Ứng dụng giải pháp mới trong gia cố kè đô thị ven sông

Bài viết Ứng dụng giải pháp mới trong gia cố kè đô thị ven sông giới thiệu khả năng ứng dụng của loại tường kè bê tông cốt thép trên nền cọc kết hợp tường cừ dự ứng lực bên dưới để giữ ổn định mái đắp của đường ven sông tại các khu đô thị. Phần mềm PLAXIS 3D được sử dụng để phân tích ổn định mái kè trước và sau khi gia cố.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP MỚI TRONG GIA CỐ KÈ ĐÔ THỊ VEN SÔNG Đỗ Tuấn Nghĩa Trường Đại học Thủy lợi, email: dotuannghia@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Ngày nay, khu đô thị xây dựng ngày nhiều Việt Nam Trong đó, nhiều thị xây dựng ven sông để tận dụng cảnh quan đẹp diện tích đất rộng lớn khu vực Tuy nhiên, đặc điểm địa chất ven sơng đất phù sa tích tụ từ hàng triệu năm với bề dày lớp đất yếu lớn, việc xử lý móng, kè cơng trình ven sơng trở nên khó khăn Điều thấy loạt khu thị ven sơng Sài Gịn, sông Đồng Nai, sông Tiền, sông Hậu, v.v Nhiều giải pháp kè gia cố sử dụng cho khu vực kè rọ đá, khung dầm bê tông kết hợp trồng cỏ; kè tường bê tông cọc xi măng đất; kè tường cọc khoan nhồi; v.v Mỗi giải pháp có điều kiện áp dụng riêng biệt phụ thuộc đặc tính kỹ thuật kinh tế chúng Mục đích nghiên cứu giới thiệu khả ứng dụng loại tường kè bê tông cốt thép cọc kết hợp tường cừ dự ứng lực bên để giữ ổn định mái đắp đường ven sông khu đô thị Phần mềm PLAXIS 3D sử dụng để phân tích ổn định mái kè trước sau gia cố Ngoài ra, kết phân tích so sánh với kết module SLOPE/W phần mềm GEOSTUDIO để chứng thực khả giữ ổn định hệ kết cấu TUYẾN KÈ TRONG NGHIÊN CỨU Tuyến kè nghiên cứu đoạn kè mái taluy đắp đường ven sông khu vực đô thị dọc sông Hậu, Cần Thơ Hình giới thiệu tổng mặt cơng trình với tổng diện tích 23 Vị trí mặt cắt kè nghiên cứu cọc C9 gồm hố khoan HK4, BS7, BS8 Mặt cắt địa chất cọc C9 chứa phần lớn đất loại sét (Hình 2) Trong đó, lớp lớp Thành phần lớp bùn sét pha, bùn sét, màu xám xanh đen, xám xanh, trạng thái chảy đến dẻo chảy Lớp có chiều dày thay đổi từ 2m đến 12.3m Kết thí nghiệm SPT lớp từ tới búa Phía lớp lớp 3, cát pha, đôi chỗ xen kẹp cát, màu xám đen, xám xanh, nâu vàng, xám nâu, trạng thái chảy đến dẻo, Nspt = ~ Lớp có bề dày thay đổi từ phía đồng (6m) phía sông (2m) Lớp bùn sét, bùn sét pha, đôi chỗ xen kẹp lớp cát mỏng, màu xám xanh đen, xám nâu, trạng thái chảy đến dẻo chảy Lớp gặp tất lỗ khoan với chiều dày lớp thay đổi từ 6.30m đến 25.50m Giá trị Nspt thay đổi phạm vi rộng từ đến Lớp sét, sét pha, đôi chỗ xen kẹp ổ cát, màu xám nâu, xám xanh đen, xám vàng-xám xanh, trạng thái dẻo mềm đôi chỗ dẻo cứng Lớp có chiều dày thay đổi từ 3.60m đến 31.20m, Nspt = ~ 19 Phía lớp lớp 6a Đây sét, sét pha, màu xám xanh, xám nâu - xám xanh, nâu vàng, trạng thái nửa cứng, đôi chỗ dẻo cứng với chiều dày lớp thay đổi từ 2m đến 9m Nhìn chung, địa chất phạm vi xây dựng kè sét yếu dày, có tính chất xây dựng kém, dễ ổn định Chỉ tiêu lý lớp đất sử dụng tính tốn tổng hợp Bảng Thông tin quan trắc mực nước sông mực nước max P2% +2.2m mực nước P95% -1.52m 214 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 neo tối thiểu vào lớp số Do đó, hiệu làm việc neo khơng cao Vì vậy, giải pháp đề xuất sử dụng Giải pháp kết hợp cừ dự ứng lực ngăn cung trượt sâu tường chắn bê tông ngăn trượt cục khối đất đắp Giải pháp bắt đầu áp dụng cho cơng trình Việt Nam Cụ thể, tường bê tơng cốt thép có bề dày 0.6m, chiều cao 6m, đáy rộng 4.6m, sườn dày 0.25m bố trí theo khoảng cách 3m Tường đặt hệ cọc PHC D600 gồm hàng cọc xiên (L = 35m, 1:6) hàng cọc đứng (L = 30m), khoảng cách 3m/cọc Tường cừ cừ dự ứng lực SW400a, dài 25m cắm vào lớp Phía ngồi sơng đắp bệ phản áp bao tải cát kết hợp lát đá bề mặt theo mái 1:3 Bệ phản áp giúp giữ ổn định chống xói cho bề mặt kè Vị trí nghiên cứu Hình Tổng mặt phạm vi kè nghiên cứu Kè BTCT Cát đắp Lớp Lớp Bao tải cát Lớp SW400a PHC D600 Lớp Tường btct Bảng Thông số đầu vào đất Lớp Đơn vị kN/m3 17.2 kN/m2 2000 0.35 kN/m 5.1 độ 3.7 Lớp 18.2 5000 0.3 6.4 22.6 Lớp 16.7 4000 0.35 12 10 Lớp 18.5 2000 0.35 15.2 9.8 Cọc Cừ Lớp 6a 19.8 6000 0.32 32.7 14.3 72.5m Thông số  E  c  Hình Mặt cắt địa chất cọc C9 giải pháp kè gia cố 6a Hình Mơ hình kè PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH GIẢI PHÁP GIA CỐ KÈ Do yêu cầu thi công đường ven sông, chiều cao san lấp lớn 5.9 m (từ cốt 3.2m tới +2.7m) Ngoài ra, chiều dày lớp đất yếu lớn nên mặt trượt dự đoán nằm sâu Các giải pháp xem xét áp dụng cho toán là: (1) tường trọng lực; (2) cừ dự ứng lực kết hợp neo; (3) tường trọng lực kết hợp cừ dự ứng lực cọc Giải pháp ngăn cung trượt sâu Giải pháp ngăn cung trượt sâu nhờ chiều dài cừ Tuy nhiên, giải pháp cần chiều dài neo lớn khoảng 40m để đặt bầu Để phân tích ổn định kè, phần mềm phần tử hữu hạn PLAXIS sử dụng Phương pháp phân tích dùng phần mềm phương pháp giảm cường độ đất Về bản, góc ma sát () lực dính đơn vị (c) đất giảm thông qua hệ số Msf thông số khác giữ nguyên Msf tăng c  giảm thể công thức Việc dẫn tới biến dạng toàn khối đất tăng gây ổn định hệ thống kè đất Hệ số ổn định hệ kè-đất giá trị Msf lớn phân tích 215 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Để mô đầy đủ hệ kè gồm tường bê tông cốt thép, cừ dự ứng lực, cọc rỗng D600, mơ hình không gian sử dụng nghiên cứu thể Hình Thơng số đầu vào đất tổng hợp Bảng Cừ DUL Mặt trượt dự đốn Hình Biểu đồ dịch chuyển gia tăng khối đất phân tích ổn định tuyệt đối chuyển vị nút lớn, điều có tác dụng thị cho thời điểm ổn định khối đất chuyển vị khối đất thực tế Kết phân tích ổn định theo PLAXIS cho trường hợp mực nước nước rút từ mực nước max tổng hợp Bảng Để so sánh, kết phân tích theo Geoslope dùng phương pháp cân giới hạn tổng hợp Dựa vào Bảng 2, ta thấy kết theo phương pháp tương đương lớn hệ số ổn định cho phép theo tiêu chuẩn TCVN 9902:2016 [1] với cơng trình cấp IV Do vậy, cơng trình kè đảm bảo yêu cầu giữ ổn định cho đất đắp bên khối đất phía Bảng Kết phân tích ổn định 1.3 Trường hợp PLAXIS GEOST UDIO [K] 1.1 MNN 1.21 1.20 1.20 Nước rút Max-Min 1.15 1.13 1.10 1.21 Msf 1.2 100 200 300 400 Chuyển vị (m) 500 600 KẾT LUẬN Hình Biểu đồ quan hệ Msf chuyển vị nút Kết phân tích ổn định trường hợp mực nước thể Hình Trong hình, phần dịch chuyển gia tăng hay tốc độ trượt khối đất thể phổ màu Dựa vào phổ màu ta thấy mặt trượt khối đất dự đoán phía phạm vi cừ dự ứng lực Lưu ý mặt trượt gia tăng chiều sâu cắm cừ khu vực nghiên cứu hệ số ổn định khối đất tăng theo Biểu đồ quan hệ hệ số triết giảm cường độ Msf chuyển vị nút điểm chân kè thể Hình Khi Msf tăng, cường độ đất giảm nên chuyển vị nút tăng theo Đặc biệt, Msf đạt giá trị 1.21, chuyển vị nút tăng đột biến đường quan hệ hai đại lượng gần ngang Sự gia tăng chuyển vị cho thấy khối đất bên đạt bị trượt hệ số ổn định tương ứng khối đất 1.21 Lưu ý giá trị Kết nghiên cứu cho thấy giải pháp tường sườn bê tông cốt thép hệ cọc kết hợp cừ dự ứng lực phía giữ ổn định tốt cho mái đắp xây dựng đường ven sông khu đô thị Do đặc thù địa chất ven sông thường gồm lớp đất yếu dày, giải pháp ngăn cung trượt sâu khối đất chịu tải Ngoài ra, so sánh kết phân tích ổn định với phần mềm Geoslope, phần mềm PLAXIS 3D cho hệ số ổn định tương đương sử dụng để phân tích ổn định tốn kè sơng Lưu ý, phạm vi nghiên cứu xem xét vấn đề ổn định tổng thể hệ kè, phân tích ứng suất biến dạng hệ kè chưa đề cập đến trình bày nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9902:2016 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê sông 216 ... Mặt cắt địa chất cọc C9 giải pháp kè gia cố 6a Hình Mơ hình kè PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH GIẢI PHÁP GIA CỐ KÈ Do yêu cầu thi công đường ven sông, chiều cao san lấp lớn 5.9 m (từ cốt 3.2m tới +2.7m) Ngoài... neo khơng cao Vì vậy, giải pháp đề xuất sử dụng Giải pháp kết hợp cừ dự ứng lực ngăn cung trượt sâu tường chắn bê tông ngăn trượt cục khối đất đắp Giải pháp bắt đầu áp dụng cho công trình Việt... nằm sâu Các giải pháp xem xét áp dụng cho toán là: (1) tường trọng lực; (2) cừ dự ứng lực kết hợp neo; (3) tường trọng lực kết hợp cừ dự ứng lực cọc Giải pháp ngăn cung trượt sâu Giải pháp ngăn