Lv Thạc Sĩ Nguyễn Văn Hòa 29.4.2014 [PDF]

Zitiervorschau

1

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu Công trình Ô Môn – Xà No gồm có tuyến đê bao kết hợp với cống ngăn triều cường, thuộc địa bàn ba tỉnh Kiên Giang, Hậu Giang và Cần Thơ. Hệ thống công trình có nhiệm vụ kiểm soát lũ cho 45.430 ha đất tự nhiên, phục vụ tưới, tiêu, xổ phèn, ngăn mặn, lấy phù sa cải tạo đất cho 38.800 ha đất nông nghiệp. Ngoài ra, hệ thống còn có nhiệm vụ cấp nước dân sinh, phát triển giao thông thủy bộ, tạo nền dân cư, cải thiện môi trường trong khu vực. Trong tuyến đê này có 68 cống hở, 31 cống ngầm bằng bê tông cốt thép. Toàn bộ tuyến đê được đặt trên nền đất yếu và đất yếu lại nằm ngay trên bề mặt, dưới đáy móng công trình, vì vậy bắt buộc phải xử lý nền. Có rất nhiều phương pháp khác nhau như cọc bê tông cốt thép, bấc thấm, thay thế nền, cọc cát, giếng cát, cọc đất xi măng kết hợp hút chân không… Nhưng phương pháp xử lý nền bằng cọc đất xi măng có tính khả thi nhất và được ứng dụng nhiều trong các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp, đặc biệt trong xây dựng thủy lợi. Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng thi công theo công nghệ Jet Grouting là một công nghệ mới. Để tìm hiểu công nghệ mới và đồng thời áp dụng xử lý nền đất yếu trong xây dựng thủy lợi, đề tài: “Nghiên cứu cải tạo nền đất yếu tuyến đê, cống Ô Môn – Xà No bằng cọc đất xi măng thi công theo công nghệ Jet Grouting” là có ý nghĩa thực tế và có tính cấp thiết. 2. Mục tiêu của đề tài Ứng dụng cọc đất xi măng thi công bằng công nghệ Jet Grouting để thiết kế xử lý nền đất yếu cho các công trình trên tuyến đê, cống Ô Môn – Xà No. 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu của đề tài - Phạm vi nghiên cứu: nằm trong giới hạn khu vực xây dựng tuyến đê Ô Môn – Xà No; - Đối tượng nghiên cứu: là nền đất yếu phân bố dưới nền các tuyến đê Ô Môn – Xà No, xử lý bằng cọc đất xi măng.

2

4. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài Để thực hiện được mục tiêu đề tài, nhiệm vụ của đề tài được đặt ra: - Tình hình nghiên cứu cải tạo bằng cọc đất xi măng thi công theo công nghệ Jet Grouting ở Việt Nam và trên thế giới; - Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực tuyến đê Ô Môn – Xà No; - Đặc điểm địa chất công trình khu vực tuyến đê Ô Môn – Xà No; - Thiết kế xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng thi công theo công nghệ Jet Grouting. 5. Nội dung nghiên cứu của đề tài Để giải quyết tốt các nhiệm vụ trên, nội dung của đề tài: - Tổng quan về gia cố cải tạo đất yếu bằng cọc đất xi măng thi công theo công nghệ Jet Grouting ở Việt Nam và trên thế giới. - Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực tuyến đê Ô Môn – Xà No; - Điều kiện địa chất công trình khu vực tuyến đê Ô Môn – Xà No; - Phân chia cấu trúc nền đất yếu khu vực tuyến đê Ô Môn – Xà No; - Thiết kế xử lý nền đất yếu khu vực tuyến đê Ô Môn – Xà No bằng cọc đất xi măng thi công theo công nghệ Jet Grouting. 6. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm: - Thu thập, phân tích và tổng hợp các tài liệu về đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực, địa chất thủy văn, địa chất khu vực, tiêu chuẩn thiết kế; - Địa chất truyền thống: tiến hành đi thực địa mô tả, khoan lấy mẫu thí nghiệm bổ sung theo chuyên đề; - Nghiên cứu trong phòng: nghiên cứu bổ sung các đặc tính xây dựng của đất nền phục vụ cho cải tạo và thí nghiệm phục vụ cho việc cải tạo đất yếu; - Tính toán và tổng hợp số liệu.

3

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Kết quả nghiên cứu của đề tài đóng góp những kinh nghiệm thiết kế xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng theo công nghệ Jet Grouting ở Việt Nam nói chung và đồng bằng Sông Cửu Long nói riêng; - Kết quả nghiên cứu có thể tham khảo cho các vùng có điều kiện địa chất tương tự ở đồng bằng Sông Cửu Long. 8. Cơ sở tài liệu của luận văn Luận văn được xây dựng trên cở sở các tài liệu chủ yếu sau: - Bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam 1:2000 các tờ Mỹ Tho, Long Xuyên; - Báo cáo khảo sát địa chất công trình hệ thống công trình Ô Môn – Xà No bao gồm: + Bình đồ mặt bằng công trình tỉ lệ 1/50.000 dự án PTTLĐBSCL – tiểu dự án Ô Môn Xà No; + Các hình trụ hố khoan; + Kết quả thí nghiệm trong phòng phục vụ thiết kế xử lý nền đất yếu; + Các mặt cắt địa chất công trình các tuyến cống trên tuyến đê. - Tập báo cáo thiết kế: + 8 cống địa bàn TP Cần Thơ; + 22 cống địa bàn tỉnh Hậu Giang; + 12 cống địa bàn tỉnh Kiên Giang. - Phùng Vĩnh An “ Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc xi măng đất thi công theo công nghệ Jet Grouting cho một số vùng đất yếu ở Việt Nam” 2012, Luận án tiến sỹ; - Báo cáo tổng kết “ Dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp nhà nước hoàn thiện công nghệ khoan phụt vữa áp lực cao Jet Grouting nhằm tăng khả năng chống thấm cho công trình Thủy lợi” 2011, PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng, Viện Thủy Công; - Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 385:2006 “ Gia cố đất yếu bằng trụ đất xi

4

măng” Viện khoa học công nghệ xây dựng – Bộ Xây dựng. - Tiêu chuẩn quốc gia TCVN…2012 “ Công trình Thủy lợi cọc xi măng đất thi công theo phương pháp Jet-Grouting yêu cầu thiết kế thi công và nghiệm thu cho xử lý nền đất yếu”; - Tiêu chuẩn ngành 14TCN 114-2001 “ Xi măng và phụ gia trong xây dựng Thủy lợi – Hướng dẫn sử dụng”; - Tiêu chuẩn cơ sở 05:2010 của Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam “ Hướng dẫn sử dụng phương pháp Jet-Grouting tạo cọc đất xi măng để gia cố đất yếu, chống thấm nền và thân công trình đất”; - Tiêu chuẩn Shanghai-standard ground treatment code DBJ08-40-94 9. Cấu trúc của luận văn - Luận văn gồm 4 chương (ngoài phần mở đầu và kết luận), 121 trang khổ A4, 6 phụ lục, 23 bảng biểu, 44 hình ảnh minh họa và 15 danh mục tài liệu tham khảo. Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất công trình, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đỗ Minh Toàn. Trong quá trình hoàn thành luận văn, tác giả nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Địa chất công trình, Phòng Sau đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, đặc biệt là PGS.TS. Đỗ Minh Toàn và Th.S. Vũ Ngọc Bình đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu. Ngoài ra, tác giả cũng nhận được sự giúp đỡ của bạn bè đồng nghiệp, Phòng Nghiên cứu Địa kỹ Thuật, Trung tâm Đồng bằng ven biển và đê điều, Trung tâm công trình ngầm – Viện Thủy Công, Ban Quản lý dự án thủy lợi 10. Nhân dịp này tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình tới PGS.TS. Đỗ Minh Toàn – người trực tiếp hướng dẫn khoa học, cùng các Nhà khoa học, các cơ quan kể trên về sự giúp đỡ quý báu đó.

5

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng theo công nghệ Jet Grouting ở Việt Nam và trên thế giới 1.1.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ trộn sâu để gia cố nền bằng cọc đất xi măng trên thế giới Từ năm 1960, Nhật Bản là nước dẫn đầu trong việc nghiên cứu và phát triển công nghệ trộn sâu (DMM). Ban đầu chất kết dính là vôi (DLM). Năm 1975, phương pháp trộn ướt sử dụng chất kết dính là xi măng (CDM) ra đời. Quá trình nghiên cứu tiếp theo của Nhật Bản được tiến hành một cách bài bản nhằm nâng cao hiệu quả gia cố. Bao gồm 3 vấn đề: (1) Các nghiên cứu lý thuyết phục vụ cho thiết kế. Ví dụ như nghiên cứu về khả năng chịu động đất (Inatomi và nnk, 1984, 1986) về tính chất của xi măng – đất (Honjo, 1982), khả năng chống hóa lỏng Hirama và Toriihara, 1983; Suzuki và nnk, 1986), khả năng chịu rung động (Inatomi và nnk, 1985), kiểm soát hố đào (Tanaka, 1993; Matsushi ta và nnk, 1993); (2) Các nghiên cứu cải tiến thiết bị thi công. Các nghiên cứu này tập trung vào phương pháp phụt áp suất cao, công nghệ tạo ra cột ĐXM có hình dạng khác nhau; (3) Các nghiên cứu về kiểm soát chất lượng của Mitsuhashi và nnk, 1996; Zheng và shi, 1996. Năm 1980, Bộ Xây dựng Nhật Bản đã phát triển phương pháp khoan phụt khô gọi tắt là DJM dựa trên các tài liệu của Thụy Điển. Ngày nay, phương pháp này đang được sử dụng ở nhiều nơi và có nhiều cải tiến hơn về mặt thiết bị để nâng cao năng suất thi công. Hiện nay, Nhật bản có 3 nguồn tài liệu cơ bản phục vụ cho thiết kế thi công xử lý đất bằng cọc ĐXM. Bao gồm: (1) Mục đích, thiết kế và thi công bằng phương pháp trộn sâu do Viện nghiên cứu và phát triển Cảng đường Thủy xuất bản; (2) Hướng dẫn thiết kế, thi công và kiểm soát chất lượng do hiệp hội XMĐ Nhật Bản xuất bản; (3) Hướng dẫn thiết kế và quản lý chất lượng xử lý nền móng nông và sâu

6

các công trình xây dựng bằng phương pháp trộn sâu do Viện quản lý đất đai và cơ sở hạ tầng hợp tác với Viện nghiên cứu kiên trúc xuất bản. Hiện nay, trên cơ sở thiết bị của Nhật Bản, Trung Quốc đã chế tạo được thiết bị riêng và có một số cải tiến so với thiết bị ban đầu. Trong tính toán và thiết kế, Trung Quốc đã xuất bản Tiêu chuẩn “Gia cố đất yếu” DBJ-08-40-94 chủ yếu sử dụng cho phương pháp trộn cơ khí. Tại Châu Âu, việc nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển và Phần Lan. Thiết bị sử dụng theo kiểu trộn cơ khí kết hợp với chất kết dính là vôi. Thử nghiệm đầu tiên tại sân bay Ska Edeby. Năm 1974, tuyến đê thử nghiệm với chiều cao 6m, dài 8m đã được xây dựng ở Phần Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng và chiều dài cột về măt khả năng chịu tải (Rathmayer và Liminen, 1980). Từ những năm 1970 và đến những năm 1980, các công trình nghiên cứu và ứng dụng tập trung chủ yếu vào việc tạo ra vật liệu gia cố, tối ưu hóa hỗn hợp ứng với các loại đất khác nhau. Trong thời gian này, nhiều loại phụ gia khác như thạch cao, tro bay .... đã được nghiên cứu làm chất độn để cứng hóa nhanh hơn Ví dụ, các nghiên cứu của Nieminen 1977, Viitanen, 1977, Kujala, 1982 hoặc của Holin và nnk (1983). Do khó khăn trong bước thiết kế ban đầu, Kukko và Ruohomaki (1955) dựa trên kết quả của 1355 thí nghiệm trong phòng với 195 loại hỗn hợp và 21 loại đất đã xây dựng một mô hinh toán để dự đoán cường độ kháng nén cực hạn của xi măng đất theo tỉ lệ nước – xi măng, hàm lượng mùn, và tỉ lệ hạt mịn. Năm 2000, Bộ Giao thông vận tải Mỹ cũng xuất bản tiêu chuẩn “ Phương pháp trộn sâu trong các ứng dụng địa kỹ thuật “ FHWA-RD-99-138. Trong tiêu chuẩn này, nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực Xây dựng, Giao thông, Thủy lợi đã được giới thiệu một cách khá tỷ mỷ. Đặc biệt là chống thấm cho đập và xử lý nền móng cho các công trình dưới nước. Hiện nay có hai quan điểm gọi tên cọc “Xi măng đất” hay cọc “Đất xi măng”. Nhìn chung hai quan điểm này đều đúng. Theo cách gọi thứ nhất phương pháp gia cố nền đất yếu bằng xi măng nên một số tác giả cho rằng nên để tên là cọc

7

“xi măng đất nhằm nhấn mạnh vai trò của chất kết dính là xi măng. Theo cách gọi thứ hai thì phương pháp gia cố nền đất yếu bằng xi măng, được gọi là cọc “ đất xi măng” với cách gọi này thì xi măng đóng vai trò là chất kết dính các hạt đất, còn hạt đất có vai trò là các hạt cốt liệu. Qua hai quan điểm trên theo tác giả thì quan điểm thứ hai phù hợp hơn, quan điểm thứ hai này nhấn mạnh được thành phần chính của cọc là đất và được gia cố bằng chất kết dính là xi măng. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ trộn sâu tại Việt Nam. Tại Việt Nam, việc nghiên cứu gia cố đất trộn sâu theo phương pháp trộn cơ khí đã được bắt đầu tiến hành từ những năm 1980 trong chương trình ứng dụng tiến bộ KHKT 26-03-07 do TS Nguyễn Trấp làm chủ trì. Sau đó, một số kết quả nghiên cứu về tính chất vật liệu XMĐ, các yếu tố ảnh hưởng như loại đất, tỷ lệ kết dính, yếu tố thời gian như của TS Hồ Chất, PGS.TS Đỗ Minh Toàn đã thực hiện, cả hai nghiên cứu trên đều được thực hiện ở trong phòng thí nghiệm. Gần đây, kết quả nghiên cứu của TS Phùng Vĩnh An 2012, đã nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu tải cọc xi măng đất. Năm 2011, Công ty Hecules kết hợp với Công ty Phát triển Kỹ thuật Xây dựng tạo cột XMĐ làm nền móng cho bể chứa xăng dầu tại khu công nghiệp Trà Nóc – Cần Thơ với khối lượng 50.000m dài cột. Năm 2002, dự án cảng Ba Ngòi – Khánh Hòa đã sử dụng 4000m cọc ĐXM có đường kính 600 mm thi công bằng trộn khô. Xử lý nền cho bồn chứa xăng dầu đường kính 35m, cao 4m ở Cần Thơ. Cùng thời gian này, Viện KHCN Xây dựng đã có đề tài nghiên cứu về cọc Xi măng – Vôi. Năm 2004, cọc ĐXM được sử dụng để gia cố nền móng cho nhà máy nước Vụ Bản – Hà Nam, bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ – Hải Phòng. Cho đến nay, nhiều dự án sử dụng phương pháp trộn cơ khí đã, đang và sẽ được triển khai và ứng dụng cho các lĩnh vực Giao thông, Thủy lợi và Xây dựng. Tiêu biểu như dự án Láng Hòa Lạc, đại lộ Đông Tây, đường sắt Bắc Nam...vv. Trong lĩnh vực xây dựng nhà ở khu đô thị Phú Mỹ Hưng, Builđing Sai Gon Times Square, dự án nhiệt điện Ô Môn...vv. Trong lĩnh vực Xây dựng, Thủy Lợi có xử lý

8

sự cố đập Khe Ngang Quảng Bình, Cống Tác Giang Hà Nam, đập Hà Giang...vv. Bộ Xây dựng đã ban hành TCXDVN 385:2006 “Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng” áp dụng chủ yếu cho phương pháp trộn này. Phương pháp trộn kiểu tia (JG) xâm nhập vào nước ta muộn hơn. Việc nghiên cứu được bắt đầu từ năm 2005. Cho đến này, công nghệ này đã có ứng dụng thực tế trong cả 3 lĩnh vực Xây dựng, Giao thông và Thủy lợi cho mục đích chống thấm và xử lý đất yếu. Bộ KHCN đang trong quá trình xét duyệt tiêu chuẩn quốc gia “Công trình thủy lợi – Cọc xi măng đất thi công theo phương pháp Jet – Grouting, yêu cầu thiết kế và nghiệm thu cho xử lý nền đất yếu” - Ứng dụng cho mục đích chống thấm Năm 2004, Viện khoa học Thủy lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụt cao áp (Jet Grouting) từ Nhật Bản. Đề tài đã ứng dụng công nghệ và thiết bị này trong nghiên cứu sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng xi măng tới cọc đất xi măng.... Nhóm đề tài cũng đã sửa chữa chống thấm cho cống Trại trên sông Bùng (Diễn Châu, Nghệ An), Đập Lê Chân (Kim Bảng, Hà Nam), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An). Năm 2005, Viện khoa học Thủy lợi đã kết hợp với LICOGI 13 ứng dụng cả công nghệ trộn kiểu tia với chất kết dính dạng vữa và công nghệ trộn kiểu cơ khí cùng chất kết dính dạng bột để thi công chống thấm cho 1 đoạn đê quai của thủy điện Sơn La. Năm 2006, chống thấm cho cống sông Cui - Long An Năm 2009, bốn hồ chứa nước vừa và nhỏ gồm hồ Khuôn Cát – Lạng Sơn ( hồ cũ bị thấm nước); hồ Nà Zanh – Cao bằng (hồ cũ bị thấm nước); hồ Núi Một – Ninh Thuận (xây dựng mới) và đặc biệt hồ Hao Hao – Thanh Hóa là hồ đang thi công đã chống thấm thành công. Năm 2010, xử lý cho hồ Bông Canh – Hòa Bình và xử lý chống thấm nền, mang cống cho công trình điều tiết nước Mai Trang thuộc hệ thống Thủy Nông sông Nhuệ.

9

- Ứng dụng cho mục đích xử lý đất yếu: Năm 2008, 2009 ứng dụng xử lý nền cho công trình kè AnKer – Vũng Tầu và cống KG2, cống Lung Rừa tại Cà Mau, xử lý nền tại tòa nhà Vinafood – Hà Nội. Năm 2010, đã hoàn thành việc xử lý nền cho công trình đê nối tiếp cống Trà Linh – Thái Bình; cống Hói Đại và kè sông Kiến Giang – Quảng Bình. Sau đó đã xử lý thành công túi bùn của công trình Trung tâm thương mại chợ Mơ – Hà Nội và xử lý chống lún nghiêng cho tòa nhà Phúc Lộc Thọ thuộc đường Trần Duy Hưng – Hà Nội. Hiện nay cọc ĐXM nói chung và cọc ĐXM thi công bằng công nghệ Jet Grouting nói chung đang được sự quan tâm chú ý trong lĩnh vực xây dựng. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, chỉ riêng trong năm 2009, về chiều dài, ước tính đã được sử dụng khoảng 500.000m trộn cơ và 100.000m trộn kiểu tia đã thực hiện ở Việt Nam, gấp 3 lần so với năm 2008.

Hình 1.1 Xử lý chống thấm cống Vùng Triều Hình 1.2 Xử lý chống thấm nền đập Đá Bạc

b. Hố móng sau khi chống thấm a. Thi công tường xi măng đất Hình 1.3 Xử lý chống thấm cho đê quai công trình thủy điện Sơn La

10

Hình 1.4. Xử lý nền cống Nhà Băng – Tiền Giang

1.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp cải tạo nền đất yếu bằng cọc đất xi măng. Quá trình trộn xi măng vào đất, lúc này xi măng chủ yếu đóng vai trò là chất kết dính còn các hạt đất là cốt liệu. Khi trộn xi măng vào trong đất xẩy ra hai quá trình: + Quá trình kiềm; + Quá trình thứ sinh. Để hiểu được bản chất quá trình hóa lý xẩy ra trong đất, khi trộn xi măng vào trong đất, đầu tiên chúng ta xem xét quá trình thủy phân xi măng. 1.2.1. Quá trình thủy phân xi măng Thành phần chính của xi măng bao gồm các Clinke chủ yếu sau: Silicat tri can xi:3CaOSiO2 (C3S) chiếm 37-38%; Silicat đi can xi:2CaOSiO2 (C2S) chiếm 15-37%; Aluminat tri canxi: 3CaOAl2O3 (C3A) chiếm 7-15%; Feroaluminat tetra canxi: 4CaOAl2O3.Fe2O3 (C4AF) chiếm 10-18%; Ngoài các hợp chất chính trên còn có MgO, CaO, CaSO4... Khi gặp pha lỏng (H2O) trong đất, các Clinke bị thủy phân, trong số C3S sẽ bị thủy phân đầu tiên. Sản phẩm của sự thủy phân C3S không phải là cố định mà phụ thuộc vào nồng độ CaO trong dung dịch nước lỗ rỗng. Khi nồng độ CaO7):

15.6%

2.2.2. Thành phần dân tộc: Theo thống kê dân số năm 1999: - Dân tộc Kinh chiếm:

77%

- Dân tộc Khơ me chiếm: 23% Người dân Khơ me sống tập trung ở các giồng cát và các vùng sâu. Dân tộc Kinh thường tập trung nơi phố, chợ và ven các đường giao thông chính. Do đặc điểm tỷ lệ dân Khơ me đông nên cuộc sống cộng đồng của họ có những nét riêng nổi bật. Ngôn ngữ bất đồng nên việc học hành và tiếp thu khoa học mới cũng khó khăn hơn. Cuộc sống lam lũ và thường chỉ tập trung vào lao động kiếm sống mà chủ yếu là làm nông nghiệp. 2.3. Đặc điểm địa hình địa mạo Địa hình vùng nghiên cứu là dạng đồng bằng ven biển của đồng bằng Nam Bộ, mang đầy đủ hình thái đặc trưng cho địa hình vùng hạ lưu châu thổ, được bồi lắng từ phù sa sông và biển, địa hình đồng bằng chiếm phần lớn diện tích vùng nghiên cứu, phần còn lại chủ yếu là dạng địa hình bãi bồi ven sông, trầm tích biển hiện đại. Bề mặt địa hình tương đối thấp phân bố tập trung ở vùng giáp các kênh KH9, KH8 huyện Châu Thành và các xã Trường Xuân huyện Ô Môn, Hòa Hưng huyện Giồng Riềng, có cao độ mặt đất tự nhiên từ +0,5m đến +0,7m. Địa hình tương đối cao tập trung ở các xã Trường Thành, Tân Thới, Thới

22

Lai, Đình Môn, Trường Lạc, Thới Thành, có cao độ mặt đất tự nhiên từ +0,8 đến +1,0m. Riêng dọc tuyến đê Tắc Ông Thục, có cao độ mặt đất tự nhiên từ +1,3 đến +1,5m. Hầu hết dọc theo 22 tuyến kênh rạch, tuyến đê Xà No đều có dân cư đông đúc, các công trình công cộng, đường dây điện, chùa chiền, miếu thờ. Như vậy, đây là khu vực đồng bằng thấp có hệ thống kênh rạch chằng chịt nên thường bị xâm lấn, ngập úng bởi nước biển khi có triều cường, tính chất nhiễm mặn của đất rất dễ bị thay đổi, ảnh hưởng nghiêm trọng tới hoạt động sản xuất nông nghiệp và trồng trọt của nhân dân. Khu vực dự án bao gồm hệ thống kênh dẫn nước chìm chằng chịt, các kênh được lưu thông với sông Cái Lớn và sông Hậu bởi các cống phần lớn chưa được xây dựng, một số đã xây dựng xong. 2.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn 2.4.1. Khí tượng Đặc điểm khí tượng thủy văn vùng hưởng lợi các cống cấp 2 Ô Môn – Xà No được mô tả trên cơ sở dữ liệu thu thập từ các trạm Vị Thanh và Cần Thơ như sau: Bảng 2.1 Đặc điểm khí hậu khu vực dự án Theo số liệu đo đạc từ năm 2002-2012 Nhiệt độ không khí 0C Tháng

Trung bình (0C)

thấp nhất (0C)

Lượng

Độ ẩm

cao nhất

bốc hơi

bình

(0C)

Imm/ng

quân E%

Lượng mưa trung bình,mm

1

25,2

32,7

16,2

5,9

79,8

0

2

26,0

34,3

18,5

6,2

77,5

0

3

27,2

36,7

19,3

6,2

77,3

55,5

4

28,4

37,1

20,9

6,9

77,4

25,3

5

27,9

37,8

22,4

6,5

83,9

365,9

6

27,2

35,1

21,9

6,0

86,0

211,7

7

27,0

34,5

21,8

5,9

86,5

59,2

8

27,0

33,6

21,4

5,6

86,9

167,6

23

9

26,9

35,5

22,0

5,4

87,9

417,9

10

26,8

33,8

21,5

5,6

88,1

327,4

11

26,4

32,7

18,5

5,4

86,3

12,6

12

25,5

32,5

18,5

5,3

83,2

7,9

 Nhiệt độ - Nhiệt độ trung bình năm 26,80c ; - Nhiệt độ cao nhất 28,40c (tháng 4); - Nhiệt độ thấp nhất 25,20c (tháng 1);  Mưa Mưa bị chi phối rõ rệt theo 2 mùa: Mùa khô: từ tháng XI đến tháng VI năm sau. Lượng mưa tương đối ít, chiếm khoảng 15% tổng bình quân lượng mưa cả năm. Mùa mưa: kéo dài từ tháng V tới tháng X. Trong mùa mưa, lượng mưa chiếm khoảng 85% tổng lượng mưa toàn năm và phân bố khá đồng đều cho các tháng với số ngày mưa dao động từ 13 đến 15 ngày. So với toàn bán đảo Cà Mau, lượng mưa hàng năm khu dự án thuộc loại trung bình, tại TP Vị Thanh 1651mm, tại Cần Thơ 1493mm.  Gió Gió thay đổi rõ rệt theo mùa, gió mùa mưa thịnh hành là gió Tây Nam hoặc gió Tây, xuất hiện vào tháng V đến tháng X. Gió mùa khô có hướng thổi chủ yếu là Đông Bắc và gió Bắc, xuất hiện trong tháng XI đến tháng II năm sau, giữa 2 mùa mưa và khô là thời kỳ chuyển tiếp từ tháng III đến tháng IV, hướng gió thường xuất hiện là gió Đông Nam và gió Đông. Tốc độ gió bình quân thay đổi từ 2,0 đến 3,0m/s, tốc độ gió lớn nhất là 30m/s. Vùng dự án ít gặp bão. Theo số liệu thống kê 60 năm quan trắc, thì có khoảng 12 trận bão đổ bộ vào bờ biển Nam Bộ, nhưng hầu hết bị tan nhanh trước khi vào đất liền, riêng cơn bão số V năm 1997 đổ bộ vào Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau nhưng sức gió cũng chỉ mới đạt tới cấp 9.

24

 Tình hình chua phèn, mặn a. Chua phèn Do các công trình cống kênh hiện có chưa đáp ứng được việc tiêu thoát và dần ngọt cho vùng dự án, các kênh cấp 1 thì bị bồi lắng, kênh cấp 2 chưa được xây dựng hoặc đã có những quá cạn, khiến việc tiêu thoát nước bị ách tắc, ứ đọng gây chua phèn. b. Mặn Kết quả tính toán cho thấy, hiện nay độ mặn của nước mặt trong vùng dự án không vượt quá 4g/l. Khi các công trình cống và đê bao được xây dựng, quá trình mặn được khống chế, lũ được kiểm soát.  Tình hình ngập úng Hiện tại khu vực hưởng lợi của dự án có diện tích ngập không lớn, nhưng thời gian ngập lại kéo dài, cụ thể: Bảng 2.2. Độ ngập úng khu vực Độ ngập (cm)

Thời gian ngập (tháng)

Diện tích ngập (ha)

Tỷ lệ (%)

40  60

3,0

22,506

49,54

2.4.2. Tình hình thủy văn Vùng Ô Môn – Xà No bi chia cắt bởi mạng lưới kênh rạch chằng chịt. Nguồn cấp nước ngọt cho vùng dự án là sông Hậu với lưu lượng bình quân mùa cạn vào khoảng 1200m3/s, lưu lượng bình quân mùa lũ vào khoảng 7000m3/s. Nhìn chung, mực nước trên Sông Hậu bắt đầu lên vào tháng V và đạt cực đại vào khoảng các tháng IX, X. Mực nước duy trì cao đến tháng XI rồi giảm thấp cực tiểu vào các tháng IV, V. Vùng dự án chịu ảnh hưởng của triều biển Đông, có dạng nhật triều không đều với biên độ nhật triều lớn 3 đến 3,5 mét và tác động của nguồn nước Sông Hậu từ thượng nguồn chảy về. Tốc độ truyền triều theo hướng Sông Hậu từ 15 đến 20km/h. Biên độ dao động mực nước ngày và đêm lớn, phân tích tài liệu thực đo thấy rằng, trên Sông

25

Hậu, đoạn từ Cần Thơ ra Biển là đoạn có chế độ thủy văn ảnh hưởng triều biển Đông là chủ yếu. Điều này thể hiện qua diễn biến mực nước đỉnh triều lớn nhất ít thay đổi theo mùa, chủ yếu phụ thuộc vào chu kỳ triều cường hay kém. Đoạn từ Cần Thơ trở lên Long Xuyên có chế độ thủy văn ảnh hưởng nguồn nước Sông Mê Kông là chủ yếu, điều đó thể hiện qua sự thay đổi mực nước lớn nhất trong sông biến đổi mạnh và cùng pha với chu kỳ mưa lũ cũng như cạn kiệt của dòng sông Mê Kông. Lượng bùn cát lơ lửng bình quân Sông Hậu là 250g/m3, trong mùa lũ lượng phù sa lơ lửng lên tới 500g/m3. Một đặc điểm đáng chú ý của phù sa Sông Hậu là thành phần hạt sét chiếm khoảng 34%, cao gấp đôi Sông Tiền. Điều này nói lên việc bồi lắng sẽ xẩy ra trầm trọng ở vùng cửa sông và các đoạn giáp nước. Nguồn xâm nhập mặn vào dự án Ô Môn – Xà No chủ yếu từ Sông Cái Tư vào kênh Ô Môn và kênh Xà No. Theo tài liệu đo đạc trên Sông Xà No từ ngày 1 đến ngày 28/11 độ mặn là 0,46g/l, từ ngày 21/4 đến 21/5 độ mặn là 2,65g/l. 2.5. Đặc điểm địa tầng địa chất đệ tứ Trong khu vực, trầm tích đệ tứ từ cổ đến trẻ phân bố như sau: Thống Pleistocen, phụ thống hạ, phần giữa, trầm tích sông, hệ tầng Bình Minh (a Q11 bm) (Nguyễn Ngọc Hoa và nnk, 1990) Trầm tích hệ tầng Bình Minh chỉ gặp trong các lỗ khoan ở độ sâu 130m trở xuống. Hệ tầng này phổ biến hạn chế dọc theo phạm vi phân bố của hệ thống các sông Tiền và Hậu. Qua mặt cắt trong lỗ khoan 209 Bình Minh (10o-04'-10'' vĩ bắc, 105o-48-05'' kinh đông) tại thị trấn Cái Vồn cho thấy như sau : - Tập 1 (278-280,8m): cát pha bột màu trắng sữa, không phân lớp, gắn kết yếu. Ở độ sâu 279,5-279,6m (0,1m) xen lớp mỏng than và thực vật hóa than màu nâu. Dày 2,8m. Tập này nằm trên bề mặt bào mòn của hệ tầng Năm Căn. - Tập 2 (265-278m): cát hạt mịn xám tro lựa chọn tốt, thành phần chính là thạch anh, ít mica, dạng bở rời. Dày 13m, chuyển tiếp từ tập 1 lên. - Tập 3 (207,3-265m): cát màu xám phớt vàng, phớt tím rải rác có sỏi và ít cuội với thành phần thạch anh, silic. Dày 57,7m.

26

- Tập 4 (206,5-207,3m): bột màu xám phớt vàng, phớt tím, phân lớp mỏng, trong mặt lớp có cát mịn và nhiều vảy muscovit. Dày 0,8m. Bề dày chung của mặt cắt: 74,3m. Thành phần cấp hạt trung bình của trầm tích: cuội-sỏi 20-30% (tập trung nhiều trong tập 2), cát 60-80%, bột-sét thay đổi từ 10-20% đôi khi đạt tới 50-60% (thấu kính hoặc lớp xen kẹp). Thống Pleistocen, phụ thống hạ, phần trên: gồm 2 hệ tầng có nguồn gốc khác nhau. Hệ tầng Mỹ Tho (amQ11mt) Qua nghiên cứu đoạn mặt cắt phân bố ở độ sâu 96-154m trong lỗ khoan 31 tại thị xã Mỹ Tho (trên tờ Mỹ Tho); Nguyễn Ngọc Hoa và nnk (1992) xác lập nên hệ tầng này. Trên tờ Long Xuyên hệ tầng Mỹ Tho gặp khá phổ biến trong các lỗ khoan ở độ sâu 120m trở xuống; với thành phần chủ yếu là hạt thô có sự xen kẽ các lớp, thấu kính hạt mịn. Trong lỗ khoan 9 tại thị trấn Tân Hiệp tỉnh Kiên Giang (tọa độ địa lý: 10o-07'00'' vĩ bắc, 105o-17'-03'' kinh đông), đoạn mặt cắt phân bố ở độ sâu 140-204m cho thấy thành phần trầm tích từ dưới lên như sau: - Tập 1 (204-151,5m): chủ yếu là hạt thô gồm cát, sỏi, sạn màu xám trắng, phớt tím, phớt nâu vàng. Cát hạt mịn đến trung, thô (sạn-sỏi: 15-20%, cát: 50-60%, bột: 5-10%). Ở phần trên mặt cắt có xen nhiều lớp bột, sét. Các thông số độ hạt như sau : Md: 0,35-0,55mm, So: 2-3 ; Sk: 0,7-1,6 ; P: 0,68-0,7 ; Q: 0,26-0,32. Khoáng vật tạo đá : thạch anh thường lớn hơn 80%, mảnh đá 2-3%, felspat ít. Khoáng vật nặng thường gặp : turmalin. ilmenit, granat, epidot... Bề dày của tập 52,5mét. - Tập 2 (151,5-140m) : sét màu xám xanh, xám vàng xen lớp cát sạn màu vàng nâu có độ chọn lọc trung bình đến tốt, gắn kết yếu. Bề dày của tập 11,5m. Tập này bị các trầm tích hệ tầng Long Toàn (mQII-IIIlt) phủ không chỉnh hợp lên.

27

Bề dày chung của mặt cắt 64m. Hệ tầng Đất Cuốc (aQ11đc) Hệ tầng được Nguyễn Ngọc Hoa và nnk xác lập (1990) trên cơ sở mặt cắt đo vẽ ở vùng mỏ sét kaolin Đất Cuốc thuộc huyện Tân Uyên tỉnh Sông Bé. Thành phần trầm tích chủ yếu là hạt thô (cát, cuội, sạn) chọn lọc kém. Trên tờ Long Xuyên, các mặt cắt được xếp vào hệ tầng Đất Cuốc gặp trong các lỗ khoan 25b Cao Lãnh, 24 Hậu Thạnh, 31 Tam Nông, 9 Long Xuyên ở độ sâu 120m trở xuông. Ở mặt cắt địa chất trong lỗ khoan 25b Cao Lãnh thấy từ dưới lên như sau : - Tập 1: (175-135m): cát, cuội, sỏi màu xám sáng, xám vàng chọn lọc kém. Thành phần cuội, sỏi chủ yếu là thạch anh, không nhiều silic. Bề dày đạt 40 mét. Ở ranh giới dưới chúng phủ bất chỉnh hợp trên tầng sét phong hóa thuộc hệ tầng Năm Căn (N22nc). - Tập 2: (135-132m): cát bột màu xám phớt nâu vàng. Bề dày 3m. Bề dày chung của mặt cắt 43m. Căn cứ vào các đặc điểm trầm tích, cổ sinh việc xếp các trầm tích này vào nguồn gốc sông tuổi Pleistocen sớm phần muộn, tương đồng với hệ tầng Đất Cuốc là hợp lý. Thống Pleistocen, phụ thống trung-thượng không phân chia Trong giai đoạn này trên diện tích tờ Long Xuyên, quá trình trầm tích mang tính kế thừa của giai đoạn trước (QI) đồng thời thể hiện tính phức tạp của 1 đồng bằng châu thổ. Các trầm tích được chia ra 2 kiểu tướng trầm tích khác nhau gắn liền với 2 phân vị đã được xác lập : trầm tích biển hệ tầng Long Toàn và trầm tích sôngbiển hệ tầng Thủy Đông. Hệ tầng Long Toàn (m Q113 lt) (Nguyễn Ngọc và nnk, 1981) Mặt cắt chính để xác lập hệ tầng nằm trong lỗ khoan 3 tại thị xã Long Toàn huyện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh. Trên tờ Long Xuyên mặt cắt trong các lỗ khoan Long Xuyên, Tân Hiệp, 806 thị xã Rạch Giá từ độ sâu 40m trở xuống được xếp vào hệ tầng Long Toàn.

28

Mặt cắt LK.804 tại thị trấn Rạch Sỏi tỉnh Kiên Giang (ngay rìa biên phía tây nam của tờ) từ dưới lên cho thấy: - Tập 1 (130-72m): chủ yếu là cát hạt vừa đến thô, lẫn ít sạn và có xen kẹp ít tập mỏng (2,5-4m) bột, sét. Trầm tích có màu xám sáng, xám lục tới xám vàng, gắn kết yếu. Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là thạch anh (60-80%), không nhiều mảnh đá, felspat. Khoáng vật nặng tuarmalin phổ biến hơn cả (40-50%), ilmenit (20-40%) không nhiều granat, epiđot. Bề dày 58m. - Tập 2 (72-48m): chủ yếu là hạt mịn gồm sét (50-60%), bột (40-50%). Trầm tích có màu nâu vàng dạng khối kết cấu chắc, chứa các kết vón oxyt sắt. Bề dày 24m. Bề dày chung của mặt cắt đạt 82m. Căn cứ vào các đặc điểm thạch học, cổ sinh cho thấy trầm tích được hình thành trong môi trường vũng vịnh, ven bờ với vật liệu không xa nguồn cấp. Quan hệ dưới chúng nằm trên bề mặt bào mòn của các trầm tích tuổi Pleistocen sớm (Q1), quan hệ trên bị các trầm tích Pleistocen thượng phủ không chỉnh hợp lên. Hệ tầng Thủy Đông (am Q123 tđg) Hệ tầng được Nguyễn Ngọc Hoa và nnk (1990) xác lập trên cơ sở mặt cắt trong lỗ khoan 22 tại thị trấn Thủy Đông huyện Tân Thạnh tỉnh Long An (cách không xa rìa biên phía đông bắc của tờ). Trên tờ Long Xuyên, hệ tầng Thủy Đông có mặt trong các lỗ khoan 210 (Vĩnh Long), 8 (Cần Thơ), 209 (Bình Minh), 25b (Cao Lãnh) và 31 (Tam Nông) ở độ sâu 40m trở xuống. Thành phần trầm tích hệ tầng Thủy Đông phía dưới chủ yếu là hạt thô gồm cát, cuội, sỏi, ít thấu kính bột, sét; phía trên gồm: bột, sét. Mặt cắt trong lỗ khoan 210 tại thị xã Vĩnh Long cho thấy như sau: - Tập 1: (152-100m): cát, cuội, sỏi màu xám phớt vàng với thành phần chủ yếu là thạch anh, ít silic. Trầm tích có độ lựa chọn và mài tròn kém, xen ít lớp bột chứa các kết hạch sét vôi. Dày 52m.

29

- Tập 2: (100-88m): bột, sét màu trắng phớt vàng, dạng khối, kết cấu khá chắc. Các khoáng sét có monmorilonit, kaolinit, hydromica. Bề dày chung của các mặt cắt thay đổi từ 25-70m, tùy thuộc vào từng vị trí khác nhau. Quan hệ dưới các trầm tích hệ tầng Thủy Đông nằm trên bề mặt bào mòn của các thành tạo Pleistocen hạ, phía trên tùy từng nơi chúng chuyển tiếp lên các trầm tích Pleistocen thượng, hoặc là bị phủ không chỉnh hợp lên. Thống Pleistocen , phụ thống thượng ( Q13 ) Trên phạm vi tờ Long Xuyên, các thành tạo Pleistocen thượng phân bố khá rộng rãi. Ngoài phần xuất lộ trên mặt dạng thềm biển viền quanh các khối núi sót ở Tịnh Biên-Tri Tôn, phần lớn diện tích còn lại phân bố ở độ sâu từ 2-3 mét trở xuống. Trên cơ sở các đặc điểm thạch học, cổ sinh, địa mạo các thành hệ Pleistocen thượng được chia ra 2 kiểu nguồn gốc khác nhau: biển và sông-biển hỗn hợp ứng với 2 hệ tầng Long Mỹ và Mộc Hóa. Hệ tầng Long Mỹ (m Q13 lm) (Nguyễn Ngọc Hoa và nnk, 1990) Hệ tầng được xác lập trên cơ sở mặt cắt chi tiết nghiên cứu trong lỗ khoan 211 nằm tại thị trấn Long Mỹ tỉnh Cần Thơ (23-52m) (trên tờ An Biên-Sóc Trăng) Cùng có chung nguồn gốc, song hệ tầng Long Mỹ tồn tại 2 kiểu mặt cắt khác nhau : - Kiểu mặt cắt trầm tích bờ biển cổ: tồn tại dưới dạng dải thềm hẹp (ngang 12km) ở độ cao 10-15m. Viền quanh các khối đá sót granitoit vùng Tịnh Biên-Tri Tôn. Thành phần trầm tích chủ yếu là cát hạt thô, lựa chọn kém (do nguồn cấp tại chỗ) lẫn ít bột sét và các tảng lăn đá gốc. Trầm tích màu xám sáng, gắn kết khá vững chắc. Bề dày thay đổi từ 3-4m tới cả chục mét. - Kiểu mặt cắt trầm tích biển nông ven bờ: gặp khá phổ biến trong các lỗ khoan nông và sâu phân bố phía tây nam sông Hậu cũng như vùng cù lao giữa 2 sông. Mặt cắt trong lỗ khoan 25b Cao Lãnh cho thấy, từ dưới lên như sau:

30

Tập 1: (76,0-57,4m) cát thạch anh màu xám phớt vàng, hạt trung, thô lẫn ít sạn sỏi. Ở độ sâu 63,0-63,8 mét chứa nhiều thực vật hóa than. Qua kết quả phân tích cho hàm lượng các cấp hạt như sau: cát-cuội-sỏi : 80-90%, bột-sét: 10-20%. Các thông số trầm tích: Md=0,16-0,19mm, riêng ở độ sâu 62,5m là 0,38mm; So=1,321,76 (khá tốt) ; Sk=0,92-1,0(tốt). Thành phần khoáng vật tạo đá : thạch anh (6080%), mảnh vụn đá ( biến thiên từ 9-15%); phần giáp mái các mảnh laterit tới 1%, felspat tập trung ở đáy (15%), ngoài ra có biotit, muscovit không nhiều. Các khoáng vật nặng có turmalin (42,6%), ilmenit (35%), zircon (6,7%), leucoxen (6%), granat (9,6%). Tập này dày 20,6 mét. Tập 2: chủ yếu là hạt mịn gồm sét, bột màu xám phớt tím có các ổ vệt oxyt sắt màu nâu, đặc biệt là phía trên cùng có nhiều mảnh laterit rắn chắc. Phía dưới phân lớp mỏng, chuyển lên trên dạng khối. Tập này dày 20,4m. Bề dày chung của mặt cắt 41m. Ở ranh giới dưới các trầm tích này phủ không chỉnh hợp lên bề mặt bào mòn của các trầm tích Pleistocen giữa-muộn, phía trên chúng bị các trầm tích Holocen phủ bất chỉnh hợp lên. Hệ tầng Mộc Hóa (am Q13 mh) (Lê Đức An,1981) Hệ tầng được xác lập qua tài liệu lỗ khoan 5 tại thị trấn Mộc Hóa tỉnh Long An. Trên tờ Long Xuyên, hệ tầng Mộc Hóa lộ trên mặt dưới dạng 1 vài gò sót ở phía đông bắc Cao Lãnh, ngoài ra chúng gặp khá phổ biến trong các lỗ khoan từ độ sâu 2-3 mét trở xuống ở góc đông-bắc tờ cũng như một số khu vực trên dải cù lao nằm giữa sông Tiền và sông Hậu. Thành phần trầm tích phía dưới là cát lẫn ít sạn sỏi chuyển lên trên là sét, bột, sét màu xám nâu vàng, dạng khối gắn kết chắc. Trong lỗ khoan 210 Vĩnh Long có 4 kết quả nhiệt DTA lấy trong tầng sét đều cho các khoáng sét chính là kaolinit và hydromica. Ngoài ra trong lỗ khoan này cũng phát hiện được tập hợp tảo nước lợ Melosira phân bố ở khoảng độ sâu 6070m.

31

Bề dày trầm tích trong LK 210 khoảng 50m. Cũng như hệ tầng Long Mỹ, hệ tầng Mộc Hóa nằm trên bề mặt bào mòn của các trầm tích Pleistocen trung-thượng và bị các trầm tích Holocen phủ không chỉnh hợp lên. Thống Holocen Trong Holocen, trên phạm vi tờ Long Xuyên rất phổ biến các trầm tích có nhiều nguồn gốc khác nhau. Những dấu hiệu về một đợt biển tiến vào thời kỳ này hiện nay vẫn còn nhận biết được bằng dấu vết bờ biển cổ phân bố ở vùng Tịnh Biên-Tri Tôn, các ám tiêu vỏ sò ở Trung Bình, núi Chóc và các hóa thạch Foraminifera trong các trầm tích sét, cát phân bố ở độ sâu 2-3m trở xuống. Phụ thống Holocen trung. Hệ tầng Hậu Giang (m Q22 hg) Lộ trên mặt dạng bậc thềm biển phân bố ở rìa các khối núi sót granitoid ở vùng Tri Tôn-Tịnh Biên, Ba Thê-Núi Sập... với thành phần chính là cát, sét màu xám trắng, xám xanh, ngoài ra còn có mặt ở góc đông bắc tờ. Phần bị chôn vùi gặp hầu hết trên diện tích còn lại ở độ sâu 1-2m trở xuống với thành phần bột, sét màu xám phớt tím gụ (phía tây nam sông Hậu) tới cát lẫn ít bột sét màu xám phớt nâu phân lớp mỏng đến dạng khối (phần cù lao giữa 2 sông Tiền và sông Hậu cũng như vùng Cao Lãnh chạy dài lên Hồng Ngự), cuối cùng là sét, bột dạng bùn màu xám xi măng, xám tro (vùng trũng Tháp Mười chạy tới Cái Bè). Phụ thống Holocen trung-thượng, phần dưới ( Q2231 ) Trên tờ Long Xuyên các trầm tích Holocen trung-thượng phần dưới được chia ra 2 kiểu thành tạo khác nhau: Trầm tích biển (m Q2231 ) Tồn tại ở dạng bậc thềm biển, phân bố không nhiều ở khu vực thị xã Rạch Giá tới kênh Kiểm Lâm. Thành phần trầm tích chủ yếu là cát, bột, ít sét và các mảnh vỏ sò. Bề dày thay đổi 2-3m.

32

Trầm tích sông-biển (am Q2231 ) Chiếm phần lớn diện tích của tờ, tạo một bề mặt khá bằng phẳng, được cấu thành từ sét, sét bột, bột mầu xám xanh tới nâu vàng, ở một số nơi có chứa thạch anh tinh thể dạng lăng trụ nhỏ (cỡ cánh bột ngọt). Trầm tích có độ dẻo cao, dễ tạo hình là nguồn nguyên liệu sản xuất gạch ngói cho chất lượng tốt. Bề dày trầm tích thay đổi 1-4m. Cá biệt một số nơi đạt tới 10m. Ranh giới dưới chuyển tiếp từ trầm tích biển hệ tầng Hậu Giang lên, phía trên một số nơi bị phủ bởi các thành tạo có tuổi trẻ hơn. Phụ thống Holocen trung-thượng, phần trên ( Q22 3 2 ) Các trầm tích Holocen trung thượng phần trên trong phạm vi tờ Long Xuyên được chia làm 2 kiểu nguồn gốc khác nhau. Trầm tích sông-biển (am Q22 3 2 ) Phân bố ở phần đông nam của tờ, kéo dài từ Thốt Nốt tới Cầu Nhiệm qua Tam Bình tới vùng thị xã Vĩnh Long. Thành phần trầm tích chủ yếu là sét, sét bột màu xám tro, xám xi măng, phía trên mặt phớt nâu vàng, vùng phân bố trầm tích này có địa hình trũng thấp, thường bị ngập lụt về mùa mưa cũng như ảnh hưởng của thủy triều. Bề dày 1-5m. Trầm tích sông-đầm lầy (ab Q22 3 2 ) Phân bố dạng dải hẹp kéo dài theo phương bắc-nam từ núi Sam tới Rạch Giá. Thành phần trầm tích có bột, sét, mùn thực vật, than bùn, ít thân cây phân hủy kém. Liên quan với loại trầm tích này có khoáng sản than bùn trong các lòng sông cổ ở khu vực đông núi Tô, Cầu Sắt v.v.. Than ở đây có chất lượng tốt. Bề dày trầm tích không ổn định, thay đổi 1-5m. Phụ thống Holocen thượng ( Q23 ) Các trầm tích Holocen thượng chiếm diện tích không lớn, phân bố dọc sông Hậu, sông Tiền, ven biển vùng bắc Rạch Giá cũng như một số bồn trũng lầy hóa giữa cù lao sông Tiền và sông Hậu. Căn cứ vào mối quan hệ địa chất, địa mạo, thành phần vật chất và mức độ ảnh

33

hưởng của các dòng chảy hiện đại, trầm tích Holocen thượng được chia ra 2 phần dưới ( Q23 1) và trên ( Q23 2). Trong mỗi phần có các nguồn gốc thành tạo khác nhau (sông, biển, sông-đầm lầy). Tuy khác nhau về thành phần, cảnh quan phân bố song nhìn chung các trầm tích này thường hạt mịn (sét, bột chiếm đa số, ít cát), bề dày không lớn (1-3m). Nhiều thành tạo hàng năm vẫn được tiếp tục bồi tụ. Các trầm tích Holocen muộn có tính ổn định thấp. Như vây, địa tầng khu vực nghiên cứu nằm trong phân vị địa tầng Phụ thống Holocen trung - thượng, phần trên ( Q22 3 2 ) 2.6. Đặc điểm địa chất thủy văn Qua các tài liệu địa chất thủy văn của vùng Bán Đảo Cà Mau và Đồng Bằng Sông Cửu Long cho thấy, sự phân bố của nước dưới đất trong các phức hệ chứa nước cũng rất phức tạp, cả theo diện cũng như theo chiều sâu. Trong vùng nghiên cứu có có đơn vị chứa nước như sau: a. Phức hệ chứa nước lỗ hổng nhiều nguồn gốc Holoxen (Q2) Phức hệ này phủ kín bề mặt khu vực dự án. Chúng được cấu tạo bởi các trầm tích Holoxen(Q2), nước không có áp, tổng bề dầy vào khoảng 30m. Thành phần hạt mịn: sét, sét bột, bột sét, bùn sét, bề dầy khoảng 30-50cm. Mực nước tĩnh trong lỗ khoan 0,8 đến 1,5m. Độ tổng khoáng hóa của nước nhỏ hơn 1g/l, tại cống KH8 biến thiên từ 0,46g/l đến 0,99g/l. Nước trong hệ tầng này thuộc nước nhạt, dân cư vẫn hay dùng để sinh hoạt và ăn uống nhưng tại một số nơi nước bị nhiễm mặn. b. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích pleistoxen giữa – muộn(Q1) Tầng chứa nước này xuất hiện ở độ sâu 60 đến 230 mét. Thành phần lớp mái thấm nước yếu: sét, sét có laterit, bột, bột sét, bột cát. Bề dầy lớp chứa nước 100 đến 200 mét. Thành phần hạt của lớp chứa nước: cát bột, cát mịn, cát hạt trung, cát lẫn nhiều sỏi, sạn, nước hệ tầng thuộc loại có áp. Mực nước tĩnh trong hố khoan từ 0,5 đến 2,7m. Độ tổng khoáng hóa nhỏ hơn 1g/l. Hiện nay nhân dân trong khu vực đã và đang khai thác loại nước này để sử dụng cho việc sinh hoạt, ăn, uống. Chất lượng nước tốt, trữ lượng dồi dào. Như vậy, phức hệ chứa nước lỗ rỗng nguồn gốc Holoxen (Q2) ảnh hưởng đến phân vị địa tầng nghiên cứu

34

Chương 3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH TUYẾN ĐÊ, CỐNG Ô MÔN – XÀ NO VÀ PHÂN CHIA CÁC KIỂU CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU PHỤC VỤ THIẾT KẾ XỬ LÝ 3.1. Quy mô dự án 3.1.1. Quy mô Tuyến đê Ô Môn-Xà No có tổng chiều dài 115km, chạy qua 3 tỉnh Cần Thơ, Kiên Giang, Hậu Giang. Trên tuyến có 68 cống hở, 31 cống ngầm. + Cấp công trình: cấp III;

Thông số cống điển hình

+ Tần suất thiết kế;

- Tải trọng ngăn mặn: 292.95(T)

-Bảo đảm tưới: P=75%;

- Tổ hợp tải trọng giữ ngọt: 254.87 (T)

-Bảo đảm tiêu: Mưa trong đồng P=10%; - Tổ hợp tải trọng thi công: 357.23(T) -Triều ngoài sông: P= 25%; 3.1.2. Nhiệm vụ của dự án - Kiểm soát lũ cả năm cho 45.430 ha đất tự nhiên, đảm bảo sản xuất nông nghiệp ổn định, bảo vệ vườn cây ăn quả và hệ thống hạ tầng cơ sở; - Phục vụ tưới tiêu, xổ phèn, ngăn mặn, lấy phù sa cải tạo đất cho 38.800 ha đất nông nghiệp; - Kết hợp cấp nước dân sinh, phát triển giao thông thủy bộ . 3.2. Điều kiện địa chất công trình tuyến đê Ô Môn – Xà No 3.2.1. Đặc điểm địa hình địa mạo Địa hình vùng nghiên cứu là dạng đồng bằng ven biển của đồng bằng Nam Bộ, mang đầy đủ hình thái đặc trưng cho địa hình vùng hạ lưu châu thổ, được bồi lắng từ phù sa sông và biển. Địa hình đồng bằng chiếm phần lớn diện tích vùng nghiên cứu, phần còn lại chủ yếu là dạng địa hình bãi bồi ven sông, trầm tích biển hiện đại. Bề mặt địa hình tương đối thấp phân bố tập trung ở vùng giáp các kênh KH9, KH8 huyện Châu Thành và các xã Trường Xuân huyện Ô Môn, Hòa Hưng

35

huyện Giồng Riềng, có cao độ mặt đất tự nhiên từ +0,5m đến +0,7m. Như vây, so với cao độ bề mặt đất tự nhiên thì tuyến Đê Ô Môn thường cao hơn từ 1,0-1,5m. 3.2.2. Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý Trên cơ sở tài liệu khảo sát thu thập do Công ty CP tư vấn xây dựng Thủy Lợi II (Hec II) thực hiện tháng 8/2009 tại 3 tỉnh Hậu Giang, Kiên Giang, Cần Thơ và kết quả khoan khảo sát lấy mẫu bổ xung của tác giả được thực hiện tháng 3/2013. Từ số liệu thu thập được đã, lập được 01 mặt cắt địa chất dọc tuyến đê Ô Môn Xà No. Các tài liệu này đã phản ánh trực quan cấu trúc địa chất dọc tuyến đê phân bố của các lớp đất trên toàn tuyến. Kết quả khảo sát cho thấy đặc điểm cấu trúc địa tầng từ trên xuống dưới như sau: - Lớp 1: Đất lấp: sét pha lẫn gạch đá, rễ cây; - Lớp 1a: Bùn sét mầu xám xanh, xám ghi; - Lớp 1b: Bùn sét pha chứa hữu cơ mầu xám nâu, xám đen; - Lớp 2a: Sét pha mầu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng; - Lớp 2: Sét mầu nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng; - Lớp 3: Cát pha mầu xám, nâu vàng, trạng thái dẻo. Đặc tính xây dựng của các lớp đất: - Lớp 1: Đất lấp - sét pha lẫn gạch đá, rễ cây Lớp này gặp hầu hết ở toàn bộ các hố khoan và nằm ở trên cùng trong phạm vi khảo sát. Thành phần là sét pha lẫn rễ cây. Bề dầy lớp biến đổi từ 0,4m (CB3) đến 2,7m (BQ1). - Lớp 1a: Bùn sét mầu xám xanh, xám ghi Lớp này phân bố không liên tục, gặp ở những đoạn từ: Km0 đến Km4 + 760; từ Km4+ 760 đến Km8+907; từ Km8+907 đến Km31+957; từ Km71+642 đến Km81+165; từ Km81+165 đến Km93+952; từ Km104+659 đến Km109+602; Lớp

36

này phân bố ngay bên dưới lớp 1. Chiều dầy lớp từ 8,2m (BH1) đến 34,8m (CH1), chiều dầy trung bình 14,4m. Trong lớp đã tiến hành thí nghiệm 81 mẫu đất nguyên dạng. Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.1. Bảng 3.1: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 1a STT 1

Chỉ tiêu

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

Nhóm hạt cát

%

31.6

Nhóm hạt bụi

%

19.3

Nhóm hạt sét

%

49.2

Thành phần hạt

2

Độ ẩm tự nhiên

Wtn

%

91.2

3

Khối lượng thể tích

tn

g/cm3

1.49

4

Khối lượng thể tích khô

c

g/cm3

0.78

5

Khối lượng riêng

s

g/cm3

2.67

6

Độ bão hoà

G

%

99.9

7

Độ lỗ rỗng

n

%

70.91

8

Hệ số rỗng

e0

9

Độ ẩm giới hạn chảy

Wch

%

71.5

10

Độ ẩm giới hạn dẻo

Wd

%

38.0

11

Chỉ số dẻo

Ip

%

33.5

12

Độ sệt

IS

13

Góc ma sát trong



Độ

2o30

14

Lực dính kết

C

kG/cm2

0.022

a0.0-0.25

cm2/kG

1.024

a0.25-0.5

cm2/kG

0.685

a0.5-1.0

cm2/kG

0.452

15

Hệ số nén lún

2.438

1.59

37

a1.0-2.0

cm2/kG

0.262

16

Mô đun tổng biến dạng

EO

kG/cm2

9.2

17

Sức chịu tải qui ước

RO

kG/cm2

0.25

18

Hệ số thấm

K

cm/s

1,970*10-6

19

Hàm lượng hữu cơ

HC

%

1.2

Nhận xét: đây là lớp đất yếu nằm dưới đáy móng công trình với khả năng chịu tải kém, tính nén lún mạnh cần phải gia cố. - Lớp 1b: Bùn sét pha chứa hữu cơ mầu xám nâu, xám đen Lớp này cũng phân bố không liên tục, chỉ gặp ở những đoạn từ: Km31+957 đến Km38+678; từ Km38+687 đến Km51+132; từ Km51+132 đến Km71+642; từ Km51+132 đến Km71+642; từ Km93+952 đến Km104 + 659. Lớp này nằm ngay ở phía dưới lớp 1. Chiều dầy lớp thay đổi từ 8,0m(LĐ1) đến 30.4m (CH1), chiều dầy trung bình lớp 13,6m. Trong lớp đã tiến hành thí nghiệm 30 mẫu đất nguyên dạng. Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.2. Bảng 3.2: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 1b STT 1

Chỉ tiêu

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

Nhóm hạt cát

%

64.4

Nhóm hạt bụi

%

15.3

Nhóm hạt sét

%

18.3

Thành phần hạt

2

Độ ẩm tự nhiên

Wtn

%

280.2

3

Khối lượng thể tích

tn

g/cm3

1.13

4

Khối lượng thể tích khô

c

g/cm3

0.30

5

Khối lượng riêng

s

g/cm3

1.90

6

Độ bão hoà

G

%

98.7

38

7

Độ lỗ rỗng

n

8

Hệ số rỗng

e0

9

Độ ẩm giới hạn chảy

Wch

%

235.8

10

Độ ẩm giới hạn dẻo

Wd

%

171.6

11

Chỉ số dẻo

Ip

%

64.2

12

Độ sệt

IS

13

Góc ma sát trong



độ

2o04

14

Lực dính kết

C

kG/cm2

0.015

a0.0-0.25

cm2/kG

1.923

a0.25-0.5

cm2/kG

1.649

a0.5-1.0

cm2/kG

1.203

a1.0-2.0

cm2/kG

0.856

15

Hệ số nén lún

%

84.36 5.393

1.69

16

Mô đun tổng biến dạng

EO

kG/cm2

4.80

17

Sức chịu tải qui ước

RO

kG/cm2

0.18

18

Hệ số thấm

K

cm/s

1,28*10-6

19

Hàm lượng hữu cơ

HC

%

16.4

Kết quả thí nghiệm thành phần khoáng vật và các chỉ tiêu đặc biệt của lớp Bùn sét pha chứa hữu cơ Bảng 3.3: Thành phần khoáng vật của lớp đất 1b Khoáng vật

Giá trị

Khoáng vật

Giá trị

Monmorillonit

5

Felspat – K0.5Na0.5AlSi3O8

5-7

Illit – KAl2[AlSi3O10](OH)2

15

Gơtit – Fe2O3.H2O

6-8

Kaolinit – Al2[Si2O5](OH)4

15

Ạmpibol

ít

Clorit –

5

Vô định hình (chất hữu cơ)

có

39

Mg2Al3[AlSi3O10](OH)8 Thạch anh – SiO2

38-40

Bảng 3.4: Thành phần hóa học của lớp đất 1b TP hóa học (%)

Giá trị

TP hóa học (%)

Giá trị

SiO2

54.20

MgO

1.08

TiO2

0.54

K2 O

2.48

Al2O3

13.10

Na2O

0.40

Fe2O3

3.57

P2O5

0.17

FeO

2.10

SO3

2.25

MnO

0.07

Hữu cơ

16.22

CaO

1.74

MKN (900oC)

19.71

Bảng 3.5: Khả năng trao đổi cation của lớp đất 1b Chỉ tiêu

Đơn vị

pH

Giá trị

Chỉ tiêu

4.1

SO4

2-

Đơn vị

Giá trị

mg/100g

308.20

TSMT

mg/100g

758.21

Na+

meq/100g

0.68

Fe2+

mg/100g

153.50

K+

meq/100g

0.47

Fe3+

mg/100g

6.00

CEC

mg/100g

15.60

Ca2+

meq/100g

1.02

Tổng N

%

0.33

Mg2+

meq/100g

1.09

Mùn

%

19.41

Al3+

meq/100g

1.00

Mn

mg/kg

2558.3

Cl-

mg/100g

25.26

Nhận xét: Đây là lớp đất yếu nằm, dưới đáy móng công trình với khả năng chịu tải kém, tính nén lún mạnh cần phải gia cố. Kết quả phân tích thành phần hóa học của đất cho thấy, hàm lượng ôxit silic (SiO2) trong đất chiếm 54.2%, tiếp đến là ôxit nhôm Al2O3 chiếm 13.1% và đặc biệt hàm lượng SO3 chiếm 2.25% cho thấy đất có tính phèn mạnh (SO3>1,75%) [3]; hợp

40

chất hữu cơ chiếm 16.22% thuộc vào loại đất than bùn hóa [2]. Về thành phần khoáng vật: khoáng vật sét Kaolinit và Illit mỗi loại chiếm 15%, thạch anh chiếm 3840%. Khả năng trao đổi cation của đất cho thấy: đất có pH= 4.1, theo [3] đất có tính chua mạnh; tổng lượng muối hòa tan chiếm 0.7582% trọng lượng đất khô, tỷ lệ anion Cl-/SO42- = 0.82 do vậy theo cách phân loại đất chứa muối dựa vào dạng chứa muối và phân loại theo mức độ nhiễm muối của các tác giả: V.M. Bezruk, Yu.L. Motưlev, A.L.Grot, A.I.Znamenxki, M.F. Ieruxalimyxkaya thì đất thuộc dạng nhiễm muối sunfat [2]. - Lớp 2: Sét mầu nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng Lớp này cũng phân bố không liên tục, gặp ở những đoạn từ: Km0 đến Km6+157; từ Km9+214 đến Km40+558; từ Km43+726 đến Km72+860; từ Km77+977 đến Km109+602. Lớp này nằm ngay dưới các lớp 1a, 1b, Chiều dầy lớp thay đổi từ 1,0m(RNC1) đến 16.3m (OQ1), bề dày lớp chưa xác định. Trong lớp đã tiến hành thí nghiệm 90 mẫu đất nguyên dạng. Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.6. Bảng 3.6: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 2 STT 1

Chỉ tiêu

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

Nhóm hạt sỏi, sạn

%

0

Nhóm hạt cát

%

34.7

Nhóm hạt bụi

%

22.1

Nhóm hạt sét

%

43.1

Thành phần hạt

2

Độ ẩm tự nhiên

Wtn

%

27.6

3

Khối lượng thể tích

tn

g/cm3

1.93

4

Khối lượng thể tích khô

c

g/cm3

1.52

5

Khối lượng riêng

s

g/cm3

2.70

41

6

Độ bão hoà

G

%

95.5

7

Độ lỗ rỗng

n

%

43.83

8

Hệ số rỗng

e0

9

Độ ẩm giới hạn chảy

Wch

%

46.0

10

Độ ẩm giới hạn dẻo

Wd

%

25.4

11

Chỉ số dẻo

Ip

%

20.6

12

Độ sệt

IS

13

Góc ma sát trong



độ

12o42

14

Lực dính kết

C

kG/cm2

0.305

a0.0-0.5

cm2/kG

0.025

a0.5-1.0

cm2/kG

0.024

a1.0-2.0

cm2/kG

0.021

a2.0-4.0

cm2/kG

0.017

15

Hệ số nén lún

0.780

0.11

16

Mô đun tổng biến dạng

EO

kG/cm2

155.9

17

Sức chịu tải qui ước

RO

kG/cm2

1.81

18

Hệ số thấm

K

cm/s

2.03*10-6

Nhận xét: đây là lớp đất tốt có sức chịu tải tốt, tính nén lún thấp thích hợp cho việc sử dụng làm nền móng công trình - Lớp 2a: Sét mầu nâu vàng, xám xanh, trạng thái dẻo cứng Lớp này cũng phân bố không liên tục, gặp ở những đoạn từ: Km13+522 đến Km15+074; từ Km82+916 đến Km85+741; từ Km91+285 đến Km92 + 595; từ Km95+460 đến Km100+510; từ Km104+712 đến Km106+016. Lớp này nằm ngay dưới lớp 2, Chiều dầy lớp thay đổi từ 1,7m (ST1) đến 16.3m (XC1), bề dày lớp chưa xác định. Trong lớp đã tiến hành thí nghiệm 6 mẫu đất nguyên dạng. Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.7

42

Bảng 3.7: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 2a STT 1

Chỉ tiêu

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

Nhóm hạt cát

%

39.7

Nhóm hạt bụi

%

22.0

Nhóm hạt sét

%

38.2

Thành phần hạt

2

Độ ẩm tự nhiên

Wtn

%

37.6

3

Khối lượng thể tích

tn

g/cm3

1.80

4

Khối lượng thể tích khô

c

g/cm3

1.31

5

Khối lượng riêng

s

g/cm3

2.69

6

Độ bão hoà

G

%

95.8

7

Độ lỗ rỗng

n

%

51.25

8

Hệ số rỗng

e0

9

Độ ẩm giới hạn chảy

Wch

%

51.3

10

Độ ẩm giới hạn dẻo

Wd

%

29.8

11

Chỉ số dẻo

Ip

%

21.4

12

Độ sệt

IS

13

Góc ma sát trong



độ

8o25

14

Lực dính kết

C

kG/cm2

0.232

a0.0-0.5

cm2/kG

0.063

a0.5-1.0

cm2/kG

0.051

a1.0-2.0

cm2/kG

0.043

a2.0-4.0

cm2/kG

0.035

15

Hệ số nén lún

1.055

0.36

16

Mô đun tổng biến dạng

EO

kG/cm2

94.7

17

Sức chịu tải qui ước

RO

kG/cm2

1.22

43

Hệ số thấm

18

K

cm/s

9.85*10-7

Nhận xét: đây là lớp đất tốt có sức chịu tải tốt, tính nén lún thấp thích hợp cho việc sử dụng làm nền móng công trình - Lớp 3: Cát pha mầu xám, nâu vàng, nâu nhạt, trạng thái dẻo Lớp này phân bố không liên tục, gặp ở những đoạn từ: Km0 đến Km1+232; từ Km20+815 đến Km24+997; từ Km93+952 đến Km96+ 995. Lớp này phân bố ngay dưới các lớp 2. Chiều dầy lớp thay đổi từ 4.0m đến 7.2m, bề dầy lớp chưa xác định. Trong lớp đã tiến hành thí nghiệm 6 mẫu đất nguyên dạng. Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.8. Bảng 3.8: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 3 STT 1

Chỉ tiêu

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị TB

Nhóm hạt sỏi, sạn

%

0

Nhóm hạt cát

%

87.0

Nhóm hạt bụi

%

6.0

Nhóm hạt sét

%

7.0

Thành phần hạt

2

Độ ẩm tự nhiên

Wtn

%

19.7

3

Khối lượng thể tích

tn

g/cm3

1.99

4

Khối lượng thể tích khô

c

g/cm3

1.66

5

Khối lượng riêng

s

g/cm3

2.67

6

Độ bão hoà

G

%

86.8

7

Độ lỗ rỗng

n

%

37.7

8

Hệ số rỗng

e0

9

Góc ma sát trong



độ

25o50

10

Lực dính kết

C

kG/cm2

0.09

0.606

44

Hệ số nén lún

11

a0.0-0.5

cm2/kG

0.601

a0.5-1.0

cm2/kG

0.598

a1.0-2.0

cm2/kG

0.592

a2.0-4.0

cm2/kG

0.584

12

Mô đun tổng biến dạng

EO

kG/cm2

7.4

13

Sức chịu tải qui ước

RO

kG/cm2

1.64

Nhận xét: Đây là lớp đất tốt có sức chịu tải tốt, tính nén lún thấp thích hợp cho việc sử dụng làm nền móng công trình 3.3. Đặc điểm địa chất thủy văn Theo như kết quả phân tích mẫu nước lấy từ sông Cái lớn: Bảng 3.9: Kết quả phân tích thành phần hóa lý mẫu nước Tính chất vật lý: Nước trong, hơi vàng, mùi nhẹ. Nhiệt độ mẫu: 28oC chỉ tiêu Chỉ tiêu mg/l meg/l %meg/l mg/l meg/l %meg/l anion cation K+; Na+ Ca2+ Mg2+ Fe2+ Fe3+ NH4+ Tổng

50.76 Cl18.65 HCO328.50 SO420.12 NO30.07 1.9 100.00 Các thành phần khác Tên chỉ tiêu

140.85 6.201 46.52 2.302 83.34 3.452 0.34 0.014 0.16 0.008 4.03 0.232 275.24 12.209

Độ PH CO2 tự do CO2 ăn mòn Tổng độ cứng Độ cứng tạm thời Độ cứng vĩnh viễn Tổng độ khoáng hóa

193.42 275.14 99.65 1.52

5.456 4.532 2.084 0.024

45.04 37.4 17.36 0.2

569.73 12.096

100.00

Đơn vị mg/l mg/l meg/l meg/l meg/l mg/l

Kết quả 7.4 21.32 8.53 5.76 5.46 1.21 853.54

45

Công thức hóa học của nước: CO2 0.021M 0.85

4 Cl 45 HCO 337SO17

( K  Na) 51 Mg Ca 2 29

2 19

T-280pH7.4

Nước thuộc loại Clorua Natri Theo TCVN 3994-85: nước không có tính ăn mòn đối với bê tông. 3.4. Phân chia các kiểu cấu trúc nền đê phục vụ xử lý nền đất yếu 3.4.1. Mục đích phân chia các kiểu cấu trúc nền Mục đích của phân chia: nền được phân thành các kiểu có cấu trúc địa chất tương tự nhau phục vụ cho việc lựa chọn và thiết kế xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng. 3.4.2. Nguyên tắc phân kiểu Toàn bộ tuyến đê được chia ra các kiểu và phụ kiểu. Kiểu được phân chia dựa vào sự có mặt các lớp đất yếu và thành phần của chúng Như vậy, trong tuyến đê nghiên cứu, nằm ngay dưới lớp 1 (đất lấp, đất trồng trọt) là 2 lớp đất yếu có thành phần khác nhau: Lớp 1a - Bùn sét, lớp 1b - Bùn sét pha chứa hữu cơ. Phía dưới chúng là các lớp đất tốt (lớp 2, lớp 2a, lớp 3) Trên cơ sở, đó toàn bộ tuyến đê được chia ra làm 2 kiểu chính:  Kiểu 1: có mặt lớp đất yếu 1a, kiểu này được phân bố các vị trí từ Km0 đến Km31+957; từ Km71+642 đến

Km93+952; từ Km

104+659 đến 109+602;  Kiểu 2: có mặt lớp đất yếu 1b, kiểu này được phân bố các vị trí từ Km31+957 đến Km71+642; từ Km93+952 đến Km104+659; Phụ kiểu được phân chia dựa vào bề dầy trung bình của từng lớp đất yếu trong đoạn Trên cơ sở đó: Kiểu 1: chia ra làm 3 phụ kiểu.  Phụ kiểu 1A: chiều dầy lớp đất yếu biến động từ 11,3 đến 17,5m trung bình 14,4m, phụ kiểu này phân bố ở các vị trí: từ Km0 đến Km5+458;

46

từ Km8+486 đến K31+957; từ Km81+165 đến Km93+952; từ Km104 +659 đến Km109+602  Phụ kiểu 1B: chiều dầy lớp đất yếu biến động từ 19,6 đến 26,5 trung bình 23,05m, phụ kiểu này phân bố ở các vị trí: từ Km71+642 đến Km81+165  Phụ kiểu 1C: chiều dầy lớp đất yếu biến động từ 26,5 đến 36,5m trung bình 33,3m, phụ kiểu này phân bố ở các vị trí: từ Km5+458 đến Km8+486 Kiểu 2 cũng được phân chia ra làm 2 phụ kiểu:  Phụ kiểu 2A: chiều dầy lớp đất yếu biến động từ 10,4 đến 16,4m, trung bình 13,4m, phụ kiểu này phân bố ở các vị trí: từ Km31+957 đến Km38+678; từ Km51+132 đến K71+642; từ Km93+952 đến Km104+659  Phụ kiểu 2B: chiều dầy lớp đất yếu biến động từ 26,2 đến 31,0m trung bình 28,6m từ Km38+678 đến Km51+132 3.4.3. Lựa chọn kiểu cấu trúc nền điển hình phục vụ cho bước thiết kế Do điều kiện thời gian nên tôi lựa chọn các vị trí điển hình cho các kiểu và phụ kiểu để thiết kế, cụ thể các phụ kiểu chọn thiết kế gồm các phụ kiểu: 1A, 1B, 2A, 2B - Phụ kiểu 1A: từ Km81+165 đến Km93 +952 chọn vị trí cống Xẻo Cui để thiết kế; - Phụ kiểu 1B: từ Km71+642 đến Km81+165 chọn vị trí cống Nhà Băng để thiết kế; - Phụ kiểu 2A: từ Km93 +952 đến Km104+659 chọn vị trí cống chín hường để thiết kế; - Phụ kiểu 2B : từ Km38+678 đến Km51+132 chọn vị trí cống Nàng Út để thiết kế; - Phụ kiểu 1C: chiều dầy lớp đất yếu lớn, do vậy phương pháp thiết kế xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng không phù hợp

47

Mặt khác do tuyến đê được đắp từ trước, tải trọng tác dụng lên tuyến đê là không lớn, đê cao hơn so với cao độ mặt đất tự nhiên chỉ từ 1,0 đến 1,5m. Do vậy chỉ tiến hành gia cố xử lý nền tại những hạng mục quan trọng trên đê có tải trọng lớn như cầu, cống. Mặt cắt địa chất công trình tuyến đê Ô Môn – Xà No và phân chia các đơn vị cấu trúc nền

48

Chương 4 THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TUYẾN ĐÊ Ô MÔN – XÀ NO BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG THEO CÔNG NGHỆ JET GROUTING 4.1. Cơ sở tiêu chuẩn lựa chọn để thiết kế Hiện nay có 2 tiêu chuẩn thường áp dụng để thiết kế cọc đất xi măng Tiêu chuẩn thứ nhất TCXDVN 385:2006 “Tiêu chuẩn thiết kế thi công và nghiệm thu trụ đất xi măng” Tiêu chuẩn thứ hai TCVN 9906:2013 “công trình thủy lợi – cọc xi măng đất thi công theo phương pháp Jet Grouting – Yêu cầu thiết kế thi công và nghiệm thu cho xử lý nền đất yếu” Trong luận văn này tác gủa sử dụng tiêu chuẩn thứ hai làm cơ sở cho quá trình thiết kế 4.2. Trình tự các bước thiết kế Xác lập các điều kiện thiết kế

Kết quả khảo sát hiện trường

Thí nghiệm trong phòng với đất đại diện và theo tỷ lệ trộn khác nhau

Cơ sở dữ liệu về tương quan giữa cường độ trong phòng và hiện trường

Xác lập cường độ thiết kế

Đề xuất giải pháp thi công và sơ bộ xác định kích thước khối gia cố

Phân tích thiết kế để đáp ứng các yêu cầu chức năng tổng thể

Điều chỉnh tính năng trộn nếu cường độ và độ đồng nhất chưa đạt

Chế tạo trụ thử để xác định cường độ dự tính và độ đồng nhất

Thiết kế kỹ thuật thi công, thi công đại trà theo quy trình đã đảm bảo chất lượng yêu cầu

Hình 4.1: Quy trình thiết kế lặp, gồm thí nghiệm trong phòng, thiết kế chức năng, thử hiện trường và thiết kế công nghệ

49

Để lựa chọn hàm lượng xi măng thiết kế thích hợp cho các cấu trúc địa chất đặc trưng, tác giả đã khảo sát và lấy mẫu thí nghiệm trong phòng bổ sung cho việc gia cố đất yếu bằng xi măng. Dựa vào kết quả phân tích thí nghiệm mẫu nguyên trạng và kết quả nén mẫu đất xi măng trong phòng, tác giả đã lựa chọn hàm lượng xi măng trộn thí nghiệm lần lượt là 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425 kg/m3 cho từng loại đất (Bùn sét, Bùn sét pha lẫn hữu cơ) sau đó nén ở 7, 14, 28 ngày bảo dưỡng, so sánh cường độ kháng nén Rn của các mẫu thí nghiệm và tìm ra hàm lượng xi măng thích hợp cho từng loại đất đảm bảo về mặt cường độ mẫu thí nghiệm do thiết kế đặt ra. Sau đó thiết kế xử lý nền đất yếu cho từng loại cấu trúc địa chất đặc trưng từ cường độ nén mẫu thí nghiệm Rn28 . 4.3. Phương pháp thí nghiệm trộn mẫu đất xi măng trong phòng 4.3.1. Chuẩn bị mẫu đất, chất kết dính Các mẫu đất được lấy tại hiện trường bảo quản độ ẩm và tính nguyên trạng của chúng. Xi măng được lựa chọn là loại xi măng Nghi Sơn PC 40 dự kiến thi công trong giai đoạn đại trà đã được chủ đầu tư phê duyệt. Khuôn đúc mẫu được chế tạo theo tiêu chuẩn TCXDVN 385-2006, bằng ống nhựa PVC đường kính d=50mm, chiều cao h=100mm, có nắp đậy hai đầu bảo quản. Khuôn được làm sạch và bôi chất chống dính để tiện cho quá trình tháo mẫu ra thí nghiệm. 4.3.2. Xác định tỷ lệ xi măng Khối lượng đất khô dùng để tính tỷ lệ xi măng tính theo công thức: Mc = c V Trong đó: c - khối lượng thể tích khô của đất (g/cm3), c = w / (1+w); w - khối lượng thể tích tự nhiên của đất (g/cm3); w - độ ẩm tự nhiên của đất; V - thể tích mẫu thử, V= 196.25 cm3.

50

Khối lượng xi măng được tính theo % khối lượng đất khô. Khối lượng hỗn hợp đất xi măng được tính theo công thức G = k ( 1+w+0.01t) V Trong đó:

t- tỷ lệ xi măng, %; V, tổng thể tích của nhóm mẫu, kể cả hao hụt 10%.

Bảng 4.1. Tính khối lượng xi măng trộn với đất Bùn sét

Tên đất

Khối lượng TT đất TN (w, g/cm3)

Hàm lượng TK (kg/m3)

Tỷ lệ xi măng t (%)

Độ ẩm của đất W (%)

Thể tích 1 ống mẫu V (cm3)

Bùn sét

1.49 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49

250 275 300 325 350 375 400 425

16.78 18.46 20.13 21.81 23.49 25.17 26.85 28.52

91.2 89.2 90.2 91.2 91.2 91.2 91.2 91.2

152.82 152.82 152.82 152.82 152.82 152.82 152.82 152.82

Khối lượng đất tự nhiên cho vào Gw (g)/ mẫu 187.84 189.53 190.96 192.38 193.90 195.41 196.93 198.45

Khối lượng xi măng cho 1 mẫu (g) 31.52 34.98 38.45 41.96 45.55 49.18 52.87 56.60

Bảng 4.2. Tính khối lượng xi măng trộn với đất Bùn sét pha chứa hữu cơ

Tên đất

Khối lượng TT đất TN (w, g/cm3)

Hàm lượng TK (kg/m3)

Tỷ lệ xi măng t (%)

Độ ẩm của đất W (%)

Thể tích 1 ống mẫu V (cm3)

Bùn sét pha chứa hữu cơ

1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13

250 275 300 325 350 375 400 425

22.12 24.34 26.55 28.76 30.97 33.19 35.40 37.61

280.2 280.2 280.2 280.2 280.2 280.2 280.2 280.2

152.82 152.82 152.82 152.82 152.82 152.82 152.82 152.82

Khối lượng đất tự nhiên cho vào Gw (g)/ mẫu 182.73 183.74 184.74 185.75 186.75 187.76 188.76 189.77

4.3.3. Xác định khối lượng mẫu thí nghiệm Tác giả dự kiến có các tỷ lệ 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425 như vậy ;

Khối lượng xi măng cho 1 mẫu (g) 40.43 44.71 49.05 53.42 57.84 62.31 66.82 71.37

51

Khối lượng mẫu cho một loại đất ứng với 8 hàm lượng, mỗi hàm lượng có 1 tổ là 3 mẫu khối lượng là = 8x3=24 mẫu Mỗi loại đất tác giả lại thí nghiệm với những ngày tuổi 7, 14, 28 ngày tuổi Khối lượng mẫu thí nghiệm cho mỗi loại đất thí nghiệm cho 3 ngày tuổi khác nhau là = 24x3 = 72 mẫu Địa chất Ô Môn Xà No hệ tầng đất yếu theo phân loại của tác giả có 2 loại mẫu đất yếu Bùn sét (lớp 1a), Bùn sét pha lẫn hữu cơ (1b).

STT 1 2 3 4 5 6 7 8

Bảng 4.3. Tổng hợp số lượng mẫu trộn đối với đất Bùn sét Hàm lượng KL mẫu KL mẫu KL mẫu xi măng TK nén 7 nén 14 nén 28 Tổng 3 (kg/m ) ngày ngày ngày 250 3 3 3 9 275 3 3 3 9 300 3 3 3 9 325 3 3 3 9 350 3 3 3 9 375 3 3 3 9 400 3 3 3 9 425 3 3 3 9

Bảng 4.4. Tổng hợp số lượng mẫu trộn đối với đất Bùn sét pha chứa hữu cơ Hàm lượng KL mẫu KL mẫu KL mẫu STT xi măng TK nén 7 nén 14 nén 28 Tổng 3 (kg/m ) ngày ngày ngày 1 250 3 3 3 9 2 275 3 3 3 9 3 300 3 3 3 9 4 325 3 3 3 9 5 350 3 3 3 9 6 375 3 3 3 9 7 400 3 3 3 9 8 425 3 3 3 9 Khối lượng mẫu tổng hợp tác giả đã thí nghiệm là 9x8+9x8= 144 mẫu 4.3.4. Đúc mẫu thí nghiệm Tiến hành chế bị các mẫu đất – xi măng để xác định cường độ kháng nén của chúng theo TCXD 385:2006 và “Tiêu chuẩn thiết kế thi công và nghiệm thu trụ đất

52

xi măng của Bộ Giao thông vận tải 2007” bằng khuôn có đường kính 5cm và chiều cao 10cm. Đất ở trạng thái tự nhiên được trộn với xi măng theo các hàm lượng thiết kế 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425 ở trên .Hỗn hợp đất xi măng được cho vào thùng, trộn đều bằng máy trộn. Mẫu được trộn khoảng 5-10 phút đảm bảo cho hỗn hợp thật đều, sau đó cho đất xi măng vào khuôn mẫu thành 3 lớp, dùng que sắt đường kính 10mm, dài 30mm để làm chặt, lớp dưới cùng tới tận đáy ống mẫu, cho ống mẫu vào rung khoảng 2 phút thì dừng. Gạt bỏ hỗn hợp thừa trên mặt khuôn, miết phẳng bề mặt, và đậy nắp.

Hình 4.2: Ảnh máy trộn đất xi măng

Kiểm tra khối lượng hỗn hợp trong ống mẫu, không kể khối lượng của ống mẫu và nắp đậy ống mẫu. Kiểm tra khối lượng mẫu bằng cách tính 'c quy ước:

 c' 

G1 V (1  w  0.01t )

Trong đó G1 - khối lượng hỗn hợp trong khuôn, không kể khối lượng của khuôn và nắp (g); V - thể tích của hỗn hợp, V = 196.25 cm3.

53

Nếu sai số so với k ban đầu không quá 0.05g/cm3 là mẫu chế bị đạt yêu cầu. 4.3.5. Bảo dưỡng mẫu Để đảm bảo theo đúng điều kiện làm việc của cọc đất xi măng, mẫu sau khi chế bị được ngâm ngập trong nước, đến những ngày tuổi xác định (7, 14, 28, 56 ngày) mẫu được lấy ra và đem đi thí nghiệm.

Hình 4.3: Ảnh chế tạo Ống Mẫu

Hình 4.4: Các Mẫu sau khi đúc vào ống mẫu

54

Hình 4.5: Các Mẫu sau khi đúc xong

Hình 4.6: Các Mẫu chuẩn bị mang đi thí nghiệm nén

55

4.3.6. Tiến hành thí nghiệm Sau khi mẫu đạt 7, 14, 28 ngày, tiến hành đem mẫu đi nén 1 trục nở hông để xác định cường độ kháng nén nở hông qu của trụ đất xi măng. Các mẫu được nén trên máy ba trục Wykehamfarrance theo tiêu chuẩn TCVN 385-2006. Tốc độ gia tải 1mm/phút cho đến khi mẫu bị pha hoại thì dừng lại ghi lại lực phá hoại của mẫu. Mỗi nhóm mẫu thử gồm 3 mẫu. Kết quả tính toán của một mẫu thử vượt quá ± 15% trị số bình quân của nhóm thì chỉ lấy trị số của 2 mẫu còn lại để tính, nếu không đủ 2 mẫu thì phải làm lại thí nghiệm. Cường độ kháng nén nở hông được tính theo công thức qu =

P (kG/cm2) F

Trong đó: P – tải trọng phá hoại, kG F – diện tích chịu nén của mẫu, F = 19.63 cm2

Hình 4.7: Thí nghiệm nén mẫu bằng máy nén 3 trục

56

Hình 4.8: Mẫu đất – xi măng sau khi nén trên máy ba trục

4.3.7. Kết quả thí nghiệm nén mẫu trong phòng 4.3.7.1. Kết quả thí nghiệm Bảng 4.5. Kết qủa thí nghiệm về cường độ nén 7, 14, 28 ngày STT

Bùn Sét

Bùn Sét pha lẫn hữu cơ

Hàm lượng XM (kg/m3)

Rn 7

Rn 14

Rn28

250 275 300 325 350 375 400 425 250 275 300 325 350 375 400 425

2.00 3.09 3.69 4.26 4.92 6.02 6.43 7.67 1.89 2.76 2.88 3.35 4.01 5.02 5.89 7.01

3.31 4.01 4.43 5.33 6.02 6.78 7.12 8.54 2.43 3.01 3.22 3.92 5.04 5.77 6.43 7.77

3.82 4.30 4.91 5.82 6.64 7.33 8.41 10.65 2.89 3.21 3.65 4.22 5.63 6.28 7.34 8.38

57

4.3.7.2. Biểu đồ so sánh cường độ kháng nén của mẫu ở các ngày tuổi

qu (kg/cm2)

Cường độ kháng nén

Hình 4.9: Biểu đồ quan hệ giữa q u và HLXM gia cố với đất Bùn sét sau 7 ngày

12 10 8 6 4 2 0

7.67

2.0

3.09 3.69

4.26

4.92

6.02 6.43

qu Bùn sét

200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 Hàm lượng xi măng gia cố (kg/m3)

Cường độ kháng nén qu (kg/cm2)

Hình 4.10: Biểu đồ quan hệ giữa q u và HLXM gia cố với đất Bùn sét pha chứa hữu cơ sau 7 ngày

12 10 8 6 4 2 0 200

qu Bùn sét pha chứa HC

7.01 1.89 225

4.01 2.76 2.88 3.35

250 275

300

325

5.02

350 375

5.89

400

425

450 475

500

3

Hàm lượng xi măng gia cố (kg/m )

Cường độ kháng nén qu (kg/cm 2)

Hình 4.11: Biểu đồ quan hệ giữa q u và HLXM gia cố với đất Bùn sét sau 14 ngày 12 10 8

8.54

6 4 3.31

2 0 200

225

250

4.01 4.43

275

300

5.33

325

6.02

350

6.78 7.12

375

400

qu Bùn sét

425 3

Hàm lượng xi măng gia cố (kg/m )

450

475

500

58

Cường độ kháng nén qu (kg/cm 2)

Hình 4.12: Biểu đồ quan hệ giữa q u và HLXM gia cố với đất Bùn sét pha chứa hữu cơ sau 14 ngày 12 10 8 7.77

6 5.04

4 2 0 200

2.43 225

250

3.01 275

3.22

300

5.77

qu Bùn sét pha chứa HC

6.43

3.92

325

350

375

400

425

450

475

500

3

Hàm lượng xi măng gia cố (kg/m )

Cường độ kháng nén qu (kg/cm 2)

Hình 4.13: Biểu đồ quan hệ giữa qu và HLXM gia cố với đất Bùn sét sau 28 ngày 12 10

10.65

8

8.41

6 4 2 0 200

225

3.82

4.30

250

275

4.91

300

5.82

325

6.64

350

7.33

375

qu Bùn sét

400

425

450

475

500

3

Hàm lượng xi măng gia cố (kg/m )

Cường độ kháng nén qu (kg/cm 2)

Hình 4.14: Biểu đồ quan hệ giữa q u và HLXM gia cố với đất Bùn sét pha chứa hữu cơ sau 28 ngày 12 10 8

8.38 7.34

6 5.63

4 2 0 200

2.89 225

250

3.21

275

3.65

300

qu Bùn sét pha chứa HC

6.28

4.22

325

350

375

400

425 3

Hàm lượng xi măng gia cố (kg/m )

450

475

500

59

Cường độ kháng nén q u (kg/cm2)

Hình 4.15 .Biểu đồ quan hệ giữa q u và HLXM gia cố với đất Bùn sét sau 7, 14, 28 ngày

12.0 10.65

10.0

8.41 8.54 7.33 7.67 6.64 7.12 5.82 6.02 6.78 6.43 4.91 6.02 5.33 4.30 4.43 3.82 4.92 4.01 4.26 3.31 3.69 3.09 2.0

8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

450

7 ngày tuổi 14 ngày tuổi 28 ngày tuổi

475

500

3

Hàm lượng xi măng gia cố (kg/m )

Hình 4.16 .Biểu đồ quan hệ giữa q u và HLXM gia cố với đất Bùn sét pha chứa hữu cơ sau 7, 14, 28 ngày

2

Cường độ kháng nén q u (kg/cm )

12 10 7.34

8

8.38 7.77

6.28 6.43 7.01 5.63 5.77 5.89 4.22 5.04 3.65 5.02 3.92 3.21 2.89 4.01 3.01 3.22 3.35 2.43 2.76 2.88 1.89

6 4 2

7 ngày tuổi 14 ngày tuổi 28 ngày tuổi

0 200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

Hàm lượng xi măng gia cố (kg/m3)

450

475

500

60

Bảng 4.6. So sánh cường độ qu theo sự tăng hàm lượng xi măng Hàm lượng xi măng (kg/m3) 250 275 300 325 350 375 400 425

Δ7-14

Δ14-28

Δ7-28

A

B

A

B

A

B

1.31 0.92 0.74 1.07 1.10 0.76 0.69 0.87

0.54 0.25 0.34 0.57 1.03 0.75 0.54 0.76

0.51 0.29 0.48 0.49 0.62 0.55 1.29 2.11

0.46 0.20 0.43 0.30 0.59 0.51 0.91 0.61

1.82 1.21 1.22 1.56 1.72 1.31 1.98 2.98

1.00 0.45 0.77 0.87 1.62 1.26 1.45 1.37

Bảng 4.7. So sánh cường độ qu theo thời gian các ngày tuổi Ngày tuổi 7 14 28

Δ250-275 A B 1.09 0.87 0.70 0.58 0.48 0.32

Trong đó:

Δ275-300 A B 0.60 0.12 0.42 0.21 0.91 0.44

Δ300-325 A B 0.57 0.47 0.90 0.70 0.91 0.57

Δ325-350 A B 0.66 0.66 0.89 0.82 0.92 0.71

Δ350-375 A B 1.10 1.01 0.76 0.73 0.69 0.65

Δ375-400 A B 0.71 0.67 0.64 0.60 1.08 1.06

Δ-400-425 A B 1.24 1.12 1.42 1.34 2.24 1.04

A - Đất Bùn sét; B – Đất bùn sét pha chứa hữu cơ. Δ7-14 – giá trị chênh lệch qu giữa các ngày tuổi Δ250-275 – giá trị chênh lệch qu giữa các hàm lượng xi măng cho vào

Nhận xét: - Với cùng một loại đất bùn sét khi trộn với các tỉ lệ xi măng tăng dần từ 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425kg/m3: ở 7 ngày bảo dưỡng, cường độ kháng nén qu của mẫu đất xi măng có xu hướng tăng dần từ 2.89 đến 7.67kG/cm2. Tương tự 14 ngày bảo dưỡng qu tăng từ 3.31 đến 8.54 kG/cm2 và 28 ngày bảo dưỡng qu tăng từ 3.82 đến 10.65 kG/cm2. Để đáp ứng yêu cầu của thiết kế đặt ra về cường độ kháng nén nở hông qu  6kG/cm2, ở 28 ngày bảo dưỡng thì lựa chọn hàm lượng 350kg/m3 để thiết kế xử lý là hợp lý nhất. - Với cùng một loại đất bùn sét pha chứa hữu cơ, khi trộn với các tỉ lệ xi

61

măng tăng dần từ 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425kg/m3: ở 7 ngày bảo dưỡng, cường độ kháng nén qu của mẫu đất xi măng có xu hướng tăng dần từ 1.89 đến 7.01 kG/cm2. Tương tự ở 14 ngày bảo dưỡng qu tăng từ 2.43 đến 7.77 kG/cm2 và ở 28 ngày bảo dưỡng qu tăng từ 2.89 đến 8.38 kG/cm2. Để đáp ứng yêu cầu của thiết kế đặt ra về cường độ kháng nén nở hông qu  6kG/cm2, ở 28 ngày bảo dưỡng thì lựa chọn hàm lượng 375kg/m3 để thiết kế xử lý là hợp lý nhất. - Từ các số liệu cho ở bảng 4.6; bảng 4.7 và hình 4.15; hình 4.16 so sánh giá trị qu cho thấy: Ở cùng một hàm lượng xi măng trộn với từng loại đất thì chênh giá trị qu giữa các ngày tuổi của đất Bùn sét pha chứa hữu cơ sau khi trộn với xi măng tăng chậm hơn so với đất bùn sét trộn xi măng, cụ thể như: + Ở hàm lượng 250 kg/m3: sự gia tăng cường độ qu từ 7 đến 14 ngày tuổi của đất bùn sét là 1,31; trong khi đó đất bùn sét pha chứa hữu cơ là 0,54. Tương tự q u từ 14 đến 28 ngày tuổi của đất bùn sét là 0,51; trong khi đó đất bùn sét pha chứa hữu cơ là 0,46 và qu từ 7 đến 28 ngày tuổi của đất bùn sét là 1,82; trong khi đó đất bùn sét pha chứa hữu cơ là 1,0; + Ở các hàm lượng khác 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425 kg/m3 cũng cho kết quả tương tự ở bảng 4.6 Mặt khác, ở cùng một ngày tuổi thì khi tăng hàm lượng xi măng trộn với từng loại đất thì cũng cho kết quả tương tự cụ thể đối với đất bùn sét pha chứa hữu cơ thì giá trị tăng của qu cũng chậm hơn so với đất bùn sét, cụ thể như: + Ở 7 ngày tuổi: sự gia tăng cường độ qu từ hàm lượng xi măng 250 đến 275kg/m3 của đất bùn sét là 1,09; trong khi đó đất bùn sét pha chứa hữu cơ là 0,87. Tương tự qu từ hàm lượng xi măng tăng từ 275 đến 300kg/m3 của đất bùn sét là 0,60; trong khi đó đất bùn sét pha chứa hữu cơ là 0,12; quy luật này vẫn đúng khi hàm lượng xi măng tằng từ 400 đến 425kg/m3; + Ở các ngày tuổi khác 14 và 28 ngày tuổi cũng cho kết quả tương tự ở bảng 4.7 Nguyên nhân là do khi đất chứa hữu cơ thì làm tăng tính axít giảm độ pH của

62

đất làm giảm khả năng ninh kết xi măng với đất, nên đất chứa càng nhiều hữu cơ thì khả năng trộn đất với xi măng càng kém 4.4. Thiết kế xử lý nền đất yếu bằng cọc đất xi măng thi công theo công nghệ Jetgroting cho từng phụ kiểu nền đê 4.4.1. Thiết kế xử lý phụ kiểu cấu trúc nền 1A Với phụ kiểu 1A, lớp bùn sét (lớp 1a) có chiều dầy biến động từ 11,3 đến 17,5m. Tôi chọn nền cống Xẻo Cui để thiết kế. Cống có chiều rộng móng 4m, chiều dài móng 16m, chiều sâu đáy móng 4m, chiều sâu đáy lớp đất yếu 12,3m. MÆt c¾t däc ®Þa chÊt c«ng tr×nh phô kiÓu 1a (Km81+165 ®Õn Km93 +952) Tû lÖ ®øng 1/ 200 Ngang 1/ 25000 T¸m Phã XÎo Lïng C¸i S¾n TP1 1.20 25.0 0.60 0.6

0.43 0.5

QuÕ Ba

XÎo Cui

XL1 0.93 CS1 0.97 25.0 25.0

XC1 0.97 25.0

0.27 0.7

1

1

0.52 0.7

0.17 0.8

1a

Ba Hå

QB1 1.22 25.0

¤ng Båi

Thñy Lîi Kªnh ranh

BH1 0.28 25.0

0.75 TL2 0.63 KR1 25.0 25.0 ¤B1 0.00 25.0

-0.72 1.0

-0.50 0.5

0.13 0.5

0.45 0.3

1a

1a

1a -7.98 9.2 -7.98 9.2 -10.0 10.0 -10.27 10.9

-11.20 12.4

-11.33 12.3

-10.75 11.5

-12.27 13.2 -12.53 13.5

2

2

2

-16.13 17.1

2

2 2a

0.00

93030.00

93952.50

922.50

92595.00

435.00

92162.50

432.50

0.75

0.63

0.00

0.28

877.50 91285.00

3382.50

-24.37 25.0 -24.25 25.0

87902.50

4210.00

25.0

83692.50

1440.00

1.22

0.97

0.97

412.50

2a -25.0

82252.50

Tªn cäc

675.00

-23.78 25.0

81840.00

Kho¶ng c¸ch céng dån (m)

-23.0 23.0

-23.78 25.0

-24.03 25.0

81165.00

Kho¶ng c¸ch (m)

0.93

Cao ®é tù nhiªn (m)

-24.07 25.0 -24.03 25.0

1.20

-23.80 25.0

TP1

XL1

CS1

XC1

QB1

BH1

OB1

TL2

KR1

C8

Để lựa chọn được chiều dài cọc đất xi măng, tôi đã tính toán để xác định chiều sâu xử lý Chiều sâu xử lý được xác định bằng chiều sâu vùng hoạt động nén ép mà tại đó σbt≥5σz Ta có: σz = ko.Pgl = 1.379* ko (kG/cm2) Trong đó: ko – hệ số tra bảng phụ thuộc l/b và z/b;

63

z - chiều dày mỗi lớp phân tố tại đáy móng, chọn z = 0,5m σbt = γ.H+γ.z= (6.208+1.49*z) Bảng 4.8: Kết quả tính σz và σbt cống Xẻo Cui §iÓm 0 1 2 3 4

zi (m) 0 0.5 1.0 1.5 2.0

l/b 4 4 4 4 4

2z/b 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

k0 1 0.986 0.953 0.892 0.817

σz (kG/cm2) 1.38 1.36 1.31 1.23 1.13

σbt (kG/cm2) 0.62 0.70 0.77 0.84 0.92

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25

0.738 0.665 0.600 0.504 0.491 0.485 0.408 0.374 0.343 0.316 0.292 0.27 0.251

1.02 0.92 0.83 0.70 0.68 0.67 0.56 0.52 0.47 0.44 0.40 0.37 0.35

0.99 1.07 1.14 1.22 1.29 1.37 1.44 1.51 1.59 1.66 1.74 1.81 1.89

64

4,0 m

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5

0.62 0.70 0.77 0.84 0.92 0.99 1.07 1.14 1.22 bt 1.29 1.37 1.44 1.51 1.59 1.66 1.74 1.81 1.89



1.38 1.36 1.31 1.23 1.13 1.02 0.92 0.83 0.70 0.68 0.67 z 0.56 0.52 0.47 0.44 0.40 0.37 0.35



H = 8,5 m

Hình 4.17: Biểu đồ phân bố ứng suất dưới đáy móng cống Xẻo Cui Từ kết quả tính toán ở bảng 4.8 và hình 4.17, tại độ sâu 8,5m kể từ đáy móng thì σbt≥5σz Như vậy chiều sâu xử lý là hết lớp đất yếu và ngập sâu vào lớp đất 2 là 0,7m. 4.4.1.1. Chọn hàm lượng xi măng thiết kế Qua tính toán sơ bộ của thiết kế, cường độ kháng nén không hạn chế nở hông yêu cầu qu = 6kG/cm2. Theo kết quả thí nghiệm trong phòng hàm lượng thích hợp là 350kg/m3. Cọc đất xi măng gia cố chọn đường kính 0,8m, chiều dài cọc 9m 4.4.1.2. Các thông số tính toán Theo kết quả tính toán ứng suất trong “Báo cáo thiết kế công trình của công ty Cp tư vấn xây dựng thuỷ lợi II” cho trường hợp nguy hiểm nhất là trường hợp mới thi công xong (TH1). max = 74.02 (KN/m2)

65

4.4.1.3. Xác định sức chịu tải cọc đất xi măng - Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu: Theo tiêu chuẩn : TCCS 05:2010/ VKHTLVN: lực tính toán lên một cọc đất xi măng

Pa =qu AP / Fs

(4-1)

Trong đó: qu: Cường độ kháng nén,qu = 6,0(kG/cm2); AP : Diện tích mặt cắt của cột đất xi măng AP = 0,5024 (m2); Fs :Hệ số an toàn lấy theo mục 8-7 TCCS 05:2010/ VKHTLVN, Fs = 1,3 Thay các thông số trên vào công thức(4-1) được: Pa = 23,19 (T); - Tính sức chịu tải cho phép của cột đơn đất xi măng theo đất nền : Pa = Up . Σ qsi . li + α . AP . qp

(4-2)

Trong đó: UP : chu vi của cột đất xi măng, UP = 2,512 (m); qsi : lực ma sát cho phép của lớp đất thứ i xung quanh cột đất xi măng. Dựa vào độ sệt Is ta tra các chỉ tiêu qsi cho ở bảng 4.9 Bảng 4.9: Giá trị lực ma sát lớp đất 1a, 2 Líp

1a

2

qs1 (T/m2)

0,7

6.8

li (m)

8.3

0.7

li :chiều dày lớp đất thứ i xung quanh cột đất xi măng; α : hệ số chiết giảm lực chịu tải của đất móng thiên nhiên ở mũi cột, α =0,4; qp : Sức kháng đất mũi cột XMĐ, đất lớp 2 có B = 0,11. → qp = 90 (T/m2) Thay các thông số trên vào công thức(4-2) được Pa = 44,64(T) Kết luận: Sức chịu tải của cọc đất xi măng thiết kế là Pa = 23,19 (T).

66

- Tính toán số lượng cọc gia cố. n

P pa

(cọc)

(4-3)

Trong đó: n: số cọc tính toán; : hệ số  = 1,2;  P tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên công trình,  P = 7,402x16x4 = 473,72(T) Pa Sức chịu tải của cọc xi măng – đất thiết kế là Pa = 23,19 (T). Thay các giá trị vào công thức (4-3) được n = 23,52 (cọc) Theo cách bố trí chọn n =24 cọc 0.7m

2.1m

2.1m

2.1m

2.1m

2.1m

2.1m

2.1m

0.7m

0.4m 1.6m 4.0m 1.6m 0.4m 16.0m

Hình 4.18: Sơ đồ thiết kế mạng lưới cọc đất xi măng tại cống Xẻo Cui

67

CD A

B

C

D

E

CN

CN

F

G

H

CD

1

2

3

Hình 4.19: Mặt bằng bố trí cọc đất xi măng tại cống Xẻo Cui (1/100) -2.53

-2.83 -3.33

-3.53

Coïc xi m a ê ng ñ a á t Þ800m m - L=900c m -11.83

-11.83

-11.83

-12.33

-12.33

B A

C

D

E

F

G

Hình 4.20: Mặt cắt dọc CD-CD (1/100)

H

68

líp ®Êt 1

0.8m

4,0 m

líp ®Êt 1a

líp ®Êt 2

Cäc §Êt - Xi m¨ng d= 0,8m, L=9m

8,3m

12.3m 13.0m

0,7m Hình 4.21: Mặt cắt dọc khoang cống Xẻo Cui -2.53

210

210

Co ïc xi m a ê ng ñ a á t Þ800m m - L=900c m

-11.83

-11.83

1

2

3

Hình 4.22: Mặt cắt ngang CN-CN (1/100)

9,0 m

69

Bảng 4.10: Thông số cọc đất xi măng tại cống Xẻo Cui

No Teâ n ha ø ng

Loa ïi c oïc

Ca o ñ oä(m )

Soálöôïn g c oïc

Ña à u c oïc

Muõ i c oïc

Toå n g CD(m )

1

A

Þ800m m - L=900c m

5

-3.33

-12.33

45.0

2

B

Þ800m m - L=900c m

3

-2.83

-11.83

27.0

3

C

Þ800m m - L=900c m

3

-2.83

-11.83

27.0

4

D

Þ800m m - L=900c m

3

-2.83

-11.83

27.0

5

E

Þ800m m - L=900c m

3

-2.83

-11.83

27.0

6

F

Þ800m m - L=900c m

3

-2.83

-11.83

27.0

7

G

Þ800m m - L=900c m

3

-2.83

-11.83

27.0

8

H

Þ800m m - L=900c m

5

-3.33

-12.33

45.0

30

Tỷ lệ gia cố:

m1 

n. Ap As

= 18,84 (%)

252.0

(4-4)

Trong đó: n : số cọc bố trí

n = 24 cọc

Ap : diện tích cọc gia cố Ap = 3.14*r2 = 3.14*0.42 = 0.5024 m2 As : diện tích móng

As = 4*16 = 64 m2

4.4.1.4. Kiểm tra sức chịu tải của nền dưới mũi cọc - Nền dưới đáy cọc thoả mãn điều kiện chịu tải khi: Ntt  T

(4-5)

Trong đó: Ntt =  P + G T = Rtc.Fm + Um.qihi Trong đó:

Ntt : tải các lực thẳng đứng tác dụng tại đáy cọc  P : tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên công trình G

: Trọng lượng khối móng

Rtc : sức chịu tải Fm : diện tích khối móng

70

Um : chu vi khối móng Kích thước của khối móng là: Chiều rộng (m): B = 4 Chiều dài (m):

L = 16

Chiều cao (m): H = 10 Diện tích khối móng: Fm = B.L = 64 (m2) Chu vi khối móng: Um = 2.(B+L) = 40 (m) Trọng lượng khối móng: G = Fm. ihi = 877.95 (T) Tổng các lực thẳng đứng tại đáy cọc là: Ntt =  P + G = 1351.68(T) -

Tính toán cường độ tiêu chuẩn của nền dưới mũi cọc (Rtc) theo công thức Rtc = m(A1/4 γb+Bq+Dct/c ) (4-6)

Trong đó: m: hệ số điều kiện làm việc, m = 0,8 b: Bề rộng của móng, b = 4 (m) hm Chiều sâu hố móng, hm = Lcọc + 4 = 13 (m) có các chỉ tiêu cơ lý: lớp1a: φ = 2,5 0; c = 0,22 (T/m2); γbh=1,48 (T/m3); lớp 2: φ = 12,42 0; c = 3,45 (T/m2); γbh=1,95 (T/m3); Thay các thông trên vào công thức 4-6 tính được: Rtc = 25.65 (T/m2) Thay vào công thức trên:

T = 2064.71 (T)

Vậy :

Ntt  T

Kết luận: Với chiều dài cọc 9.0 m nền đất dưới mũi cọc đảm bảo điều kiện về ứng suất. 4.4.1.5. Tính toán độ lún Độ lún tổng của nền gia cố bằng cọc xi măng-đất được tính toán theo công thức sau: S=S1+S2 S1: độ lún bản thân khối gia cố.

71

S1 

qH mE c  (1  m) E s

(4-7)

S2: độ lún của đất chưa gia cố dưới mũi cọc. S2  

Cci  v' 0i  qi , H lg 1  ei 0  v' 0i

'

(4-8)

Trong đó: S : là độ lún tổng của khối nền gia cố bằng cọc đất xi măng; q : là ứng suất tiêu chuẩn tác dụng lên khối nền gia cố: qtb = 73,7- 4x4,9 = 54,1 (KN/m2). H : là chiều dài của cọc đất xi măng gia cố, H = 9,0 (m); m : là tỷ lệ gia cố của cọc đất xi măng, m = 18,84 %; Es : là mô đun biến dạng của đất nền xung quanh khối cọc gia cố.(lấy theo lớp đất 1a) Es= 250Cu Ec : là mô đun biến dạng của cọc đất xi măng .Theo Tiêu chuẩn thiết kế, thi công, nghiệm thu của Nhật Bản- Coastal Development of technology, Japan) lấy Ec = 100xqu (KN/m2). Bảng 4.11: Giá trị moduyn đàn hồi Lớp

Es đất nền (KN/m2)

Ec Ximăngđất (KN/m2)

H (m)

Lớp 1a

267.5

60000

9.0

Cc : là chỉ số nén lớp đất dưới mũi cọc, lấy theo đất tương tự Cc = 0,0426 H’: là Chiều sâu lớp đất 2 nằm dưới mũi cọc, H’ = 17,1-hm = 17,1-13 = 4.1m  vo' là ứng suất hiệu qủa tính đến điểm giữa của khối đất gây lún, được tính

như sau: 2 i  v' 0    dn li = 70,42(KN/m )

q’ là tải trọng tác dụng lên lớp đất gây lún dưới mũi cọc:

72

qtb, 

qtb xB 2  35,77 (KN/m ) ' B H /2

B là chiều rộng cạnh nhỏ nhất của khối gia cố tính từ mép móng bên này sang mép móng bên kia, B = 4 (m). e0 : Hệ số rống ban đầu , e0 = 0,754 líp ®Êt 1 0.8m 4,0m

líp ®Êt 1a

Cäc §Êt - Xi m¨ng d= 0,8m, L=9m

8,3m 9,0m

Vïng ®Êt xi m¨ng Gia cè

12.3m 13.0m

0,7m

líp ®Êt 2 líp ®Êt 2

4,1m 2 1

17.1m

Hình 4.23: Sơ đồ tính lún cống Xẻo Cui - Thay các thông số vào công thức (4-7), (4-8) trên: S1 = 0,042(m) = 4,2 (cm) S2 = 0,018(m) = 1,8 (cm) S = S1 + S2 = 6,0(cm) Kết luận: S