Nghiên cứu ứng dụng cọc ván BTCT cho công trình kè ven sông, biển trên địa bàn thành phố đà nẵng

Trang 1

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

SỞ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC VÁN BTCT CHO CÔNG

TRÌNH KÈ VEN SÔNG, BIỂN TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Đơn vị chủ trì đề tài: Phòng Giám định và QLCL công trình

Chủ nhiệm đề tài : Đinh Văn Tình

Đà Nẵng, tháng 11/2011

Trang 2

1

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

SỞ GIAO THÔNG VẬN TẢI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC VÁN BTCT CHO CÔNG

TRÌNH KÈ VEN SÔNG, BIỂN TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

MỤC LỤC

Phần 1: Thuyết minh đề tài

Chương I: Căn cứ pháp lý, tính cấp thiết và mục tiêu của đề tài

Chương II: Các loại tường chắn ven sông – biển phổ biến hiện nay

Chương III: Tổng quan kết cấu cọc ván dự ứng lực làm tường chắn

Chương IV: Giải pháp thiết kế cho công trình tường chắn Khu phức hợp phường Bình Hiên - Quận Hải Châu - Thành phố Đà Nẵng

Chương V: Khả năng ứng dụng cọc ván btct dul cho công trình kè ven sông biển ở

Trang 3

2

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC VÁN BTCT DƯL CHO CÔNG TRÌNH KÈ VEN SÔNG, BIỂN TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

CHƯƠNG I: CĂN CỨ PHÁP LÝ & MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

I Các căn cứ thực hiện đề tài:

- Quyết định số 429/QĐ-SGTVT ngày 18/6/2010 của Sở GTVT “V/v Ban hành quy trình xây dựng, xét duyệt và nghiệm thu các đề tài, nhiệm vụ khoa học và công nghệ thuộc chương trình công tác khoa học và công nghệ ngành giao thông vận tải thành phố Đà Nẵng”;

- Đề cương đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng cọc ván bê tông cốt thép cho công trình ven sông, biển trên địa bàn thành phố Đà Nẵng” đã được Sở GTVT phê duyệt tại Quyết định số 543/QĐ-SGTVT ngày 15/7/2011;

II Tính cấp thiết và mục tiêu của đề tài:

1 Tính cấp thiết của đề tài: Đà Nẵng là thành phố ven biển, có chiều dài

bờ biển hơn 30Km, có nhiều sông phân bố tương đối đều: Phía bắc có sông Cu Đê chảy ra biển tại Nam Ô, sông Cẩm Lệ, sông Túy Loan, sông Cổ Cò chảy về sông Hàn Trong quá trình xây dựng và phát triển hạ tầng, thành phố đã xây dựng khá nhiều công trình kè biển, kè sông kiên cố nhằm chống xói lở, mở rộng và chỉnh trang đô thị như: Kè ven biển đường Nguyễn Tất Thành, kè ven biển đường Sơn Trà – Điện Ngọc, kè đường ven sông Tuyên Sơn – Túy Loan, kè đường Bạch Đằng, Trần Hưng Đạo …

Hình ảnh kè trọng lực BT kết hợp ốp ta luy đường lên Bà Nà Các loại kè được xây dựng bao gồm kè trọng lực (bê tông, BTCT, đá xây),

kè trọng lực kết hợp với ốp mái ta luy, kè bằng móng cọc BTCT có bản chắn đất hay trồng cây phi lao để chống xói lở….Qua quá trình vận hành, khai thác nhiều

Trang 4

3

công trình đã hoàn thành tốt chức năng của mình bảo vệ được phần đất sau kè chắn, tuy nhiên một số công trình cũng không chống đở nổi với sự khắc nghiệt của thiên nhiên, nhiều trận bão, lụt đã gây ra hư hỏng một số đoạn kè như trên đường Nguyễn Tất Thành, kè bờ sông Hàn, sông Phú Lộc, kè trên đường ra Bãi Bắc…

Các hình ảnh hư hỏng kè trên đường ra Bãi Bắc

Trang 5

4

Hình ảnh hư hỏng cống, kè trên đường Nguyễn Tất Thành

Sơ bộ thống kê thiệt hại do hư hỏng kè gây ra như sau:

- Kè đường Nguyễn Tất Thành hư hỏng do bão Xangsane năm 2006

và Ketsana năm 2009 là 40 tỷ đồng

- Kè đường ra Bãi Bắc sửa chữa và xây mới là 120 tỷ đồng

- Kè đường Bạch Đằng sửa chữa năm 2010 là 8 tỷ đồng

- Kè 2 bờ sông Phú Lộc hiện đang triển khai theo dự án Hạ tầng ưu tiên Ngoài ra hàng năm cần phải tốn khá nhiều công sức duy tu, bão dưỡng

Trang 6

5

2 Mục tiêu của đề tài:

Qua khai thác các công trình kè ven sông, biển cho thấy hầu hết các công trình kè đều bị hư hại hằng năm dưới tác động của mưa bão, đặc biệt là các loại kè BTCT kết hợp bản chắn (cầu Phú Lộc năm nào cũng hỏng) kè trọng lực tại đường Bạch Đằng ( năm nào cũng phải sửa chữa)… Một số công trình kè có địa chất yếu đồng thời mực nước sâu thì việc sử dụng các loại kè nêu trên là vô cùng tốn kém đồng thời khả năng chống chọi với mưa bão kém Mục tiêu đề tài nhằm khắc phục:

- Thay thế kè chắn kiểu cũ (cọc BTCT và bản chắn) dễ gây xói lở

- Thi công dễ dàng và chính xác, không cần mặt bằng rộng, bởi giải toả mặt bằng rất tốn kém

- Hiện đại hoá, dễ kiểm tra chất lượng, năng suất cao, sản xuất nhiều giá thành sẽ hạ, sản xuất nhiều chủng loại sản phẩm có quy cách khác nhau, đáp ứng theo nhiều dạng địa hình và địa chất khác nhau

- Tuổi thọ công trình cũng được nâng cao, bởi cọc ván BTCT dự ứng lực được sản xuất từ những vật liệu có cường độ cao, khả năng chịu lực tốt nên giảm được rất nhiều trọng lượng vật tư cho công trình, dễ thay thế cọc mới khi những cọc cũ gặp sự cố

- Công trình thực hiện thẩm mỹ cao

Trang 7

6

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN CÁC LOẠI TƯỜNG CHẮN VEN SÔNG -

BIỂN PHỔ BIẾN HIỆN NAY

I Tổng quan về các giải pháp xây dựng kè chống sạt lở đất tại bờ sông, biển hiện nay (Các dạng bờ kè)

1 Giải pháp thông thường hiện đang sử dụng:

- Trồng các loại cây thân thiện với môi trường để chống sạt lở đất;

- Dùng các loại vật liệu địa phương như cọc gỗ, cừ tràm, ván gỗ …;

- Dùng kết cấu đá xây, gạch xây tại chỗ tạo mái taluy chống sạt lở;

- Dùng kết cấu kè bê tông, bê tông cốt thép đổ tại chỗ;

1 Trồng cây thân thiện với môi trường:

Các loại cây sử dụng phổ biến là thông, dừa nước, tràm, sú, vẹt … Loại chọn cây nào phụ thuộc vào thổ nhưỡng, khí hậu của khu vực trồng

a) Ưu điểm:

- Thân thiện, không gây ô nhiễm môi trường;

- Giải pháp đơn giản, dễ thực hiện

b) Nhược điểm:

- Diện tích chiếm dụng đất lớn;

c) Khả năng ứng dụng: Thường sử dụng nơi vùng đệm, diện tích đất bãi rộng

2 Các giải pháp thông thường còn lại như: cọc gỗ, cừ tràm, ván gỗ; đá xây,

kè đá, gạch xây; kè bê tông, bê tông cốt thép đổ tại chỗ; cọc BTCT kết hợp các bản chắn đất, cọc ván thép…

a) Ưu điểm:

- Sử dụng được các vật liệu và thiết bị sẵn có;

- Thi công đơn giản, giá thành rẻ

Trang 8

Cách đây hơn 50 năm, Tập đoàn PS MITSUBISHI (Nhật Bản) đã phát minh

ra loại “cọc ván BTCT dự ứng lực- PC Sheet Pile (gọi tắt là cọc ván PC)” với kiểu dáng hình học dạng sóng của mặt cắt tiết diện và đã được xây dựng thử nghiệm rất

có hiệu quả ở Nhật

Cọc ván BTCT-DUL được ứng dụng lần đầu tiên tại Việt Nam khoảng năm 1999-2001 tại cụm công trình nhiệt điện Phú Mỹ - tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, làm kênh dẫn nước giải nhiệt cho nhà máy tuốc bin khí với chiều dài trên 1.000m, chiều rộng 45m, chiều sâu 8,7m - với sự giúp đỡ của các nhà tư vấn Nhật Bản và đặc biệt sự hướng dẫn trực tiếp công nghệ thi công lắp đặt của Nhà sáng chế ra cọc ván BTCT-DUL - Tiến sĩ ITOSHIMA Hiện nay kênh này vẫn bền vững và Nhật đã chuyển giao công nghệ này cho ta

Công nghệ cọc ván BTCT dự ứng lực có nhiều tính năng vượt trội như cường

độ chịu lực cao nhờ tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm tăng độ cứng, khả năng chịu lực của ván Do sản xuất tại công xưởng theo quy trình công nghệ tiên tiến của Nhật Bản nên chất lượng được kiểm soát chặt chẽ, năng suất cao, chủng loại sản phẩm đa dạng, đáp ứng theo nhiều dạng địa hình và địa chất khác nhau

Tuổi thọ công trình cũng được nâng cao lên, bởi cọc ván BTCT dự ứng lực được sản xuất từ những vật liệu có cường độ cao, khả năng chịu lực tốt nên giảm được rất nhiều trọng lượng vật tư cho công trình, dễ thay thế cọc mới khi những cọc cũ gặp sự cố Hơn nữa, cũng nhờ thép được chống gỉ, chống ăn mòn, không bị oxy hóa trong môi trường nước mặn cũng như nước phèn, chống được thẩm thấu nhờ sử dụng bằng vật liệu Vinyl cloride khá bền vững

Ngoài ra, giá thành công nghệ này dễ chấp nhận so với công nghệ truyền

thống, thi công dễ dàng và chính xác, không cần mặt bằng rộng, chỉ cần xà lan và cẩu, vừa chuyên chở cấu kiện vừa ép cọc là có thể thi công được Một ưu điểm nữa

là trong xây dựng nhà cao tầng dùng móng cọc ép ở các thành phố, có thể dùng cọc ván BTCT dự ứng lực ép làm tường chắn chung quanh móng, để khi ép cọc, đất không bị dồn về những phía có thể gây hư hại những công trình kế cận làm nứt tường, sập đổ…

2 Các công trình đã áp dụng công nghệ cọc ván BTCT dự ứng lực

- Bờ kè dọc sông thành phố Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai: cừ ván

SW400-500-600 dài 13.200m;

Trang 9

8

- Bờ kè thị trấn Tân Thạnh – Long An đang thi công: cừ ván SW500 dài 2.550m;

Trang 10

9

- Bờ kè cảng Holcim – tỉnh Bà Rỉa Vũng Tàu: cừ ván SW500;

- Bờ kè Thị xã Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương;

- Bờ kè đường Nguyễn Công Trứ - Tỉnh Kiên Giang: chiều dài kè 5.600m;

- Bờ đê ngăn mặn Ninh Quới - Tỉnh Cà Mau: chiều dài kè 782m;

- Kè cửa biển Gành Hào - Tỉnh Bạc Liêu: chiều dài kè 5.350m;

Trang 11

10

- Kè và bờ cầu tàu - TP Nha Trang: chiều dài kè 2.796m;

- Kè bờ chắn khu lấn biển Hà Tiên - Tỉnh Kiên Giang: chiều dài kè 11.080m

II Cấu tạo cơ bản của cọc ván dự ứng lực

Trang 12

11

Trang 13

1 Quy mô công trình

Dự án đã được UBND thành phố Đà Nẵng phê duyệt tại Quyết định số 6466/QĐ-UBND ngày 24/8/2009, quy mô công trình

Điểm đầu nối với tuyến kè hiện trạng tại khu vực neo đậu tầu du lịch Hàn Giang, điểm cuối nối với tuyến kè hiện trạng tại khu vực Công ty Sông Thu

3 Tiêu chuẩn kỹ thuật

- Cấp công trình: cấp IV

- Mực nước triều thiết kế trung bình ứng với tần suất 5% là 1,59m

II Các điều kiện tự nhiên của khu vực

1 Địa hình:

Khu phức hợp thương mại dịch vụ có cao độ tự nhiên địa hình khu vực thay đổi từ cao độ +2,2m đến cao độ -5,07m, cao độ từ đường 2/9 thấp dần về phía sông, sườn dốc địa hình thay đổi từ (02,5)%

2 Địa chất:

Theo số liệu khoan địa chất do Trung tâm Thí nghiệm & Địa chất công trình thuộc Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Xây dựng GTCC Đà Nẵng cung cấp, địa chất tuyến Kè bảo vệ bờ sông như sau:

Trang 14

13

- Lớp 1 : bùn sét pha màu xám đen trạng thái chảy, kém chặt, chiều dày thay đổi từ (610)m

- Lớp 2 : cát bụi màu xám trắng, chiều dày thay đổi từ (05,7)m

- Lớp 3 : sét màu đen trạng thái dẻo mềm, chiều dày thay đổi từ (02,3)m

- Lớp 5a : sét màu xám xanh xen nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng, chiều dày thay đổi từ (2.09.5)m

- Lớp 5b : sét màu xám vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng, chiều dày thay đổi

Mực nước P=1%: +3.34m Mực nước P=5%: +2.17m + Mực nước tại thời điểm khảo sát:

Mực nước thủy triều thấp : - 0.41m Mực nước thủy triều cao : + 0.74m

III Giải pháp thiết kế

1 Bố trí chung

Xây dựng tuyến kè bảo vệ bờ sông dài 704m bằng cọc ván bê tông cốt thép

dự ứng lực SW600, SW740 và SW840, phần đầu kè gia cố bằng cơ đá hộc

- Vị trí: nằm gần như hoàn toàn phía bờ sông;

- Cao độ đỉnh xà mũ: thay đổi từ 2,0m ÷ 2,2m;

- Cao độ mũi cọc: thay đổi từ -18,1m ÷ -21,0m;

2 Kết quả thiết kế:

2.1 Tường kè: tuyến kè bảo vệ được thiết kế theo dạng kết cấu tường bản

mỏng bằng hệ cọc ván tiền áp BTCT đúc sẵn

Hai đầu cạnh cọc có khớp nối âm dương Mỗi cọc bố trí 6 ống áp lực

16/11 theo suốt chiều dài cọc để xói nước

2.2 Mũ cọc:

- Mục đích : liên kết và đảm bảo điều kiện làm việc đồng thời cho cả một phân đoạn cọc, tăng cường độ cứng và khả năng chịu lực cho kết cấu, tính thẩm

mỹ của công trình

- Kết cấu mũ cọc bằng vật liệu BTCT M.30 Mpa đá 1x2 thi công đổ tại chổ

2.4 Bộ phận neo: vật liệu thép không gỉ

- Khớp neo được bố trí hai đầu của bộ phận neo, bao gồm :

+ Tại mũ cọc: Bố trí cách đỉnh mũ cọc 100cm, bằng thép bản (480x165x25)mm, khoan lổ d=55mm, tăng cường chống nén cục bộ bằng 3 lưới thép d=8mm

Trang 15

14

+ Tại bản neo liên tục có sườn: bố trí cách đỉnh bản neo 100cm, chi tiết kết cấu tương tự như tại mũ cọc

- Thanh neo: Cáp ф 15mm vớ khoảng cách 4m/ sợi

2.5 Bản neo liên tục có sườn:

- Bản neo BTCT bố trí phía sau tường kè, khoảng cách từ mép sau mũ cọc đến mép tường trước bản neo là (1214m)

- Bản neo kết cấu BTCT M.30 MPa dày 30cm, cao 200cm, rộng 200cm dạng tường góc, cách quãng 100cm bố trí một sườn tăng cường dày 30cm và chính các sườn tăng cường này là vị trí để liên kết khớp neo

Trang 16

15

3 Tính toán ổn định công trình: Dùng chương trình Msheet để tính toán

công trình

IV Biện pháp thi công:

Phương pháp thi công bằng búa rung kết hợp xói nước, đóng bằng búa diezel kiểu ống, búa rung va đập, đóng bằng búa thủy lực

- Trong phương pháp thi công bằng búa rung kết hợp với xói thì người ta vừa rung vừa phun nước áp lực cao xuống đáy cừ để xói rửa đất cho cọc hạ xuống Dàn búa cộng xói rửa đó là chuyên dụng phải nhập khẩu từ nước ngoài Khi đúc

cừ người ta đã đặt sẵn 02-06 ống thông từ đầu cừ đến đáy cừ (cỡ D15-D17) Phương pháp thi công bằng búa rung kết hợp xói nước gồm có các bước chính sau:

- Bước 1 : Dùng xà lan, cần cẩu vận chuyển, hệ thống tia nước áp lực rất cao max 120 atmôfe và lắp đặt hệ khung định vị bằng khung thép hình I200, I300 vào

vị trí hạ cọc Trên khung định vị có gắn các rulô tỳ sát cọc để dẫn hướng cọc trước khi đóng, được hàn gá vào khung định vị Khung thép hình định vị này được luân chuyển cho các phân đoạn thi công;

- Bước 2: Cẩu lắp cọc ván thép tiền áp W-1200-C50 L=24m vào vị trí cần đóng Búa rung đặt trên cần cẩu rung hạ cọc kết hợp xói nước áp lực để hạ cọc xuống cao độ thiết kế; Dưới sức nặng của bản thân cọc và sức mạnh của tia nước

bắn ra phía mũi cọc mà cọc tự động hạ xuống

Trang 17

16

Trang 18

17

- Bước 3: Lắp dựng ván khuôn đổ bệ xà mũ

- Bước 4: Lắp dưng bản neo, đắp đất và căng cáp neo

- Bước 5: Trình tự thi công được lặp lại như bước trên cho các phân đoạn khác

V Ưu, nhược điểm:

1 Ưu điểm: Cọc ván BTCT dự ứng lực có những tính năng vượt trội như sau:

- Để hạ cừ nếu không phải trong thành phố thì có thể dùng búa Diezen để đóng, đơn giản rẻ tiền và nhanh

- Khả năng chịu lực tăng: Mô men chống uốn cao hơn cọc vuông bê tông thường có cùng tiết diện vật liệu được đưa xa trục trung hòa do đó chịu được mômen lớn hơn

- Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực tận dụng được hết khả năng làm việc chịu nén của bê tông và chịu kéo của thép, tiết diện chịu lực ma sát tăng từ 1.5 ÷ 3 lần so với loại cọc vuông có cùng tiết diện ngang (khả năng chịu tải của cọc tính theo đất nền tăng)

- Có thể ứng dụng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau

- Sử dụng vật liệu cường độ cao(bê tông, cốt thép) nên tiết kiệm vật liệu Cường độ chịu lực cao nên khi thi công ít bị vỡ đầu cọc, mối nối Tuổi thọ cao

- Chế tạo trong công xưởng nên kiểm soát được chất lượng cọc, thi công nhanh, mỹ quan đẹp khi sử dụng ở kết cấu nổi trên mặt đất

- Cường độ chịu lực cao: tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm tăng

độ cứng và khả năng chịu lực của ván

- Chế tạo được cọc dài hơn (có thể đến 24m/cọc) nên hạn chế mối nối

Trang 19

18

- Giá thành dễ chấp nhận so với ứng dụng công nghệ truyền thống, bởi cọc ván BTCT dự ứng lực được sản xuất từ những vật liệu có cường độ cao, khả năng chịu lực tốt nên giảm được rất nhiều trọng lượng vật tư cho công trình (so với công nghệ truyền thống)

- Sau khi thi công sẽ tạo thành 1 bức tường bê tông kín nên khả năng chống xói cao, hạn chế nở hông của đất đắp bên trong

- Kết cấu sau khi thi công xong đảm bảo độ kín, khít Với bề rộng cọc lớn sẽ phát huy tác dụng chắn các loại vật liệu, ngăn nước Phù hợp với các công trình có chênh lệch áp lực trước và sau khi đóng cọc như ở mố cầu và đường dẫn[3]

- Được sản xuất tại công xưởng nên dễ hiện đại hoá, dễ kiểm tra chất lượng, năng suất cao, sản xuất nhiều giá thành sẽ hạ, có thể sản xuất nhiều chủng loại sản phẩm có quy cách khác nhau, đáp ứng theo nhiều dạng địa hình và địa chất khác nhau

- Chất lượng cao: do được sản xuất bởi quy trình công nghệ theo tiêu chuẩn JISA 5354 của Nhật, được quản lý chất lượng chặt chẽ trong quá trình sản xuất Thép được chống rỉ, chống ăn mòn, không bị ô xy hoá trong môi trường nước mặn cùng như nước phèn, chống được thẩm thấu

- Trong xây dựng nhà cao tầng ở thành phố dùng móng cọc ép, có thể dùng cọc ván BTCT dự ứng lực ép làm tường chắn chung quanh móng, để khi ép cọc, đất không bị dồn về những phía có thể gây hư hại những công trình cận kề (như làm nứt tường, sập đổ ) Đây là một giải pháp thay thế tường trong đất (dày tối thiểu 600 - với chi phí xây lắp rất cao) hoặc tường cừ larsen trong một số trường hợp như những trường hợp phải để cừ lại (có một số trường hợp cạnh nhà dân, khi rút cừ lên thì nhà dân bị nứt)

- Thi công dễ dàng và chính xác, không cần mặt bằng rộng, bởi giải toả mặt bằng rất tốn kém, chỉ cần xà lan và cẩu vừa chuyên chở cấu kiện vừa ép cọc là thi công được

- Tuổi thọ công trình cũng được nâng cao lên, bởi cọc ván BTCT dự ứng lực được sản xuất từ những vật liệu có cường độ cao, khả năng chịu lực tốt nên giảm được rất nhiều trọng lượng vật tư cho công trình, dễ thay thế cọc mới khi những cọc cũ gặp sự cố Hơn nữa, cũng nhờ thép được chống gỉ, chống ăn mòn, không bị oxy hóa trong môi trường nước mặn cũng như nước phèn, chống được thẩm thấu nhờ sử dụng bằng vật liệu Vinyl cloride khá bền vững

2 Nhược điểm:

- Gần khu vực nhà dân không dùng biện pháp đóng, ngoài ra nếu thi công phải tránh chấn động

- Công nghệ chế tạo phức tạp hơn cọc đóng thông thường

- Thi công đòi hỏi độ chính xác cao, thiết bị thi công hiện đại hơn (búa rung, búa thuỷ lực, máy cắt nước áp lực )

- Giá thành cao hơn cọc đóng truyền thống có cùng tiết diện

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	2,52 MB