L I CAM OAN
Tên tôi là Lê Chung Anh, h c viên cao h c l p 22C21, chuyên ngành K thu t xây
d ng công trình th y. Tôi xin cam đoan lu n v n th c s “Nghiên c u gi i pháp
ch ng th m qua đ p h ch a n

c Tàu Voi - t nh Hà T nh” là công trình nghiên

c u c a riêng tôi, tôi không sao chép và k t qu c a lu n v n này ch a công b trong
b t k công trình nghiên c u khoa h c nào.
Hà N i, ngày 23 tháng 5 n m 2016
Tác gi

Lê Chung Anh

i


L IC M
Sau th i gian h c t p, nghiên c u v i s h

N

ng d n t n tình c a th y giáo PGS.TS Lê

Xuân Khâm cùng v i s giúp đ c a các th y cô giáo trong tr

ng

i h c Th y l i

lu n v n th c s v i đ tài “Nghiên c u gi i pháp ch ng th m qua đ p h ch a n

Tàu Voi – t nh Hà T nh” đã đ
b o đ y đ các yêu c u trong đ c

c tác gi hoàn thành đúng th i h n quy đ nh và đ m
ng đ

c phê duy t.

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n th y giáo PGS.TS Lê Xuân Khâm ng
đã t n tình h

c

ng d n, cung c p thông tin, tài li u và v ch ra nh ng đ nh h

i

ng khoa

h c c n thi t đ tác gi hoàn thành lu n v n này.
Tác gi xin chân thành c m n các th y cô giáo trong b môn Th y công, Khoa công
trình, Phòng đào t o
tr

ng

i h c và sau

i h c cùng toàn th các th y cô giáo trong


i h c Th y l i đã giúp đ và truy n đ t ki n th c trong th i gian tác gi h c

t p và nghiên c u.

Tác gi c ng xin g i l i c m n t i gia đình, b n bè, đ ng nghi p và nh ng ng
đi tr

i

c đã ch b o, khích l , đ ng viên, ng h nhi t tình và t o đi u ki n, giúp đ

cho tác gi v m i m t trong quá trình h c t p c ng nh hoàn thi n lu n v n.
Tuy đã có nh ng c g ng song do th i gian có h n, trình đ b n thân còn h n ch nên
lu n v n này không th tránh kh i nh ng thi u sót và t n t i, tác gi mong nh n

đ

c m i ý ki n đóng góp và trao đ i chân thành c a các th y cô giáo, anh ch em

và các b n đ ng nghi p.
Hà N i, ngày 23 tháng 5 n m 2016
Tác gi

Lê Chung Anh

ii


M CL C
L I CAM OAN .......................................................................................................... i

L IC M

N ............................................................................................................... ii

M C L C .................................................................................................................... iii
DANH M C HÌNH NH ........................................................................................... vi
DANH M C B NG BI U ......................................................................................... ix
M

U .........................................................................................................................1

CH

NG 1: T NG QUAN V H

CH A ..............................................................4

1.1. Gi i thi u chung v h ch a và đ p v t li u đ a ph

ng. ........................................4

1.1.1. T ng quan v đ p đ t và h ch a. ....................................................................4
1.1.2. Tình hình xây d ng đ p đ t và h ch a trên th gi i. ......................................4
1.1.3. Tình hình xây d ng đ p đ t và h ch a t i Vi t Nam ......................................6
1.2. Hi n tr ng các h ch a t nh Hà T nh........................................................................8
1.2.1. T ng quan v các h ch a t nh Hà T nh. ..........................................................8
1.2.2. Hi n tr ng ch t l

ng các h ch a c a Hà T nh. ..........................................12


1.2.3. Nh ng yêu c u đ i v i h ch a c a Hà T nh. ................................................13
1.3. T ng quan v th m và nh h

ng c a dòng th m đ n n đ nh công trình. ...........14

1.3.1. Nguyên nhân gây th m ....................................................................................14
1.3.2. nh h

ng c a đ

ng th m đ n đ p đ t ........................................................14

1.3.3. M t s s c do dòng th m gây ra ..................................................................15
1.4. Các gi i pháp ch ng th m hi n nay. .......................................................................16
1.4.1. Ch ng th m cho nh ng công trình m i xây d ng...........................................16
1.4.2. Ch ng th m cho nh ng công trình đã xây d ng. ............................................18
1.5. K t lu n ch
CH

ng 1 ..................................................................................................19

NG 2: CÁC LÝ THUY T C

B N V TH M VÀ

N

NH ................20

2.1.C s lý thuy t th m................................................................................................20

2.1.1. Các đ nh lu t th m c b n. .............................................................................20
2.1.2. T ng quan v ph
2.2. Các ph

ng pháp tính toán th m ....................................................22

ng pháp tính n đ nh. ..............................................................................26

iii


2.2.1. Lý lu n tính toán n đ nh mái d c .................................................................. 26
2.2.2. M t s ph

ng pháp tính n đ nh mái theo ph

ng pháp m t tr

t ............. 27

2.3. Các gi i pháp công trình đ x lý th m cho đ p đ t. ............................................. 32
2.3.1. T

ng ch ng th m b ng các lo i v t li u m i nh màng đ a k thu t, th m bê

tông, th m sét đ a k thu t. ....................................................................................... 33
2.3.2. Công ngh khoan ph t ch ng th m (khoan ph t truy n th ng) ..................... 34
2.3.3. Công ngh ph t cao áp (Jet – grouting) ......................................................... 35
2.3.4. Công ngh ch ng th m b ng t
2.3.5. T


ng nghiêng sân ph th

2.4. K t lu n ch
CH
N

ng hào bentonite. ........................................ 36

ng l u ch ng th m ............................................ 37

ng 2. ................................................................................................. 37

NG 3: L A CH N GI I PHÁP CH NG TH M CHO

PH

CH A

C TÀU VOI ......................................................................................................... 39

3.1. Gi i thi u chung v h ch a n

c Tàu Voi. .......................................................... 39

3.1.1. V trí đ a lý, đ c đi m l u v c......................................................................... 39
3.1.2. i u ki n t nhiên xã h i, dân sinh kinh t khu v c h ch a ......................... 40
3.1.3. Quy mô và các thông s k thu t c b n ........................................................ 41
3.1.4. i u ki n đ a ch t công trình ......................................................................... 42
3.1.5.


c đi m khí t

ng th y v n .......................................................................... 43

3.1.6. ánh giá hi n tr ng h Tàu Voi ..................................................................... 45
3.1.7. S c n thi t ph i x lý ch ng th m cho h Tàu Voi ....................................... 49
3.2.

xu t các bi n pháp x lý ch ng th m cho đ p Tàu Voi ................................... 49

3.2.1.

xu t các ph

ng án x lý .......................................................................... 49

3.2.2. Phân tích l a ch n ph

ng án ........................................................................ 50

3.3. Tính toán, đánh giá th m cho đ p Tàu Voi ............................................................ 54
3.3.1. Các tiêu chu n thi t k .................................................................................... 54
3.3.2. Ph m vi tính toán ............................................................................................ 54
3.3.3. Các tr
3.3.4. Ph

ng h p tính toán. ............................................................................... 56

ng pháp tính toán ................................................................................... 56


3.3.5. K t qu tính toán ............................................................................................. 58
3.4. Phân tích k t qu , l a ch n ph
3.5. K t lu n ch

ng án. ................................................................. 72

ng 3. ................................................................................................. 74
iv


CH

NG 4: K T LU N VÀ KI N NGH .............................................................75

4.1. Nh ng k t qu đ t đ

c. ........................................................................................75

4.2. M t s v n đ t n t i ..............................................................................................75
4.3. Ki n ngh ................................................................................................................76
TÀI LI U THAM KH O...........................................................................................77
PH L C TÍNH TOÁN .............................................................................................78

v


DANH M C HÌNH NH
Hình 1.1 :


p Nurek cao 310m, hi n là đ p đ t cao nh t th gi i ............................... 5

Hình 1.2 : H ch a n

c K G ..................................................................................... 9

Hình 1.3 : H ch a n

c B c Nguyên .......................................................................... 10

Hình 1.4 : H ch a n

c á B c ................................................................................. 10

Hình 1.5 : H ch a n

c Khe Xanh .............................................................................. 11

Hình 1.6 : H ch a n

c Kim S n ................................................................................ 11

Hình 1.7 :

p đ t đ ng ch t ........................................................................................ 16

Hình 1.8 :

p đ t có t


ng nghiêng m m ................................................................... 18

Hình 2.1: S đ tính toán theo ph

ng pháp m t tr

t tr tròn .................................. 28

Hình 2.2: Phân tích d i đ t theo Bishop ....................................................................... 30
Hình 2.3: Ch ng th m b ng v i đ a k thu t ................................................................ 33
Hình 2.4: Ph m vi ng d ng c a các lo i khoan ph t.................................................. 35
Hình 2.5: S đ công ngh Jet - grouting ..................................................................... 35
Hình 2.6: T

ng hào ch ng th m b ng bentonite ........................................................ 36

Hình 2.7: Ch ng th m b ng t

ng nghiêng sân ph .................................................... 37

Hình 3.1: V trí đ a lý trên b n đ ................................................................................. 39
Hình 3.2: B n đ l u v c h Tàu Voi ........................................................................... 40
Hình 3.3: Hình nh đ p và mái h l u h Tàu Voi...................................................... 46
Hình 3.4: Hình nh mái th

ng l u h Tàu Voi ........................................................... 46

Hình 3.5: Hi n tr ng th m ra mái h l u c a đ p đ t (m t c t C24) .......................... 47
Hình 3.6: Th m phía d


i c (m t c t C30) ................................................................. 47

Hình 3.7: Th m t o thành vùng sình l y ngay
Hình 3.8: Th m t o thành vùng sình l y d

c (m t c t C21) ............................... 48

i chân đ p(m t c t 33) ........................... 48

Hình 3.9: M t c t đi n hình C30 dùng đ tính toán ..................................................... 55
Hình 3.10: M t c t đi n hình C21 dùng đ tính toán ................................................... 55
Hình 3.11 : Mô hình tính toán tr

ng h p hi n tr ng công trình m t c t C30,

MNTL=+15,0 ................................................................................................................ 58

vi


Hình 3.12 : K t qu

tính th m tr

ng h p hi n tr ng công trình, m t c t C30,

MNTL=+15,0 ................................................................................................................58
Hình 3.13: Mô hình tính toán tr

ng h p hi n tr ng công trình m t c t C21,


MNTL=+15,0 ................................................................................................................58
Hình 3.14: K t qu

tính th m tr

ng h p hi n tr ng công trình, m t c t C21,

MNTL=+15,0 ................................................................................................................59
Hình 3.15: K t qu tính th m TH hi n tr ng, m t c t C30, MNDBT= +15,5..............59
Hình 3.16: K t qu tính n đ nh tr

ng h p hi n tr ng công trình m t c t C30,

MNDBT=+15,5 .............................................................................................................60
Hình 3.17: Mô hình tính toán TH khoan ph t công trình m t c t C30 .........................61
Hình 3.18: K t qu

tính th m tr

ng h p khoan ph t công trình m t c t C30,

MNDBT=+15,5. ............................................................................................................61
Hình 3.19: K t qu tính n đ nh TH khoan ph t, m t c t C30, MNDBT=+15,5 .........61
Hình 3.20: Mô hình tính toán TH làm thi t b thoát n
Hình 3.21: K t qu tính th m TH làm thi t b thoát n

c + áp trúc m t c t C30 .......62
c + đ p áp trúc,m t c t C30,


MNDBT=+15,5 .............................................................................................................63
Hình 3.22: K t qu tính n đ nh TH làm thi t b thoát n

c + đ p áp trúc m t c t C30,

MNDBT=+15,5 .............................................................................................................63
Hình 3.23: K t qu

tính th m TH thi t b thoát n

c b t c m t c t C30,

MNDBT=+15,5 .............................................................................................................63
Hình 3.24: K t qu tính n đ nh tr

ng h p đ p áp trúc, thi t b thoát n

c b t c, m t

c t C30, MNDBT=+15,5...............................................................................................64
Hình 3.25: K t qu tính th m TH hi n tr ng, m t c t C21, MNDBT= +15,5..............65
Hình 3.26 : K t qu tính n đ nh tr

ng h p hi n tr ng công trình m t c t C21,

MNDBT=+15,5 .............................................................................................................65
Hình 3.27: Mô hình tính toán TH khoan ph t công trình m t c t C21 .........................66
Hình 3.28: K t qu

tính th m tr


ng h p khoan ph t công trình m t c t C21,

MNDBT=+15,5. ............................................................................................................67
Hình 3.29: K t qu tính n đ nh TH khoan ph t, m t c t C21, MNDBT=+15,5 .........67
Hình 3.30: Mô hình tính toán TH làm thi t b thoát n

vii

c + áp trúc m t c t C21 .......68


Hình 3.31: K t qu tính th m TH làm thi t b thoát n

c + đ p áp trúc, m t c t C21,

MNDBT=+15,5 ............................................................................................................. 68
Hình 3.32: K t qu tính n đ nh tr

ng h p làm thi t b thoát n

c + đ p áp trúc, m t

c t C21, MNDBT=+15,5 .............................................................................................. 69
Hình 3.33: K t qu

tính th m TH thi t b thoát n

c b t c m t c t C21,


MNDBT=+15,5 ............................................................................................................. 69
Hình 3.34: K t qu tính n đ nh tr

ng h p đ p áp trúc, thi t b thoát n

c b t c, m t

c t C21, MNDBT=+15,5 .............................................................................................. 70

viii


DANH M C B NG BI U
B ng 1.1: Th ng kê m t s đ p đ t

Vi t Nam ..............................................................7

B ng 3.1: Thông s k thu t c b n c a h Tàu Voi ....................................................42
B ng 3.2: Nhi t đ không khí (0C). ..............................................................................44
B ng 3.3:

mt

ng đ i c a không khí (%). ...........................................................44

B ng 3.4: L

ng b c h i trung bình tháng n m (mm). ...............................................44

B ng 3.5: L


ng m a bình quân n m trong vùng (mm). .............................................45

B ng 3.6: Thông s đ p Tàu Voi ..................................................................................55
B ng 3.7: Ch tiêu c lý các l p đ t .............................................................................56
B ng 3.8: K t qu tính toán Gradient TH hi n tr ng m t c t C30...............................60
B ng 3.9: K t qu tính toán n đ nh tr

t mái h l u TH hi n tr ng m t c t C30 .....60

B ng 3.10: K t qu tính toán Gradient TH khoan ph t ................................................62
B ng 3.11: K t qu tính toán n đ nh tr

t tr

ng h p x lý b ng khoan ph t .........62

B ng 3.12: K t qu tính toán Gradient TH làm thi t b thoát n

c d ng ng khói, k t

h p gia c mái h l u b ng đ p áp trúc. ......................................................................64
B ng 3.13: K t qu tính toán n đ nh tr

t mái h l u TH làm thi t b thoát n

c

d ng ng khói, k t h p gia c mái h l u b ng đ p áp trúc. ........................................65
B ng 3.14: K t qu tính toán Gradient TH hi n tr ng .................................................66

B ng 3.15: K t qu tính toán n đ nh tr

t mái h l u tr

ng h p hi n tr ng ...........66

B ng 3.16: K t qu tính toán Gradient TH khoan ph t ................................................67
B ng 3.17: K t qu tính toán n đ nh tr

t tr

ng h p x lý b ng khoan ph t .........68

B ng 3.18: K t qu tính toán Gradient TH làm thi t b thoát n

c d ng ng khói, k t

h p gia c mái h l u b ng đ p áp trúc. ......................................................................70
B ng 3.19: K t qu tính toán n đ nh tr
n

t mái h l u tr

ng h p làm thi t b thoát

c d ng ng khói, k t h p gia c mái h l u b ng đ p áp trúc................................71

B ng 3.20: Khái toán giá thành 2 ph

ng án ...............................................................73


ix



M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Hi n nay c n

c đã xây d ng trên 2100 h ch a có dung tích m i h t 0,5 tri u m3

tr lên, v i t ng dung tích tr đ

c trên 41 t m3 n

Nguyên có trên 97 h Th y l i ch a h n 2,4 t m3 n
t m3 n

c. Ph n l n s đ p đ t t o h ch a n

bê tông và v t li u khác. Các hi n t

c. Trong đó mi n Trung và Tây
c và 27 h Th y đi n ch a 6,4

c chi m kho ng 90%, còn l i là đ p


ng h h ng c a đ p đ t th

ng x y ra do quá

trình th m gây nên. Dòng th m qua thân đ p và n n v lâu dài s gây nên xói mòn và
gây s t l đ p. Nh ng n m g n đây, đã có nhi u s c h h ng công trình do các
nguyên nhân liên quan đ n quá trình th m.

i u này đòi h i vi c nghiên c u các bi n

pháp x lý th m cho các công trình là v n đ h t s c c p bách, có ý ngh a th c ti n và
khoa h c. Hi n nay,

Vi t Nam các v n đ x lý ch ng th m cho đ p đ t đã đ

nghiên c u và ng d ng khá ph bi n, tuy nhiên m i ph

ng pháp th

c

ng ch phù h p

và mang l i hi u qu cho nh ng công trình nh t đ nh. Vì v y chúng ta c n ph i xem
xét, đánh giá các nguyên nhân gây ra quá trình th m nói chung đ i v i đ p đ t nh m
đ a ra nh ng gi i pháp, công ngh x lý ch ng th m hi u qu giúp h n ch , kh c ph c
các s c x y ra, t đó làm c n c phân tích áp d ng cho m t công trình c th .
Khu v c Hà T nh tính đ n n m 2013 có t ng c ng 345 h ch a v i t ng dung tích
742,9 tri u m3 n


c, ngoài ra còn hai h ch a l n là h Ngàn Tr

i (706 tri u m3) và

h Rào Tr (195 tri u m3) đang trong quá trình xây d ng nâng t ng dung tích các h
ch a

Hà T nh lên 1,644 t m3 n

các hi n t
H ch a n

c. Có nhi u công trình đ u m i đã xu ng c p, có

ng th m m nh v phía h l u.
c Tàu Voi t nh Hà T nh có nhi m v quan tr ng đó là c p n

350ha đ t canh tác c a huy n K Anh t nh Hà T nh, c p n

ct

i cho

c cho khu công nghi p

V ng Áng, cho khu s n xu t thép H ng Nghi p FORMOSA và c p n

c cho Khu

nông tr i c a Công ty Trách nhi m h u h n Qu c t POLARIS Kty. Ngoài ra còn ph i

đ m b o an toàn cho dân c sinh s ng phía h du c ng nh an toàn cho khu du l ch

1


sinh thái phía h l u đ p.
n m nên đ t 2 đã đ

pđ

c xây d ng đ t 1 n m 1986, đ n nay đã đ

c nâng c p s a ch a n m 2005. Tuy nhiên hi n nay mái đ p h

l u t c tr xu ng đ u có hi n t
nhi u v trí có th quan sát đ

ng th m, tùy v trí và

c dòng th m b ng m t th

th m sinh ra hi n t

ng sình l y

t

các đ p đ t đang làm vi c bình th

ng r t hi m g p


c 30

m c đ khác nhau. Có

ng, cá bi t còn có v trí dòng

trên c đ p (m t c t gi a tuy n đ p).
ng.

ây là hi n

làm rõ các hi n t

ng

th m qua đ p đ t c ng nh các gi i pháp kh c ph c nói chung, đ i v i đ p đ t c a h
ch a Tàu Voi nói riêng thì đ tài “Nghiên c u gi i pháp ch ng th m qua đ p h ch a
n

c Tàu Voi – t nh Hà T nh” mang nhi u ý ngh a khoa h c và th c ti n.

2. M c đích c a đ tài
- ánh giá hi n tr ng các h ch a trên đ a bàn t nh Hà T nh.
- Nghiên c u các gi i pháp x lý ch ng th m cho đ p đ t.
- Phân tích và l a ch n gi i pháp x lý ch ng th m cho 1 công trình c th .
3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u


Cách ti p c n:
- Tìm hi u các tài li u đã đ

c nghiên c u và ng d ng liên quan đ n đ tài;

- i u tra, thu th p các tài li u đ ph c v tính toán cho công trình nghiên c u;
- Các đánh giá c a các chuyên gia.
Ph

ng pháp nghiên c u:

- Ph
đ

ng pháp th ng kê, phân tích đánh giá các công trình đã có, các s li u thu th p

c;

- Ph

ng pháp mô hình toán, s d ng các ph n m m thông d ng đ làm công c tính

toán.
- Ph
-

ng pháp so sánh l a ch n t i u.

ng d ng công trình th c t .
2



4. K t qu d ki n đ t đ

c

- Phân tích các gi i pháp ch ng th m cho đ p đ t;
- Tính toán l a ch n gi i pháp ch ng th m h p lý cho đ p đ t h ch a Tàu Voi.
5. C u trúc lu n v n
Ngoài ph n m đ u, m c l c, danh m c các b ng bi u, hình v , danh m c tài li u tham
kh o, danh m c vi t t t và k t lu n; lu n v n đ

c trình bày g m 4 ch

Ch

ng 1: T ng quan v h ch a.

Ch

ng 2: Các lý thuy t c b n v th m và n đ nh.

Ch

ng 3: L a ch n gi i pháp ch ng th m cho đ p h ch a n

Ch

ng 4: K t lu n và ki n ngh .


3

ng:

c Tàu Voi.


CH

NG 1: T NG QUAN V H

CH A

1.1. Gi i thi u chung v h ch a và đ p v t li u đ a ph

ng.

1.1.1. T ng quan v đ p đ t và h ch a.
p đ t là công trình dâng n
Nam.

pđ tđ

c t o h ch a r t ph bi n trên th gi i c ng nh

c xây d ng t th i s khai c a v n minh loài ng

tr ng tr t. M t s đ p đ

Vi t


i đ tr n

c cho

c xây d ng th i c x a đã khá l n. M t đ p đ t đ

c xây

d ng

Ceylou (Xrilanca) vào n m 504 tr

c công nguyên dài 17 km cao 21.5 m có

kh i l

ng đ t đ p 13.000.000 m3[4].Cho đ n nay đ p đ t v n là lo i đ p đ

c xây

d ng ph bi n nh t ch y u do vi c xây d ng đ p s d ng v t li u t nhiên không c n
ph i x lý nhi u.
Nh ng l i ích mà đ p và h ch a mang l i là r t l n, nh có tác d ng giúp gi m nh l
trên sông, cung c p n

c cho vùng h du c ng nh cho khu v c lân c n, c p n

n đ nh cho s n xu t nông nghi p, t o ngu n n


ct

i

c sinh ho t cho khu dân c . Ngoài ra

đ p đ t còn t o ra nh ng h ch a v i dung tích l n, tùy vào đi u ki n đ a hình, đ a
ch t, dân sinh kinh t và nhu c u c a khu v c đ ti n t i xây d ng nhà máy th y đi n,
phát huy s c m nh c a n
c ng nh c a đ t n

c, t o ra đi n n ng, ph c v nhu c u thi t y u c a nhân dân

c.

1.1.2. Tình hình xây d ng đ p đ t và h ch a trên th gi i.
H ch a n

c trên th gi i đ

m y ngàn n m tr

c công nguyên đ p đ t đ

Trung Qu c và các n
t

c xây d ng và phát tri n r t đa d ng, phong phú. T
c xây d ng nhi u


Ai c p,

c Trung Á c a Liên Xô (c ) v i m c đích dâng và gi n

n

,
cđ

i ho c phòng l . V sau, đ p đ t ngày càng đóng vai trò quan tr ng trong các h

th ng th y l i nh m l i d ng t ng h p tài nguyên dòng n
Theo tiêu chí phân lo i c a
mét kh i n

c.

y ban qu c t v đ p l n, h có dung tích t m t tri u

c tr lên ho c có chi u cao trên 15 mét, thu c lo i h đ p l n. Hi n th

gi i có h n 45.000 h . Trong đó châu Á có 31.340 h (chi m 70%), B c và Trung M
4


có 8.010 h , Tây Âu có 4.227 h ,
D

ng 577 h .


ông Âu có 1203 h , châu Phi 1.260 h , châu

ng đ u danh sách các n

M (6.575 h ), n

i

c có nhi u h là Trung Qu c (22.000 h ),

(4.291 h ), Nh t B n (2.675 h ), Tây Ban Nha (1.196 h ). Liên

Bang Nga có h n 150 h v i t ng dung tích trên 200 t mét kh i n

c. Các h l n

nh t th gi i là h Boulder trên sông Colorado (M ) dung tích 38 t mét kh i n
Grand Coulle trên sông Columbia (M ) dung tích 24 t mét kh i n
trên sông Angera (Nga) có dung tích g n 20 t mét kh i n

c, h

c, h Bownrrat

c.

Xây d ng và s d ng h ch a n c trên th gi i đã tr i qua l ch s phát tri n lâu đ i. Cách
đây h n 6000 n m ng

i Trung Qu c và Ai C p đã bi t s d ng v t li u t i ch đ đ p đ p


ng n sông su i t o thành h ch a. Th i k c đ i, h Vicinity t i Menphis thu c thung l ng
sông Nile (Ai C p) có xây đ p đá đ cao 15m, dài 45m. Trong kho ng 4000 n m tr

c

công nguyên, cùng v i s phát tri n r c r c a các n n v n minh c đ i Ai C p, Trung
Qu c, Hi L p, La Mã, n
phát tri n. Ng

…k thu t xây d ng h đ p trên th gi i c ng không ng ng

i Nam T xây d ng đ p Mardook

thung l ng sông Tigris. Ng

i Saba

xây d ng đ p đá đ Marib cao 32,5m dài 3.200m[3].
Ngày nay, nh s phát tri n c a nhi u ngành khoa h c nh c h c đ t, lý lu n th m,
đ a ch t th y v n và đ a ch t công trình... C ng nh vi c ng d ng r ng rãi c gi i hóa
và th y c hóa trong thi công cho nên đ p đ t-đá càng có xu h
m . Cho đ n nay, các n

Hình 1.1 :

ng phát tri n m nh

c đã xây d ng hàng nghìn đ p đ t.


p Nurek cao 310m, hi n là đ p đ t cao nh t th gi i

5


p đ t cao nh t hi n nay là Nurek (Liên xô c ) cao 310m, ti p đ n là Orovin(M )
cao 224m và đ p đ t b i cao nh t là đ p Migêtraur xc (Liên xô c ) cao 80m, trong
nh ng n m g n đây, trên ph m vi th gi i đang có xu h

ng xây d ng nhi u đ p đ t-

đá cao. T ng s nh ng đ p đ t-đá có chi u cao h n 75m xây d ng và thi t k t n m
1960 tr l i đây chi m 80% trong toàn b các lo i đ p cao, đ ng hàng đ u v t c đ
phát tri n so v i các lo i đ p khác. Con s đó nói lên xu h

ng và tri n v ng c a đ p

đ t-đá trong s nghi p xây d ng công trình th y l i, th y đi n.
1.1.3. Tình hình xây d ng đ p đ t và h ch a t i Vi t Nam
H ch a
c pn
tr

ct

Vi t Nam là bi n pháp công trình ch y u đ ch ng l cho các vùng h du;
i ru ng, công nghi p, sinh ho t, phát đi n, phát tri n d l ch, c i t o môi

ng, nuôi tr ng th y s n, phát tri n giao thông, th thao, v n hóa.


Theo th i gian, tr
đ

c n m 1964 vi c xây d ng h ch a di n ra ch m, có ít h ch a

c xây d ng trong giai đo n này. Sau n m 1964, đ c bi t t khi nhà n

c th ng

nh t thì vi c xây d ng h ch a phát tri n m nh. T n m 1976 đ n nay s h ch a xây
d ng m i chi m 67%. Không nh ng t c đ phát tri n nhanh, mà c v quy mô công
trình c ng l n lên không ng ng, đã có nhi u h l n, đ p cao

nh ng n i có đi u ki n

t nhiên ph c t p.
Trong nh ng n m qua Nhà n

c đã đ u t hàng ch c nghìn t đ ng xây d ng các

công trình th y l i l n và nh đ đ m b o t

i tiêu cho hàng tri u ha đ t canh tác,

ng n m n, c i t o đ t, gi m nh thiên tai, c p n

c cho các ngành kinh t qu c dân.

Nhi u công trình mang t m vóc th k v i quy mô l n, có k thu t ph c t p đã đ


c

áp d ng các công ngh m i t công tác kh o sát, thi t k , thi công, qu n lý v n hành
công trình. ó là ni m t hào c a nh ng ng
n

c ta h ch a đã, đang và s đ

i làm công tác th y l i.

c xây d ng r t nhi u. Hi n nay c n

c đã xây

d ng trên 2100 h ch a có dung tích m i h t 0,5 tri u m3 tr lên, v i t ng dung tích
tr đ

c trên 41 t m3 n

l i ch a h n 2,4 t m3 n
đ t t o h ch a n

c. Trong đó mi n Trung và Tây Nguyên có trên 97 h Th y
c và 27 h Th y đi n ch a 6,4 t m3 n

c. Ph n l n s đ p

c chi m kho ng 90%, còn l i là đ p bê tông và v t li u khác.

6



B ng 1.1: Th ng kê m t s đ p đ t

Hà T nh

t

23,50

N m hoàn
thành
1961

B c Giang

t

26,00

1963

Lâm

t

38,00

1963


Tên h

TT

T nh

1

Cây Tr

ng

2

Khuôn Th n

Vi t Nam

Lo i đ p

3

a Nhim

4

Su i Hai

Hà Tây


t

24,00

1963

5

Th

Hà T nh

t

25,00

1964

6

C m Ly

Qu ng Bình

t

30,00

1965


7

Tà Keo

L ng S n

t

35,00

1972

8

C mS n

B c Giang

t

42,50

1974

9

V c Tr ng

Hà T nh


t

22,80

1974

Hà Tây

t

21,00

1974

ng Tuy

ng

Hmax (m)

10

ng Mô

11
12

Tiên Lang
Núi C c


Qu ng Bình
Thái Nguyên

t
t

32,30
26,00

1978
1978

13
14

Pa Khoang
K G

Lai Châu
Hà T nh

t
t

26,00
37,50

1978
1979


15
16

Yên M
Yên L p

Thanh Hóa
Qu ng Ninh

t
t

25,00
40,00

1980
1980

17
18

V nh Trinh
Li t S n

Qu ng Nam
Qu ng Ngãi

t
t


23,00
29,00

1980
1981

19
20
21

Phú Ninh
Sông M c
Qu t ông

Qu ng Nam
Thanh Hóa
Qu ng Ninh

t
t
t

39,40
33,40
22,60

1982
1983
1983


22
23

X H ng
C ng Khê

V nh Phúc
Thanh Hóa

t
t

41,00
18,00

1984
1984

24
25

M u Lâm
Hòa Trung

Thanh Hóa
à N ng

t
t


9,50
26,00

1984
1984

26
27

H iS n
D u Ti ng

Bình nh
Tây Ninh

t
t

29,00
28,00

1985
1985

28
29

Bi n H
Núi M t


Gia Lai
Bình nh

t
t

21,00
30,00

1985
1986

30
31

V c Tròn
Tuy n Lâm

Qu ng Bình
Lâm ng

t
t

29,00
32,00

1986
1987


Khánh Hòa

t

42,50

1988

32

á Bàn

7


33
34

Khe Tân
Kinh Môn

Qu ng Nam
Qu ng Tr

t
t

22,40
21,00


N m hoàn
thành
1989
1989

35
36

Khe Chè
Phú Xuân

Qu ng Ninh
Phú Yên

t
t

25,20
23,70

1990
1996

37
38

Gò Mi u
Cà Giây

Thái Nguyên

Bình Thu n

t
t

30,00
30,00

1999
1999

39
40

Sông Hinh
V ng Sú

Phú Yên
Thanh Hóa

t
t

50,00
25,00

2000
2003

41

42

Sông S t
Sông Sào

Ninh Thu n
Ngh An

t
t

29,00
30,00

2005
2006

43
44

Easoup
Hà ng

cL c
Qu ng Ninh

t
t

29,00

30,00

2005
2007

45

IaM’La

Gia Lai

t

37,00

2009

46
47

Tân S n
Hao Hao

Gia Lai
Thanh Hóa

t
t

29,20

24,2

2009
2009

48
49

Tr a Vân
T Tr ch

Thanh Hóa
Th a Thiên Hu

t
t

22
60,00

2010
2012

50

Su i M

B c Giang

t


27,80

2012

Tên h

TT

T nh

Lo i đ p

Hmax (m)

1.2. Hi n tr ng các h ch a t nh Hà T nh.
1.2.1. T ng quan v các h ch a t nh Hà T nh.
H ch a n

c là công trình l i d ng t ng h p, c p n

ct

i, sinh ho t, công nghi p

và phát tri n các ngành kinh t qu c dân khác, c i t o c nh quan môi tr

ng sinh thái;

đi u ti t l đ phòng, tránh, gi m nh thiên tai, đ m b o an toàn tính m ng và tài s n

nhân dân vùng h l u.
Hà T nh là t nh n m gi a c a khu v c B c trung b , có dãy Tr

ng S n ch y song

song v i b bi n và do phát tri n ngang c a dãy Hoành S n ch n phía Nam c a t nh
t o thành m t vùng h ng gió bi n nên
trong t nh và l

đây có l

ng m a l n h n các vùng khác

ng m a trung bình nhi u n m c ng l n h n các t nh lân c n nh

Qu ng Bình hay Ngh An.
8


T ng l

ng m a r i trên đ a bàn t nh x p x 13 đ n 18 t m3/n m. T ng l

ng n

c

đ n bi n đ ng t 10 đ n 11 t m3/n m. K t h p v i đ a hình nhi u đ i núi r t thu n l i
cho phát tri n xây d ng h ch a n
d ng đ


c th y l i. Tính đ n 31/12/2013 toàn t nh đã xây

c 345 h ch a v i t ng dung tích 743 tri u m3, hi n đang đ u t xây d ng

thêm 2 h ch a có t ng dung tích 900 tri u m3 là h Ngàn Tr

i và h Rào Tr ; và

ti p t c xem xét đ u t xây d ng thêm kho ng 5 h ch a có dung tích 5 đ n 10 tri u
m3 n

c theo quy ho ch đ n n m 2020 nâng t ng dung tích các h ch a lên 1,7 t m3

n m 2020.
Nhi u h ch a n

c có dung tích l n và trung bình so v i c n

(huy n V Quang), K G , Th

c nh h Ngàn Tr

i

ng Tuy (huy n C m Xuyên), Rào Tr , Sông Rác

(huy n K Anh)…mang l i hi u ích to l n, c p n
nghi p, công nghi p, sinh ho t, c i t o môi tr


c ph c v cho s n xu t nông

ng sinh thái, còn có nhi m v c t l

b o đ m an toàn cho h du[11].

Hình 1.2 : H ch a n

9

cK G


Hình 1.3 : H ch a n

Hình 1.4 : H ch a n

10

c B c Nguyên

c áB c


Hình 1.5 : H ch a n

c Khe Xanh

Hình 1.6 : H ch a n


c Kim S n

11


1.2.2. Hi n tr ng ch t l

ng các h ch a c a Hà T nh.

Khu v c Hà T nh tính đ n n m 2013 có t ng c ng 345 h ch a v i t ng dung tích
742,9 tri u m3 n

c, ngoài ra còn hai h ch a l n là h Ngàn Tr

i (706 tri u m3) và

h Rào Tr (195 tri u m3) đang trong quá trình xây d ng nâng t ng dung tích các h
ch a

Hà T nh lên 1,644 t m3 n

c trong đó:

- H có dung tích trên 100 tri u m3 có 4 h (Ngàn Tr

i, K G , Rào Tr , sông Rác)

v i t ng dung tích 1,37 t m3.
- H có dung tích tr t 10 đ n 100 tri u m3 có 9 h v i t ng dung tích 180 tri u m3.
- H có dung tích tr t 5 đ n d


i 10 tri u m3 có 4 h v i t ng dung tích 32 tri u m3.

- H có dung tích tr t 1 đ n d

i 5 tri u m3 có 31 h v i t ng dung tích 62 tri u m3.

- S h có chi u cao đ p t

10m tr lên có 112 h .

Các h này ngoài nhi m v cung c p n

c cho 63.344,3 ha lúa, màu, cây công nghi p,

ph c v dân sinh và kinh t thì còn có nhi m v đi u ti t l b o v vùng h du[11].
Hà T nh là đ a ph

ng n m trong t p 10 t nh có s h ch a l n nh t c n

h và là t nh có m t đ h ch a dày nh t nhì c n

c. H ch a n

c v i 345

c có nhi u l i ích

song c ng luôn ti m n nguy c s c , đe do đ n an toàn c a công trình và h du.
Các h ch a ch y u đ

kinh t đ t n

c xây d ng t nh ng n m 1960 - 1970 trong đi u ki n n n

c còn nhi u khó kh n, công tác kh o sát, thi t k và thi công còn nhi u

thi u sót, các công trình đ u m i không đ

c xây d ng hoàn thi n. Th i gian khai

thác, s d ng các h đã lâu, vi c qu n lý ch a đ

c quan tâm đúng m c, thi u kinh

phí đ duy tu s a ch a, d n đ n nhi u h ch a n

c nhanh chóng b xu ng c p, gây

m t an toàn công trình. Trong th i gian qua nhi u h ch a có quy mô v a và nh đã b
v gây thi t h i đáng k t i ng

i, tài s n c a nhân dân. Vì v y trong giai đo n t n m

2003 đ n 2012, có 79 h ch a đã đ

c đ u t nâng c p, s a ch a b ng các ngu n v n

khác nhau.
Ngo i tr các h , đ p m i đ


c xây d ng và nh ng h ch a l n đã đ

12

c đ u t tu b ,


nâng c p nh ng n m v a qua (79 h ), còn l i 150 h ch a có h ng m c đ p đ t có b
r ng m t đ p nh , mái đ p d c, thân đ p th m, mái th
nh ng đ p đ

ng l u đ p ch a đ

c gia c b ng đá ghép thì hi n nay đã b bong xô, s t, tr

c gia c ,

t không đ m

b o an toàn ch ng l (h B c Nguyên, h Khe Hao...)
p dâng

Hà T nh 100% là đ p v t li u đ a ph

ng, đ t đ p thân đ p c ph n l n

đ p b ng th công, đ m nén kém, nhi u h không đ

c x lý móng


lòng khe. M t s

h đ p cao ch ng l b ng đ p vu t mái làm gi m chi u r ng m t đ p và không đ m
b o m t c t theo tiêu chu n k thu t.

i v i các h đ

c nâng c p s a ch a trong giai

đo n v a qua, gi i pháp ch y u là đ p áp trúc m r ng và tôn cao đ p. Do tính ch t
c lý gi a đ t đ p c và m i khác nhau nhi u và vi c x lý ti p giáp không t t d n đ n
công trình b th m và m t n đ nh t i h u h t các h ch a

Hà T nh.

phát huy m t

l i và đ phòng các di n bi n b t l i, công tác đ u t s a ch a, nâng c p, qu n lý h
ch a c n đ

c quan tâm và t ng c

ng nh m b o đ m an toàn công trình và nâng cao

hi u qu c a h ch a.
1.2.3. Nh ng yêu c u đ i v i h ch a c a Hà T nh.
Nh ng n m g n đây, do tác đ ng c a bi n đ i khí h u

Hà T nh dòng ch y mùa khô


gi m m nh, dòng ch y mùa m a t ng lên. Trong khi đó nhu c u n

c đ đ m b o phát

tri n kinh t c a các ngành l i t p trung ph n l n vào mùa khô, nh t là nông nghi p,
th y s n, công nghi p, xây d ng và đ m b o duy trì dòng ch y môi tr

ng c a các

dòng sông. Ngoài ra, v i đ c đi m khí h u vùng khu b n có mùa n ng kéo dài, l
m a trong mùa n ng r t ít và nh h
c un

ng

ng n ng n c a gió Tây Nam khô nóng nên nhu

c vào mùa n ng ngày càng t ng cao so v i m t b ng chung c a c n

c. Theo

rà soát c a S NN&PTNT Hà T nh th c hi n n m 2012 thì hi n t i các h ch a ch
đ mb ot

iđ

c 51,2% di n tích thi t k .

Vì v y, v n đ nâng c p các h ch a n
ph


c ngày càng đ

c B và chính quy n đ a

ng quan tâm đ c bi t, đ t ra các yêu c u c n thi t cho công tác qu n lý, s a ch a

và nâng c p h th ng h ch a trên các ph
công trình.

13

ng di n: Hi u qu khai thác và an toàn


1.3. T ng quan v th m và nh h

ng c a dòng th m đ n n đ nh công trình.

1.3.1. Nguyên nhân gây th m
Nguyên nhân gây th m trong đ t bão hòa n
hay chính là gradient c t n

c là do th chuy n đ ng c a dòng th m

c th y l c. Nguyên nhân gây th m trong đ t không bão

hòa ngoài tác nhân chính là gradient c t n
gradient cao trình) còn do gradient đ


c th y l c (bao g m gradient áp l c và

m, gradient hút dính, đ hút dính là U a - U w

trong đó U a chính là áp l c khí l r ng, U w chính là áp l c n
Theo công th c Bernoulli, t ng c t n

c

b ng t ng c a c t n

c v n t c và c t n

c áp l c, c t n

c l r ng.

m t đi m trong môi tr

ng th m đ

c tính

c th :
(1-1)

Trong đó:

h là c t n
w


là tr ng l

c th y l c hay c t n
ng riêng c a n

c t ng

c

v là v n t c dòng th m
Do v n t c dòng th m v qua môi tr
v nt c

ng l r ng c a đ t nh nên thành ph n c t n

có th b qua, do đó c t n

c t ng đ

c

c tính nh sau:
(1-2)

N

c s th m t n i có t ng c t n

l cn


c l r ng là âm hay là d

1.3.2. nh h

ng c a đ

p v t li u đ a ph

c cao đ n n i có t ng c t n

c th p h n, b t k áp

ng.

ng th m đ n đ p đ t

ng là m t lo i công trình dâng n

c làm b ng v t li u x p (đ t),

chính vì v y cho dù có đ m ch t đ n đâu c ng không th đ m b o tuy t đ i không
th m n
n

c. Khi h ch a đ a vào v n hành thì thân đ p c ng b t đ u ch u áp l c c a

c và phát sinh hi n t

ng th m, đ p ch u tác d ng c a c t n


c và hình thành dòng

th m đi xuyên qua đ p và n n. Dòng th m đi qua thân đ p, n n và th m vòng quanh
14


b làm m t n

c

h ch a và nh h

mái d c). Thân đ p càng cao thì n

ng l n đ n n đ nh c a đ p (xói ng m và tr

t

c th m càng nhi u.

Chính vì v y vi c nghiên c u v n đ th m và n đ nh đ i v i đ p v t li u đ a ph

ng

luôn là bài toán đ c bi t quan tr ng luôn ph i đ t lên hàng đ u trong quá trình nghiên
c u thi t k đ p nh m đ m b o đ p ho t đ ng an toàn.
1.3.3. M t s s c do dòng th m gây ra
Nh chúng ta đã bi t, m t c t đ p đ t có d ng hình thang v i mái d c l n đ đ m b o
n đ nh tr

th

t nên m t c t đ p khá r ng, tr s gradien trong thân đ p không l n l m và

ng không d n đ n nh ng nguy hi m đáng k . Vì v y v n đ nguy hi m đ i v i

đ p đ t v m t xói ng m do dòng th m gây ra không ph i là s xói ng m bình th
nh chúng ta th

ng

ng hi u mà là s phá ho i do xu t hi n nh ng hang th m t p trung.

Nh ng hang này đ u tiên không ph i do dòng th m gây nên mà do nhi u nguyên nhân
khác nhau trong thi công, t o ra nh ng khe h

các l p ti p giáp c a đ t đ p hay ti p

giáp v i công trình bê tông, các khe n t do lún không đ u ... Trong quá trình khai thác
công trình , d

i tác d ng c a dòng th m và dòng ch y c a n

c mà nh ng hang này

b bào mòn, m r ng ra thành nh ng hang th m t p trung d n đ n phá ho i đ p.
Trong th c t thi t k và xây d ng đ p đ t đá, không ít đ p b phá ho i m t ph n ho c
phá ho i hoàn toàn là do hi n t

ng th m t p trung này,


M trong s 72 đ p b phá

ho i đã có 27 đ p là do nguyên nhân này (g n 40 %). i n hình nh t là đ p Triton đã
b phá ho i hoàn toàn do hang th m t p trung

ph n ti p giáp c a thân và n n đ p.

S c v th m r t muôn hình muôn v , nó có th x y ra ngay khi công trình m i hoàn
thành: đi n hình nh h ch a n
h c nh tn

c m a Nam Du - t nh Kiên Giang, khi thi công xong

c d n đ n ph i x lý ch ng th m r t t n kém, hay nh đ p Cà Giây -

Bình Thu n khi ch a hoàn công (1988) đã xu t hi n th m ra
l

ng 5 ÷ 7(l/phút), sau đó l u l

n m làm vi c hi n t

chân mái h l u v i l u

ng t ng nhanh có nguy c v đ p. Ho c sau m t vài

ng th m m i x y ra mãnh li t gây t n h i r t l n đ n công trình

nh : s c th m gây v đ p đ t c a h ch a Su i Hành, Su i Tr u, Am Chúa - Khánh

Hoà, đ p V c Tròn - Qu ng Bình… là m t trong nh ng ví d đi n hình.

ó là nh ng

đ p đã b v r i còn nh ng đ p tuy ch a v nh ng ph i x lý th m r t t n kém nh
15