Nghiên cứu giải pháp, công nghệ kè móng cọc cho công trình bảo vệ bờ sông tiền, tỉnh tiền giang luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -o0o - NGUYỄN QUỐC HƯNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP, CƠNG NGHỆ KÈ MĨNG CỌC CHO CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG TIỀN, TỈNH TIỀN GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thành Phố Hồ Chí Minh, Năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -o0o - NGUYỄN QUỐC HƯNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP, CÔNG NGHỆ KÈ MĨNG CỌC CHO CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG TIỀN, TỈNH TIỀN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG MÃ SỐ: 62.58.02.05 CHUN SÂU: KTXD ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS BÙI XUÂN CẬY Thành Phố Hồ Chí Minh, Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học tơi thực Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu mình./ Học viên Nguyễn Quốc Hưng ii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài, tơi gặp nhiều khó khăn, từ giai đoạn thu thập số liệu đến bước vào nghiên cứu đến hoàn thành luận văn Tuy nhiên, hướng dẫn tận tình GS.TS Bùi Xuân Cậy tơi khắc phục dần khó khăn kết q trình nghiên cứu tơi hồn thành đề tài Tơi xin kính gửi lời chân thành cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Bùi Xuân Cậy Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Cơng trình - Trường Đại học Giao thơng Vận tải – Phân hiệu Thành phố Hồ Chí Minh trang bị cho tơi kiến thức bổ ích tạo điều kiện thuận lợi để hồn thành cơng trình nghiên cứu Tơi chân thành cảm ơn quý thầy, cô phản biện luận văn Những ý kiến đóng góp q báu thầy, giúp cho công việc nghiên cứu sâu sắc thực tiễn Lời sau cùng, xin cảm ơn gia đình, thầy, tất người thân quen ln khuyến khích, động viên tơi suốt q trình học tập nghiên cứu hoàn thiện đề tài Học viên Nguyễn Quốc Hưng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH PHẦN MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: II MỤC TIÊU: III PHẠM VI NGHIÊN CỨU: IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: V CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU MỞ ĐẦU Chương Tổng quan xói lở loại kè bảo vệ bờ sông Tiền Chương Dự án kè bảo vệ bờ sông Tiền, tỉnh Tiền Giang Chương Giải pháp kè móng cọc kè bảo vệ bờ sơng Tiền, tỉnh Tiền Giang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÓI LỞ VÀ CÁC LOẠI KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG TIỀN 1.1 TÌNH HÌNH VÀ NGUN NHÂN XĨI LỞ BỜ SƠNG KHU VỰC NAM BỘ 1.1.1 Diễn biến xói lở bờ khu vực Nam hệ thống sông Cửu Long 1.1.2 Ngun nhân gây xói lở bờ sơng: 10 1.1.2.1 Xây dựng hồ chứa: 10 1.1.2.2 Khai thác cát: 10 1.1.2.3 Về xây dựng sở hạ tầng: 11 1.1.2.4 Khai thác nước ngầm: 12 1.1.2.5 Quy luật vận động tự nhiên lòng dẫn: 13 1.1.2.6 Tác động sóng: 13 1.1.2.7 Về thể chế, sách: 15 iv 1.2 CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ, CHỐNG XÓI: 16 1.2.1 Các giải pháp liên quan công tác quản lý 16 1.2.2 Các giải pháp phi cơng trình 17 1.2.3 Giải pháp cơng trình: 18 CHƯƠNG 2: DỰ ÁN KÈ BẢO VỆ SÔNG TIỀN, TỈNH TIỀN GIANG 24 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN: 24 2.1.1 Giới thiệu dự án: 24 2.1.2 Mục tiêu dự án: 25 2.1.3 Tóm tắt hạng mục cơng trình kè: 25 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG: 29 2.2 2.2.1 Vị trí địa lý 29 2.2.2 Địa hình 30 2.2.3 Thủy hải văn 30 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG TIỀN, TỈNH TIỀN GIANG 45 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ CÔNG NGHỆ: 45 3.1 3.1.1 Công nghệ cọc bê tông cốt thép dự ứng lực: 45 3.1.2 Công nghệ cọc ép bê tông cốt thép: 47 3.1.3 Lựa chọn phương án công nghệ cọc BTDUL 49 TÍNH TỐN, THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THI CƠNG KÈ SỬ 3.2 DÙNG MĨNG CỌC BTCT DUL 51 3.2.1 Phân tích kết cấu: 51 3.2.1.1 Phương pháp tính tốn 51 3.2.1.2 Các thông số mô cọc 51 3.2.3 Tính tốn kiểm tra kết cấu: 60 3.2.4 Tính toán kiểm tra cọc: 66 3.2.5 Thiết kế lõi bê tông đầu cọc: 70 3.2.4.1 Kiểm tra chiều dài neo cốt thép dầm 70 3.2.4.2 Kiểm tra mối nối đầu cọc (khả chịu moment) 72 v 3.2.4.3 Sức chịu tải nén dọc trục cọc đơn theo đất 75 3.2.4.4 Thiết kế thử cọc 80 3.2.4.5 Yêu cầu kỹ thuật 82 3.3 QUY TRÌNH CHẾ TẠO CỌC 83 3.4 CÔNG TÁC THI CƠNG MĨNG CỌC BTCT DUL CƠNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ SÔNG TIỀN 87 CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG CƠNG TRÌNH 95 3.5 3.5.1 Cơng tác thi cơng cọc 95 a Công tác định vị cọc 95 b Công tác sản xuất chế tạo, hàn nối cọc 96 c Công tác thi công hạ cọc 97 d Công tác đất 97 3.5.2 Công tác thi công bê tông chỗ 98 3.5.2.1 Các yêu cầu chung thi công bê tông: 98 3.5.2.2 Thiết kế hỗn hợp bê tông 98 3.5.2.3 Công tác ván khuôn 99 3.5.2.4 Công tác cốt thép 99 3.5.2.5 Công tác đổ đầm bê tông 100 3.5.2.6 Bảo dưỡng bê tông 101 3.5.3 Công tác thí nghiệm 102 3.5.4 Đảm bảo An toàn lao động vệ sinh môi trường: 102 3.5.5 Kiểm tra nghiệm thu 103 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Dịch nghĩa BTCT Bê tông cốt thép DƯL Dự ứng lực ƯST Ứng suất trước Cty TNHH Công ty Trách nhiện hữu hạn Cty CP TVXD Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng ĐBSCL Đồng sông Cửu Long TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCN Tiêu chuẩn ngành TKBVTC Thiết kế vẽ thi công ASTM Standard test method for high-strain dynamic testing of deep foundations” PDA Pile Dynamic Analysis CĐT Chủ đầu tư TVGS Tư vấn giám sát PHC PC Piles Pretensioned Spun High Strength Concrete Piles): Pretensioned Concrete Spun DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Vụ sạt lở đất bờ sông Vàm Nao, xã Hội Đông, huyện Chợ Mới (An Giang) Hình Hiện trạng bờ sơng khu vực ấp 3B, xã Đạo Thạnh Hình Hiện trạng bờ sơng khu vực ấp Mỹ Thạnh, xã Mỹ Phong Hình Khai thác cát trái phép sông Tiền 11 Hình Sơ họa chế xói lở bờ tác dụng sóng tạo hàm ếch 14 Hình Sơ họa chế xói lở bờ tác dụng dịng chảy 14 Hình Kết cấu thảm cát bọc vải tổng hợp 20 Hình Thảm bê tơng bơm trực tiếp nước bảo vệ bờ sông khu vực thị xã Rạch Giá tỉnh Kiên Giang 21 Hình Hình thức liên kết bê tơng tạo thảm 22 Hình 10 Chi tiết ngàm liên kết bê tông 22 Hình Vị trí kè bảo vệ sông Tiền 24 Hình 2 Mặt cắt ngang điển hình đoạn khơng neo cập tàu 27 Hình Mặt cắt điển hình đoan neo cặp tầu 27 Hình Mặt cắt ngang điển hình (đoạn khơng neo đậu tàu) 28 Hình Mặt cắt ngang điển hình (đoạn cho phép neo đậu tàu) 29 Hình Tần suất mực nước cao năm trạm thủy văn Mỹ Tho 31 Hình Tần suất mực nước trạm H1 – Rạch Kỳ Hôn 31 Hình Mặt hố khoan Km0+0 – Km0+550 37 Hình Mặt hố khoan Km0+550 – Km0+977 38 Hình 10 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè từ STB01-STB05 38 Hình 11 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè STB05-STB06 39 Hình 12 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè STB07-STB08 39 Hình 13 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè STB10 40 Hình 14 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè STB01-STCP01 40 Hình 15 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè STB02-STB03 41 Hình 16 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè STB06-STCP02 41 Hình 17 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè STB08-STB09 42 Hình 18 Mặt cắt địa chất theo đỉnh tuyến kè STB10-SCTB03 42 Hình Cọc PC, PHC 45 Hình Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước PC, PHC [7] 46 Hình 3 Cấu tạo cốt thép cọc điển hình 46 Hình Cấu tạo cọc BTCT tiết diện vuông 48 Hình Mơ hình tính tốn 51 Hình Xác định vị trí điểm ngàm trượt tính tốn 52 Hình Bảng tra hệ số trượt CD tính tốn 57 Hình Mặt phân đoạn kè điển hình 59 Hình Mơ hình tính tốn SAP phân đoạn kè điển hình 60 Hình 10 Sơ đồ ứng suất mặt cắt cọc 69 Hình 11 Sơ đồ quan hệ Mơ men lực dọc trục cọc 70 Hình 12 Gia cơng thép ứng suất trước 83 Hình 13 Tạo lồng cốt thép máy hàn tự động chuyên dùng 84 Hình 14 Đổ bê tông cọc 84 Hình 15 Bắt xiết bu lông liên kết khuôn 85 Hình 16 Căng cáp dự ứng lực 85 Hình 17 Quay ly tâm cọc 86 Hình 18 Bể hấp nước nóng cọc BTCT ly tâm 86 Hình 19 Bảo quản cọc thành phẩm 87 Hình 20 Bảo quản cọc thành phẩm 88 Hình 21 Định vị đóng cọc thử 89 126 D.4 Kết phân tích nội lực cọc ống BTCT DUL D500 – Phân đoạn điển hình khu vực khơng cho tàu neo đậu a Nội lực cọc ống BTCT DUL D500- trục A – SLS - Trọng lượng thân cọc: Pcọc = 110.09 kN - Lực nén lớn cọc: Pnén = Pmin – Pcọc = -527.12 kN b Nội lực cọc ống BTCT DUL D500- trục A – ULS - Trọng lượng thân cọc: Pcọc = 110.09 kN - Lực nén lớn cọc: Pnén = Pmin – Pcọc = -821.71 kN 127 c Nội lực cọc ống BTCT DUL D500- trục B – SLS - Trọng lượng thân cọc: Pcọc = 108.70 kN - Lực nén lớn cọc: Pnén = Pmin – Pcọc = -533.89 kN d Nội lực cọc ống BTCT DUL D500- trục B – ULS - Trọng lượng thân cọc: Pcọc = 108.70 kN - Lực nén lớn cọc: Pnén = Pmin – Pcọc = -808.19 kN 128 e Nội lực cọc ống BTCT DUL D500- trục C – SLS - Trọng lượng thân cọc: Pcọc = 94.02 kN - Lực nén lớn cọc: Pnén = Pmin – Pcọc = -609.64 kN f Nội lực cọc ống BTCT DUL D500- trục C – ULS - Trọng lượng thân cọc: Pcọc = 94.02 kN - Lực nén lớn cọc: Pnén = Pmin – Pcọc = -899.95 kN 129 f Nội lực cọc ống BTCT DUL D500- trục D – SLS - Trọng lượng thân cọc: Pcọc = 82.56 kN - Lực nén lớn cọc: Pnén = Pmin – Pcọc = -393.48 kN g Nội lực cọc ống BTCT DUL D500- trục D – ULS - Trọng lượng thân cọc: Pcọc = 82.56 kN - Lực nén lớn cọc: Pnén = Pmin – Pcọc = -598.91 kN 130 PHỤ LỤC E E.1 VỊ TRÍ THỬ CỌC Tổng số cọc thử 52 cọc Trong đó: + Cọc dài 29m: cọc + Cọc dài 31m: 11 cọc + Cọc dài 33m: 38 cọc 131 132 133 134 135 136 137 138 PHỤ LỤC E E.2 TỒNG HỢP SỨC CHỊU TẢI TẠI CÁC HỐ KHOAN Nội lực Hố Mặt khoan Hàng cắt tham cọc chiếu Chiều dài cọc Qu, kN FS Qa, kN L, m cọc Pu FS=Qu/Pu (SLS), kN D 29 1660.3 2.0 830.1 414.7 4.00 C 31 1991.0 2.0 995.5 656.6 3.03 B 31 1991.0 2.0 995.5 542.5 3.67 A 31 2106.8 2.0 1053.4 572.8 3.68 D 29 2053.4 2.0 1026.7 414.7 4.95 C 31 2384.1 2.0 1192.1 656.6 3.63 B 31 2381.1 2.0 1192.1 542.5 4.39 A 31 2345.7 2.0 1172.8 572.8 4.10 D 29 2410.5 2.0 1205.3 414.7 5.81 C 31 2703.2 2.0 1351.6 656.6 4.12 Phân B 31 2703.2 2.0 1351.6 542.5 4.98 đoạn A 31 2771.3 2.0 1385.7 572.8 4.84 từ 6- D 29 1225.1 2.0 612.5 414.7 2.95 C 31 1433.8 2.0 716.9 656.6 2.18 B 31 1433.8 2.0 716.9 542.5 2.64 A 31 1506.5 2.0 753.3 572.8 2.63 D 29 1309.7 2.0 654.9 414.7 3.16 C 31 1457.4 2.0 728.7 656.6 2.22 B 31 1457.4 2.0 728.7 542.5 2.69 A 31 1509.1 2.0 745.5 572.8 2.63 D 29 2343.2 2.0 1171.6 414.7 5.65 C 31 2609.8 2.0 1304.9 6566 3.97 B 31 2609.8 2.0 1304.9 542.5 4.81 A 31 2699.2 2.0 1349.6 572.8 4.71 D 27 1360.9 2.0 680.5 387.5 3.51 STB02 STB04 STB05 20 STB06 STB07 STB01 Phân STB09 139 Nội lực Hố Mặt khoan Hàng cắt tham cọc chiếu đoạn từ 1-5 STB08 STB10 Chiều dài cọc Qu, kN FS Qa, kN L, m cọc Pu FS=Qu/Pu (SLS), kN C 31 1257.5 2.0 628.7 612.8 2.05 B 31 1257.5 2.0 628.7 524.5 2.40 A 31 1309.1 2.0 654.6 518.1 2.53 D 27 1243.4 2.0 621.7 387.5 3.21 C 31 2601.6 2.0 1300.8 612.8 425 B 31 2601.6 2.0 1300.8 524.5 4.96 A 31 3006.7 2.0 1503.4 518.1 5.80 140 PHỤ LỤC F KẾT CẤU CỌC THỬ - CHI TIẾT NỐI CỌC