Trinh viet cuong danh gia nguyen nhan gay hu hong 1 ct do tac dong cua tai trong lan can

Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ Sự cố công trình nguyên nhân Đánh giá nguyên nhân gây h hỏng công trình tác động tải trọng lân cận KS Trịnh Việt Cờng, KS Phạm Quyết Thắng, KS Dơng Hồng Phợng Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Ths Trịnh Minh Thụ Trờng Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội Tóm tắt: Báo cáo trình bày diễn biến cố xảy công trình chịu tác động tải trọng đất đắp lân cận Kết quan trắc tính toán cho thấy chuyển vị ngang khu vực lân cận khối đất đắp lớn, cần áp dụng giải pháp thiết kế thi công thích hợp để hạn chế tác động bất lợi chuyển vị ngang Mở đầu Cụm công trình bao gồm nhà nghiền thô (PCH), nhà tiếp nhận silica (SRH) số tờng chắn (RW) đảm nhiệm chức tiếp nhận sơ chế nguyên vật liệu phục vụ cho nhà máy xi măng miền Trung Để tạo đờng vận chuyển nguyên liệu lên phễu tiếp nhận nằm cao độ +24.3m, đoạn đờng dẫn đợc đắp phía sau công trình Tải trọng đắp đà gây chuyển vị ngang làm h hại kết cấu công trình lân cận Đặc điểm công trình Cụm công trình nhà thầu nớc thiết kế thi công Mặt công trình đợc thể hình Kết cấu bên bao gồm hệ khung tờng bê tông cốt thép Móng công trình móng bè đặt cọc tiết diện 30x30cm 40x40cm Cọc đợc đóng theo phơng thẳng đứng đến lớp đá gốc, chiều dài cọc khoảng 24-30m Sơ đồ bố trí cọc đợc thể hình Mặt cắt ngang qua PCH khối đờng đắp phía sau công trình đợc thể hình T ờng chắn SRH (nhµ tiÕp nhËn Silica) o 56' T êng chắn A A PCH (nhà nghiền thô) 11500 RW Khu vực Đ ờng dẫn đá đắp T ờng chắn 17500 Hình Mặt công trình SRH 56' Ghi chó: cäc 400x400 cäc 300x300 PCH 11500 RW 17500 Hình Mặt bố trí cọc 7000 6000 4000 4000 SL+24.30 SL+21.30 Đ ờng dẫn đắp đá vôi SL+6.30 Hình Mặt cắt ngang qua PCH Điều kiện đất Khảo sát trờng đợc thực bao gåm hè khoan cã lÊy mÉu vµ thÝ nghiệm SPT Trụ hố khoan điển hình đợc thể hình Lớp đất yếu lớp bùn sét hữu có độ dày 1,5 đến 2m Độ sâu lớp đá gốc khoảng 19 đến 20m +6.0 Đất đắp (N=30-38) +1.7 Đất bùn sét hữu (N=3-4) -0.1 Cát chặt vừa đến chặt (N=44-53) -2.3 Sét pha cøng ®Õn rÊt cøng (N=24-40) -13.8 SÐt nưa cøng ®Õn cứng (N=13-29) -19.8 Đá gốc, đá vôi Hình Trụ hố khoan điển hình Diễn biến cố Việc thi công công trình đờng dẫn đợc tiến hành đồng thời từ tháng 11 năm 1998 Đến tháng năm 1999, chuyển dịch công trình đợc phát đắp cách công trình khoảng 10m Tại thời điểm đờng dẫn đợc thi công đến sát công trình chuyển dịch ngang PCH mm SRH 25mm thời điểm hoàn thành đắp đờng dẫn đến cao độ +24.00m (giữa tháng năm 1999), chuyển dịch ngang PCH SRH 61mm 77mm Sơ đồ mô tả trình thi công chuyển vị ngang đợc thể hình Biểu đồ hình thể diễn biến chuyển vị ngang SRH từ tháng đến tháng năm 1999 Ngày đo Tổng số ngày đo (ngày) Phác hoạ giai đoạn thi công Số đo chuyển dịch lần đo tr ớc (mm) (mm) SL+16.0 09/T hai SL+10.4 SL+6.5 5.0 3.0 9 13 22 SL+11.5 25 SL+11.5 49 SL+11.5 77 4.0 SL+18.0 23/T ba SL+11.5 SL+15.0 SL+11.5 42 3.0 SL+20.0 26/T ba 45 SL+17.9 SL+13.0 12.0 SL+24.3 14/T năm 94 SL+19.2 5.0 SL+24.3 28/T Năm 108 SL+19.2 5.0 Hình Diễn biến chuyển vị ngang nhà tiếp nhận silica (SRH ) Hình Chuyển vị ngang PCH Từ tháng năm 1999, việc quan trắc chuyển dịch đất đợc thực thiết bị đo nghiêng (inclinometer) Kết đo từ ngày 18 tháng đến ngày tháng đợc thể hình Kết quan trắc cho thấy chuyển vị lớp đất đắp từ +6.0 m tới +11.82 m cao Đối với lớp đất tự nhiên, chuyển vị ngang gần nh không thay đổi theo chiều sâu gần lớp đá gốc Kết quan trắc nhiều vị trí chứng tỏ dấu hiệu tợng trợt đất Chuyển dÞch (mm) 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 15.0 EGL=SL+ 11.82 10.0 SL+6.0 C a o tr×n h (m ) 5.0 SL+3.3 0.0 17-Jun 7-Jul -5.0 -10.0 -15.0 -20.0 Vª phÝa đông -25.0 Hình Kết đo chuyển vị ngang SRH Để khắc phục cố, phần đờng dẫn phía sau công trình đợc hạ xuống cao độ +15.00 m vào tháng năm 1999 Sau hạ tải, kết quan trắc cho thấy chuyển vị ngang công trình hầu nh không phát triển tiếp Chuyển vị ngang đà làm h hại kết cấu công trình Một số vết nứt đà đợc phát kết cấu bên Cọc công trình đợc kiểm tra trực tiếp cách đào thăm dò Hầu hết cọc bị nứt gần vị trí liên kết với đài cọc với bề rộng vết nứt phỉ biÕn ë møc 24 mm H×nh thĨ hiƯn vết nứt quan sát đợc cọc Hình Vết nứt thân cọc Đánh giá nguyên nhân cố Để đánh giá nguyên nhân gây h hỏng công trình, tính toán sau đà đợc thực hiện: - Tải trọng ngang tác dụng lên cọc sức chịu tải trọng ngang cọc; - Chuyển vị ngang đất dới tác dụng tải trọng đắp 5.1 Tải trọng ngang tác dụng lên cọc Theo Tomlinson (1977), tỷ số chiều dài/đờng kính cọc L/d>10, sức chịu tải theo phơng ngang phụ thuộc vào khả chịu uốn MR thân cọc công trình này, MR=53 kN.m cọc 30x30cm MR=107 kN.m cọc 40x40cm Hai thành phần tải trọng ngang tác dụng lên cọc phải đợc kể đến là: áp lực chủ động đất đắp tác dụng trực tiếp lên thân công trình Trong tính toán áp lực chủ động, góc ma sát vật liệu đắp đợc lấy =35 áp lực đợc truyền xuống cọc dới dạng tải trọng tập trung đặt đỉnh cọc áp lực ngang khối đất đắp gây tác dụng lên thân cọc theo chiều sâu thông qua môi trờng đất Độ lớn áp lực giảm theo chiều sâu khoảng cách đến khối đất đắp Hệ số phản lực đợc xác định theo "Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc - TCXD 207:1998", giá trị mô đun phản lực đất tăng theo chiều sâu Kết tính toán cho thấy tỷ số mô men uốn cực đại M tải khối đất đắp gây cao khả chịu uốn thân cọc MR: M/MR =2.62.8 PCH M/MR =2.1 SRH Nh tính toán theo lý thuyết phù hợp với kiểm tra trờng, hầu hết cọc bị nứt gần đỉnh cọc 5.2 Phân tích chuyển vị ngang kết cấu Tính toán chuyển vị đất kết cấu xung quanh khối đờng đắp đà đợc thực phần mềm SIGMA/W (Geo-Slope Inc., Canada) Trong trình tính toán, thông số biến dạng đất đợc xác định từ kết thí nghiệm mẫu đất phòng Hệ số Poisson lớp đất sét đợc lấy theo khuyến nghị Bowles (1996) Trong mô hình tính toán, cọc đợc mô hình hoá phần tử dầm (beam), liên kết cọc đài cọc ngàm Trong tính toán đà kể đến hai trờng hợp tải trọng: - Trờng hợp tải trọng thứ nhất: Khối đắp thấp công trình cách công trình 7m Trong điều kiện công trình cha chịu tác động trực tiếp khối đất đắp - Trờng hợp tải trọng thứ hai: Toàn đờng dẫn đà đợc thi công công trình đà chịu tác động trực tiếp khối đất đắp Kết phân tích chuyển vị ngang đất đợc trình bày dới dạng đờng đồng mức (hình 10) Giá trị tính toán chuyển vị ngang công trình tơng đối lớn: Đối với trờng hợp tải trọng thứ nhất, chuyển vị ngang 50100mm trờng hợp tải trọng thứ hai, chuyển vị ngang đạt tới 150200mm So sánh với kết quan trắc trờng cho thấy kết tính toán cao Nguyên nhân quan trắc đợc thực thời gian ngắn thời gian cần thiết để chuyển vị đất đạt giá trị cuối lâu Kết phân tích cho thấy ảnh hởng cọc chuyển vị ngang không đáng kể 30 25 SL+20.00 Cao trình (m) 20 15 Phần tử vô hạn 10 Phần tử vô hạn SL+6.00 -0.15 SL+1.70 Đất lÊp SL-0.10 0.15 SL-2.30 Bïn sÐt/c¸t C¸t -5 SÐt màu -10 SL-13.80 -15 Sét xám/nâu SL -19.80 -20 Đá v«i -25 -30 -40 -30 -20 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 Khoảng cách (m) Hình Đờng đồng mức chuyển vị ngang PCH - trờng hợp tải trọng thứ 90 30 SL+24.23 25 0.0 Cao tr×nh (m) 20 -0.25 -0.15 -0.05 15 Phần tử vô hạn 10 Phần tử vô hạn SL+6.00 SL+1.70 -0.25 Đất lấp SL-0.10 0.25 SL-2.30 -0 0.2 -10 SL-13.80 -0 SÐt mµu 0.1 05 .1 -0 -15 0.1 15 -0 -5 Bùn sét/cát Cát Sét xám/nâu SL -19.80 -20 Đá vôi -25 -30 -40 -30 -20 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Khoảng cách (m) Hình 10 Đờng đồng mức chuyển vị ngang PCH - trờng hợp tải trọng thứ hai Kết luận Trên sở điều tra, tính toán phân tích kết luận: - Thiết kế đà không đánh giá đầy đủ ảnh hởng tải trọng ngang tác dụng lên cọc Tải trọng ngang tác dụng lên cọc vợt lần khả chịu tải cọc - Giải pháp sử dụng cọc thẳng đứng không phù hợp với điều kiện tải trọng ngang lớn Trong trờng hợp nên sử dụng số cọc xiên - Chuyển vị ngang khối đất đắp lớn nhng ngời thiết kế cha quan tâm đầy đủ đến yếu tố - Có thể giảm tác động chuyển dịch ngang đất công trình cách thi công công trình sau hoàn thành đắp hệ thống đờng dẫn Tài liệu tham khảo Bowles, J E "Foundation Analysis and Design" The McGraw-Hill Companies, 1996 TrÞnh ViƯt Cờng, Phạm Quyết Thắng, Dơng Hồng Phợng "Report on the evaluation of causes of lateral movement at PCH and SRH", ViƯn KHCN X©y dùng, 1999 TCXD 207: 1998 "Mãng cäc - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ" Tomlinson, M J "Pile Design and Construction Practice" Viewpoint Publications, 1977