Nghiên cứu hiệu quả hệ thống giếng giảm áp K160÷161 đê Tả Hồng

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 37 
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ HỆ THỐNG GIẾNG GIẢM ÁP 
K160÷161 ĐÊ TẢ HỒNG 
BÙI VĂN TRƢỜNG* 
Research effects of pressure relief wells K160 ÷ 161 left red river dike 
Abstract: This paper presents the results of empirical observation technical 
parameters of pressure relief wells K160÷161 left Red rive dike. From that 
analysis, performance assessment and proposals management solutions, 
operational safety and improve the efficiency of the relief wells. 
Keywords: Experimental efficiency, pressure reducing wells, the Red 
River dike. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ * 
Giếng giảm áp (GGA) là giải pháp kỹ thuật 
được áp dụng khá phổ biến để xử lý biến dạng 
thấm (BDT) đảm bảo an toàn cho hệ thống đê 
(hình 1). GGA có ưu điểm là tốn ít diện tích nên 
đối với những đoạn đê có mật độ dân cư đông 
đúc, phía sông không có bãi, việc áp dụng các 
giải pháp khác như đắp tầng phản áp hạ lưu 
(TPA), sân chống thấm (SCT) và tường chống 
thấm (TCT) gặp nhiều khó khăn thì GGA là giải 
pháp có tính khả thi cao. 
Hình 1. Hệ thống giếng đào giảm áp tại 
K160÷161 đê Tả Hồng 
Hiện nay việc giải phóng mặt bằng để thực 
hiện dự án thường gặp nhiều khó khăn, vật liệu 
* 
Đại học Thủy lợi 
 175 Tây Sơn - Đống Đa - Hà Nội 
 Email: buitruongtb@gmail.com 
đất đắp khan hiếm, để nâng cấp hệ thống đê 
ứng phó với biến đổi khí hậu và nước biển 
dâng, nếu áp dụng rộng rãi các giải pháp 
truyền thống như TPA, SCT sẽ không thể có 
đủ khối lượng đất để đắp và như vậy công 
trình cũng sẽ chiếm dụng mặt bằng rất lớn, 
ảnh hưởng đến quỹ đất, ảnh hưởng kiến trúc 
hạ tầng, môi trường sinh thái, mỹ quan của 
vùng và sự phát triển kinh tế xã hội dải ven 
đê. Trong điều kiện đó, GGA được xem là một 
trong những giải pháp ưu việt và khá linh 
hoạt. Tuy nhiên, hiệu quả của hệ thống GGA 
phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố của địa hệ Tự 
nhiên - kỹ thuật (TNKT) dải ven đê, phương 
pháp tính toán thiết kế, đặc biệt là kỹ thuật thi 
công lắp đặt và bảo dưỡng hệ thống giếng. 
Việc nghiên cứu, đánh giá hiệu quả của 
một hệ thống GGA cụ thể tại K160÷161 đê Tả 
Hồng trên cơ sở các số liệu quan trắc thực 
nghiệm, từ đó đúc rút kinh nghiệm cho công 
tác khảo sát, thiết kế, thi công và vận hành 
nhằm tối ưu hoá khả năng hoạt động cho hệ 
thống GGA có vai trò quan trọng đảm bảo an 
toàn cho hệ thống đê. 
2. TÁC DỤNG, CẤU TẠO CỦA GIẾNG 
ĐÀO GIẢM ÁP 
Giếng đào giảm áp có tác dụng giảm áp lực 
của dòng thấm ở nền đê, biến dòng thấm tự 
nhiên thành dòng thấm chủ động, có thể kiểm 
soát, từ đó ngăn chặn các hình thức BDT như 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 38 
xói ngầm, đùn đất, giữ cho nền đê được ổn định. 
Giếng đào giảm áp được bố trí theo tuyến dọc 
đê, cách chân đê phía đồng từ 20m đến 40m. Độ 
sâu của giếng phụ thuộc vào cấu trúc nền đất, 
sao cho giếng cắm sâu vào tầng chứa nước 
khoảng 0,5-1,0m. Thông thường giếng có độ 
sâu từ 5m đến 8m. Khi giếng hoạt động, nước 
áp lực trong tầng chứa nước được thoát qua đáy 
giếng, chảy vào rãnh thu rồi thoát ra ngoài. 
Thân giếng được lắp ghép từ các khoanh giếng 
đúc sẵn bằng bê tông cốt thép có đường kính 
1,01,2m , giữa các khoanh giếng có lớp vải địa 
kỹ thuật bọc lót phía ngoài và bắt ép chắc chắn 
với nhau bằng đai thép. Đáy giếng có thiết kế 
tầng lọc ngược, dưới cùng là cát hạt thô dày 
0,2m sau đó đến lớp vải địa kỹ thuật 
(Geostextile), trên cùng là lớp cuội sỏi hoặc đá 
dăm cỡ 1020mm, dày 0,5m. 
3. THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG 
GIẾNG GIẢM ÁP 
Giếng đào giảm áp được xây dựng thử 
nghiệm trên đoạn K160÷161 đê Tả Hồng 
(Hình 1&2). Tại đây hệ thống GĐGA được 
thiết kế theo một tuyến dọc đê gồm 5 giếng, 
cách chân đê 2022m, khoảng cách giữa các 
giếng là 10m, giếng sâu 5 m, đường kính 
giếng D=1.0m. Vị trí xây dựng hệ thống 
GĐGA là khu vực nền đê xung yếu, thường 
xuất hiện tập đoàn mạch đùn. Hệ thống quan 
trắc gồm 8 giếng khoan được bố trí theo một 
tuyến song song và một tuyến vuông góc với 
tuyến GĐGA và tuyến đê (hình 3). 
Lưu lượng thoát của giếng được xác định 
theo công thức Côdơni : 
t
a
a
r
r
R
KaS
Q
2
cos51
lg
73,2 0
0
 , trong đó : 
Q- Lưu lượng thoát của giếng; 
K- Hệ số thấm của tầng chứa nước; 
a - Chiều sâu ngập của giếng vào TCN; 
S - Độ hạ thấp mực áp lực của giếng; 
r0- Bán kính của giếng; 
R- Bán kính ảnh hưởng của giếng; 
t - Chiều dày tầng chứa nước. 
Kết quả tính toán lưu lượng thoát nước của 
giếng được trình bày ở bảng 1. 
Kỹ thuật thi công giếng có ảnh hưởng quan 
trọng đến chất lượng, hiệu quả của GGA. Giếng 
đào giảm áp thường được thi công theo phương 
pháp truyền thống, đào, đánh thụt từng đoạn 
buy. Phương pháp này thường gặp khó khăn do 
nước có áp, theo đó chất lượng thi công giếng 
cũng khó được đảm bảo nếu không có giải pháp 
xử lý phù hợp. Bơm nước tạo áp và xói đất là 
công nghệ thi công có nhiều ưu điểm và có tính 
khả thi cao (hình 2). 
Hình 2. Thi công giếng đào giảm áp tại 
K160÷161 đê Tả Hồng 
GiÕng quan tr¾c 
GiÕng ®µo gi¶m ¸p
QS1
G1
QS7
QS8
QS6
QS5
QS4
QS3
QS2
QS1 G5
G4
G3
G2
G1
Chó gi¶i :
§ª chÝnh
Khu d©n sinh
P
h
Ýa
 S«
n
g
 h
å
n
g
QS1
QS1 TuyÕn quan tr¾c
Bæng §iÒn
B¸ch ThuËn
T©n LËp
Hình 3. Sơ đồ bố trí hệ thống GGA và giếng 
quan trắc tại K160÷161 đê Tả Hồng
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 39 
Bảng 1. Lƣu lƣợng tính toán của hệ thống giếng giảm áp 
Mực Độ hạ thấp Lưu lượng thoát Q, l/s 
nước lũ S, m G1 G2 G3 G4 G5 
BĐII 0.47 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 
BĐIII 0.56 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 
ĐL 1.22 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 
4. KẾT QUẢ QUAN TRẮC 
Công tác quan trắc địa chất thuỷ văn và các 
thông số kỹ thuật của hệ thống GGA được thực 
hiện trong mùa lũ năm 1996, 2003, 2004. Lưu 
lượng thoát của mỗi giếng được đo trực tiếp tại 
cửa thoát của giếng. Mực nước áp lực (MNAL) 
trong tầng chứa nước dưới tầng phủ được đo tại 
các giếng quan trắc và giếng nước sinh hoạt. 
Kết quả quan trắc lưu lượng thoát và độ hạ thấp 
MNAL của giếng được trình bày ở bảng 2&3. 
Bảng 2. Lƣu lƣợng thoát của hệ thống giếng đào giảm áp ứng với các mức lũ 
Thời gian Mức Q, l/s 
quan trắc lũ G1 G2 G3 G4 G5 
 BĐII 0,08 0,03 0,13 0,12 0,11 
Mùa lũ 1996 BĐIII 0,09 0,05 0,12 0,13 0,14 
 ĐL 0,21 0,09 0,31 0,32 0,30 
 BĐII 0,05 0,02 0,06 0,08 0,09 
Mùa lũ 2004 BĐIII 0,05 0,03 0,07 0,09 0,11 
 ĐL 0,07 0,04 0,09 0,10 0,12 
Bảng 3. Độ hạ thấp mực nƣớc áp lực (S, m) của hệ thống GGA ứng với các mức lũ 
Thời gian 
quan trắc 
Mực 
lũ 
Khoảng cách từ tim đê ( L, m) 
24 m 
(QS1) 
47 m 
(QS2) 
62 m 
(QS3) 
96 m 
(QS4) 
171 m (QS5) 
 BĐII 0,25 0,33 0,25 0,15 0,08 
Mùa lũ 1996 BĐIII 0,31 0,40 0,31 0,20 0,11 
 ĐL 0,64 0,86 0,65 0,40 0,20 
 BĐII 0,16 0,20 0,16 0,10 0,05 
Mùa lũ 2004 BĐIII 0,20 0,25 0,20 0,13 0,07 
 ĐL 0,26 0,33 0,27 0,17 0,09 
5. HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG GIẾNG 
GIẢM ÁP 
Kết quả thực tế cho thấy, GĐGA là giải pháp 
có hiệu quả tốt, trong một khoảng thời gian dài 
trong khu vực nền đê được xử lý không còn xuất 
hiện mạch đùn. GĐGA dễ thi công, giá thành rẻ. 
Tuy nhiên kết quả quan trắc ở bảng 2 cũng cho 
thấy, lưu lượng thoát thực tế của giếng đạt thấp 
hơn khá nhiều so với số liệu tính toán ban đầu và 
giảm dần không đồng đều. Theo số liệu quan trắc 
năm 1996, trong 5 giếng đã thi công, có 3 giếng 
đạt lưu lượng Q > 0,30l/s, 1 giếng đạt 0,21l/s và 1 
giếng chỉ đạt 0,09l/s. Hầu hết các giếng có lưu 
lượng thoát đạt 55%80% lưu lượng tính toán, có 
giếng chỉ đạt 22%. Khả năng thoát nước của giếng 
cũng suy giảm theo thời gian (bảng 2). Sau 8 năm 
(từ 1996 đến 2004), lưu lượng thoát của giếng chỉ 
còn 16%54% lưu lượng tính toán. Độ hạ thấp 
MNAL của giếng phụ thuộc vào mực nước lũ, vị 
trí, khoảng cách và “tuổi thọ” của giếng. Ở mức 
đỉnh lũ năm 1996, thời điểm hệ thống giếng xây 
dựng được 1 năm, MNAL tại vị trí chân đê giảm 
được 0,64m, ở gần giếng giảm 0,86m, cách tim đê 
về phía đồng 172m giảm được 0,2m. 
Năm 1996 ở mức lũ 4.51m, MNAL tại chân 
đê giảm được 0,31m, ở gần giếng giảm được 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 40 
0.40m. Nhưng đến năm 2004 với mức lũ 4,58m, 
MNAL tại chân đê chỉ giảm được 0,20m, ở gần 
giếng giảm được 0,25m. Rõ ràng, hiệu quả giảm áp 
của hệ thống giếng có sự suy giảm theo thời gian. 
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
25 50 75 100 125 150 175 200
Kho¶ng c¸ch tõ tim ®ª (L, m)
H, m
MN ®o ¸p n¨m 1996 MN ®o ¸p n¨m 2004
Hình 2. Đường hạ thấp mực nước áp lực theo mặt cắt ngang tuyến giếng giảm áp ở mức lũ BĐIII 
Để nhìn nhận cụ thể hơn về hiệu quả hoạt động 
của hệ thống GGA theo thời gian, đã sử dụng 
phần mềm Visual Modflow phiên bản 4.2.0.151 
mô phỏng hệ thống GGA trong mô hình địa hệ 
TNKT dải ven đê theo mô hình bài toán thấm 3D. 
Kết quả mô hình đã xác lập được trường phân bố 
áp lực thấm, phễu hạ thấp MNAL ở nền đê ứng 
với từng thời điểm lũ (hình 3). Hình dạng, kích 
thước của phễu phụ thuộc vào mức lũ và khả năng 
thoát nước của hệ thống giếng. Dùng phương 
pháp chập bản đồ phiễu hạ thấp MNAL tại từng 
thời điểm (thiết kế, 1996, 2004) với bản đồ 
MNAL cho phép, dễ dàng xác định được phạm vi 
(diện tích) có nguy cơ phát sinh BDT tương ứng ở 
từng thời điểm. Tổng hợp loạt bản đồ này cho 
phép thành lập được bản đồ đánh giá hiệu quả của 
hệ thống GGA theo thời gian (hình5). Đây là bức 
tranh rất trực quan về hiệu quả của hệ thống GGA. 
Tại thời điểm sau 1 năm hoạt động (năm 1996), 
phạm vi được đảm bảo ổn định thấm chỉ đạt 76% 
so với thiết kế ban đầu và sau 8 hoạt động (từ 
1996 đến 2004), phạm vi có nguy cơ phát sinh 
BDT gia tăng 21%. Như vậy, sự suy giảm hiệu 
quả của hệ thống giếng theo thời gian là rất rõ 
ràng. Nguyên nhân chủ yếu do keo sắt kết tủa, 
dính bám và bụi sét làm tắc tầng lọc. Phương pháp 
tính toán, khối lượng khảo sát còn hạn chế chưa 
phản ánh đầy đủ cấu trúc địa chất phức tạp ở nền 
đê là yết tố dẫn đến hiệu quả tính toán còn chưa 
sát với thực tế. 
 Chú giải: tuyến đê; 2.5 đường đẳng mực nước áp lực thực tế; 
 2.7 đường đẳng mực nước áp lực cho phép 
Hình 3. Phễu hạ thấp mực nước áp lực của hệ thống GGA ở mức lũ BĐII 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 41 
4Khi cã GGA theo tÝnh to¸n lý thuyÕt : 
Khi cã GGA theo quan tr¾c n¨m 2004 : 
Khi kh«ng cã giÕng gi¶m ¸p :
Ph¹m vi ph¸t sinh BDT :
3 +2 +1 +
Khi cã GGA theo quan tr¾c n¨m 1996 :
2 + 3 +
3 + 4
4
4
2
4
3
1
S«
n
g
 h
å
n
g
Khu d©n sinh
Kªnh dÉn 
S«ng
§ª chÝnh
Chó gi¶i :
§ª bèi
Bæng ®iÒn
B¸ch thuËn
Hình 5. Sơ đồ đánh giá hiệu quả của hệ thống giếng giảm áp theo thời gian 
6. KẾT LUẬN 
- GĐGA là giải pháp mang lại hiệu quả tốt, dễ 
thi công, giá thành rẻ. Tuy nhiên, hiệu quả thoát 
nước và giảm áp của GGA suy giảm theo thời 
gian. Nguyên nhân chủ yếu do keo sắt dính bám 
và bụi sét làm tắc tầng lọc. Để đảm bảo an toàn 
cho công trình, cần định kỳ bảo dưỡng hệ thống 
giếng theo đúng kỹ thuật. 
- Những nơi nền đê có tầng chứa nước nằm 
nông, sử dụng giải pháp GĐGA là phù hợp. Nên 
mở rộng giải pháp này ở nơi có điều kiện thích 
hợp, đồng thời có thể kết hợp với TPA có chiều 
rộng, chiều dày phù hợp để nâng cao hiệu quả xử 
lý BDT ở nền đê. Khi sử dụng giải pháp này, cần 
khảo sát, thu thập đầy đủ, chính xác các tài liệu 
môi trường địa chất nền đê. 
- Trong điều kiện thích hợp nên kết hợp GGA 
làm giếng khai thác nước thường xuyên để cung 
cấp nước cho sinh hoạt của dân cư và tưới. Như 
thế sẽ có tác dụng giảm hiện tượng kết tủa gây tắc 
giếng, nâng cao hiệu quả của giếng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 [1]. Tạ Văn Kha, Vũ Cao Minh (1997), Một 
số kết quả bước đầu nghiên cứu hiệu quả hạ 
thấp áp lực nước ngầm bằng giếng giảm áp, 
Các báo cáo khoa học, Hội nghị khoa Địa chất 
công trình với sự nghiệp Cộng nghiệp hoá - 
Hiện đại hoá đất nước, Hà Nội. 
[2]. Bùi Văn Trường (2004), Nghiên cứu, 
đánh giá khả năng ổn định thấm nền đê sông 
tỉnh Thái Bình, Báo cáo đề tài khoa học cấp 
tỉnh, Thái Bình. 
[3]. Bùi Văn Trường, Phạm Văn Tỵ (2008), 
Biến dạng thấm nền đê sông tỉnh Thái Bình và 
một số kết quả nghiên cứu, Báo cáo tuyển tập 
công trình khoa học, Hội thảo khoa toàn quốc Tai 
biến địa chất và giải pháp phòng chống, Hà Nội. 
[4]. Bùi Văn Trường, Phạm Văn Tỵ (2009), 
Nghiên cứu, dự báo biến dạng thấm ở nền đê 
sông tỉnh Thái Bình bằng phương pháp mô hình 
không gian, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - 
Địa chất số 25/01-2009, Hà Nội. 
[5]. TCVN 8413 : 2010 Công trình thủy lợi – 
Vận hành và bảo dưỡng hệ thống giếng giảm áp 
cho đê. 
[6]. TCVN 9157 : 2012 Công trình thủy lợi – 
Giếng giảm áp – Yêu cầu thi công, kiểm tra và 
nghiệm thu. 
[7]. Waterloo Hydrogeologic, Visual 
Modflow 4.2.0.151, Canada. 
Người phản biện: PGS.TS. ĐOÀN THẾ TƯỜNG