Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thu thập tài liệu và nghiên cứu, đến nay luận văn "Nghiên cứu xử lý nền cống dưới đê vùng ven biển của sông Hồng bằng giải pháp móng cọc" đã hoàn thành và đ[.]
LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thu thập tài liệu nghiên cứu, đến luận văn "Nghiên cứu xử lý cống đê vùng ven biển sơng Hồng giải pháp móng cọc" hồn thành đáp ứng yêu cầu đề Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Phòng đào tạo Đại học Sau Đại học trường đại học Thủy Lợi; Cơ sở trường Đại học Thủy Lợi; Khoa Cơng trình trường Đại học Thủy Lợi; thầy cơ, gia đình, bạn bè đồng nghiệp, người dạy dỗ, bảo khích lệ động viên mặt Tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến TS Bùi Văn Trường GS.TS Trịnh Minh Thụ Trường Đại học Thủy Lợi tận tình hướng dẫn giúp đỡ tác giả thời gian làm luận văn Mặc dù tác giả cố gắng thu thập tài liệu, nghiên cứu phân tích trình độ thời gian có hạn nên luận văn tránh khỏi tồn hạn chế, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp quý báu trao đổi chân thành Tác giả mong muốn vấn đề tồn chưa nghiên cứu tác giả phát triển mức độ nghiên cứu sâu Xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh , ngày 27 tháng 04 năm 2015 Tác giả luận văn Trần Nhật Vũ BẢN CAM ĐOAN Tôi Trần Nhật Vũ, tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Những nội dung kết trình bày Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học Tác giả Trần Nhật Vũ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nội dung nghiên cứu đề tài Các phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MĨNG CỌC TRONG CƠNG TÁC XỬ LÝ NỀN 1.1 Quá trình phát triển móng cọc 1.2 Khái niệm chung móng cọc 1.3 Phân loại móng cọc 1.4 Đặc điểm, điều kiện làm việc, phạm vi áp dụng thi công loại cọc 1.4.1 Cọc tre 1.4.2 Cọc tràm 1.4.3 Cọc gỗ 10 1.4.4 Cọc thép 11 1.4.4.1 Cọc ống thép 12 1.4.4.2 Cọc thép chữ H 13 1.4.4.3 Cọc xoắn (cọc vít) 14 1.4.5 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 15 1.4.5.1 Cọc ứng suất trước 16 1.4.5.2 Cọc khoan nhồi 21 1.4.5.3 Cọc barret 23 1.4.6 Cọc xi măng-đất 24 1.4.7 Cọc cát 28 1.5 Một số ưu điểm móng cọc 30 1.6 Một số tồn thiết kế thi cơng móng cọc 31 1.7 Kết luận chương 32 CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN CỐNG DƯỚI ĐÊ VÙNG VEN BIỂN CỬA SƠNG HỒNG BẰNG GIẢI PHÁP MĨNG CỌC 33 2.1 Đặc điểm đất vùng ven biển cửa sông Hồng 33 2.1.1 Khái quát điều kiện tự nhiên vùng ven biển cửa sông Hồng 33 2.1.2 Địa chất đất vùng ven biển cửa sông Hồng 34 2.2 Cơ sở nguyên tắc phân loại đất yếu 42 2.3 Giải pháp móng cọc xử lý đất yếu vùng ven biển cửa sơng Hồng 44 2.4 Phương pháp tính tốn, thiết kế, thi cơng loại móng cọc 46 2.4.1 u cầu kỹ thuật tính tốn xử lý cọc tre 46 2.4.2 Thiết kế, thi công xử lý cọc cát 47 2.4.3 Tính tốn, thiết kế, thi công cọc xi măng đất 56 2.4.3.1 Công nghệ trộn ướt Jet-Grouting 56 2.4.3.2 Công nghệ trộn khô Dry Jet Mixing 60 2.4.3.3 Thiết kế cọc xi măng đất 61 2.4.3.4 Phương pháp thi công 65 2.4.4 Tính tốn thiết kế, thi cơng xử lý cọc bê tông cốt thép (BTCT) 66 2.4.4.1 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn thông thường 67 2.4.4.2 Cọc BTCT ứng suất trước 70 2.4.4.3 Thiết kế thi công cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 71 2.6 Kết luận chương 75 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP MÓNG CỌC XỬ LÝ NỀN CỐNG TRÀ LINH ĐÊ BIỂN TỈNH THÁI BÌNH 76 3.1 Giới thiệu tổng quan cơng trình 76 3.2 Tính tốn xử lý cống 78 3.2.1 Các số liệu đầu vào cho tính tốn 78 3.2.1.1 Điều kiện địa chất 78 3.2.1.2 Tải trọng cơng trình 80 3.2.1.3 Tính tốn ứng suất đáy móng 80 3.2.2 Giải pháp móng cọc xử lý cơng trình 83 3.2.3 Tính tốn móng cọc xi măng đất xử lý 83 3.2.3.1 Cơ sở tính tốn cọc Xi măng đất 83 3.2.3.2 Tính chất lý cọc Xi măng - đất (XMĐ) 85 3.2.3.3 Tính chất lý tương đương 86 3.2.3.4 Tính tốn số lượng cọc XMĐ bố trí cọc móng 86 3.2.3.5 Tính tốn ứng suất biến dạng phương án cọc xi măng đất 87 3.2.4 Tính tốn móng cọc BTCT xử lý 92 3.2.4.1 Tính tốn móng cọc bê tông cốt thép 92 3.2.4.2 Tính tốn kiểm tra phần mềm Plaxis 102 3.2.5 So sánh lựa chọn phương án 112 3.3 Kết luận chương 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 Những kết đạt luận văn 113 Một số tồn luận văn 114 Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Bảng so sánh cọc bê tông vuông truyền thống cọc ly tâm ứng suất trước 16 Bảng 2.1: Các tính chất vật lý học lớp đất dính chủ yếu 40 Bảng 2.2: Tính chất vật lý học lớp đất rời chủ yếu 41 Bảng 2.3: Các giải pháp móng cọc xử cống đê ven biển cửa sông Hồng 45 Bảng 2.4: Độ sai lệch cho phép kích thước cọc 69 Bảng 3.1: Chỉ tiêu lý lớp đất 79 Bảng 3.2 Các trường hợp tính tốn 80 Bảng 3.3: Tổng hợp lực tác dụng lên bảy đáy – vừa thi công xong 81 Bảng 3.4: Lực tác dụng lên đáy – TH giữ 81 Bảng 3.5: Lực tác dụng lên đáy – TH ngăn mặn 82 Bảng 3.6: Ứng suất đáy móng trường hợp 83 Bảng 3.7: Tính chất lý cọc xi măng đất 85 Bảng 3.8: Tính tốn tiêu lý tương đương 87 Bảng 3.9: Tính tốn chiều sâu chịu lún 100 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Những thiết bị đóng cọc lịch sử Hình 1.2: Chức cọc Hình 1.3: Chi tiết cọc gỗ số cách nối cọc thông dụng 11 Hình 1.4: Kết cấu trụ cầu có hệ móng cọc ống thép dạng giếng hình van 13 Hình 1.5: Một số loại cọc xoắn 14 Hình 1.6: Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 19 Hình 1.7: Cọc bê tơng cốt thép ứng suất trước 20 Hình1.8: Mặt thi cơng cọc khoan nhồi 22 Hình 1.9: Q trình thi cơng cọc khoan nhồi 23 Hình 1.10: Một số kết cấu ứng dụng cọc XMĐ để xử lý đất yếu 25 Hình 2.1: Vùng ven biển cửa sơng Hồng (tỉnh Thái Bình) 34 Hình 2.2: Sơ đồ địa chất khu ven biển huyện Thái Thụy 36 Hình 2.3: Sơ đồ địa chất khu vực cửa sông ven biển huyện Tiền Hải 37 Hình 2.4: Mặt đất nén chặt 49 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí cọc cát 49 Hình 2.6: Sơ đồ tính lún đất 52 Hình 2.7: Quá trình thi công cọc cát 53 Hình 2.8: Thiết bị đóng cọc cát chấn động 54 Hình 2.9: Thi cơng cọc cát 55 Hình 2.10: Các công nghệ thi công Jet-Grouting 57 Hình 2.11: Sơ đồ dây chuyền thiết bị khoan vữa cao áp (Jet-grouting) 57 Hình 2.12: Thiết bị chế tạo cọc 58 Hình 2.13: Thiết bị trộn vữa phát điện 58 Hình 2.14: Sơ đồ thi công cọc ximăng đất dùng phương pháp Jet grouting 59 Hình 2.15: Mẫu cọc XMĐ theo phương pháp Jet Grouting, dự án Ơ Mơn – Xà No 60 Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý trộn khô 61 Hình 2.17: Quy trình thiết kế lặp, gồm thí nghiệm phòng, thiết kế chức năng, thử trường thiết kế công nghệ 62 Hình 2.18: Bố trí cọc xi măng đất 63 Hình 2.19: Cách bố trí cọc trộn ướt mặt đất 63 Hình 2.20: Cách bố trí cọc trộn ướt biển 64 Hình 2.21: Sơ đồ khoan có nút bịt 65 Hình 2.22: Máy xi măng công nghệ Jet-Grouting dự án Ơ Mơn – Xà No 66 Hình 2.23: Biểu đồ moment cọc cẩu lắp, vận chuyển xếp bãi 70 Hình 2.24: Biểu đồ moment cọc cẩu lắp 70 Hình 3.1: Cống Trà Linh I (phía biển) 76 Hình 3.2: Cống Trà Linh I (phía đồng) 76 Hình 3.3: Cống Trà Linh II (phía đồng) 77 Hình 3.4: Sơ đồ mặt cắt địa chất tuyến Cống Trà Linh 79 Hình 3.5: Sơ đồ tính tốn theo phương pháp mặt trượt trụ trịn cọc Xi măng đất 84 Hình 3.6: Bố trí cọc Xi măng đất 87 Hình 3.7: Mơ hình toán Plasix 89 Hình 3.8: Mơ hình tốn giai đoạn 89 Hình 3.9: Mơ hình tốn giai đoạn 90 Hình 3.10: Lựa chọn điểm tính tốn ứng suất 90 Hình 3.11: Chuyển vị đứng thi công xong giai đoạn 91 Hình 3.12: Chuyển vị thẳng đứng sau giai đoạn 91 Hình 3.13: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đúc sẵn 94 Hình 3.14 : Sơ đồ tính tốn móng cọc 96 Hình 3.15: Sơ đồ phân bố ứng suất thân gây lún 101 Hình 3.16: Mơ hình toán 103 Hình 3.17: Chia lưới phần tử 103 Hình 3.18: Điều kiện ban đầu áp lực nước lỗ rỗng 104 Hình 3.19: Điều kiện ban đầu ứng suất 104 Hình 3.20: Lập bước tính toán: gồm giai đoạn 105 Hình 3.21: Giai đoạn 1 – Hạ cọc thi công đáy 105 Hình 3.22: Giai đoạn - Xây trụ pin giữa, gán tải (khi hồn thành cơng trình) 106 Hình 3.23: Lựa chọn điểm vẽ chuyển vị - ứng suất 106 Hình 3.24: Lưới chuyển vị 107 Hình 3.25: Chuyển vị theo phương đứng 107 Hình 3.26: Biểu đồ momen đáy cống 108 Hình 3.27: Biểu đồ lực cắt đáy cống 108 Hình 3.28: Biểu đồ chuyển vị đứng đáy 108 Hình 3.29: Lưới chuyển vị 109 Hình 3.30: Chuyển vị theo phương đứng 109 Hình 3.31: Trị số ứng suất hiệu trung bình lớn 110 Hình 3.32: Biểu đồ chuyển vị đứng đáy cống 110 Hình 3.33: Biểu đồ momen đáy cống 111 Hình 3.34: Biểu đồ lực cắt đáy cống 111 Hình 3.35: Biểu đồ chuyển vị điểm A,B,C,D 111 Trường Đại Học Thủy lợi Luận văn Thạc Sĩ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nước Việt Nam địa lý có 3260 km bờ biển, gồm 89 cửa sông trải dài dọc theo 29 tỉnh thành thành phố lớn Đặc trưng vùng cửa sông ven biển có đa dạng khu hệ sinh thái có ảnh hưởng lớn tới hệ thống tài nguyên ven bờ, với chức quan trọng sản sinh sản phẩm có giá trị sử dụng cho người Đối với vùng cửa sông ven biển, việc thiết kế, thi công cơng trình thủy lợi, thủy điện, giao thơng, dân dụng cơng nghiệp cịn gặp nhiều khó khăn, cần phải giải nhiều vấn đề khác như: Loại hình kết cấu, sử dụng vật liệu, biện pháp công nghệ thi công…và vấn đề xử lý cơng trình, đặc biệt cơng trình thủy lợi Vùng cửa sơng ven biển nơi hình thành chịu chi phối chế độ thủy văn sông hải văn biển, nên cấu trúc đất nơi thường phức tạp bao gồm lớp đất yếu Điều cho thấy việc xử lý móng để xây dựng sở hạ tầng bên phức tạp không theo giải pháp định Việc chọn lựa phương án xử lý có vai trị quan trọng, trước tiên ảnh hưởng tới chất lượng, an tồn cơng trình gây tốn xây dựng lâu dài ảnh hưởng đến sống sinh hoạt người dân, kinh tế quốc gia Để lựa chọn phương án xử lý đắn môi trường địa chất phức tạp, biến đổi thường xuyên nơi vùng cửa sông ven biển ngồi việc cần nắm bắt thay đổi cấu trúc nền, phương án giải quyết, cần phải áp dụng phù hợp phương án Với biện pháp xử lý khác có ưu nhược điểm khác nhau, móng cọc giải pháp dùng phổ biến cho cơng trình Tuy nhiên, việc lựa chọn loại móng nền, chiều sâu, quy mô xử lý vấn đề cần nghiên cứu tính tốn phù hợp với điều kiện địa chất nơi xây dựng cơng trình Do vậy, nghiên cứu phương pháp xử lý móng cọc đề xuất giải pháp cụ thể phù hợp với điều kiện địa chất vùng cửa sông ven biển vấn đề cần Học viên: Trần Nhật Vũ