Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ứng dụng tường cọc bản ổn định cửa lấy nước công trình nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn - Thanh Hóa

dụng để bảo vệ các công trình ven sông, kênh dẫn nước kết hợp với việc chống xóilở bờ sông .Dat nước ta ngày nay đang ở giai đọan mở cửa, đã chế tạo và ứng dụng phổbiến công nghệ cừ bản

HOANG ANH TUẦN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TƯỜNG CỌC BẢN ÔN ĐỊNHCỬA LÂY NƯỚC CÔNG TRÌNH NHÀ MÁY NHIỆT

ĐIỆN NGHI SƠN —- THANH HOA

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã số ngành: 60 58 60

Thành Phố Hỗ Chí Minh, tháng 11 năm 2013

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HOC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINHCán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ PHAN

Cán bộ cham nhận xét 1: TS PHAM VĂN HUNG

Cán bộ cham nhận xét 2: TS LE TRỌNG NGHĨA

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tạiHỘI DONG CHAM BAO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 08 tháng 01 năm 2014

Thành phần đánh giá luận văn thạc sĩ gồm :1 GS.TS TRAN THỊ THANH ( CHỦ TỊCH HỘI DONG )2 TS NGUYEN MANH TUẦN ( THU KY HỘI DONG )3 TS PHAM VAM HÙNG ( UY VIÊN )

4 TS LE TRỌNG NGHĨA ( UỶ VIÊN )5 PGS.TS VÕ PHAN ( UY VIÊN )

Xác nhận của Chú tịch Hội đồng đánh gia luận văn và Chủ nhiệm Bộ môn sau

khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

a -

-000 -TP HCM, ngay 01 thang 07 nam 2013

NHIEM VU LUAN VAN THAC SI

Ho va tén hoc vién: HOANG ANH TUAN Giới tinh: NamNgày, tháng, năm sinh: Ngày 02 thang 09 năm 1987 Nơi sinh: An GiangChuyên ngành: DIA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MSHV: 12090399Khoá (năm trúng tuyến): 2012

1- TÊN DE TAI:NGHIEN CUU UNG DUNG TUONG COC BAN ON DINH CUA LAY NUOCCONG TRINH NHA MAY NHIET DIEN NGHI SON - THANH HOA

2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DŨNG LUẬN VAN:

> CHUONG 1: TONG QUAN VE ON ĐỊNH CUA CONG TRÌNH TƯỜNG COC

BAN VEN SONG VA KENH DAO> CHUONG 2: CO SO LY THUYET TINH TOAN ON DINH VA BIEN DANGTUONG COC BAN

> CHUONG 3: MO PHONG TINH TOÁN TƯỜNG COC BAN BE TONG COTTHEP DU UNG LUC BANG PHUONG PHAP PHAN TU HUU HAN (FEM)

> CHUONG 4: NGHIEN CUU UNG DUNG TUONG COC BAN ON DINH CUALAY NUOC CONG TRINH NHA MAY NHIET DIEN NGHI SON - THANH HOA

KET LUAN VA KIEN NGHI3- NGAY GIAO NHIEM VU: ngày 01 thang 07 năm 20134- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 22 tháng 11 năm 20135- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: PGS.TS VÕ PHÁNNội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS VÕ PHÁN PGS.TS VÕ PHÁN

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS.NGUYEN MINH TAM

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn quý Thay Cô trong bộ môn địa co nền móng, quýThay Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong ba học ky qua Hômnay, với những dòng chữ này, em xin bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất

Em xin chân thành cám ơn Thay PGS TS Võ Phan, người Thay đã tận tìnhhướng dẫn, giúp em đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thứcquý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu của em

Em xin chân thành cám ơn các Thầy PGS TS Châu Ngọc Ấn, TS ĐỗThanh Hải, TS Lê Trọng Nghĩa, TS Trần Tuấn Anh, TS Bùi Trường Sơn,TS Nguyễn Minh Tâm, TS Trần Xuân Thọ và các thầy cô trong bộ môn Địa cơ— Nền móng day nhiệt huyết và lòng yêu nghề, đã tạo điều kiện tốt nhất cho em họctập và nghiên cứu khoa học, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho em nhiều tưliệu cần thiết

Xin chân thành cám ơn các Ban chủ nhiệm khoa Kỹ Thuật Xây Dựng,Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho emtrong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng xin cam ơn đến gia đình, người thân, bạn bè va đồng nghiệp đãgiúp đỡ dé luận văn được hoàn thành

Một lan nữa xin gửi đến Quý Thay, Cô và Gia đình lòng biét ơn sâu sắc

TP Hô Chí Minh, 20 tháng 11 năm 2013

Học viên

HOÀNG ANH TUẦN

dụng để bảo vệ các công trình ven sông, kênh dẫn nước kết hợp với việc chống xóilở bờ sông

Dat nước ta ngày nay đang ở giai đọan mở cửa, đã chế tạo và ứng dụng phổbiến công nghệ cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực của Nhật Bản vào các công trìnhven sông như Bà Rịa - Vũng Tàu, Rạch Giá, Hà Tiên - Kiên Giang, Bạc Liêu, Đồng

Nai và các công trình kênh dẫn nước cho nhà máy nhiệt điện , thủy điện như nhà máy nhiệtđiện Nghĩ Son - Thanh Hóa, nha máy nhiệt điện Phú Mỹ [rong tương lai, tường cọc bản bêtông cốt thép dự ứng lực sẽ dan thay thé cho các công nghệ cọc bản bê tông cốt théptruyền thống đã quá xưa cũ

Thông qua việc nghiên cứu về lý thuyết ôn định tường cọc bản và mô phỏngbăng phương pháp phan tử hữu hạn Luận văn với dé tài “ Nghiên cứu ứng dụngtường cọc bản on định cửa lay nước công trình nhà máy nhiệt điện Nghỉ Sơn —Thanh Hóa” kiêm tra tính toán thiết kế tường cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực,phân tích sự làm việc đồng thời giữa tường cọc bản, hệ neo và lưới vải địa kỹ thuậtdé tính toán 6n định và biến dạng hệ tường cọc bản

Tìm hiểu ưu nhược điểm của các giải pháp neo khác nhau đã được ứng dụngtại vi trí cửa lẫy nước công trình nhà máy nhiệt điện Nghĩ Sơn — Thanh Hóa Sosánh kết quả chuyến vị tính toán với quan trắc thực tế của công trình Phân tíchđánh giá kết quả thu được nhằm kiến nghị các giải pháp an toàn, kinh tế trong dau

tư.

The sheet pile wall is the special case of the earth retaining structures whichis often used to protect constructions located on riverside combining with the riverbank eroding resistance.

Nowadays, our home country is at the opening stage; the Japanesetechnology of prestressed concrete sheet piles is popularly manufactured andapplied to the constructions located at river bank in some areas such as: Ba Ria —Vung Tau city, Rach Gia, Ha Tien - Kien Giang province, Bac Lieu province, DongNai And canal works for power plants, hydroelectric power plants, such as NghĩSon — Thanh Hoa, Phu My power plants In the future, the technology of prestressedconcrete sheet piles will grdually takes the place of the traditional technology ofreinforced concrete sheet piles which is very out of date.

Through the study of pile stability theory and simulation by the finiteelement method Thesis entitled, " The research of applications of the sheet pilewall which protects stable Nghi Son - Thanh Hoa thermal power’s intake" checkdesign calculations wall reinforced concrete piles prestressed, analyzing the worksimultaneously between the pile, the anchor and geotextile grid to calculate stabilityand deformation piles walls.

Learn the advantages and disadvantages of the different solutions wereanchored in position application intake works Nghi Son Thermal Power Plant -Thanh Hoa Compare the results with the calculated displacement monitoring of theactual works Analyze and evaluate the results obtained in order to proposesolutions to safety, economic investment.

TOM TAT LUẬN VĂN G1211 1 111111111111 5151511115111 11111111111 rrree iviABSITREAC” nọ nọ nọ VIIII/1819305 9 ỮÕƯƠỊƠƠƠ IVMỤC LUC HÌNH - - s11 91 21 E5 911191 1E 119911 911121011 111g ni viiiMỤC LUC BANG G1 519151111 51110111111 1121111 111112 ng ng ru xiiÿ/I90970007 |1 Tính cấp thiết của để tài ¿5-5-5623 St S33 1231122121111 21 1111101111111 |2 Nội dung nghiÊn CỨU - << 5G 1300000 0.0 nọ l3 Phương pháp nghiÊn CỨU - (<< 1 133391100101 119 09911 ng l4 Tính khoa học và thực tiễn của dé tài - s6 s3 3v EeEseekeeseree 25 Hạn chế của dé tầi - - - s - stxSE51911 91 E5 919151 1 3 91111910 1111111111 11g ri 2CHƯƠNG I : TONG QUAN VE ON ĐỊNH CUA CONG TRÌNH TƯỜNG COCBAN VEN SONG VA KENH ĐÁO LG TQ HH 31.1 Đặt vấn đỀ - c1 n 1H11 T ng HT TH TT HT TH ng nọ 3

1.3 Các dạng tường cọc DAN - - - - - << << HH ng 51.3.1 Các dạng tường cọc ban bảo vệ cơng trình ven sơng, kênh dao 51.3.1.1 Tường cọc bản nhựa - - 000 ng ng 61.3.1.2 Tường coc bản bang thép - ¿2 5222 2tSE St E 22A EEEErrrrrerred 71.3.1.3 Tường cọc bản bêtơng cốt thép dự ứng lực - + 5 5s+s+cscs+ssxscs2 81.3.2 Cac dang neo trong tường cọc bản s99 9 011 1 1 re 141.4 Ơn định của tường cọc bản ven sơng - + 25552252 e+E+E£xvterrerrerered 141.5 Biện pháp thi cơng cọc ban dự ứng lực tại cơng trình nha máy nhiệt điệnNghĩ Sơn - Thanh Hĩa - - G G Q10 ke 16

1.5.1 Những nét chính của phương pháp phun nước áp lực - 161.5.1.1 UU điỂm - 5< 6S 1 1 1 313 1115151111 1111111111 11010110111 0111 01.11111111 y0 171.5.1.2 Nhược điỂm ¿ - - 5< S221 1 1 11 111111151111 11 1101 11111110101 0170111011176 171.5.2 Nguyên lý vận hành và thiết bị ¿- ¿62+ E2E+EEEEeErkrkerrkrrerred 181.5.2.1 Nguyên lý vận hànhh - - << 10000 re 181.5.2.2 Thiết bị thi CONG -¿-¿- E222 S121 1 1515 5112111511 5111101111111 11 11110 y6 181.5.2.3 Lựa chon áp lực phun va lưu lượng nước - «<< xss 201.6 Nhận XếL - c2 1 E1 1115151111211 1111511 1111511111511 11 0511111511110 111111 re 22CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ON ĐỊNH VÀ BIEN DẠNGTUONG COC BAN 1 232.1 Áp lực đất lên tường Cha o.ececcccccccsesesscsesessesssessesessssesesscsesesseseseessssseseeseses 232.1.1 Lý thuyết Mohr-Rankine - +2 + 22+ E+E+E£EE£ESEEEEEEEEErErkrkerkrerrees 232.1.1.1 Áp lực đất chủ động ¿ - - 522221 1 E2 E1 1111121111111 1101111111 te 232.1.1.2 Áp lực đất bị động + + c5 t2 SE 1 121511131111 111111 1111111111101 cy 242.1.2 Lý thuyết COulOmb ¿+ + 2% 5% SE£E£EE£EEE 332121111121 111 2111132 242.1.2.1 Áp lực đất chủ động ¿ - - +52 S221 1 1E 1111111111111 011111111111 ty 252.1.2.2 Áp lực đất bị động + + SE tt S313 121511111111 111111 1111110111101 cv 272.2 Sự làm việc của tường COC DAN - - «c9 re 292.2.1 Phương pháp 1: Dựa vào lý thuyết áp lực đất tác dụng lên tường chắn củaCoulomb (lý thuyết cân bằng giới hạn)), - + 2522252 Sz‡E+EEvxeErkrkerereereee 292.2.2 Phương pháp 2: Xem tường cọc bản là dầm đàn hồi biến dạng cục bộ theophương ngang (lý thuyết tính dam đàn hồi theo hệ số nền Winkler) 292.3 Phân tích biến dạng của tường cọc bản trên nền đất yếu ven sông 332.3.1 Đối với tường cọc bản không neo : - 2 2522252 £*+E+Ecxcterereereee 332.3.2 Đối với tường cọc bản có 1 NCO? ¿2555225 e+tvEEvxeErkrkerereereee 33

2.4 Xác định ap lực ngang tác dung lên tường cọc bản: «««+- 342.4.1 Bài toán 1: Tường cọc bản không CÓ n€O - - S S11 9k re 352.4.2 Bài toán 2: Tường cọc bản CO I€O - G00 ng re 382.5 Kiém tra 6n dinh tường COC bảïn - - G999 0n vớ 4I2.5.1 Kiểm tra 6n định trượt phẳng của tường chắn -55©ccscs+cze 4]2.5.2 Kiểm tra 6n định trượt Saut cccccccecescssececececessesecscsceseesevscececevevececeevevacees 422.6 Nhận XẾT - SH TH re 42CHƯƠNG 3 : MO PHONG TÍNH TOÁN TƯỜNG COC BẢN BE TONG COTTHÉP DU UNG LUC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHAN TU HỮU HAN (FEM) 433.1 Khái niệm về phương pháp phan tử hữu han 55- +5 +2 £2+s+s+s+2 433.2 Trình tự phân tích bai toán theo phương pháp phan tử hữu hạn 443.3 Mô hình Mohr - Coulomb: - - c - c2 113001111031 111 1113 111 11v ng 463.4 Mô hình Hardening SOIÌ - - - - << 1000 0n nọ ng 463.5 Ứng xử thoát nước và không thoát nưỚc ¿+ + + + s+x+ce+s+xerersrree 513.6 Các chỉ tiêu của dat nền va phương pháp xác định - 2 5555: 523⁄7 Nhận XÉ( .- 5S 1 1 1 1211151513111 1115111111 01151101 0111101010101 11 01011 cv 54CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CUU UNG DUNG TƯỜNG COC BẢN ON ĐỊNH CUALÂY NƯỚC CÔNG TRÌNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGHI SƠN - THANHHOA 0 554.1 Đặt vấn đỀ - -G- cv HT 112g 110111 0T Hung ng 554.2 Giới thiệu về công trình . ¿5+ 2+2 SE2E£E2EEEEEEEEEEEEEEErrkrkerrkrrerrred 554.3 Đặc điểm địa chất CONG Crim 4 594.4 Thông số tinh toán trong phan MEM Plaxis c.ccccccesssssseseseseesesssessesssesseseseees 614.4.1 Chọn so bộ kích thưỚC COC? 1333131111111 1 1111111111115 xe 614.4.2 Thông số đất nên và tải trọng tác dụng: ¿555cc ccccsrcrerrsrered 614.5 Mô hình mồ phỏng: << 5G 10000 0 0 ke 63

4.5.1 Hệ kết cau neo giữ bang cọc chống 35x35 CML cecescssssessesesesssseseeseseseeeseseees 634.5.2 Hệ kết cau neo giữ bang cọc neo 35x35cm kết hợp thanh neo @50: 664.6 Két qua tinh todn 8n Ö5 694.6.1 Hệ kết cau neo giữ bang cọc chống 35x35cm: ¿5-5 52 cscc+cecs¿694.6.2 Hệ kết cau neo giữ bang cọc neo 35x35cm kết hợp thanh neo $50: 774-7 So sánh kết quả phân tích bằng phần tử hữu hạn và quan trắc hiện trường 85KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, G- G- + E113 9128 x11 126 1111 rvrvei 89TÀI LIEU THAM KHẢO - 6s 33% E56 9191 91 3E E112 112129 vn gi 901

MUC LUC HINH

Hình 1.1 Sat lở dé kè hữu Sông Mã — thành phố Thanh Hóa -. 3

Hình 1.2 Tường cọc bản nhựa bờ Kè -G G1 SH re 6Hình 1.3 Một loại tường cọc bản nhựa theo tiêu chuan ASTM (don vi inches) 6

Hình 1.4 Một số hình dạng và liên kết của tường cọc bản bang thép_ 8

Hình 1.5 Cừ thép dùng làm tường cọc bản -Ă Ăn ng 8Hình 1.6 Một số giải pháp ứng dụng tường cọc bản BTCT dự ứng lực 10

Hình 1.7 Các dạng mặt cat tường cọc ban bêtông cốt thép - 25-5: IIHình 1.8 Tường cọc bản bêtông cốt thép dự ứng lực - - 2 + s+cecscscsee IIHình 1.9 Tường cọc bản có neo và không neO - s s21 kcee 12Hình 1.10 Bờ kè Thị xã Thủ Dau Một - tinh Binh Dương . 12

Hình 1.11 Công trình nhà máy nhiệt điện Kiên Lương - tỉnh Kiên Giang 13

Hình 1.12 Bo kè cảng Holcim - tỉnh Ba Rịa - Vũng Tau: cọc bản SW500 13

Hình 1.13 Cac dang neo trong tường cọc DAN H91 1 ke 14Hình 1.14 Tường cọc bản bị mat 6n định do bị trượt SAU -c-s <5: 15Hình 1.15 Tường cọc bản mat 6n định do chiều sâu ngàm không đủ 15

Hình 1.16 Tường cọc ban bi phá hoại do bị gay ĂĂ TS eee 16Hình 1.17 Tường cọc ban bị phá hoại do neO - c1 1 re 16Hình 1.18 Nguyên lý vận hành của phương pháp phun nước áp lực 18

Hình 1.19 Bồ trí ông phun nước áp lực cao cho cọc bản BTCT dự ứng lực 20

Hình 1.20 Thi công ống phun nước áp lực cao tại Nhiệt Điện Nghi Sơn 21

Hình 1.21 Thị công hạ coc bản dự ứng lực tại Nhiệt Điện Nghĩ Son 21Hình 2.1 Can bang Mohr-Rankine (chủ động) «00 eeeeeeseccceeeeesneneeeeeeeesesnneeeeeees 293Hinh 2.2 Can bang Mohr-Rankine (bị động) ec seeceessssnecceeceeceseenneeeeceeeeesnneeeeeees 24Hình 2.3 Tính toán áp lực đất chủ động theo Coulomb .- 25 +52 s+s+5ze: 25

Hình 2.4 Biểu đồ áp lực đất tác dụng lên tường theo lý thuyết Coulomb 29

Hình 2.5 Mô hình tính toán tường cọc bản với nên biến dạng cục bộ 30

Hình 2.6 Các sơ đồ biến dạng có thể có của cọc bản, không neo, đóng ven sông 33

Hình 2.7 Các sơ đỗ biến dạng có thé có của cọc bản I neo, đóng ven sông 34

Hình 2.8 Sơ đồ tính tường cọc bản trong nên - ¿5-5552 s+xcecevxerererreei 35Hình 2.9 Biểu đỗ độ võng và moment của tường cọc bản có neo - 39

Hình 2.10 Sơ đồ tính tường cọc bản trong đất có neo . - ¿5s sex 39Hình 3.1 Dạng hình học đơn giản của các phân tử ¿5-55 + s+c+cscsceee 44Hình 3.2 Vòng tròn ứng suất tại ngưỡng dẻo; tiếp tuyến của đường bao Coulumb47Hình 3.3 Quan hệ ứng suất - biến dạng của tải ban đầu trong thí nghiệm nén ba trục¬ 48Hình 3.4 Đường bao phá hoại của mô hình Hardening soil trên mặt ứng suất chính¬ 49Hình 3.5 Z7“ trong thí nghiệm oedemeter - s5 + 3+ E3 *+eEeeeeereserreees 50Hình 4.1 Tổng thé trung tâm nhiệt điện Nghi Sơn - Thanh Hóa 56

Hình 4.2 Mặt bang kênh lấy nước - - + 25% 2E+E+EEEEESE£E#EEEEEEEE E1 2E rkrree 56Hình 4.2 Mặt cắt ngang cọc bản BTCT dự ứng lực SW600B-1000 57

Hình 4.3 Kết cấu thành biên cửa lay nước km0+0063 đến km0+0193 57

Hình 4.4 Kết cau thành biên cửa lay nước km0+00193 đến km0+085 58

Hình 4.5 Các ụ neo cọc bản dự ứng lực phía sau tường COC -+- 59Hình 4.6 Tiết diện tính toán của cừ SW600-1000 - 2 25552 522c+c+cscrreceee 61Hình 4.7 Mặt cắt 2D mô phong e.cccccccccccscssssescssscsssscsescscsssscsescsssssscsescsesssssseseseens 63

Hình 4.8 Mô hình 3D mô phong - 5 (2 2c 221123132313 1351181151111 xe,63

Hình 4.9 Mặt cắt 2D mô phỏng ¿2 - 52565626 E+E2EEEE2E£EEEEEEEEEEEE E12 2E rerree 64

Hình 4.12 Mô hình 3D mô phỏng - - 5 (62c 2211221323133 E811, 65

Hình 4.18 Mô hình 3D mô phong - 5 5 2 33253323 £*E++eEE+eeEeeeeeeesessrrsa 68

Hình 4.19 Biến dạng đất nền GĐIL ¿- -E-Ek+E+E+ESESEEEEEEEEEEEEEErkrkrkrkrkrkd 69Hình 4.20 Chuyén vị ngang đất nền và cọc GĐI - + 2 c2 ceckctsrsrrrereee 69Hình 4.21 Chuyển vị đứng đất nền và cọc GEĐI_ - sec sEsEskekskrersesed 70Hình 4.22 Nội lực cọc ban dự ứng lực SW600B-1000 GĐI «««« +270Hình 4.23 Chuyển vị ngang coc ban dự ứng lực SW600B-1000 GDI 7lHình 4.24 Biến dạng đất nền G2 ¿- - -Ek SE E5 5E EEEEEEEEEEEEErkrkrkrkd 71Hình 4.25 Chuyén vi ngang đất nền và cọc GD2 weeeeccccsessesesssessssssesesesssesesseseens 72Hình 4.26 Chuyển vị đứng đất nền và cọc G2 - -c s cv EsEskekeksersesed 72Hình 4.27 Nội lực cọc bản dự ứng lực SW600B-1000 GÐ2 s«- 73Hình 4.28 Chuyén vị ngang coc BTCT SW600B-1000 GD2 - 73Hình 4.29 Biến dạng đất nền GD3 G- - E1 E12 5 5 131111 11111 ckrkrkd 74Hình 4.30 Chuyển vị ngang đất nền và cọc GD3 - 2 ccccecxctsrrrrereee 74Hình 4.31 Chuyển vị đứng đất nền và cọc GE3 -Gccs c2 Eskekekrersesed 75Hình 4.32 Nội lực cọc ban dự ứng lực SW600B-1000 GĐ3 75Hình 4.33 Chuyển vị ngang coc ban dự ứng lực SW600B-1000 GD3 76Hình 4.34 Biến dang đất nền G I ¿2E E+E*EEE*E#EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrkrkrkd 77

Hình 4.35 Chuyén vi ngang dat nền và cọc GDI wieceecccccsesseessscssssssesescssseseeseseens 77Hình 4.36 Chuyển vị đứng đất nền và cọc GEĐI_ - sec sEsEskekskrersesed 78Hình 4.37 Nội lực cọc bản dự ứng lực SW600B-1000 GĐI «+2 78Hình 4.38 Chuyển vị ngang coc ban dự ứng lực SW600B-1000 GDI 79Hình 4.39 Biến dạng đất nền G2 - -EE SE E5 5 5151111 11111 EErkrkrki 70Hình 4.40 Chuyén vị ngang đất nền và cọc GD2 - 2 2 c2 Se2xctsrsrrrereet 80Hinh 4.41 Chuyén vi dung đất nền và cọc GD2 vececccccccescssecsstsesessevscessevevscececeseees S0Hình 4.42 Nội lực cọc bản dự ứng lực SW600B-1000 GĐ2 <<<+2 81Hình 4.43 Chuyén vị ngang coc ban dự ứng lực SW600B-1000 GD2 81Hình 4.44 Biến dạng đất nền GD3 ooececccccscscsessssscscscscscscscecscsssesessssssscscsssssesssees 82Hình 4.45 Chuyến vị ngang đất nền và cọc GD3 - ¿c2 cccecxctsrsrrrereee 82Hinh 4.46 Chuyén vi dung đất nền và cọc GD3 vcececcsecessssesscecesescssscecsevecscececeeeeees S3Hình 4.47 Nội lực cọc bản dự ứng lực SW600B-1000 GĐ3 «+ 83Hình 4.48 Chuyén vị ngang coc ban dự ứng lực SW600B-1000 GD3 84Hình 4.49 Mat bang mốc quan trac bên phải cửa lấy nước . - - 85Hình 4.50 Mat bang mốc quan trắc bên trái cửa LAY nước - sec: 86Hình 4.51 Biéu đồ quan trac lún theo phương X c.cccccccsesseessesssesesseseseseseeseseees 87Hình 4.52 Biéu đồ quan trac lún theo phương Y ccccccscseeesesescsseessseseseeseseees 87

MUC LUC BANG

Bảng 1.1 — Thông số liên quan cho đất rời cecccceccccseseesesessesescsesscsesessssesesseseseesesen 20Bảng 1.2 — Thông số liên quan cho đất dính - 2 2 55+5S£2*+E+£+£szxezszxcxeei 20Bang 2.1 — Bảng tra góc ma sát NQOAL Ồ Gv rre 27Bang 3.1 : So sánh giữa 2 mô hình Mohr - Coulomb va Hardening Soil 51Bang 4.1 Thong sỐ kỹ thuật vải dia kỹ thuật cv se, 59Bảng 4.2: Tính chất cơ ly chủ yếu của đất nên công trình - + 55-52: 62Bảng 4.3: Tính chất của cọc bản dự ứng lực và các vật liệu khác sử dụng trong mô00:0 62Bang 4.4: Bang tổng hợp chuyển vị công trình trong các giai đoạn thi công 76Bang 4.5: Hệ số an toàn Msf trong các giai đoạn thi công -5-55+: 76Bảng 4.6: Bang tổng hợp chuyền vị công trình trong các giai đoạn thi công 84Bảng 4.7: Hệ số an toàn Msf trong các giai đoạn thi công 2-5-5-5+: 84Bảng 4.8: Chuyén vi quan trac trong quá trình thi cÔng -. - 2 2 s55: 86Bang 4.9: So sánh giữa tinh toán hệ thống cọc chống và cọc NCO - 88Bảng 4.10: So sánh giữa tính toán va quan trắc hệ thống cọc chống 88Bang 4.11: So sánh giữa tính toán va quan trắc hệ thống COC neo -. - 88

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Từ ngàn xưa các nên văn minh lớn của nhân loại đều tập trung ở lưu vực cácdòng sông như: Sông Nile ở Ai Cập, Sông An ở An Độ, Sông Hoàng Hà ở Trung

Quốc Để mở rộng khu vực sinh sống, phục vụ cho việc tưới tiêu, sinh hoạt, con

người đã biết dẫn những nguồn nước thông qua việc dao những con kênh, rach từrất sớm

Ở Việt Nam khu vực ven sông, các kênh đào dẫn nước, lay nước vào khu

vực canh tác nông nghiệp đã được thi công nhiều Nhưng hiện tượng sạt tường chăn

của khu vực ven song, các kênh dao dẫn nước, lay nước van xảy ra liên tục do nhiềunguyên nhân.

Tường cọc bản là một trong những giải pháp đang được sử dụng để giảiquyết những vấn đề trên và có nhiều phương pháp tính toán đang được sử dụng đốivới giải pháp này Việc nghiên cứu để lựa chọn giải pháp hợp lý cho tường cọc bảncũng như so sánh các phương pháp tính toán để chọn ra kết quả tin cậy là điều hếtsức can thiết

2 Nội dung nghiên cứu> Phân tích sự làm việc giữa tường cọc ban kết hợp với hệ neo để tính toán sựôn định và biến dạng của hệ tường cọc bản

> Đưa ra giải pháp thiết kế sử dụng hệ tường cọc bản bê tông cốt thép dự ứnglực để 6n định cửa lay nước công trình nhà máy nhiệt điện Nghĩ Sơn thuộc xã HảiHà, huyện Tinh Gia, tỉnh Thanh Hoa.

> So sánh kết quả chuyền vị tính toán theo mô phỏng bằng phần mém Plaxisvới quan trắc hiện trường của công trình

3 Phương pháp nghiên cứu

s* Nghiên cứu về lý thuyết:Nghiên cứu các phương pháp phân tích ôn định và biến dạng của tường cocbản dưới tác dụng của tải công trình xung quanh theo các tiêu chuẩn trong và ngoàinước

s* M6 phỏng tính toán bằng phương pháp phan tử hữu hạn:

ứng tại cửa lẫy nước công trình nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn - Thanh Hóa

¢ Quan trắc hiện trường:Quan trắc chuyền vị của công trình thực tế để so sánh với kết quả tính toán.4 Tính khoa học và thực tiễn của đề tài

Chúng ta đã đạt được những thành tựu đáng kể trong cơ học vật rắn biến

dạng và trong phương pháp phan tử hữu hạn Do đó việc nghiên cứu tính toán sự

làm việc đồng thời của tường và đất là một trong những ứng dụng đó, cho ta cái

nhìn khoa học về quá trình hình thành và làm việc của kết cấu (Tường — Đất) từlúc xây tường, đến lúc hoạt động của hệ và đến lúc phá hoại.

Với việc mô phỏng gần sát với điều kiện làm việc của cọc ngoài thực tếsẽ cho ta có thể kiểm soát được trạng thái ứng xử của đất và các nguyên nhân tác

động lên chúng, bằng cách đưa vào các thông số phù hợp

Với việc sử dụng phần mềm ứng dụng tính toán tường cọc bản bằngphương pháp phần tử hữu hạn sẽ là một công cụ đắc lực giúp cho các kỹ sư thiết

kế có thể tìm ra lời giải chính xác hơn, tối ưu hơn và có thể dự đoán các yếu tố

phức tạp ảnh hưởng trong quá trình thi công nhằm giảm nguy cơ gây hại đến công

trình.5 Hạn chế của đề tài

Trong dé tài này tác giả chi đi sâu về mô phỏng tính toán sự 6n định củatường cọc bản trong phạm vi giới hạn của công trình và một số vùng lân cận Cầnthiết có nhiều nghiên cứu thêm về những công trình tương tự để có số liệu đầy đủhơn, nhằm đảm bảo độ tin cậy, từ đó xác định hệ số kinh nghiệm cho từng vùng,từng loại dat dé hiệu chỉnh các thông số trong mô hình tính toán nhằm phù hợp vớiđiều kiện đất nền, và tiệm cận kết quả quan trắc của tường cọc bản ngoài hiệntrường.

CHƯƠNG 1 : TONG QUAN VE ÔN ĐỊNH CUA CÔNG TRÌNHTƯỜNG COC BAN VEN SÔNG VÀ KENH ĐÀO [1] [2] [3] [4] [5]

1.1 Đặt vẫn đề

Hiện tượng mat 6n định bờ kè bảo vệ kênh đào hay ven sông vẫn xảy rathường xuyên do nhiều nguyên nhân, đã gây ra những thiệt hại nghiêm trọng về

người và của, ảnh hưởng đến sản xuất và cuộc sống đồng bào ở khu vực vốn đã

gặp nhiễu khó khăn Đặc biệt là ở khu vực tập trung nhiều kênh rạch, sông ngòichang chit, những khu vực giáp với bờ sông thường tập trung lượng dân cư dong, lànơi giao dịch buôn bán, vận chuyển hàng hóa đường thủy đến các vùng

Hình 1.1 Sat Io đê kè hữu Sông Mã — thành phố Thanh HóaCùng với hiện tượng sạt lở bờ sông liên tiếp xảy ra khi lũ về, khiến chongười dân ở vùng ven sông luôn luôn lo sợ mối nguy hiểm đến tính mạng và thiệthại về tài sản và phải di dời đi nơi khác Những tốn thất về hiện tượng sat lỡ bờsông đã xảy ra trong những thập niên gần đây qua là nặng né và thực sự là lực canlớn nhất đến quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước ta ngày nay

Đề khắc phục hiện tượng sạt lở, tuỳ theo địa chất, địa hình, đặt điểm dòngchảy và tải trọng tác dụng mà nhiều giải pháp tường chắn đã được thực hiện như:tường chắn bêtông cốt thép, tường chắn đất trọng lực thấp, tường bán trọng lực,tường bản góc bêtông cốt thép, bờ kè bằng ro đá, bờ kè bằng thép hình, đê dap

Tường cọc bản, là một dạng đặc biệt của tường chăn đất với mục đích chunglà chịu tải trọng ngang gây ra bởi mặt đất tự nhiên, đất dap, tai trong bén trén Héthống kết cấu bao gồm tường và hệ kết cau chống đở tường (thanh neo, thanhchống, sàn đỡ ), ngoài ra tường còn ngam vào trong đất bên dưới Trong hau hếtcác trường hop, đất vừa gây ra lực tác động lên tường đồng thời vừa là kết cấuchống đỡ hay giữ tường, tạo ra sự dịch chuyển cơ học của hệ kết cau trong đất

Người thiết kế phải biết xác định nội lực và mức độ chuyền dịch của kết cấu.Thông thường, chúng được xác định trong điều kiện làm việc cực hạn Bên cạnh đó,cũng can xác định mức độ chuyền dịch tiềm tang của đất có thể xảy ra trong quátrình thi công kết câu theo thời gian vì sự thoát nước bên trong xuất hiện Do đó,ảnh hưởng của ứng xử đất trong quá trình thi công đến sự làm việc của tường cọcbản là rất lớn do đó cần phải xem xét

Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có tiêu chuẩn thiết kế trong nước cho loạicông trình sử dụng tường cọc bản này, việc kiểm tra 6n định tường vẫn thực hiệntheo các tiêu chuẩn nước ngoài Nhu câu về thiết kế công trình tường cọc bản phùhợp với điều kiện địa chất khu vực là một nhu cầu có thực, việc tìm ra được giảipháp an toàn với chi phí hợp lý là mong muốn của rất nhiều kỹ sư xây dựng hiện

nay.

1.2 Tổng quan về đất yếu

Dat yếu là loại đất không có khả năng tiếp nhận trực tiếp tải trọng từ côngtrình Hiện nay, không có định nghĩa rõ ràng về đất yếu và phần lớn các nước trênthế giới thường thống nhất định nghĩa về nền đất như sau:

e>l c <5 KN/m2

W(%) > 60% @ <10°

IL>1 E < 5000 KN/m?Theo tiéu chuan Viét Nam TCXD 245:2000, dat yéu duoc dinh nghia nhusau: “?è dat yếu nếu ở trạng thái tự nhiên độ dm cua chúng gân bang hoặc cao hongiới hạn chảy, hệ số rong lớn, lực dính C theo cắt nhanh không thoát nước

0.15daN/cm’ trở xuống, góc nội ma sát từ 0° đến 10° hoặc lực dính từ kết quả cốtcánh hiện trường C„< 0.35daN/cm”`

1.3 Cac dang tường cọc bản [1] [2] [3] [4].

Giới thiệu chung :Tường cọc bản nói chung là dùng để chống lại áp lực ngang do đất, nước vàcác tải trọng phía trên gây ra va đạt trạng thái 6n định nhờ sức chống ngang của đấtphía trước tường khi tường cọc bản hạ sâu xuống đất và nhờ các hệ thống neo phíasau tường.

Vật liệu chế tạo tường cọc bản thường là thép hay bê tông cốt thp dự ứng lựctrước Các tiết diện ngang của tường cọc bản rất đa dạng nhằm cho tường có khảnăng chịu uốn cao với diện tích tiết diện ngang nhỏ Tường cọc bản được ứng dụngkhá phô biến trong các công trình cảng, bến tàu, tường chan, đê chắn sóng, tangham các nhà cao tầng

1.3.1 Cac dang tường coc bản bảo vệ công trình ven sông, kênh dao.

Tường cọc bản là loại tường mềm được phân loại theo các cách sau :Theo vật liệu có thể chia thành các dạng sau

+ Tường coc bản nhựa (vinyl sheet piling)+ Tường coc bản thép (steel sheet piling)+ Tường cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực (PC sheet piles)

Hình 1.2 Tường cọc bản nhựa bờ kè [2|Cau tao: Cac tường cọc ban nhựa được nha thiết kế tao ra với nhiều kích thướckhác nhau Có những mắt dé nối giữa các bản nhựa với nhau Có dầm ốp băng gỗ trênđỉnh tường Dé tránh va đập, người ta đóng gia cường thêm cọc gỗ phía ngoài dé chịuva đập của thuyén bè

| 120 120 |

| “| |

Hình 1.3 Một loại tường cọc ban nhựa theo tiêu chuẩn ASTM(don vi inches)[3]

Pham vi sử dụng: Được sử dụng rất đa dạng, có thé sử dụng làm tường kèchăn kênh dao, sông ngòi, bờ đê chan giữ sóng ngoài biển, bờ bao cho công trìnhnhà ở ven sông, thoát nước, xử lý nước thải, vách ngăn

Uu điểm: Có độ bên cao, có thé sử dụng tới 50 năm, giá thành thấp, phù hợpvới môi trường, không bị ảnh hưởng bởi xâm thực nước biến, thi công đơn giản,các khóa liên kết giữa các tâm tường cọc bản nhựa rất khít do đó sự rò rỉ của nướclà không xảy ra.

Nhược điểm : Công nghệ mới, chưa được áp dụng pho biến rộng rãi.1.3.1.2 Tường cọc bản băng thép

Cấu tao: Tường cọc ban chắn đất làm bang thép định hình có tiết diện: hìnhchữ Z, chữ I, hình máng, cir Larsen, thép ống có chiều dài từ 5 + 22m Dam ốp cócau tạo là 2 thanh thép chữ I đặt cao hơn mực nước thi công 0,5m Dam mũ bang bêtông cốt thép có tiết diện hình chữ nhật đồ tại chỗ Các thanh neo bằng thép trònÿ75, Q80 Mũ giữ thanh neo làm dâm bê tông cốt thép

Phạm vi sử dụng: Làm bờ kè có qui mô lớn, làm bến cảng nước sâu cho tàucó trọng tải lớn, bốc dở hàng hóa nặng Xây dựng bảo vệ xói lở khu trung tâm dâncư, bảo vệ các công trình quan trọng ven sông

Ưu điểm: Tuoi thọ cao, tính công nghiệp lắp ghép cao, thi công nhanh Chịuđược những nơi nước có tốc độ dòng chảy lớn, bị ngập lũ sâu

Nhược điểm: Giá thành cao do phải nhập cừ thép định hình từ nước ngoài.Thép bị ăn mòn ở những vùng có nước nhiêm phèn, nhiêm mặn.

Cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực được ứng dụng lần đầu tiên tại ViệtNam khoảng năm 1999 - 2001 tại cụm công trình nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ - tỉnh BàRịa Vũng Tàu, làm kênh dẫn nước giải nhiệt cho nhà máy tuốc bin khí với chiều dài trên1.000m, chiều rộng 45m, chiều sâu 8,7m - với sự giúp đỡ của các nha tu van Nhat Banva đặc biệt sự hướng dan trực tiếp công nghệ thi công lắp đặt của nhà sáng chế racọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực - Tiến sĩ ITOSHIMA Hiện nay kênh này vanbên vững và Nhật đã chuyền giao công nghệ này cho nước ta

Công nghệ cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực có nhiều tính năng vượt trội nhưcường độ chịu lực cao nhờ tiết điện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm tăng độcứng, khả năng chịu lực của cọc bản Do sản xuất tại công xưởng theo quy trình côngnghệ tiên tiễn của Nhật Bản nên chat lượng được kiểm soát chặt chẽ, năng suất cao,chủng loại sản phẩm da dang, đáp ứng theo nhiều dạng công trình có địa hình va địachất khác nhau

Tuổi thọ công trình cũng được nâng cao lên, bởi cọc bản bê tông cốt thép dựứng lực được sản xuất từ những vật liệu có cường độ cao, khả năng chịu lực tốt nêngiảm được rất nhiều trọng lượng vật tư cho công trình, dễ thay thế cọc mới khinhững cọc cũ gặp sự có Hơn nữa, cũng nhờ thép được chống gi, chống ăn mòn, khôngbị oxy hóa trong môi trường nước mặn cũng như nước phèn, chống được thâm thấunhờ sử dung bang vật liệu Vinyl cloride khá bên vững

Ngoài ra, giá thành công nghệ này dễ chấp nhận so với công nghệ truyền thống, thicông dé dàng và chính xác, không can mặt bang rộng, chi cần xà lan và cau, vừa chuyênchở cau kiện vừa ép cọc là có thé thi công được Một ưu điểm nữa là trong xây dựng nhacao tầng dùng móng cọc ép ở các thành phố, có thể dùng cọc bản bê tông cốt thép dựứng lực ép làm tường chắn chung quanh móng, để khi ép cọc, đất không bị dồn vềnhững phía có thé gây hư hại những công trình kế cận như làm nứt tường, sập đô

Cau tao: Coc bản bang bê tông cốt thép dự ứng lực có 3 dạng chính baogồm: Dạng sóng, dạng phăng, dạng mặt phăng/ lõm Sử dụng bê tông cường độ cao60MPa, và sử dụng cốt thép dự ứng lực với đường kính 12,7mm, số lượng tao captùy theo chiều dài loại cọc

Pham vi sw dung: Làm tường kè có qui mô lớn, kênh dân nước, kênh thoátnước, làm bên cảng nước sâu cho tau có trọng tai lớn, bộc do hàng hóa nặng Xâydựng bảo vệ xói lở khu trung tâm dân cư, bảo vệ các công trình quan trọng vensông.

TƯỜNG CHÁN TRÊN TRỤC GIAO THÔNG / RETAINING WALL ON THE TRAFFIC ARTERY

LIEN KET COC VAN VAO DAM MU / BONDING SHEET PILE INTO HEAD BEAM

B=2H

= =

DAM MU

xr 2 4[Ƒ READ BEAMPs

N\ THÉP ĐẠIsg SPIRAL STEEL

-11-Ưu điểm: Tường cọc bản bằng bê tông cốt thép dự ứng lực kết cau bền vững,tudi thọ cao Có thé sử dụng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau Chế tạo cọcvới chiều dài lớn (tối đa 21m), hạn chế mỗi nói, sau khi thi công xong bảo đảm độkín, khít Có khả năng chống xói cao, hạn chế nở hông của đất đắp bên trong

Nhược điểm: Công nghệ chế tạo phức tạp hơn cọc đóng thông thường, thicông đòi hỏi độ chính xác cao, thiết bị thi công hiện đại, giá thành cao hơn cọc đóngtruyền thống có cùng tiết diện

F—=—_——¬

—B_ „ mm rs

am Ẻ t

@ Hiragata-grade-| @ Mizogata-grade-2 t @ Namigata-grade-3

Hình 1.7 Các dang mặt cắt tường cọc bản bêtông cốt thép dự ứng lực

EVERNEW + EVERNEW

Sw46@N8 15 SWSOORR 15NBIDP 24 012093 NDTDP.17 ọ ¡ 2013

KVERNEW

oun lỗNDTDP 24 01 2013

Theo cách giữ tường 6n định: có thé chia thành 2 loại là tường có neo vàtường không neo

a) Tường cọc bản không neo b) Tường cọc bản có neo

Hình 1.9 Tường cọc bản có neo và không neo [2]Các công trình đã áp dụng công nghệ cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực- Bờ kè dọc sông thành phố Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai: cọc ván SW400-500-600 dài 13,2 m.

Hình 1.12 Bo kè cảng Holcim - tỉnh Ba Rịa Vũng Tàu: cọc bản SW500 [1].

1.3.2 Các dang neo trong tường cọc banCác dạng neo sau được sử dụng pho biến trong tường cọc bản:

- Ban neo và dam neo: Ban neo thường là các tam bêtông nỗi với tường bằngcác thanh neo Các thanh neo được chống ăn mòn bằng các lớp sơn hoặc asphaltbảo vệ.

- Thanh neo: Có cau tạo gdm một khối bêtông đúc tại chỗ trong lòng đất vànôi với tường băng các thanh neo hoặc dây cáp chịu kéo.

- Coc neo thăng đứng: sử dụng các thanh neo đê neo tường vào các cọc đóngthăng đứng Dùng cho các trường hợp có lực ngang nhỏ

- Cac dâm neo trên các cọc xiên: Sử dụng thanh neo hoặc cáp neo dé neotường vào các cọc xiên chịu nhô Sử dụng trong các trường hợp có lực ngang lớn.Các dang neo trong tường kè được thé hiện trong hình 1.13

` — TƯỜNG COC BAN

KHOI BETONG NEO TH gàng |GIÀNG "COC NEO

RRA

je

RRR

l |l |l |

c Neo đất d Neo bằng dâm có cọc xiên chống dé

Hình 1.13 Các dạng neo trong tường cọc bản [2]1.4 Ôn định của tường cọc bản ven sông

Các dạng mat 6n định của tường cọc bản được chia thành 3 loại chính sau:

- Mat ồn định do trượt tong thé: trượt sâu, mặt trượt đi qua chân cọc (hình[.14,1.15)

-15 Mất ôn định do phá hoại về kết cau : tường không đủ chịu tai trọng ngang,hệ thong neo không đảm bao, ăn mon vat liệu, xói lở Mat trượt khi đó sé di quathân cọc (hình 1.16, 1.17)

- Mat 6n định do thiên tai

Hình 1.14 Tường coc ban bi mắt ồn định do bị trượt sâu [2]

Mat đất Mar đất

Coc bảnCoc bản

Mast ngạo vết Mat ngạo vết

a) Tường cọc bản không neo b) Tường cọc bản có neoHình 1.15 Tường coc ban mat 6n định do chiều sâu ngàm không đủ [2]

Mat đất Mat đất

Than he by

kếNeo

Mat nạo vết Mlặt ngạo vết7 TERY) ⁄⁄N Mặt nạo vết

a) Phá hoại do neo b) Phá hoại do c) Phá hoại ở gối tựabi trượt thanh kéo bị đứt

Hình 1.17 Tường cọc bản bị phá hoại do neo [2] [3]

1.5 Biện pháp thi công cọc ban dự ứng lực tại công trình nhà máy nhiệt điện

Nghĩ Sơn - Thanh Hóa [5] [6]1.5.1 Những nét chính của phương pháp phun nước áp lực

Trong một chừng mực nao đó, thi công cọc bản bang phương pháp đóng, éphay rung sẽ đạt hiệu quả cao nếu có sự hỗ trợ của công tác phun xói nước (hay phunnước áp lực) Mục đích của việc xói nước là làm giảm sức chịu tải của đất ở mũi

cọc trong quá trình thi công làm cho quá trình đóng, ép hay rung cọc được dễ dàng

Dựa theo áp lực nước phun chia thành hai loại phun nước áp lực thấp từkhoảng 1,5 đến 4 MPa và phương pháp phun nước áp lực cao từ 25 đến 50 MPa.

Hiệu quả của phương pháp phun xói nước :

- Đối với đất rời hạt mịn đến hạt trung, xói nước làm tăng áp lực nướclỗ rỗng cục bộ làm giảm đi ma sát giữa các hat đất;

- Đối với đất rời hạt thô, xói nước làm xáo động các hạt đất đá làmgiảm đi sức kháng mũi trong quá trình hạ cọc;

- Đối với đất dính, xói nước làm giảm lực dính giữa cọc và đất (khôngđạt hiệu quả cao đối với sét cứng)

1.5.1.1 Ưu điểm

- H6 trợ đắc lực cho quá trình thi công cọc bản bằng phương pháp đóng, runghoặc ép thủy lực trong đất không dính từ rất rời đến chặt vừa hay trong đất dínhkhông quá cứng.

- Rút ngắn thời gian hạ cọc và giảm đi những tác động xấu lên cọc do thiết bịthi công hạ cọc gây ra (đặc biệt là hiện tượng bề đầu cọc đối với coc bản bê tông cốtthép hay cong vénh đối với cọc bản thép)

- Ngoài ra, phương pháp này vận hành khá đơn giản và it gây cản trở đến cácthiết bị khác trong quá trình thi công hạ cọc

công trình thi công bằng phương pháp xói nước cần có khoảng cách hợp lý với cáccông trình hiện hữu lân cận.

1.5.2 Nguyên lý vận hành và thiết bị1.5.2.1 Nguyên lý vận hành

Nguyên lý vận hành thiết bị như sau:- Nước được vận chuyển bang bơm dua về bổn chứa, có thé là nước ngâm,nước sông,

- Bơm tao áp sẽ lay nước từ bồn chứa và cung cấp nước áp lực cho quá trìnhhạ cọc Nước sẽ được chia thành nhiều nhánh, số lượng nhánh tùy thuộc vào SỐlượng ống phun lắp đặt trên coc và khả năng của bộ chia nhánh

- Nước áp lực sẽ được cung cấp trong suốt quá trình hạ cọc Áp lực nướcđược tăng dan khi cọc được hạ xuống sâu hon trong đất hoặc có thé giữ nguyên nếuáp lực đó đủ lớn để hạ hết chiều dài cọc Khi cọc đóng gần đến cao độ thiết kế từ0,5 đến Im, tùy thuộc vào điều kiện địa chất và phạm vi ảnh hưởng do xói nước,cần ngưng việc phun nước và chỉ hạ cọc băng đóng, rung hoặc ép thông thường.Điều này rất cần thiết để sức chịu tải ở mũi cọc đảm bảo và cọc được hạ đúng caođộ thiết kế Ngược lại, nếu bỏ qua bước này, cọc sẽ không đạt được cao độ thiết kế,bị lún thêm rất nhiều và sức chịu tải của cọc không đạt yêu cầu do phạm vi đất bêndưới mũi cọc đã bị đánh tơi do xói nước.

Bơm cấp Bồn chứa Bơm tạo Bộ chia nhánh ống xói nước

nước đ nước "| áp lực đặt trong cur d

Hình 1.18 Nguyên lý van hành của phương pháp phun nước áp lực [2] [5] [6]1.5.2.2 Thiết bị thi công

+ Bơm tạo áp lực nước :Bơm tạo áp hiện tại đang dùng ở Việt Nam hầu hết có xuất xứ từ Nhật Bảnvà Trung Quốc Lý tưởng nhất nên dùng loại bơm hồi chuyển (máy bơm kiểu xoay)cho mỗi ông phun Bơm nên được lựa chon theo yêu cầu áp lực phun (không ké tớimat mát ở đầu ống phun)

-19-Lưu lượng nước và áp lực nước phụ thuộc vào loại đất, cụ thể: trong đất cótính thắm, yêu cầu lưu lượng nước cao (120 + 250 lit/phut/6ng) và áp lực nước thấp(khoảng 1 MPa): Trong khi đó, ở đất có tính sét, cần áp lực nước cao hơn (lớn hơnáp lực giới hạn của đất) và lưu lượng nước thấp hơn

+ Bồn chứa nước :Nhiệm vụ của bồn chứa nước là đảm bảo duy trì một lượng nước cần thiết déquá trình thi công không bị gián đoạn Bồn chứa nối giữa máy bơm cấp nước vàmáy bơm tạo áp (hình 1.18) Bồn cần đặt gan vi trí hạ cọc để giảm mat mát lưulượng nước cung cấp trong quá trình phun

+ Ông phun nước áp lựcÔng phun được cấp nước bằng vòi nối từ bơm tạo ap, có thé làm băng théphay nhựa PVC đối với cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực loại tiết diện nhỏ vậnhành với áp lực nước không cao Đối với cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực loạitiết diện lớn dùng áp lực nước cao hay cọc bản thép, tuyệt đối phải dùng loại Ốngphun bằng thép

Số lượng ống phun tùy thuộc vào phạm vi phá hoại mong muốn ở mũi cọc,thông thường từ 2 đến 4 ống, có thé tăng thêm khi cần thiết Vị trí bố trí ống phụthuộc vào tiết diện cọc, phạm vi gây ảnh hưởng cua tia nước và loại cọc Đặc biệt,bố trí ng phun xói nước phải cân xứng dé không làm xiên lệch cọc trong quá trìnhhạ Cụ thé bó trí theo đề xuất như hình 1.19 Trong trường hợp chỉ dùng một ốngphun xói thì đặt tại vị trí giữa cọc Ông phun băng thép phải được bọc nhựa bênngoài hoặc được mạ kẽm để tránh bị ăn mòn khi cọc tiếp xúc thường xuyên trongnước Nếu xét thay mức độ ăn mòn không đáng ké thì không cần xét đến van dénày.

H=940~1200, lắp đặt 6 ống phun

Hình 1.19 Bồ trí ống phun nước áp lực cao cho cọc bản BTCT dự ứng

Iwe[2][5][6]1.5.2.3 Lựa chon áp luc phun va lưu lượng nước

Để lựa chon được áp lực phun phù hop, cần xác định được áp lực giới hạncủa đất nên (thông số pl, kết quả thí nghiệm từ máy nén áp lực ngang) Các thông sốliên quan giữa các thí nghiệm SPT, CPT, nén ngang cho hai loại đất rời và đất dínhcó thé lựa chọn theo bảng 1.1, bang 1.2 [5]

Bang 1.1 — Thông số liên quan cho dat rờiSPT (N30) | CPF,dq, | Thí nghiệm nén ngang, pl | Trạng thái

MPa MPa

-<4 2,5 <02 Rất rời

4+10 |25+75 02~+0,5 Rời

10+30 | 75+15 05+ 15 Chặt vừa30+50 | 15+25 15+2,5 Chat

> 50 > 25 > 2,5 Rat chatBang 1.2 — Thông số liên quan cho đất dính

SPT Thí nghiệm - Cường độ cat

(N30) CPT, qs nén ngang, pl Trang thai không thoát nước

- MPa MPa - kPa<2 < 0,25 <0,15 Rất mềm <20

>30 >40 >20 Cứng > 200

-21-phải khảo sát, phân tích và tính toán một cách kỹ lưỡng Trong điều kiện phát triểncác khu công nghiệp ven sông, bờ kè bảo vệ công trình phải được xét đến dé có thékhai thác hiệu quả công trình Tuy nhiên, khi lựa chọn phương án xây dựng tườngcọc bản vẫn chưa có sự nghiên cứu, so sánh dé tìm giải pháp tối ưu mà thường dựatrên cảm tính của người thiết kế, trong khi điều này đòi hỏi phải đánh giá về chiềusâu lớp đất yếu, tải trọng công trình bên trên, chênh lệch chiều sâu giữa đất trước vàsau lưng tường Việc nghiên cứu giải pháp tường cọc bản để đảm bảo 6n địnhcho các công trình ven bờ trên nên dat yêu là hêt sức can thiệt.

2.1.1.1 Áp lực đất chủ động

_

~~

-~~

Hình 2.1 : Cân bằng Mohr-Rankine (chú động) [1]Ở trạng thái cân bằng giới hạn dẻo ta có:

- Bài toán về tường chăn xem như một bài toán phăng, khi tính toán được

tách ra từng đoạn dai Im dé tính toán

- Lăng thể trượt ABC ở trạng thái cân băng giới hạn dẻo còn nguyên mộtkhối

- Lực dính được phân bó đều trên BC

-25-2.1.2.1 Áp lực đất chủ động

Xem tường là tuyệt đối cứng, đất sau lưng tường là đất rời, đồng nhất, tườngbị trượt theo mặt phăng BC va AB, lăng thé trượt ABC ở trạng thái cân bằng giớihạn.

W - Trọng lượng của lăng thé dat ABCE,- hợp lực của tường chắn dat tác dụng lên khối đấtR - phản lực của khối đất bên ngoài tác dụng lên lăng thể trượt theo mặtphăng BC

@ - góc ma sát trong của đất