BÁO CÁO KHOA HỌC, NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG, ĐẠI HỌC BÁO CÁO KHOA HỌC, NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG, ĐẠI HỌC BÁO CÁO KHOA HỌC, NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG, ĐẠI HỌC BÁO CÁO KHOA HỌC, NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG, ĐẠI HỌC BÁO CÁO KHOA HỌC, NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG, ĐẠI HỌC
TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM - SỐ (1) 2012 GIẢI PHÁP TƯỜNG NEO TRONG ĐẤT ĐỂ BẢO VỆ MÁI DỐC Ở KHU VỰC LÀNG CÙ DU XÃ VĨNH LỘC HUYỆN PHÚ LỘC TỈNH THỪA THIÊN HUẾ ThS Nguyễn Trọng Nghĩa1 ThS Nguyễn Hữu Uy Vũ2 TĨM TẮT Bài viết tóm tắt giải pháp thiết kế kỹ thuật thi công tường neo thực khu vực làng Cù Dũ, xã Vĩnh Lộc, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế Nội dung viết gồm phần sau: a Kỹ thuật tính tốn, thiết kế tường neo; b Kỹ thuật thi công tường neo; c Những học kinh nghiệm Từ khóa: Tường neo, thiết kế thi công tường neo ABSTRACT This paper is the summarization of design and construction soil nail method that have been executed in Cu Du Hamlet, Loc Vinh commune, Phu Loc district, Thua Thien Hue province The content of this paper including: a Soil nail design method; b Soil nail construction method; c Expericence lessons Keywords: Soil nail, soil nail design and construction ĐẶT VẤN ĐỀ bãi biển trải dài phía đơng, rừng núi phía Làng Cù Dũ, xã Vĩnh Lộc, huyện Phú tây, hệ thống suối đồi cát giữa-Hình Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế nằm hai1.Làng công ty Laguna lên dự án thành phố lớn: cách thành phố Đà Nẵng thành khu nghỉ mát cao cấp bao gồm khách khoảng 40 km phía bắc cách thành phố sạn, nhà hàng, sân golf khu dân cư -Hình Huế khoảng 50 km Khu vực có 2 TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM - SỐ (1) 2012 Trường ĐH Mở TP.HCM Giám đốc công ty thiết kế thi cơng Brothers E&C Hình Vị trí dự án ( Khơng ảnh Google earth) Hình Phối cảnh dự án Laguna Hue Khu vực khách sạn đường lên núi có độ dốc lớn vơ nguy hiểm dễ bị trượt đất- Hình Hơn nữa, dự án đánh giá nằm khu vực có lượng mưa nhiều nước năm Mưa lớn làm gia tăng tải trọng kèm theo giảm sức chống cắt nguyên nhân hàng loạt vụ sạt lở khu vực lân cận Liên Chiểu, Hải Vân … Để bảo vệ mái dốc cần có phương pháp hữu hiệu gia cường sâu tới khu vực đất tốt Giải pháp đưa Meinhardt (Thailand) sử dụng tường neo đất (Soil nail) Hình Một số hình ảnh mái dốc khu vực đường lên núi Giải pháp sử dụng Theo tiêu chuẩn Anh BS8006:1995 nhiều giới để gia cường [1]và FHWA-SA-96-069R [2], thiết kế tường khu vực có mái dốc chiều sâu lớn neo tính tốn kiểm tra hai trạng Giải pháp ảnh hưởng đến khu vực thái giới hạn trạng thái giới hạn bền xung quanh khơng cần đào, cắt đất (Strength limit state) trạng thái giới đồng thời đảm bảo chiều sâu gia cường hạn sử dụng (Service limit state) cách khoan lắp đặt neo Công ty 1.Trạng thái giới hạn bền: trạng thái Brothers E&C nhận gói thầu người thiết kế nên kiểm tra mode thiết kế thi công (design and build) phá hoại sau: tường neo đất - Ổn định ngồi (External stability TÍNH TỐN THIẾT KẾ TƯỜNG analysis) NEO - Ổn định (Internal stability Thiết kế dựa vào tiêu chuẩn analysis) nước BS8006:1995 [1] - Phá hoại bề mặt (Facing failure FHWA-SA-96-069R [2] chấp nhận analysis) rộng rãi nhiều nước giới Tuy nhiên số tốn tiêu Kiểm tra ổn định ngồi–Hình chuẩn đơn giản với trợ giúp (External stability analysis) bao gồm: phần mềm Slope/W - (a) Ổn định tổng thể (Global Plaxis Ngoài ra, khu vực dự án stability) có lượng mưa lớn nên ảnh hưởng - (b) Ổn định trượt (Sliding stability) mưa lớn gia tăng đường bão hịa cần phân tích cẩn thận - (c) Ổn định (Bearing failure) Hình Các mode phá hoại (External failure modes) Kiểm tra ổn định - Hình (Internal stability analysis) bao gồm: - (d) Chịu nhổ Neo - Đất (Nail-soil pullout failure) - (e) Chịu nhổ Neo - Vữa (Bar-grout pullout failure) - (f) Chịu kéo đứt (Nail tensile failure) - (g) Chịu kéo cắt (Nail tensile failure) Hình Các mode phá hoại (Internal failure modes) Kiểm tra phá hoại bề mặt-Hình (Facing failure analysis) bao gồm: - (h) Chịu uốn bề mặt (Facing flexure failure) - Chịu xuyên thủng mặt (Facing punching shear failure) - (j) Chịu kéo đứt đầu neo (Head-stud failure) Hình Các mode phá hoại bề mặt (facing failure modes) Trạng thái giới hạn sử dụngHình (Service limit state): trạng thái này, người thiết kế kiểm tra chuyển vị cho phép cơng trình đưa vào sử dụng Chuyển vị ngang cho phép lấy theo FHWA-SA-96069R [2] 0.005H Hình Các chuyển vị tường khoảng cách an tồn Các mặt cắt 6, TD6 P7 –Hình mặt cắt nguy hiểm lựa chọn để tính tốn trạng thái giới hạn Khoảng cách theo phương ngang Sh =1m Thép neo có mác SD390 đường kính Các thơng tin tường neo bao gồm: φ=18mm Neo bao gồm nằm nghiêng góc 15o Vữa sử dụng mác C20, fcu = 20 Khoảng cách theo phương đứng Sv =1m tông mác C20, fcu = 20MPa có bề dày 180mm gia cường lưới thép φ8a125 MPa Bề mặt tường phun vữa bê Hình Các mặt cắt nguy hiểm để kiểm tra trạng thái giới hạn Hiện nay, với trợ giúp phần mềm Slope/W Plaxis mà số tốn phân tích ổn định tơng thể chuyển vị tường thực đơn giản Thông số đất lấy theo báo cáo khảo sát địa chất [5] [6] đồng thời tiến hành thêm thí nghiệm trường xuyên bỏ túi (pocket penetrater) để xác định lại thông số đất trước thiết kế Sau kết phân tích ổn định tổng thể chuyển vị-Bảng : Bảng 1: Kết tính tốn ổn định kiểm tra chuyển vị M ặ t S l o P l a c ắ t p e / W x i s F S = , Chuyển vị lớn = 22,09mm < 0,005H =31,1mm TD6 FS =1,536 Chuyển vị lớn = 24,14mm < 0.005H= 34,4mm P7 FS =1,542 Ngoài ra, khu vực dự án nằm khu vực có lượng mưa lớn nên việc tính tốn ảnh hưởng gia tăng đường bảo hịa mưa bão cần tính đến q trình kiểm tra ổn định Theo báo kỹ thuật H Rahardjo 2002 [3], ảnh hưởng mưa đến thay đổi mực nước ngầm Chuyển vị lớn = 19,92mm < 0,005H= 28,2mm mái dốc có cắm ống nước ngang mơ hình phân tích khu vực trường đại học quốc gia Singapore Dựa vào hỗ trợ chương trình Seep/W, mơ hình tương tự H.Rahardjo 2002 cho dự án sau: Hình Mơ hình tính SEEP/W kết Trong đó: • Lượng mưa lớn thấm vào đất 2mm/giờ (theo báo cáo thuỷ văn 15-8-2008)[4] • Các hệ số thấm đất lấy theo báo cáo địa chất giai đoạn 1: tháng 10 năm 2008[4], giai đoạn 2: tháng 3-8 năm 2011[5] • Mơ hình ống nước ngang theo H Rahardjo 2002 [3] Kết phân tích cho thấy đường bão hịa dâng lên tới đường ống nước ngang thứ Để thấy ảnh hưởng đường bảo hịa tới ổn định cơng trình, tiến hành phân tích tốn ổn định cho tường neo trường hợp: Mực nước ngầm sâu Mực nước ngầm mặt đất Mực nước ngầm theo mơ hình phân tích H.Rahardjo 2002 [3] Kết phân tích ổn định cho bảng 2: Bảng 2: So sánh hệ số an toàn cho trường hợp mực nước ngầm khác MẶT CẮT Trườ n g h ợ p F S = Trườ n g h ợ p F S = Trườ n g h ợ p F S = 1,773 1,289 , TD6 1,605 1,117 , P7 1,544 1,224 , Từ bảng ta thấy tính tốn lấy mực nước ngầm sâu hệ số an toàn lớn Ngược lại thiếu số liệu thủy văn người thiết kế giả định mực nước ngầm mặt đất hệ số an tồn lại nhỏ Điều khơng thực tế mưa bão khơng đủ bảo hịa tồn khu vực đồi núi Ngay báo H.Rahardjo 2002 [3] phân tích để bảo hịa khu vực 20.000 ngày mưa liên tục không xảy chuyện bảo hịa hồn tồn Người thiết kế thiết kế an toàn sử dụng trường hợp 2, khơng đảm bảo an tồn sử dụng trường hợp Như trường hợp không thực tế 1- Khoan số vị sử dụng để phân trí lắp đặt neo để tích ổn định kiểm tra khả Khi sử dụng chịu nhổ so với trường hợp để thiết kế (Nail-Soil Bar-grout kiểm tra ổn định or mái dốc hệ số Pullout capacity) an toàn nhỏ 2- Định vị tạo lỗ trường hợp phương pháp lớn nhiều khoan xoay so với trường hợp nghiêng góc Trường hợp nầy o tính đến lượng 15 với dung dịch mưa tối đa bentonite để bảo nguy hiểm đến vệ thành cơng trình Để tối 3- Lắp đặt neo ưu thiết kế bơm vữa vào đảm bảo an lỗ khoan Sử dụng tồn trường hợp máy bơm tạo áp nên sử chuyên dụng để dụng bơm vữa từ đáy THI đến bề mặt hố CÔNG khoan tránh bị TƯỜNG rỗng NEO 4- Khoan lỗ lắp đặt Việc thi cơng hệ thống tường neo lên nước ngang Các kế hoạch bao gồm ống thoát nước bước sau: ngang ống đục lỗ bọc lại lớp vải địa kỹ thuật có đường kính φ49 dài 10m 5- Lắp đặt thoát nước đứng (geocomposite drain strip) bên mặt tường 6- Phun vữa tạo lớp mặt tạm thời (temporary shotcrete facing) 7- Thi công lưới thép mặt tường phun vữa lớp hoàn thiện (permanent shotcrete facing) Một số hình ảnh cơng đường Buggy path cho bảng 100 TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM - SỐ (1) 2012 Bảng 3: Hình ảnh thi công Khoan tạo lỗ Chuẩn bị neo Lắp neo vào lỗ khoan Bơm vữa vào lỗ khoan Tiến hành thí nghiệm kiểm tra khả chịu nhổ neo Thi công lớp mặt tạm thời Xử lý tự động đọc kết chuyển vị qua sensor chuyển vị Thi công lưới thép mặt tường Phun lớp vữa mặt Trong q trình thi cơng, đơn vị thi cơng gặp nhiều khó khăn thời điểm thi cơng vào mùa mưa Thực vật bao phủ mái dốc bị bóc sớm mưa lớn xảy xói mịn bề mặt Cơng tác phun vữa bị hoãn lại nhiều lần mưa Việc đào mái dốc sớm suốt chiều sâu làm gia tăng nguy trượt đất đồng thời khó đảm bảo an tồn cho người thi cơng Vì vậy, thi cơng tường neo nên tiến hành đợt tăng dần theo độ sâu KẾT LUẬN Bảo vệ mái dốc cho khu vực đồi núi phương pháp tường neo giải pháp áp dụng rộng rãi nước giới Việc đưa giải pháp áp dụng cho cơng trình Việt Nam cịn vấp phải số rào cản thiếu kinh nghiệm Bài báo nhằm cung cấp số thông tin cần thiết lĩnh vực thiết kế thi cơng để mạnh hồn tất cơng trình dạn áp dụng cơng trình có địa hình tương tự Các tiêu chuẩn BS8006:1995 [1] FHWA-SA-96-069R [2] dẫn chi tiết cho việc thiết kế tường neo Hiện với trợ giúp phần mềm Slope/W Plaxis mà toán ổn định tổng thể tốn chuyển vị tính tốn đơn giản Đối với cơng trình nằm khu vực có lượng mưa lớn dự án, phân tích thêm tốn dâng đường bảo hịa mưa bão cần thiết Các bước thi công nêu công ty Brothers E&C áp dụng thành công Việc thi công tường neo tốt nên thực vào tháng mùa khô thi công tường tốt theo đợt - tăng dần độ sâu Tránh đào mái dốc sâu trước thi công đợt 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO BS8006:1995 Code of practice for Strengthened/reinforcement soils and other fills FHWA-SA-96-069 Manual for Design & Construction Monitoring of Soil Nail Walls H Rahardjo (2002), Effectiveness of horizontal drains for slope stability, Technical report “Environmental water resource studies” Report (August 15, 2008) “Soil Investigation report” Stage 1: April to October, 2008 “Soil Investigation report” Stage 2: March to April, 2011 (Ngày nhận bài: 05/06/2012; Ngày chấp nhận đăng: 05/10/2012) ... loạt vụ sạt lở khu vực lân cận Liên Chiểu, Hải Vân … Để bảo vệ mái dốc cần có phương pháp hữu hiệu gia cường sâu tới khu vực đất tốt Giải pháp đưa Meinhardt (Thailand) sử dụng tường neo đất (Soil... hình ảnh mái dốc khu vực đường lên núi Giải pháp sử dụng Theo tiêu chuẩn Anh BS8006:1995 nhiều giới để gia cường [1]và FHWA-SA-96-069R [2], thiết kế tường khu vực có mái dốc chiều sâu lớn neo tính... đất hệ số an tồn lại nhỏ Điều khơng thực tế mưa bão khơng đủ bảo hịa toàn khu vực đồi núi Ngay báo H.Rahardjo 2002 [3] phân tích để bảo hịa khu vực 20.000 ngày mưa liên tục khơng xảy chuyện bảo