Nghiên cứu lựa chọn giải pháp tường chắn đất cho dự án khu dân cư nguyên sơn tp hồ chí minh luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ******** HỒ VĂN TRUNG NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TƢỜNG CHẮN ĐẤT CHO DỰ ÁN “KHU DÂN CƢ NGUYÊN SƠN - TP HỒ CHÍ MINH” LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ******** HỒ VĂN TRUNG NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TƢỜNG CHẮN ĐẤT CHO DỰ ÁN “KHU DÂN CƢ NGUYÊN SƠN - TP HỒ CHÍ MINH” NGÀNH KỸ THUẬT ÂY DỰNG CÔNG TR NH GIAO THÔNG MÃ SỐ 60.58.02.05 CHUYÊN NGHÀNH ÂY DỰNG ĐƢỜNG ÔTÔ VÀ ĐƢỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS VŨ THẾ SƠN TP HỒ CHÍ MINH - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu thực Các số liệu kết nêu luận văn chƣa đƣợc công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu mình! TP Hồ Chí Minh, ngày tháng Tác giả Hồ Văn Trung năm 2017 ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tác giả xin chân thành cảm ơn đến ngƣời thầy đáng kính TS Vũ Thế Sơn cho tơi gợi ý hình thành ý tƣởng đề tài, tận tình giúp đỡ hƣớng dẫn tác giả hồn thành Luận văn Thầy truyền đạt cho tác giả kiến thức để thực luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy, Cô môn nhƣ Thầy, Cơ Phịng Đào tạo Sau đại học truyền đạt kiến thức tạo nhiều thuận lợi cho tác giả suốt thời gian học tập nghiên cứu trƣờng Niềm động viên tinh thần lớn tác giả Cha mẹ, Anh chị em bạn bè Đồng nghiệp, ngƣời luôn ủng hộ, động viên khích lệ để tác giả hồn thành Chƣơng trình học Xin chân thành cảm ơn bạn lớp Xây dựng đƣờng ô tô thành phố khóa K23-1 ln đồng hành bên tác giả kỳ thi nhƣ quãng thời gian tìm tri thức, sẵn sàng hỗ trợ giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn Với kiến thức kinh nghiệm hạn chế thân, chắn không tránh khỏi thiếu sót thực luận văn Vì vậy, tác giả gởi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cô phản biện hội đồng bảo vệ luận văn giúp đỡ tìm thiếu sót luận văn Kính mong Thầy, Cơ bạn đồng nghiệp đóng góp để luận văn hồn thành tốt iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v DANH MỤC CÁC H NH VẼ vi DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .x MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TƢỜNG CHẮN ĐẤT 1.1 Khái quát tƣờng chắn 1.1.1 Khái niệm tƣờng chắn: 1.1.2 Phân loại tƣờng chắn đất: .4 1.2 Các loại tƣờng chắn đất thông dụng 1.2.1 Tƣờng chắn BTCT: .7 1.2.2 Kè mái thông thƣờng: 1.2.3 Tƣờng chắn có cốt: .10 1.2.4 Kè cừ ván DƢL BTCT: 17 1.3 Lý thuyết tính tốn ổn định tƣờng chắn đất 21 1.3.1 Quy định chung: 21 1.3.2 Tổng quan phƣơng pháp tính tốn tƣờng chắn đất: .22 1.3.3 Phƣơng pháp tính tốn áp lực đất lên tƣờng chắn: .22 1.3.4 Nguyên lý tính tốn áp lực đất chủ động theo C.A Coulomb: 23 1.3.5 Tính áp lực đất phƣơng pháp giải tích: 24 1.3.6 Trƣờng hợp tải trọng phân bố tác dụng mặt đất đỉnh tƣờng: .26 1.3.7 Nguyên tắc tính áp lực đất bị động theo C.A.Coulomb: 28 1.3.8 Tổng quan phƣơng pháp tính tốn ổn định trƣợt sâu: 30 1.3.9 Nhóm phƣơng pháp phân tích trạng thái ứng suất biến dạng: 30 1.3.10 Nhóm phƣơng pháp cân giới hạn: 31 1.3.11 Phƣơng pháp tính tốn thiết kế số loại tƣờng chắn: 31 1.3.12 Kết luận chƣơng 44 iv CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN “ KHU DÂN CƢ NGUYÊN SƠN – TPHCM” 45 2.1 Sự cần thiết đầu tƣ dự án .45 2.2 Vị trí dự án .46 2.3 Đặc điểm địa hình, địa mạo 47 2.4 Đặc điểm địa chất cơng trình 48 2.5 Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn 53 2.6 Hình ảnh mơ hình dự án 54 2.7 Kết luận 56 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TƢỜNG CHẮN ĐẤT CHO DỰ ÁN “ KHU DÂN CƢ NGUYÊN SƠN – TP HỒ CHÍ MINH” 57 3.1 Cơ sở lựa chọn phƣơng án thiết kế tƣờng chắn đất 57 3.1.1 Mặt tuyến kè: .57 3.1.2 Mặt cắt ngang: 57 3.1.3 Loại cấp cơng trình: .57 3.1.4 Số liệu địa chất: 58 3.1.5 Số liệu địa hình: 58 3.1.6 Số liêu thuỷ văn: 58 3.1.7 Yêu cầu mục đích dự án: 59 3.1.8 Kết luận: Căn vào tiêu chí tác giả đề xuất hai phƣơng án nghiên cứu áp dụng cho dựa án nhƣ sau: 59 3.2 Tính tốn ứng dụng tƣờng chắn đất cho dự án “ khu dân cƣ Nguyên Sơn - TPHCM : 59 3.2.1 Tƣờng chắn BTCT đổ chỗ: 59 3.2.2 Tƣờng chắn BTCT lắp nghép khối lớn ( tƣờng block) 81 3.3 Kết luận chƣơng 101 3.3.1 Tóm lƣợc giải pháp cơng trình theo phƣơng án: 101 3.3.2 Phân tích lựa chọn phƣơng án bố trí cho dựa án: 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .105 v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Bảng thông số kỹ thuật cừ ván BTCT dự ứng lực 19 Bảng 2.1: Một số tiêu lớp D 48 Bảng 2.2: Một số tiêu lớp 1a .49 Bảng 2.3: Một số tiêu lớp 1b .50 Bảng 2.4: Một số tiêu lớp .51 Bảng 2.5: Một số tiêu lớp 3a .51 Bảng 2.6: Một số tiêu lớp 3b .52 Bảng 2.7: Bảng thủy văn 2010 trạm Phú An: 54 Bảng 3.1: Số liệu địa chất cơng trình 58 Bảng 3.2: Số liệu quan trắc thủy văn 58 Bảng 3.3 - Bảng thơng số mơ hình đất 64 Bảng 3.4 - Bảng thông cọc sƣờn tăng cƣờng 64 Bảng Các bƣớc tính tốn .65 Bảng 3.6 - Tổng hợp kết kiểm toán kết cấu .78 Bảng 3.7a - Bảng thống số liệu địa chất 85 Bảng 3.7b - Bảng thống số liệu khối Block 85 Bảng 3.8 - Bảng thống kê hệ số ổn định khối Block 87 Bảng 3.9 - Bảng tính cốt chịu đứt 91 Bảng 3.10 - Bảng tính chiều dài cốt bị kéo tuột 92 Bảng 3.11 - Bảng thống kê hệ số ổn định khối Block 96 vi DANH MỤC CÁC H NH VẼ Hình 1.1 : Phân loại tƣờng chắn đất theo nguyên lý làm việc .5 Hình 1.2: Phân loại tƣờng chắn đất theo hình dáng .6 Hình 1.3: Tƣờng chắn trọng lực Hình 1.4: Tƣờng chắn BTCT Hình 1.5: Tƣờng có khơng có sƣờn góc Hình 1.6: Tƣờng chắn BTCT Hình 1.7: Tƣờng chắn đá hộc xây Hình 1.8: Kè mái dốc Hình 1.9: Kè nhiều mái dốc Hình 1.10: Kè mái đan đúc sẵn lắp ghép 10 Hình 1.11: Kè mái dốc – đá hộc xếp khang 10 Hình 1.12: Kè có cốt VĐKT nhiều lớp quắn chồng mí 10 Hình 1.13: Lƣới địa Tensa + Gạch block .11 Hình 1.14 Tƣờng chắn đa neo .11 Hình 1.15: Nguyên lý chèn cốt liệu vào mắc lƣới địa 12 Hình 1.16 : Các kiểu mơ đun lắp ghép 12 Hình 1.17 : Các loại kết cấu bờ kè .13 Hình 1.18: Sản xuất khối lắp nghép nhà máy 14 Hình 1.19: Thi công tƣờng chắn lắp nghép 14 Hình 1.20: Các tƣờng chắn điển hình áp dụng giới 15 Hình 1.21: Lƣới địa trục 15 Hình 1.22: Lƣới địa trục 16 Hình 1.23: Lƣới địa trục 16 Hình 1.24: Cơng trƣờng thi công kè lƣới địa gạch block 17 Hình 1.25: Kè cừ DƢL kết hợp neo thảm đá chống xói 18 Hình 1.26: Kè cừ DƢL kết hợp hệ cọc neo thảm đá chống xói 18 Hình 1.27: Hình ảnh cừ BTCT Dự ứng lực 19 Hình 1.28: Cơng trình thực tế dùng cừ BTCT Dự ứng lực 21 Hình 1.29: Sơ đồ tính tốn áp lực đất chủ động theo coulomb trƣờng hợp đất rời 23 vii Hình 1.30: Sơ đồ tính áp lực đất có tải trọng phân bố tác dụng mặt đất đỉnh tƣờng chắn .27 Hình 1.31a: Sơ đồ tính áp lực đất có tải trọng cục lên mặt đỉnh vật liệu đắp 28 Hình 1.31b: Sơ đồ tính tốn áp lực đất bị động theo Coulomb 29 Hình 1.32: Sơ đồ chung tính tốn kết cấu tƣờng chắn thơng thƣờng 32 Hình 1.33 : Sơ đồ tính neo lƣới thép .35 Hình 1.34: Các loại áp lực đất lý thuyết tƣờng chắn vải địa kỹ thuật 37 Hình 1.35: Phân tích tốn hố đào Plaxis 2D 43 Hình 1.36: Phân tích tốn móng bè Plaxis 3D Foundation 43 Hình 2.1 : Vị trí Khu dân cƣ Nguyên Sơn sơ đồ phân bố dự án địa bàn thành phố Hồ Chí Minh 45 Hình 2.2 : Ranh giới Khu dân cƣ Nguyên Sơn 47 Hình 2.3: Hồ cảnh quan tạo nhiều không gian sinh động cho khu dân cƣ Nguyên Sơn .54 Hình 2.4: Khu trung tâm khu dân cƣ Nguyên Sơn nhìn từ rạch Lào 55 Hình 2.5 : Khu trung tâm khu dân cƣ Nguyên Sơn nhìn từ rạch Lào 55 Hình 3.1a : Tổng quan mặt tuyến kè nghiên cứu 57 Hình 3.1b: Mặt cắt ngang điển hình 60 Hình 3.2: Mặt chi tiết 60 Hình 3.3 : Chi tiết tƣờng chắn BTCT 61 Hình 3.4 : Chi tiết cọc bê tơng ly tâm dự ứng lực D350mm đúc sẵn 61 Hình 3.5 : Chi tiết liên kết đầu cọc vào đáy tƣờng chắn 62 Hình 3.6 : Bảng thơng số kỹ thuật cọc BTDUL 62 Hình 3.7: Mơ hình tính tốn 65 Hình 3.8: Lớp cát đắp 66 Hình 3.9: Lớp 1a 67 Hình 3.10: Lớp 1b 68 Hình 3.11: Lớp 3b 69 Hình 3.12 - Tƣờng BTCT 69 Hình 3.14 - Cọc BTDUL .70 viii Hình 3.15 - Sƣờn tăng cƣờng 71 Hình 3.16: Tải trọng thi cơng 71 Hình 3.17: Mơ hình phát sinh ứng suất đất 72 Hình 3.18: Mơ hình phần tử kết cấu .72 Hình 3.19: Các Phase tính toán 73 Hình 3.20: Mơ hình biếng dạng tổng thể kết cấu 73 Hình 3.21: Mơ hình kết ổn định tổng thể .74 Hình 3.22: Kết ổn định tổng thể kết cấu Msf =1.54 74 Hình 3.23: Mơ hình chuyển vị ngang tƣờng chắn 75 Hình 3.24: Chuyển vị ngang lớn đỉnh tƣờng chắn khai thác cơng trình lâu dài Umax = 1,63 cm 75 Hình 3.25a: Biểu đồ mô ment cọc D350mm, Mmax = 42.97 KN/m 76 Hình 3.25b: Biểu đồ lực dọc cọc D350, Nmax = 581.90 KN/m 76 Hình 3.26: Biểu đồ lực cắt momen tƣờng đứng( qmax = 30.54 KN/m, Mmax = 45.15 KN/m) 77 Hình 3.27: Biểu đồ lực cắt momen tƣờng đứng( qmax = 64.29 KN/m, Mmax = 123.31 KN/m) 77 Hình 3.28: Mặt cắt ngang điển hình 81 Hình 3.29: Mặt bên khối Block .82 Hình 3.30: Mặt trƣớc khối Block 82 Hình 3.31: Mặt khối Block 82 Hình 3.32: Rãnh đặt lƣới địa kỹ thuật 83 Hình 3.33: Bố trí cốt thép mặt bên mặt 83 Hình 3.34: Bố trí cốt thép mặt sau mặt trƣớc 83 Hình 3.35: Chi tiết lắp ghép hồn chỉnh moddun khối Block kè nghiêng .84 Hình 3.36: Mơ hình tính tốn tƣờng BTCT lắp nghép khối lớn 85 Hình 3.37 - Các lực tác dụng lên tƣờng BTCT 98 Hình 3.38: Mắt cắt ngang có lƣới địa kỹ thuật gia cƣờng 88 Hình 3.39: Mơ lƣới địa kỹ thuật gia cƣờng 88 Hình 3.40: Sơ đồ mơ hình tính .89 Hình 3.41: Mơ hình kiểm toán khả cốt bị kéo đứt 90 92 + Xác định chiều dài lƣới phía trƣớc mặt trƣợt, LR + Xác định tổng chiều dài lƣới lớp L Bảng 3.10 - Bảng tính chiều dài cốt bị kéo tuột Tmax q STT Z(m) 2% (KN/m) SV(m) (KN/m) LE(m) LR(m) L>=3(m) 1,83 15 0,45 12,5 0,77 0,82 3,00 2,29 15 0,45 14,57 0,72 0,55 3,00 2,75 15 0,45 15,56 0,64 0,27 3,00 3,2 15 0,45 16,30 0,58 0,00 3,00 93 f.2.3 Thông số cấu tạo lƣới địa kỹ thuật 94 95 f.2.4 Chi tiết liên kết lƣới địa kỹ thuật vào tƣờng Block f.2.5 Kết kiểm toán - Kiểm tra ổn định lật Block số 1: Hệ số ổn định = Mres 42,91 KNm/m   1,51  1,5  Kết cấu ổn định Move 89,4 KNm/m - Kiểm tra ổn định trƣợt Block số 1: Hệ số ổn định = Mres 42,91 KNm/m   3,10  1,5  Kết cấu ổn định Move 89,4 KNm/m 96 Hình 3.43 : Kết Ổn định lật, trượt tổng thể Bảng 3.11 - Bảng thống kê hệ số ổn định khối Block Số TT Chiềucao Hệ số ổn định lật Hệ số ổn định trƣợt FS>=1,5 FS>=1,5 Kết Luận [m] 0,00 1,51 3,10 Đạt 0,46 1,54 3,26 Đạt 0,91 1,57 4,12 Đạt 1,37 1,72 4,90 Đạt Kết luận Ta chọn hệ lƣới địa kỹ thuật gồm lớp, dài 03m, cách khoảng 45,7cm để gia cƣờng tƣờng bê tông lắp ghép cho bờ hồ 3.2.2.3 Biện pháp tổ chức thi công: Thi công phân đoạn 50m  Bƣớc 1: San lấp mặt bằng, làm đƣợc công vụ, tập kết vật tƣ Gạch block, lƣới địa kỹ thuật, cát , đá số thiết bị sử dụng thi cơng bờ kè  Bƣớc 2: Đóng cừ Lassen làm vịng vây nƣớc  Bƣớc 3: Thi cơng đóng cọc ly tâm bệ móng cọc dầm mũ 97  Bƣớc 4: Thi cơng rọ đá chống xói chân khay  Bƣớc 5: Thi công vật liệu đắp mái kè lớp  Bƣớc 6: Thi công trãi lƣới địa kỹ thuật  Bƣớc 7: Thi công lắp đặt khối Block  Bƣớc 8: Thi công bodklin liên kết lƣới địa kỹ thuật  Bƣớc 9: Thi công neo lƣới gạch Block  Bƣớc 10: Thi cơng hồn thiện mặt kè  Hình ảnh tham khảo thi cơng thực tế dự án khác: Hình 3.44: Tập kết cọc bê tông ly tâm công trường Hình 3.45: Thi cơng cừ Lasen nước 98 Hình 3.46: Thi cơng cọc ly tâm BTDUL Hình 3.47: Thi cơng đắp đất mái kè Hình 3.48: Thi cơng trãi lưới địa kỹ thuật Hình 3.49: Thi cơng bodkin liên kết lưới địa Hình 3.50: Thi cơng neo lưới địa vào gạch Block 99 Hình 3.51: Thi cơng lắp đặt gạch Block 3.2.2.4 Đơn giá xây dựng phương STT Tên Công tác / tên vật tƣ Đơn Khối vị lƣợng Đơn giá Thành tiền Nhập tên nhóm vào I PHẦN MÓNG (CỌC , 1.534.851.826 THẢM RỌ ĐÁ) Đào móng, máy đào