Nhiệm vụ : Nghiên cứu các phương pháp phân tích 6n định của tường kèdưới tác dụng của tải công trình ven sông theo các tiêu chuẩn trong và ngoải nước 2.. Nội dung: Chương 1: Tổng quan về
tics ch) te ' mm" [
Hình 1.6 Các dạng mặt cắt tường cọc bản bêtông cốt thép
* Theo cách giữ tường On định: có thé chia thành 2 loại là tường có neo và tường không neo
TƯỜNG COC BẢN TƯỜNG COC BẢN
RASS RAS
y y a Tudng khong neo b Tường có neo
Hình 1.8 Tường cọc bản có neo và không neo
*Các dạng neo trong tường kè
Các dạng neo sau được sử dụng phổ biến trong tường cọc ban:
- Ban neo và dầm neo: Bản neo thường là các tâm bêtông nối với tường bang các thanh neo Các thanh neo được chống ăn mòn bang các lớp sơn hoặc asphalt bảo vệ.
- Thanh neo: Có cấu tạo gồm một khối bêtông đúc tại chỗ trong lòng đất và nối với tường băng các thanh neo hoặc dây cáp chịu kéo.
- Coc neo thăng đứng: sử dụng các thanh neo dé neo tường vào các cọc đóng thắng đứng Dùng cho các trường hợp có lực ngang nhỏ
- — Các dầm neo trên các cọc xiên: Sử dụng thanh neo hoặc cáp neo để neo tường vào các cọc xiên chịu nhồ Sử dụng trong các trường hợp có lực ngang lớn.
Các dang neo trong tường kè được thé hiện trong hình 1.9
GIANG GIANG COC NEO a Neo bằng khối bêtông cố định b Neo bằng cọc neo hay tường neo
= CÁP NEO = CAP NEO eT
TUONG COC BAN \ TUONG COC BAN GIANG NHOM COC NEO
_ c Neo đất d Neo bằng dam có cọc xiên chống đổ
Hình 1.9 Cac dạng neo trong tường kè
* Thảm khối bê tông liên kết lưới
Thảm bê tông băng các khối bêtông phức hình là loại thảm sử dụng các khối bê tông liên kết chúng lại với nhau băng móc nối, dây nilon Kết cau loại này đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước như Đan Mạch, Trung Quốc, Nhật Bản để chong xói đáy và bảo vệ mái bờ.
Loại thảm này gồm 3 lớp: Lớp trên là bê tông tâm được ghép khít với nhau để che chăn tác động thuỷ lực xuống nên Lớp thứ 2 là lưới thép liên kết đan cài các viên bê tông tạo thành thảm Lớp thứ 3 là hệ chân định vi tự chèn làm nhiệm vụ che kín các khe lắp ghép, liên kết trọng lượng Lớp 2 và 3 có tác dụng thay thế lớp đệm đá, day 10 cm, làm giảm lưu tốc dưới nên, hạn chế hiện tượng xói nên
Thảm gồm các viên bê tông có cau tạo đặc biệt, ghép sát nhau, liên kết cả bang lưới thép và tự chèn nên che kín các khe hở, chịu được tác động của dòng chảy hoặc sóng ngầm Lưới thép có đường kính lớn, độ bên cao, làm bè đệm chong lun.
Nếu sau này, khi các lưới thép bị ri đứt, các viên thảm sé tiếp tục làm việc bang liên kết tự chèn 3 chiều để duy trì sự 6n định của công trình Mặt dưới thảm có hệ thống chân đanh chống trượt, mặt trên thảm là xi măng lát phăng có thể đa dạng hoa văn trên bề mặt.
Phạm vi sử dung: Làm bờ kè, làm bến cảng bảo vệ xói lở các công trình quan trọng ven sông.
Công nghệ này đã được triển khai thử nghiệm thành công 114 m tại Pha An Hòa, thành phố Long Xuyên; 560m tại Kè Long Xuyên tỉnh An Giang; 705 m tại Kè Mương Chuối huyện Nha Be, TP HCM; công trình kè Vinh Bình, TP HCM, kè Tân Long, tỉnh Tiền Giang Ưu điểm: Có khả năng che kín hết bề mặt bờ sông, bờ biển, kéo dài từ phía trên của bờ xuống tận đáy hồ, đủ trọng lượng để chồng chịu dòng chảy với vận tốc 7m/giây Giữa các khối thảm được liên kết với nhau bang hệ thống sợi dây thép có đường kính 6mm, do đó khe hở được phân bố rất đều giúp cho việc phân tiêu thoát nước thuận lợi.
1.4 Ôn định của tường kè ven sông Các dạng mat ôn định của tường kè được chia thành 3 loại chính sau:
- Mắt 6n định do trượt tong thé: Trượt sâu, mặt trượt đi qua chân cọc (hình
- Mat 6n dinh do phá hoại về kết cấu: Tường không đủ chịu tải trọng ngang, hệ thong neo không dam bảo, ăn mon vật liệu, xói lở Mat trượt khi đó sẽ di qua thân cọc (hình 1.12,1.13)
- — Mất ôn định do thiên tai.
M1m AA’ = 23,7+1,35+6 = 31,05m
( Chon GH = 6m - theo chiều rộng làn đường di)
* Xác định độ lún cua nên dat yêu dưới lớp cát san lap
- Xét trường hợp tải trọng lớn nhất là trường hợp dọc theo bờ kè có chất VLXD, q= 5 Kn/m’.
+ Xác định vùng nén chặt : - Hoạt tải của đường q= 5 Kn/mˆ - Tải trọng lớp cát san lap p= 18x1,8 = 32,4 Kn/mˆ
+ Chọn bề dày vùng anh hưởng là bề dày lớp đất phía dưới : 18/7m
Tính lún : s =) Ce A, log Po?) +A l+e, Po
Tổng độ lún do khối đất đắp tác dụng lên nền đất yếu la 2,598m.
Theo TCXD 245-2000 nền dat sau lung bờ kè chịu tác dụng của lớp đất san nền và nền đường thì độ lún tức thời là: Ở đây:
S, =ứn— ÙDS m - hệ số có kế đến các biện pháp hạn chế đất yếu bị đây ngang dưới tác dụng của tải trọng đất đắp m = 1.1-1.4, chọn m = 1.2.
Tính độ chuyển dịch ngang trong giai đoạn cố kết thứ nhất do ứng suất o theo nghiên cứu của Bourges và Tavenas, độ dịch chuyên ngang của nên đât yêu tương ứng với độ lún 6n định là ymax = 0.16S oq = 0.16x0,519 = 0,083 m. Độ chuyền dich ngang trong giai đoạn cô kết thứ nhất do ứng suất gây ra trong qua trình đắp đất tôn nền và hoạt tải sau bờ kè là 0.083m.
4.4.2 Phân tích ồn định và biến dạng của tường kè bằng phương pháp phan tử hữu hạn: Phân tích tính toán 6n định công trình thông qua phan mém Plaxis.
Các thông số đất nền theo mô hình Mohr — Colomb ơ Ac EA Mụ Lớp! | Lúp2 | Lớp3 | Lớp4 Mô hình vật liệu hình ĐVT MC MC MC MC
Loai ứng xử Loại Drained | Drained | Drained | Drained
Trong luong riéng trén KN/m
Trọng lượng riêng dưới KN/m”
MNN 7 sat 18 148 19,5 16.8 Hệ số thâm phương ngang | k, M/ngay 086| 0,001) 0001| 0,001 Hệ sô thâm phương đứng ky M/ngay 086| 0,001) 0001| 0,001
Modul dan hồi Exet KN/m | 30.000 | 20.000 | 10.000) 41.000 hệ số poisson v 03 0.3 0.3 0.3 Lực dính Cror KN/mˆ 20 20 30 47 Góc ma sát trong / : 33 10 20 15 Góc trương nở Ự 5 3 0 0 0 Hệ sô giảm cường độ Rinter 0.9 0.9 0.9 0.9
Cong trình Ké bảo vệ bờ khu vực sử dụng ctr bêtông cốt thép dự ứng lực W400-A 1000 có chiều dài 19,9m, hệ neo sử dụng tại vi trí khảo sát la cur bêtông cốt thép dự ứng lực W400-A1000 có chiều dài 2,5; Các lớp đất nền như đã nêu trên gồm lớp cát san lap dày khoảng 1,8m Mô phỏng tường cir ban băng phan tử plate, hệ neo bang phân tử plate có tính đến việc giảm độ cứng và cáp neo bằng phan tử Anchor
Trong quá trình thi công công trình đơn vị thi công đã bồ trí bãi tập kết vật liệu dé làm Tải tác dụng lên nền phía sau tường là : q = 5 KN/m*
Thông số tường cừ, cọc neo, thanh chống
Thông số Tường cừ Cọc neo Thanh chong
(Anchor Model Elastic - Plate | Elastic -Plate Elastic
Mô phóng trình tự các bước thi công Các bước tính toán biên dạng, ứng suât công trình được thực hiện theo các bước sau:
Bước tinh toán Nội dung công việc Thời gian thực hiện Phase | Dao bỏ lớp hữu co trên mặt 0,7m 5 ngày
Phase 2 Thị công tường cọc bản 30 ngày
Phase 3 San lap mặt băng 30ngày
Phase 4 Thị công cọc neo 20 ngày Phase 5 Kích các thanh neo, p%0 KN 10 ngày
Phase 6 Hạ mực nước trước tường 5 ngày
Phase 7 Nên dat cô kết trong thời gian chờ thi công 150 ngày hạng mục phía sau tườngPhase 8 Tải thi công cong trình q= SKN 120 ngay a Phân tích kết qua tính toán
1 Biên dạng của dat nên theo các giai đoạn thi công va lâu dai
| //// ý ý ý „ ⁄ Y NAD 7 /IRRRRREN BE Bi l ơ 4 [L7 ET ET MTA 8 0S OR 0 aS i tat ae Se ee ee ee Oe Se i Se
1 Ab A) aE (TW i Tal REDS Sa 6 a i a
_ l > 77122ÿ/-/111J1( 1ƒ AL Va! TÊN a) Notpla TÔI T11 TP NWR SSCL DETTE
| Sa si II”) ĐH HIẾN NOS TA VN Ý suy ay v Miho es
1 kn eee OF Whe YW VAS 1,
] a 2 cư ofa & Nik ẹẹ \ 7 LIấN) 30.00 = So en ee Goes < z ⁄ ý %ẹ by : Ti
; “với sens Fee v ⁄ NA yo Y NW WN % ` i VI - “sa vay N6 OO dc J \ \ ẹ g ft x
| - ô Pte BA < < te ⁄ WX \ NOX i WON ` '
1 I = 022/1 hee ee A 4 i \ \ \ ' | ơ Wis ee ein cen at ER nn a 5 ơ - - a “ “ Pa 1 ’
| i Ks “2 Sane cd 2 ⁄⁄ 2 / / Ù \ ANNOY \ * YN N N S ` 5
20.007 ee ee ee ee SE (ác od 4 ` SN CA OF A VN ¡âm i
4 a Ere co ag cự wh Ata TO Si Ye 8 MSR Ry
-| Sa =“ CC Ze SF xẻ cự alt 1a Of \ % A ay WL a eS # mai 3 P4 Ue tae lì 2 ý ow oF \ M ake NG VY IN “8 VY VN L ơ 1 > 7 ” “ La “ z Lỏ Lỏ ró rs 7 Ly * M % Ay Ay ` M ` M ` M Í
| * Ê BS Wit SB BB W WH ws & # Ww Ũ ‘ 1 ' ‘ ' \ ` \ ơ ` % ` 3 '
+ TT TT TT TT ca tr TT TF TT +
Hình 4.6 Chuyên vị tong thé lớn nhất của đất nên sau khi thi công công trình sau lưng tường, Umax = 57,13 cm
Hình 4.7: Đường cong biến đổi tải trọng của tường
Plastic Points (J Mohr-Coulomb point @ Tension cut-off point
Hinh 4.8: Cac diém déo theo Mohr — Colomb
2 Biến dang của tường coc ban theo các giai đoạn thi công và lâu dài Kết quả tính toán chuyển vị của tường kè sau khi thi công các hạng mục phía sau tường sẽ cho giá tri lớn nhật:
Hình 4.10 Chuyén vị tong thé lớn nhất của tường kè sau khi thi công, Umax = 6,626 cm
Hình 4.11 Biểu đồ lực cat của tường, Gmax = 160,31 KN/m
Hình 4.12 Biéu đồ mô ment của tường, Mmax = 108,65 KNm/m.
3 Biên dang cua coc ban neo theo các giai đoạn thi công và lâu dai san om =m =x ne =m am sim sim ne sua sim =m =m se =m =m a2 =m se om om um
”. vox xe aes ux ve
Hình 4.14 Chuyển vị ngang lớn nhất của cọc neo sau khi thi công, Umax = 18,94cm
L1 # #h ll h LLLiilLiii|tiii|Li1iliiii[1ii biti
LLI1ÍL11L
i ft toiebisi tier tiais titi
Eeness te 8A9 Bs OF kim
Hình 4.16 Biểu đồ mô ment của tường, Minx = 67,08 KNm/m.
4.4.3 Giải pháp xứ lý 6n định và biến dạng của tường kè bằng phương pháp phan tứ hữu han: Gia cường các cọc dat trộn xi mang, giữ ôn định nên xung quanh cọc neo.
Các thông số đất nền theo mô hình Mohr — Colomb
Cọc Mô Lớp 1 | Lớp2 | Lớp3 | Lớp4 it
Mô hình vật liệu hình DVT | “| ẨF“| MOP | OP XM
MC | MC | MC | MC | MC Loai ung xử Loại Drained | Drained | Drained | Drained | Drained
Trọng lượng riêng trên KNim | 17 | 123 | 123 | 116 | 123
Hệ sô thâm ph M/nga © 80 Mam Pavone "=| 986 | 0001 | 0.001 | 0001 | 086 ngang ky
Hệ số thâm phương đứng | k, M/ngay | 086 | 0,001 | 0001 | 0,001 | 086
Modul đàn hồi Ener | KN/m* | 30.000 | 20.000 | 10.000 | 41.000 | 80.000 hệ số poisson v 03 0.3 0.3 0.3 0,3 Lực dính Crt | KN/m* 20 20 30 47 50 Góc ma sát trong ợ 5 33 10 20 15 10 Góc trương nở Ự 5 3 0 0 0 0 Hệ s6 giảm cường độ Rinter 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
Công trình Kè bảo vệ bờ khu vực sử dụng cừ bêtông cốt thép dự ứng lực W400-A 1000 có chiều dài 19,9m, hệ neo sử dụng tại vi trí khảo sát la cur bêtông cốt thép dự ứng lực W400-A1000 có chiều dài 2,5; Các lớp đất nền như đã nêu trên gồm lớp cát san lap dày khoảng 1,8m Mô phỏng tường cir ban băng phan tử plate, hệ neo bang phân tử plate có tính đến việc giảm độ cứng và cáp neo bằng phan tử Anchor
Trong quá trình thi công công trình đơn vị thi công đã bồ trí bãi tập kết vật liệu dé làm Tải tác dụng lên nền phía sau tường là : q = 5 kN/m”
Thông số tường cừ, cọc neo, thanh chống
Thông số Tường cừ Cọc neo Thanh chong
(AnchorModel Elastic - Plate Elastic -Plate Elastic
Mô phóng trình tự các bước thi công Các bước tính toán biên dạng, ứng suât công trình được thực hiện theo các bước sau:
Bước tinh toán Nội dung công việc Thời gian thực hiện Phase | Dao bỏ lớp hữu co trên mặt 0,7m 5 ngày
Phase 2 Thị công tường cọc bản 30 ngày
Phase 3 San lap mặt băng 30ngày
Phase 4 Thị công cọc neo 20 ngày Phase 5 Thị công cọc cát XM d300 20 ngày Phase 6 Kích các thanh neo, p%0 KN 10 ngày
Phase 7 Hạ mực nước trước tường 5 ngày
Phase 8 Nên đất cố kết trong thời gian chờ thi công 150 ngày hạng mục phía sau tường Phase 9 Tải thi công công trình q= SKN 120 ngày eS.
⁄Z | | il ae cơ tie HE
Hình 4.17 Mô hình tinh toán bang Plaxis a Phân tích kết qua tính toán
2 Biên dang của dat nền theo các giai đoạn thi công và lâu dài
1 a: Hh I : | : : ị THÍ ras V4 vn 30.00 ae te h l0 (002101113104 dc
: "18 7,004 Ẩ 00/000) RoW eR 001 aa 1 eee IL PET CSE ye 13 Jân
7 | 2901890000090 AE OE AEA Lìì li tì ơ1 0 00/000 (00600 ee POA Aya a NE ay oo
1 maar Vea Die may (0ý Ni | | | Log, 2 h ¡ a
1 17212777, // l2 0 tii cổ VÀ ik Oh
20.00 Se v9 LEG cian) | RE | ge) TR VGN ey oP xu, ty Oe LY
1 : Re a0 : : ` HRN TG Tin Se ấy bị han cate fe dâu 1 2 (2912 00: Roope aL ee a
: It ae a a ea ae a ere |
4 Se #ê # Rw le ởÿ ý WV & ý é ‘ ‘ ‘ 1 1 1 ! ‘ 1 1 ‘ 1 ' 1 1 1 1 ' ‘
Hình 4.18 Chuyên vi tong thê lớn nhat cua dat nên sau khi thi công công trình sau lưng tường, Umax = 14,96 cm
Hình 4.19: Đường cong biến đổi tải trọng của tường
Plastic Points E Mohr-Coulomb point @ Tension cut-off point
Hinh 4.20: Cac diém déo theo Mohr - Colomb
2 Biến dang của tường coc ban theo các giai đoạn thi công và lâu dài Kết quả tính tóan chuyển vị của tường kè sau khi thi công các hạng mục phía sau tường sẽ cho giá trị lớn nhất:
Weewe 117111 ÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔ'ÔÔÔÔÔ'ÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔÔ SUW EE SWawE SSuWe SWHCe SCUNL SUTSE Beau DeTun Swwue Seuwe Wewae Wwoue Ww we
Hình 4.21 Chuyén vị tong thé lớn nhất của tường kè sau khi thi công, Umax = 4.92 em
Hình 4.23 Biéu đồ lực cắt của tường, max = 157,23 KN/m
3 Biên dang cua coc ban neo theo các giai đoạn thi công và lâu dai
Hình 4.25 Chuyên vi tông thê lớn nhat của tường neo sau khi thi công, Umax = 9,615 em
_) tạm =m sa sa #0 s80 sim si oo 0 so am en ae 2a 2m om sa a0 s80 om TT 00/0 (0011/ 00 0Q ƯUI/1J/(VÀU / ( (U/ (0/1 VÀ (0l (0U 0 (0 (0 SUSU EETES (0 VIỢ U/ ESET FEUES SEUSS SUBSE ESHSS HUNUE ESTES SUUUS ETESS BUSTS ETSTS SUUUE 0/1000 l0 VU (0 ƠI 0 VỢ/ / / IU///(//l(/ EE STESSSSS NEUES ESE ETETE EST ° ib ui bik
Wort mental bapeacem eevts () owen 24210 m
Hinh 4.26 Chuyén vi ngang lớn nhất của cọc neo sau khi thi công, Umax = 5,457cm
1 lb L111 i suits Al ulunl ý 1 il Luui
# * RuuuuRuuluuni 1111|LLL1[1iii[l lu Pa h h tilt if bu iLLLI[LII lạ obits li
Hình 4.27 Biéu đồ lực cắt của tường, q„„= 131,84 KN/m.
KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ
Việc thiết kế tường cọc bản trong điều kiện đất yếu tại cảng Hai Quan tỉnh An Giang nói riêng và Đồng Băng sông Cửu Long nói chung nên chọn giải pháp tường có neo dé giảm chiêu dai cừ, tiết kiệm chi phí.
Khi đặt neo ở giữa tường neo ta sẽ có chiều dài cọc hợp lý nhất.
Từ kết quả của các điểm dẻo Mohr — Colomb, chỉ ra được các vùng nguy hiểm cần gia cường đất ( Trong trường hợp bài toán này sử dụng phương pháp gia cường đất trộn ximang là hiệu quả nhất).
2 Kién nghị Khi tính toán công trình tường cọc bản bảo vệ công trình ven sông cần kết hợp việc phân tích bài toán bằng nhiều phương pháp khác nhau để xác định được trường hợp bất lợi nhất cho công trình.Việc tính toán tường cọc bản theo phương pháp giải tích không xác định được chuyển vị của tường cọc bản mà phải dùng các phan mềm hỗ trợ để phân tích tường và đất cùng làm việc thành một khối.
Thiết kế tường cir ban, đặc biệt là khi phía sau tường có công trình phải xác định tải trọng tôi đa phía sau tường khi thi công dé đảm bảo tường cọc bản không bị chuyên vi ra phía sông quá lớn.
