Nghiên cứu độ ổn định và dịch chuyển của tường kè bê tông cốt thép dưới tác động của tải trọng và thủy triều khu vực TP cần thơ

Nghiên cứu độ ổn định và dịch chuyển của tường kè bê tông cốt thép dưới tác động của tải trọng và thủy triều khu vực TP cần thơ Nghiên cứu độ ổn định và dịch chuyển của tường kè bê tông cốt thép dưới tác động của tải trọng và thủy triều khu vực TP cần thơ Nghiên cứu độ ổn định và dịch chuyển của tường kè bê tông cốt thép dưới tác động của tải trọng và thủy triều khu vực TP cần thơ

MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC I LỜI CAM ĐOAN III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT V ABSTRACT VI MỤC LỤC VII DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT IX DANH SÁCH CÁC HÌNH X DANH SÁCH CÁC BẢNG XII CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1Giới thiệu 1.1.1Hiện trạng vụ sạt lở bờ kè khu vực thành phố Cần Thơ: 1.1.2Nguyên nhân khách quan: 1.1.3Nguyên nhân chủ quan: 1.1.4Các nghiên cứu tương tự nước: 1.1.5Các nghiên cứu tương tự nước: 1.1.6Tính cấp thiết đề tài 1.2MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.2.1Mục tiêu nghiên cứu 1.2.2Nội dung nghiên cứu 1.2.3Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG KÈ BTCT 2.2CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ÁP LỰC LÊN TƯỜNG 2.2.1Các loại áp lực đất điều kiện sản sinh chúng 2.2.2Tính áp lực đất theo lý thuyết W.J.W.Rankine 2.2.3Áp lực mực nước ngầm lên mặt tường 2.2.4Áp lực tác dụng lên tường số trường hợp riêng 10 2.3CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG PLAXIS 13 2.3.1Mơ hình vật liệu 13 2.3.2Các thông số mơ hình Plaxis 15 2.4GIỚI THIỆU CÁC MƠ HÌNH 18 VII 2.4.1Mơ hình ứng xử đất Mơ hình Morh-Coulomb 18 2.4.2Mơ hình ứng xử đất Mơ hình Hardning-Soil 25 2.4.3Sử dụng thông số tương quan từ thí nghiệm trường 29 2.5 ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU KẾT CẤU 33 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 34 3.1 MƠ TẢ CƠNG TRÌNH KHẢO SÁT 34 3.1.1 Điều kiện địa chất Thủy văn công trình khảo sát 35 3.1.2 Thơng số, đặc điểm tường kè BTCT với cọc BTCT gia cường cơng trình khảo sát 35 3.2 SỰ CỐ DỊCH CHUYỂN TẠI CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 35 3.3 MƠ HÌNH PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BIẾN DẠNG CỦA CƠNG TRÌNH 40 3.4 CÁC DỮ LIỆU, THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 41 3.4.1Các số liệu thu thập từ thực tế 41 3.4.2Các thơng số đầu vào để phân tích mơ 44 3.5 CÁC TRƯỜNG HỢP MÔ PHỎNG 47 3.5.1Mơ hình theo thiết kế ban đầu – Mực nước sơng cao 48 3.5.2Mơ hình theo thiết kế ban đầu – Mực nước sông thấp 49 3.5.3Tương quan kết dịch chuyển Plaxis kết quan trắc thực tế tường kè gặp cố 51 3.5.4Các trường hợp mô để so sánh ứng xử cọc mơ hình đề xuất 53 CHƯƠNG 4KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 VIII DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTCT Bê tông cốt thép ĐBSCL Đồng sông Cửu Long TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam PTHH Phần tử hữu hạn E Môđun đàn hồi đất E0 Mô đun biến dạng đất Ea Tổng áp lực đất chủ động xác định từ hiệu áp lực đất bị động áp lực đất chủ động toàn chiều sâu trường Ei Môđun đàn hồi ban đầu Et Môđun đàn hồi tiếp tuyến E20, E25 Môđun đàn hồi cát tuyến e Hệ số rỗng đất [F]e Lực nút tương đương phần tử hữu hạn (PTHH) [F]s Véctơ lực nút tương đương kết cấu rời rạc G Mô đun đàn hồi trượt si Độ cứng kháng cắt chuẩn ban đầu N Giá trị thể tích riêng đất cố kết bình thường [N] Ma trận đạo hàm riêng trường chuyển vị PTHH OCR Hệ số cố kết đất P Tải trọng gây chuyển vị δ p Áp lực đất thực tác dụng lên tường σc Ứng suất tiền cố kết đất Rf Độ huy động phá hoại v Thể tích đặc trưng εe Biến dạng đàn hồi εp Biến dạng dẻo εv Biến dạng thể tích [ε] Véctơ biến dạng tỷ đối γn Trọng lượng riêng đất lớp thứ n γw Trọng lượng riêng nước φ Góc ma sát đất, góc ma sát tiếp xúc φn Góc ma sát đất lớp thứ nx φm, ψm Góc ma sát góc giãn nở huy động đất ψ Góc giãn nở đất λ Nhân tử dẻo μ Hệ số Poisson μt Hệ số Poisson tiếp tuyến μ0 Hệ số biến dạng ngang đất σ1 - σ3 Độ lệch ứng suất τ Ứng suất cắt tiếp xúc IX DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Tường kè trọng lực Hình 2.2 Áp lực đất tác dụng vào tường kè Hình 2.3 Mặt trượt mái dốc Hình 2.4 Sơ đồ tính theo lý thuyết Coulomb Hình 2.5 Tính áp lực đất chủ động W.J.W Rankine Hình 2.6 a)Tường kè dịch chuyển ngoài; b) Đất cát; c) Đất sét Hình 2.7 Tính áp lực đất bị động W.J.W.Ranline Hình 2.8 Áp lực nước tác dụng vào tường Hình 2.9 Áp lực đất có nước ngầm 11 Hình 2.10 Áp lực đất không đồng .12 Hình 2.11 Quan hệ ứng suất biến dạng mơ hình đàn hồi dẻo 19 Hình 2.12 Mặt giới hạn Mohr-Coulomb khơng gian ứng suất tĩnh 22 Hình 2.13 Xác định Eref từ thí nghiệm trục có nước 23 Hình 2.14 Xác định Eoed từ thí nghiệm nén cố kết 24 Hình 2.15 Quan hệ ứng suất biến dạng Hyperbol 26 Hình 2.16 Mặt chảy biến dạng trượt tiến mặt Mohr-Coulomb 27 Hình 2.17 Mặt mũ chi phối biến dạng thể tích nén đẳng hướng 28 Hình 2.18 Xác định 50 qua thí nghiệm nén trục nước 31 Hình 2.19 Xác định qua thí nghiệm nén cố kết 32 Hình 3.1 Hình ảnh thực tế khe lún trái phân đoạn dịch chuyển 36 Hình 3.2 Hình ảnh sụp cát đắp phía phân đoạn dịch chuyển .36 Hình 3.3 Hình ảnh thực tế khe lún phải phân đoạn dịch chuyển 37 Hình 3.4 Mặt vị trí điểm quan trắc dịch chuyển bờ Bắc, công ty CP Sông Hồng Tây Đô (2014) 37 Hình 3.5 Biểu đồ so sánh độ dích chuyển điểm 4-5-6-7, Cơng ty CP Sông Hồng Tây Đô (2014) 38 Hình 3.6 Mơ hình phân tích tổng qt cơng trình 40 Hình 3.7 Mơ hình phân tích lưới cơng trình 40 Hình 3.8 Các số độ cứng chống uốn tương đương .46 Hình 3.9 Hình ảnh thơng số sau nhập vào Plaxis 48 Hình 3.10 Mặt cắt mô Tường kè BTCT với mực nước cao 48 Hình 3.11 Kết hệ số an toàn Tường kè BTCT mực nước cao theo thiết kế bàn đầu Msf =1,456 49 Hình 3.12Mặt cắt mơ Tường kè BTCT với mực nước thấp 49 Hình 3.13Áp lực nước Tường kè BTCT mực nước thấp 50 Hình 3.14Kết hệ số an tồn Tường kè BTCT mực nước thấp theo thiết kế bàn đầu Msf =0,976 50 Hình 3.15 Kết dịch chuyển Tường kè BTCT mực nước thấp 51 Hình 3.16 Biểu đồ so sánh hệ số an toàn tường kè BTCT mực nước sơng Cao, Thấp Trung bình 51 Hình 3.17 Mặt cắt mơ tường kè BTCT với hàng cọc xiên phía ngồi 53 X Hình 3.18 Mặt cắt mô tường kè BTCT với hàng cọc đứng kết hợp hàng cọc xiên phía ngồi .53 Hình 3.19 Mặt cắt mơ tường kè BTCT với hàng cọc xiên vào phía 54 Hình 3.20 Mặt cắt mơ tường kè BTCT với hàng cọc đứng kết hợp hàng cọc xiên vào .54 Hình 3.21 Biểu đồ so sánh hệ số an toàn trường hợp mơ phương án đóng cọc 55 Hình 3.22 Các trường hợp mơ so sánh chiều dài cọc tối ưu 56 Hình 3.23 Biểu đồ so sánh hệ số an tồn trường hợp mô phương án tăng chiều dài cọc 56 Hình 3.24 Biểu đồ tương quan hệ số an toàn với chiều dài cọc .57 Hình 3.25 Mặt cắt mặt trường hợp mô mật độ cọc 58 Hình 3.26 Biểu đồ so sánh hệ số an tồn trường hợp mơ phương án tăng mật độ cọc 59 Hình 3.27 Biểu đồ tương quan hệ số an toàn với mật độ cọc 59 Hình 3.28 Các trường hợp mơ để tìm góc đóng cọc phù hợp 60 Hình 3.29 Biểu đồ so sánh hệ số an tồn trường hợp mơ phương án góc nghiêng cọc 61 Hình 3.30 Biểu đồ tương quan hệ số an toàn với góc nghiêng cọc 61 Hình 3.31 Biểu đồ lực cắt lớn lực moment uốn lớn cọc tất trường hợp 62 XI DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Thống kê tuyến kè Cần Thơ Bảng Đặc trưng vật liệu đất mơ hình Morh-Coulomb 19 Bảng Đặc trưng vật liệu đất mơ hình Hardening-Soil 31 Bảng Bảng số liệu quan trắc dịch chuyển tường kè, Công ty CP Sông Hồng Tây Đô (2014) 38 Bảng Bảng thông số chiều dày lớp đất số hố khoan .41 Bảng Bảng thông số chiều dày lớp đất số hố khoan .41 Bảng Bảng thông số chiều dày lớp đất số hố khoan .42 Bảng Bảng thông số chiều dày lớp đất số hố khoan .43 Bảng Bảng thông số chiều dày lớp đất số hố khoan .44 Bảng 10 Bảng tổng hợp Số liệu đầu vào nhập vào Plaxis vật liệu Soil & Interfaces 47 Bảng 11 Bảng tổng hợp Số liệu đầu vào nhập vào Plaxis vật liệu Plates 47 Bảng 12 Bảng tổng hợp Số liệu trường hợp mô mật độ cọc 58 XII CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Hiện trạng vụ sạt lở bờ kè khu vực thành phố Cần Thơ: Cần Thơ trung tâm ĐBSCL, thuộc vùng sông nước, chịu ảnh hưởng trực tiếp triều cường Sông Hậu nước từ Campuchia đổ với dòng chảy mạnh có nhiều năm cao độ mực nước đo trạm 2,08 – 2,1m (10/10/2014 theo Trung tâm khí tượng thủy văn thành phố Cần Thơ) so với cao độ trung bình thành phố 1,00 – 2,00m nên thành phố Cần Thơ thường xuyên ngập diện rộng, điển hình đường Hai Bà Trưng, Đại lộ Hịa Bình, đường 30/4, đường Ngơ Quyền, đường Lý Tự Trọng… Đây nguyên tố ảnh hưởng đến bề mặt cơng trình đường xá, bờ kè, hệ thống nước Khác với tỉnh phía Bắc, thành phố Cần Thơ tỉnh phía Nam thường bố trí khu dân cư trục giao thơng dọc theo bờ sơng, tác động tải trọng triều cường nên đường xá, đê, kè dễ bị sạt lở Ngoài tác động bộ, đường xá khu dân cư ven sông, bờ kè cịn chịu ảnh hưởng đợt sóng tần ghe thuyền tạo nên Năm 1930, Pháp xây dựng đường rải đá dọc theo sơng Xóm Chài Rạch Cái Sâu, đường Ơ Mơn – Cờ Đỏ, đường Kinh Cùng – Một Ngàn… tuyến đường đá hồn tồn biến lý Vùng đất thành phố Cần Thơ vùng đất kiến tạo, nên kết cấu đất yếu, góc chùi lớn, chí có tượng dịng chảy lòng đất, tạo nên dịch chuyển bờ kè sạt lở đất khu dân cư, điển hình sạt lở đất chợ An Nghiệp (gần cầu Nhị Kiều) chợ Cái Răng (gần cầu Cái Răng) làm hàng chục nhà bị sập đổ xuống sơng, có nhiều người chết tích Thành phố Cần Thơ thành phố phát triển, thành phố trung tâm Đồng Bằng Sông Cửu Long, nhu cầu phát triển sở hạ tầng ngày cao Các khu vực ven nhánh sông Cần Thơ bờ kè đơn sơ, nhà lưỡng cư Để mang lại an toàn vẻ đẹp mỹ quan đô thị cho Thành Phố Cần Thơ khu vực ven sông dần thay tường kè Bê Tông Cốt Thép Để giải tỏa hộ dân sống tình trạng nguy hiểm nguy sạt lở nhà lưỡng cư ven nhánh sơng Cần Thơ, quan chức chọn phương án kè bê tông cốt thép để ổn định bờ sông mang lại mỹ quan thịcho thành phố Tuy nhiên, chi phí thi công tường kè bê tông cốt thép cao, nên từ việc triển khai khảo sát thiết phương án thiết kế chủ đầu tư thường cắt giảm chọn phương án rẻ tiền Điển hình xuất đoạn kè bê tơng cốt thép khu vực thành phố Cần Thơ bị sạt nghiêm trọng, phương án chí phí khắc phục cao, ngược với tiêu chí ban đầu Từ ta thấy việc khảo sát thiết kế mang tính chất sơ sài, phương án thiết kế chi phí thấp, độ an tồn khơng đảm bảo hệ số an tồn khơng dự đốn hết bất cập xảy trình sử dụng thi công Nguyên nhân khách quan: Từ trước năm 1975, thành phố Cần Thơ khơng có bờ kè tiêu chuẩn, có vài chục mét bờ kè tạm cơng viên Ninh Kiều, nên tượng sạt lở, xói mịn khơng tránh khỏi Theo đồ địa chất Việt Nam, kiến tạo địa chất thành phố Cần Thơ không đồng nhất, nên việc sạt lở cục việc thường xuyên xảy khiến đời sống tính mạng người dân ven sơng thường xun bị đe dọa Vấn đề sạt trượt xảy hầu hết tuyến kè xây dựng - thống kê tuyến kè bị trượt, lập bảng chi tiết chiều dài tuyến kè, chiều cao, mơ hình kè, độ dịch chuyển, biến dạng, sạt trượt Bảng Thống kê tuyến kè Cần Thơ TÊN BỜ KÈ BTCT BẢNG THỐNG KÊ CÁC TUYẾN KÈ CẦN THƠ DỊCH CHUYỂN CHIỀU DÀI MỨC ĐẦU TƯ TRUNG (m) BÌNH (cm) SẠT TRƯỢT Kè rạch Cái Khế (CP20) Toàn tuyến 1.850 m Toàn tuyến 122 tỉ 1-6 cm Phân đoạn 30 - 40 cm Kè Xáng Thổi Toàn tuyến 5.250 m Toàn tuyến 100 tỉ 1-3 cm Khơng có Kè Rạch Tham Tướng (CP19 CP21) Toàn tuyến 4.200 m Toàn tuyến 140 tỉ 1-3 cm Khơng có Kè Cái Răng Phía Đơng 5.490 m (thuộc dự án Kè Sơng Phía Tây 4.781 m Cần Thơ) Kè chống sạt lở khu vực Chợ Mỹ Khánh (thuộc dự án Kè Sông Cần Thơ) KÈ BÚN XÁNG Phía Đơng 800 tỉ (415 vốn ODA + 385 vốn đối ứng) 1-12 cm Đoạn dài, sạt nhiều lần Thuộc Phía Đơng dự án kè sơng Cần Thơ, dài 750 m Phía Tây 382 tỉ Chuẩn bị thi cơng Tồn tuyến 5.300 m Khoảng 500 tỉ Chuẩn bị thi công Nguyên nhân chủ quan: Ở đoạn kè bị sạc lở, mô tả lý thuyết thực tiễn đơn vị thiết kế để giải thích khắc phục, khơng giải triệt để dịch chuyển tương lai + Về mặt lý thuyết: khơng đưa mơ hình tính xác để giải thích dự đốn độ dịch chuyển kè tác động tải trọng thủy triều + Về mặt thực tiễn: không đưa giải pháp triệt để giảm thiểu độ dịch chuyển kè, không đưa thiết kế đắn để chống lại dịch chuyển kè tương lai Từ làm tăng chi phí xây dựng bờ kè mà không đem lại hiệu tối ưu chống sạc lở dịch chuyển bờ kè tác động kể Với nguyên nhân khách quan, chủ quan nêu trên, ta phải nghiên cứu phân tích đánh giá lại, từ khuyến cáo thơng số hệ số an tồn, giải pháp gia cường cho thiết kế bờ kè khu vực thành phố Cần Thơ nói riêng ĐBSCL nói chung Các nghiên cứu tương tự nước: Lê Văn Tuấn & cộng (2015) đề xuất số giải pháp kết cấu cơng trình kè ngăn chặn hiệu tượng biển lấn khu vực xói lở trọng điểm bờ biển tỉnh Trà Vinh khu vực có điều kiện tương tự, từ ta tham khảo phương hướng tìm giải pháp để định hướng phát triển mơ hình tường kè BTCT Ngơ Văn Dũng (2013) trình bày vài phương pháp xác định lưu lượng nước thấm vào hố móng xây dựng cơng trình ven sông & bờ biển, nhằm giúp cho người thi công chủ động vấn để chọn lựa thiết bị tiêu nước, bảo đảm cho công tác thi cơng an tồn Ngơ Đức Trung, Võ Phán (2011) phân tích nguyên nhân ảnh hưởng dự báo chuyển vị tường chắn đất, từ ta phân tích ngun nhân cho bờ kè BTCT Nguyễn Trường Huy (2015) nghiên cứu tác động địa chất lên vách cứng, từ ta tham khảo đánh giá tác động địa chất lên tường bờ kè BTCT Lê Mạnh Hùng & cộng (2015) mô tả đánh giá tình hình xói lở Nam nêu lên nguyên nhân, biện pháp bảo vệ có tường kè BTCT Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Bửu Anh Thư (2014) nghiên cứu xác định áp lực đất phù hợp cho hệ vách cứng hố đào sâu, từ ta tham khảo cho tường kè BTCT Châu Ngọc Ẩn, Lê Văn Pha (2007) tính tốn hệ kết cấu bảo vệ hố móng sâu phương pháp xét làm việc đồng thời đất kết cấu Từ cho ta thấy làm việc đồng thời đất kết cấu tường Các nghiên cứu tương tự nước: Donald G Anderson (2008) cung cấp phương pháp phân tích thiết kế cho thiết kế địa chấn tường chắn, sườn, kè, báo cáo chi tiết quy trình thiết kế, kiến nghị thơng số kỹ thuật kèm ví dụ minh họa thiết kế, từ ta tham khảo cho tường kè BTCT Jonathan T.H WU cộng (1991) báo cáo đánh giá, phân tích ổn định tường tường chắn đất, từ đưa phương án thiết kế hiệu Ta tham khảo ổn định tường chắn đất so với tường kè BTCT Tính cấp thiết đề tài Khảo sát nghiên cứu nước kể cho thấy chưa có nghiên cứu kiểm tra ổn định tường bờ kè gia cường cọc BTCT theo điều kiện địa chất thủy văn tỉnh Cần Thơ Ngoài ra, nghiên cứu ứng xử bờ kè gia cường cọc BTCT nhằm tối ưu thông số cọc BTCT tường kè chưa phổ biến Các nghiên cứu đề xuất phương án cọc xiên nhằm gia tăng ổn định bờ kè chưa tìm thấy nghiên cứu nước, từ cho thấy tính cấp thiết đề tài 1.2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu mơ hình mơ số Đề xuất phương án thiết kế, phương pháp thi công phù hợp cho tường kè BTCT khu vực thành phố Cần Thơ Nội dung nghiên cứu Thu thập điều kiện địa chất, mực nước khu vực sơng có bờ kè Cần Thơ, vẽ, số liệu tường kè BTCT, nhật ký dịch chuyển công trình khảo sát Từ cơng trình gặp cố thực tế, ta mơ lại cơng trình phần mềm Plaxis qua số liệu thực tế địa chất cơng trình, nhật ký dịch chuyển Dựa vào mơ hình Plaxis để mơ trường hợp phương án thiết kế Xác định ảnh hưởng phương án bố trí cọc BTCT đến độ dịch chuyển bờ kè BTCT Tính tốn đề xuất thơng số cọc bờ kè nhằm tối ưu làm việc, giảm thiểu độ dịch chuyển Phương pháp nghiên cứu a) Thống kê thu thập số liệu b) Mô số phương pháp PTHH (Plaxis) Hình 3.15 Kết dịch chuyển Tường kè BTCT mực nước thấp Tương quan kết dịch chuyển Plaxis kết quan trắc thực tế tường kè gặp cố Hình 3.16 Biểu đồ so sánh hệ số an toàn tường kè BTCT mực nước sơng Cao, Thấp Trung bình 51 Sau chạy kết cho mơ hình tường kè BTCT mực nước khác ta thấy hệ số an toàn Mfs mực nước cao nhất, mực nước trung bình mực nước thấp 1.456, 1.235 0.976 Bên cạnh đó, mực nước thấp nhất, ta có kết dịch chuyển 470mm, tương đương với dịch chuyển lớn cố tường kè thực tế 420mm Vì thế, mực nước thấp mực nước gây nguy hiểm cho tường kè Do đó, trường hợp mơ để tìm phương án thiết kế đề xuất, ta sử dụng mực nước thấp 52 Các trường hợp mô để so sánh ứng xử cọc mơ hình đề xuất 3.5.4.1 Mơ để tìm phương án đóng cọc tối ưu  Trường hơp có hàng cọc xiên phía ngồi tường kè: Hình 3.17 Mặt cắt mơ tường kè BTCT với hàng cọc xiên phía ngồi  Trường hợp có hàng cọc bên đứng & hàng cọc bên ngồi xiên ra: Hình 3.18 Mặt cắt mô tường kè BTCT với hàng cọc đứng kết hợp hàng cọc xiên phía ngồi 53  Trường hợp có hàng cọc xiên vào phía tường kè: Hình 3.19 Mặt cắt mơ tường kè BTCT với hàng cọc xiên vào phía  Trường hợp có hàng cọc bên đứng & hàng cọc bên xiên vào Hình 3.20 Mặt cắt mơ tường kè BTCT với hàng cọc đứng kết hợp hàng cọc xiên vào 54  So sánh hệ số an tồn trường hợp mơ phương án đóng cọc: Hình 3.21 Biểu đồ so sánh hệ số an tồn trường hợp mơ phương án đóng cọc Dựa vào biểu đồ trên, ta có hệ số an tồn cho trường hợp mơ là: - Trường hợp tường kè BTCT với hàng cọc đứng (theo thiết kế) có Msf = 0.976 - Trường hợp tường kè BTCT với hàng cọc xiên phía ngồi có Msf = 0.982 - Trường hợp tường kè BTCT với hàng cọc đứng kết hợp hàng cọc xiên phía ngồi có Msf = 1.018 - Trường hợp tường kè BTCT với hàng cọc xiên vào có Msf = 0.972 - Trường hợp tường kè BTCT với hàng cọc đứng kết hợp hàng cọc xiên vào có Msf = 1.002 Ta thấy trường hợp tường kè BTCT có hàng cọc đứng kết hợp với hàng cọc xiên có hệ số an tồn Msf = 1.018 cao Thêm vào đó, phương án 55 phương án thường đơn vị thi công sử dụng, trường hợp mơ ta sử dụng phương án đóng cọc 3.5.4.2 Mơ để tìm tỉ lệ chiều cao tường chiều dài cọc tối ưu 1:7 1:8 1:10 3:35 3:40 Hình 3.22 Các trường hợp mơ so sánh chiều dài cọc tối ưu  So sánh hệ số an tồn trường hợp mơ chiều dài cọc: Hình 3.23 Biểu đồ so sánh hệ số an tồn trường hợp mơ phương án tăng chiều dài cọc 56 Tỉ lệ 3:40 Tỉ lệ 3:35 Tỉ lệ 1:10 Tỉ lệ 1:8 Tỉ lệ 1:7 Hình 3.24 Biểu đồ tương quan hệ số an toàn với chiều dài cọc Ta thấy trường hợp tường kè BTCT có hàng cọc đứng kết hợp với hàng cọc xiên với cọc dài 40m có hệ số an toàn Msf = 1.433 cao Tuy nhiên, chiều dài tăng 200% so với thiết kế mà hệ số an tồn Msf tăng có 140,628% Nên trường hợp cọc với chiều dài 40m khuyến cáo nên dùng, thực tế chi phí thi cơng cao 57 3.5.4.3 Mơ để tìm tỉ lệ đường kính cọc mật độ cọc tối ưu Hình 3.25 Mặt cắt mặt trường hợp mô mật độ cọc  So sánh hệ số an tồn trường hợp mơ mật độ cọc: Bảng 12 Bảng tổng hợp Số liệu trường hợp mô mật độ cọc Tỉ lệ 1:6 1:5 1:4 1:3 1:2 Khoảng cách cọc (m) 1,8 1,5 1,2 0,9 0,6 đ 66822 80187 100234 133645 200467 58 đ 2,22 × 10 2,67 × 10 3,33 × 10 4,44 × 10 6,66 × 10 Hình 3.26 Biểu đồ so sánh hệ số an toàn trường hợp mô phương án tăng mật độ cọc Tỉ lệ 1:2 Tỉ lệ 1:3 Tỉ lệ 1:4 Tỉ lệ 1:5 Tỉ lệ 1:6 Hình 3.27 Biểu đồ tương quan hệ số an toàn với mật độ cọc Ta thấy trường hợp tường kè BTCT thay đổi khoảng cách cọc để tăng mật độ cọc không làm tăng hệ số an toàn đáng kể so với hệ số an toàn cần thiết 1,4 TCVN 9152 : 2012 (2012) Do đó, mơ ta giữ nguyên thiết kế với mật độ cọc có khoảng cách 1.5m 59 3.5.4.4 Mơ để tìm tỉ lệ góc nghiêng đóng cọc phù hợp Ta thi cơng góc đóng cọc từ 7o đến 27o thực tế góc rộng khơng khả thi thi cơng 1:8 1:4 1:6 1:2 Hình 3.28 Các trường hợp mơ để tìm góc đóng cọc phù hợp  Trường hợp mơ phỏngđóng cọc với độ nghiêng1:8 (7o) Kết hệ số an toàn cọc đóng với độ nghiêng1:8 (7o), Msf = 1.433  Trường hợp mơ phỏngđóng cọc với độ nghiêng1:6 (9o) Kết hệ số an tồn cọc đóng với độ nghiêng 1:6 (9o), Msf = 1.499  Trường hợp mơ phỏngđóng cọc với độ nghiêng1:4 (14o) Kết hệ số an tồn cọc đóng với độ nghiêng1:4 (14o), Msf = 1.535  Trường hợp mơ phỏngđóng cọc với độ nghiêng 1:2 (27o) Kết hệ số an toàn cọc đóng với độ nghiêng1:2 (27o), Msf = 1.614 60  So sánh hệ số an toàn trường hợp mơ góc nghiêng cọc: Hình 3.29 Biểu đồ so sánh hệ số an tồn trường hợp mơ phương án góc nghiêng cọc Tỉ lệ 1:2 Tỉ lệ 1:4 Tỉ lệ 1:6 Tỉ lệ 1:8 Hình 3.30 Biểu đồ tương quan hệ số an toàn với góc nghiêng cọc Ta thấy trường hợp tường kè BTCT với góc nghiêng 1:2 (27o) có hệ số an toàn cao Dựa vào biểu đồ ta thấy từ tỉ lệ góc 1:6 (9o) đến 1:2 có tăng nhanh hệ số an toàn so với hệ số an toàn yêu cầu thiết kế 1,4 TCVN 9152 : 2012 (2012) 61 Tuy nhiên ta khuyến cáo sử dụng tỉ lệ góc 1:6 (9o) góc dễ thi công tỉ lệ 1:4 (14o) 1:2 (27o) Thép bố trí cho cọc Hình 3.31 Biểu đồ lực cắt lớn lực moment uốn lớn cọc tất trường hợp Dựa vào biểu đồ ta thấy: - Lực dọc trục lớn cọc -745/08 kN/m - Lực cắt lớn cọc -400.08 kN/m - Lực moment uốn lớn cọc 690.59 kNm/m Từ kết hình 3.31, ta thấy moment lớn nằm đoạn 1:5 chiều dài cọc 40m tương đương đoạn 8m (tương đương tỉ lệ 8:3 so với chiều cao tưởng kè BTCT) Lực cắt lớn nằm đoạn 1:10 chiều dài cọc tương đương 4m, thuộc khoảng 8m cọc BTCT Vì thiết kế, ta thiết kế gia cường thép cho đoạn đuôi cọc với chiều dài gấp 8:3 lần chiều cao tường kè BTCT, tránh nối thép đoạn cọc 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Ở chương 3, từ kết dịch chuyển thực tế thực so sánh chứng tương đồng thực tế mơ hình phân tích ổn định Từ làm tiền đề cho bước tìm phương án thiết kế phù hợp cho cọc BTCT tường kè khu vực Tp Cần Thơ phương án đóng cọc, chiều dài cọc, mật độ cọc, góc nghiêng cọc Ta so sánh tương đồng độ dịch chuyển dựa thực tế kết mô mực nước thấp Và sau so sánh trường hợp mực nước, ta xác định mực nước thấp mực nước gây nguy hiểm cho tường kè Từ đó, ta sử dụng mực nước thấp để thực mô nhằm tìm phương án phù hợp cho cọc thường kè BTCT khu vực Tp Cần Thơ Phương án dóng cọc phù hợp: phương án tường kè BTCT có hàng cọc đứng kết hợp với hàng cọc xiên có hệ số an tồn cao Chiều dài cọc đề xuất: tường kè BTCT có hàng cọc đứng kết hợp với hàng cọc xiên với cọc có chiều dài với tỉ lệ 3:40 (tỉ lệ chiều cao tường kè chiều dài cọc) Tuy nhiên phải tùy theo điều kiện kinh tế mà triển khai phương án chiều dài cọc Đối với mật độ cọc đề xuất: ta thấy trường hợp tường kè BTCT thay đổi khoảng cách cọc để tăng mật độ cọc khơng làm tăng hệ số an tồn đáng kể Do đó, ta giữ phương án mật độ cọc 1:5 (tỉ lệ dường kính cọc khoảng cách cọc) Góc nghiêng cọc đề xuất: trường hợp tường kè BTCT với góc nghiêng 1:2 (27o) có hệ số an toàn cao Tuy nhiên dựa vào biểu đồ tương quan hệ số an tồn với góc nghiêng cọc (Hình 3.32) ta thấy hệ số an tồn Mfs từ góc 1:8 lên góc 1:6 tăng cao, cịn từ góc 1:4 đến góc 1:2 tăng dần Thêm vào đó, góc 1:2 thực tế khó thi cơng.Vì góc 1:2 góc có hệ số an tồn cao góc 1:6 góc phù hợp để thiết kế cho tường kè BTCT 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc Ẩn, Lê Văn Pha (2007) Tính tốn hệ kết cấu bảo vệ hố móng sâu phương pháp xét làm việc đồng thời đất kết cấu Tạp Chí Phát Triển KH&CN, Tập 10, Trang 52-61 Cơng ty CP Sông Hồng Tây Đô (2014) Báo cáo kết quan trắc chuyển vị ngang cơng trình Cơng ty CP TMDV Xây Dựng Phương Đông (2014) Báo cáo khảo sát địa chất gói thầu CP20-2 Donald G Anderson (2008) Seismic Analysis and Design of Retaining Walls, Buried Structures, Slopes, and Embankments NCHRP Program Report 611 Dr Shen Rui Fu, Dr William Cheang (2011) Plaxis Couse Advanced Computational Geotechnics Singapore Jonathan T.H WU & his colleagues (1991) Analysis and design of geotextilerainforced earth walls parametric study amd preliminary design method University of Colorado at Denver Lê Mạnh Hùng & cộng (2015) Xói lở, bồi tụ bờ biển Nam Bộ từ Thành phố Hồ Chí Minh đến Kiên Giang - Nguyên nhân giải pháp bảo vệ Bài báo tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Thủy lợi, Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam, Trang 24-26 Ngô Đức Trung, Võ Phán (2011) Phân tích ảnh hưởng mơ hình đến dự báo chuyển vị biến dạng cơng trình hố đào sâu ổn định tường chắn Kỷ Yếu Hội nghị Khoa Học Công Nghệ lần Thứ 12, Trang 1-18 Ngơ Văn Dũng (2013) Tính tốn lưu lượng nước thấm vào hố móng thi cơng cơng trình dạng tuyến ven sơng bờ biển Luận văn Thạc sĩ Trường đại học Bách khoa Đà Nẵng Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Bửu Anh Thư (2014) Nghiên cứu phương pháp tính áp lực đất phù hợp cho tường vây hố đào sâu Tạp Chí KHCN xây dựng, số 1-2014 Nguyễn Trường Huy (2015) Nghiên cứu điều kiện địa kỹ thuật phục vụ thiết kế thi công hố đào sâu Luận án Tiến sĩ Viện khoa học công nghệ 64 TCVN 9152 : 2012 (2012) Công trình thủy lợi – Quy trình thiết kế cơng trình thủy lợi Bảng mục 6.2.9 ThS Lê Văn Tuấn & cộng (2015) Đề xuất số giải pháp kết cấu bảo vệ bờ biển phù hợp cho khu vực xói lở trọng điểm bờ biển tỉnh Trà Vinh Tạp chí KH&CN Thủy lợi, Trang 65 ... dự đoán độ dịch chuyển kè tác động tải trọng thủy triều + Về mặt thực tiễn: không đưa giải pháp triệt để giảm thiểu độ dịch chuyển kè, không đưa thiết kế đắn để chống lại dịch chuyển kè tương... phù hợp cho tường kè BTCT khu vực thành phố Cần Thơ Nội dung nghiên cứu Thu thập điều kiện địa chất, mực nước khu vực sơng có bờ kè Cần Thơ, vẽ, số liệu tường kè BTCT, nhật ký dịch chuyển cơng... Cần Thơ khu vực ven sông dần thay tường kè Bê Tông Cốt Thép Để giải tỏa hộ dân sống tình trạng nguy hiểm nguy sạt lở nhà lưỡng cư ven nhánh sơng Cần Thơ, quan chức chọn phương án kè bê tông cốt