LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ NGHIÊN CỨU BẢN CHẤT VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ HIỆN TƯỢNG ĐẤT SỤT TRÊN ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH, ĐOẠN QUA KHU VỰC TÂY NGUYÊN

bộ giáo dục đào tạo Trường đại học giao thông vận tải hà nội Lưu Tùng Lâm Nghiên cứu chất đề xuất biện pháp xử lý tượng đất sụt đường Hồ Chí Minh, đoạn qua khu vực Tây nguyên Ngành: Xây dựng công trình giao thông Mà số: 60 58 30 luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Hà Nội, 2008 giáo dục đào tạo Trường đại học giao thông vận tải hà nội luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu chất đề xuất biện pháp xử lý tượng đất sụt đường Hồ Chí Minh, đoạn qua khu vực Tây nguyên Giáo viên hướng dẫn : TS Doà n Minh Tâm Học viên : Lưu Tùng Lâm Lớp : Xây dựng CTGT - K11 Hà Nội, 2008 Mục lục Chương Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh 1.1 - Giới thiệu dự án đường Hồ Chí Minh 1.1.1- Vị trí đường Hồ Chí Minh 1.1.2- Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật 1.2- Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh Chương Nghiên cứu Bản chất tượng đất sụt 11 đường Hồ Chí Minh đoạn qua khu vực Tây Nguyên 2.1 - Các điều kiện tự nhiên khu vực Tây Nguyên 11 2.1.1 - Vị trí, giới hạn, diện tích 11 2.1.2 - Đặc điểm địa lý tự nhiên 11 2.2 14 Cấu trúc địa chất khu vực Tây Nguyên 2.2.1 Địa tầng 14 2.2.2 Các thành tạo xâm nhập 19 2.2.3 Kiến tạo 21 2.2.4 Một số kết thí nghiệm tiêu lý 23 2.3 Phân loại tượng sụt đất đường Hồ Chí Minh, đoạn qua 28 khu vực Tây Nguyên 2.3.1 Sụt lở 28 2.3.2 Trượt 29 2.3.3 Trôi 30 2.4 Tìm hiểu chất tượng sụt đất đường Hồ Chí Minh, 31 đoạn qua khu vực Tây Nguyên 2.4.1 ảnh hưởng cấu trúc địa chất 31 2.4.2 ảnh hưởng địa hình độ dốc taluy 31 2.4.3 ảnh hưởng nước mặt nước ngầm 33 2.4.4 Bản chất tượng đất sụt đường Hồ Chí Minh, đoạn qua khu 35 vực Tây Nguyên Chương Nghiên cứu Các lý thuyết tính toán đất sụt 38 biện pháp xử lý 3.1 Vấn đề ổn định mái dốc p.pháp tính toán ổn định mái dốc 38 3.1.1 Khái niệm 38 3.1.2 Phương pháp cân giới hạn 41 3.1.3 Phương pháp phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng 77 3.1.4 Phần mềm tính toán 78 3.2 Các giải pháp xử lý 79 3.2.1 Thiết kế hình dạng mái taluy phù hợp 79 3.2.1 Gia cố phòng hộ bề mặt mái dốc 80 3.2.3.Xử lý nước mặt, nước ngầm 81 3.2.4.Bố trí công trình chống đỡ 82 Chương Vận dụng k.quả n.cứu việc thiết kế xử 84 lý đất trượt khu vực Tây Nguyên, đoạn qua đèo lò xo 4.1 Mô tả chung 84 4.2 Tính toán ổn định 84 4.2.1 Nguyên lý tính toán 84 4.2.2 Số liệu đầu vào 84 4.2.3 Các trường hợp tính toán 86 4.2.4 Kết tính toán 86 4.3 Đánh giá hiệu biện pháp xử lý đề xuất lựa chọn phương 88 án tối ưu 4.4 Phương pháp sử dụng tường chắn BTCT 90 4.4.1 Cấu tạo tường chắn BTCT 90 4.4.2 Các bước thi công chủ đạo 90 4.4.3 Kiểm toán tường chắn BTCT cọc khoan nhồi 91 Chương Kết luận kiến nghị 102 5.1 Kết luận 102 5.2 Kiến nghị 103 Tài liệu tham khảo Phụ lục Chương Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh Chương Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh 1.1 - Giới thiệu dự án đường Hồ Chí Minh 1.1.1- Vị trí đường Hồ Chí Minh: Tuyến đường Hồ Chí Minh phát triển với chức hành lang giao thông hạ tầng kỹ thuật quốc gia phía Tây đất nước, trục phát triển kinh tế đô thị, điểm dân cư nông thôn, trục cảnh quan gắn với di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh Đường Hồ Chí Minh kết nối với mạng lưới đường cách thống nhất, cân đối, đảm bảo tính liên hoàn, liên kết loại hình giao thông, tạo thành hệ thống giao thông thông suốt đáp ứng nhu cầu vận chuyển ngày tăng phạm vi quốc gia quốc tế Ngày 3/2/2000, Thủ tướng Chính phủ đà phê duyệt định đầu tư sô 18/2000/QĐTTg việc đầu tư xây dựng công trình Đường Hồ Chí Minh (giai đoạn 1) Theo tổng chiều dài tuyến đường Hồ Chí Minh giai đoạn 2196 Km, nhánh phía Đông dài 1696 Km, nhánh phía Tây dài 500Km Điểm đầu tuyến điểm cuối đường Láng Hòa Lạc Hòa Lạc Hà Tây Điểm cuối tuyến ngà tư Bình Phước thành phố Hồ Chí Minh ( điểm giao cắt quốc lộ 13 với xa lộ Đại Hàn) Đường Hồ Chí Minh giai đoạn qua 16 tỉnh thành: Hà Tây, Hòa Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên- Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Bình Phước, Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh Cụ thể giai đoạn đường Hồ Chí Minh qua địa danh: Hòa Lạc Xuân Mai Ngọc Lạc Tân Kỳ Phố Châu Tân Êp – Khe Ve – Khe G¸t Tõ Khe G¸t trở Đường Hồ Chí Minh chia nhánh: - Nhánh có chiều dài khoảng 364km phía Đông, cách quốc lộ 1A khoảng 10-15km qua địa danh Khe Gát Bùng Cam Lộ Phà Tuần Hải Vân Hà Nha Thạnh Mỹ - Nhánh có chiều dài khoảng 514km, phía Tây qua địa danh Khe Gát đèo U Bò Ngà ba Dân chủ Khe Sanh theo Quốc lộ tới Đăk Rông A Lưới Hiên Thạch Mỹ Từ Thạch Mỹ theo tuyến quy hoạch xa lộ Bắc Nam qua Ngäc Håi – Kon Tum – Pleiku – Bu«n Ma Thuột - Đắk Nông Chơn Thanh Ngà tư Bình Phước Để phát huy hiệu vốn đầu tư, phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế xà hội, đảm bảo an ninh quốc phòng giao thông Bắc Nam liên tục thông suốt, giai đoạn tập trung đầu tư xây dựng đoạn: Xuân Mai Cam Lộ Thạnh Mỹ Ngọc Hồi theo tuyến Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 Chương Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh quy hoạch Đồng thời xây dựng nhánh ( đoạn Khe Gát Khe Sanh Đăk Rông Thạnh Mỹ 1.1.2- Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật: 2.a Các tiêu chuẩn thiết kế: - Tiêu chuẩn thiết kế ®­êng cao tèc TCVN 5729-1997 - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ đường ô tô TCVN 4054-85 - Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 4054-85 - Quy trình thiết kế đường phố, quảng trường đô thị 20TCN 104-93 - Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn Bộ GTVT ban hành năm 1979 - Điều lệ báo hiệu đường 22TCN 237-97 Bộ GTVT 2.b Quy mô dự án: Với địa hình thuận lợi, lưu lượng lớn đường thiết kế theo tiêu chuẩn đường cao tốc TCVN 5129-97, đoạn địa hình khó khăn thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 405498 Quy mô thiết kế đoạn cụ thể sau: Thứ tự I Phân đoạn Đoạn Pác Bó Hòa Lạc Chiều dài Số lµn xe V thiÕt kÕ (km) ( lµn ) (km/h) 402 P¸c Bã – TX Cao B»ng 50 60 TX Cao B»ng – Chỵ Míi 161 40 - 60 Chỵ Míi – Km 192 QL2 78 40-60 KM192 QL2 - §oan Hïng 19 80 §oan Hïng – Ng· Phó Hé 25 80 Ng· Phó Hé – TX Phó Thä 10 80 TX Phó Thä – Cæ TiÕt 13 80 Cæ TiÕt – Trung Hà 11 80 Trung Hà - Sơn Tây 20 80 L­u Tïng L©m – Líp X©y dùng công trình giao thông K11 Chương Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh 10 II Sơn Tây Hòa Lạc Hòa Lạc 15 100 Ngà tư Bình Phước Hòa Lạc – Xu©n Mai 13 80 Xu©n Mai – Chỵ BÕn 29 80 Chỵ BÕn – Xãm Kho 48 60-80 Xãm Kho – L©m La 132 80-100 L©m La – T©n Kú 55 80 T©n Kú – Bïng 266 60-80 Bïng – Cam Lé 122 80 Cam Lộ Hòa Khương 199 80 Hòa Khương – Th¹nh Mü 42 80 10 Th¹nh Mü – Ngäc Håi 162 80 11 Ngäc Håi - §ång Xoài 519 80-100 12 Đồng Xoài Chơn Thành 40 80 13 Chơn Thành Bến Cát 30 100 14 Bến Cát Ngà tư Bình Phước 39 100 500 25-40 Nhánh phía Tây 15 Khe Gát Khe Sanh Đắc Rông Thạnh Mỹ §èi víi cÇu thiÕt kÕ khỉ cÇu b»ng bỊ réng đường, tải trọng thiết kế H30 XB 80 người 300kg/m2 Hệ thông công trình phòng hộ, công trình phụ trợ công trình an toàn giao thông xây dựng theo yêu cầu khai thác tuyến đường Khi thiết kế công trình yêu cầu đảm bảo giao thông thông suốt quanh năm Tuyến ®­êng Hå ChÝ Minh lµ tuyÕn ®­êng rÊt quan träng, sau hoàn thành góp phần đảm bảo giao thông hai miền Nam Bắc, có tác động tích cực tới kinh tế nước, đồng thời mang lại nhiều thuận lợi cho địa phương có tuyến đường qua Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 Chương Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh 1.2- Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh Đối với tuyến đường có tầm quan träng nh­ ®­êng Hå ChÝ Minh, vÊn ®Ị bỊn vững yêu cầu quan trọng trình thi công khai thác tuyến đường Đường Hồ Chí Minh tuyến đường qua vùng địa hình hiểm trở, có mức độ chia cắt mạnh, điều kiện khí hậu thủy văn địa chất phức tạp, đặc biệt khu vực từ Quảng Bình trở vào, tuyến đường chịu ảnh hưởng vùng khí hậu Đông Tây Trường Sơn, nhiều đoạn qua vùng dốc nguy hiểm đèo Đá Đẽo, U Bò, Sa Mù, B2, A Đớt A Tép, đèo Lò Xo, vùng trước đà bị bom đạn cày xới, địa chất lại yếu không ổn định, nhiều cố ổn định đường đà xảy gây nhiều ảnh hưởng cho công tác xây dựng bảo dưỡng tuyến đường Sụt trượt xảy nhiều vị trí tuyến đường với quy mô khác đa dạng, số tiêu biểu vị trí sau: - Đoạn Hương Khê - Tân ấp Khe Ve (Km415+500 Km442+000Km462+000): Tổng số đoạn sụt đất khoảng 20 đoạn, tượng đất sụt chủ yếu sụt trượt trượt đất tầng phủ điểm: Km451+820 Km451+950, Km449+570 - Km 610+000, Km444+319 Km444+344, Km 442B+186 – Km442B+300, Km 442A+700 – Km442A+800, Km442A+460 Km442A+500 Hiện tượng xói sụt đà xảy đoạn Km442B+436 Km442B+476, Km442B+186 Km442B+200 - Đoạn ngà ba Pheo đến Bắc cầu Bùng (Km486+500 Km 545+000): tổng số đoạn đất sụt khoảng 36 đoạn Đất sụt chủ yếu xuất đèo Đá Đẽo Km515+000 Hiện tượng sụt tầng phủ xảy t¹i Km522+800 – Km523+500, Km521+750 – Km521+850, Km518+555 – Km519+000, Km513+200 – Km513+250 HiƯn t­ỵng xãi lë taluy âm đòng suối chảy xói vào đường xuất Km520+150 Km520+210, Km507+125 Km507+300 Nước ngầm hang kastơ chảy làm tràn ngập mặt đường Km500+400 Km500+500 - Đoạn Cầu Xơi Khâm Đức (Km272+900 Km286+000): tổng số đoạn đất sụt khoảng 14 đoạn Chủ yếu đoạn phát sinh hiƯn t­ỵng xãi sơt ( Km273+117 – Km373+175, Km373+813 – Km273+960, Km285+100Km285+218 ) Tại đoạn từ Km295+300 Km295+500 xuất nước ngầm chảy từ mái taluy cao từ 35-40m gây ảnh hưởng lớn đến ổn định mái dốc Hiện tượng xói bề mặt mái dốc xảy đoạn Km291+533 Km291+600 nguyên nhân gây sụt trượt đoạn - Đoạn Khe Gát - đèo U Bò (Km0 Km62 nhánh Tây): tổng số đoạn sụt trượt khoảng 20 đoạn, thĨ nh­: Km15+559.31 – Km15+712.44, Km29+701.72 – Km29+796.28, Km35+685.3 – Km35+915.81, Km35+821.54 – Km35+891.65, Km37+457 – Km37+503.84, Km38+600 – Km38+672.21, Km39+422.37 Km540.6, Km68+593.01 Km68+879.10 đoạn xảy sụt trượt chủ yếu Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 Chương Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh - Đoạn A Đớt - A Tép (Km371 Km420 nhánh Tây): tổng số đoạn sụt trượt khoảng 35 đoạn Sụt trượt taluy dương xảy đoạn: Km384+500 Km384+550, Km386+190 Km396+220, Km398+190 – Km398+210, Km410+500 – Km410+520, Km410+690 – Km410+720, Km413+445 – Km413+550, Km413+820 – Km413+870 HiƯn t­ỵng xãi sơt taluy xt Km401+90 Km401+120, Km415+120 Km415+40 - Đoạn A TÐp – Th¹ch Mü ( Km426 - Km 510 nhánh Tây): tổng số đoạn sụt trượt khoảng 33 đoạn Hiện tượng sụt trượt taluy dương mái dốc đà đánh cấp xảy đoạn: Km426+320 Km426+350, Km432+130 – Km432+290, Km428+500 – Km428+640, Km428+879 – Km428+930, Km502+455 Km502+500, Km507+150 Km507+250 Đoạn Km484+300 Km484+350 dốc không cao, sườn tương đối thoải tượng sụt lở thường xuyên xảy Tại khu vực Cổng Trời Km442+5656 Km442+739, xói bề mặt mái dốc xảy mạnh, tượng xói taluy âm dòng nước chảy xói vào đường xảy vÞ trÝ Km432+800 – Km432+900, Km434+320 – Km434+415, Km445+978 – Km446+100, Km453+533 – Km453+593, Km490+271 – Km490+312 ®e däa sù ổn định đường Tại đoạn Km453+835 Km453+962 xuất nước ngầm nước thấm qua đường - Đoạn Khâm Đức - Đắc Zôn (Km303+000 Km334+000): tổng số điểm sụt trượt khoảng 15 điểm, vị trí đà bố trí cắt xảy sụt trượt đoạn Km309+694 Km309+765, Km309+795 – Km310+35, Km310+227 – Km310+217, Km325+000 – Km325+150 Do ph¶i thiết kế nắn chỉnh tuyến nên tim đường sát mép suối dẫn đến taluy âm bị xói lở - Đoạn Đắc Zôn - Đắc Pét ( Km334+000 Km365+425.29): tổng số đoạn xảy sụt trượt khoảng 20 đoạn Hiện tượng sụt trượt đoạn xảy phức tạp có hầu hết loại hình đất sơt Sơt tr­ỵt chđ u xt hiƯn ë khu vùc đèo Lò Xo vị trí Km334+430 Km334+630, Km336+90 – Km336+257, Km336+620 – Km336+670, Km 337+714 – Km337+790, Km339+639 – Km339+766, Km339+800 – Km339+879, Kn339+917 – Km340+000, Km341+340 – Km341+400, Km334+132 – Km334+225, Km345+89 – Km345+136, Km345+781 – Km345+900 Các khe nứt tách xuất bề mặt mái dốc làm giảm sức kháng cắt đá, đe dọa ổn định mái dốc, tượng xuất hiƯn t¹i Km354+680 – Km354+838, Km334+338 – Km334+393, Km345+200 – Km345+440, Km345+466 Km345+587 Các khe xói đỉnh mái dèc cịng xt hiƯn t¹i Km336+90 – Km336+257, Km337+714 – Km337+790, Km344+338 Km344+393 Trong phạm vi đồ án lựa chọn điểm cụ thể phạm vi đoạn để tiến hành nghiên cứu biện pháp xử lý thĨ L­u Tïng L©m – Líp X©y dùng công trình giao thông K11 Chương Tổng quan tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh Nói chung, có yếu tố tự nhiên đa dạng, điều kiện địa chất thủy văn phức tạp nên tượng sụt trượt đường Hồ Chí Minh đa dạng phổ biến, nguyên nhân phá hoại trạng thái cân tự nhiên mái dốc tác dụng phong hóa, nước, tác động người Qua sè thèng kª ë trªn cã thĨ thÊy tình hình sụt trượt đường Hồ Chí Minh nghiêm trọng đòi hỏi có nghiên cứu xử lý cụ thể Đây tuyến đường quan trọng mở rộng, nâng cấp tưong lai, việc xá đinh xác nguyên nhân gây sụt trượt đề biện pháp xử lý triệt để cần thiết Trong phạm vi đề tài vào nghiên cứu xử lý tượng sụt trượt đường Hồ Chí Minh, đoạn qua khu vực miền Trung Tây Nguyên Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 10 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo chống đỡ công trình chống đỡ phải đảm bảo lớn 1,2 lần áp lực gây trượt Các giải pháp thực như: sử dụng neo giữ khối chân trượt vào phần lại mái dốc, sử dụng ray đóng nhiều hàng kết hợp tường chắn giữ khối trượt chân dốc vị trí tại, sử dụng tường chắn BTCT móng cọc khoan nhồi bền vững, , - Phương pháp dùng neo: Sử dụng hệ thống neo, thép hình thép cường độ cao đóng sâu vào bề mặt mái dốc Quá trình thi công hệ thống neo tiến hành đỉnh mái dốc tiếp tục xuống dÇn KÝch th­íc cđa cèt thÐp phơ thc rÊt nhiều vào tính chất lý đất vào chiều cao mái dốc, vào mặt trượt giả định thiết kế tính toán ổn định tìm Chiều dài neo ngập phần đất ổn định phải đủ lớn để giữ ổn định khối đất trượt chân dốc Để tăng cường sức chịu tải dùng vữa xi măng phun với áp lực cao vào lỗ khoan, vữa xi măng thấm vào vùng đất quanh neo tạo thành bầu neo có đường kính lớn hơn lỗ khoan tăng khả bám neo, làm tăng sức chịu tải neo Nhìn chung phương pháp sử dụng neo có hiệu khó thi công, đòi hỏi trình độ thi công tương đối cao, giá thành thi công đắt - Phương pháp dùng hàng cọc ray đóng thành tường cọc ray để giữ chân mái dốc: Sử dụng ray P38 - P43 đóng chân mái dốc để làm tăng sức kháng cắt mái dốc, đồng thời làm chặt đất, tăng mức độ ổn định mái dốc Chiều dài khoảng cách ray xác định theo tính toán cho tổng sức kháng cắt hệ thống ray lớn lực gây sụt trượt mái dốc, thông thường cự lý tim cọc ray 1m Phương pháp dùng ray dễ thi công giá thành đắt không bền vững lâu dài ray sắt dễ bị han gỉ Biện pháp phù hợp với công trình phục vụ ngành đường sắt tận dụng ray cũ lý - Phương pháp sử dụng tường chắn BTCT móng cọc khoan nhồi: Sử dụng tường chắn chặn chân mái dốc với chiều cao H=4m, tường đặt móng cọc khoan nhồi đường kính D800mm Nhờ tựa móng vững nhờ khối lượng thân tường chắn tạo lực chống trượt cần thiết cân với lực gây trượt Có thể sử dơng cäc ®ãng ®Ĩ thay thÕ cäc khoan nhåi, nhiên cọc đóng thi công với đường kính nhỏ cọc khoan nhồi, sức chống cắt tương ®èi kÐm so víi cäc khoan nhåi, thi c«ng cọc đóng gặp đá mồ côi đất lẫn đá khó đóng tới chiều sâu thiết kế Phía sau lưng tường bố trí tầng lọc ngược cát, sỏi, lỗ thoát nước để cải thiện tiêu lý đất đắp sau lưng tường Qua phân tích, lựa chọn phương pháp sử dụng tường chắn BTCT móng cọc khoan nhồi đặt chân mái dốc làm phương pháp xử lý sụt trượt ®iĨm sơt Km343+900-Km344+047.60 ®­êng Hå ChÝ Minh, ®o¹n qua ®Ìo Lò Xo Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 89 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo 4.4 Phương pháp sử dụng tường chắn BTCT 4.4.1 Cấu tạo tường chắn BTCT Căn vào số liệu khảo sát thực tế điểm sụt trượt Km343+900Km344+047.60 đường Hồ Chí Minh, đoạn qua đèo Lò Xo số liệu tính toán ổn định mái dốc, tiến hành tính toán thiết kế chi tiết phương án xử lý tường chắn bê tông cốt thép móng cọc khoan nhồi Tường chắn bê tông cốt thép thiết kế với chiều cao H=4m, chiều dài L=60m, vật liệu bê tông M250 đổ chỗ Phía sau tường chắn bố trí hệ thống lọc ngược suốt chiều dài tường chắn Nước thu từ tầng lọc ngược thoát rÃnh dọc qua hệ thống ống nhựa PVC đường kính 10cm với khoảng cách 2m có ống, đáy ống cách đỉnh móng 30cm Móng tường chắn đặt móng cọc khoan nhồi đường kính D800mm, chiều sâu cọc H=20m, qua lớp địa chất 2b, 3b, 3c, chân cọc đặt lớp đất 3c Khoảng cách cọc trung bình 2.5m, phạm vi đoạn tường chắn L=10m bố trí cọc khoan nhồi Tường chắn bê tông cốt thép kiểm toán theo khả chịu cắt chịu mô men mặt cắt đỉnh móng tường đáy móng tường Móng cọc khoan nhồi kiểm toán theo khả chịu lực cọc ứng suất cho phép đất chân cọc Cấu tạo sơ đoạn tường chắn dài 10m sau: Mái taluy L=10m H=4m Thân tường BTCT M250 Nền đường 1.5m L1.6m, a2m Đoạn tường Móng tường BTCT M250 D800, L=20m 4.4.2 Các bước thi công chủ đạo Công tác thi công tường chắn móng cọc khoan nhồi bao gồm bước thi công sau: - Giải phóng mặt thi công, tập kết nhân lực, máy móc thiết bị vật liệu đến công trường Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 90 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo - Triển khai san bạt vết nứt sườn đồi, đầm chặt lấp khe nứt để hạn chế nước thấm vào mái dốc - Chuẩn bị mặt thi công hố móng, tường chắn đất, đóng cọc chống vách - Đào hố móng lắp đặt hệ thống ván khuôn - Định vị tim cọc khoan nhồi đáy hố móng - Thi công cọc khoan nhồi theo hồ sơ thiết kế - Đổ bê tông móng tường chắn theo hồ sơ thiết kế - Lắp đặt ống nhựa thoát nước thân tường ván khuôn để đổ bê tông thân tường - Xây dựng tầng lọc ngược phía sau tường, đắp đất đá sau lưng tường theo hồ sơ thiết kế - San sửa lớp đất đắp bề mặt gia cố bề mặt mái dốc - Hoàn thiện vệ sinh 4.4.3 Kiểm toán tường chắn cọc khoan nhồi 1/ Số liệu đầu vào: a/ Số liệu chung: - Tiêu chuẩn thiết kế: Quy trình 79 - Đơn vị: T m, kg cm b/ Vật liệu: - Bê tông tường M250: + Cường độ chịu nén uốn RU=1100T/m2 + Cường độ chịu kéo RK=88T/m2 + Mô đun đàn hồi Eb=2600000T/m2 + Trọng lượng riêng Gb=2.5T/m3 - Cốt thép: + Cường độ Ra=19000T/m2 + Mô đun đàn hồi Ea=21000000T/m2 c/ Đất nền: Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 91 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo - Lớp 1b: + Trọng lượng riêng tự nhiên tn1b=1.83T/m2 + Góc ma sát tiêu chuẩn 1b=9021 + Lực dính c1b=2.3T/m2 + Giới hạn chảy W1b=32% - Lớp 2a: + Trọng lượng riêng tự nhiên tn2a=1.85T/m2 + Góc ma sát tiêu chuẩn 1b=17038 + Lực dính c2b=2.1T/m2 + Giới hạn chảy W1b=35.8% - Lớp 3a: + Trọng lượng riêng tự nhiên tn3a=1.75T/m2 + Góc ma sát tiêu chuẩn 3a=16047 + Lực dính c3a=1.9T/m2 + Giới hạn chảy W3a=38.1% - Lớp 3b: + Trọng lượng riêng tự nhiên tn3b=1.91T/m2 + Góc ma sát tiêu chuẩn 3b=1703 + Lực dính c3b=2.5T/m2 + Giới hạn chảy W3b=38.04% - Lớp 3c: + Trọng lượng riêng tự nhiên tn3c=1.97T/m2 + Góc ma sát tiêu chuẩn 3c=29021 + Lực dính c3c=2.1T/m2 + Giới hạn chảy W3c=37.44% - Đất đắp lưng tường: + Trọng lượng riêng tự nhiên tnd=1.8T/m2 + Góc ma sát tiêu chuẩn tnd=29021 - Kích thước tường chắn tính toán: xem hình vẽ Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 92 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo 1200 500 1200 5500 4000 1200 P1 1500 P2 pa1 P3 800 2500 pa2 800 2/ TÝnh to¸n: a/ áp lực chủ động tác dụng lên tường - áp lực đất chủ động phân bố lên lưng tường tính toán theo công thức sau: pa1=tnd Htg2(45-/2)=2.46T/m áp lực chủ động tác dụng lên lưng tường: Ea=pa1H=4.92T với H chiều cao lưng tường chắn, H=4m - áp lực đất chủ động phân bố lên móng tường tính toán theo công thức sau: pa2=pa1+tnd hmtg2(45-/2)=3.38T/m áp lực chủ động tác dụng lên móng tường: Em=pa2hm=4.38T với hm chiều cao móng tường chắn, hm=1.5m b/ Kiểm toán tường chắn - Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng: Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 93 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo + Đặc trưng hình học mặt cắt: Chiều cao mặt cắt h=1.7m Chiều rộng mặt cắt b=1m Diện tích mặt cắt F=bh=1.7m2 + Tải trọng tác dụng lên tường: áp lực chủ động tác dụng lên lưng tường Ea=4.92T Trọng lượng thân tường P1=5T, P2=6T + Nội lực tác dụng lên tường: Lực dọc tiêu chuẩn: Ntc= P1+P2=11T Lực dọc tính toán: Ntt=1.3Ntc=14.3T Lực cắt tiêu chuẩn: Qtc=Ea=4.92T Lực cắt tính toán: Qtt=1.3Qtc=6.4T Mômen tiêu chuẩn: Mtc= Pi ei =3.86Tm ei - độ lệch tâm lực tác dụng Mômen tính toán: Mtt=1.3Mtc=5.02Tm + Kiểm toán tường theo khả chịu lực tiết diện nghiêng: Khả chịu lực cắt tường phải thỏa mÃn điều kiện: Q đạt Tường đảm bảo khả chịu lực cắt + Kiểm toán tường chắn chịu uốn theo khả chịu lực dọc mômen: * Xác định diện tích cốt thép cần thiết: Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép sau tường a=5cm Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 94 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo Chiều cao có hiệu mặt cắt h0=165cm Hệ số tra bảng A0=0.412 Hệ số mômen tĩnh vùng bê tông chịu nén: A0= M tt =0.002 < A0=0.412 Ru bh02 γ0=0.995 Tra bảng tìm hệ số Từ tìm diện tÝch cèt thÐp cÇn thiÕt Fa= M tt =0.0002m2 Raγh0 Chän cèt thÐp cã ®­êng kÝnh D16, diƯn tÝch 0.0002m2 Số thép cần thiết Chọn số nct= Fa =1 F1thanh n=6 DiÖn tÝch cốt thép bố trí Fct=nctF1thanh=0.00121m2 * Kiểm toán theo khả chịu lực dọc mômen: Ra Fa =0.013 Rubh0 Tính hệ số = Tra bảng tìm hệ số A=0.01 Mômen giới hạn Mgh= ARnbh02 =29.95Tm Vậy Mtt đạt Tường chắn đảm bảo khả chịu uốn theo lực dọc mômen - Kiểm toán mặt cắt đáy móng: + Đặc trưng hình học mặt cắt: Chiều cao mặt cắt h=4.1m Chiều rộng mặt cắt b=1m Diện tích mặt cắt F=bh=4.1m2 + Tải trọng tác dụng lên tường: áp lực chủ động tác dụng lên t­êng Ecd=Ea +Em=9.3T L­u Tïng L©m – Líp X©y dùng công trình giao thông K11 95 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo Trọng lượng thân tường P1=5T, P2=6T, P3=15.38T Trọng lượng đất gờ tường chắn P4=8.64T + Nội lực tác dụng lên tường: Lực dọc tiêu chuẩn: Ntc= P1+P2+P3+P4=35.02T Lực dọc tính toán: Ntt=1.1Ntc=38.52T Lực cắt tiêu chuẩn: Qtc=Ecd=9.3T Lực cắt tính toán: Qtt=1.1Qtc=10.23T Mômen tiêu chuẩn: Mtc= Pi ei =0.89Tm ei - độ lệch tâm lực tác dụng Mômen tính toán: Mtt=1.1Mtc=0.98Tm + Kiểm toán tường theo khả chịu lực tiết diện nghiêng: Khả chịu lực cắt tường phải thỏa mÃn điều kiện: Q đạt Tường đảm bảo khả chịu lực cắt + Kiểm toán tường chắn chịu uốn theo khả chịu lực dọc mômen: * Xác định diện tích cốt thép cần thiết: Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép ®Õn mÐp sau cđa t­êng lµ a=5cm ChiỊu cao cã hiệu mặt cắt h0=405cm Hệ số tra bảng A0=0.412 Hệ số mômen tĩnh vùng bê tông chịu nén: A0= M tt =0.001 < A0=0.412 Ru bh02 L­u Tïng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 96 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo 0=0.995 Tra bảng tìm hệ số Từ tìm diện tích cốt thép cần thiết Fa= M tt =0.000005m2 Raγh0 Chän cèt thÐp cã ®­êng kÝnh D16, diƯn tÝch lµ 0.0002m2 Fa =0.03 F1thanh Sè thÐp cÇn thiÕt nct= Chän sè n=6 DiÖn tÝch cèt thÐp bè trÝ Fct=nctF1thanh=0.00121m2 * Kiểm toán theo khả chịu lực dọc mômen: Ra Fa =0.001 Rubh0 TÝnh hÖ sè α0 = Tra bảng tìm hệ số A=0.01 Mômen giới hạn Mgh= ARnbh02 =180.43Tm Vậy Mtt đạt Tường chắn đảm bảo khả chịu uốn theo lực dọc mômen c/ Kiểm toán móng cọc khoan nhồi: - Sức chịu tải cọc: + Sức chịu tải cọc theo đất nền: Tính theo công thức: Nttdn=m(mRRF+umfifili) Đường kính cọc khoan nhồi D=0.8m m hệ số điều kiện làm viƯc cđa cäc m=0.8 mR, mfi – hƯ sè ®iỊu kiện làm việc đất, mR, mfi=0.7 F diện tÝch tiÕt diƯn ngang ch©n cäc F=πD2/4=0.502m2 u – chu vi cọc u=D=2.512m li chiều dày lớp đất thứ i cäc ®i qua l1=8m, l1=6.4m, l3=5.6m fi – lùc ma sát đơn vị tiêu chuẩn f3=2.9T/m2 f1=2.2T/m2, Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 f2=2.7T/m2, 97 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo R sức kháng tiêu chuẩn chân cọc R=180T/m2 Kết sức chịu tải cọc theo đất Nttdn=122.55T + Sức chịu tải cọc theo ®iĨu kiƯn vËt liƯu: TÝnh theo c«ng thøc: Nttvl=ϕRbFb ϕ - hệ số uốn dọc tra bảng =0.62 Sức chịu tải cọc theo vật liệu Nttv;=342.64T Vậy sức chịu tải tính toán cọc Ntt=122.55T - Kiểm toán khả chịu lực cọc khoan nhồi đất chân cọc: Số cọc trung bình 1m dài tường chắn n=2 cọc Đường kính cọc khoan nhồi D=0.8m Chiều dài cọc khoan nhồi L=20m Chiều dài cọc qua lớp 2b L2b=8m Chiều dài cọc qua lớp 3b L3b=6.4m Chiều dài cọc qua lớp 3c L3b=5.6m Lùc ngang truyÒn xuèng cäc khoan nhåi H=Q/n=5.12T Lùc däc trun xng cäc khoan nhåi V=N/n=19.26T M«men trun xng cäc khoan nhåi M=0.98Tm + TÝnh to¸n cäc khoan nhåi nh­ dầm đàn hồi chịu tải trọng ngang lực dọc: Chia cọc khoan nhồi thành hữu hạn, điểm nút cọc khoan nhồi liên kết gối đàn hồi với đất Độ cứng gối đặc tr­ng b»ng hƯ sè nỊn tÝnh theo c«ng thøc Cz=mz Với m(T/m4) hệ số tra bảng phụ thuộc tính chÊt cđa ®Êt líp ®Êt 2b cã m2b=2000 líp ®Êt 3b cã m2b=4000 líp ®Êt 3c cã m2b=6000 L­u Tïng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 98 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo z chiều sâu nút xét Chia chiều dài cọc qua lớp 2b thành phần tử, chiều dài phần tử 2m Chia chiều dài cọc qua lớp 3b thành phần tử, chiều dài phần tử 2.13m Chia chiều dài cọc qua lớp 3c thành phần tử, chiều dài phần tử 2.8m Hệ số nút phần tử ghi vào bảng sau: Lớp địa chất Tên nút z (m) m (T/m4) Cz 2c 2000 4000 2c 2000 8000 2c 2000 12000 2c 2000 16000 3b 10.13 4000 40520 3b 12.26 4000 49040 3b 14.39 4000 57560 3c 17.19 5000 85950 3c 20 5000 100000 Sö dụng chương trình Sap2000 tính toán nội lực mặt cắt nguy hiểm cọc khoan nhồi thu kết sau: Mômen tính toán Mtt=28.55Tm Lực dọc tính toán N=20.67T Lực cắt tính toán Q=19.48T + Kiểm toán cọc khoan nhồi chịu uốn theo khả chịu lực tiết diện nghiêng: Khả chịu lực cắt cọc khoan nhồi phải thỏa mÃn điều kiện: Q đạt Như cần đặt cốt đai cọc khoan nhồi theo yêu cầu cấu tạo + Kiểm toán cường độ cọc khoan nhồi cấu kiện chịu nén lệch tâm: Cọc khoan nhồi bố trÝ cèt thÐp 16 D24, tỉng diƯn tÝch cèt thÐp sư dơng Fct.=72.38cm2 Mét nưa gãc trung t©m cđa vùng bê tông chịu nén tính theo công thức: = Víi ( Ra Fa + N )π Rn F + ( Ra + Ra ' ) Fct Ra, Ra’: c­êng ®é chÞu nÐn,kÐo cđa cèt thÐp, Ra=Ra’=1900daN/cm2 N: lùc däc xuất tiết diện N=20.67T Rn: cường độ kháng nén bê tông Rn=110daN/cm2 F: diện tích tiết diện bê tông F=5026.55cm2 Thay số tìm =0.6 Tra bảng tìm hệ số không thứ nguyên 0=0.58 Tính 0.8πα0=1.46 VËy ϕ kiĨm to¸n tiÕt diƯn theo trường hợp lệch tâm lớn Kiểm toán theo công thức: Ne01/[RnFr0+(Ra+Ra)Fctra]sin Trong đó: e0 - độ lệch tâm tải trọng e0=M/N+enn (enn - độ lệch tâm ngẫu nhiên) enn=1/25h=3.2cm > e0=141.68cm =1 r0 bán kính trung bình tiết diện, r0=20cm bán kính vòng tròn bè trÝ cèt thÐp, ra=33.5cm VÕ tr¸i cđa biĨu thøc VT=2897440 kgcm VÕ ph¶i cđa biĨu thøc VP=8820686 kgcm VT cọc khoan nhồi đạt yêu cầu chịu lực + Kiểm toán cường độ đất chân cọc khoan nhồi: Lưu Tùng Lâm Lớp Xây dựng công trình giao thông K11 100 Chương Vận dụng kết nghiên cứu việc thiết kế xử lý đất trượt đèo Lò Xo Theo kết chạy chương trình Sap2000, lực dọc vị trí chân cọc N=57.03T DiƯn tÝch tiÕt diƯn ch©n cäc F=5025.55cm2=0.50m2 øng st vị trí chân cọc =N/F=113.5T/m2 Cường độ đất vị trí chân cọc R=180T/m2 Vậy