Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình thủy: Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An

Trang 1

GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin

Trong những năm gin đây, tinh hình sat lở bờ sông trong tỉnh Long An

ngày càng nghiêm trọng, nguyên nhân do dòng chảy mạnh, biến đổi khí hậu, lắn

chiếm bờ sông, khai thác cát trộm, tau thuyền lưu thông qua lại, đặc biệt trên tuyến sông Vàm Cỏ Tây đoạn qua thành phố Tân An.

Dé bảo vệ bờ sông chống sat lở và phát tri đô thị Tân An, trong những, tuyển kè, nhằm đảm bảo năm gin day tỉnh Long An đã đầu tư xây dựng nhiề

an toàn cho các công trình hạ ting và dân sinh trong khu vực, đồng thời tạo cảnh.‘quan, phát triển giao thông đô thị cho thành phố Tân An.

Điều kiện địa hình, địa chất sông Vam Cé Tây tương đối phúc tạp, lòng ng thường bị xói sâu, nền đất bùn yếu phân bổ dọc theo bờ sông Đồng thời dòng chảy ven bờ khá lớn có thé gây sat lở mạnh làm ảnh hưởng đến một số công trình đã và đang thi công.

Đề tài "Nghiên cứu giải pháp ổn định kẻ bờ sông Vim Có Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An” là vấn thiết Nhằm chọn giải pháp đặc trưng phủ hợp và đề xuất kết cấu đảm bảo én định mỹ quan và kinh tế với điều kiện tự

nhiên và xã hội khu vực thành phố Tân An, tỉnh Long An. 2 Mục đích nghiên cứu của đề tài:

“Trên cơ sở nghiên cứu điều kiện tự nhiên của khu vực, đánh giá thực trạng và những vấn đề ảnh hưởng đến én định công trình, để xuất giải pháp kè đảm bảo dn định, mỹ quan và kinh tế dé bảo vệ bờ sông Vam Co Tây, thành phố Tân

An nói riêng và áp dung cho địa ban tỉnh Long An nói chung.

3 Cách tiếp cận, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu: cận, đối trựng và phạm vi nghiên cứu:

Cách tiếp cận: Nghiên cứu các điều kiện tự nhiên trong khu vực và các giải

pháp kè áp dung ở Đồng bằng sông Cửu Long và vùng lân cận Phân tích, đánh giá số liệu, tính toán đưa ra giải pháp kè nhằm đề xuất giải pháp và phương pháp

tính toán phù hợp;

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Ké bảo vệ và chống xói lở bờ sông 'Vâm Có Tây khu vực Thành phố Tân An, tinh Long An.

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An 1

Trang 2

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin3.2 Phương pháp nghiên cứu:

Điều tra thu thập các số liệu, tai liệu của các tuyến kè đã được thiết kế ở.

xông Vim Cỏ Tây và các khu vue có điều kiện tự nhiêtương tự;

Tham khảo các nghiên cứu, các báo cáo về sự có, đánh giá nguyên nhân gây mắt ôn định để rút kinh nghiệm khi đề xuất các giải pháp kè bảo vệ bờ chokhu vực;

Ung dụng các phần mềm hiện đại dé phân tích, tính toán điều kiện ổn định

trượt, lún, bảo vệ mái áp dụng kiểm nghiệm với công trình thực tế đã thi

công) Trong đó chủ yếu sử dụng phần mềm Geo Slope, Geo 5, Prosheet va Sap

2000 để phục vụge tinh toán và đánh gỉsự én định của công trình

4, Kết qua đạt được:

Để xuất được giải pháp đảm bảo ôn định trên cơ sở phân tích xác định nguyên nhân gây mắt ổn định bo sông, bờ kè và dé xuất giải pháp kè phù hợp.

cho khu vực sông Vam Cỏ Tây, thành phố Tân An, tinh Long An.

1 Đánh giá nguyên nhân xói lở bờ sông và điều kiện tự nhiên: Địa hình, địa chất, khí tượng thủy văn khu vực bờ sông Vàm Cỏ Tây, thành phố Tân An, tỉnh Long An

2 Đề xuất kế cấu kè phù hợp đảm bảo én định và mỹ quan trên sông Vàm Co Tây, thành phố Tân An, tinh Long An

Trang 3

Học viên: Phạm Thị Hanh GVHD: PG:“Trịnh Công Vấn

'CHƯƠNG I: TONG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BẢO VE BO SONG 1.1 Tình hình xây dựng kè ở Đẳng bằng sông Cửu Long và những sự cố đã xảy ra:

LLL Tình hình xây dựng kè ở Đằng bằng sông Cửu Long:

Đặc trưng ở Đồng bằng sông Cửu Long là có địa chất nén khá yếu Do đó giải pháp kết cấu kè thường giống nhau Các giải pháp kè cứng và kè mềm được phân tích lựa chọn phụ thuộc vào dòng chảy, địa hình, địa chất và sự quan trọng của khu vực được bảo vệ Một số công trình tiêu biểu như Kè sông Vàm Cỏ Tay, kè sông Thủ Thừa, kè sông Tiền, kè sông Hậu.

Hinh 1.2 Ké Thủ Thừa trên sông Thủ Thừa ~ Long An

"Nghiên cứu giải pháp Ôn định kề bờ song Vam Co Tây thành phố Tan An, tình Long An.

Trang 4

Hình 1.5, Bờ kè Hồng Ngự - thị xã Hồng New

vụ sing Vâm Cô TÂY phố Tân An, inh Long An

Trang 5

Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin"Những sự cố công trình kè xây ra:

Quá trình xói lở lòng, bờ sông được xem như một dang thiên tai nặng né có thể xảy ra khắp mọi nơi và diễn biển hết sức phức tạp Trong quá trình sạt lở, có

sự đan xen giữa hiện tượng dich chuyển trượt, hiện tượng sụp đồ Hig:tượng sạt

lở thường được báo trước bằng các vết nứt sat ăn sâu vào đất liền và kéo dài theo bờ sông, bờ biển Diễn biến phá hoại của sat lở nhanh và đột ngột.

Sat lở bờ thường có xu hướng tái điển nhiều năm, phạm vi ảnh hưởng rong, de doa phá hỏng cả cum dân cư (sụt lún, nứt nhà cửa, mắt đắt 2 bên bờ sông wy.

năm tại các vùng đồng bằng ver

ch đầy đủ và chỉ

t liên quan tới vấn

That ra, khó có thé thống kê một c:

đề xlở sông ngồi cũng như những nghiên cứu về xói lở bồi lắp lòng dẫn vài chỉnh trị sông ngòi trong nước va trên thé giới Nhưng một cách tong quan nhất có thể đễ đảng nhận ra là trong những thập niên gin đây lũ lụt liên tục xây ra nhiều kèm theo lũ lụt nó là xói lở - bồi lắng lòng dẫn sông ngồi gây phá hủy nhiều công trình dan sinh và gây tổn thất cho nhiều nền kinh tế Do đó cần thiết

phải tập trung vào thực hiện các chương trình khai thác, tính toán được dòng,

chảy, dự báo được các biến động của sông, sử dụng hợp lý sông ngòi, phòng chống thiên tai, bảo vệ môi trường lãnh thé,

Qué trình xói, bồi, biển hình lòng dẫn, sat lở bờ mái sông, bờ biển trong các điều kiện tự nhiên và có tác động của con người vô củng phức tạp Việc xác định các nguyên nhân, cơ chế, tìm các giải pháp quy hoạch, công trình nhằm phòng, chống và hạn chế tác hại của quá trình sat lở là việc làm có ý nghĩa rất

lớn đối với sự an toàn của các khu dân cư, đô thị, đối với công tác quy hoạch, thiết kế và xây dựng các đô thị mới Quá trình nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bở sông trên Thể giới đã được thực hiện liên tục trong hàng thập ky qua NI giải pháp công nghệ bảo vệ bờ sông chống xói lở đã được dưa ra và đạt được những hiệu quả nhất định trong việc hạn chế xói lở, bảo vệ an toàn cho din cư.

và hạ ting cơ sở ven sông Cho đến nay, việc nghiên cứu các giải pháp công,

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An Š

Trang 6

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vinnghệ mới, cải tiên giải pháp cho công nghệ cũ nhằm nâng cao hơn công tác bảo

vệ bờ sông chống sạt lở vẫn đang được tiếp tục.

công không an toàn.

Dưới đây là một vải hình ảnh vẻ hiện tượng sat lở bờ và khai thác cát trên

sông, uy hiếp đe doa trực tiếp đến an toàn bờ sông, các tuyến đê và tính mạng tàisản của nhân dan,

Hình 1.7 Chuyển vị Ke rạch Cái Khé, Can Thơ (chuyển vị 50cm)

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp Ôn định kề bờ sông Vam Có TThành phô Tan An, nh Long An 6

Trang 7

Hge viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vấn

“Hình 1.8 Sat lở bờ Ke sông Cần Thơ (chuyển vị 50em)

113 Phân tích các nguyên nhân chính gây sự cỗ các công trình đã

được xây đựng:

1.1.3.1 Các nguyên nhân thông thường:

Các công trình bảo vệ bờ sông chịu tác động của rất nhiều yếu tổ ngẫu nhiên, bắt thường mà con người không kiểm soát được như:

~ Sự thay đổi điều kiện khí hậu, thủy văn ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thủy động lực học dong sông, tác động trực tiếp vào quá trình biến đổi lòng dẫn và mit én định tuyến đường bờ.

- Nền địa chất hai bên bờ sông thường rit yếu, độ am đất cao và thay đổi

theo mùa mưa và mùa khô;

- Các hệ thống sông ở đồng bằng sông của long nói chung và sông Vam Cé Tây nói riêng, hing năm vào mia lũ về nước từ thượng nguồn từ sông Mêkông đỏ về rất mạnh gây ra sat lở do dong chảy và tác động từ tàu thuyền lưa thông vận chuyển hàng hóa gây sạt lở và nguy hiểm đến các tuyến đê

a VỀ khảo sắt:

Sử dụng tài liệu khảo sát địa chất của các công trình cũ ở lân cận thi công công trình, dẫn đến mắt độ chính xác của tải liệu:

Tài liệu khảo sát không chỉ tiết, không tiến hành khảo sát địa chất những vi trí xung yếu;

Trang 8

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin"Người xử lý số liệu khảo sát địa hình (công tác nội nghiệp) chỉ xử lý trên máy mà không ra thăm quan thực địa công trình dẫn đến có sai sót mà không phát hiện ra

b Về thiết

Đơn vị tư vấn thiết kế không đúng chuyên ngành, năng lực yêu kém.

Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến, phần mén tính toán vào trong quá trình thiết kế còn hạn chế.

Các tài liệu hướng dẫn thiết ké, tiêu chuẩn, quy phạm không được cập nhật thường xuyên

Trinh độ thi công còn non kém, đội ngũ công nhân chủ yếu là công nhân chưa qua đảo tạo, sử dụng các lao động thời vụ địa phương dé phục vụ thi công;

Biện pháp thi công chưa hợp lý, không tuân thủ nghiêm ngặt quy trình 16chức thi công;

Công nghệ thi công còn lạc hậu, tiến độ không đảm bao;

Kha năng ứng phó với các tình huống khin cắp khi xảy ra sự cố còn kém d VỀ giám sát:

Đơn vị tu vấn giám sát không đúng chuyên ngành, năng lực kinh nghiệm

yếu kém trong việc giám sát

Giám sát thi công làm việc kiêm nhiệm (đảm nhiệm giám sát nhiều công trình)

và không thường xuyên có mặt ở hiện trường;

Cán bộ giám sát thi công mới ra trường thiểu kinh nghiệm thực tế,1

Kết cấu công trình kè khá đơn giản, trong khi các tư vấn thiết kế tính toán 2 Một số nguyên nhân ứng với công trình cự thể

bố trí thép khá nhiều Do đó đa phần công trình mắt én định là do nền móng, do công trình trên nén đất yếu, nén đắp nhiều gây chuyển vị lớn Khi công trình mắt vốn định tổng thé hoặc chuyển vị lớn gây phá hoại công trình

+ Công trình kè Cái Khế, Cần Thơ:5 30m ké tại khúc cong bờ lôm bị

chuyền vị 50cm do địa chất nền có lớp bùn dày 30m nhưng cọc chỉ dài 20m Bén cạnh đó phía sông không bảo vệ bị xói, tạo đốc đứng gây chuyển vị.

Trang 9

Hình 1.10 Kết qué kiểm tra dn định Kẻ Cái Khé, Cần Thơ K < [K]

i Nghiên cứu gil pháp ôn định ke bờ sông Vim Có Tây thành phố

Trang 10

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin Khu vực sat lở là vị trí bờ sông cong, lòng sông xuất hiện

luận của Viện kỹ thuật Biển là nguyên nhân mổn định như sau:

+ Lòng sông lúc bị sự cổ là sâu hơn lúc khảo sát khoảng 1,8m lý do thờigian khảo sắt và thi công cách nhau 3 năm;

+ Lựa chọn mực nước thấp nhất không đúng, tại thời điểm xảy ra sự cố

MNmin thấp hơn 30cm so với tính toán; + Do chất tải cao trên đình kè,

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân Am, tình Long An 1Ú

Trang 11

Hình 1.12 Hiện trạng thực té đã thi công đến trước thời điểm xảy ra sat lo

có gia tải trên đỉnh kè

1.2 Các kết quả nghiên cứu về công trình bio vệ bờ sông Vàm Có Tây khu vực thành phố Tân An, tinh Long An:

Trên sông Vim Co Tây thuộc thành phố Tân An, tinh Long An những năm gin đây được xây dựng khá nhiều công trình kẻ bảo vệ bờ sông, ngoài nhiệm vụ ‘bao vệ bờ sông còn tạo mỹ quan cho khu vực Các kết cấu ké lựa chọn chủ yếu là kẻ đứng kết hợp mái nghiêng và kẻ đứng cir dự ứng lực Giới thiệu một số

công trình kề đặc trưng sau:

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An _ TỪ

Trang 12

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin~ Kè điện lực Long An đến chợ cá Phường 2:

Hình 1.13 Vị trí tuyén Ke sông Vàm Co Tây từ điện lực đến chợ cá + Khu vực lòng sông rộng khoảng 190m, lòng sông khá thoải, một số đoạn xói sâu đến cao trình -22m.

+ Địa chat khu vực lớp lớp bin mỏng, cao độ đáy lớp bùn tir -4,0m đến -6,0m + Kết cầu kè lựa chọn: Tường BTCT chữ L cao 1,70m trên nền cọc BTCT (1 hàng) dai 10m tiết diện 30x30cm Bên đưới tường là kè mái nghiêng mái

m = 2,50 lit tim BT dày 15cm, dưới chân mái có dim đỡ trên nền cọc Cơ kẻ tại

‘cao tình -1,00m lát thảm đái

Hình 1.14 Cắt ngang Ké sông Vàm Có Tay từ điện lực đến chợ cá.

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An _ 12

Trang 13

Hình 1.15 Phối cảnh Ké sông Vàm Có Tây từ điện lực đến chợ cái + Hiện nay kẻ đã được xây dựng sau khi đã được các đơn vị Tư vấn và nhà hoa học phân tích 1 hàng cọc không ổn định nên đã bổ trí 2 hàng cọc

Hinh 1.16 Cắt ngang Kè sông Vim Có Tay sau khi điều chỉnh ~ Kè sông Vàm Có Tây đoạn từ ngã ba sông Bảo Định đến bến đò Chú Tiết + Khu vực lòng sông rộng khoảng 175m, lòng sông khá thoải, một số đoạn xói sâu đến cao trình -17,0m,

+ Địa chất khu vực lớp lớp bùn mỏng, cao độ đáy lớp bùn từ -2,0m đến -5,0m_ ‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An _ 13

Trang 14

+ Kết cấu kè lựa chọn: Tường BTCT chữ L cao 2,70m trên nén cọc BTCT (1 hàng) dai 8,0m tiết diện 30x30em và cir dựng ứng lực bao che bên ngoài đài 9.0m Bên dưới tường trải thảm đá dây 30cm theo mặt đắt tự nhiên

+ Hiện nay kẻ đã được xây dựng xong 1 đoạn

Trang 15

Hge viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vấn~ Kè sông Vàm Cỏ Tây đoạn từ rạch Châu Phê đến cầu mới

tránh thành phố Tân An, phường 5:

+ Địa chất khu vực phức tap, cao độ đáy lớp bùn từ -6,0m đến -13,0m

Hình 1.20 Cắt ngang tuyến Ké tại vị trí có chiều dày bùn mong

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An _ TŠ

Trang 16

+ Kết cấu kẻ lựa chọn: Đối với lớp bùn mỏng (cir tram cắm đến lớp đắt tốt) ‘Coc BTCT dự ứng lực dai 17m, phía trong có bản giảm tải bằng vai địa trên nền cir tram và kết hợp với bản neo, Đồi với lớp bùn diy kết edu giảm tải là vải dia kết hợp với cọc BTCT ly tâm bố trí 2,0m/cọc, có mũ chụp dé phân tán lực

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân Am, tình Long An 16

Trang 17

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin

1.3 Nhận xét chung về những vấn đề đặt ra:

Hiện tượng sạt lở bờ sông, bờ kè đang diễn ra trên hầu hết các bờ sông ở Đồng bằng sông Cửu Long Sat lở bờ thường có xu hướng tái diễn nhiều năm,

phạm vi ảnh hưởng rộng, đe dọa phá hỏng cả cụm dân cư (sụt lún, nứt nhà cửa, mắt đất 2 bên bở sông wv ) đặc biệt là c sum dân cư kinh tế lâu năm tại các

vũng đồng bằng ven sông.

Hiện nay có rất nhiều công trình bờ kè xây dựng nhưng bị mắt én định.

Nguyên nhân có thể do chủ quan trong quá trình thiết kể, giám sit và thi công

Nguyên nhân khách quan là do điều kiện tự nhiên như địa hình, địa chất và dòng.

cchiy trong khu vực

Quá trình đô thị hóa 6 Tân An, chủ yếu là đọc theo các kênh rạch và sông lớn trong thành phổ Hiện tượng sat lở bờ sông làm ảnh hưởng và gây nguy hai đến cơ sở hạ ting và tính mạng người dân Do đó cần thiết phải tập trung vào nghiên cứu các giải pháp ôn định kè, đặc biệt tuyến Ké bờ sông Vàm Co Tay đoạn qua thành phố Tân An đảm bao én định và mỹ quan đô thị.

Trang 18

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐÈ XUẤT GIẢI PHÁP KÈ BO SÔNG VAM CO TÂY KHU VỰC TINH LONG AN 2.1, Nguyên tắc và các tiêu chuẩn thiết kế:

nguyên tác chính sau:

Nguyên tắc tính toán: Tính toán, thiết kế kè phải tuân thú các - Phù hợp với địa chat: Giải pháp kỹ thuật đề xuất phù hợp với địa chất

kinh tế.

đảm bảo tính an toản, ôn định và hiệu quả

- Phù hợp với địa hình lòng sông và tỉnh hình sạt lở: Trong phạm vi dự án

lòng sông tồn tại 2 hố xói có cao trình -20m Do đó gỉ pháp kỹ thuật cần bảo vệ mái bờ sông và lòng sông, thả bao tải cát kết hợp thảm đá.

- Phù hợp chế độ thủy văn: giải pháp kỹ thuật cần phủ hợp với chế độ thủy văn khu vực dự án, không gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến dng chảy.

- Phù hợp với các hoạt động trong khu vực:

~ Phù hợp với mặt bằng khu vực dự án.

- Phù hợp với giá thành va thời gian xây dựng công trình,

2.1.2 Các qui chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng:

Các qui chuẩn, tiêu chuẩn chính lựa chọn đ tinh toán kè:

= QCVN 04-05-2012/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia - Công

trình thủy lợi, các quy định chủ yếu về thiết kế;

~ QCVN 47-2012/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về quan trắc thủy văn; - TCVN 8419-2010: Công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ Qui trình thiết kế; ~ 14 TCN 4-2003 Thanh phần nội dung khối lượng điều tra khảo sắt, tính.

toán thủy văn trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế CTTL;

- IATCN 23 ~ 2002 - Quy trình sơ họa diễn biến lòng sông;

~ 14 TCN 10-85; Quy phạm tính toán các đặc trưng thủy văn thiết kế;

-22TCN 27-84: Qui trình khảo sắt thủy văn;

- Dòng chảy lũ sông ngòi Việt Nam (Viện Khí tượng thủy văn - 1991);

~ TCVN 2737 - 2005: Tải trọng và tác động - tiêu chuẩn thiết kế; ~ TCVN 9152-2012: Quy trình thiết kế tường chắn công trình thuỷ lợi;

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An T8

Trang 19

- TCVN 8421-2010: CTTL— Tải trong, lực ác dụng lên công trình do- TCVN 10304-2014: Móng cọc-Tiêu chuẩn thiết kế;

~14TCN 110-1996: Chi dẫn thiết kế & sử dụng vải địa kỹ thuật để lọc

trong công trình thủy lợi;

-TCVN 9138 : 2012 Vai địa kỹ thuật - phương pháp xác định cường độkéo của méi nd

dẻo suốt thân tường Phương pháp nay giả thiết tường có độ cứng tuyệt đối Sử dung kết quá nghiên cứu áp lực dit lên tường cứng của Rankine để tính toán,

Ta xem xét 02 bài toán tường cọc bản có neo và không có neo trên cơ

sở giả thiết:

~ Mặt đất đắp trước và sau lưng tường nằm ngang ~ Lưng tường nhẫn va thẳng đứng.

- Tường được thi công xong mới cho Lip đất sau lưng tường hoặc thi công.

xong mới nạo vét phía trước tường4a Tường cừ không có neo:

Phương án tường cọc bản không có neo thường được sử dụng trong trường hợp phần chênh lệch mặt đất trước và sau tường < 10m,

Khi tường cọc bản được đóng vào đất và không có neo, khối đất xung quanh tường được chia làm 04 khu vực ứng với 02 trạng thái cân bằng giới hạn chủ động và bị động như hình vẽ.

Trang 20

al Tường cọc bản đồng vào dit cát không có neo:

Khi đóng vào đất cát không neo, tường cọc bản sẽ tự ổn định nhờ sự khác nhau của áp lực bị động và áp lực chủ động của dat tác dụng lên tường An số của bai toán là chiều sâu D cắm vào nên.

Do sự chênh lệch cao độ mặt đất tác động lên sau và trước tường và với giả thiết tường tuyệt đối cứng, phần áp lực đất sau lưng tường trên mặt nạo vét sẽ làm xoay tường xung quanh điềm O.

Để thuận lợi cho việc thiết lập các công thức tính toán, ta xem sự phân bố áp lực dat lên tường là đường thẳng.

So dé tính toán tường cọc bản trong dat cát được thể hiện như hình vẽ.

Trang 21

Hình 2.3 Sơ đỒ tink trờng cọc bản trong nỗn cát (a) Sự biển thiên biểu dé áp lực ròng.

(b) Sự biển thiên moment

Cường độ áp lực đất chủ động tại độ sâu z = Z), ngang mye nước ngằm: Đị= Hake

“rong đó: k ~ hệ số áp lực đất chủ động (theo Rankine)

7- trọng lượng riêng của đất

g- góc ma sát trong của đất

Tương tự, tại độ sâu z = Ly + Le , cường độ áp lực đất chủ động: pị = (thi YLa dks

Trong đó: 7= jar fe — trọng lượng riêng đẩy nỗi của đất

“Trên điểm xoay O, bên trai ld áp lực bị động, bên phải là áp lực chủ động

Tại độ sâu z, tính từ mặt đất sau tường, áp lực chủ động là [phy + YL + YE = Ly L2)Jk,

Áp lực bị động tại độ sâu z > Ly + Lola:

Trang 22

Trong đồ: k, =1°(65" +8): Hệ số áp lực đất bị động (theo Rankine)

Ap lực ngang ròng trong phạm vi trên diém O li:

hiệu 02 áp lực nay tại chân tưởng:

Py Pa= Pas (Ha + La )ky + 7D, = iy)

71+ y2) + 7'Lilky- he) + PLA ~ ka)

= st 7L( ke)

Trong đó: p= (7 # 72 )k, + Y'Laky~ ke)

và D= Ly + Lykhi đồ ps= ps+ po

Khi cân bằng, tổng áp lực ngang trên chiều dai đơn vị của tường bằng 0:

Diện tích biểu đồ áp lực (ACDE) - diện tích (EFHB) + diện tích (FHBG) = 0

Trang 23

(Py + p2)=0 (*)

Tổng moment đối với chân tường (điểm B) bằng 0:

PL MEFS LD, +p,)C>)=0Pala NG+ 5 bala + PG?

Tir biểu thức (*) ta được:

poly ~3PP+ PaL

Kết hợp tắt cả các công thức trên ta được phương trình xác định Ly

Li +ay3 a0 ab, =a, =0)Trong đó: a, =

Giải phương trình (2.16) xác định được Ly, từ đó xác định được chiều s

của tường cọc bản đóng vào dat nền: D = Lạ + Ly

Trang 24

Moment cực đạiMụ„ = PE

4.2, Tường cứ đóng vào đất sét không có neo

Khi tường cọc bản đóng vào nền sét, phần phía sau tường được đắp bằng cát.

‘On định tường có được cũng nhờ sự chênh lệ h áp lực bị động và chủ động trước vàsau tường Nhưng với sét trong điềuin không thoát nước yy, = Ø nên k, = ky = 1,

sự khác nhau của 02 áp lực này chính là nhờ lực dính.

ét được thể hiện như hình vẽ. So dé tính toán tường cọc ban trong đá

Hình 2.3 Sơ đồ tinh cit trong nén sót

Tai bat kỳ độ sâu z > L¿ + L¿ và trên điểm xoay O, áp lực chủ động tir phải

‘qua trai như sau:

Trang 25

Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin

De SH, +zE, ty, Ly ~ E2), =2ejE, “Tương tự, áp lực bị động từ tréi qua phải:

Py =Uy„(~k, —L Ik, +2eyfk, Điều kiện cân bằng giải ích: XE = 0, tức là

Diện tích biểu đỗ áp lực (ACDE) — diện tích (EFIB) + diện tích (GIH) = 0

Hay: ñ~p.Ð0120.0,+)<0

<1 Hc~ 0, 7L) + T1,dc—08,*71,)34& 108 +7 LD

với P, : lực tương đương với diĐơn giản biểu thức trên ta được:

Trang 26

Hge viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công VấnGiải phương trình trên ta được chiều sâu D cần đóng vào lớp sét Trong

thực tế thường lấy Dạy: = (1,4 + 1,6)Dự nays

+ Xác định nội lực trong cọc:

Trong sơ đồ trên, moment cực đại ứng với điểm có lực cắt bằng 0, chọn trục 2’ maz’ Ú tại mat nạo vét trước tường:

PịTpeMoment cực đại sẽ là;

= 1Muy = PGi +2) Erg?¬ —.

b Tường cọc bản đóng trong đắt có neo:

Khi phần trên lệch mặt trước và sau tường > 10m, phương án tường có neo sẽ kinh tế hơn.

Có 02 cách tính toán tường cọc bản đóng trong đất có neo dựa trên 02 giả thiết khác nhau:

~ Chân tường địch chuyển tự do ~ Chân tường ngàm trong đất.

Hình 2.4 Biểu dé tường độ võng và moment của tường cọc bản có neo

(a) Chân tường, dich chuyển tự do; (b) Chân tường ngàm trong đắt

Trong thực tế, giả thiết chân tường dịch chuyển tự do thường được sử dụng

trong thực tế, ta sẽ giải bài toán dựa trên giả thiết nảy.

Trang 27

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vinb1 Tường cọc bản đồng trong đắt cất có neo:

Hình 2.5 Sơ đồ tinh tường cọc bản trong dat cát có neo Ap lực đất ở độ sâu z = L), ngang mực nước ngầm:

Áp lực ngang rồng trong phạm vi trên O là:

P= Po Po = [iu + Plot 7Ý Li 2JJ&y = 7 = La Lay

= (Ly + yL¿ ka- y(z

Lị- Lally = ka)

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định ke bờ sông Vàm Co Tây thành phố Tân An, tinh Long An 27

Trang 28

Trong đó: Pla diện tích biểu đồ áp lực (ACDE)F: lực kéo của thanh neo tinh trên đơn vị chiều dài

Néu không gia tăng độ s iu chôn cọc thì khi tính toán áp lực bị động, nêngiảm hệ số áp lực bị động theo biểu thức:

Giải phương trình trên ta được độ sâu z mà tại đó lực cắt tiệt tiêu, moment

đạt giá trị cực đại Từ đó ta tinh được M„„ như cách đã trình bay trong bai toán 1‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An 28

Trang 29

Học viên: PIThị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin

Hình 2.6 Sơ đồ tinh tưởng cit trong đắt sét có neo

Phan tích áp lực tác động lên tường tương tự như trường hợp không neo,

Trang 30

« Phương pháp Tinh toán tường coc bản dựa trên mô hình nén Winkler:

Nội dung: xem tường cọc bản là 1 dim đặt trên nền din hồi biến dang cục bộ theo phương ngang, tường có độ cứng hữu hạn.

Phương pháp này chỉ xét đến độ lún (chính là chuyển vị của tường) ở nơi

đặt lực, không xét đến biển dang ở ngoài dign gia tải

Mô hình nền Winkler được thể hiện bằng một hệ thống lò xo làm việc độc.

lập với nhau.

RYT VEX : v

"XX77XX W Lô xo dan hồi

Hình 2.7 Mé hình tính toán tường cọc bản với nên biến dang cục bộ

Ta xem tường cọc bản cắm vào đất là dim đặt trên nền đàn hồi cục bộ xoay 90° Mỗi quan hệ giữa cường độ áp lực dat tác dụng lên tường và chuyển vị của tường (hay chuyển vị ngang của đất):

pŒ) =k.y)

Trong đó: k ~ hệ số nền Tùy theo quan điểm tính toán của mỗi nhà bác học, hệ số nền k được xem như phụ thuộc vào loại dat nền, chiều sâu, kích thước

móng, vật liệu móng.

Theo tiến sỹ E.Rausch và nhà bác học O.A.Xavinôv, hệ số nền k phụ thuộc vào modul biến dạng của„diện tích đáy móng va tyác cạnh day mồng,

Theo quy phạm của Liên Xô cũ: hệ số nền tăng tuyến tính theo chiều sâu:

k=mzTrong đó:

m: Hệ ối với mỗi loại đất1í lệ của hệ số nền, được xác định từ thí nghiệm.

‘De tae Nghiện cứu gi phap ôn định Ke by sông Vam COTThành phô Tan An, tinh Long An 30

Trang 31

E; - modul đản hồi của vật liệu móng,

1;— modul quán tính của tiết điện ngang móng

mz — hệ số nền thay đổi bậc nhất sâu z (theo phương pháp.

tính toán của Zavriev).

EJ - độ cứng của tường cọc bản

Urban đã tìm ra lời giải dưới dạng sau:

Trang 32

Hge viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vấn“Trong đó:

Yor o: chuyển vị ngang và góc xoay của tường tại mặt đất A, B,C)", DỊ”: là các hàm ảnh hưởng phụ thuộc tọa độ =

10! tết

24.4272.-271244 œ1“ m

Lần lượt lấy vi phân bậc 1, bậc 2, bậc 3 phương trình (**), ta được góc xoay, moment và lực cắt của tường cọc bản tại độ sâu z bat kỷ:

Trang 33

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vin“Trong đó:

oy! chuyển vị ngang do Họ = 1 gây raSy: chuyển vị ngang do Mạ = 1 gây ra6, chuyển vj xoay do Hy = 1 gây ra

5„.": chuyển vị xoay do Mụ = 1 gay ra

Tom tắt các bước dùng tinh toán tường cọc bản dựa trên mô hình nền Winkler:

+ Bước 1: Giả sử chiều sâu tường cắm vào đất (h) và tiết diện tường trên co

sở đã ố liệu địa chất, tải trọng ngoài.

+ Bước 2: Xác định moment lớn nha trên tưởng cọc bản theo phương pháp

‘thir din (tăng dan chiều sâu z, ừz= 0 đến z =h)

+ Bước 3: Từ kết quả của bước 2, ta xác định được tiết diện cần thiết của tường cọc bản, so sánh với giá trị giả thiết ban đầu Nếu không đạt quay lại bước

1 (chọn lại tiết điện tường cọc bản ), nếu đạt thực hiện bước 4.

+ Bước 4: Xác định chuyển vị của tường theo phương trình (*), từ đó xác

định được ứng suất tác dụng lên đắt p(z) theo phương trình (1).

+ Bước 5: Tính toán khả năng chịu tải của đất ø,(z) theo phương ngang dựa trên số liệu địa chất đã biết theo công thức:

+ Bước 6: So sánh p(z) và k-ø/z) (K Hệ số an toàn)

Nếu p(z)< &ø, (2) : Đạt yêu cầu,

Nếu p() > ko, () : quay lại bước 1 (chọn lại chiều sâu h) (thường kiểm tra tại2 vị

"Ngoài cách giải bai toán tường cọc bản dựa trên mô hình nền Winkler theo

phương pháp giải tích như trên, ta có thể giải bai toán nảy theo phương pháp.

phần tử hữu hạn

Nội dung phương pháp: Tường cọc bản được chia thành một số phần tử dạng thanh chịu ai

tác dung tại các nút, Việc xác định độ cứng lò xo gối tựa dựa trên môi

giáp với cọc được mô phỏng thành gối tựa lò xoinh nền‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An 33

Trang 34

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công Vinbiển dang cục bộ Trên cơ sở đó thành lập các hệ phương trình để giải, từ đó xác định được các thông số cần thiết

Phan trình bày cách giải chi tiết theo phương pháp phan tử hữu hạn được thể hiện ở phương pháp 3 dựa trên mô hình nền dan hồi dẻo thuần túy Mô hình này mang tính tổng quát và sắt với thực tế làm việc của đất nền hơn mô hình

2.2.2 Tinh toán kè đứng kết hop mái nghiêng:

Phuong pháp tính toán kẻ đứng kết hợp mái nghiêng có kể đến sức kháng cắt coe của 22 TCN 207-92 khi tính toán dn định chung của công trình theo sơ đồ trượt sâu với giả thiết mặt trượt trụ tròn Đối với công trình cấp II, theo

phải bảo đảm: „ >[K]=I,15

M,,~ Mô men của các lực gây trượt ứng với tâm cung trượtM, — Mô men của của các lực giữ ứng với tâm cung trượt

My= RỀ(G,‡P,) Sit Oy

M, =R[(G,+P,)cos ay tgọ, EC Ly + QI

R—ban kính cung trượt

hạ, ha, hy ~ lần lượt là độ cao trung bình các lớp đất ở các đãi

.G¿ — Trọng lượng cột đất thứ n: G, = hạ bq~ Tai trong phân bé (Tim)

P, - Tải trọng tác dụng lên dai: P, = 4 b

dg — góc hợp bởi đường pháp tuyển của trung tâm dải n với đườngthẳng đứng.

'b— chiều rộng của dai đất

Lạ — chiều dai dai cung trượt thứ n

C.g - lực dính don vị và góc ma sắt trong của đất Q- Sức kháng cắt của cọc

Trang 35

Lực kháng cắt của cọc BTCT tham gia vào quá trình tính toán én định

chống trượt (Q ) được tinh tóan theo 22 TCN 207-9 Lực kháng cắt được tính toán theo điều kiện bền của tiết diện BTCT hoặc lực ngam của cọc trong đất,

giá trị điều kiện nào nhỏ hơn thì lấy giá trị đó để tính toán.

Trong đó

Mg: Mô men khẳng cắt của cọc

t,: nửa chiều đài đoạn cọc bị uốn giữa 2 mặt phẳng ngàm ty: khoảng cách từ mặt trượt đến chân cọc.

L : khoảng cách cọc (m)

b M, tính theo độ bền của tiết diện BTCT:

Theo TCVN 4116-1985 tính được Mc như sau:M.=M,

‘DE tài: Nghiên cứu giải pháp 6n định kỳ bờ sông Vàm Có Tây thành phố Tân An, tinh Long An 3Š

Trang 36

Học viên: Phạm Thị Hạnh GVHD: PGS.TS Trịnh Công VinTrong đó

R,: Cường độ tính toán chịu kéo của cốt thép.

Fy dichịu kéo của 3 thanh thép 222

Rye 34m 1,40 (cm’) y= h-a : chiều cao hữu ich của tiết diện

h: chiều cao của tid diện

a': khoảng cách từ mép biên miễn kéo đến trọng tâm cốt thép F,.

‘Thay vào tính được M, = 8,06 (T.m)

M, tink theo điều kiện ngầm dưới mặt trượt một doan (2:

M.= U8*(o,-0, late?

ALrlh +e,020g" + 3z hyA, =cÃ“Trong đó: d, : đường kính cọc (m)

1 : chiều dai đoạn thing mà trên phạm vi đoạn đó áp lực

chủ động và bị động của đất sẽ truyền lên cọc (m) t,: nửa chiều dai đoạn cọc bị uốn giữa 2 mặt phẳng ngam

chân cọc, 1, khoảng cách từ mặt trượt để

Thay các trị số vào các công thức trên:

+ ø ¡c (xác định theo từng mặt cắt tính toán hiện trạng cắt cánh).

+3zh ca

+Â, 22,54, 4 ay: tra bảng 17, bảng 19 theo TCN 207-92

= 0,50,;Me

Từ điều kiện a) và b) chọn được M, „„ Thay vào Q.= 4M (iL) tinh được Q (1).

Trang 37

~ Giá trị sức kháng cắt của cọc phá hoại không theo cơ chế lực cắt từ vật liệu ma lực cắt xác định từ mô men và chiều dài phần cọc ngàm trong đất Đối với công thức tính toán trên chi phủ hợp cho nền đồng chất và xem như hiệu dp lực đất bị động và chủ động không thay đổi từ mặt trượt đến mũi cọc.

“Trong khi tính toán cho kẻ trên nền đất yếu thi cọc thường cắm vào it nhất 2 lớp dat bùn và lớp đất có khả năng chịu tai tốt Dang thời cung trượt qua cọc thường tại vị tí đất bùn nên giá trị sức kháng cất sẽ khác xa khá nhiều so với

tính theo công thức gốc.

Do đó tính toán sức kháng cắt cọc sẽ giả thiết lực tác dụng lên vị trí cung khi đạt đến giới hạn của mô men cọc cả trượt đi qua và tính thứ dần cho

chiều dai cọc,

4 Phân mém Prosheet:

Các phần mềm hỗ trợ tính toán:

Đây là phần mềm rất thuận tiện trong tinh toán sức chịu tải ngang của cọc, nhất là tỉnh toán cho các loại cử Kết quả tính toán khá tương đồng với phương, pháp đồ giải và giải tích Số liệu nhập vào đơn giản và phần mềm dùng để tính toán tường cử va sức kháng cắt của cọc.

+b Phần mém Geoslope:

Phin mềm khá thông dụng trong tính toán én định cung trượt trụ tròn hoặc

cung trượt bit ky Phin mềm này có thé tính toán én định cho đắt có cốt như vảiđịa kỹ thuật, cọc, neo

¢ Phần mềm Geo 5:

Geo 5 phù hợp cho tinh toán tường chắn đất va cừ đứng dự ứng lực Tính

hiệutoán nội lực tường cử theo bai toán ứng suất tổng hoặc ứng su

Trang 38

4 Phần mềm Sap 200

Sử dụng phần mềm để tính toán kết cấu không gian với phan tử tắm và phần tử thanh cho kết cấu kè tường chắn đất Liên kết giữa cọc và nền dat bao

xung quanh là các lò xo,

2.3 Dé xuất giải pháp xây dựng ồn định kè bờ sông Vàm Cỏ Tây thành phố Tân An, tỉnh Long An:

Kè khu vực thành pho Tân An ngoài yếu tổ ôn định cần lựa chọn kết cấu kẻ đảm bảo tinh mỹ quan

3.3.1 Phân tích wu nhược điểm các loại kết cầu kè: a Két chu kè đứng bằng civ ván bê tông dự ứng lực:

Là loại hình kè dùng cử ván bê tông cốt thép dự ứng lực đóng sâu đủ chiều đài đảm bảo én định, kỳ thuật cho phép, có thể kết hợp với hệ thống cọc neo hoặc gia cỗ nền đất sau ké và phan gia cố chân kè bằng thảm đá để hạn chế x6i

Trang 39

Hình 2.9 Két cầu kè đứng có chiều dày bùn mỏng và chênh lệch cao độ

trước và sau ké thấp (<2,Sm)

= Trường hợp chênh lệch cột dat thấp (<2,5m), chiều day bùn mong 5m Kết cầu lựa chọn thường đóng cử ván mà không xử lý nễn đất sau kè

- Trường hợp chênh lệch cột đất lớn (2,5m đến 4.0m) phải chọn biện phápgiảm tai hoặc neo.

+ Kết cấu giảm tai vải địa kỹ thuật: Đất có cốt bằng vải địa kỹ thuật cuộn

vai thành từng lớp, gia cổ nền phía dưới bằng ctr trim nhằm giảm áp lực ngang

của đất tác dụng lên cử ván hoặc sản giảm tải mém bằng vai địa kỹ thuật trên hệ thống cọc dng ly tâm D350 có mũ cọc Bên dưới tường vải địa đóng cử trim.

+ Kết cầu neo: Sử dụng neo cọc hoặc neo bản nhưng chú ý phạm vi neo ra

khỏi cung trượt mới có tác dụng Trong khi các công trình kẻ trong đô thị phạm.vi giải tỏa ít không gian bố trí neo không đủ lớn nên giải pháp neo thường,

không hiệu quả Một số trường hợp neo xuống đường đọc theo bờ kẻ không ổn

Trang 40

Hình 3.10 Kết cầu kè đứng cho đoạn bìn mong

- Trường hợp có lớp bùn sét dây: Ngoài kết edu cir vin, sau et vấn sử dụng sản giảm tải mềm bằng vải địa kỹ thuật, sử dụng cọc ống ly tâm để kháng lún

tường vai dia,

Hình 2.11 Kết cầu kè đứng cho đoạn bùn sâu.