Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu tính toán ổn định đập xà lan trên nền đất yếu

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYEN HẢI HÀ

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ON ĐỊNH DAP XA LAN

TREN NEN DAT YEU

Hà Nội - 2010

Trang 2

BOQ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT.

TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYÊN HAI HÀ

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ON ĐỊNH DAP XA LAN TREN NEN DAT YEU

Chuyên ngành ‘Ay dựng công trình thủy. Mã số : 60-58-40

Ha Nội - 2010

Trang 3

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xí: LỜI CẢM ON

Tác giả xin chân thành bảy tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Trần Dinh Hoà,

người đã tận tình giúp đỡ tác giả rất nhiều trong vấn dé tiếp cận công nghệ

mới cũng như định hướng những nghiên cứu trong thời gian làm luận văn. "Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trịnh Minh Thụ đã hướng dẫn và có những ý kiến quý báu trong lĩnh vực học thuật đặc biệt là địa kỹ thuật Những chỉ bảo của Thầy giúp tác giả định hướng nghiên cứu trước đây và trong thời gian làm luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS Trương Đình Dụ, chủ nhiệm đề Van Thái,

tài sản xuất thir nghiệm cấp nhà nước về đập xà lan và ThS, Trả

người đã vạch ra những định hướng khoa học cho tác giả.

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Trung tâm Đồng bằng Ven biển và Đề Điề u, Viện Thủy công, Viện khoa học thuỷ lợi Việt Nam và. những đồng nghiệp khác đã cùng tác giả nghiên cứu và áp dụng công nghệ đập xà lan trong thời gian qua.

Xin cảm ơn các thầy cô giáo ở Trường Đại Học Thủy Lợi, phòng Dio tạo và Sau đại họcvự giúp đỡ trong thời gian tác gid học tập và nghiên cứu,

„ Mẹ đã chỉ bảo,

củng tác giá xin bảy to lòng biết ơn sâu sắc đến.

diu dit tác giả đến ngày hôm nay Xin cảm ơn Vợ, Con gái và những ngườithân trong gia định động viên để tác giả chuyên tâm nghiên cứu.

Trang 4

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật ii

CHƯƠNG 1: TONG QUAN CÁC VAN DE CAN NGHIÊN CỨU

1.1 Nhu cầu v tình hình ứng dụng công nghệ đập xà lan trong thực té

121 Trên th giới 7122 Trong nước B

124 Két luận chương I

CHUONG 2: DAP XÃ LAN VÀ CƠ SỞ TÍNH TOÁN ON ĐỊNH 27 ‘TREN NÊN DAT YEU

2.1 Đặc điểm điều kiện làm việc của Đập xà lan «-.cecseeeeececeeeeeeeecee 27

22 Các tính chất cơ ý và ứng xữ của nỀn đắt yếu

2.2.1 Đặc điểm và phân loại nên đất yêu 28

2.2.2 Cường độ chống cắt không thoát nước S,, 2

2.23, Các phương pháp xác định lực dinh không thoát nước ”

2.2.4, Tương quan giữa chi số đèo I, với sức kháng cắt S, 36

2.2.5 Mô dun không thoát nước của sét 3

23, Các phương pháp tính toán ổ điển -cccccccecceceeeeeerrrrrrrr S7

2.3.1 Theo phương pháp của Meyerhof 392.3.2 Theo phương pháp của Brinch Hansen 402.33, Theo phương pháp của Vesie “2.4, Mô hình tính tos

2.4.1, Tiêu chuẩn Mohr- Coulomb “3.43 Tiêu chuẩn Tresca 49

25 Kết luận chương 2 nnn

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Trang 5

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật iti

CHUONG 3: UNG DUNG TÍNH TOÁN ON ĐỊNH DAP XA LAN

3.1 Giới thiệu chung.

33 Tính toán én định công trình theo phương pháp phần tử hữ hạn —

3.3 Phin mim Plas e 3.32 Phương pháp chit giảm cường độ ching cit (Shear Suength Reduction) 6

3.3.3 Thông số mô hình tính toán 65.3⁄4.Kết quả tinh toán ổn định đập xà an.

3441, Chuyên vị tổng thé lt nền © 3.42 Ứng suit phân bổ đưới nền T0

3.4.3 Phân tích ôn định đập xà lan theo phương pháp giảm cường độ HÌ3.45 Nhân xét về kết quả tính toán

5 ĐỀ xuất các giải pháp xữ lý tiếp xúc giữa đáy đập 36 Két luận chương 3

CHƯƠNG 4: KET LUẬN VÀ KIÊN Ni 4.1 Kết luận

42 Kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHY LUC TÍNH TOÁN.

Trang 6

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật ive

THONG KE HÌNH VE Hình 1.1: Cổng Phước Long - Bac Liêu

Hình 1.2 : Cong Rach Làm ~ Cả Mau

Hình 1.3 : Các cẳng thuộc dự án Ô Môn- Xà No Hình 1.4: Sức tan phá Mhuing khiếp của cơn lữ Hình 1.5 :Một số hình ảnh cổng Veerse gat dam Tình 1.6 ›Đập Braddock ~ Mỹ

Hình 1.7 :Dự én ngăn các cửa sông ở Vinece — alia

Hình 1.8 : Kết cầu chung đập Trụ do

Hình 1.9: Công trình Thảo Long khi hoàn thànhHình 1.10: Mô hình tổng thể một đơn nguyên xà lanHình 1.11: Cét ngang xa lan

Hình 1.12: Mô hình tong thé một đơn nguyên xà lan Hình 1.13 : Mô hình edu tạo xà lan

Hình 1.14 :Céu tạo đập xà lan di động

Hình 2.1: Hình thức móng công trình trên nên đất yéu

Hình 2.6: Hệ số diéu chỉnh „ theo chỉ số déo (theo Bjerrum)

Hình 2.7: Tương quan s,/N với chỉ số déo (Terzaghi) Hình 2.8: Tải trọng xiên lộch tâm theo phương cạnh LHình 2.9: Tải trong tác dụng lên mỏng,

“Hình 2.10: Độ lệch tâm ứng với móng chữ nhật

Hình 2.11: Quan hệ giữa ứng suất và biển dạng

Hình 2.12: Mặt chảy déo Tresca trong không gian ứng suất

Hình 3.1: Mặt bằng xà lanHình 3.2: Mat cắt doc xã lan

a đập xà lan chịu trải trong phúc tap3 Vong tròn Mohr với thí nghiệm không cổ kết, không thoát

2020

Trang 7

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật cọc

Hình 3.3: Mặt cắt ngang xà lan

Hình 3.4: Sứ

Hinh 3.5: Sơ đồ lực tác dụng lên công trình

kháng cắt theo độ sâu tại vị tí công trình

Hinh 3.6: Quan hệ chênh léch mực nước và góc nghiêng tải trong aHình 3.7: Quan hệ giữa hệ số ổn định với chênh lộch mực nước

Hình 3.8 Phan tit tam giác trong Plaxis

Hình 3.9: Quan hệ ứng suất pháp và ứng suất ct, giảm cường độ chẳng cắt

Hinh 3.10: Kiểm tra đường cong SM, với chuyển vịHình 3.11: Mô hình tính toán theo Plaxis

Hình 3.12: Sơ đồ chia lưới tính toán

Hình 3.13:

Hình 3.14: Biéu đỗ chuyên vị đắt nền với AH= 1,5m Hình 3.15: Biểu dé chuyên vị đất nền với AH= 2,2m

Hình 3.16: Biểu dé tong suất hữu hiệu với AH= 1,0m

Hình 3.17: Biểu đồ ứng suất hữu hiệu với AH=Sm

Hình 3.20 : Ting chuyên vị gia tăng, phân tí

Hình 3.21 + Tổng chuyên vị gia tăng, phân tích on định với AH= Hình 3.22: Phân bồ điềm déo dưới nén với AH= 1,0m

Hình 3.23: Phân bố điểm dẻo dưới nền với AH= I,Šm

Hình 3.24: Phân bổ điềm déo dưới nền với AH= 2,2m

Hình25: Hệ số én định và độ chônh mực nước thượng hạ lưu: Hình 3.26: Mặt bằng bổ trí dằm chân răng chẳng trượt đáy xà lan Hình 3.27 : Cắt ngang bổ trí dim chân răng xà lan

Trang 8

thuật vie

THONG KE BANG BIEU

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu phân biệt loại đắt

Bang 2.2 Phân loại đất sét theo độ nhéy

“Bảng 3.1: Tinh toán tải trong ứng với các trường hop

Bang 3.2: Tính tải trọng cực hạn và hệ số ổn định công trình Bảng 3.3: Tang hop chỉ tiéu cơ lý đắt nên

Bang 3.4: Chiéu dai móng tính toán L

Bảng 3.5: Hệ ‘6 dn định đập xà lan theo các phương pháp,

Trang 9

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật -Í

PHAN MỞ BAU 1 Tính cấp thiết của Đề tài

Đập xà lan là đầu tiên được nghiên cứu thông qua dé tải cấp nhà nude

KC12-10 phần A về các giải pháp tiến tiễn tạo nguồn nước vũng ven biển Dap xa lan được tiếp tục nghiên cứu sâu hơn qua dé tài nghiên cứu cấp Bộ * Nghiên cứu đập xã lan di động áp dụng cho vùng triều” [3] và tiếp theo là áp dụng dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước ” Hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo thi công và quản lý vận hành đập xà lan di động " [5] mã số DADL-2004/06 Viện khoa học Thủy Lợi đã nghiên cứu va ứng dung thành

công đập xà lan di động

Dap xà lan là một loại công trình ngăn sông mới, được nghiên cứu vàứng dụng lần đầu ở Việt Nam Đập xà lan có hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao, giá thành rẻ hơn so với công trình truyền thống, ít đền bù giải phóng mặt bằng, có thể chuyển đổi vị trí khi quy hoạch vùng thay đổi, sản xuất chế tạo được hàng loạt,nhẹ nên phù hợp với các vùng đất yếu Đến nay đã có

nhiều công trình dạng đập xả lan được áp dụng vào thực tế mang lại hiệu quả cao về kinh tế Bộ Nông nghiệp và PTNT cũng đang chuẩn bị phê duyệt quy

hoạch thủy lợi đồng bing sông Cửu long với hàng trăm cổng dang đập xa lan thực hiện trong những năm tới.

Đập xà lan đã được xây dựng chủ yếu đặt trên nền đắt sét yếu tự nhiên Nền đất yếu này có góc ma sát trong khoảng từ 3° đến 5", lực dính theo

phương pháp cắt nhanh trực tiếp khoảng từ 0,03 đến 0,05 kG/emẺ, nói chung

sức chịu tải đứng nhỏ Đập xà lan áp dụng trong các công tình ngăn sôngkhông chỉ chịu tải trọng đứng, mà côn chịu tải trọng ngang và mô men Khi tính toán ôn định đập xa lan, các công thức chủ yếu sử dụng trong TCXDVN 4253-86 [1] Các nghiên cứu trước đây chưa đi sâu nghiên cứu én định đập xà

Trang 10

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật 2

lan trên nền đất yếu có xét đến tải trong phức tap: tải trong đứng, tải trong

ngang và mô men.

‘Vi vậy đề tải “Nghiên cứu tính toán ổn định đập xà lan trên nền đất yếu là hết sức cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.

2 Mục đích của Đề tài

~ Nghiên cứu tính toán ôn định đập xà lan trên nền dat yếu,

- Đề xuất giải pháp xử lý tiếp giáp đáy đập xa lan và đất nền.

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ~ Cách tiếp cận:

Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu công trình ngăn sông trên thé giới cũng như trong nước đã có kết hợp tìm hiểu, thu thập, và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, đo đạckhảo sát thực tế hiện trạng những vị trí đề xuất xây dựng công trình, từ đó đề

ra phương án cụ thể phi hợp với tình hình điều kiện cụ thể của nước ta

= Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp điều tra khảo sắt, thu thập tổng hợp tải liệu.

+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng.

+ Phương pháp chuyên gia và hội thảo+ Phương pháp phân tích, tổng hợp, 4 Bố cục luận văn

Ngoài phan Mở đầu khẳng định tinh cấp thiết của để tải, các mục tiêu cần đạt được khi thực hiện dé tài, các cách tiếp cận và phương pháp thực hiện dé đạt được các mục tiêu đó Bố cục của luận văn bao gồm các chương như sau:

Trang 11

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật “3

CHUONG 1: Tong quan các vấn đề cần nghiên cứu

Chương này tổng quan các công nghệ ngăn sông trong nước và trên thể giới Trong đó đập xà lan là công nghệ mới, bước đầu được áp dung rộng rãi ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long và đạt được hiệu quả kinh tế nhat định “Trong chương còn tổng quan vin đề nghiên cứu én định đập xà lan trên nền đất yếu, những kết quả đạt được và hướng nghiên cứu.

CHƯƠNG 2: Đập xà lan và cơ sở tính toán

Chương này tổng quan đặc điểm làm việc của đập xả lan và của nền đất yếu Phân tích wu nhược điểm của các thí nghiệm trong phòng và hiện trường, từ d6 để nghị thi nghiệm cắt cánh để thu thập sức kháng cắt không thoát nước của đắt sét yếu Đồng thời phân tích công thức cổ dién áp dung cho công trình trên nền đất sét yếu để xác định góc nghiêng tải trọng giới hạn ứng với ổn định đập xà lan chuyển tiếp trạng thái ôn định theo tải trọng đứng sang trạngthái n định theo tải trọng ngang trong trường hợp tổng quit và so sánh cho trường hợp đơn giản nhất, móng đặt trực tiếp trên nên.

CHUONG 3: Ứng dụng tính toán 6n định đập xà lan trên nền đất yếu Chương này phân tích ôn định đập xà lan Minh Hà, Ca Mau với các trường hợp mực nước chênh lệch thượng ha lưu tăng din, Trong phương pháp cổ điển, áp dụng phương pháp của Brich Hansen, Vesic và phương pháp phần tử hữu hạn áp dụng phần mềm Plaxis Để xuất giải pháp xử lý tiếp xúc đáy

đập xà lan và đất nền.

CHUONG 4: Kết luận và kiến nghị

Nêu lên những kết quả đạt được trong quá trình nghiên cứu và hướng nghiên cứu.

Cùng một số phụ lục kết quả tính toán.

Trang 12

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật )

CHƯƠNG 1: TONG QUAN CÁC VAN DE CAN NGHIÊN CUU

1.1 Nhu cầu và tình hình ứng dụng công nghệ đập xà lan trong thực tế 1.1.1 Nhu câu thực té ứng dụng công nghệ đập xà lan

“Trong những năm gần đây, ở một sé tinh thuộc đồng bằng Sông Cửu Long

như Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cả Mau, Kiên Giang đã chuyển hang trăm nghìn ha đất trồng lúa kém hiệu quả sang mudi trồng thuỷ sản Trên thực tế đang nảy sinh mâu thuẫn gay gắt về tranh chấp nguồn nước cho hai vùng sinh thái trên

Ving sinh thai nước ngọt: yêu cầu ngăn mặn giữ ngọt để trồng lúa

ip nguồn nước mặn, và có nguồn

Viing sinh thái nước mặn: yêu cầu cung,

nước ngọt điều tiết độ mặn dé nuôi tôm.

Theo thống kê ở vùng đồng bằng sông cửu long hiện nay cần hàng trim công trình ở các vùng phân ranh lúa tôm cần đầu tư xây đựng, nếu xây dựng theo kiểu cống truyền thông thì một mặt không đủ kinh phí, mặt khác không phù hợp với yêu cầu sản xuất có nhiều biến động như hiện nay.

“Trước tình hình cắp bách như vay, vin dé cần đặt ra là phải có một hình.

thức đập đáp ứng được các yêu cầu sau

~ Kết cấu đơn giản, dam bảo yêu cầu yêu cầu ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu thoát lũ, không phải giải toa đền bù, đảm bảo yêu cầu giao thông thuỷ, kết hợp giao thông bộ, thi công lắp đặt đơn giản và di động dé dàng tới vị trí khác trên kênh khi có yêu cầu về thay đổi vùng sản xuất Vấn dé quan trọng là tuy công trình tạm thời về vị trí lắp đặt nhưng bản thân kết cấu công trình phải

bên vững hiện đại và làm việc có độ tin cậy cao.

Chi phí đầu tư thắp phù hợp với khả năng tài chính của nhà nước và địa

Xuất phát từ đòi hỏi phát triển kinh tế xã hội vùng ven biển trong bối cảnh chuyển đổi cơ cấu sản xuất, có thể kết luận rằng chỉ có đập xà lan di Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Trang 13

Luận văn thạc s

động ra đời mới đáp ứng được các yêu cầu bite bách về kinh tế kỹ thuật và xã hội vùng tôm ~ lúa, đó chính là tinh cấp thiết của dự án.

1.1.2 Tình hình ứng dụng đập xà lan ở nước ta

Sau khi để tài: "Nghiên cứu thiết kế chế tạo đập ngăn mặn di động kinh tế vùng đồng bằng Sông Cửu Long” [3] được phục vụ chuyển đổi cơ cá

nghiệm thu Năm 2004 nhà nước cho phép tiến hảnh thực hiện dự án sản xuất thir nghiệm DADL-2004/06 Hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo thi công và quản lý vận hành đập xà lan di động áp dụng cho vùng triều phục vu các công trình ngăn sông vùng ven biển Sau khi các đề tài nghiên cứu được đánh

giá, tổng kết, công nghệ đập xà lan di động đã ứng dụng thử nghiệm thành

công vào một số công trình như:

+ Năm 2004: Hoàn thành công trình Phước Long — Bạc Liêu, chênh lệch cột nước AH=0,7m, độ sâu 3.7m, chiều rộng kênh 32m, chiều rộng công 12m.

Hình 1.1: Cổng Phước Long - Bạc Liêu

+ Năm 2005: Hoàn thành cống Thông Lưu tỉnh Bạc Liêu với chênh lệch.

nước AH=2,2m, độ sa rong cổng B=3,5m, chiều rộng kênh 25m, chiề10m.

Chuyên ngành:đụng công trình thủy

Trang 14

+ Năm 2007: Hoàn thành cổng Minh Hà tỉnh Cà Mau với chênh lệc! cộtnước AH=2,3m, độ sâu 3,5m, chiều rộng thông nước B=l0m; Hoàn thành 7

cổng thuộc tiêu dự án Ô Môn - Xà No địa bàn tinh Hậu Giang, Kiền Giang,

‘TP Cần Thơ, các cổng có chiều rộng thông nước từ 5- 10m.

+ Từ năm 2008 - đến nay: Các cơ quan có thẳm quyền đã phê duyệt dự.

án đầu tư, phê đuyệt thiết kế bản vẽ thí công cho gin 100 công trình ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, trong đó cống có chiều rộng cửa lớn nhất là 12m Có nhiều cống đã thi công cơ bản hoàn thành như 9 cống thuộc địa bàn tỉnh Sóc Tring thuộc Hệ thống phân ranh mặn ngọt tỉnh Sóc Trăng - Bac Liêu

Hình 1.3 : Các cổng thuộc dự án Ô Môn- Xã No

Trang 15

Tổng quan nghiên cứu và ứng dụng công nghệ ngăn sông trên thé

giới và trong nước

1.2.1 Trên thé giới

‘Tir những năm giữa thé kỷ 20, các nước có tiềm lực vé kinh té, khoa học kỹ thuật và chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai như lũ lụt, triều cường đã bắt tay.

vào nghiên cứu các giải pháp công trình để xây dựng các công trình ngăn những ‘con sông lớn phục vụ phát trién kinh tế và phòng chống thiên tai, đặc biệt là ảnh hưởng của thuỷ triều.

Ha Lan [6]:

Hà Lan là nước có phần lớn đất tự nhiên có cao độ thấp hon mực nước.biến Người Hà Lan luôn phải chống chọi với Biển Bắc Trước những năm

giữa của thé ky 20 khi mà hệ thông đê bao và các công trình ngăn sông chưa

được xây dựng người Hà Lan luôn phải sống chung với nước biển, hing năm phải hứng chịu những trận lũ, sóng do triều cường gây thiệt hại rất lớn về người và của Một trong những sự kiện khủng khiếp nhất và có tính quyết định nhất đến chiến lược ngăn sông của Hà Lan là trận lũ năm 1953.

"Vào năm 1953 Một thảm hoạ da xảy ra ở Zeeland và Nam Hà Lan, mộttrận sóng thuỷ triểu đã phá vỡ một vai đoạn đê, gây ra lũ lụt trên các đảo và làm 1835 người chết, hau hết 200.000ha đất bị ngập lụt 40.000 ngôi nha và 300 cánh đồng bị phá huỷ, 72.000 người mat nhà cửa Ngoài ra còn nhiều thành phổ, làng mạc khác cũng bị thiệt hại nặng né Trận lũ lịch sử nay có thể được coi như một thảm hoạ dân tộc.

Trang 16

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật -8

Hình 1.4: Sức tan phá khủng khiếp của cơn lit

Để ngăn những thảm hoạ tương tự, chính phủ Hà Lan đã đề ra dự án

Delta Plan nhằm bảo vệ người din vùng Tây nam Hà Lan (Zeeland và NamHa Lan) chống lại biển Bắc Vi

năm 1987 và tiêu tốn hàng ty Guilder (tiễn Hà Lan) Tat cả các đập đê bao,e thực hiện dự án kéo đài từ năm 1958 đến

cổng đã giảm chiều dài của bờ biển xuống còn 70km, tạo nguồn dự trữ nước ngọt, phỏng chống lũ và đặt đấu cham hết cho những cánh đồng muối.

“Trong dự án này, một số công ngđựng mới đã được nghiên cứu.và ứng dụng Một trong những công nghệ thường xuyên được áp dụng đó công nghệ xà lan phao Công nghệ này sử dụng các kết cấu dạng hộp phao rỗng được đúc sẵn, sau đó được di chuyển đến vị trí công trình và hạ chim xuống nền Sau đó dé hỗn hợp đá, sỏi và cát vào trong và thượng hạ lưu để

Beveland và Nam ~ Beveland khỏi các thảm hoạ từ thuỷ triều Biển Bắc Công trình được hoàn thiện năm 1961

'Việc ngăn các cửa sông rộng bằng đập là rit phức tạp Trọng tâm chính Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Trang 17

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật -9

của vin đề trên thực tế là trong qué trình thay đổi của thuỷ triều có gần 70

triệu m’ nước chảy qua Veersegat Đó là điều cực kì khó khăn để xây dựng một đập chắn trong điều kiện hai lần nước lên xuống mỗi ngày Các công nghệ truyền thống chắc chắn sẽ thất bại vì dòng chảy quá mạnh nên họ phải phát triển công nghệ mới.

Kết cấu đập Veersegat là khá phức tạp Xà lan là kết cấu rỗng lớn được

chia ra thành các vách ngăn Điều đặc biệt là trên các xà lan đều có các lễ hồng có gắn cửa van, điều này là cần thiết vi các xả lan không những phải

ngăn nước ma còn phải cho thuỷ triều chảy vào và rút ra trong suốt quá trình thi công

Các xà lan được đánh chim vào vị trí khi cho nước vào trong nó, sau đó các cửa van được mở ra để nước có thể chảy qua Khi chuyển tiếp giữa triều lên và xuống, dòng chảy là nhỏ nhất, khe hở giữa các đơn nguyên xà lan được

được lắp day bởi cát và sỏi Để dim bảo én định cho công trình, trong lòng và ở thượng và hạ lưu xà lan người ta đổ đá to sau đó đến một lớp cát và cuối

cùng mái được bao vệ bằng bê tông nhựa đường Như vậy, một con đập chắn ngàng cửa Veersegat đã được tạo ra với một đường giao thông ở trên đỉnh

Trang 18

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật -10:

Lắp ghép và hạ chìm xà lan Công trình đã hoàn thiện Hình 1.5 :Một số hình ảnh cống Veerse gat dam

b Đập Grevelingen [6]

Đập Grevelingen được bit đầu xây dựng vào năm 1958 va được hoàn.

thành 10 năm sau đó với chiều đài tuyến đập là 6km Công trình gồm 3 đoạn

được thi công theo 3 phương án khác nhau: Khu vực đảo của Oude Tonge được dip bằng cát lấy từ dưới biển, sau đó đoạn hẹp và sâu ở phía Nam được chan lại bởi các xa lan, cuối cùng đoạn rộng và nông phía Bắc được ngăn lại bằng các khối bê tông lớn được thả xuống bởi hệ thống Cáp treo.

e Đập Brouwers[6]

Đập Brouwers được xây dựng để ngăn cửa Brouwerhavense bảo vệ chovùng Goerree Overflakkee and Schouwen Duiveland Do chiều rộng cửa

Brouwerhavense rất lớn 6,5km, tốc độ đồng chảy lớn nên ho đã nghiên cứu và

kết hớp ứng dụng cả hai phương án thi công tiên tiến lúc đó là phương án xa lan và phương án cáp treo.

+ Đập Braddock [6]

Tại Mỹ, trong dự án xây dựng các bậc nước trên sông Monongahela đểphục vụ cho vận tải thuỷ, có rất nhiều công trình ngăn sông lớn được xadựng Trong đó đập Braddock là một điển hình cho việc xây dựng công trình.Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Trang 19

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật Bia

ngay trên sông với nguyên lý dang phao Đập gồm 5 khoang, mỗi khoang rộng 33,6m

“Toàn bộ đập được ghép bởi hai đơn nguyên xả lan bê tông, những xả Jan này được đúc trong hố móng cách vị trí công trình 25,9 dặm trong khi các phần việc tại vị trí hố móng công trình cũng được hoàn thiện Mỗi đơn nguyên bao gồm ngưỡng cửa van, một phan bể tiêu năng va phn để trụ pin ‘Don nguyên I có chiều dai theo tim đập là 101,6m bao gồm những khoang

tràn tự do, khoang cửa van điều tiết chất lượng nước và một khoang cửa van

thông thường, Don nguyên 2 có chiều dai theo tim đập là 80,8m gồm hai khoang cửa van thông thường Mỗi đơn nguyên đều có kích thước từ thượng lưu về hạ lưu là 31,9m và tat cả các khoang cửa rộng 33,6m.

Sau khi các đơn nguyên được chế tạo xong trong hỗ móng, chúng được làm nỗi và di chuyển ra vị trí công trình và đánh chìm xuống nền cọc đã được chuẩn bị sẵn.

‘Aa đụ:

é tạo xà lan trong hồ móng Di chuyển xà lan đến vj trí công trình

Trang 20

Dinh vị, đánh chim xà lan Tổng thé đập BraddockHình 1.6 :Đập Braddock ~My

Trong dự án xây dựng các công trình giảm nhẹ lụt lội do triều cường cho thành phố Venice-Italia, các chuyên gia của Italia đã dé xuất phương án ngăn 3 cửa nhận nước từ vịnh Vineee là cửa LiDo, Malamoeco, Chioggia

bằng hệ thống gồm 78 cửa van bằng thép trên hệ thống xả lan, mỗi cửa cao

18-28m, rộng 20m, diy Sm (hinh 1.7) Cửa van lẻ loại Clape phao trục dưới khi cần tháo lũ thì bơm nước vào bụng cửa van để cửa hạ xuống, khi can ngăn ến làm triều thì bơm nước ra khỏi bụng dé cửa tự nổi lên Dự án này dự

trong 10 năm va tiêu tốn tới 4.8 tỷ USD Đây là loại hình công trình áp dụng, nguyên lý phao nổi trong vận hành và lắp đặt cửa van cho công trình cố định.

Dự án nảy là tâm điểm của nhiều hội thảo khoa học ở Italia tổ chức từ năm 1994 đến nay, hiện nay dự án đã được quyết định đầu tư xây dựng từ 2006

Trang 21

Công trình ngăn sông ving ven biển với mục đích ngăn mặn,

và tiêu lũ để tạo nguồn nước cho dan sinh, nông nghiệp ở nước ta va trên thế giớ

sông từ trước đến nay đều được xây dựng theo công nghệ truyền thống, đã được nghiên cứu và xây dựng rất nhiều Hau hết các công trình ngăn nguyên lý của loại công trình này như sau:

lý ôn định:

~ Chống trượt bằng ma sat đất.

~ Chống lật ding trọng lượng công trình. Chồng thắm: - Bằng đường viễn bản day.

Chống xói: - Bằng kết cấu tiêu năng kiên cố, bể tiêu năng, sân tiêu năng, sân sau, hỗ xói dự phòng.

‘Thi công: - Ngăn dòng, dẫn dòng, đào hồ móng, bơm cạn nước, xử lý

nền, đồ mồng công trình và xây dựng công trình lên đó.

Trang 22

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật Bra

Công trình dang khối tảng bing BTCT, phương pháp thi công cổ truyền là dip dé quây vây quanh hỗ móng, dẫn dòng thi công, đảo hỗ móng,

bơm nước va xây đựng công trình.

Ưu điểm: Công trình kiên cố, thi công trong hố móng khô nên chất lượng thi công tốt, đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi công.

Nhược điểm: Một số công trình xây dựng theo công nghệ truyền thống

này còn những tồn tại sau:

Công trình thu hẹp dòng chảy nhiều nên làm thay đổi cảnh quan môi trường tự nhiên, có những công trình thu hẹp chỉ đến 10-20%, đa số là 50% khối lượng công trình lớn, thời gian thi công kéo dài, giá thành đầu tư lớn nên hiệu quả công trình chưa cao Và đặc biệt đối với một số sông lớn, nơi nước sâu, sông rộng, địa chất nền mềm yếu thì công nghệ này đắt.

Việc tính toán ổn định công trình theo phương án xây dựng truyền

thống đến nay đã có hẳn các bộ tiêu chuẩn và quy trình, quy phạm của ngành

và của Nhà nước,

1.2.2.2 Cong nghệ ngân sông kiểu đập trụ đỡ [7]

Nhằm khắc phục một số nhược điểm của công trình ngăn sông truyền thống, Viện khoa học Thuỷ lợi Việt Nam, nhóm nghiên cứu của GSTS Trương Đình Dụ đã đề xuất một số công nghệ mới thông qua đề tài khoa học cấp nhà nước" Nghiên cứu áp dụng công nghệ tiên tiến trong cân bằng, bảo vệ.

và sử dụng có hiệu quả nguồn nước Quốc gia" mã số KC 12-10 thuộc chương trình khoa học công nghệ KC 12 từ năm 1991+ 1995, Dé tai đã dé xuất và.

nghiên cứu được một số giải pháp công trình làm vitheo nguyên lý mới vàđổi mới ông nghệ thi công nhằm tăng hiệu quả đầu tr trong đó có giải pháp:đập Trụ đỡ Đây là một loại công trình theo nguyên lý hoàn toàn mới.

i/ Nguyên lý kết cầu đập Trụ đỡ -_ Nguyên lý

Trang 23

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật “15.

On định công trình: Dựa vào hệ thống cọc cắm sâu vào nền; On định

thắm: Chồng thắm theo nguyên lý đường vién đứng bằng bản cit, không cần làm bản đáy; Ôn định xói: Mở rộng khâu độ công dé tăng khả năng thoát lũ, đồng thời giảm nhỏ và phân bố đều lưu tốc sau hạ lưu nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của đất nền.

- Kếtcấu

Đập Tru dé là công trình ngăn sông bao gồm các trụ bằng bê tông cốt thép, các trụ này chịu lực cho toàn bộ công trình, móng trụ là các cọc cắm sâu

vào nên, giữa các trụ có dim đỡ van liên kết với trụ, dưới dim đỡ van và trụ là cử chống thắm đóng sâu vào nén, các thanh cử liên kết với nhau, đỉnh cử liên kết với dim đỡ van và try, trên dim đỡ van là cửa van kết hợp với các trụ để ngăn và điều tiết nước, chỉ tiết xem hình 1.8.

Đập Trụ đỡ chịu lực tập trung ở các trụ bằng hệ cọc nên có thé kết hop lầm cầu giao thông với tắt cả các kết cấu

nhịp cầu phụ thuộc vào việc lựa chọn khẩu độ khoang dé đảm bảo khả năng

chế tạo cửa van.

Dap Trụ đỡ được thiết kế mở rộng khẩu độ thoát nước đảm bảo lưu tốc ‘qua công trình nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của đất nền nên kết cấu gia cổ chống xói cho thượng hạ lưu chi cin bằng thảm đá hoặc tắm BTCT.

Trang 24

Hình 1.8 : Kết cấu chung đập Trụ đỡiil Giải pháp thi cong

Ngoài các giải pháp thi công truyền thống trong hồ móng khô, đập Trụ đỡ thường được thi công theo công nghệ tiên tiến trong khung vây cọc ván thép, trong thùng chụp hoặc hoàn toàn dưới nước đây chính là tinh wu việt của.

công nghệ.

+ Thi công trong khung vây cọc ván thép,

Các kết cấu cọc, cử chống thắm có thé được thi công bằng hệ nồi trong nước, lắp dựng hệ khung chống cir ván thép bao quanh vị trí try, dam đỡ van, hút khô nước bên trong và thi công các kết cầu còn lại, tháo đỡ khung vay cọc ván thép, gia cổ thượng hạ lưu công trình và cuối cùng lắp đặt cửa van.

+ Thi công bằng thùng chụp

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

Trang 25

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật Bra

Các kết cấu cọc, cừ chống thắm, dim van được thi công ảng hệ nỗi

trong nước, ding thang chụp bao quanh vị trí trụ để thi công trụ và các kết

cấu còn lại, tháo đỡ thùng chụp, gia cổ thượng ha lưu công trình và cuỗi cùng lắp đặt cửa van.

Hình 1.9: Công tình Thảo Long khi hoàn thành+ Thí công hoàn toàn đưới nước:

Các kết cấu cọc, cir chéng thấm, dim đỡ van, khe van được thi công bằng hệ nỗi trong nước, phan cọc dưới nước có thé bê tông trong nước, thi công các kết cấu còn lại, gia cổ thượng hạ lưu công trình và cuối cùng lắp đặt

cửa van.

Hiện nay, công nghệ nảy đã được áp dụng nhiều cho các công trình

trong cả nước như Cổng Phó Sinh (Bạc Liêu), Cống Sông Cui (Long An),

Cổng Hiền Lương (Quảng Ngai), Đập Thảo Long (Huế), Ba Thôn, Đá Hin

(Thành phố Hé Chí Minh), v.v công nghệ đã từng bước hoàn thiện, phù hợp với từng khu vực xây dựng và đã đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật, xã hội ‘cao góp phan vào sự nghiệp phát triển kinh tế dat nước Bên cạnh hiệu quả về kỹ thuật - xã hội, công nghệ đập Trụ đỡ tiết kiệm được khá nhiều kinh phí đầu tur xây dựng công trình Công nghệ này cũng đã đạt giải thưởng VIFOTECHnăm 2004 và được cấp bằng Độc quyển sáng chế năm 2007,

Trang 26

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật -18:1.2.2.3 Công nghệ đập Tru phao [7]

Trước nhu cầu bức thiết về việc ngăn các cửa sông lớn ở nước ta hiện nay, từ năm 2006 đến năm 2008, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã thực hiện đề tài "Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng các công trình ngăn sông lớn vùng triều”, Công nghệ đập Trụ phao là một trong những công nghệ mới được Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam nghiên cứu trong đề tài nghiên

cứu khoa học cấp Bộ nói trên Trên cơ sở nguyên lý kết cấu của đập Trụ đờ, đập Trụ phao đã được nghiên cứu, đề xuất nguyên lý kết cầu và các giải pháp

thi công nhằm phục vụ cho việc xây dựng ở những vị trí công trình có cột nước sâu hơn và địa chất yêu hơn.

/ Nguyên lý kết cấu:

- Trupin

‘Tru pin có kết cấu dạng phao rỗng bao gồm phần trụ và hộp đáy với lớp vỏ bê tông bản mỏng chất lượng cao Bên trong trụ pin là c c khoang nhỏ có kết

cấu không gian dạng dầm cột hoặc tường vách vừa đảm bảo khả năng ổn định về

kết cầu, vừa đảm bảo trọng lượng bản thân dé trụ pin có thé dé dang di chuyên trong nước Phía dưới trụ phao là hệ thống cọc đã được đóng sẵn Trên trụ pin có bố trí các thiết bị đóng mở cửa van, try cầu giao thông v.v Trong các công trình ngăn sông lớn, do yêu cầu mở rộng khẩu độ cống, cột nước sâu và chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cao nên kết cấu trụ pin là rất lớn.

Trang 27

Hình 1.10: Mô hình tổng thể một đơn nguyên xà lan

~ Dam đỡ van: Dam đỡ van là bộ phận nằm giữa 2 trụ pin, liên kết với trụ dạng khớp Dim đỡ van cũng là kết cấu có dạng phao rỗng và được thi công hạ chìm tương tự như trụ phao.

ii/ Biện pháp thi công: Trụ phao được chế tạo tại một địa điểm khác, di chuyển đến vị trí thi công hạ chìm vào vị tr, Sau khi định vị, căn chỉnh, tiến hành đỏ bê

tông gắn kết hệ cọc với trụ phao Sau đó lắp đặt

mở, quan trắc, cầu giao thông và hoàn thiện công trình 1.2.2.4 Công nghệ đập xà lan liên hợp.

van, cửa van, thiết bị đóng.

Cùng với đề xuất công nghệ đập Trụ phao, trong để tải “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng các công trình ngăn sông lớn vùng triều”, 'Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã đề xuất cả công nghệ nghệ đập xà lan liên hợp.

if, Nguyên lý kết cầu.

Trang 28

Luận văn thạc st kỹ thuật

-20-'Về mặt tổng thể, kết cấu đập xà lan liên hợp ngăn sông lớn gồm có hộp đáy và các trụ pin bằng bê tông cốt thép có kết cấu tường bản sườn tạo thành hộp phao rỗng, bên trong hộp đáy và hộp trụ pin được chia thành các khoang nhỏ bởi hệ thống tường, vách ngăn có chiều day đảm bảo khả năng chịu lực (khoảng từ 15cm - 20cm) Đập xà lan liên hợp có thé nỗi, di chuyển được trên mặt nước và được ha chìm bằng cách bơm nước vào trong các khoang

Tuy nhiên, điểm khác biệt của kết cấu xà lan so với công nghệ xa lan đã

được ứng dụng rộng rãi trong thời gian qua là phải gia cố nền móng dưới đáy

xà lan bởi hệ cọc chịu lực Vì bản thân trọng lượng và chiều dai (dọc theo dong chảy) của đập xà lan ở vùng đất yếu có thể không đủ dé dim bảo én định lật, trượt và lún cho công trình Do chiều dài tuyến công trình thường khá lớn, nên xa lan được chia thành nhiều đơn nguyên xà lan nhỏ, chúng được lắp ghép và liên kết lại với nhau.

R ˆ oy

Hình 1.12: Mô hình tổng thé một đơn nguyên xà lanChuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

Trang 29

Hinh 1.13 : Mô hình edu tạo xà lam iif, Nguyên tắc tính toán.

+ On định lin: Giảm nhỏ ứng suất đáy móng công trình bằng việc mở rộng bản đáy kết hợp hệ thống cọc và lớp gia cố nền đồng thời bố trí kết cấu công trình hợp lý

+ Ôn định trượt, lật: Kết hợp lực ma sát giữa đáy công trình với nền và

sức chịu tải của các kết cấu gia cố nén (cọc, lớp ló0

+ On định thắm: Chống thấm bằng đường viền ngang dưới đáy công trình

+ On định xói: Mở rộng khẩu độ thoát dé giảm nhẹ mức độ gia cố lòng din thượng hạ lưu công trình với kết cấu.

1i Giải pháp thi công.

Biện pháp thi công chủ đạo là lắp ghép trong nước Các đơn nguyên xà lan được chế tạo ở vị trí khác, sau đó được hạ thuỷ và đi chuyển đến.

công trình Sau khí định vị vào đúng vị trí các đơn nguyên sẽ được hạ chìm

xuống nền đã được chuẩn bị sin Cuối cùng là thi công khớp nổi giữa các xà lan với nhau và với nền, mang công và các kế phan trên như cầu giao thông

Trang 30

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật

1.2.2.5 Cong nghệ ngăn sông kiểu đập xà lan [5]

"Đập xà lan là loại công trình được thiết kế theo nguyên lý phao nỗi

Toàn bộ hoặc từng bộ phận công trình có kết cấu hộp phao rỗng có thể nỗi va di chuyển trên mặt nước Các hộp phao này được thi công chế tạo ở một nơi khác (ụ nổi, hố móng đúc bên bờ, xưởng sản xuất ) sau đó được làm nỗi và i chuyển đến vị trí công trình, hạ chìm và lắp đặt cửa van tạo thành côngtrình ngăn sông Khi rút nước ra thì nỗi lên và có thể di chuyên đến vị trí mới

làm đập khác theo yêu cầu sản xuất

a Nguyên lý thiết kế

Đập xa lan thiết kế dựa trên các nguyên lý sau:

~ On định ứng suất, lún: Giảm nhỏ ứng suất diy móng để ứng suất nhỏ hon ứng suất cho phép của đắt nền, biến dạng nhỏ hơn biến dạng cho phép.

~ On định trượt lật: Dùng ma sắt ở đáy, tường biên và bổ tí công trình hợp

- Chống thắm: Bằng đường viền ngang dưới bản đáy công trình.

= Chồng xói: Đảm bảo lưu tốc sau công nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của đất nền Ve<[Vx]

b Cấu tạo đập xà lan di động

Đập xà lan đi động bao gồm có hộp đáy, tru pin, cửa van và hệ thống, bơm, chỉ tiết xem hình 1.14.

Trang 31

Hình 1.14 :Cấu tạo đập xà lan di động

Hộp day và tru pin xa lan bằng bê tông cốt thép (hoặc bằng thép) dang

tường ban sườn có kết cầu dang hộp phao rồng, bên trong được chia làm các khoang him bởi hệ thống vách ngăn Các kích thước của kết cấu xà lan đảm ‘bao sau khi chế tạo có thé nôi trên mặt nước dé di chuyên đến vị trí công trình Hệ thống đường ống hút và xả được bố trí bên trong các khoang xả lan và nối vào một máy bơm được đặt trên trụ pin để bơm nước vào làm cho xà

lan chìm xuống và hút nước ra khỏi xà lan làm xà lan nỗi nên Ngoài ra còn một hệ thống bơm phut cao áp để phá vỡ kết cấu đáy móng khi làm nổi xà lan

để di chuyển đến nơi khác Gitbai trụ pin được lắp đặt cửa van để ngănnước Có thể sử dụng các loại cửa van như: cửa van Clape, cửa van tự động thuỷ lực cánh cửa, cửa van phẳng

Trang 32

XA lan sau khi được hạ chìm vào đúng vị trí sẽ tiến hành thi công hai mang cổng dé tạo thành công trình ngăn sông.

~ Đập xa lan được chế tạo trong nhà máy, hồ đúc sẵn, hay trên ụ nổi tại một vị trí thuận lợi dé không cần giải phóng mặt bằng.

- Lắp đặt cửa van và thiết bị vận hành cho công trình.

- Cho nước vào hồ đúc và làm nổi đập để di chuyển đến vị trí lắp đặtcông trình

* Lắp dựng công trình:

- Hỗ móng công trình được đào bằng tàu hút bùn và làm phẳng bing máy chuyên dụng.

~ Dùng tàu kéo lai đắt đập Xà lan từ nơi chế tạo đến vị trí công trình - Di chuyển đập xà lan vào vị trí đã xác định, bơm nước vào các khoang

him để đánh chim đập,

= Dap đất mang cống, lát bảo vệ mái thượng hạ lưu công trình.

Công nghệ đập xa lan di động gỡ được bể tắc về mặt xây dựng công trình thuỷ lợi ở vùng ven biển có chuyển đổi cơ edu sản xuất tôm lúa phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long Donhững ưu điểm đó, đập xa lan di động có ý nghĩa chiến lược là đã mở ra mộtcông nghệ mới cho sự nghiệp xây dựng công trình ngăn sông vùng ven biển. 1.3 Kết luận chương 1

Qua phân tích thay rằng, việc sử dụng kết cau dạng đập xả lan có thé nôi

và di chuyển trên mặt nước trong xây dựng công trình đã được nghiên cứu và ứng dụng từ những năm 50 của thế kỷ trước ở nước ngoài Tuy nhiên, những nghiên cứu và ứng dụng này chủ yêu là theo nguyên lý thùng chìm dùng để làm phần lõi của các đập đắt đá hỗn hợp dé ngăn nước: Các hộp phao bê tông được Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Trang 33

đúc ở nơi khác sau đó được làm nổi, di chuyển đến vị trí công trinh, định vị và

đánh chìm xuống nổi tiếp nhau Trên các hộp phao này có bố tri các lỗ thông

nước có cửa van dé đảm bảo dòng chảy vẫn có thé đi qua Sau khi hạ chìm toàn 'bộ các hộp phao trên tuyến công trình, các hộp phao này sẽ được lắp đầy bởi đá hộc, khoảng trống giữa các đơn nguyên được điền day bằng cát và soi Ở thượng và hạ lưu xà lan người ta đỗ đá to sau đó đến một lớp cát va cuối cùng mai

được bảo vệ bằng bê tông nhựa đường để tạo thành một con đập chin ngang

Đến những năm 1992 - 1994 người Mỹ và người Ý mới lần đầu tiên

nghiên cứu việc sử dụng kết cầu dạng phao hộp (xa lan) vào xây dựng công trình ngăn sông điều tiết nước Và ở Mỹ đã được ứng dụng thành công để xây dựng công trình Braddock trên sông Monongahela vào năm 2004 Còn dự án Mose ở Italia mới dang được xây dựng những hạng mục đầu tiên.

Nhin chung, các dự án trên trước khi triển khai thi công xây dựng thường được đầu tư nghiên cứu, chuẩn bị phương án kỹ thuật rất kỹ trong một thời gian

đài với kinh phí hỗ trợ cho giai đoạn này khá lớn (có công trinh lên đến hàng

chục nam),Tuy nhiên

trên chỉ dừng lại ở mức độ giới thiệu về quy mô và chức năng nhiệm vụ công, tài liệu về các công trình ngăn sông trên thé giới như đã nêu trình; Tình hình xây dựng và quản lý vận hành; Nguyên lý (kết cấu và công.

nghệ thi công) mà thôi Còn những vấn đề kỹ thuật chuyên sâu về tính toán én

h, kết cấu,.v.v, không được đẻ cập.

Ở nước ta từ những năm 1992 đã có những nghiên cứu bước đầu về công trình dang phao nỗi (xa lan), nhưng phải đến năm 2004 mới được áp dụng lần đầu tiên vào công trình cống Phước Long với khẩu độ cống 1 khoang rộng 12m Đến nay, nhu cầu áp dụng công nghệ này đang rat lớn trong khi vẫn còn nhiều vấn dé kỹ thuật cần phải được nghiên cứu, phân tích hoàn thiện diy đủ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Trang 34

hơn Một trong số nội dung đó đối với đập xà lan mà dé tài luận văn sẽ di sâu

nghiên cứu là:

~ Phân tích ôn định đập xả lan trên nén dat yếu, tập trung nghiên cứu tinh toán góc nghiêng tải trọng giới hạn œ là góc nghiêng của tải trọng ứng với sự‘n định của đập xà lan thay đổi từ trạng thái ồn định theo phương đứng sang,‘in định trượt theo phương ngang.

~ Dũng các công thức cổ điển của các tác giả Brinch Hansen, Vesic tính toán hệ số én định đập xà lan và so sánh với kết quả tính theo phương pháp phan tử hữu hạn, sử dụng phần mềm Plaxis 2D Áp dụng tính toán ôn định cho đập xà lan Minh Hà, tỉnh Cà Mau

~ ĐỀ xuất giải pháp xử lý tiếp giáp giữa đáy đập xà len và đất nn nhằm

tăng hệ số ma sát đáy đập va nên.

Trang 35

CHƯƠNG ÁP XA LAN VÀ CƠ SỞ TÍNH TOÁN ON ĐỊNH

TREN NEN DAT YEU

2.1 Đặc điểm điều kiện 1m việc của Đập xà lan

Kết cấu đập xa lan có đặc điểm là mở rộng khoang cống, bản diy công

trình nhằm giảm ứng suất nên móng và giảm gia cổ nền Tuy nhiên việc mở

rộng này không phải lúc nào cũng khả thi và cũng chỉ mở rộng đến mức độnhất định phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, kênh rạch khu vực công trình, đảm bảo điều kiện thi công công trình.

Với điều kiện dn định chống thấm bằng đường viền ngang dưới bản diy

ấm nhỏ ố

công trình nên đập xà lan thích hợp với nền đất sét yếu và có

Đập xa lan làm việc với tải trọng ngang lớn, do 46 nghiên cứu tỉnh toán.

ồn định đập xà lan tập trung vào nên dat yếu bão hỏa nước, điều kiện làm việc.

không thoát nước.

Trong thiết kế đập xi lan, do đặc điểm thi công; đúc xa lan trong hồ, móng, lai dit hạ chim tại vị trí công trình với kết cấu điển hình gồm hộp đáy, trụ pin Kích thước hộp đáy đảm bảo điều kiện én định nổi, đi chuyển hạ

chìm Sau khi hạ chim đập xà lan trong hồ móng dip đất nỗi tiếp thượng hạ

lưu công trình.

'Về đặc điểm làm việc móng đập xả lan thuộc loại móng nông Thông thường, có các hình thức móng công trình trên nền đắt yếu như sau:

Hạp hy Hop aay

1x n5

Nén it yeu Bandy jyciarern insurers ngâm - l‘én 8 diy

Trang 36

Dp xà lan chịu tải trọng phúc tạp: tải trọng đứng, ngang và mô men, sơ đồ mắt ôn định đập xa lan có dang như hình 2.2,

Hình 2.2 Sơ đồ mat én định của đập xà lan chịu trải trọng phức tap 2.2 Các tính chất cơ lý và ứng xử của nền đất yếu.

3.2.1 Đặc diém và phân loại nên đắt yêu

n đất là đất y ở trạng thái tự nhiên, độ âm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính theo thí nghiệmcắt nhanh không thoát nước từ 0.15 daN/em? trở xuống góc nội ma sát từ 0° đến 10° hoặc lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường s, < 0.25daN/cm” Theo sức kháng cắt không thoát nước, s„ và trị sxuyên tiêu chuẩn N, như sau:

+ Dat rit yếu: s„< 12.5 kPa hoặc N<2+ ĐẩUyễu: s¿<25kPahoạeN<4

ất sét yêu là một trong những đối tượng nghiên cứu và xử lý rất phức tạp, đòi hỏi công tác khảo sát, điều tra, nghiên cứu, phân tích và tính toán rất công phụ.

Đất sét yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ em”), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e >1), có môđun biển dạng thấp (E, < 50 daN/cm”), và có sức kháng cắt nhỏ Khi xây dựng công trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thi sẽ phát sinh biển dang thậm chí gây hư hỏng công trình Bảng 2.1 trình bảy một số chỉ tiêu phân loại đất mềm yếu.

Trang 37

Bang 2.1 Một số chỉ tiêu phân biệt loại đắt mém yêu!

Hàm lượng Hệ sốco | - Góc nội mahi tie Độ rỗng tự Độ bão, 7

Chi tia | nước ur ngói sát Ê) (chịu

Loại đất nhiên hoà (%)

nhiên (%) (Mpa) cắt nhanh)

Đất sét >40 312 3050 | 395 <5Baris | >30 >095 | >030 | >95 <5 2.2.2 Cường độ chẳng cắt không thoát nước Sy

Khai niệm này mô tả cường độ chống cắt của đắt trong trường hợp không thoát nước Giá tri này phụ thuộc vio một số yếu tổ chính:

= Gốc quay ứag suất

Mục đích của điều kiện không thoát nước, không có biển dang thể tích xy ra, vi vậy hệ số poát xông được xem bằng 0,5 trong suốt quá trình cắt 2.2.3 Các phương pháp xác định lực đính không thoát nước

+ Thi nghiệm cắt ba trục không có két, không thoát mước (UU) [2]

'Với công trình trọng yếu phải dùng thí nghiệm cắt ba trục, đất tính sét bão hoà khi tốc độ gia tải khá nhanh nên dùng thí nghiệm không cố kết không

thoát nước (UU);

Trang 38

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật -30:

“Thí nghiệm khơng cổ kết khơng thốt nước sử dụng thiết bị nén ba trục, tiến hành theo trình tự sau:

"Bước 1 Tác dụng áp suất buơng ø Khơng cho thốt nước dé áp suất

nước lỗ rỗng (u — uo) phát triển khác khơng dưới tác dung của 05,

Bude 2 Tác dụng ứng suất lệch Ac Khơng cho thốt nước Tại lúc phá hoại, Ao = Aø¡; Ap suất nước lỗ rỗng t = tụ + tp.

Đối với thí nghiệm ba trục &hơng cĩ kết - khơng thốt nước

Ung suất chính tổng lớn nhất = ø; + Aø;= }

Ung suất chính tổng nhỏ nhất =o

Từ kết quả thí nghiệm vẽ vịng Mohr ứng suất tổng như nêu trong hình.

2.3 Đối với sét bão hod, giá trị oy - 0 = AG; khơng đổi với bit kỳ áp suất

buồng ơ; Trong điều kiện nay, ứng suất cắt là:

Hình 2.3 Vịng trịn Mohr với thí nghiệm khơng cố kế, khơng thốt nước+ Thi nghiệm nén khơng han hơng:

Đây là một loại đặc biệt của thí nghiệm ba trục khơng cổ kết - khơng Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy

Trang 39

Lugin văn thạc sĩ kỳ thuật s31:

thoát nước, trong đó ơ; = 0, như nêu trong Hình 2.4b Trong thí nghiệm nay, một ứng suất dọc trục Ao đặt lên mẫu đất dé gây phá hoại (Ac = Aq, ) Vòng tròn Mohr tương ứng nêu trong Hình 2.4b.

Trong trường hợp này: + Ứng suất chính tong lớn nhất = Ao; = qu a $06 th nghiệm mẫu đất b Vong Mole ứng suất pháp tổng

Hình 2.4 Thí nghiệm nón không hạn hông.

lu gọi là độ bền nén không hạn ) Ứng suất dọc trục lúc phá hoại, Ac;

hông Độ bền chống cắt của sét bão hoà nước trong điều kiện này (> =

trình bày theo công thức (2.2)

2 @3)

+ Thí nghiêm cắt cánh hiện trường!”

Nguyên lý thí nghiệm: cắm vào trong đắt một cánh hình chữ thập bằng thép, khi xoay tròn cánh chữ thập quanh trục của nó thì đất bị cắt theo mặt trụtròn mà đường sinh là những cạnh biên của cánh chữ thập Đo momen xoay M, làm xoay cánh chữ thập suy ra lực kháng cắt của đất t, trên bé mặt hình.

tru, Thí nghiêm tiến hành với đất dính thuần túy và điều kiện không thoát

nước Khi đó sức kháng cất của đất đo được là sức kháng cắt không thoát nước.

- Thiết bị và cách thức thí nghiệm.

Trang 40

Nếu cit trong lỗ tạo trước thi cin có dụng cụ khoan tạo lỗ, có loại thiết

bị trực tiếp ấn đầu cánh cắt xuống mà không cần tạo 16 trước Cánh cắt gắn với cân để đưa cánh đến độ sâu thi nghiệm khác nhau Cánh cắt có đường kính D với chiều cao H=2.D Dat cing mềm yếu thi sử dụng đường kính cánh cảng lớn, Đầu trên cin được gá vào giá đỡ và nỗi liên với cơ cấu quay có gắn đồng hồ đo mo men xoay.

- Trình bảy và diễn dich kết quả

Diễn biển của mô men xoay theo góc quay trình bảy trên hình về Kết

quả thí nghiệm cất cánh chủ yếu trình bày trên đồ thị sức kháng cat s, tại những diém thí nghiệm ở độ sâu khác nhau.

Giả thiết ứng suất cắt phân bố đều trên các mặt cắt thì ta có biểu diễn công thức tính sức kháng cắt của đắt là:

“Thường thì với mỗi loại thiết bị, người ta cho sẵn hing số K, từ đó tính

rage MJ K

Thi nghiệm cắt cánh được thí nghiệm trong lỗ khoan và được diễn dich

kết quả trên biểu đổ phân bố theo chiều sâu thí nghiệm Hình 2.5 là biểu đổ.

thí nghiệm cắt cánh trong lỗ khoan, trục hoành là giá tri lực dính không thoát

nước, trục tung là độ sâu thí nghiệm tương ứng (mì)