 3.4 Mặt cắt tính tốn trường hợp bố trí thêm cọc cát ...........................................50
Hình 3.5 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH1. ..............................................51
Hình 3.6 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH2. ..............................................52
Hình 3.7 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH3. ..............................................53
Hình 3.8 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH4. ..............................................54
Hình 3.9 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH5. ..............................................55
Hình 3.10 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH6. ............................................56
Hình 3.11 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH7. ............................................57
Hình 3.12 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH7. ............................................58
Hình 3.13 Thiết bị ống lọc giếng khoan bằng: a) nhựa PVC và b) thép không gỉ ........60
Hình 3.14 Thi cơng thiết bị thốt nước kênh La Khê ....................................................62

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Độ rỗng của các loại đất khác nhau (Todd và May, 2005) ............................ 20
Bảng 3.1 Số liệu địa chất thủy văn áp dụng vào tính tốn ............................................48
Bảng 3.2 Kết quả tính tốn thấm cho cừ theo các trường hợp giả định ........................50

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BTCT

Bê tông cốt thép

BT

Bê tông

DƯL

Dự ứng lực

HMNN

Hạ mực nước ngầm

LKQS

Lỗ khoan quan sát

MNN

Mực nước ngầm

ix


PHẦN MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của Đề tài
Chống xói lở các cơng trình xây dựng, giao thơng, cầu cảng, cơng trình thủy lợi là vấn
đề quan trọng cho việc đảm bảo an tồn của cơng trình... Về tình hình thực trạng hiện
nay đối với các hạng mục cơng trình tường chắn như tường cừ, tường bê tông trọng
lực của các cơng trình thủy lợi thường xảy ra hiện tượng xói lở do chênh lệch mực
nước trong q trình vận hành của kênh. Ngoài ra, sự chênh lệch mực nước cịn gây ra
khó khăn khi thi cơng hố móng các cơng trình thủy lợi, thủy điện, các cơng trình cơng
nghiệp, giao thơng khi mà hầu hết đáy móng của chúng được đặt sâu dưới lịng đất, có
cơng trình sâu tới vài trăm mét. Khi thi công, nếu nước ngầm chảy vào trong hố móng
làm cho hố móng bị ngập nước sẽ hạ thấp cường độ của đất nền, tính nén co tăng lên,
cơng trình sẽ bị lún q lớn, hoặc tăng ứng suất trọng lượng bản thân của đất, tạo ra
lún phụ thêm của móng, những điều đó sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến an tồn của cơng
trình xây dựng. Do đó, để đảm bảo an tồn cho cơng trình khi thi cơng cũng như trong
q trình vận hành cần thiết phải có các biện pháp hạ mực nước và thốt nước tích cực
để đảm bảo u cầu của thiết kế.

Hình 0.1 Sự cố sụt lún, biến dạng mái kè ở xã Hoằng Khánh,
huyện Hoằng Hóa, Thanh Hóa
1

Việc lựa chọn phương pháp hạ mực nước ngầm tiêu nước hố móng và thiết kế biện
pháp hạ nước ngầm chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như trạng thái nước ngầm, tính
cơ lý của tầng thấm, phương pháp thi công, yêu cầu xử lý nền... ảnh hưởng đến chất
lượng xây dựng cơng trình, tiến độ thi cơng và giá thành xây dựng.
Từ thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp thoát nước tường kè mái kênh”
được đề xuất trong luận văn này là rất quan trọng trong việc đảm bảo ổn định của cơng
trình thủy lợi, mang tính cấp thiết, có ý nghĩa và những vấn đề nghiên cứu được áp
dụng trong thực tế sản xuất.
1.2 Mục đích của Đề tài
-

Nghiên cứu những nguyên lý cơ bản để tiêu thốt nước khi thi cơng tường cừ ở
dưới mực nước ngầm (MNN);

-

Tìm cách giải bài tốn xác định các thông số của giếng, như: khoảng cách, độ
sâu, cách bố trí trong hệ thống giếng... để hạ thấp MNN, nhằm ngăn chặn hiện
tượng cát đùn, cát chảy trong các điều kiện địa chất thuỷ văn khác nhau;

-

Đề xuất giải pháp tiêu thốt nước thích hợp khi thiết kế tường cừ cho cơng trình
kênh La Khê và ứng dụng phần mềm Modflow để tính tốn lựa chọn các thơng
số hợp lý của hệ thống tường cừ, có ý nghĩa kinh tế.

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-

Các vùng có hệ số thấm lớn và có địa hình phức tạp và nền móng đặt dưới mực
nước ngầm;

-

Các loại tường chắn mái kênh, kè cần thoát nước lưng tường;

-

Cơ sở lý thuyết của bài tốn thấm vào hố móng; cơ sở vật lý, động lực học của
quá trình vận động của nước dưới đất;

-

Phân tích, lựa chọn phương pháp giải bài tốn tiêu nước hố móng bằng hệ thống
giếng;

-

Cơng trình kênh La Khê, Hà Đông, Hà Nội.

2


1.4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Các cách tiếp cận thực tiễn:
-

Khảo sát, tổng hợp đánh giá các cơng trình đã được xây dựng;

-

Nghiên cứu, điểu tra, thống kê và tổng hợp các kết quả nghiên cứu trước đây;

-

Nghiên cứu phương pháp tính tốn hiện đại;

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm:
-

Phương pháp điều tra thực địa, thu thập số liệu;

-

Phương pháp kế thừa;

-

Phương pháp thống kê;

-

Phương pháp phân tích chế độ dịng thấm qua cơng trình;

-

Phương pháp mơ hình (sử dụng mơ hình ModFlow);

1.5 Kết quả dự kiến đạt được

-

Xây dựng mơ hình tốn nước ngầm 3 chiều của tường kè ứng với các điều kiện
biên khác nhau và sử dụng phầm mềm để tính tốn cho bài tốn tiêu thốt nước
lưng tường bằng ống lọc giếng khoan, làm cơ sở cho các nhà thiết kế tham
khảo, tra cứu;

-

Thực hiện một nghiên cứu điển hình về tính tốn thốt nước lưng tường bê tơng
cốt thép dự ứng lực của cơng trình kênh La Khê, Hà Đông Hà Nội theo giải
pháp dùng ống lọc giếng khoan.

3


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về tường chắn và các vấn đề thoát nước tường chắn
Tường chắn đất là loại cơng trình chắn đất, có mái thẳng đứng; gãy khúc hoặc nghiêng
đối với đất đắp hoặc mái đào hố móng v.v… khơng bị sạt trượt. Trong thực tế, khái
niệm về tường chắn đất được mở rộng cho tất cả những kết cấu cơng trình có tác dụng
tương hỗ giữa đất với chúng. Tường chắn đất được sử dụng rộng rãi trong các ngành
xây dựng, thủy lợi, giao thông. Khi làm việc, lưng tường chắn tiếp xúc với khối đất
sau tường và chịu tác dụng của áp lực đất [1], [2].
1.1.1 Phân loại tường chắn đất và điều kiện sử dụng của tường chắn đất
Để làm tường chắn đất hoặc chắn nước ở cơng trình, người ta có thể lựa chọn trong
các loại tường như phân loại sau đây:

1.1.1.1 Các kiểu tường truyền thống
Theo TCVN 9152:2012 (Cơng trình thủy lợi - Quy trình thiết kế tường chắn cơng trình
thủy lợi) [1] có thể phân loại tường chắn đất sau:
-

Theo kết cấu có các loại: tường có lưng nghiêng vào; tường có lưng nghiêng ra;
tường có lưng dạng gãy khúc; tường có lưng dạng bậc giật cấp (hình 1.1); tường
bản góc (hình 1.1) ...

Hình 1.1 Các kết cấu tường theo hình dáng lưng tường
-

Theo chiều cao có các loại: tường thấp (có chiều cao H  5m); tường trung bình
(5m < H  15m); tường cao (H > 15m).

-

Theo vật liệu có các loại: tường bê tông; tường bê tông cốt thép; tường bê tông
đá hộc; tường đá xây; tường gạch xây...

-

Theo đặc điểm làm việc có các loại cơ bản:
4


+ Tường trọng lực (tường cứng) gồm các kiểu: tường trọng lực (hình 1.2a,
b); tường bán trọng lực (hình 1.2c); tường bản góc (hình 1.2c); tường
bản góc có sườn chống (hình 1.2d).
+ Tường cứng trên móng cọc (hình 1.2e) được dùng để chắn đất trên nền

mềm yếu.

a)

b)

c)

d)

e)

Hình 1.2 Các loại tường cứng
1.1.1.2 Các kiểu tường mới
Khoảng vài chục năm gần đây, xuất hiện một số loại tường:
-

Tường cọc cừ (cừ thép, cừ ván bê tông cốt thép...);

-

Tường vây Barrete;

-

Tường cọc khoan nhồi;

-

Tường neo trong đất;

Ngồi ra cịn có một số loại khác nhưng ít phổ biến hơn.
1.1.1.3 Điều kiện sử dụng của tường chắn đất
Hiện nay tường chắn có nhiều loại hình khác nhau, mỗi một loại chỉ nên sử dụng trong
một số điều kiện cụ thể mới đem lại hiệu quả kinh tế cao. Sau đây nêu sơ lược một số
kinh nghiệm đã được đúc kết.
So với các loại tường khác thì loại tường mỏng bằng bê tơng cốt thép thường cho hiệu
quả kinh tế cao so với loại tường trọng lực; xi măng dùng cho tường mỏng ít hơn 2 lần
và cốt thép nhiều hơn một khối lượng không đáng kể. Ưu điểm nổi bật của loại tường

5


bằng bê tơng cốt thép là có thể sử dụng phương pháp thi công lắp ghép và yêu cầu về
nền khơng cao nên ít khi phải xử li nền.
Nếu khơng cao q 6m, loại tường bản góc (kiểu cơngxon) bằng bê tơng cốt thép có
khối lượng ít hơn tường có bản sườn. Nếu cao từ 6m đến 8m thì khối lượng của hai
loại tường này xấp xỉ nhau. Nếu cao hơn 8m thì tường có bản sườn có khối lượng bê
tơng cốt thép nhỏ hơn tường kiểu cơngxon. Do đó loại tường mỏng bê tơng cốt thép có
bản sườn dùng thích hợp nhất khi có chiều cao từ trung bình trở lên.
Tường chắn đất bằng bê tông chỉ nên dùng khi cốt thép quá đắt hoặc khan hiếm, bởi vì
bê tông của các tường chắn trọng lực chỉ phát huy một phần nhỏ khả năng chịu lực mà
thôi. Cũng do nguyên nhân này, không nên dùng loại bê tông cường độ cao để làm
tường chắn đất bê tông. Để giảm bớt khối lượng tường chắn bằng bê tơng có thể làm
thêm trụ chống. Dùng loại tường có bệ giảm tải đặt ở khoảng 1/4 chiều cao tường,
tường có lưng nghiêng về phía đất đáp cũng tiết kiệm được bê tơng.
Tường chắn bằng đá xây cần ít xi măng hơn tường bê tơng, có thể hồn thành trong
thời gian tương đối ngắn và tổ chức thi công đơn giản. Nơi sẵn đá, dùng tường đá xây
thường có hiệu quả kinh tế cao. Đối với tường chắn của cơng trình thủy cơng dùng đá
xây có số hiệu từ 200 trở lên, vữa xi măng pudơlan có số hiệu từ 50 trở lên. Lưng

tường đá xây thường làm thẳng đứng hoặc nhiều bậc cấp.
Trường hợp sẵn đá vụn hoặc đá nhỏ thì nên thay tường đá xây bằng tường bê tông đá
hộc.
Tường gạch xây khơng cao q 3 ÷ 4m thì nên dùng loại có trụ chống. Tường gạch
xây chữ nhật hoặc lưng bậc cấp thường được dùng cho những cơng trình nhỏ dưới đất.
Đối với các loại tường chắn lộ thiên chịu tác dụng trực tiếp của mưa nắng và các tường
chắn của các cơng trình thủy cơng khơng nên dùng gạch xây. Gạch xây tường chắn có
số hiệu khơng nên nhỏ hơn 200 và vữa xây từ 25 trở lên, không được dùng loại gạch
silicát.
Tường chắn đất loại cao và trung bình xây ở vùng động đất. nên bằng bê tơng cốt thép.

6


1.1.2 Những tồn tại trong phân tích kết cấu tường chắn đất
Trong các cơng trình thủy cơng, có một số bộ phận của kết cấu cơng trình khơng phải
là tường chắn đất nhưng có tác dụng tương hỗ với đất và cũng chịu áp lực của đất
giống như tường chắn đất. Do đó, khái niệm về tường chắn đất được mở rộng ra cho
tất cả những bộ phận của công trình có tác dụng tương hỗ giữa đất tiếp xúc với chúng
và áp lực đất lên tường chắn cũng được hiểu như áp lực tiếp xúc giữa những bộ phận
ấy với đất.
Tường chắn đất trong các cơng trình thủy cơng làm việc trong những điều kiện rất
khác so với điều kiện làm việc của tường chắn đất trong giao thông và xây dựng do
đặc điểm của cơng trình thủy lợi quyết định.
Đất đắp sau tường chắn, do yêu cầu chống thấm nước từ thượng lưu xuống hạ lưu của
cơng trình thủy cơng, thường dùng đất loại sét có tính chống thấm tốt. Điều này dẫn
đến việc tính tốn thiết kế tường chắn phức tạp hơn so với trường hợp dùng đất loại cát
đắp sau tường chắn.
Đặc biệt đối với một số loại tường chắn có chiều cao lớn, vấn đề tiêu thốt nước trở
nên khó khăn. Nước sau tường nếu khơng được tiêu thốt gây ra áp lực lớn lên thân

tường, gây mất an tồn cho tồn bộ cơng trình. Vì vậy, khi phân tích, thiết kế tường
chắn cần phải tính tốn phương án tiêu thốt nước cho tường một cách hợp lý để tránh
tình trạng sạt lở hoặc áp lực tác dụng lên lưng tường quá lớn.
1.2 Tổng quan về các biện pháp thoát nước tường chắn
1.2.1 Tổng quan về thoát nước cho khối đất đắp sau tường chắn
Dù đất đắp sau tường chắn là loại đất rời hoặc đất dính, nước trong khối đất đắp làm
thay đổi tính chất cơ lý, cơ học của đất làm cho tường chắn đạt trạng thái nguy hiểm
do áp lực đất tăng lên và có áp lực thuỷ tĩnh phụ thêm. Vì vậy, việc thốt nước cho
khối đất đắp sau tường có hai mục đích chủ yếu như sau:
-

Tạo điều kiện cho nước tích chứa trong lỗ rỗng của đất thốt nước ra nhanh
chóng hoặc ngăn ngừa nước thấm vào khối đất đắp;

7


-

Ngăn ngừa nước tiếp xúc với lưng tường để trừ khử áp lực nước tác dụng lên
tường.

Nước thấm vào khối đất đắp sau tường do một số nguồn sau:
-

Nước mưa rơi ngấm xuống;

-

Nước mặt ở các vùng lân cận ngấm vào;

-

Nước ngấm ở các vùng khác tới.

Để thoát nước cho khối đất đắp sau tường thường phải dùng thiết bị thoát nước gồm 4
bộ phận:
-

Thoát nước mặt: dùng rãnh đỉnh thoát nước;

-

Giảm nhỏ lượng thấm vào khối đất đắp: xây ốp mái đất bằng gạch, đá, láng vữa
xi măng;

-

Thoát nước trong khối đất đắp: Làm rãnh thoát nước trong đất sau kè;

-

Thốt nước ra ngồi phạm vi tường bằng đặt ống nhựa hoặc lỗ hở.

Tùy theo tính chất của đất đắp rời hay dính và điều kiện cụ thể của tường chắn, có thể
sử dụng các loại thiết bị thốt nước trình bày trên hình 1.3 với các đặc điểm như sau:
a) Chỉ có lỗ thốt nước;
b) Lỗ thốt nước có bố trí lọc;
c) Rãnh thốt nước thẳng đứng;
d) Tầng thoát nước áp sát lưng tường;

e) Tầng thoát nước nghiêng (theo hướng mặt trượt).

8


Hình 1.3 Các phương pháp thốt nước cho khối đất đắp sau tường
1.2.2 Một số giải pháp thoát nước lưng tường chắn thông thường
Hiện nay, một số biện pháp tiêu thốt nước đất đắp phía sau lưng tường đã được ứng
dụng vào các cơng trình tường chắn. Mỗi phương pháp đều có mục đích sử dụng và
ưu, nhược điểm khác nhau.

Hình 1.4 Kết cấu thốt nước lưng tường (tường BTCT có bản sườn)
của bể hút trạm bơm Yên Nghĩa, Hà Nội
Mơ tả: Biện pháp thốt nước thơng thường cho tường chắn trọng lực, hệ thống thoát
nước sử dụng các tầng lọc, vải địa kỹ thuật và ống lọc.
9


Mục đích: Tiêu thốt nước cho khối đất sau lưng tường chắn.
Ưu điểm: Biện pháp thoát nước phổ biến, vật liệu thi cơng sẵn có.
Nhược điểm: Khi thi cơng phải mở móng cơng trình, khơng thích hợp với những vị trí
có biên cơng trình gần nhà dân, đường giao thơng, …
Điều kiện áp dụng: Các cơng trình tường chắn đất trọng lực, tường chắn đất có bản
sườn hoặc kênh hình chữ nhật có đáy là mặt đất tự nhiên.

Hình 1.5 Kết cấu thoát nước lưng tường cho kênh hộp BTCT
của kênh La Khê, TP Hà Nội
Mơ tả: Biện pháp thốt nước thơng thường, hệ thống thốt nước sử dụng các tầng lọc,
vải địa kỹ thuật và ống lọc.
Mục đích: Tiêu thoát nước cho khối đất sau lưng tường chắn.

Ưu điểm: Biện pháp thốt nước phổ biến, vật liệu thi cơng sẵn có.
Nhược điểm: Khi thi cơng phải mở móng cơng trình, khơng thích hợp với những vị trí
có biên cơng trình gần nhà dân, đường giao thơng, … Khi tính tốn thiết kế phải tính
tốn để tránh trường hợp nước ngầm gây ra hiện tượng đẩy nổi ở đáy kênh.
Điều kiện áp dụng: Các cơng trình có kết cấu kênh hình chữ nhật, có đáy kênh từ vật
liệu BT hoặc BTCT cần tiêu thoát nước cho khối đất sau lưng tường.

10


Hình 1.6 Kết cấu thốt nước lưng tường (cừ ván BTCT DƯL)
của kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, TP Hồ Chí Minh
Mơ tả: Biện pháp thốt nước thơng thường, hệ thống thoát nước sử dụng các tầng lọc,
vải địa kỹ thuật và ống lọc.
Mục đích: Tiêu thốt nước cho khối đất sau lưng tường chắn.
Ưu điểm: Biện pháp thoát nước phổ biến, vật liệu thi cơng sẵn có.
Nhược điểm: Khi thi cơng phải mở móng cơng trình, khơng thích hợp với những vị trí
có biên cơng trình gần nhà dân, đường giao thông, … Hệ thống lọc nếu thiết kế và thi
cơng khơng đảm bảo an tồn có thể gây ra tình trạng xói lở, sụt lún khối đất sau lưng
tường chắn.
Điều kiện áp dụng: Cơng trình tường cừ BTCT DƯL cần tiêu thoát nước cho khối đất
sau lưng tường.
11


Hình 1.7 Kết cấu thốt nước lưng tường (cừ ván BTCT DƯL)
của kè Khu du lịch Gành Hào, Bạc Liêu
Mô tả: Biện pháp thốt nước thơng thường cho tường chắn trọng lực, hệ thống thoát
nước sử dụng các tầng lọc, vải địa kỹ thuật và ống lọc.
Mục đích: Tiêu thốt nước cho khối đất sau lưng tường chắn.

Ưu điểm: Biện pháp thốt nước phổ biến, vật liệu thi cơng sẵn có.
Nhược điểm: Khi thi cơng phải mở móng cơng trình, khơng thích hợp với những vị trí
có biên cơng trình gần nhà dân, đường giao thơng, … Khi tính tốn thiết kế phải tính
tốn để tránh trường hợp lực tác dụng lên lưng tường quá lớn, không đảm bảo ổn định
cho tường chắn.
Điều kiện áp dụng: Cơng trình tường cừ BTCT DƯL cần tiêu thoát nước cho khối đất
sau lưng tường.
12


Hình 1.8 Kết cấu thốt nước lưng tường (cừ ván BTCT DƯL) của kè biển
Mơ tả: Biện pháp thốt nước thơng thường cho tường chắn trọng lực, hệ thống thốt
nước sử dụng các tầng lọc, vải địa kỹ thuật và ống lọc.
Mục đích: Tiêu thốt nước cho khối đất sau lưng tường chắn.
Ưu điểm: Biện pháp thoát nước phổ biến, vật liệu thi cơng sẵn có.
Nhược điểm: Khi thi cơng phải mở móng cơng trình, khơng thích hợp với những vị trí
có biên cơng trình gần nhà dân, đường giao thơng, … Khi tính tốn thiết kế phải tính
tốn để tránh trường hợp lực tác dụng lên lưng tường quá lớn, không đảm bảo ổn định
cho tường chắn.
Điều kiện áp dụng: Cơng trình tường cừ BTCT DƯL của kè biển cần tiêu thoát nước
cho khối đất sau lưng tường.

13


1.2.3 Giải pháp tiêu thoát nước sử dụng ống lọc ngang lưng tường
Phương pháp tiêu thoát nước cho khối đất đắp sau lưng tường chắn sử dụng ống lọc
thoát nước ngang lưng tường có các ưu điểm sau:
-

Khi thi cơng hệ thống ống thốt nước khơng phải đào móng, do đó hạn chế
được những rủi ro và mức độ khó khăn phức tạp trong cơng tác thi cơng hố
móng. Khơng cần thực hiện biện pháp hạ thấp mực nước ngầm hố móng;

-

Phù hợp với mọi điều kiện địa chất đất nền, đặc biệt là khi địa chất nền yếu mà
các biện pháp làm tầng lọc khác khó thực hiện được;

-

An tồn hơn cho các cơng trình tường chắn do khả năng tiêu thoát nước hiệu
quả, giảm được áp lực nước sau lưng tường, ngăn ngừa hiện tượng đẩy nổi đối
với đáy kênh, ngăn hiện tượng xói lở;

-

Diện tích chiếm đất ít, chi phí giải phóng mặt bằng ít do khơng phải mở móng;

-

Tiến độ thi cơng nhanh, có thể thi cụng ngay c trong mựa ma;

-

Giỏ thnh xõy dng r.

Đáy kênh
ống thoát n-ớc

Cừ BTCT

Hỡnh 1.9 Kt cu thoỏt nc lng tường sử dụng ống lọc (cừ ván BTCT DƯL)

14