“Nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định khung vây phục vụ thi công Đập Trụ đỡ ở các sông có cột nước lớn

LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn GS.TS Trương Đình Dụ vạch định hướng khoa học tận tình hướng dẫn tác giả suốt q trình hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường đại học Thủy Lợi giúp đỡ suốt thời gian tác giả học tập nghiên cứu trường Cảm ơn anh chị em Trung tâm công trình đồng ven biển đê điều – Viện Thủy Công - Viện khoa học Thuỷ lợi Việt Nam người sát cánh tác giả trình nghiên cứu Đặc biệt đồng nghiệp thuộc Bộ môn Đập Trụ đỡ, đồng nghiệp thuộc nhóm thực phản biện dự án cống Mương Chuối đóng góp cho tác giả nhiều ý kiến hay cung cấp nhiều thơng tin bổ ích Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình ln quan tâm, động viên, khuyến khích tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả Phạm Đức Hưng BẢN CAM KẾT Họ tên học viên: Phạm Đức Hưng Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định khung vây phục vụ thi công Đập Trụ đỡ sơng có cột nước lớn” Tơi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, tính tốn trung thực, không chép từ nguồn thông tin khác Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật Khoa Nhà trường Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên cao học Phạm Đức Hưng MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1  CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5  1.1 Giới thiệu chung công nghệ Đập trụ đỡ: 5  1.1.1 Hoàn cảnh đời: 5  1.1.2 Kết cấu, nguyên lý làm việc Đập Trụ đỡ : 5  1.1.2.1 Kết cấu Đập trụ đỡ : 5  1.1.2.2 Nguyên lý làm việc : 7  1.1.3 Tình hình ứng dụng thực tế : 7  1.2 Tổng quan khung vây thi công: 9  1.2.1 Khái niệm khung vây thi công : 9  1.2.2 Cấu tạo khung vây: 9  1.2.3 Một số dạng khung vây thi công trụ cầu giao thông: 11  1.2.3.1 Khung vây cọc ván thép truyền thống: 11  1.2.3.2 Khung vây sử dụng cọc ống thép: 16  1.2.3.3 Khung vây cọc ống thép dạng giếng (Móng cọc SPSP) 17  1.2.4 Khung vây thi cơng cơng trình ngăn sơng: 19  1.2.5 Nhận xét: 25  1.3 Những vấn đề nghiên cứu luận văn: 26  CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ KHUNG VÂY PHỤC VỤ THI CÔNG ĐẬP TRỤ ĐỠ Ở CÁC SƠNG CĨ CỘT NƯỚC LỚN 27  2.1 Quy hoạch xây dựng cơng trình ngăn sơng lớn: 27  2.2 Các giải pháp kết cấu khung vây móng Đập trụ đỡ có cột nước sâu: 30  2.2.1 Giải pháp khung vây truyền thống cừ ván thép: 30  2.2.2 Giải pháp kết cấu khung vây cọc ống thép : 31  2.3 Lựa chọn kết cấu khung vây thi cơng móng Đập trụ đỡ cột nước sâu: 31  2.4 Nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định kết cấu khung vây: 32  2.4.1 Sơ đồ kết cấu khung vây cải tiến: 33  2.4.2 Nguyên tắc làm việc phận kết cấu: 33  2.5 Phương pháp tính tốn kết cấu khung vây cừ ván thép [5];[7];[11] : 34  2.5.1 Tải trọng tính tốn: 35  2.5.2 Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy: 35  2.5.3 Tính ổn định chống lật tường cọc ván thép [5];[7];[11] : 36  2.5.4 Tính tốn độ bền phận khung vây [5];[7];[11] : 37  2.5.4.1 Kiểm tra độ bền cọc ván thép: 37  2.5.4.2 Tính tốn vành đai (khung chống): 37  2.5.4.3 Tính tốn chống: 38  2.5.4.4 Tính tốn cọc định vị (cột chống) 38  CHƯƠNG TÍNH TỐN KẾT CẤU KHUNG VÂY CẢI TIẾN CHO CƠNG TRÌNH CỐNG MƯƠNG CHUỐI 41  3.1 Tổng quan cơng trình cống Mương Chuối [8] : 41  3.1.1 Vị trí cơng trình : 41  3.1.2 Tóm tắt nội dung định đầu tư 42  3.1.3 Đặc điểm địa chất cơng trình : 45  3.2 Bố trí tổng thể cơng trình: 51  3.3 Các phương án kết cấu khung vây: 53  3.4 Kết cấu khung vây cải tiến : 54  3.5 Tính toán kiểm tra ổn định kết cấu khung vây cải tiến: 55  3.5.1 Tính tốn chiều dày bê tông bịt đáy: 55  3.5.2 Tính tốn kiểm tra kết cấu khung vây [11]: 59  3.5.2.1 Điều kiện ổn định khung vây: 59  3.5.2.2 Tính tốn lực tác dụng vào khung vây 59  3.5.2.3 Tính tốn ổn định kết cấu khung vây 62  3.5.2.4 Tính tốn ổn định tổng thể khung vây 67  3.6 Đánh giá hiệu kinh tế kỹ thuật khung vây cải tiến khung vây SPSP: 71  CHƯƠNG GIẢI PHÁP THI CÔNG 74  4.1 Trình tự thi công khung vây trụ pin Đập Trụ Đỡ: 74  4.2 Biện pháp thi công cọc ván thép: 77  4.2.1 Cơng nghệ đóng cừ búa rung 77  4.2.1.1 Khái quát cải tiến búa rung 77  4.2.1.2 Cấu tạo búa rung nguyên lý đóng cọc 78  4.2.1.3 Phân loại phương pháp 79  4.2.2 Phương pháp xuyên nén máy nén 80  4.2.2.1 Nguyên lý nén ép 80  4.2.2.2 Các phương pháp nén ép 81  4.2.2.3 Thi công đá cứng 81  4.2.2.4 Phương pháp quản lý thi công 82  4.2.3 Phương pháp nén ép sử dụng mũi khoan 82  4.3 Biện pháp thi cơng đóng cọc ống thép [19] : 82  4.3.1 Phương pháp thi cơng búa đóng: 82  4.3.2 Phương pháp thi công búa rung: 83  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84  1.  Kết luận : 84  2.  Kiến nghị : 85  DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Kết cấu chung Đập trụ đỡ 7  Hình 1-2 Cống Sông Cui – Long An 8  Hình 1-3 Cống ngăn mặn giữ Thảo Long 8  Hình 1-4 Cơng trình cống Biện Nhị 8  Hình 1-5 Cống kiểm sốt triều Nhiêu Lộc – Thị Nghè 9  Hình 1-6 Mặt khung vây 10  Hình 1-7 Cắt ngang khung vây 10  Hình 1-8 Mặt cắt cừ dạng chữ Z 11  Hình 1-9 Mặt cắt cừ dạng chữ U 11  Hình 1-10 Mặt cắt cừ dạng hộp 11  Hình 1-11 Khung vây thi cơng trụ cầu Kiền 12  Hình 1-12 Khung vây thi cơng trụ cầu Đại Phước – Đồng Nai 12  Hình 1-13 Cắt ngang trụ cầu Sơng Mã – Thanh Hóa 13  Hình 1-14 Cắt ngang khung vây trụ cầu Tuyên Sơn – Đà Nẵng 13  Hình 1-15 Một số hình ảnh thi cơng trụ cầu Phú Long 14  Hình 1-16 Một số hình ảnh thi cơng trụ cầu Hàm Lng[6] 15  Hình 1-17 Một số hình dạng vịng vây cọc ống thép 16  Hình 1-18 Một số hình ảnh thi cơng cầu Thanh Trì- Hà Nội [12];[17] 17  Hình 1-19 Cấu tạo móng cọc dạng giếng SPSP 18  Hình 1-20 Thi cơng sà lan dự án cầu Nhật Tân 19  Hình 1-21 đóng cọc ống thép làm vịng vây thi cơng dự án cầu Thanh Trì 19  Hình 1-22 Mặt khung vây trụ cầu Nhật Tân [12];[17] 19  Hình 1-23 Thi cơng trụ cơng trình EMS –Đức [13] 20  Hình 1-24 Khung vây cừ larsen thi công trụ[13] 20  Hình 1-25 Dự án Mose – Venice – Italia [13] 21  Hình 1-26 Khung vây thi công trụ Thảo Long 22  Hình 1-27 Khung vây thi cơng trụ Nhiêu Lộc – Thị Nghè 23  Hình 1-28 Khung vây thi cơng cống Nhà Mát 23  Hình 1-29 Khung vây Cống Bà Đầm C 24  Hình 1-30 Khung vây thi công cống Biện Nhị - tỉnh Cà Mau [21] 25  Hình 2-1 Quy hoạch chống ngập úng khu vực TP Hồ Chí Minh [14] 28  Hình 2-2 Mặt khung vây truyền thống 33  Hình 2-3 Cắt ngang khung vây truyền thống 33  Hình 2-4 Mặt khung vây cải tiến 33  Hình 2-5 Cắt ngang khung vây cải tiến 33  Hình 2-6 Sơ đồ khung vây cọc ván thép [11] 34  Hình 2-7 Sơ đồ tải trọng tác dụng vào vành đai [11] 38  Hình 2-8 Sơ đồ tính tốn vành đai [11] 38  Hình 2-9 Sơ đồ tính tốn cột chống [11] 39  Hình 3-1 Vị trí cống Mương Chuối [8] 41  Hình 3-2 Mặt bố trí cơng Mương Chuối [8] 51  Hình 3-3 Cắt ngang cơng Mương Chuối [8] 52  Hình 3-4 Khung vây cống Mương chuối theo dạng SPSP 53  Hình 3-5 Mặt khung vây cải tiến 55  Hình 3-6 Cắt ngang khung vây cải tiến 55  Hình 3-7 Áp lực dịng chảy 61  Hình 3-8 Áp lực đất chủ bị động 61  Hình 3-9 Áp lực sóng áp lực thủy tĩnh 61  Hình 3-10 Mơ hình tính tốn khung vây 63  Hình 3-11 Ứng suất lớn xuất cừ 64  Hình 3-12 Nội lực khung chống tầng 65  Hình 3-13 Nội lực khung chống tầng 65  Hình 3-14 Nội lực khung chống tầng 65  Hình 3-15 Nội lực khung chống tầng 66  Hình 3-16 Nội lực khung chống tầng 66  Hình 3-17 Mơ hình tính tốn ổn định khung vây 67  Hình 3-18 Biến dạng khung vây biểu đồ lực cừ- văng chống tầng 68  Hình 3-19 Biến dạng khung vây biểu đồ lực cừ- văng chống tầng 68  Hình 3-20 Biến dạng khung vây biểu đồ lực cừ- văng chống tầng 69  Hình 3-21 Biến dạng khung vây biểu đồ lực cừ - văng chống tầng 69  Hình 3-22 Biến dạng khung vây biểu đồ lực cừ - hút tầng 70  Hình 3-23 Biến dạng khung vây hút cạn 70  Hình 4-1 Lắp dựng khung chống K5 74  Hình 4-2 Lắp dựng khung chống K4,K3,K2,K1 74  Hình 4-3 Thi cơng đóng cừ ván thép 75  Hình 4-4 Thi công đổ cát lấp,rải đá hộc 75  Hình 4-5 Thi công đổ bê tông bịt đáy 76  Hình 4-6 Bơm nước khung vây 76  Hình 4-7 Lắp dựng chống chéo 76  Hình 4-8 Thi cơng bệ trụ pin 77  Hình 4-9 Thi cơng thân trụ pin 77  Hình 4-10 Cấu tạo búa rung đóng cừ ván thép [19] 78  Hình 4-11 Búa rung không sử dụng công nghệ hỗ trợ [19] 79  Hình 4-12 Búa rung sử dụng cắt tia nước phun cao áp 80  Hình 4-13 Hạ cọc ván thép phương pháp nén ép [19] 80  Hình 4-14 Đóng cọc ơng thép búa Diezel 83  Hình 4-15 Hạ cọc ống thép búa rung 83  DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Quy mô cơng trình theo quy hoạch chống ngập úng TP HCM [14] 29  Bảng 3-1 Thơng số thiết kế cơng trình cống Mương Chuối [8] 43  Bảng 3-2 Bảng thông số lý lớp [8] 47  Bảng 3-3 Tính chất lý địa chất Ví trí Cống [8] 50  Bảng 3-4 Các thông số nén ba trục nén đơn cho cống 50  Bảng 3-5 Đặc trưng kỹ thuật cọc cừ ván thép Larsen SP V 54  Bảng 3-6 Cường độ chịu lực cho phép cọc cừ ván thép 54  PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài: Biến đổi khí hậu thách thức mà người trái đất phải đương đầu, ảnh hưởng tới tất vấn đề xã hội, tới tất quốc gia như: tác động tới yếu tố tự nhiên, môi trường, phát triển kinh tế (trong nơng – lâm nghiệp ảnh hưởng nhiều nhất), đời sống – xã hội….[8] (a) Ngập lụt triều cường (b) Lúa chết nhiễm mặn (c) Thiếu nguồn nước (d) Diện tích đất liền bị thu hẹp Tác động nặng nề biến đổi khí hậu Việt Nam [8] Nhiều kết nghiên cứu dự báo giới cho biết rằng, ĐBSCL biến đổi khí hậu gây cạn kiệt mùa khơ, làm giảm nguồn nước tới 30 – 40%, gây tăng lũ lụt mùa mưa 30% đặc biệt gây nước biển dâng nguy hiểm Cũng theo dự báo giới, Việt Nam năm nước chịu ảnh hưởng nhiều nước biển dâng, 50 năm nước biển dâng lên 75cm làm ngập nhiều vùng đất 80 có hiệu giảm độ rung tiếng ồn đáng kể Phương pháp búa rung áp dụng cho đất có giá trị N nhỏ 50 Người ta sử dụng loại máy búa rung áp lực dầu với máy móc cần thiết cần cẩu búa rung (nhóm thiết bị tiêu chuẩn búa rung), phương pháp sử dụng đa với máy móc sẵn có Hình 4-12 Búa rung sử dụng cắt tia nước phun cao áp 4.2.2 Phương pháp xuyên nén máy nén 4.2.2.1 Nguyên lý nén ép Đối với việc đưa cọc ván thép xuống lịng đất mà khơng gây rung động hay tiếng ồn, cần phải có cấu kháng lại tải trọng tĩnh lớn sức kháng xuyên phản lực tác dụng Do máy nén ép có nguyên lý kẹp lấy số cọc ván thép đóng vào lòng đất làm phản lực, xuyên cọc ván thép vào lòng đất tải trọng tĩnh nhờ áp lực dầu Hình 4-13 Hạ cọc ván thép phương pháp nén ép [19] 81 4.2.2.2 Các phương pháp nén ép Máy nén ép yêu cầu phản lực lên cọc ván thép thi cơng trước, có khả kẹp lấy cọc ván thép thi công, vừa tự chạy vừa tiến hành công tác liên tục Phát triển nguyên lý này, phương pháp hệ thống GPR hồn thành tồn q trình cần thiết cọc thi công kết cấu tường liên tục (từ năm 1982) Nhờ có việc tiến hành vận chuyển, treo ép cọc ván thép toàn đầu cọc nên cực tiểu hố phạm vi ảnh hưởng cơng trình chiều rộng máy thi cơng cọc ván thép Do đó, khu vực đất xung quanh nước, đất nghiêng, đất không phẳng hay đất bị hạn chế, không cần cầu tạm hay đường công vụ, không gây ảnh hưởng tới mơi trường xung quanh hay trầm tích sơng, tiến hành thi cơng kết cấu thể tường với mục đích ban đầu cách hợp lý Đối với việc xây dựng cầu dầm hay tăng cường chống động đất trụ cầu có phần bị hạn chế không gian mạnh, máy rung tịnh không chuyên dụng chiếm khơng gian cực thấp (từ năm 1085) có khả thi công không cản trở giao thông 4.2.2.3 Thi cơng đá cứng Đối với có giá trị N lớn từ 25-50, đặc biệt đất cát hay thi công cọc dài, người ta sử dụng phương pháp phun nước Hệ thống phun eco máy nén ép chuyên dụng nối liên tục động tác ép nén điều tiết tự động lượng phun ra, hạn chế tối thiểu ảnh hưởng đất đồng thời hạn chế tối thiểu tài nguyên Đối với đất cứng có giá trị N vượt 50 đá dăm, đá cuội hay đá tảng dựa vào máy rung phá sử dụng lý thuyết khơng có lõi (từ năm 1997) phương pháp dọn đất cứng thích hợp Bằng máy nén ép thiết bị điều khiển thể, đào thẳng xuống mũi cọc, điều khiển xuất bầu áp lực nén kéo nhổ mũi khoan tức thời, đồng thời xuyên cọc vào lòng đât cho lấp đầy lỗ Đường kính đào hạn chế nhỏ nên lượng đất thải vừa giảm thiểu ảnh hưởng tới môi trường vừa giảm ảnh hưởng sức kháng xuyên Tuỳ thuộc vào phương pháp dọn đất cứng mà áp lực nén cọc ván thép lên đá phân loại cho đá cứng loại I, loại II, loại trung đá dăm, đá cuội hay đá tảng 82 4.2.2.4 Phương pháp quản lý thi cơng Bằng ngun lý nén, nhờ có tác dụng tải trọng tĩnh lên đầu cọc ứng lực kháng xuyên nên cọc trở thành cọc thí nghiệm chất tải Do máy nén ép phân tích loại số liệu đo tự động chương trình chuyên dụng (hệ thống quản lý nén ép, từ năm 2002), nhờ việc nắm tình trạng xuyên lòng đất hay sức chịu tải cọc ván thép thời gian thực nên tiến hành quản lý chất lượng sản phẩm cách thức 4.2.3 Phương pháp nén ép sử dụng mũi khoan Phương pháp nén ép sử dụng mũi khoan đất phương pháp khơng cần máy chun dụng, nói chung cấu thành từ máy đóng cọc kiểu điểm, mũi khoan đất dễ dàng tháo lắp, có đặc điểm sau: Có thể thi cơng giảm độ rung tiếng ồn Phạm vi áp dụng rộng rãi cho loại đất Tiến hành công tác thi công nén ép không sử dụng khoan tuỳ trường hợp ứng với điều kiện địa chất điều kiện thi công Có thể tiêm vữa từ mũi xoắn hố cứng đất 4.3 Biện pháp thi cơng đóng cọc ống thép [19] Thi công cọc ống thép phân thành hai phương pháp đóng cọc (sử dụng búa đóng phương pháp sử dụng búa rung) nhúng cọc (gồm có phương pháp đào trong, xi măng đất phương pháp xoay) Những phương pháp lựa chọn cân nhắc tới điều kiện đất thi công, điều kiện môi trường ngoại vi, lực chống chịu cần thiết 4.3.1 Phương pháp thi công búa đóng 83 Theo phương pháp sử dụng búa đóng, đơn vị thi cơng sử dụng phương tiện đóng cọc, búa, miếng đệm, thiết bị đầu ống Phương pháp thường lựa chọn cho q trình thi cơng hệ cọc dài với đường kính lớn Hình 4-14 Đóng cọc ơng thép búa Diezel 4.3.2 Phương pháp thi công búa rung Bên cạnh sử dụng búa đóng, phương pháp búa rung lại vận hành theo chế, đó, tải trọng lớn đặt lệch tâm gắn vào nhiều trục xoay theo hướng đối lập với chế đẳng vị, tạo rung động 10 - 40 vòng theo phương thẳng đứng tác Hình 4-15 Hạ cọc ống thép búa rung động lên cọc Ưu điểm phương pháp tạo tiếng ồn, giảm chấn rung ứng dụng thi công khu vực yêu cầu giảm thiểu tối đa tác động tới khu vực lân cận 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Khung vây kết cấu vĩnh cửu Đập Trụ đỡ, cơng trình phụ tạm giai đoạn thi cơng, tạo khơng gian khơ lịng sơng để xây dựng trụ độc lập Đập Trụ đỡ Vì mà khung vây thi cơng yếu tố định đến thành công Đập trụ đỡ Đặc biệt sông sâu, khung vây thi cơng linh hồn Đập trụ đỡ Vấn đề lo ngại ổn định tổng thể khung vây, nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định khung vây cho đập Trụ đỡ sơng có cột nước lớn đề tài mang tính thiết thực cao Giải pháp dùng cọc ống thép chịu lực phía biên móng kéo dài từ lên để tăng cường độ cứng cho khung vây cải tiến hiệu nhằm tăng độ tin cậy vấn đề ổn định khung vây Với hiểu biết mình, luận văn tác giả trình bày với chương, kết chương sau : Chương : Trong chương tác giả đã có giới thiệu công nghệ đập trụ đỡ, công nghệ xây dựng cơng trình ngăn sơng ứng dụng rộng rãi vùng Đồng sông Cửu Long Đồng thời tác giả tổng hợp, giới thiệu biện pháp thi công áp dụng cho trụ cầu giao thông bệ trụ cơng trình ngăn sơng dạng Đập trụ đỡ Trên sở tác giả nêu vấn đề cần nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định khung vây thi công trụ trường hợp sông sâu, địa chất yếu, chênh lệch cột nước cao cho cơng trình trụ cầu hay Đập trụ đỡ Chương : Tác giả đề cập giải pháp để tăng cường độ ổn định khung vây thi công sông sâu, địa chất yếu Các giải pháp đưa : Khung vây sử dụng cừ Larsen, khung vây cọc ống thép hay khung vây kết hợp Trong giải pháp, tác giả phân tích ưu, nhược điểm tác giả đề xuất phương án kết cấu khung vây cải tiến kết hợp ưu điểm giải 85 pháp nêu tác giả trình bày phương pháp tính tốn ổn định kết cấu Kết cấu khung vây cải tiến phù hợp với điều kiện cung ứng vật tư, trang thiết bị thi cơng trình độ thi cơng nhà thầu Việt Nam Chương : Tác giả giới thiệu cơng trình ngăn sơng rộng sâu, điều kiện địa chất yếu điển hình cho trường hợp nghiên cứu Cơng trình Viện Thủy Cơng giao lập phương án phản biện, phần biện pháp thi công bệ trụ khung vây cải tiến tác giả mô tả chi tiết tính tốn kết cấu Kết cho thấy khung vây cải tiến đảm bảo điều kiện ổn định cho phép Đồng thời tác giả so sánh sơ yếu tố kinh tế, kỹ thuật phương án khung vây cải tiến với phương án móng cọc ống thép dạng giếng SPSP, kết khung vây cải tiến có nhiều ưu điểm Điều thấy giải pháp đưa mang tính thực tế cao đồng thời gợi mở thêm vấn đề nghiên cứu Chương : Tác giả giới thiệu trình tự thi công khung vây cho Đập Trụ đỡ, biện pháp thi công cọc ống thép, cọc ván thép áp dụng thực tế, giải pháp xử lý q trình thi cơng hàn, cắt cọc ống thép Đây sở để tham khảo thi cơng cơng trình ngăn sơng theo cơng nghệ Kiến nghị Do trình độ có hạn, khả nghiên cứu cịn có nhiều hạn chế nên tác giả chưa đề cập hết vấn đề khung vây thi công cho cơng trình ngăn sơng lớn Đặc biệt vấn đề sử dụng cọc ống thép để thi công khung vây cho cơng trình ngăn sơng cột nước lớn Do đó, tác giả xin kiến nghị hướng nghiên cứu sau : - Nghiên cứu sâu việc sử dụng cọc ống thép làm cọc chịu lực cho đập trụ đỡ đồng thời giúp tăng cường ổn định tổng thể cho khung vây thi công - Nghiên cứu phương pháp tính tốn ổn định khung vây cho cơng trình ngăn sơng cột nước sâu, địa chất yếu với phương án khung vây cọc ống thép khung vây cọc ván thép - Nghiên cứu thiết bị cơng nghệ đóng cọc ống thép có độ xiên lớn 1:3 để tăng sức chịu tải ngang, giảm số cọc cho móng đập trụ đỡ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt : [1] Bộ NN&PTNT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế - QCVN 04-05-2012; [2] Bộ Xây Dựng: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế - TCXD 205 – 1998; [3] Bộ GTVT: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05 Hà Nội 2005; [4] Bộ GTVT: Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa – TCVN 5664 – 2009; [5] Bộ GTVT: Quy trình thiết kế cơng trình thiết bị phụ trợ thi công cầu 22TCN 200:1989 [6] Dương Hồng Bé nnk, Hình ảnh thi cơng trụ cầu giao thơng lớn Việt Nam; [7] Phạm Huy Chính: Tính tốn thiết kế cơng trình phụ tạm để thi công cầu, nhà xuất Xây dựng, năm 2004; [8] Công ty cổ phần tư vấn xây dựng thủy lợi II: Hồ sơ thiết kế cống Mương Chuối giai đoạn thiết kế sở; [9] Công ty TNHH thi cơng giới Minh Phóng: Hồ sơ lực – Biện pháp thi công cọc đứng xiên: http://www.minhphong.com.vn; [10] Trương Đình Dụ: Đề tài KC 12.10:“Nghiên cứu áp dụng công nghệ tiên tiến cân bằng, bảo vệ sử dụng có hiệu nguồn nước Quốc gia”(19911995); [11] GS Trương Đình Dụ: Sách Đập Trụ Đỡ, nhà xuất Nơng nghiệp năm 2014; [12] Lê Hồng Hà : Áp dụng cọc ống thép thiết kế cầu Việt Nam; [13] Trần Đình Hịa: Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng công trình ngăn sơng lớn vùng triều” (2006-2008); [14] Hồ sơ thiết kế sở cống ngăn triều theo 1547/QĐ-TTg ngày 28/10/2008; [15] Hồ sơ thiết kế vẽ thi cơng cầu Thanh Trì – Phần thuyết minh chung; [16] Hồ sơ thiết kế vẽ thi công cầu Nhật Tân – 03 tập thuyết minh : Detailed Caculation Sheets đơn vị tư vấn Nhật Bản : Công ty Chodai cơng ty tư vấn cơng trình Nippon tháng 10/2007; [17] T.Katayama, Nguyễn T.T Trinh Áp dụng móng cọc ống thép Việt Nam Tạp chí cầu đường VN, số 7/2007; [18] Viện khoa học thủy lợi: Hồ sơ thiết kế vẽ thi cơng: Cơng trình Cống Sơng Cui – Long An (1997); [19] Viện khoa học thủy lợi: Hồ sơ thiết kế vẽ thi công: Công trình Đập ngăn mặn Thảo Long – Huế (2003); [20] Viện Thủy Công: Hồ sơ thiết kế vẽ thi cơng: Cơng trình Cống Bà Đầm C – thuộc dự án Ơ Mơn Xà No giai đoạn (2006); [21] Viện Thủy Công: Hồ sơ thiết kế vẽ thi cơng: Cơng trình Cống Biện Nhị – Cà Mau (2008); [22] Viện Thủy Công: Hồ sơ thiết kế vẽ thi cơng: Cơng trình Cống kiểm sốt triều Nhiêu Lộc – Thị Nghè – TP Hồ Chí Minh (2012); [23] Viện Thủy Công: Hồ sơ thiết kế vẽ thi cơng: Cơng trình Cống Nhà Mát – TP Bạc Liêu, thuộc dự án Tuyến đê biển Đơng – chương trình 667 (2012); Tiếng Anh : [24] Design manual of steel sheet pile structures -2009 [25] Joseph E.Bowles Foundation analysis and design, McGrow-hill international edition, 1997 PHỤ LỤC TÍNH TỐN Phụ lục 1: Mặt bố trí kết cấu khung vây cải tiến Hình PL-1 Mặt kích thước khung vây Hình PL-2 Mặt khung chống Phụ lục : Tính tốn hệ số phản lực mơ hình SAP2000: Hệ số độ cứng Kh theo phương ngang dọc thân cọc theo công thức Bowles: Ks= s1.As+ s2.Bs.Zn Đối với cọc vuông hệ số s1= s2= 1,0 s1 = 1,3-:-1,7 Đối với cọc tròn : s2 = 2,0 -:- 4,4 Trong đó: As : Là số phụ thuộc chiều sâu móng: As= 40.(c.Nc.sc+0,5.γ.B.Nγ.sγ) Bs : Là số phụ thuộc độ sâu khảo sát : Bs= 40.(γ.Nq.sq) n: Số mũ xác định từ thực nghiệm, số liệu lấy n=1 z: Chiều sâu tính tốn c: Lực dính đất Nc, Nq, Nγ: Hệ số phụ thuộc góc ma sát đất Tra theo bảng đây: Bảng P-1 Bảng tra hệ số Nc , Nq , Nγ Nc = φ (độ) 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 34,0 35,0 40,0 45,0 48,0 50,0 Nq = Nγ = (Nq-1).cos(φ) a2/(2.(cos2(45+φ/2)) 0,5.tan(φ)[Kpg/cos2(φ)-1] 5,7 7,3 9,6 12,9 17,7 25,1 37,2 52,6 57,8 95,7 172,3 258,3 374,5 1,0 1,6 2,7 4,4 7,4 12,7 22,5 36,5 41,4 81,3 173,3 287,9 415,1 0,0 0,5 1,2 2,5 5,0 9,7 19,7 36,0 42,4 100,4 297,5 780,1 1153,2 Bảng P-2 Bảng tra hệ số Nc , Nq , Nγ cống Mương Chuối Tên Đỉnh Đáy Chiều Lực Góc ma lớp lớp lớp dày lớp dính sát γ Nc Nq Nγ (T/m3) (m) (m) (m) c (T/m ) φ 10 10 0,90 4,50 0,55 7,14 1,54 0,45 1c 10 16 1,00 4,50 0,58 7,14 1,54 0,45 1a 16 18 1,10 23,25 22,51 10,85 8,06 2b 18 22 4,20 14,57 1,02 12,62 4,25 2,39 2e 22 30 0,90 26,57 1,12 28,90 15,78 12,84 30 40 10 6,20 15,78 1,17 13,65 4,87 2,89 Bảng P-3 Bảng tính tốn hệ số thep theo phương ngang cống Mương Chuối Elev Point from Nq Nγ Suface c γ T/m2 Nc T/m3 As Bs Ks Klx T/m3 T/m 0.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 393 98 1.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 512 512 2.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 561 561 3.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 598 598 4.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 630 630 5.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 658 658 6.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 683 683 7.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 707 707 8.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 728 728 9.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 749 749 10 10.00 7.14 1.54 0.45 0.90 0.55 262 34 768 768 11 11.00 22.51 10.85 8.06 1.10 1.00 1152 434 6763 6763 12 12.00 22.51 10.85 8.06 1.10 1.00 1152 434 6987 6987 13 13.00 22.51 10.85 8.06 1.10 1.00 1152 434 7202 7202 14 14.00 22.51 10.85 8.06 1.10 1.00 1152 434 7408 7408 15 15.00 22.51 10.85 8.06 1.10 1.00 1152 434 7608 7608 Elev Point from Nq Nγ Suface c γ T/m2 Nc T/m3 As Bs Ks Klx T/m3 T/m 16 16.00 22.51 10.85 8.06 1.10 1.00 1152 434 7801 7801 17 17.00 22.51 10.85 8.06 1.10 1.00 1152 434 7987 7987 18 18.00 22.51 10.85 8.06 1.10 1.00 1152 434 8169 8169 19 19.00 12.62 4.25 2.39 4.20 1.02 2168 174 5900 5900 20 20.00 12.62 4.25 2.39 4.20 1.02 2168 174 5969 5969 21 21.00 12.62 4.25 2.39 4.20 1.02 2168 174 6036 6036 22 22.00 12.62 4.25 2.39 4.20 1.02 2168 174 6102 6102 23 23.00 28.90 15.78 12.84 0.90 1.12 1328 707 13856 13856 24 24.00 28.90 15.78 12.84 0.90 1.12 1328 707 14111 14111 25 25.00 28.90 15.78 12.84 0.90 1.12 1328 707 14361 14361 26 26.00 28.90 15.78 12.84 0.90 1.12 1328 707 14606 14606 27 27.00 28.90 15.78 12.84 0.90 1.12 1328 707 14847 14847 28 28.00 28.90 15.78 12.84 0.90 1.12 1328 707 15082 15082 29 29.00 28.90 15.78 12.84 0.90 1.12 1328 707 15314 15314 30 30.00 28.90 15.78 12.84 0.90 1.12 1328 707 15542 15542 31 31.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 9621 9621 32 32.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 9693 9693 33 33.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 9763 9763 34 34.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 9831 9831 35 35.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 9899 9899 36 36.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 9966 9966 37 37.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 10032 10032 38 38.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 10097 10097 39 39.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 10162 10162 40 40.00 13.65 4.87 2.89 6.20 1.17 3453 228 10225 5113 Phụ lục 3: Các thông số lực tác dụng vào khung vây : THƠNG SỐ TÍNH TỐN: - Các số liệu bản: + Cao trình mực nước ngồi khung vây thi cơng: Zngồisơng = 1.50 (m) + Cao trình đáy sơng ngồi khung vây (coi khơng Zđáysơng (m) xói): =-18.00 + Cao trình đáy khung vây trước hút xói: Zđỉnhhútxói =-18.00 (m) + Cao trình đáy sơng khung vây: =-18.00 (m) Zđáybt bịt đáy + Vận tốc dịng chảy sơng v = 1.50 (m/s) + Chiều rộng khung vây thi công: B = 14.00 (m) + Chiều dài khung vây thi công: L = 52.00 (m) + Cao trình đỉnh khung vây: Z0 = 2.00 (m) + Cao trình đặt chống ngang, dọc: Z1 = 1.50 (m) Z2 = -1.70 (m) Z3 = -3.20 (m) Z4 = -4.20 (m) Z5 = -6.20 (m) Z6 = -8.00 (m) kod = 1.05 Lcọc = 36.00 (m) + Cao trình đỉnh cọc cừ ván thép: Zđỉnh cừ = 2.00 (m) + Cao trình đáy ngàm cọc cừ: Zđáy cừ =-34.00 (m) F = 133.80 (cm2) Wx = 520 (cm3) Jx = 7960 (cm4) F = 267.60 (cm2) Wx = 3150 (cm3/m) Jx = 63000 (cm4) + Cao trình bê tơng bịt đáy coi gối đỡ: - Các hệ số tính tốn: + Hệ số ổn định cơng trình: - Lựa chọn loại cọc cừ ván thép Larssen V: + Chiều dài cọc cừ: + Các đặc trưng cọc ván thép: + Các đặc trưng cọc ván thép 1m tính tốn: [σ]thépcán (uốn) = 3.90 (T/cm2) [τ]thépcán (cắt) = 1.70 (T/cm2) - Đặc trưng cọc ống thép: Đường kính l D0 = 100 (cm) Chiều dày t = 2.2 (cm) Jx = Jy F0 = 808572 (cm ) = 676 (cm2) Thép hình I I500 - Lựa chọn thép hình: h = 50 (cm) b = 17 (cm) d = (cm) F = 111 (cm2) Jx1 =39727 (cm4) Wx1 = 1589 (cm3) rx1 = 19.93 (cm) Sx1 = 919 (cm3) Jy1 = 1043 (cm4) Wy1 = 123 (cm3) ry1 = 3.23 (cm3) [σ]théphình (uốn) = 2.20 (T/cm2) [τ]théphình (cắt) = 1.30 (T/cm2) - Các liệu tính tốn: + Cột nước khung vây: H = 19.50 (m) + Chiều cao cột đất từ đáy sơng đến đáy cao trình cọc: Hđb = 16.00 (m) + Diện tích chịu tác dụng lực đẩy nổi: F =1446.19 (m2) + Chu vi khung vây C: Ckhungvây =132.00 (m) CÁC LỰC TÁC DỤNG VÀO KHUNG VÂY (T/m2) - Áp lực nước tĩnh khung vây: ptĩnh = γnH Chiều cao cột nước Hn = 19.50 (m) = 3.13 (T/m) = 13.00 (m) + Áp lực thủy động chỗ nước chảy: pnướcchảy(nc) = 2Pbq = 0.32 (T/m2) + Áp lực thủy động bình qn tính tốn: Pbq=K1K2mv2/(2g) = 0.16 (T/m2) + Hình dạng cọc cừ khung vây: K1 = 1.40 + Hình dạng khung vây: K2 = 1.00 - Áp lực thủy động: Lực thủy động Pthủy động=0,5γHPnc Điểm đặt enc - Lực sóng:có ảnh hưởng mặt nước đoạn 10hs Lực sóng: ps =0,5qs.11.hs es + Cường độ sóng xác định: qs = 10hs/11 (T/m) = 0.45 (m) = 0.14 Điểm đặt: = 0.11 (T/m2) hs: Chiều cao sóng, tính theo gió, chiều sâu nước, chiều dài gió thổi hs= 0,073ω10K(Dε)0,5 = 0.15 (m) K=1+e(-0,4D/w) = 1.89 ε=1/[9+ 19e(-14/w)] = 0.11 w10: Tốc độ gió độ cao bình qn 10m mặt sông, w10 = 3.30 (m/s) D: Chiều dài sóng thổi, km D = 1.00 (km) Tải trọng gió: pgió = 0.09 (T/m) Điểm đặt egió = 0.25 (m) - Lực gió: + Cường độ gió tiêu chuẩn: qgió = qokC = 0.19 = 0.095 + Áp lực gió động, phụ thuộc vào vùng gió: qo + Hệ số khí động học: C =1.40 + Hệ số độ cao: k = 1.40 (T/m2) (T/m2) ... tốn ổn định khung vây; - Nghiên cứu biện pháp thi công khung vây 27 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ KHUNG VÂY PHỤC VỤ THI CÔNG ĐẬP TRỤ ĐỠ Ở CÁC SƠNG CĨ CỘT NƯỚC LỚN 2.1... nghệ Đập Trụ đỡ; + Tổng quan số dạng khung vây thi công; + Đề xuất, nghiên cứu giải pháp tăng cường độ ổn định khung vây thi công phục vụ thi công Đập Trụ đỡ sơng có cột nước lớn; + Phương pháp. .. kết cấu khung vây thi công Đập trụ đỡ trường hợp cột nước sâu; Đề xuất giải pháp cải tiến để tăng cường ổn định khung vây Đề xuất số biện pháp thi công khung vây Đập trụ đỡ cột nước sâu Cơng