Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu tính toán kết cấu đập tràn trên nền cọc áp dụng tính toán tràn xả lũ Đá Hàn, tỉnh Hà Tĩnh

lực không chuẳn xác, chất lượng vật liệu và thi công kém, chưa đánh giá chính xác về địa chất nỀn mồng “Thực tế cho thấy có rit nhiều công tình lớn trong quá tình thiết kế đã được “Chủ đ

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái người đã hướng dẫn, vạch ra những định hướng khoa học để tác giả hoàn thành

luận văn này.

Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong cơ quan đã giúp đỡ, đồng hành

cùng tác giả trong công việc, nghiên cứu trong những năm qua.

Xin cam ơn lãnh đạo Tỉnh, Sở, Ban quản ly dự án của các tỉnh nghệ An và Ha Tĩnh.

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành quá trình học tập và viết luận văn.

Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2013

Tác giả

Lưu Văn Minh

BAN CAM KET

Tên dé tài luận văn: “Nghiên cứu tính toán két cấu đập tran trên nén coc Ap

dung tính toán tran xả lũ Đá Hàn, tỉnh Hà Tinh”

Tôi xin cam đoan dé tải luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm Những kết quảnghiên cứu, thí nghiệm không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác, Nếu vi

phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bat kỳ các hình thức ky luật nào của

Nhà trường.

Hoc viên

Lau Văn Minh

TM Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

IV Kết quả dự kiến đạt được, 2

'CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE XÂY DỰNG HO CHUA NƯỚC VA DAP DAT.31.1 Tình hình xây dựng hỗ chứa nước và đập đắt ở Việt Nam

1.2 Tình hình làm việc của đập tran-NI ng hư hồng thường gặp ở đập tràn 7

1.2.1 Tình hình làm việc của đập trần 7 1.2.2 Những hu hỏng thường gặp ở đập tran 7

1.2.3 Các biện pháp kỳ thuật dé phòng tránh sự có đập tràn xả lũ 10

1.3 Tổng quan v2 ảnh hướng nỀn địa chất đập tràn đến sự dn định của công

trình trong quá trình khai thác

1.3.1, Ảnh hưởng của địa chất dp trần đến sự ôn định của công tinh ụ

1.32 Ảnh hưởng của địa chất dip trần đến sự ôn định của công tinh ớ1.3.2.1 Sự cổ địa ting ở đập tràn xa lũ hỗ chứa Tả Trạch - Thừa Thiên Hué 13

1.4.4 Phương pháp xử lý nén bằng cọc khoan nhỏi "

CHƯƠNG : PHAN TÍCH TÍNH TOÁN TRAN XA LŨ TREN NEN CỌC 18

21, Giới thiệu về nỀn móng và móng cọc «e -eseeseeeeeeeeeeeeeeeeT8Ỷ

2.1.1 Nền 18

2.1.2 Móng 18

2.1.3 Ý nghĩa của công the thiết kế nền - móng 19

2.1.4 Tính toán nên mồng theo trạng thái giới hạn 20

2.1.5 Móng cọc 2

2.2 Tổng quan về sức chịu tải của cọc

2.2.1 Site chịu tải dọc trục 27 2.2.2 Coe chịu tải trong ngang, 36

2.3, Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn tính toán hệ nền cọc 44.2.3.1 Giới thiệu về phương pháp phan tir hữu hạn 4

2.34 Các phần mềm tính toán thông dụng hiện nay st

2.3.5 Giới thiệu về phần mềm SAP 2000 sĩCHUONG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO DAP TRAN XA LŨ ĐÁ HÀN 3.1 Giới thiệu chung về công trình Đá Hàn

3.1.1, Giới thiệu chung 5 3.1.1 Vị trí và bổ trí tổng thể công trình 62 3.1.2 Tinh hình địa chit nên đập trần 6

3.2 Hiện trạng tuyến tràn -eeeseeerrsrrrrrrirrrrrrrrrrsrrorroe.ĐĐ,

3.42 Trường hợp tinh toán 68

3.5 Kết quả tinh toán trạng thái ứng suất, biến dạng hệ nền cạc

3.5.1 Đơn nguyên đập tran có cửa “

3.5.2 Đơn nguyên đập tần tự do nằm sắt đập tran có cit 16

3.53 Don nguyên đập tran tự do nằm sát bi 84

3.6 Đề xuất giải pháp dim bảo an toàn cho nén trần xã ã

3.6.1 VỀ khả năng chịu lực của cọc 91

3.62 VỀ bỗ tr thép chịu lự trong thân cọc sĩKET LUẬN- KIÊN NGHỊ

1 Kết luận,

2 Kiến nghị ee-eeeeesrererrrrrrrrrrrrrrrrrrrrarrrrrrrroo.ĐT.TÀI LIỆU THAM KHAO,

PHỤ LỤC

DANH MỤC BANG BIÊU.

"Bảng I-1, Hồ chứa nhiễu có dung tích >200 000m” 4Bang 1-2, Hồ dip lớn ở Việt Nam (không kể hỗ thuỷ điện) theo chiều cao đập ŠBảng I-3: Số lượng hỗ cần sửa chữa trin xã lũ ?

Bảng 2-1: Giá tị Ks đối với các loại cạc hạ tong cát (Meyerhof 1976) 2»

Bảng 2-3: Chiều sâu ngàm cần t 32Bảng 2-4: Cường độ chịu ti eta dit dưới mũi cọc (Tim)

Bang 2-5: Hệ số làm vig của đắt ở mặt bên cọc (TCVN 205-1998) a4

Bang 2-6: Hệ sé ma sit bên của đt và (hân cọc f, (TCVN 205-1998) 8

Bang 2-7: Tiêu chun phân biệt loại cọc 7

Bảng 2-8: Giá rin; và n; 39

Đảng 2-9: Gi tr} K,(KN/m cho dit rời 39

Bảng 2-10: Hệ số nhóm 1 44 Bảng 3-1: Mô ta địa chất các lp đất đá tạ vi ti đặt tn 6s

Bảng 3-2: Chi tiêu cơ ly của lớp 4al, 4a và 4b 66

Bảng 3-3: Két quả nội lực của cọc đoạn trần cia van 75

Bảng 3-4: Kết quả nội lực của cọc đoạn tràn tự do giáp đoạn có cửa van 83 Bang 3-5: Kết qua nội lực của cọc đoạn tran tự do giáp ba 90

2-4: May khoan cọc nhỗi của hãng Hitachi

2-5: Máy Khoan cọc nhồi Bauer BG 25C

Hình 2-6: Máy khoan cọc nhồi Soilmee R516 HD.

Hình 2-7: Các loại mũi khoan cọc nhỏi

tủa hãng Benoto

Hình 2-8: Cơ cấu mở rộng chân cọc bằng thủy lục

Hình2 ‘Thi công cọc khoan nhi tại hiện trường.

Hình 2-10: Các dạng biển dang của cọc ngắn khi chịu tải trọng ngang,

Hà "9 2-11: Sức chịu ải trong ngang của cọc trong dat rời

Mình 2-12: Sức chịu ải ngang của cọc trong đất dính"

Hình 2-13: Đỗ thi tim Q, theo chuyên vị cho phép xu; trong dit rời

Hình 2-14: Đồ thị tim Q, theo chuyên vi cho phép yo, trong đất dính

Hình 2-15: Các phần tử cơ bản trong phương pháp PTHH,

Hình 2-16; Giao diện của phần mềm Sap2000 phiên bản 14.22

3-1: Mặt bằng tràn Đá Hàn

3-2: Mat cất địa chất đưới đơn nguyên trần có cửa.

Hình 3-3: Mặt cắt địa chất dưới đơn nguyên tran tự do

lình 3-4: Mặt cắt địa cl

Hình 3-5: Mặt bàng bố trí cọc trong các đơn nguyên của trần.

it đọc theo trục đập,

Hình 3-6 Mô hình tính đơn nguyên tràn có cửa

nh 3-7: Số hiệu cọc trong đơn nguyên trăn có cửa

13

13

14 4

24 25 35 26 26 26 2 2 37 _

4 43 45 56

6

“ ot 6 or

70

0

Hình 3-8: Chuyển vi đứng của đập tổ hợp vita thi công xong n Hình 3-9: Chuyển vi ngang của đập tổ hop vừa thi công xong m Hình 3-10: Lực đọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi công vừa xong n Hình 3-11: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1.2 tổ hợp thi công vita xong 1 inh 3-12: Lực cắt cọc trong hàng cột l.2 tổ hợp thi công vừa xong 7 Hình 3-13: Chuyên vị đứng của đập tổ hợp thượng lưu là MNDBT 2B Hình 3-14: Chuyển vi ngang cia dap tổ hợp thượng lưu là MNDBT 13 Hình 3-15: Lực đọc trong hàng cột L2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT 7 Hình 3-16: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1 tổ hợp thượng lưu là MNDBT 74

Hình 3-17: Lực cắt cọc trong hàng cột I tổ hợp thượng lưu là MNDBT, 7

Hình 3-15: Mô hình tính đơn nguyên trần tự do giáp trần có cửa n

Hình 3-19: Bồ trí cọc đưới tran TT

inh 3⁄20: Ap lực nước lên tràn 78

Hình 3-21: Coe rong đơn nguyên tràn tự do giáp đơn nguyên trần có cửa 1w Hình 3-22: Chuyên vị đứng của đắt nén và dp ổ hợp th công vừa xong 79

Hình 3-23: Chuyển vị ngang của đất nén va đạp ổ hợp thi công vừa xong 79

inh 3-24: Lục dọc rong hàng cột 1,28 hop th công vừa xong 79 Hình 2-25: Moment M3-3 cọc trong hàng cật 2 tổ hợp thi công vữa xong 80 Hình 3-26: Lực cắt cọc trong hàng cột 1.2 tổ hợp thi công vừa xong 80

ình 3⁄27: Chuyển vi ngang cia đất nén và dip tổ hop thượng lưu ở MNDBT SĨHình 3-28: Chuyên vi ngang của đất nén và đập tổ hợp thượng lưu ở MNDBT 81

Hình 3-29: Lực dọc trong hàng cột 1,2 tô hợp thượng lưu là MNDBT, 82

HÌnh 3-30: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1, 2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT 82

3-31: Lực cắt cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT 82

3.32: Mô hình tính đơn nguyên tràn tự do giáp bởi 84 Tình 3-33: Bồ tí cọc đưới tran đoạn trần giáp ba 85 Tình 3-34: Số hiệu cọc trong đơn nguyên trần tự do giáp ba phải 85

Tình 3-35: Chuyển vi đứng của nền và đập đoạn trần giáp bit 86

Hình 3-36: Chuyên vị ngang của nên và đập đoạn tràn giáp bờ 86

3-37: Lực dọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi công vừa xong 86

Hình 3-38: Moment M3-3 cọc trong hàng cội 1, 2 ổ hợp thi công vừa xong.

Hình 3-39: Lực cắt cọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thi công vừa xong.

Hình 3-40: Chuyển vị đứng của và đập đoạn trà giáp ba

Hình 3-41: Chuyển vị ngang của nên và đập đoạn trần giáp bờ

Hình 3-42: Lực đọc trong hàng cột 1,2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT

"Hình 3-43: Moment M3-3 cọc trong hàng cột 1, 2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT.

Tình 3-44: Lực cắt cọc trong hàng cột 1.2 tổ hợp thượng lưu là MNDBT

87 87 88 S8 S8 89

89

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

‘Trin xả lũ là một hạng mục rất quan trong lin quan trực tiếp đến an toàn đập

-Hồ chứa Thống kế có được cho thấy sự cổ dip đo nguyên nhân hư hỏng tràn chiếm

ty lệ ding kế và hầu hết là sự cố lớn

Tran xả lũ là công trình không thể thiếu ở các hồ chứa nước, nó có nhiệm vụ xả.

nước tira để khng chế mực nước cao nhất có thể giữ ở hỗ theo thết kể, đảm bảo

an toàn cho đập

Theo thing ké sự cổ vỡ đập do hong trin xi lã gây nên chiếm 25.39%4, chưa kế

do khẩu điện trăn xã lũ không thoát được lũ thực tế dẫn đến nước hồ dâng cao hơntràn và phá hủy đập Day là con số đáng báo động vi đối với các đập đất khi xây ra

sự cổ thì hậu quả thiệt hại không thể lường hét được, Ngoài thiệt hại vỀ cơ 88, vật

chất, kinh phí nghi tủa nhà nước còn ảnh hưởng nj trọng tới tính mạng, tải sản và môi trưởng sống của nhân dân vùng hạ du,

C6 rt nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra hồng trin như: Do tinh tn thủy

văn trước đây không phù hợp với thực tế, kẹt cửa van (tràn xả sâu), tính toán thủy.

lực không chuẳn xác, chất lượng vật liệu và thi công kém, chưa đánh giá chính xác

về địa chất nỀn mồng

“Thực tế cho thấy có rit nhiều công tình lớn trong quá tình thiết kế đã được

“Chủ đầu tư phê đuyệt để thí công, nhưng khỉ mở móng công trình thì địa chất nền

rit phức tạp, các lớp địa chất đắt đá phân bổ không đồng ni không theo một quy

luật nào dẫn đến phải thay dỗi thiết kế, biện pháp xử lý được các nhà Tự vấn đưa ra

là xử lý nén bằng phương pháp khoan cọc nhồi Tuy nhiên biện pháp xử lý khoan

se nhồi chưa được phía Tư vẫn xử lý tiệt để và có bài toán tính toán để dim bảo

vừa kỹ thuật vừa kinh tế Một số công trình phải xử lý nền như: Hệ thống thủy lợi

hỗ Ta Trục Hệ thống thủy lợi Ngân Trươi, Công trình ngăn mặn giữ ngọt Thảo

Long, Cổng Nhiên Lộc Thị Nghề thuộc dự án chống ngập Sai Gan, Cổng lấy nước

Nam Dan, Cổng Đồ Điểm Chính vi vậy, việc nghiên Nghiên cứu, tỉnh toán kết

cầu đập tin rên nên cọc là ắt cần thiết và cắp bách

- Đề xuất phương pháp tính toán bằng Phần từ hữu hạn (PTHIH),

- Ap dung tinh toán cho đập trần trên nén coe.

IL Cách tếp cận và phương pháp nghiên cứu

+ Tổng hợp cúc số liệu lưu trữ về đập tràn.

~ Nghiên cứu giải pháp nén một số công trình trọng điểm (đập Tả Trạch, đập VựcMiu, đập Ba Khe, đập Kim Son, đập Ngân Traci, đập Thảo Long, cổng Nam Dân,

cống BS Điểm )

- Phân ti định tính và định lượng các công thức, phương pháp tinh toin ổn định

và ứng suất nin phần ngưỡng trin, Lựa chọn các công thức, phương pháp tỉnh toán

phù hợp

- Tính toán ứng dung, phân tích so sinh vã rút ra kết luận

IV Kết quả dự kiến đạt u

= Xác dịnh được sự ôn định của ngưỡng rin, đưa ra biện php xử lý hiệu quả

- Tính toán oy th cho ngưỡng tràn Đã Han,

~ Kết quả nghiên cứu được trình bảy đưới dạng các đồ thị và iu đồ

- Kết luận và kiến nghị

'CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE XÂY DỰNG HO CHUA NƯỚC VÀ DAP

DA’

‘Tinh hình xây dựng hồ chứn nước và đập đắt ở Việt Nam

1 chứa nước được xây dựng từ năm 1954 ở miễn Bắc và từ sau năm 1975

-khi đất nước hoàn toàn thống nhất thì hồ chứa nước được xây dựng nhiều trên cả

nước, trong đó đập chin nước tạo hỗ chủ yếu là đặp đất Đập đất phát triển không

ngừng cả về số lượng và quy mô Ngoài một số đập đá đổ lõi sét như đập Hoà

Binh, Him Thuận - DaMi (Lâm Đồng), Yaly (Gia Lai), một số đập bê tông thông

thường như Tân Giang (Ninh Thuận), Lòng Sông (Bình Thuận), Đá Quại (Hà Tĩnh).

Định Bình (Bình Định), Bin Về (Nghệ An), Son La.

dap bê tông đầm lăn (RC

đập đá đầm nên cỏ bin mặt bé tông cốt thép Cửa Đạt (Thanh Hoá), Nà Hang

(Tuyên Quang), số côn lại đều là đập đất

Do đặc điểm về địa hình, dia chất vit iệu xây dựng, phương tiện thi công của nước ta, trong tương lai đập đất còn nhiễu triển vọng phát triển rộng rãi hơn nữa

Sở di trong những năm gin đây đập vật liệu địa phương trong đỏ có đập đất,

dang phát triển với một tốc độ nhanh chóng như vay và hiện đang có xu hướng pháttiễn nhanh hơn nữa về sổ lượng cũng như quy m6 là do nhiễu nguyên nhân, trong

đó có những nguyên nhân chủ yêu su đây:

1 Yêu cầu chit lượng của nỀn đập đắt không cao kim so với các loại đập khácĐập đắt hầu như có th xây dựng được với bắt kỳ điều kiện địa chất địa hình và khíhậu nao, những ving động đất cũng có thé xây đựng được đập đất

2 Với những thành tựu nghiên cứu trong cơ học để «IY luận thắm, trạng thái

ứng suất cùng với sự phát triển của công nghiệp chất déo làm vật liệu chống thắm,

người ta có thé sử dụng được tất cả mọi loại đất hiện có 6 vùng xây dựng dé dip

đập và mặt cắt đập ngày cảng có khả năng hẹp lại Do đó giá thành ngày càng có

khả năng hạ thấp và chiều cao đập ngày cảng tăng cao,

3 Sử dung phương pháp mới để xây dựng những ming chống thẳm sâu trong

nên thắm nước mạnh Đặc biệt dùng phương pháp phun các chất dính kết khác nhau.

như xi ming dit sé vào đất nén, Có khả năng tạo thành những ming chống thắm

sâu đến 200m,

4 Có khả năng cơ giới hoá hoản toàn các khâu đảo dit, vận chuyển vả đắp datvới những máy mc có công suất lớn do đồ rút ngắn được thời gian xây đựng, hạ

giá thành công trình và hầu như có thé loại hoàn toàn lực lượng lo động thủ công

5 Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vật lệu hiểm như xỉmăng, sắt thép và từ đồ giảm nhẹ được các hệ thống giao thông mới và phương

tiện giao thông.

6 Do những thành tu vỀ nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng các loại công

trình tháo nước, đặc biệt là do phát triển việc xây dựng đường him ma giải quyếtđược vẫn để hảo nước ngoài thin đập với lưu lượng lớn

Tính đến nay theo sổ liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thon)", nước

ta có khoảng 1.959 hỗ chứa có dung ích từ 200.000 m' tr lên (chưa kể các hỗ thuỷign) Trong đó có 81 hỗ có dung tích trên 10 triệu mỬ nước, 66 hỗ có dung tích từ Š

để én dưới 5 triệu m` 10 triệu m? nước, từ 1 5 có dung,có 442 hd, còn lại 1.370tích từ 200.000 m* đến dưới 1 triệu m’ Tổng dung tích trữ 5,793 ty mỶ nước, tưới

‘6n định cho 502.883 héc ta dat canh tác.

Trong số 64 tinh, thành, nước ta cổ 42 tỉnh, thành phố cỏ hd chứa nước Các

tinh có số lượng hỗ chứa nhiều là Nghệ An (249 hồ); Hà Tinh (168 hồ): Thanh Hoá

(123 hồ): Phú Tho (118 hồ); Dak Lak (116 hd); Bình Định (108 hồ); Vĩnh Phúc (96.

hồ); Hoà Bình (88 hồ); Quảng Trị (63 hồ); Quảng Nam (59 hồ)

Bảng I-I HỖ chứa nhiễu có dung tích >200.000m”

Bing 1-2 HỖ dip lớn ở Việt Nam (không ké hỗ thuỷ điển theo chiều cao dip

Dung ich | Hạ, | Nam

12[NaiMét [BhhĐịnh | 117.50 | 3000 | 1978 | 1986

l3|[€ảmiy | Quing Binh | 4200 | 3000 | T963 - T965

I4 |VựcTrn |QuảngBình | 52.80 | 2900 | 1979 1986 15|H6iSon | Binh Dinh | 3050 | 2900 | 1982 1985

16 | Liệt Sơn Quảng Ngãi 28.60 | 2900 | 1977 1981

17 | Diu Tiéng [Tay Ninh | 158080 | 2800 | 1979 1985

18 | NiiCbo — [ThẩNguyên | 17550 | 2600 | 1972 1978

I9 | PaKhoang — |LaiChâu 4590 | 2600 | I90 - 197

20 | Khuin Thin [Bic Giomg | 2010 | 2600 | 1960 1963

21 | Hoi Trung — | Da Ning 1030 | 2600 | 1979 1984

22 | Khe Chè Quảng Ninh 1150 25.20 1986 1990

23|YênMỹ [Thanh Hos | 6620 | 2500 | 1978 1980

34 | Thượng Tuy | Hà Tĩnh 19.60 | 2500 | 1961 - 96

35 [SuỗốiHai | Ha Tay 4650 | 2400 | 1958 1968

36 | Pha Xuan — [PhúYên i210 | 2370 | 1994 1996

27 | Vinh Trinh |QuảngNam | 2030 | 2300 | 1977 1980

28 | Vie Tring | Ha Tinh 130.00 | 2280 | 1970 1974

29 [Quit ong | Quing Ninh | 1130 | 2260 | 1978 1983

30 | Khe Tân QuingNam | 4350 | 2240 | 1985 | 1989

31 | DingMé | Hi Tay 3450 | 2100 | 19701974

32 | BinHe [GiaLa 4Hấ0 | 2100 | 1980 - 1935

33 | Kinh Môn Quảng Trị 16.70 21.00 1985 1989

‘Da số các công trình đều phát huy cao hiệu quả phục vụ cấp nước cho sinh

Ke Gỗ, Vệ

hoạt, sản xuất nông nghiệp - công nghiệp (Dầu tiếng, Núi

6p phin vào công cuộc công ng p hoá nông nghiệp và nông thôn của nước nhà Bén cạnh đó cũng không ít công trình kém hiệu quả, chủ yếu do các sự cổ phát

từ phía dip - hang mục quan trọng và cin thiết nhất trong việc xây dụng các hồ

chứa nước Để tắt cả các công trình xây dựng xong phát huy được hiệu quả tối ưu,

clin thiết phải đầu tơ nghiên cứu một cách đúng dn có khoa học cúc biện pháp đảm

bảo an toàn đập cũng như hỗ chứa nhằm mang lại lợi ich tổng hợp, đa mục iêu cho

đồi sống kinh tếxã hội của nhân dân

1.2 Tình hình làm việc của đập tràn-Những hư hỏng thường gặp ở đập tràn.

1 Tình hình làm việc của đập trần

Nhiều hd chứa còn thiểu năng lực xã lĩ do nh toán Hi thiết kế thể tải liệu,

tính thiên nhỏ, mô hình thiết kế 10 không phù hợp với tỉnh hình mưa lũ trên lưu vực,

hơn và nhanh hơn dẫn đến

răng đầu nguồn bị tin pha nên lũ tập trung về hỗ a

đập luôn làm việc trong điều kiện nguy hiểm, bị đe doa mắt an toàn.

Trong 25 hỗ chứa lớn được Bộ Nông nghiệp và PTNT cho sửa chữa gần đây có

14 hồ đã phải mở rộng trần xà lũ, một số hồ phải tăng 1,5 + 2 lần quy mô tràn như

các hồ Pa Khoang (Lai Châu), Chúc Bài Sơn (Quảng Ninh), Núi Một, Hội Sơn.

(Bình Đỉnh), Phú Ninh (Quảng Nam) (heo số liệu của Bộ Nông nghiệp và

PrNt)

về ign trạng tràn xả lũ của các hd: Nhiều hồ chứa có tràn xả lũ chỉ là tràn tạm.

không được gia cổ bằng đá xây, bé tông chit lượng đã xuống cắp

Theo kết quả điều ra năm 2002, số lượng các hd chứa còn thiểu năng lực xả

lũ và cin sửa chữa nâng cắp trần như bảng 1-3

Bang 1-3 : SỐ lượng ho cân sửa chữa tràn xã lũ

TT] Loaihd (theo dung | Sốhồ còn thiếu năng lực | Sốhöcầnsửachữa

+ Tính toán thủy văn sai: Mưa gây ra ũ tính nhỏ, ưu lượng đỉnh lã nhỏ: tổng

lượng lũ nhỏ hơn thực tế; các dạng lũ thiết kế không phải là bắt lợi; thiếu lưu vực;

lập đường cong dung tích hồ W=f(H) lệch về phía lớn, lập đường cong khả năng xả.

lũ của đập trần Q=RH) sai lệch với thực tế

+ Cửa đập trà bị kẹt

+ Lũ vượt tần suất thiết kế, không cổ trăn xà lĩ dự phòng,

1.2.2.2.Thim qua nền

Do các nguyên nhân sau đây gây rỡ

+ Đánh giá sai địa chất nền

+ Không có biện pháp xử lý nền hoặc có nhưng biện pháp xử lý không thích

hợp,

+ Thi công biện pháp xử lý

1.2.2.3, Thắm qua thân đập

không đảm bảo chất lượng

Do các nguyên nhân sau đây gay ra:

Chất lượng bê tông hoặc đã xây đập trần không đảm bảo do:

++ Mắc bê tông hoặc mác vữa thấp không dat yêu cầu chống thắm,

+ Chất lượng công tác xây đúc không đảm bảo (do chất lượng cốt liệu, chất

lượng, chất lượng xi mang, chất lượng dim xây, bảo đưỡng vv ).

+ Không có biện pháp tốt để xử lý nhiệt trong khi đỗ bê tông gây ra nứt nẻ do nhiệt

+ Xử lý không tốt các khe thi công.

1.2.2.4 Đập trôi hoặc gẫy

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

+ Nến bị phá hoại (lúa, rồng) do đánh giá sai tinh bình địa chất nén và gây ra

chênh lệch biến dạng lớn trong công trình

+ Không có biện pháp xử lý nền hoặc có nhưng biện pháp xử lý không thíchhợp,

+ Không dự kiến được khả năng bị thoái hóa của nền

+ Thiết kế chọn tổ hợp tả trọng sai với thực tế

+ Thiết kế chọn sai sơ đổ hoặc phương pháp tính toán.

+ Thi công biện pháp xử lý nén không đảm bảo chat lượng.

1.2.3.5 Xói tiêu năng.

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

+ Đánh giá sai địa chất n

+ Xác định sai mức nước ha lưu đập do đường quan hệ Q=fth) ở hạ lưu đập tran

sai lệch so với thực tế

+ Biện pháp tiêu năng không thích hợp,

+ Thi công phần tiêu năng không đảm bảo chất lượng.

+ Vận hành đập trần sai quy trình.

1.2.2.6, Xôi lở hạ lưu

Do các nguyên nhân sau diy gay ra

+ Không khảo sat địa chất công trình hoặc đánh giá sai tinh hình địa chất hạ du

đập tràn trên đoạn nỗi tiếp hạ du trong phạm vi chịu anh hưởng xả lũ của đập trản

+ Không cổ biện pháp xử lý hoặc cổ nhưng biện pháp xử lý không thích hop,

+ Thi công biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng,

12.27 Gay cửa

= Do các nguyên nhân sau day gây ra

+ Thiết kế không đảm bảo chất lượng do

+ Kết ấu bắt hợp lý hoặc không thích hợp

+ Chọn sai tổ hợp tải trọng.

+ Chọn sai sơ đồ hoặc phương pháp tinh toán

~ Gia công, chế tạo, lắp đặt không đảm bảo chất lượng,

~ Không bảo dưỡng tốt trong quá tình vận hành

1.228 Kẹt cửa

Do các nguyên nhắn sau đây gây ra:

- Thiết kế ko đảm bảo chất lượng do:

+ Kết cấu bắt hợp lý hoặc ko thích hợp.

+ Chọn sai tổ hợp tải trong,

+ Chọn sai sơ đồ hoặc phương pháp tính toán

~ Gia công, ch tạ lắp đặt không đảm bảo chất lượng

- Việc bảo dưỡng cửa không đảm bảo cỉ ất lượng:

+ Không vận hành thử trước mỗi trận lũ để khắc phục kip thời.

1.2.2.9, Hong thiết bị đồng mở

Do các nguyên nhân sau đây gây rõ

+ Thiết kể tính toán sai ti trong gây ra qu tả

+ Thiết kế không có biện pháp bảo vệ thiết bị

+ Việc chế tạo và lắp đặt thiết bị không đảm bảo chất lượng.

+ Việc bảo dưỡng thiết bị không đảm bảo chất lượng,

+ Vận hảnh sai quy tình

3 Các biện pháp kỹ thuật dé phòng tránh sự cố đập trần xã la

1.2.3.1 Khả năng tháo lĩ của đập trần xã lĩ

Khả năng tháo lũ à chỉ tiêu quan trong bậc nhất quyết định quy mô, loại hình

và vốn đầu tư xây đựng trin xà lũ Chi tiêu này là kết quả tính toán thủy văn côngtrình Tình hình thực tẾ cho thấy là, đối với những đập lớn và rất lớn th có tương

4

những công trình này, hiện nay thực tế bắt đầu phát sinh tỉnh hình mí

lầy đủ số liệu quan trắc, nên kết quả tính toán là đáng tin cậy Tuy nhiên đối với

về tiêu chuẩn

xa lũ theo chiều hướng gia ting an toàn cao hơn trước, Đối với những đập vừa vừa,đặc biệt là đập nhỏ thì không có hoặc cỏ không diy đủ số liệu quan trắc thực t, do

đồ phải ding nhiều phương pháp gin đúng để tính toán lũ vỉ thể độ tin cây không

cao, thường là thiên nhỏ Tinh hình đó dẫn đến hàng loạt đập nhỏ bị lĩ cuỗn trôi

1.23.2, Công trình dp trăn loại đc biệt

Phải đám bảo xả được lưu lượng lũ cực hạn Trong trường hợp nay đập tràn có.

th bị hur hong lớn nhưng không nghiêm trọng như thân trần, tiêu năng cổ thé bị xói

lở nhưng không ảnh hưởng đến độ an toàn chung của đập tran.

'Trong trường hợp có xây dựng đập tran dự phòng sự cố, thì nên phân biệt như

sau

- Logi chính thức phải bảo dm độ an toàn cục han, đập trần chinh thức có thể

bị hư hông lớn nhưng không nghiêm trọng và không ảnh hưởng đến độ an toàn chúng của đập trần

~ Loại dự phòng sự cổ có thé bị hư hỏng nghiêm trọng, và sau lũ có điều kiện để

khôi phục; ngoại trừ trường hợp nếu việc kiên cổ hóa đập tràn dự phòng ngay tử khi

xây dụng có chỉ phí không lớn th đập tràn này cũng được thiết kế có thé xã được lũ

cực hạn, và có thể bị hư hỏng lớn nhưng không nghiêm trọng.

1.2.33 Công trình đập trân loại quan trọng

Đập phải được kiểm tra với lũ cực han, trạng thái chịu lực ở trang thái cực hạn,

có thé bj sự cỗ nghiêm trọng nhưng không ảnh hưởng độ an toàn chung của

đập.

Trong trường hợp có xây dựng đập tràn dự phòng sự cố, thì nên phân biệt như

= Loại chính thức phải bảo đảm độ an toàn cực hạn, đập tràn chính thức không.

bị vỡ, có thể bị hư hỏng lớn nhưng không nghiêm trọng.

+ Loại dự phòng sự cổ có thể bị hư hỏng nghiêm trong; thậm chí có thể bị vỡ

nhưng sau lũ có điều kiện để khôi phục; ngoại trừ trường hợp nếu việc kiên có hóa

đập tin dự phông ngay từ khi xây dựng có chỉ phí không lớn thi đập trin này cũng

được thiết kế có thể xa được lũ eye hạn, và có thể bị hư hỏng lớn nhưng không

nghiêm trọng

1.2.34, Công trình đập trần loại vừa.

ết kế với lũ cực hạn, mà chíĐổi với những công trình vừa không đặt vấn

kế với lũ lich sử hoặc tần suất thiết kế; bởi vì nếu thiết kế với lũ cực hạn

thì chi phí xây dựng sẽ rat lớn.

- DSi với những công trình da thiết kể, cần nâng cắp để có khả năng tháo lồ lich

sử Đập trần xả lũ có thé bị hư hỏng lớn nhưng không bị vỡ và sau lũ có điều kiện

để khôi phục,

ôi với những công trình thiết kể mới, phải được thiết kế với lũ ich sử thay vi

theo tn suất đơn thuần như trước đây Công trình được đảm bảo an toàn khi xây ra

là lịch sử

1.23.5, Công trình đập trăn loại nh,

Lai kiểm tra đối với những công trình nhỏ lả lũ theo tin suất thiết kế tùy thuộc.vào cấp công trình theo quy phạm hiện hành

~ Đối với những đập đã được xây dựng, đập nhỏ hiện nay một mặt có cao trình.

dính thấp hơn cao trình thế kể từ 0.5 1,0m với số lượng lớn 20%, mặt khác lồ

kiếm tra theo thiết kể thường là nhỏ hơn lũ thực t Vi thể edn phải nâng cao đập để

chống tràn qua đập khi gặp lũ kiểm tra; đảm bảo cho đập không bị vỡ nhưng có thể

bị sự cổ lớn.

- Đối với những công trình thiết kế mới, phải được thiết kế theo tn suất lũ kiểm

tra, đập không bị vỡ nhưng có th bị hư hỏng nhỏ

1.4 Tổng quan về ảnh hưỡng nin địa chất đập tràn đến sự dn định của công

trình trong quá trình khai thác

1.3.1 Ảnh hưởng của địa chất đập tràn đến sự 6n định của công trình

Một trong những nguyên nhân chính gây ra hư hỏng đập tràn chính là địa chất

nên tràn,

Sự cổ công trình thuỷ lợi do nhiều nguyên nhân gây ra, trong đó khảo sắt địa

hình, địa chất là nguyên nhân phd biển nhất và nguy cho công trình đầu

mỗi thuỷ lợi

Hậu quá do sự cỗ gây ra thường là nghiêm trọng, việc xử lý rt tốn kém, gây ra

tổn thất lớn về tinh mạng, ải sin của nhân din và tài sản của quốc gia, cố ảnh

hưởng xấu về kinh tế, và đối với những sự cổ lớn và nghiêm trọng còn ảnh hưởng

xấu đến nh hình xã hội

Dinh gi dia chất nên công tình không đầy đã và chính sác, trong quá tình thí công, quản lý và khai thie công tinh sẽ xây ro sự cổ Sơ cổ công kinh lớn về nghiêm trọng thưởng xảy ra đột ng, rong mộ thời gian ngắn, không kịp ứng phố

1.32 Ảnh hưởng của dja chất đập tràn đến sự Ổn định cia công trình

132.1 Sự cổ la tằng ở đập trin xa lũ hỗ chứa Tả Trach - Thừa Thiên Huế

ông trình hỗ chứa nước Tả zzưaesMzr

Trach được Chính phủ phê duyg, *#*”*

vào năm 2001 với tổng mức đầu

tư 1081 tỉ đồng Tuy nhiên, mãi

din tháng I1 năm 2005, công

được khởi công xây

thời điễm quý 12008,

~ Chống lũ tiểu mãn, lũ sớm; giảm lũ chính vụ cho hệ thống sông Hương

- Cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp với lưu lượng Q = 2.0 m'ss

~ Tạo nguồn nước tưới dn định cho 34.782 ha đắt canh tác thuộc ving đồng bằng

sông Hương

~ Bỏ sung nguồn nước ngọt cho hạ lưu sông Hương đẻ diy mặn, cải thiện môi

trường ving đầm phá, phục vụ nuôi trồng thủy sản với lưu lượng Q=25.0 mis

- Phát điện với công st

Trin xà lũ của hồ chứa Tả

Trạch do Tổng Cty cổ phần Tư

vấn thủy lợi Việt Nam thiết kế,

kết quả thăm đ, khảo sắt địa tingtrước khi xây dụng cho kết quả:

Bá

~ đá - đá cứng (phần đá cứng,

6 độ sâu 10m) Tuy nhiên khi thi

Hình 1-2: Mở mang tản Té Trạch công, đảo xuống lại cho kết quả

ngược lại là: Bit - để - đất, do bị

một vật đút gãy địa ting, và cảng dio sâu cảng gặp dit, thay vi đá cứng hơn như

thông thường,

Biện pháp sử lý sự cổ tran xã lũ Tả Trạch được Tổng Công ty cỗ phần Tư vinthủy lợi Việt Nam thiết kế bằng biện pháp khoan cọc nhồi

1.3.2.2 Sự cổ vỡ đập Z20 - Hà Tinh

Hồ chứa nước Z20 đã được Ủy ban nhân dân tỉnh Hà Tĩnh phê duyệt năm 2003

Là một hồ chứa nhỏ, dung tích hồ chứa 0,3 triệu khối nước Tuy nhiên quá trìnhkhảo sát đã đảnh giá địa chất nền công trình không đúng nên thiết kế đã không xử lýtriệt để lớp địa chất kém bằng chân khay nên khi tích nước được một thời gian thì

đến ngày 16 thang 9 năm 2009 đã bị vỡ đập,

MMS Hinh anode 220, Mình 1-4: Hình ảnh vỡ đậpZ20 ảnh

"hướng đến đường sắt

‘Tuy là hé chứa loại nhỏ khi vỡ đã gây thiện hai rat lớn cho nhân dân va đặc biệt

là ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuyển đường sắt Bắc - Nam

1.4 Một số giải pháp xử lý để gia tăng dn định và khả năng chịu tải của nén

Xử lý nén dit yêu nhằm mục đích lâm tăng sức chịu tải của nén đất, cải thiệnmột số tinh chất cơ lý của nền đắt yếu như: Giảm hệ số rng, giảm tính nén lún,tăng độ chặt, tăng trị số modun biển dạng, tăng cường độ chống cắt của dat, giám.tính thắm của đất

Các biện pháp xử lý nền thông thường:

- Các biện pháp cơ học: Bao gồm các phương pháp làm chặt bing dim, đầm

chắn động, phương pháp làm chặt bằng giếng cát, các loại cọc (cọc bê tông, cọc cát,

sọc đất, cọc vối ) phương pháp thay dit, phương pháp nén trước, phương pháp vải

địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát

~ Các biện pháp vật lý: Gỗm các phương pháp hạ mực nước ngằm, phương pháp dùng giếng cát, phương pháp bắc thắm, điện thắm.

~ Các biện pháp hóa học: Gồm các phương pháp keo kết đắt bằng xi măng, vữa

xi mang, phương pháp Silicat hóa, phương pháp điện hóa.

14.1 Phương pháp xử lý nén đất yếu bằng cọc cát

Khác với các log cọc cứng khác (bê tông, bê tông

một bộ phận của kết edu móng, lâm nhiệm vụ iếp nhận và trụ

đất én đái

tải trong xuống,

én, mang lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia éu nên còn gọi là nén cọc

sát

Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nỗi bật sau: Coc cát làm.

nhiệm vụ như ging cắt, giáp nước lỗ rồng thoát ra nhanh, lâm tăng nhanh quả trnh

sỗ kết và độ lún ôn định diễn ra nhanh hơn: Nền đất được ép chặt do ống thép tạo

15, sau đó lên chặt dit vào lỗ làm cho đất được nén chặt thêm, nước trong đất bị ép

thoát vào cọc cất, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nén đất sau khi xử lý: Coe

cat thì công don giản, vật liệu rẻ tiền (cáU) nên giá thành rẻ hơn so với dùng các loạivat liệu khác Coe cát thường được dùng dé gia cổ nén đất yếu có chiễu diy > âm

2 Phương pháp xử lý nén bằng cục vi và cọc đất - ximăng

Coe vôi thường được ding để xử lý, nền chặt các lớp đất yếu như: Than bin, bùn, sé và sét pha ở rạng thi déo nhao,

"Việc sử dung cọc vôi có những tác dụng sau

Sau khi sọc vôi được dim chat, đường kính cọc vi sẽ tăng lên 20% làm cho

đất xung quanh nền chặt lại.

+ Khi vôi được tôi trong lỗ khoan thi nổ toa mì một nhiệt lượng lớn lim cho

nước lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ấm và tăng nhanh quá trình nén chặt

i nền đất được cải thì+ Sau khi xử lý bằng cọc đáng kể: Độ âm của đắt

giảm 5 - 8%; Lực din tầng lên khoảng 1,5 - lẫn

chế tạo cọc đất - ximăng cũng giống như đối với cọc đất - vôi, ở đây xilô

chứa ximang và phun vào đất với tỷ lệ định trước, Lưu ý sing ximăng trước khi đổ

vào xi để đảm bảo ximäng không bi von cục và các hạt ximäng có kích thước đều

“0.2mm, để không bị tắc ống phun.

Hàm lượng ximăng có thể từ 7 - 15% và kết qua cho thấy gia cỗ đất bing

ximăng tốt hơn vôi và đất bàn gốc cát thi hiệu quả cao hơn đắt bùn gốc sót

‘Qua kết qua thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đắt nền tăng lên tir

4.5 lần so với khi chưa gia cố,

Ở nước ta đã sử dụng loại cọc đất - ximăng này để xử lý gia cố một số công, inh và hiện nay triển vọng sử dụng loại cọc đất - ximang này dé gia cổ nền là rất

Biện pháp tiến hình: Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đắt yếu (rường hop

lớp dit yêu có chiều diy bổ) và thay vào dé bằng cát hạt trung, hat thổ dim chặt

Việc thay thé lớp đất yêu bằng ting đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:

~ Lớp đệm cát thay thé lớp đắt yêu nằm trực tiếp đưới đáy móng, đệm cát dong

vai trò như một lớp chịu tủ, ti thu tải trọng công trinh và ruyỄn tải trọng đồ các

lớp đất yếu bên dưới

= Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bé lại ứng.

suất do tai trọng ngoài gây ra trong nén đất dưới ting đệm cat

+ Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm

móng

~ Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể

p nhận được

- Lâm tăng khả năng én định của công tình, kể cả khi có tải trong ngang tác

dạng vì cát được nền chat làm tăng lực ma sát và sốc chống trượt

“Tăng nhanh qué tình cổ kết của đt nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu

tải của nền vàtăng nhanh thôi giam ôn định về lún cho công tinh

= VỀ mặt thi công đơn giản, không đôi hồi thiết bị phức tạp nên được sử dụngtương đối rộng rãi

Phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp dic 1 có chiều diy bé hơn 3m, Không nên

sử dụng phương pháp này khi nén đất có mục nước ngằm cao và nước có áp vi sẽ

tốn kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ôn định.

1.4.4 Phương pháp xử lý nỀn bằng cọc khoan nhồi

May móc và thiết bị hiện đại, thuận tiện trên mọi địa hình phức tap Coc khoan.

nhồi có thể được đặt vio những lớp dit rất cứng, thậm chí tới lớp đá mã cọc đồng

không thể với tới được.

Thiết bị thi công nhỏ gọn nên có thé thi công trong kiện xây dựng chật

hep Trong quá nh th công không gây rồi đất ở xung quanh, không gây lần nữ,các công trình kể cận và không ảnh hưởng đến các cọc xung quanh và phin nền

mỏng và kết cfu của các công hình kế cận

Có tiết điện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọ chế sẵn do vậy sức chỉ tai lớn hơn nhiễu so với cọc chế tạo sẵn Khả năng chịu lực cao hơn 1,2 lẫn so với.

các công nghệ khác thích hợp với các công trình lớn, tả trọng nặng, dia chit nềnmóng là đất hoặc cổ địa ting thay đổi phức tạp

Độ an toàn trong thiết kế và thi công cao, kết cấu thép đãi lên tục 11,7 mất, bêtông được đổ liên tục từ đầy hd khoanlên trên tạo ra một khối cọc bê tổng đúc liềnkhối nên trình được tinh trang chip nổi giza các tổ hợp cọc như ép hoặc đóng cọc

Do đồ nên tăng khả năng chịu lực và độ bén co móng của các công trình,

Độ nghiê

Công nghệ thi công cọc khoan nhổ đã git quyết các vẫn đề kỹ thuật mông sâu

của các cọc nằm trong giới hạn cho phép.

trong nền địa chất phức tạp, ở những nơi mà các loại cọc đóng bằng búa xung kích

hay búa rung có mặt cắt vuông hoặc tron có đường kinh D<600mm.

CHƯƠNG 2: PHAN TÍCH TÍNH TOÁN TRAN XA L

2.1, Giới thiệu về nền móng và móng cọc

2.1.1 Nền

Nan là vũng đất nằm dưới đầy móng, chịu tác động trực tip tải trọng công tinh

truyền xuống thông qua móng, được giới hạn trong phạm vi xung quanh và chiều

sâu dưới đáy móng ở đó ứng suất phụ thêm do móng truyỄn xuống không đăng kể

và không gây ra biển dạng lún của đắt Đối với móng sâu, nên thực sự bao gdm

phần dit đưới mũi cọc và cả phin đắt xung quanh cọc di qua Néu công trình đặt

trên các lớp dit đ tự nhiên thi nền công trinh được goi là nén thiên nhiên, còn nếu

trước khi xây móng người ta phải ding một biện pháp nào đó nhằm làm tốt hơn tínhchit cơ lý của đất nên thì gọi là nén nhân go

Áp lực diy móng là áp lực do toàn bộ ải trong công trình (kể cả trọng lượng

bn thân móng và phần dit tein móng) thông qua đáy mồng truyền xuống nén,

Neg

ab en

Trong đó

~Ni ông ti trong thẳng đứng ải định móng

Gr trong lượng của vậ liệu móng và đất trên mồng

~ a,b: lần lượt là chiểu dai và el rộng đầy móng

Phin lực nén là phân lực của đất nền (ký hiệu hoặc p) tác dung lên đấy móng

Khi cổ áp lực đầy móng, nó có cùng trị số nhưng chi tác dụng ngược với ấp lực

đây mồng

os 22) 2.1.2 Móng.

‘Ming là bộ phận kết ci cuối cùng của nhà hoặc công tình, nó nằm ngằm dướiđất hoặc dưới nước, cổ nhiệm vụ iếp thu toàn bộ ải trọng của công trình, đồng thờitruyền và phân bố toàn bộ tải trọng này lên đất nền sai cho độ lún của công trình.không vượt qua giới hạn và dm bảo sự dn định của công trình Thông thưởng, đắt

có khả năng tiếp thu tải trọng nhỏ hơn nhiễu so với công trình bên trên để giảm

lớn Vì vậy, để giảm được áp lực do ti rọng công trình truyền xuống nên đất người

ta thường dùng cách mở rộng kích thước móng theo phương ngang (tức là tăng điện

tích tiếp xúc của diy móng với đắt nền) Do chiều sâu chôn móng không lớn, ảnh

hưởng ma sắt bên của móng là nhỏ có thể bo qua, nên trong tin ton thiết kế ng

ta bỏ qua sự làm việc của dat từ đáy móng trở lên mặt dat Sự hiện diện của lớp đấtnày được thay thé bằng ti trọng tương đương vớ tải trọng bản thân của đất

Mong sâu: Đôi với sông trình 6 tải tong lớn, lớp đất ngay mat đắt không

được tốt, các lớp đất tốt và đá gốc lại ở dưới sâu, việc mở rộng kích thước theo

phương ngang sẽ không có hiệu quả Do đó để tang cường khả năng chịu tải của đắt

nên người ta thường ding cách mở rộng kich thước mỏng theo chiều sâu Với biện.

pháp này, ti trong công trình truyền xuống nền đất không những qua mặt đáy móng

mà còn cả mặt bên của móng thông qua ma sát giữa móng và đắt nền xung quanh.

móng Trường hợp này được gọi là mồng sâu Méng sâu thường được dũng nhiều là

mỏng cọc Cục li bộ phận chính có tắc dụng truyễn tải trọng của công trinh bên trênxuống lớp đắt dưới mũi cọc và các lớp đắt cọc xuyên qua, đải cọc là bộ phận liên

tết các đầu cọc lại thành một khối để cùng chịu tai trọng của công trình Mặt phẳng

fe)

nằm ngang của mũi cọc chính là đáy móng,

2.1.3, Ý nghĩa của công tác thiết kế nền - móng

Khi tinh toán thiết kế và xây dựng công trình, cần chú ý và cố gắng kim sao

‘dam bảo thoả man ba yêu cầu sau: bảo đảm sự làm việc bình thường của công trình trong quá tình sử dụng; bảo đảm cường độ của từng bộ phận và toàn bộ công trình;

bảo dim thời gian xây dựng ngắn nhất và

chính xác để dam bio an toàn cho công trình

ới yêu cầu thứ ba: Việc tỉnh toán thiết kế và chọn biện pháp thi công hợp lý cóảnh hưởng rất lớn đến thời gian thi công công trình Thông thường việc thi công nên

móng thường mit nhiễu thời gian, do vậy yêu clu này được th hiện

chất chế.

ính hợp lý và

Kinh nghiệm cho thấy hẳu hết các công tình bị sự cổ đều do giải quyết chưa tốt

các vin đề về thiết kể nén - móng Do vậy, việc nghiên cứu, tỉnh toán, thiết kế nền

và méng một cách toán di e6 ý nghĩa rit quan trọng đổi với người kỹ sư thi nên móng,

2.1.4 Tinh toán nỀn móng theo trạng thái giới hạn

Trang thái giới hạn là điều kiện nễu vượt qua nó thì công tình mắt khả năngchịu tải, hoặc khi kết cấu công trình bị hư hỏng toàn bộ hoặc cục bộ ảnh hưởng đến

việc sử dụng bình thường và an toàn của công trình Phương pháp tính toán công

trình theo trạng thái giới hạn tiễn bộ hơn nhiễu so với phương pháp ứng suất cho

phép Trong phương pháp này, thay cho hệ số an toàn duy nhất, người ta đưa vào.

nhiều hệ số để xét đến một cách khoa học những yếu t liên quan đến việc thiết kể,

thi công và sử đụng công trình Ưu điểm nỗ bật của phương pháp này là coi Côn

trình ~ Máng - Nn là một hệ thing liên quan chặt chế với nhau và cổ tác động qua

lại với nhau, Như mọi kết cấu khác, kết cấu móng khi tính toán theo trạng thái giới

han thì cũng phải tính toán thiết kế theo trang d ái giới hạn: trang thái giới han về cường độ, trang thái giới hạ về biến dang, trang thi iới hạn về sự hình thành và

phát triển khe nút ma ta thường gọi tắt ba trạng thái giới hạn này là trạng thái giới

hạn thứ nhất, thứ hai và thứ ba,

ná

ri móng: Việc tỉnh toán chủ yếu chi cần dựa vào trang thái giới han thir

nhất ngoại từ một số trường hợp die bit như móng là bản đáy cũ các bể chứa vật

liệu lồng, móng đặt trong môi trường có tính ăn mòn mạnh cần phải kiểm tra theo.

trạng thái giới han thứ ba.

Đổi wi nn: Không như những kết cu chịu lực Tim bằng các vat iu khác, nên

đất chỉ có hai trang thi giới hạn, trang thi giới hạn thứ nhất và trạng tái giới hạnthứ hai Trạng thái giới hạn thứ ba không có ý nghĩa với nền đắt !

21.5 Móng cục

2.1.5.1 Khái niệm,

Móng cọc là một loại mỏng sâu, thường dùng khi tải trọng công trình lớn và lớp

ti

tốt nim sâu dưới lòng đắt hoặc khi xây đựng công trình ti những chỗ có nước

mặt thi một trong những biện pháp xây dựng hợp lý là dùng mỏng cọc Trước đây,

mỏng cọc thường được dùng nhiễu trong các công trinh Cầu đường và Thuỷ lợi

nhưng những năm gần diy móng cọc được áp dụng rit nhiều trong các công trình xây dựng din dụng và công nghiệp Méng cọc ngày cảng được áp dụng rộng ri, ngày cing được cải tiến và hoàn thiện do n cổ các ưu điểm hơn cúc loại móng khác

là: số khả năng chịu được các tải trong lớn vì cổ thé hạ cọc xuống ting đất sâu đến

trên 50m, cả biệt có cọc di trên 100m Móng cọc còn cho phép thi công nhanh và

không phụ thuộc vào thời tiết, khi thi công có thẻ ding biện pháp cơ giới hoá dé vận.

chuyển và đồng cọc; giảm được khỏi lượng vit liệu sử dang trong mồng: cổ thégiảm hoặc tinh được ảnh hưởng của nước ngằm đổi với công tá thi công mỏng;

giảm được độ lún và chênh lệch lớn của mồng.

Mang cọc nói chung thường có cấu tạo

như hình (2-1) Trong đó cọc là những thanh

riêng rẽ - là bộ phận chính có tác dụng truyền

tải trọng của công tỉnh bên trên xuống các

lớp đất xung quanh cọc va tầng đất dưới mũi

coe Đài cọc là kết cấu dùng để iên kết các

đầu cọc lạ với nhau thành một khối và phân

bổ ti trọng của công trình lên các cọc

Dựa vào vi tỉ đặt cọc so với mat ait HÌnh móng cọc

4: Lớp đất yếu, 5, Lớp đất chặt

người ta phân móng cọc thành móng cọc đài

thấp và móng cọc dai cao Dựa vào sự làm — Hinh 2-1: Cau tao móng cọc

việc của cọc mà phân thành cọc chỗng (khi

mũi cọc chống lên nén đ gốc rin chốc) và ọc ma sit (khi cọc chưa tới ting đá

sốc)

2.152, Phân loại coe

“Có nhiều cách phân loại cọc: theo vật liệu lim cọc, theo phương pháp chế tao,theo phương pháp hạ cọc Đơn giản hơn cả là phân theo phương pháp chế tạo cọc.Theo cách này cọc được phân thành hai loại là cọc chế ạo sẵn và cọc đổ ti chỗ

thép, bê tông cốt thép Dã được chế tạo sẵn

kế

Coe chế tạo sis Bao gồm cọc gỗ,

tạ đến độ sâu thi

Loại cọc này có t ng búa, máy đồng cọc bing phương

pháp chấn động, rung, nén hay xoắn.

Coc đổ tại chỗ: Còn gọi là ọc khoan nhỗi, loại cọc này được đổ bé tông ti chỗtrong các hồ khoan hoặc hỗ được tạo bằng cách đóng ống thiếtbị

Trong phạm vi luận văn tác gid chủ yêu di sâu phân tích v8 cọc khoan nhi

Auge ap dụng ở công trình hồ Suỗi Nước Ngọt tỉnh Khánh Hoa

2.1.5.3 Cấu tao, phương pháp thì công và các đặc điểm của cọc khoan nhỗi

Đây là loại cọc được chế tạo ngay ti chỗ Được kỹ sư người Nga là A.E.Straux

48 xuất năm 1899 Để thi công loại cọc người ta tạo các hỗ khoan có ống vách

é người ta tiếnđường kính xác định theo yêu cẩu Sau khi khoan đến độ sâu t

bảnh lâm sạch hồ khoan, rồi sau đó dé từng mẻ bê tông vào trong ống vách Mé bê

tông đỗ vào phải tạo thành ở trong ống một lớp dy khoảng trên Im Đầm bê tông

và từ từ rút ống lên Cứ như thé lặp lại cho các mé bê tông cho đến khi kết thúc, CoeStraux có thé gia cường bằng cốt thép, muốn thé phải đặt khung cốt thép vào ốngvách rồi đỗ bê tông và đầm

Coe Straux cổ sức chịu ti không cao do khi chế tao nó đắt được nén rắt ít thân

e9¢ có hình dạng không đều, Trong trường hợp đất bão hoà nước thì khó đảm bảo

ung độ của bê tông Dựa tên nguyên lý cơ bin chế 190 cọc Staux, cùng với sự

tiến bộ của khoa học kỹ thuật, sau này nhiều nhà khoa học đã phát triển thêm nhiều

loại cọc nhồi tiên tiến và hiện đại hơn như cọc Franki, cọc Benetor gần đây hay được áp dung là cọc khoan nhỗi có đường kính lớn va cọc Barret

Coe khoan nhỏi đã được sử dụng trên 40 năm nay ở nhiễu nước trên thé giới ỞViệt Nam lần đầu tiên ứng dụng công nghệ cọc khoan nhdi có đường kính lớn

<d-1,4m hạ sâu 30m khi thi công cẩu Việt Tri, Ngày nay việc thi công cọc khoan

nhồi có đường kính từ (1-~1.25)m hạ sâu (60-:-100)m thậm chí sâu trên 100m dang

là giải pháp chủ đạo 8 giải quyết ky thuật của móng sâu

Coe khoan nhdi đường kính lớn và cọc Barret có các tru điểm và nhược điểm cơ

bản sau

Ui điểm:

+ Kích thước của cọc thay đổi rong phạm vi kh lớn, chiều di cục

100m Do đồ sức chịu tải của cọc rất lớn, có thể lên tới 4000 tắn.

+ Thi công được với các điều kiện địa chất công trình và điều kiện môi trường

yêu cầu khắt khe

+ Khi thi công không gây chấn động đáng kể nên it gây ảnh hưởng đến các

công trình lân cận.

+ Cọc khoan nhỏi có nhiều ưu điểm so với các loại cọc đóng về khả năng chịu.

lực diy ngang.

+ Tốn ít cốt thép vì không phải vận chuyển cọc,

+ Việc mở rộng chân cọc để ăng sức chịu tải cho cọc d ding hơn.

uu điêmt nhất là ít gây chan động và độ dn nên rất thích hợp dé thi công ở các đồ.

thị

Hình 2-2: Sơ đỗ thi công khoan cọc nhỗi

“Trước đây ở Việt Nam đã dùng cọc Franki đẻ làm cọc nhỏi cho một số côngtrình cầu và cảng Hiện nay cũng có nhiễu thiết bị tạo lỗ của cáchăng như Beneto

(Pháp); Soilmec (Italia); Hitachi va Sanwa (Nhat), Bauer (Đức).

Thiết bị khoan Benoto có thé khoan vào mọi loại dat Đặc điểm nỗi bật của thiệt

bị này là việc ha ống chống vào đắt bằng kích thuỷ lực theo nguyên tắc vừa xoay

vừa Ấn xuống Khi rút ống lên thì các kích nằm ngang vẫn làm việc như cũ còn các.kích thẳng đứng thi tạo ra lực dy lên Vừa hạ ống vừa lấy dắt ra bằng búa khomnkiểu gầu ngoạm Thiết bị này có thể khoan được các lỗ khoan đường kính lớn (60-:-I40)em với chiều sâu lớn hơn 100m qua cúc lớp đất có độ chặt và độ âm bit kỳ.Máy có bộ phận tạo bầu mở rộng đến 2,5m

Tình 2-3: Máy khoan cọc nhéi của Hình 2-4: Máy khoan cọc nhải của hang

hang Benoto Hitachi Thiết bị khoan Hitachi (KH-125-3): có kha năng khoan sâu đến 65m với đường

kính lỗ khoan (150 200)em Các máy khoan của hãng này đều dùng cơ edu thuỷ

lực để điều khiển và có thể lắp trên cũng máy cơ sở bảnh xí

THÁI bị khoan Sanwa: thiết bị này là máy khoan dạng guồng xoắn nên tích

hợp với các loại đắt từ đắt mém yếu đến đắt cứng hoặc đã, ưa điểm của thiết bị này

là ốc độ di chuyển giữa các lỗ khoan nhanh, không ôn it chấn động trong quá tinh

thì công, đồng thời có thể sử dụng trên khoảng rộng về điều kiện địa chất khác

nhau, có thể sử dung mỗi khoan khác nhau để máy thực hiện chế độ thích hợp Diễukhiển máy Sanwa người ta dùng công tắc điện tử - tự động và hệ thống điều khiển

tự động từ xa

Thids bị khoan Bauer: Cho phép thực hiện công nghệ cọc Khoan nhỏi hoàn

chinh từ tạo lỗ, đặt ống chẳng (nêu cần) và bơm bê tông vào lỗ khoan Tuy theo yêu.cầu về kích thước cọc để chọn mấy thích hợp Trong những năm gần dy hãng

Bauer phát triển thêm một số công nghệ bơm, phụt vữa xi măng - cắt ở đấy cọc

“khoan nhồi làm tăng sức chịu tai của cọc

Hình 2-5: Máy khoan cọc nhôi Bauer Hình 2-6: Máy khoan cọc nhi

BG25C

Thiết bị khoan Soilmec: Ui điểm là

Soilmec R516 HD.

là có khả năng g lấp trên cần cẫu có ste

mang trung bình, có năng suất cao nhờ bộ quay có tính năng cao, dễ dàng chuyển.đất từ glu khoan sang xe tai và nguồn năng lượng thuỷ lực của máy có thể đồng đểđồng cọc và cho cin cau Các thiết bị này cỏ thé tạo 18 khoan có đường kính từ

(120-:-300)em với độ sâu (50-:-80)m.

"Ngoài các thiết bị khoan lỗ thông.

dụng nói trên các nước Anh, Mỹ,

‘Trung Quốc công có nhiều hãng cho

ra các loại thiết bi tạo lỗ Khác nữa Ở

‘An cỏ những thiết bị để thi công cọc

khoan nhồi đường kính đều 25m, mở

rộng chân đến Sm Ở Mỹ thiết bị của

hãng Williams có thể khoan các lỗ

đường kính trên âm, sâu hơn 30m

(Cũng cần lưu ý đến các loại máy

khoan ết bị chính để1c nhỏi trong đã cứng hoặc các thiết bị g lắp vào các t

mở rộng mũi cọc nhằm tăng sức mang tải của cọc khoan nhỏi

Nồi chung có 3 kiểu đầu khoan để phá dé cứng: khoan xoắn, khoan phi và

“Hình 2-8: Cơ cẫu mở rộng chân cọc _ Hình 2-9: Thi công coe Khoan nhi tại

bằng thủy lực hiện trưởng

Trong quá trình thi công cọc khoan nhòi cần chú ý đến các sự có có thẻ xảy ra

ng chống bi kẹt chặt đây là khâu rt quan trọng khi thi côngcọc khoan nhồi Nếu chẳng may xay ra sự cổ thi thường làm giảm cường độ bê tôngcủa cọc, làm cho cọc bị khuyết tật nghiêm trọng cho nên phải có biện pháp thiết

thực đề phòng các sự cổ kim giảm cường độ cọc.

2.2 Tổng quan vé sức chịu tải cũn cục

2.2.1 Sức chịu tải dge trục

Sức chịu tái đọc trục của cọc được phân thành hai loại: sức chịu tải theo vật liệu.

làm cọc (P,;) và sức chịu tải theo đất nền (P„„)

là sức chịu ải cục hạn của vật liệu lâm cọc Với cọc thép thường lấy là giớihan chảy còn với cọc bê tông cường độ cực hạn thường lấy là cường độ thí nghiệm

ở ngày thứ 28 (Ry) trên mẫu hình trụ tr.

Pag: được huy động thứ hai thành phần là sức khing bên Q, (bao gồm lực ma

sit và lực dính) và sứ kháng mai (Q,), sức kháng mũi là phản lực của đất ở mũi

cọc tác dụng lên đầu cọc Các sức kháng này phụ thuộc vào nền đất, được xác định

hơn nhiều so với đất nền.

ức chịu tải của cọc theo vật liệu vẺ cơ bản đã được nghiên cứu kỹ lường

nhưng sức chịu tải theo đất nền vẫn là vấn đề còn nhiều phức tạp Nhiễu nghiên cứu

vẫn tiếp tục để đưa ra được công thức tính toán phủ hợp với thực tế hơn.

2.2.1.1, Công thức tổng quất xác định sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nén Sức chị tải cục hạn của cọc theo đất nền bao gồm sức kháng bên và sức kháng

2=0,+0, 23)

a: Sie bing hen

0, = jas oy

“Trong đó: u là chu vi tiết điện ngang thân cọc; Acta chiều dài đoạn cọc mà trên

đồ f, không đổi £: hệ số ma sit bên của cọc và dit nén Cần chủ ý rằng sau khi hạcạc vào nỀn dit thi nỀn quanh cọc sẽ thay đổi nên f, có sự sai khác so với nền đắt

ban đầu

+ Đổi với đắt rồi: Đắttời là vật liệu thắm nước tốt, trong vùng đắt bị xảo trộn

xung quanh cọc áp lực nước lỗ rỗng không đáng kể Do vậy ma sát bên giữa cọc và

th

in IA ma sát bên thoát nước, lực đỉnh e không đáng kể, do vậy:

fi 65)

“rong dé: ofa ứng suất hữu hiệu do trong lượng bản thân đất theo phương

thing đứng tại đoạn cọc đang xét K, là hệ số áp lực ngang của đất sau khi cọc đã

thí công, 1a góc ma sit ngoài giữa dit và cọc, có thể lấy 2/3<ð<ø với ø là

góc ma sát trong của đắt.

Bảng 2-1: Giả trị Ks di với các loại cọc hạ trong cát (Meyero/ 1976)

Loạicọe | Coenhồi | Cọc hạ hình chữ nhậtH | - Cọc hạ có chuyên vị

K 05 05-1 10-20

Do việc dự báo K, khó khân nên người ta đặt K, g2 = Ø

Khi đồ công thức (25) có dang: f, = Br, G6)

Hệ số ,2được dự bảo trên thực nghiệm Hiện nay cách dự bảo sie chị tải từ

các kết quả thí nghiệm hiện trường (ví dụ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT) ngày,

cảng trở nên phd biển.

+ Déi với dat dính: Dat dinh thường có tính thắm kém Với đất dính bão hoa

nước trường hợp nguy hiểm nhất là khi áp lực được lỗ rỗng dư chưa kịp tiêu tan(coe mới đồng xuống) và khi đó ma sắt giữa cọc và nền là ma sát bên không thoát

“ước Khi đó đất dinh bão hoà cổ góc ma sit tong 9, ~ 018 lực dịnh cụ Do vậy ma

sát bên đơn vị trong trường hợp này là:

frac, en

Trong đó ala hệ số chiết giảm do lực dinh giữa cọc và đắt nhỏ hơn lực dínhgiữa đắt và đắc Hệ số z tìm qua thực nghiệm

Khi đất đính không bão hoà thì f, sẽ lớn hơn trường hợp trường hợp bão hoà.

nhưng để thiên về an toàn thì vẫn thường dùng công thức (2-7) f, đối với đắt dính

và không dính đều phụ thuộc vào độ sâu.

8 Sức khẳng mũi cọc:

924A: G®)

“Trong đó A là diện tích tiết điện ngang mũi cọc qy là sức chống mũi đơn vị

cure hạn của cọc, Theo lý thuyết cân bằng giới hạn khi đắt ở mũi cọc bị trượt sâu thì

ức chịu tải được xác định bằng phương tình:

c¿øuy =tham số khẳng cắt và dung trong của đất :

4 ứng suất hữu hiệu bản thin đắt ở mức đầy móng (vị tỉ mũi cọc) Đối với

móng cọc thìchiễu đài cọc rit lớn so với cạnh của cọc nên thình phin 7, 8/2 rit

nhỏ so với hai thành phần còn lại có thé bỏ qua Khi đó sức chịu ải cục hạn ở mũi

cọc được tính bằng công thức.

" _ e210)

Nếu cọc đặt trên nền đá vôi Karst thi nên bỏ qua sức chống mũi cho di thời

điểm thiết kế 6 hiện tượng Karst hay chưa

+ Đổi với ddr dink: Trong trường hợp không thoát nước ta có e~S, và

Onén N,=I Do đồ công thức (2-8) được tinh như sau

Q,=S,N QA

“Trong đó N.=1,33.(In(L,}+1); l,=G/S,=E,/35,,

I là chỉ số kháng cất thông thường, G là module kháng cắt của đất E, làmodule đàn hồi không thoát nước

Bang 2-2: Quan hệ giữa S, và N,

S,(Kpa) By 4 96 192

1 50 150 250 300

Ne 65 s6 87 so

Thong thường mũi cọc được đặt vào lớp đất tốt (S,>96KPaynên Khi xác

định qy có thể dùng công thức đơn giản sau: q,=98, G12)

2.2.1.2 Các yêu tổ ảnh hưởng đến sức chị ti của cọc

+ Quá trink thi công cọc

Phương pháo hạ cọc có ảnh hưởng lớn tới khả năng chịu ti của cọc Khi đồng

cọc thì sức kháng xuyên là sức kháng động, còn khỉ móng cọc chị ti thì sức kháng

xuyên đó là sức kháng tĩnh Độ lớn của sức kháng động và sức kháng tĩnh không.

giống nhau trong một số loại đất nhưng thông thường người ta vẫn sử dung các

công thức tính toán sức kháng động của cọc dé đánh giá sức chịu tải tinh của cọc.

'Việc hạ cọc làm xáo trộn đất xung quanh cọc, khí hạ cọc thì các loại đất có

những ứng xử khác nhau, ở đây chi trình bảy đối với trường hợp hạ cọc khoan nhỗi:

1 cục trong đất sé: Lực dịnh giữa cọc và đất nhỏ hơn độ bền không thoátnước của đất trước khi hạ cọc Ứng suất xung quanh hỗ bị giảm di tạo Gradienhướng vé hỗ, sự hút nước thừa trong bê tông vả nước đổ vào hỗ khi khoan sẽ làm.giảm sức kháng cắt của đất lâm đất bị mém hoá Nếu khoan hỗ ma không ding

dung dich để giữ thành hỗ thì có thể gây sụt lở thành hổ, giảm chất lượng cọc Nếu dùng dung dich và không vệ sinh kỹ đáy hỗ khoan trước khi đỗ bé tông sẽ làm giảm sức khẳng mai của coe

Hạ cọc trong đất cát: Đồi hỏi phải ding dung địch hoặc ống chống để giữthành hố khoan dling ống chống thi khi rit ống ra sẽ làm thành h bị dịch

chuyển trong phạm vi gần hố va mềm ra Nếu dùng dung dich để giữ thành hồ thì

lớp bùn bám vào thành hỗ hoặc chưa làm sạch đưới dy hỗ sẽ lâm giảm ma sắt giữa

cọc và đắt cũng như giảm sức khẳng của cọc

Ha cọc trong đá: Đỗi với cọc nhồi đặt mũi vào đá thì sức kháng mũi khong

đăng kể vì nhiều lý do

Khi thi công cọc khoan nhồi trong đá thi khả năng chịutải của cọc có thé tănglên nhiều bing cách tạo nhám lên bề mặt tiếp xúc giữa cọc và di Tuy nhiên nếu

thành hồ không được làm sạch thì sức kháng bên sẽ không thay đổi nh

trường hợp không được tạo nhắm,

so với

+ Ảnh hưởng do các thông sé của cọc