Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu tường cọc bản dự ứng lực để ổn định bến cập tàu khu vực sông Vĩnh Bình Tp. HCM

Đề tài được thực hiện dựa trên các nghiên cứu vềsự làm việc của cừ ván dự ứng lực trong kết cầu tường chăn cho các công trình kèven sông Sài Gòn dé làm rõ hơn các ưu điểm cũng như nhược

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHI MINH My }

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

©NGUYÊN THÀNH NGUYÊN

NGHIÊN CỨU TƯỜNG CỌC BẢN DỰ ỨNG

LỰC DE ÔN ĐỊNH BEN CẬP TAU KHU VỰC

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Võ Phán.

Cán bộ cham nhận xét 1: PGS.TS Tô Van Lan

Cán bộ cham nhận xét 2 : TS Lê Văn Pha

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐÔNG CHAM BAO VỆ LUẬN VAN THẠCSĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2014.Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1.TS.Nguyễn Minh Tâm (Chủ tịch)2 TS Bùi Trường Sơn (Thu ký)3 PGS.TS Tô Văn Lan (Ủy viên)4 TS Lê Văn Pha (Ủy viên)5 PGS.TS Võ Phan (Ủy viên)

Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn và trưởng khoa quản lýchuyền ngành sau khi luận văn được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRUONG BỘ MON

TS.Nguyễn Minh Tâm PGS.TS Võ Phán

Tp.HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2013NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYEN THÀNH NGUYEN Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 26-01-1985 Nơi sinh: NINH THUẬN

Địa chỉ mail: nguyenscr @ gmail.com Điện thoại: 0983.573.195

Chuyên ngành: DIA KY THUẬT XÂY DỰNG K2012 Mã số: 60.58.60I- TÊN DE TÀI:

NGHIÊN CỨU TƯỜNG COC BẢN DU UNG LỰC DE ÔN ĐỊNH BEN CẬP TAU

KHU VỰC SÔNG VĨNH BÌNH TP.HCMH- NHIEM VỤ VA NỘI DUNG:

Chương |: Téng quan về tường cọc bản dự ứng lực dé ôn định tường kè

Chương 2: Cơ sở tính toán tường cọc bản dự ứng lực.

Chương 3: Tính toán kiểm tra nguyên nhân gây mất ôn định cho bến cập tàu khu vực

v- CAN BO HUONG DAN: PGS TS VO PHAN

Trước hết, tác giả xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu nha trường, phòngđào tạo sau đại học trường Đại học Bách Khoa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi dé tácgiả tham gia học tập và nghiên cứu tại trường.

Tác giả cũng xin cám ơn quí thay cô trong Bộ môn Dia Cơ Nên Móng,PGS.TS Võ Phan, PGS.TS Châu Ngọc An, TS Bùi Trường Sơn, TS Nguyễn MinhTâm, TS Bùi Đức Vinh, TS Lê Bá Vinh, TS Lê Trọng Nghĩa, TS Trần Tuan Anh,TS Dé Thanh Hải và các thay cô khác trong bộ môn Dia Cơ Nền Móng Chính nhờsự giảng dạy đầy chuyên môn và nhiệt tình đã giúp cho em có nhiều kiến thức quíbáu về chuyên môn trong lĩnh vực địa kỹ thuật xây dựng Em xin gởi lời cám ơn sâusắc

Đặc biệt, luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung và đúng thời hạnqui định là nhờ phần lớn sự giúp đỡ tận tình và nhiệt huyết của PGS.TS VÕPHÁN Thay đã định hướng dé tài và dành nhiều thời gian góp ý chỉnh sửa luậnvăn giúp em hoàn chỉnh nội dung luận văn đúng thời hạn Tác gia xin bày tỏ lòng triân chân thành nhất đến PGS.TS VÕ PHÁN

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến gia đình đã luônquan tâm, đôn đốc, động viên và giúp đỡ rất nhiều trong suốt thời gian thực hiệnLuận văn.

HỌC VIÊN

NGUYEN THÀNH NGUYEN

“NGHIÊN CỨU TƯỜNG CỌC BẢN DU UNG LUC BE ÔN ĐỊNH BEN CẬP

TAU KHU VỰC SÔNG VĨNH BÌNH TP.HCM”

Tóm tat:Trong những năm gân đây, công nghệ thi công cọc dự ứng lực được quan tâmvà pho bién kha rộng rãi Đặc biệt, các công trình thuỷ lợi với kết cau tường cọc bảndự ứng lực làm nhiệm vụ tường chan đất sử dụng ngày càng nhiều

Liên quan đến kết cau cir ván này, bên cạnh các ưu điểm về tính thâm mỹ, hiệnđại thì còn có một số nhược điểm Đề tài được thực hiện dựa trên các nghiên cứu vềsự làm việc của cừ ván dự ứng lực trong kết cầu tường chăn cho các công trình kèven sông Sài Gòn dé làm rõ hơn các ưu điểm cũng như nhược điểm đó

Luận văn nghiên cứu chỉ tiết về các ứng xử của hệ thống cừ ván trong đất bùnsét yếu Đặc biệt, dé tài trình bay cụ thé một trường hợp kè chuyền vị ngang lớn.Nội dung tính toán là phân tích kết cau hiện tại và tiễn hành thiết kế xử lý đảm bảokè 6n định

Topic name:“RESEARCH PRESTRESSED CONCRETE SHEET PILE TO BE STABILITY

MINOR PORT AT VINH BINH RIVERSIDE, HCM CITY”Summary:

In recent years, construction technology of prestressed concrete sheet pile isinterested in and widely popular In particular, hydraulic construction withprestressed sheet pile wall which is retaining wall is used more over

Related to the structure of this prestressed sheet pile , besides the advantages ofaesthetics and modern, there are some disadvantages Thesis is based on theresearch about prestressed sheet pile working in retaining wall for the Saigonriverine embankment to clarify the advantages and disadvantages.

Thesis will conduct research about behavior of sheet piles system in weak claysoil In particular, the topic presented one case which is large embankmenthorizontal displacement Calculated content is to analysis this contruction andconduct to design treatmet to ensure embankment stability.

MỞ ĐẦU c0 2t tt HH2 1e |I Đặt vẫn đề uc tt HH Hee |2 Mục tiêu nghiÊn CỨU - << < S000 l3 Phương pháp nghiÊn CỨU G0 9.0 24 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài G11 HT 1H11 ST ng ni 25 Giới hạn và phạm vi nghiÊn CỨU - G1111 1139991011101 11v ven 2CHƯƠNG 1 TONG QUAN VỀ TƯỜNG COC BẢN DỰ UNG LUC DE ONDINH TUONG KE .u.cccecsccscececcssscscececescesevecscecsesevevacececsevavavaceceesevavacaceceeevavacaceeeeeesaes 4

1.1 Giới thiệu kết câu cọc ban dự Ứng IWC eccccceceeecsessssesescsesscsesescssssseseesseeeees 41.1.1 Sản xuất cọc ban dự UNG LUC 7 ố 4I.1.1.I Vật liệu sử dụng cĂ SH TH nọ He +[.I.I.2 Kích thước cơ bản Ăn 41.1.2 Thi công cọc bản dự Ứng ÌỰC 0 1n ng 11111 kg 71.2 Ứng dụng của cọc bản dự UNG LUC Ăc S1 111333333111 99 1 1 11111 1 gen, 91.3 Phan tích các ưu nhược điểm của kết cầu cọc bản dự ứng lực II1.4 Phân tích dia chất khu vực TP.HCM ảnh hưởng đến việc thiết kế các côngtrình K€ Ven SONG - 9999000000 kh II

1.5 Các dạng tường kè cọc ban theo lý thuyết tính toán - - 555555552: 121.6 Một số dạng chuyền VỊ của tường COC bảñ cv vrrsee 141.6.1 Biến dạng đối với cọc không neo - + 2525522 2E SE£E£EEEEErkrkrrrree 151.6.2 Biến dạng đối với COC CÓ Ï I€O G11 121 1E 11121211 ng với 151.7 Phân tích ứng xử của nền đất - - + 25s SE 3 E5 E1 121113 E1 1E xe, 161.7.1 Bài toán đắp đất lưng tường kè ¿-¿- - + 2+2 E2 SE xxx rrrkrreg l6

1.8 Các hình thức mất ôn định của tường kẻ [14]_ - 5 2 2 2 2 sc£s+s+szszszx2 171.8.1 Mất 6n định tổng thỂ 5-5 S233 E3 3 11151315 1111111511 1111111511111 xe 171.8.2 Mat 6n định do phá hoại cục bỘ c c1 110100211111 9 1 11 111111 ng re, 171.9 Một số dạng kết cau sản giảm tải và tính toán Ổn định eee 18

1.9.2 San giảm tai bang BTCT kết hợp với cọc BTCTT 5-5-55scscssscs2 191.9.2.1 GiGi thiệu KEt cẫu c+-tt th TH TH ng HH ng ngư 191.9.2.2 Tính toán kha năng chịu lực va ôn định của kết cầu kè - 55c: 201.93 San giảm tải bằng vải địa kỹ thuật kết hợp coc BTCT [13] 211.9.3.1 Giới thiệu dạng kết cấu - ¿5E + 2+2 SE E235 E1 321215111511 11 1111111111 cxe 211.9.3.2 Tính toán 6n định và khả năng chịu LUC «-sĂSSssessseeeeses 211.10 Một số sự cô kè trong thời gian gần đây ¿- 5 cccececxctsrsrxrrerree 231.10.1 Bờ kè trung tâm thương mại Ha TiÊn << +11 verse 231.10.2 Sự cô tường kè ở Phong Điền (Cần Tho)) -5- 5-5-5252 522£+c+£s£zcszeccee 231.10.3 Bờ kè ở Sông Tiền (Vinh Long): ¿-5- 5+ 252522 £EzEcteEerererersee 24LLL cm = 24CHUONG 2_ CƠ SỞ TÍNH TOÁN TƯỜNG COC BAN DỰ UNG LỰC 252.1 Xác định các tải trọng tac dụng lên tường cọc bản -« «<< << << <<ss2 252.1.1 ÁP lực đất CS tt ST 111212 11111112111 1111 0111.1101 1111217101111 kg 252.1.2 Ap lực nưỚC -c-ctt TT T111 T111 111111151511111111 T111 ưài262.1.3 Tải trọng trên kè (xét trong quá trình thi công và khi đưa vào sử dung) 262.1.4 Tải trọng đỘng - Gà 272.2 Các lý thuyết tính toán tường cọc bản . ¿ - - + 252 2s+E+E+E£ezkrerrerersred 272.2.1 Phương pháp 1: Phương pháp cân bang giới hạn Mohr — Rankine 272.2.1.1 Bài toán 1: Tường cọc bản không có neo . -«sssss+s<eess 282.2.1.2 Bài toán 2: Tường cọc bản CÓ 'I€O - G9 he g 322.2.1.3 Kiểm tra 6n định tường kè - ¿+ 2E + S2 SE 2E£E#ESEEEEEEEEEEEErkrrrkrree 382.2.1.4 Phân tích ưu điểm và nhược điểm của phương pháp - 5: 392.2.2 Phương pháp 2: Mô hình nền Winkler - + 25s +2 £2zs+£+£z£zzscs2 392.2.2.1.Nội dung phương pháp - - << G5 S100 0S ng re 392.2.2.2 Phân tích ưu điểm và nhược điểm của phương pháp - 5:442.2.3 Phương pháp 3: Phân tích ứng xử đồng thời của nền đất và kết cau (Phuongpháp PTHA) - 0 nọ 45

2.2.3.2 Trình tự phân tích bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn 462.2.3.3 Trình tự phân tích bài toán địa kỹ thuật theo phần mềm Plaxis 482.2.3.4.Mô hình đất trong PTHH - - + 2 2E E£EE+E£E+E£EEE£E£ESEEeErkrkrkrree 48

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KIEM TRA NGUYEN NHÂN GAY MAT ON ĐỊNHCHO BEN CAP TAU KHU VUC SÔNG VĨNH BÌNH TP.HCM 523.1 Téng quan về dự án: cccccccscccccscscsssscscscscsssscsescsesescsescsssssssscssssssssssessesssesees 523.1.1 Giới thiệu dự án - G Ăn nà 52S90 0 0{c oe 533.1.3 Mô tả kết cau bến cập tàu :- c S2 121 151211 1111112111 111111111 re 533.1.4 Địa hình khu VỰC - - c1 1010100002221 111 1111101100 11111 re 543.1.5 Địa chất công trình -¿ ¿+ SE E235 5E E21 1511511 11111111 1111 rk 543.2 Thực trạng dự án và hướng giải quyẾT -¿ - - + 2+2 +s+E+EsErerkrerrerersred 563.2.1 Mô tả hiện tượng kè bị chuyển vị trong quá trình thi công 563.2.2 Phân tích nguyên nhân của hiện tượng kè bị chuyển VI cà 563.2.3 Hướng giải QUyẾt - c5 1 S13 11151151111 11111111 1111111111111 rk 573.3 Kiểm tra ôn định tong thể nên - + 252 EE+EEEEE2E£E£EEEEE£ErEeEvererered 573.3.1 Kiếm tra tính toán 6n định nên dưới đất đắp - +2 255c+cscscscs¿ 573.3.2 Tính toán độ lún cô kết của nền đất đắp trước kè - + 2 cssscs¿ 573.3.3 Tính toán nội lực trong tường sử dụng phương pháp giải tích 583.4 Kiểm tra tinh toán sử dung phan mềm Plaxis 3D tunnel - - 623.4.1 Lựa chọn các thông số phù hợp dé nhập vào mô hình - 623.4.2 Phân tích mô hình thiẾt kế ¿c2 55++ctcxtsExtrrterrtertrrrrrrrrrrrrrrrrres 643.4.2.1 Sơ đồ tính -cc tr Hye 643.42.2 Các kết quả tính toán + E26 EEEE SE 1 E912 1212111111121 11 11111 re 66

CHUONG 4 TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP ON ĐỊNH TƯỜNG KE CHO BEN CẬPTAU KHU VỰC SÔNG VĨNH BÌNH TP.HCM - 2 2 + 32x28 £sEsEsesesecee 75

4.2 Tính toán giải pháp ch 7742.1 Mo hinh 00:09 T74.2.2 Các giai đoạn tính fOáñ - Gv, 774.3 Kết quả tính toán - + c5 E21 E13 1 1511111 11111511 111111151101 11 11011111 re 7944 Kiém tra kha nang chiu luc cua KẾT CBU .cceecscecececesessesecscecessssevecscecesevevsceceees 85KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, -G- G1191 SE 1121 E11 ni 86KẾT LUUẬN E111 1E 51115191 1 1110151 11v 10111011 TT ng ng 86KIEN NGHI 2 87TAI LIEU THAM KHAO.W cccccccscscscececesessssscscececsevevscscecsevevscacececevavacaceceeavavaceceees 88

Hình 1.1 Mặt bằng cọc đóng dau - - 52522 1E SE 1 1515211121111 E11 11x cxe, 5Hình 1.2 Mặt đứng cọc đóng đầu - - 2525221 E2 2E E21 1515111111111 E11 1xx, 5Hình 1.3 Mặt bằng cọc dau rung -¿-¿- - + 5% SE 2E 1E E1 1 151511111111 11 111111 E xe 5Hình 1.4 Mặt đứng cọc đầu đóng rung ¿- - + 252262 EE£E£EEErkrkrkrkrree 5Hình 1.5 Mặt cat điển hình (cọc giỮa - + S23 S2 S3 1 1511111111111 xe 5Hình 1.6 Hệ thống công nghệ thi công cọc bản dự ứng lực -5-555<+: 7Hình 1.7 Xói nước để hạ cọc bản dự UNG LUC cv ng hy 8Hình 1.8 Hệ thống khung dẫn định vi dé thi công cọc bản dự ứng lực 8Hình 1.9 Ha cọc bản dự Ung LUC 111g ng 11111 kg 8Hình 1.10 Hình ảnh sau khi thi công xả mũ đầu cọc voces esessesescsesesssseeeseees 8Hình 1.11 Hình anh chuân bi thi công neo cọc bản dự ứng lực vào các vi trí mau¡9 8Hình 1.12 Hình ảnh thi công bản bê tông trên đầu tường cọc bản 8Hình 1.13 Coc bản trong tường chắn trên trục giao thông + 2 2 5555552 9Hình1.14 Coc bản trong kết cau bến cảng, hồ chứa nước, kênh mương 9Hình1.15 Dam mũ trên đầu cọc bản - - - - sEEE 12k E112 gEgEgvg gegerkei 9Hình 1.16 Bờ kè dọc sông thành phố Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai: cir ván SW400-500-600 dài I3.20mi GG Q10 nọ ng 10Hình 1.17 Bờ kè thị tran Tân Thạnh — Long An đang thi công: cir ván SW500S212 510/000 %Ả 10Hình 1.18 Bờ kè cảng Holcim — tỉnh Ba Ria Vũng Tau: cọc bản SW500: 10Hình 1.19 Bờ kè Thị xã Thủ Dau Một, Tinh Binh Dương: «se 10Hình 1.20 Các dạng tường cọc bản theo lý thuyết tính toán - - 5+: 13Hình 1.21 Cac dang neo trong tường Ke << 9n re 14Hình 1.22 Các dạng chuyền vị của tường cọc bản không neo - 5+: 15Hình 1.23 Các dạng chuyển vi của tường cọc ban 1 hệ neo . ‹« 5s «<5: 15Hình 1.24 Tường cọc bản bị mat 6n định tong thé .- ¿5-55-5252 25s2s+5+2 17Hình 1.25 Tường cọc bản bị phá hoại cục bộ . -ccSSSS S2 17Hình 1.26 Tường cọc bản bị phá hoại do hệ thong neo giữ - 55+: 18

Hình 1.28 So đồ tính và nội lực kết CaU vo cececccccecesescscsesesescecsssesesessssseseseesees 20

Hình 1.29 Mat cắt điển hình sàn giảm tải bang vải địa KT kết hop cọc BTCT 21

Hình 1.30 Hình ảnh tường kè DỊ sat ÍỞ 7 (c1 1111111111133 1888555111111 11 x2 23Hình 2.1 Sơ đồ áp lực đất lên tường cừ cọc bản .-. 5 2 2 55+s+c+csczcszeceee 25Hình 2.2 Áp lực thuỷ tĩnh của nước [2] ¿+5 +2 2 2 +s+E+E+E££E+k+E+xzrererererereee 26Hình 2.3 Áp lực đất trạng thái cân băng tĩnh .- ¿2 - + 2 2+s+x+E+£z£zzszereee 28Hình 2.4 Sơ đồ tính tường cọc bản đóng vao lớp đất cát [4] - - 55s: 29Hình 2.5 Biểu dé tường độ võng và moment của tường cọc bản có neo 32

Hình 2.6 Sơ đồ tính tường cọc 1 hệ neo, tường cắm vào lớp đất bùn sét và lớp cát.33Hình 2.7 Sơ đồ tính tường cọc bản có 1 hệ neo, tường cắm vao lớp đất cát và lớp đất"1 35

Hình 2.8 Sơ đồ tính tường cọc bản có một neo, đầu ngàm vào đất cát 37

Hình 2.9 Biểu đồ xác định tỉ số = theo Blumn (193 1) - 56s sex csxe: 37Hình 2.10 Mô hình tính toán tường cọc bản với nên biến dạng cục bộ 40

Hình 2.11 Dạng hình học đơn giản của các phan tử 25-555+s+ccszs+sccee 46Hình 2.13 Xác định Ee qua thí nghiệm nén cố kết - - 22s 2 s+x+sze 49Hình 3.I VỊ tri dự án -ĂĂ << G1111 111111 nen 52Hình 3.2 Mặt bang bến cập tàu - 5-52 S21 3 E2 1 121211151111 11 11111111111 cxe, 53Hình 3.3 Mặt cắt bến cập tàu - + c2 ST T311 E1115121111111 11111 ck ri 54Hình 3.4 Áp lực tac dụng lên tường cọc DAN -cc cv re, 59Hình 3.5 Mô hình kè hiện hữu sử dụng mô phỏng Plaxis 3D Tunnel 65

Hình 3.6: Chuyển vị đất nền khi nạo vét tới cao trình -3.5m (408mm) 66

Hinh 3.7: Chuyén vị hệ coc neo va đầm neo khi nạo vét tới cao trình -3.5m 66

Hinh 3.8 Biéu dé chuyén vi của tường cọc bản khi dao đến cao trình +0.00 71

Hình 3.9 Biểu đồ chuyên vi của tường cọc bản khi nao vét đến -2.00 7]

Hình 3.10 Biéu đồ chuyền vị đất nền tại cao trình +0.00 phía lung tường kè khi nao00000 1 72

1.100017 72Hình 4.1 Mặt bang giải phâp gia cỗ cho tường kỉ - 2 2 555+c+c£z£szscce2 76Hình 4.2 Mat cat A -A - G111 1211 51010151111 1111010110 1110111011 HH1 ng 76Hình 4.3 Mô hình tính toân có gia cường lớp vải địa kỹ thuật - 77Hình 4.4 Dao giảm tải phía lưng tường kỉ (bề rộng 10m) tới cao trình +0.00 78Hình 4.5 Bồ sung 2 lớp cọc BTCT 350x350 dăi 20m, trải lớp vải địa cường độ cao.

aă.ăăaăaăaôađaÂẦÂúÂÂAẽAaă ::::1DD 78

Hình 4.6: Chuyển vị của nín đất sau khi nạo vĩt tới cao trình -3.50m(89.5mm) 79Hình 4.7: Hệ số ốn định Msf=1.74 (>1 5) ¿5- 5+ 252 S2‡E+E+ESEE£E£ErEsEerersrerree 79Hình 4.8 Vị trí 2 điểm khảo sât A vă Buu eceeseeseesesssecseeseeeseeneeseeesseeneeseeeneeneeneeenees 80Hình 4.9: Lộ trình ứng suất của điểm A vă điểm B 2-5555cc+csczcsceceee 81Hình 4.10 Biĩu đồ chuyền vị của nền lưng tường kỉ tại cao trình +0.00 32Hình 4.11 Biểu đồ chuyền vị ngang của tường cọc bản trước vă sau khi gia cố 83

Bang 1.1 Thông số kỹ thuật của cọc ban dự ứng LUC - 2 2 2 c2 ccscececscered 6

Bang 2.1 Giá trị k/z (T/m*) theo tính chất của nền đất - 2-2-5 2 sec: 40

Bảng 2.2 Hệ số nền dùng để xác định k, cho IHÓNE CỌC -sSSSseeeeees 4IBang 3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa Chat - 5c +cscsrsrererrererered 55Bảng 3.2 Bang kết quả cắt cánh hiện trường: 5-5-5 5 +c+E2EsEeErrerererered 56Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm ba trục sơ đỒ CU 5-5-5 +c+E+E+EeEeEerrerererered 56Bảng 3.4 tính toán hệ số áp lực ngang các lớp đất - + cscscsrrrrreeered 58Bảng 3.5 Các thông số địa chat của mô hình tinh toán ¿5-5-5552 s+s+s+xzs2 62Bang 3.6 Các thông số Cừ bản BTCT SW500-B 25 2c ccceceerrree 63Bang 3.7 Thông số dầm neo BTCT 400x500 - + 22 +22 S2£E+E+E+£z£zrsrsreee 63Bảng 3.8 Thông số vải địa cường độ cao PEC 200 - 2 2 S2ccscrrrrerered 64Bảng 3.9 Thông số cọc BTCT 350x350 theo mô hình Plaxis 3D Tunnel 64

MỞ ĐẦU

1 Đặt van đềNước ta với đặc điểm là đường bờ biển dài hơn 3.260 km (không ké các dao),khu vực đất liền có hệ thống sông ngòi khá lớn Vì vậy, nhu cầu xây dựng các côngtrình đê kè chắn sóng và chống xói lở hai bên bờ sông là nhu cầu khá lớn đối vớinước ta trước đây cũng như là hiện nay.

Đặc biệt, khu vực TP.HCM có hệ thống sông và kênh rạnh khá chang chit baogồm hệ thống sông Sai Gòn, sông Đồng Nai Dac điểm của hệ thông sông ở đây làquang co và dòng chảy mạnh, rất dé gây ra xói lở hai bên bờ Đồng thời, khu vựcTP.HCM cũng là nơi chịu ảnh hưởng của thuỷ triều với đặc điểm bán nhật triều (2lần triều lên và 2 lần triều xuống trong 1 ngay) gây tác động khá lớn đến cuộc sốngngười dân Bên cạnh đó, rất nhiều khu dự án và các công trình công cộng được xâydựng ven khu vực sông là xu hướng hiện tại và trong tương lai của thành phố.Việcnày đòi hỏi cần có hệ thông kết cấu kè bền vững đảm bảo an toàn cho khu vực dọcbờ sông.

Từ khoảng năm 2000, bên cạnh các kết cau đê - kè truyền thống, người ta cònsử dụng kết cầu cọc ván dự ứng lực xem như là một giải pháp pho bién cho viéc thicông các kết cầu đứng dọc bờ sông Đồng thời, khi áp dụng dạng kết cấu này đã cókhông ít sự cố xảy ra trong quá trình thi công và khi vận hành đưa vào sử dụng

Xuất phát từ thực tiễn trên, việc nghiên cứu kết cầu cọc ván dự ứng lực trongkết cau kè dọc bờ sông là một yêu cau cấp thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu— Phân tích ứng xử của nén đất xung quanh kết cau ké sử dụng tường cọc bản

dự ứng lực.— Phân tích ứng suất biến dang phát sinh của tường cọc ban dự ứng lực 6n định

cho kết cầu kè.— Phân tích hệ neo (cọc neo và dầm neo), vải địa kỹ thuật và cọc BTCT làm

tăng tính 6n định của tường kè.— Sử dụng phần mềm plaxis dé phân tích kết cau kè

— Tổng hợp một số lý thuyết tính toán về ứng xử của cọc chịu tải trọng ngangtheo lời giải giải tích.

— Sử dụng phương pháp phan tử hữu hạn Plaxis dé mô phỏng kết cau phan ánhsự làm việc thực tế của kết cấu kè

4 Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài4.1 Ý nghĩa khoa học

Dé tai phân tích ứng xử của tường coc ban làm việc trong kết cấu tường chắnđất, có và không có hệ neo Dựa trên các tính toán lý thuyết trước đây của các nhàkhoa học, phân tích áp lực đất tính toán trên tường cọc và nội lực phát sinh trongtường.

Ngoài ra, dé tai con sử dụng phương pháp phan tử hữu han (phần mềm Plaxis )để mô phỏng một công trình đã thi công để phân tích ứng suất biến dạng của tườngcọc bản làm căn cứ tính toán 6n định cho tường kè

4.2 Ý nghĩa thực tiễnĐề tài giúp làm rõ các ưu nhược điểm của kết cau kè sử dụng tường cọc bản,làm cơ sở cho việc ứng dụng dạng kết cau kè nay trong hiện tại và trong tương laiphục vụ cho nhu cầu xây dựng công trình ven sông, ven biển

Dé tai còn đưa thêm một giải pháp gia cường dé 6n định cho tường kè dự ứnglực đã thi công xong, đó là sử dụng hệ cọc và lớp vai địa cường độ cao đóng vai tròlà sàn giảm tải dé ôn định tường kè

5 Giới han và phạm vi nghiên cứuGiới hạn của dé tai chỉ phân tích chính kết câu tường cọc ban dự ứng lực và cáckết câu b6 sung hỗ trợ cho việc giữ ôn định cho kết cấu kè

Đề tai phân tích kết cầu kè dựa trên mô hình plaxis dé phân tích sự làm việc củakết cầu kẻ, chưa sử dụng phương pháp số và các công thức dé tính toán đối chiếu

Đề tài dựa trên hồ sơ khảo sát địa chất, các số liệu quan trắc xem như là tươngđôi chính xác đề làm cơ sở nghiên cứu cho bài toán phân tích kè.

Đề tài không đi sâu nghiên cứu tính toán chế tạo cọc ván dự ứng lực, cũng nhưbiện pháp thi công coc.

Đề tài tính toán trên nền đất bão hòa nước với các số liệu địa chất ở trạng tháibão hòa, chưa đi sâu vao lĩnh vực cơ đất không bão hòa để tính toán cho tường cọcbản.

Tính toán cho tường cọc bản chịu lực xem chênh lệch mực nước ngầm là cỗđịnh, không phân tích ảnh hưởng của dòng thắm đến sự làm việc của tường kè

CHUONG 1 TONG QUAN VE TUONG COC BAN DU UNG LUC DE ON

DINH TUONG KE.1.1 Giới thiệu kết cầu coc ban dự ứng lực

Cọc bản dự ứng lực được ứng dụng lần đầu tiên tại Việt Nam vào năm 2001 tại cụm công trình nhiệt điện Phú Mỹ- tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Công nghệ cọcdự ứng lực được sáng chế ra bởi Tién sĩ ITOSHIMA

1999-Công nghệ cọc bản dự ứng lực có nhiều tính năng vượt trội như cường độ chịulực cao nhờ tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm tăng độ cứng, khảnăng chịu lực của cọc ván Do sản xuất tại nhà máy theo quy trình công nghệ tiêntiến của Nhật Bản nên chất lượng được kiểm soát chặt chẽ, năng suất cao,chủng loại sản phẩm da dạng, đáp ứng theo nhiều dang địa hình và dia chất khácnhau

1.1.1 Sản xuất cọc bản dự ứng lựcL111 Vat liệu sử dụng

Theo tiêu chuẩn JISA —5354 (1993) của Uy Ban Tiêu chuẩn chất lượng NhậtBản, yêu cầu chất lượng của vật liệu chế tạo cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lựcnhư sau:

=» Xi măng: xi măng Porland PCB40 trở lên.= Cốt liệu: dùng tiêu chuẩn kích thước không lớn hơn 20mm.= Phu gia: phụ gia tang cường độ của betông thuộc nhóm G phù hợp tiêu

chuân ASTM C494.= Thép chịu lực: Cường độ cao phù hợp với tiêu chuẩn ASTM A416, JIS

G3137thuộc nhóm S40.= Thép tạo ứng suất trong bê tông: Các sợi cáp bằng thép loại SWPR —7B đường

kính12.7mm - 15.2mm.1.1.1.2 Kích thước cơ bản

e Chiều rộng cọc bản : 996 mm.e Chiều dày : 60-120 mm.e Chiều cao (H) : 120-600 mm.e© Chiều dai : 3.0m-28.0m

Một số bản vẽ điển hình cho coc ban dự ứng lực (tham khảo nha sản xuất):

Bang 1.1 Thông số kỹ thuật của cọc bản dự ứng lực

Product Name Width THANH Proatrossed bar KHANG NUT

Thicknese | Creck bending

(one) (ren) 20 urowse

(Fm)

9vv-+2oQ-s:r+ 5.00 0n»Ø1 Ww:120 ‹ sa 120 oo 6 0.59 ® 7.55

®#w-160 4M-»eM = |

- - `

SW-100-0M 6.00 1,30'y WwW-t0O go 60 = a 8.00 72,04

os AOA ONC ; 036 s° 120 tá 1270 + 16 31

BW ASDA Geter 15M

sw nee SW-3506-14M 14,60 s38oo son BONG 906 250 +0 Tô 12.70 2717.33 '

| |SVV 4504-16 16.00 7,45

“ Sw RUNG an au —*

oo 450A BONG + oon a50 120 6 12.70 227 52

av a 505A 11RA.>17nd

SW.-840 1722+25M *

+

Thi công cọc bản dự ứng lực sử dụng công nghệ ép rung kết hợp xói nước thủylực để thi công Các thiết bị chính của hệ thống thi công cọc ván dự lực như sau:

— Hệ thống khung dẫn định vị (đơn nguyên dài 10m) bang thép hình chịu lựclắp đặt trước dé định vị các thanh cir bản tại vị trí tuyến công trình

— Thiết bị nâng cừ bản: sử dụng các cần cầu chuyên dùng tải trọng từ 80-100T,chiều cao 25-30m làm nhiệm vụ di chuyển và neo giữ cừ bản trong quá trìnhthi cong.

— Thiết bị búa rung (Vibro Hamer) : được gan trực tiếp trên móc câu qua hệthống điều khiển (máy vi tính ) sau đó nối với hệ thông máy phát

— Hệ thống bơm thủy lực:( water Jet cutter): máy bơm áp lực cao 150kg/em”nôi với các ông dân trong cọc bản làm xói trôi dat nên trong quá trình ha cọc.

lực để thi cong cọc ban du ung lực

Hình 1.10 Hình anh sau khi thi côngHình 1.9 Ha cọc ban dự ứng lực xà mũ dau cọc

Hình 1.11 Hình ảnh chuẩn bị thi cong neo

1.2 Ung dụng của coc ban dự ứng lực1.2.1 Một số ứng dụng cọc bản dự ứng lực:

NÊN DƯỜNG / faVAMEn! Ie ĐẦM Re

Hinh1.15 Dâm mii trên dau cọc ban

NÊN DƯỠNG / PAVENR AT

PES

1.2.2 Một sô công trình kè ap dung cọc ban dự ứng lực:Các công trình ở nước ta sử dụng kết câu tường cọc ban phan lớn dé làm kếtcau tường chan dọc bờ sông Có thé kế đến một số dự án kè đã thi công có áp dungtường cọc bản dự ứng lực như sau: dự án kè cho hệ thống kênh Nhiều Lộc —ThiNghe TP.HCM (10.000m); dự án kênh Tham Lương — TP.HCM (8.200m); dự án kesông Đồng Nai —TP Biên Hòa giai đoạn 2 (2.500m); dự án kè bờ sông Thị Xã BạcLiêu (7.500m) ; dự án kè khu trung tâm hành chính huyện Hồng Dân - tỉnh BạcLiêu (1.600m); dự án kè 2 bên bờ sông Nhué - Ha Nội (5.500m)

Giới thiệu một số hình ảnh kè áp dụng tường cọc bản dự ứng lực như sau:

Hình 1.16 Bờ kè dọc sông thành pho | Hình 1.17 Bờ kè thị trấn Tân Thạnh

-Biên Hòa - tinh Dong Nai: ci ván Long An dang thi công: cu vánSW400-500-600 dai 13.200m; SW500 dài 2.550m;

Hình 1.18 Bo kè cảng Holcim — tỉnh Ba Hình 1.19 Bo kè Thị xã Thu Dấu Mot,

Ria Viing Tau: coc ban SW500; Tinh Binh Duong;

1.3 Phan tích các ưu nhược điểm cúa kết cau cọc bản dự ứng lựcMột số ưu điểm và nhược điểm chính của cọc bản dự ứng lực như sau:- Ưu điểm:

=» ĐỘ cứng cao.= Chế tạo trong nhà máy dễ kiểm soát chất lượng.= Năng suất cao chế tạo hàng loạt đáp ứng tiến độ thi công.= Tuổi thọ công trình cao

= Chiều dai cọc lớn hơn so với các cọc BTCT thông thường khác.=» Dap ứng mỹ quan công trình

— Nhược điểm:= Chiều dài cọc hạn chế.= Chỉ phí giá thành cho kết cau cao hơn so với các kết cau truyền thong.= Do kết cau khá kín khít nước nên chịu áp lực nước chủ động khá lớn, ảnh

hưởng đến tính 6n định của kết cau kè."= Do mang tính cơ giới hoá cao nên khó thi công trong các khu vực hẻo lánh.= Doi hỏi yêu cầu kỹ thuật tương đối cao

1.4 Phân tích địa chất khu vực TP.HCM ánh hưởng đến việc thiết kế cáccông trình kè ven sông

Địa chất TP.HCM khá đặc biệt Địa chất phân hóa theo khu vực, gồm khu vựcđịa chất tốt và khu vực đất có nhiều trầm tích và bùn tương đối yếu Khu vực địachất tốt chủ yếu tập trung tại Quận Tân Bình, quận Gò Vấp và phía bac Quận ThủĐức.Khu vực đất yếu có nhiều bùn sét năm trên vùng đồng băng thấp, tương ứngvới bề mặt bãi bồi sông Sài Gòn gồm ở quận 2, quận 7, quận 8, quận Nhà Bè

Khu vực sông trên địa bàn TP.HCM được phân chia thành 2 hệ thống sôngchính là hệ thống sông Sai Gòn va hệ thống sông Đồng Nai Khu vực vừa chịu ảnhhưởng của dòng chảy sông Sai Gòn và sông Đồng Nai; vừa chịu ảnh hưởng đáng kêcủa thủy triều Biển Đông từ khu vực Can Giờ

Sông Sài Gon dài 256km, diện tích lưu vực trên 5.000km/?, lưu lượng trung bình54m°/s; rộng 100m đến 500m ở khu vực chảy qua Tp Hồ Chí Minh; sâu 10-15m, cóchỗ tới 20m.

Sông Đồng Nai tính đến nơi hợp lưu với sông Sài Gòn (Mũi Đèn Đỏ), dai

khoảng 530km, diện tích lưu vực 8.200km” Ở vùng hạ lưu, rõ nhất từ cầu Đồng Nai

đến nơi hợp lưu với sông Sài gòn, lòng dẫn rộng dan từ 500 đến 900m, uốn khúcmạnh.

Thủy triều hoạt động theo chế độ bán nhật triều, mực triều cực đại trung bình1,18m; cực đại lớn nhất 1,49m (năm 2007) Toàn bộ hệ thống sông, rạch ở Tp HồChí Minh đều chịu ảnh hưởng của thủy triều Phần lớn diện tích các dải đồng băngthấp dọc sông thuộc khu Dự án đều bị ngập triều khi triều ở mức cực đại Tốc độdòng triều có thé đạt đến 23km/h trên sông Sai gòn

Trong điều kiện tự nhiên, toàn bộ bề mặt địa hình tự nhiên các dải đồng bangthấp ven sông Sài gòn, sông Đông Nai sẽ bị ngập khi có lũ hoặc khi mực triều caocực đại Mức ngập này còn tăng thêm, kéo dài, gây nguy hại lớn hơn khi có sự tácđộng đồng thời của lũ, mưa lớn, triều cường

Sông Sài Gòn và sông Đồng Nai đều uốn khúc mạnh, nguy cơ xói lở bờ lớn.Tác động này còn được cộng thêm, có thé rất đáng kể, do hoạt động của các dòngtriều, khai thác cát dọc sông va ảnh hưởng của các hỗ đập thủy điện

Như vậy, với đặc điểm địa hình địa chất thủy văn khá phức tạp việc xây dựngcác công trình đê kè chăn đất dọc bờ sông đòi hỏi các yêu cầu như sau:

- Két câu kè chan đất cần mang lại hiệu quả cao về kinh tế và kỹ thuật, dambảo tính 6n định cho kết cấu

- Két cấu phải chống được các tác động gây ra bởi dòng chảy sông gây xói lởchân kè, gây nguy hiểm cho kết cau dẫn đến sụp do

- _ Kết câu phải mang tính hiện đại phù hợp với sự phát triển của xã hội.1.5 Các dạng tường kè cọc bản theo lý thuyết tính toán

Theo lý thuyết tính toán, tường kè cọc bản được phân chia làm 2 dạng chínhlà : (1) tường cọc bản có neo; (2) tường cọc bản không có neo.

⁄ ⁄ ⁄

Nz SZ _{WC NEO

— TƯỜNG C00 BAN TƯỜNG COC BẢN

8) TƯỜNG COC BẢN KHONG NEO b) TƯỜNG 00G BAN 0Ó NEOHình 1.20 Các dạng tường cọc bản theo lý thuyết tính todnTường cọc bản không neo chỉ ngàm 1 đầu vào nên đất, thường là nền đất tốt vàđộ sâu ngàm được tính toán kỹ càng để đảm bảo khả năng chịu lực và giới hạnchuyển vị cho phép Đầu trên tường kè ngàm tự do Một số công trình dạng này,tiêu biểu là kè cọc bản cho kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè

Tường cọc bản có neo là tường có chân ngàm vào nên đất, đầu cọc được neovào hệ neo được thiết kế để có đủ khả năng giữ 6n định cho tường kè chịu lực vàchuyền vị đầu tường kè trong phạm vi cho phép

Một số dang neo được sử dụng phô biến trong tường coc bản như sau:- Bản neo và dầm neo: Bản neo thường là các tâm bê tông nối với tường

băng các thanh neo Các thanh neo được chống ăn mòn bang các lớp sơnhoặc asphalt bảo vệ.

- Thanh neo: Có cau tạo gồm một khói bê tông đúc tại chỗ trong lòng đất vànối với tường băng các thanh neo hoặc dây cáp chịu kéo

- Coc neo thăng đứng: sử dụng các thanh neo để neo tường vào các cọcđóng thăng 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 neotường vào các cọc xiên chịu nhố Sử dung trong các trường hợp có lựcngang lớn.

Các dạng neo trong tường kè được thể hiện trong hình 1.21

2 Khối BE TONG YM.

we WA COC NED

- CAP NEO > CAPNED /j

AA _ nữa coe sản 1 _ TƯỜN@f0CBAN /j \\

a) NEO BANG KHOI BÊ TONG b) MED BANG COC NEO

Yi: 02

Z ` DAM NED

ee BAU NED

22 2 COC NED

TUONG COC BAN

\ TƯỜNG COC BANc) NED BANG BAU HED d) NED BANG DAM NEO VA COC NED

Hình 1.21 Các dang neo trong tưởng ke1.6 Một số dạng chuyển vị của tường coc bản

Biến dang của cọc bản dự ứng lực phụ thuộc vao yếu tố chủ yếu sau:

— Tính chất của nền đất tại khu vực tường cọc bản (đất yếu, đất tốt, mứcđộ cô kết của nền, mực nước ngâm )

— Chênh lệch áp lực đất trước tường kè và sau tường kè.— Độ cắm sâu của cọc vấn trong đất nên

— Độ cứng EI của cọc bản dự ứng lực.— Tường cọc có neo hoặc không có neo.— Chênh lệch mực nước giữa trước tường và sau tường kè.Các trường hợp biến dạng thường gặp của cọc bản dự ứng lực như sau:

1.6.1 Biến dạng đổi với cọc không neo

~———— —~————\-]|-—————_—- =—==

"—=——— ——————||-——————- —|ỊLE — — — 4

—~——_—_— ~==~~t+-]Ì —~~~~ =——=————_—~-1 —————Lk_]|-—————_—-

e Truong hop a: Điểm neo cố định, áp lực đất lớn, độ sâu chôn cọc nông, châncọc bị chuyển vị ra phía sông.

e Trường hợp b: Điểm neo cô định, áp lực đất lớn, chiều sâu chôn cừ vừa đủ,cọc bị bién dạng uốn cong, chân cọc không được ngàm tốt trong dat

e Trường hợp c: Điểm neo cô định, chiều sâu chôn cọc tương đối lớn, áp lựcdat lớn, cọc bị biên dạng uôn cong va chan cọc ngàm tot trong dat.

1.7 Phan tích ứng xử của nén đấtTrong quá trình thi công tường kè gồm các giai đoạn như sau:

- _ Giai đoạn thi công kết cau kè.- Giai đoạn đắp đất sau lưng tường dat tới cao trình thiết kế.- _ Giai đoạn nạo vét khu vực chân tường kè đạt cao trình thiết kế dé vận hành.Như vậy thông thường để phân tích bài toán kè cần phải phân tích ứng xử củađất nén và ứng xử của kết cau chắn giữ trong 2 giai đoạn: (1) sau khi đắp đất lưngtường: (2) sau khi tiễn hành nạo vét phía trước tường kè

1.7.1 Bài toán dap đất lưng tường kèViệc dap đất trên lưng tường kè sẽ phát sinh áp lực đất chủ động tac dụng trêntường kè Ứng xử của nền đất phía dưới, đó là việc tăng ứng suất hữu hiệu do trọnglượng bản thân của khối đất Đồng thời, do tác dụng làm tăng áp lực đất lên tườngkè, sẽ phát sinh chuyển vị của tường kè gây ra ứng xử nở hông của đất phía lungtường.

1.7.2 Bài toán dỡ tảiKhi tiến hành nạo vét tại chân tường kè nhăm mục đích phục vụ nhu cầu củathiết kế, hoặc do quá trình xói lở bởi dòng chảy, nền đất dưới chân tường kè sẽ bịmất đi Khi đó áp lực bị động của nên đất dưới chân kè tác dụng lên tường sẽ giảm.Ứng xử của nên đất tại khu vực này được xem là đã bị giảm tải trọng Nền đất cóxu hướng nở ra gây ra sự dịch chuyển dưới chân tường kè

1.8 Cac hình thức mat ồn định của tường kè [14]1.8.1 Mất 6n định tổng thé

— Tường kè mất 6n định tổng thé do cung trượt nguy hiểm nhất đi qua bêndưới mũi cọc và năm ngoài phạm vi neo.

MAT BINH KE MAT ĐỈNH KE

a ll

-Z ~ -Z ut

a) TƯỜNG COC BAN KHONG NEO b) TƯỜNG COC BẢN CO NEO

Hình 1.24 Tưởng cọc ban bi mat ôn định tong thé.1.8.2 Mat 6n định do phá hoại cục bộ

— Tường coc bản phá hoại cục bộ do khả năng chịu lực của tường cọc khôngđảm bảo.

KHOP DEO KHOP DEO

MAT NAO VET

a) TƯỜNG COC BẢN KHONG NEO b) TƯỜNG COC BẢN CO NEO

Hình 1.25 Tường coc ban bị pha hoại cục bộ.— Tường cọc ban phá hoại cục bộ do hệ neo bị trượt hoặc bi phá hoại do không

đủ chịu lực.

MAT BINH KEnM

TƯỜNG COC BAN

a) PHA HOẠI DO NEO BỊ TRƯỢT

MAT NAO VET

TƯỜNG COC BAN

b) PHA HOAI DO DUT NEO

——#

MAT BINH KEPHA HOA! BAU NE

MAT NAO VET

Hình 1.26 Tường coc ban bị phá hoại do hệ thống neo giữ.Ngoài ra còn có một sô nguyên nhân dân đên phá hoại của tường cọc bản như

1.9 Một số dạng kết cau sàn giảm tai và tính toán On định1.9.1 Đặt vấn đề

Trong thực tế chế tạo tường cọc bản, chiều dài cọc hạn chế từ 3.0m — 20.0m,ứng với các nên đất của Việt Nam, đặc biệt là khu vực TP.HCM và đồng bang songCửu Long có lớp bùn sét day (trên 20m) thi chiều dài cọc ban han chế sẽ ảnh hưởngđến hiệu quả sử dụng Vì vậy, trong quá trình thiết kế, thông thường sử dụng dạngcọc neo và san giảm tải dé tăng tính ôn định O phân này,tác giả sẽ giới thiệu hiệu

quả của sàn giảm tải và các hình thức thiệt kê san giảm tải đê mang lại hiệu qua vềkinh tế và kỹ thuật

San giảm tai là một ứng dung rõ nét trong kết câu kè nhằm giảm đáng kể áp lựcđất đắp tác dụng lên tường chăn Mục tiêu chính của sản giảm tải là tiếp nhận toànbộ trọng lượng đất phía trên để truyền tải trọng này xuống nên đất bên dưới thông

qua các kết cau của sản giảm tải Theo lý thuyết về áp lực đất của Rankine thì áp lựcđất được gây ra chính trọng lượng bản thân của đất Vì vậy, khi giảm được tải trọngbản thân của đất dap thông qua sản giảm tải cũng chính là giảm đáng ké áp lực chủđộng của nên đất đắp tác dụng lên tường chan.

Hiệu quả san giảm tải càng lớn nếu bề rộng san giảm tải càng lớn Tuy nhiên, bểrộng cần được lựa chọn hợp lý trên cơ sở tính toán về ứng suất biến dạng của kếtcầu dé đảm bao tinh hợp lý và kinh tế

1.9.2 Sàn giảm tải bằng BTCT kết hợp với cọc BTCT1.9.2.1 Giới thiệu kết cau

MNmax

MNtb Be ĐẤT ĐẮP

mw _SÀNGIẢM TÂIBTCT

MNmin | |CAO TRÌNH NÀO YET === in

WRN GCỘC DỰỨNGLỤCNÊN ĐẤT TRƯỚC KÈ

Ụ

Hình 1.27 Mặt cắt kè điển hình có sàn giảm tải bằng BTCTCác kết cầu chính của sàn giảm tải BTCT chính là hệ dầm sàn BTCT chịu tảitrọng đất dap bên trên; hệ cọc BTCT nhằm mục đích làm hệ chồng đỡ để truyền tảitrọng của toàn bộ kết cầu xuống nên đất chịu lực bên dưới

Kết cau san giảm tải BTCT là kết cấu thông dụng, tuy nhiên mặt hạn chế của kếtcầu này qua một số dự án, đó chính là chi phí thực hiện là khá lớn Do kết cau phảiđược thiết kế để chịu tải trọng lớn của nên đất dap bên trên nên hệ kết cau kha lớnvà tôn kém.

1.9.2.2 Tinh toán khả năng chịu lực và 6n định của kết cau kè

b Tĩnh toán kha năng chịu tai cua cocCoc trong trường hợp có san giảm tai sé ứng xu như là kêt câu vừa chịu tảitrọng đứng vừa chịu tải trọng ngang Các nội dung kiểm tra như sau:

— Kiêm tra kha năng chịu lực theo sức chịu tải cua cọc— Kiêm tra khả năng chịu tải ngang của cọc

c Tĩnh toán ôn định nênSử dụng phan mềm Plaxis dé mô phỏng kết cau tổng thé va tính toán 6n địnhtong thé kết cấu

1.9.3 San giảm tải bang vải địa kỹ thuật kết hợp cọc BTCT [13]1.9.3.1 Giới thiệu dạng kết cau

| CAO TRÌNH ĐỈNH KÈ _ ĐẤT ĐẮP

—— |

= || | | HN MŨ CỌC BTCT|| | _ VẢIĐỊA KỸ THUẬT CƯỜNG ĐỘ CAO

) GCO¢ DỰ ỨNG LỤC | |NEN ĐẤT TRƯỚC KE || lỊ |

|| || || | || | || | |

l Ụ Ụ ỤHình 1.29 Mặt cốt điển hình sàn giảm tai bằng vải địa KT kết hợp cọc BTCT

Kết cau này đã được nghiên cứu và ứng dụng dựa trên tiêu chuẩn BS8006:1995 về tiêu chuẩn thực hành kết cau gia cường cho nền đất đắp Giải phápmang lại hiệu quả về kỹ thuật, phát huy kha năng chịu lực lớn của vai địa kỹ thuật,khả năng thi công nhanh và kinh tế

Tuy nhiên cần lưu ý rằng, các tải trọng lệch trong quá trình sử dụng nếu quálớn sẽ dẫn đến lún lệch cho kết cấu do chuyển vị không đều của nền đất trên vải địa.Các công trình có khả năng bị ảnh hưởng nếu áp dụng dạng kết cau này là các bãigiữ xe, nhà chứa, kho chứa hang tai trọng lớn.

Trong các dự án mà tải trọng hoạt tải là nhỏ và không có hoạt tải lệch quálớn như công trình khu dân cư ven sông khu du lịch ven bién, thì hiệu quả củadạng kết cau này là rõ nét

1.9.3.2 Tinh toán Ổn định và khả năng chịu lựca Tinh toán cường độ cua vai địa

Cường độ chịu kéo thiết kế dài hạn của vải gia cường được tính toán như

sau:

T,

T, =——¢— Ll

Fo-faSeFn ne)

Trong đó:Ta: cường độ thiết kế dài hạn ở tuôi thọ yêu cau.T.: cường độ chịu kéo ngắn hạn đặc trưng.f,: hệ số an toàn riêng phan về từ biến ứng với tuổi thọ công trình.fy: hệ số an toan riêng phan về hư hỏng trong quá trình thi công lắp đặt.f.: hệ số an toàn riêng phan về ảnh hưởng của môi trường.

fn: hệ số an toàn riêng phần về đồng nhất vật liệu.Điều kiện an toàn chịu lực kéo của vải địa kỹ thuật :

N,<T, (1.2)

Trong đó:N,: lực kéo phát sinh trong quá trình làm việc cua vai địa kỹ thuật, tấn(tính toán trên 1m chiều rộng của vải)

Điều kiện an toàn chồng kéo tuột của vải địa kỹ thuật [7]:

N.<Ð,h,./' (1.3)Trong đó:

y¡: dung trọng lớp đất dap thứ i (T/m)h;: chiều day lớp đất đắp thứ i (m)f': hệ số ma sát tính toán giữa vải và nền đất (có xét đến hệ số an toàn

l5; ƒ'= gi (ọ : là góc ma sát trong của lớp đất dap)b Tĩnh toán khả năng chịu tải của cọc

Coc trong trường hợp có san giảm tải sẽ ứng xử như là kết cau vừa chịu tảitrọng đứng vừa chịu tải trọng ngang Các nội dung kiểm tra như sau:

— Kiểm tra khả năng chịu lực theo sức chịu tải của cọc.— Kiểm tra khả năng chịu tải ngang của cọc

c Tỉnh toán ôn định nênSử dụng phần mềm Plaxis dé mô phỏng kết cấu tổng thé và tính toán ổnđịnh tong thé kết cau

1.10 Một số sự cỗ kè trong thời gian gan đâyDo kết cau đê kè có tác động rất lớn đến đời sống của cu dân ở các khu vực liênquan Thực tế qua các mùa mưa lũ, quá trình thi công vận hành, đã có không ítnhững sự cô gây ra ảnh hưởng đến người dân Một số sự cô đáng kế có thé kế đếnnhư sau:

1.10.1 Bo kè trung tâm thương mai Hà TiênBờ kè Trung Tâm Thương Mại thị xã Hà Tiên khu vực bến Trần Hầu, phườngBình San, thị xã Hà Tiên (Kiên Giang) vừa được xây xong chưa đây một tháng thìmột đoạn kè dài hơn 30m đã xụp đồ va trôi ra biển, còn một đoạn khác lại bị uỗncong (Báo Tuổi trẻ ngày thứ ba 18/03/2003)

nguyên nhân được xác định là do tư vấn thiết kế đã tính toán không đây đủ các yếutố địa chất và các yếu tố khác ảnh hưởng đến công trình như: tác động của tải do xe,tải do việc thu hẹp lòng sông

1.10.3 Bờ kè ở Sông Tiên (Vĩnh Long):Bờ kè sông Tiên tại thị xã Vĩnh Long bị nghiêng ra sông, khối đất sau lưngtường bị lún sụp Nguyên nhân được xác định là do các trận lũ lớn năm 1995 và1996 làm xói lở bờ sông ở phía dưới các tắm đan bê tông cốt thép giữa các cọc Cáccọc BTCT làm bờ kè và cọc neo đều bị nghiêng ra phía sông.

1.11 Nhận xétTheo như các phân tích ở trên, việc thiết kế và thi công hệ thống kè tường cọc bảnđòi hỏi những hiệu biệt không chỉ vê chuyên môn mà còn vệ kinh nghiệm thực têkhi triên khai thực hiện Vì vậy, cân lưu ý một sô vân đề như sau:

Cần quan tâm đến công tác khảo sát (địa chất, địa hình, thủy văn) để cung cấpbộ thông số cần thiết cho việc thiết kế kết cầu kè

Can hiểu rõ các lý thuyết tính toán cũng như kinh nghiệm thực hành thiết kế vàthi công kết câu kè dé đánh giá toàn diện thiết kế để không xảy ra các sự côđáng tiếc

Tính toán kiểm tra day đủ các bài toán về 6n định tong thé, 6n định cục bộ.Kiểm tra khả năng chịu lực của tường cọc, hệ neo Kiểm tra chuyển vị của hệcọc, neo Kiểm tra ứng suất và biến dạng của nên đất xung quanh kè

Lưu ý việc xói lở do dòng chảy ở lòng sông có ảnh hưởng rất lớn đến việc 6nđịnh của tường kè Vì vậy, để khắc phục cần bố trí thêm ro đá xếp phía dướichân kè để giữ đất và chống xói lở chân kè

Nếu chiều sâu ngam của tường ké không đảm bao thì cần thiết phải có các giảipháp gia cường, ví dụ như: sử dụng hệ neo; sử dụng san giảm tải; gia cườnglớp đất yêu bằng coc xi măng đất

Lưu ý rang, áp lực nước có ảnh hưởng lớn đến 6n định tường kè Nên dé tiêután nhanh áp lực nước chủ động phía trước kè, cần sử dụng tang loc mang laihiệu quả thoát nước, cần lưu ý cau tạo hợp lý dé thoát nước tốt

CHUONG 2 CO SO TINH TOAN TUONG COC BAN DU UNG LUC

2.1 Xác định các tai trong tác dung lên tường cọc ban.2.1.1 Áp lực đất

Py =Ø, =(4, + )7/1)&,—2e1g(45~^) (23)Cường độ áp lực bị động:

Phân bố áp lực

Hình 2.2 Ap lực thuỷ tinh của nước [2]Xét trạng thái cân bằng thủy tĩnh thì áp lực nước tại một điểm bất kỳ trong nềnđất đều có giá trị bằng nhau theo các phương (đăng hướng) và tăng tuyết tính theochiều sâu

Hình 2.2 cho thay sự phân bố áp lực hông của nước lên 1 mặt tường chan

Áp luc hông o', =7„z (2.5)

Ap lực thủy tinh: P, = ` y (2.6)Trong đó, 7: trọng lượng riêng cua nước.

2.1.3 Tai trọng trên kè (xét trong qua trình thi công và khi đưa vào sử dụng)Tải trọng trong quá trình thi công gồm có tải trọng do thiết bị thi công như máy