Đề tài NCKH cấp trường nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình xây dựng

Đề tài NCKH cấp Trường: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình xây dựng MỤC LỤC MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài 2.Mục tiêu khoa học đề tài 3.Phương pháp nghiên cứu 4.Tóm tắt nội dung nghiên cứu đề tài 5.Kết dự kiến đạt 2.2 Phương pháp nghiên cứu Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B 25 Đề tài NCKH cấp Trường: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình xây dựng DANH MỤC HÌNH VẼ Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B Đề tài NCKH cấp Trường: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình xây dựng Hình 1.1 Đê biển chống xói lở Cát Hải – Hải Phòng Hình 1.2 Đê kè bờ biển Hải Hậu (Nam Định) Hình 1.3 Sạt lở mái đất đèo Hòn Giao, Hải Vân 10 Hình 1.4 Hiện trạng sạt lở mái đất sông, biển 11 Hình 2.1 Tro bay nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 22 Hình 2.2 Xỉ đáy nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 24 Hình 2.3 Sơ đồ bể dưỡng hộ thí nghiệm 31 Hình 2.4 Bể dưỡng hộ nhiệt ẩm thực tế 32 Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm cường độ nén uốn gạch xây 34 Hình 3.1 Trồng cây, cỏ bảo vệ mái đất 37 Hình 3.2 Gia cố sông Tuy Hòa – tỉnh Phú Yên rọ đá 38 Hình 3.3 Giải pháp kè đại 38 Hình 3.4 Phương án hình dạng gạch phức hình kè mái đất 39 Hình 3.5 Liên kết gạch phức hìhàng hoá 40 Hình 3.6 Kích thước viên gạch phức hình 40 Hình 3.7 Khuôn đúc gạch phức hình 41 Hình 3.8 Hệ số lèn chặt độ rỗng cốt liệu từ xỉ đáy 0÷5 5÷10 mm 42 Hình 3.9 Sơ đồ quy trình sản xuất gạch kè mái đất 46 Hình 3.10 Máy tạo hình gạch 47 Hình 3.11 Sản phẩm gạch hoàn thiện 48 Hình 3.12 Thi công mái taluy cầu rào – Hải Phòng 49 Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B Đề tài NCKH cấp Trường: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình xây dựng DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thành phần hóa học xi măng 20 Bảng 2.2 Thành phần khoáng Xi măng 20 Bảng 2.3 Tính chất lý xi măng 20 Bảng 2.4 Thành phần hóa học Tro bay nhiệt điện Hải phòng 22 Bảng 2.6 Thành phần hạt xỉ nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 23 Bảng 3.1 Kết lèn chặt hỗn hợp cốt liệu (5÷10mm 0,14÷5mm) theo phương pháp Kirienco 41 Bảng 3.2 Kết xác định khối lượng thể tích lèn chặt đổ đống cốt liệu 42 Bảng 3.3 Kết tiêu lý gạch Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B 45 Đề tài NCKH cấp Trường: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình xây dựng DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT C Cát Đ Đá dăm C/Đ Tỷ lệ cát/đá N/X Tỷ lệ nước xi măng N Nước X XM Xi măng C C+D Tỷ lệ cát/(cát+đá), (mức ngậm cát) R7, 28 (MPa) Cường độ nén tuổi 28 ngày bê tông BTCT Bê tông cốt thép CKD Chất kết dính CLN, CLL Cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn Dmax Đường kính lớn cốt liệu LS Lượng lọt sàng STL Lượng sót tích lũy TPH Thành phần hạt Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Kè mái đất công trình xây dựng, giao thông, thủy lợi biện pháp để giữ mái đất không bị sụt lở trình sử dụng Vật liệu sử dụng chủ yếu phổ thông đá hộc Đá hộc có ưu điểm cường độ lớn, vật liệu sẵn có qua gia công thô sử dụng Tuy nhiên việc kè mái đất đá hộc tồn nhược điểm định: + Khả liên kết hàng đá với nên xuất vùng phá hủy dễ xảy phá hủy dây chuyền + Kích thước đá hộc hình khối tương đối nên sụt lở lăn, gây nguy hiểm + Mất nhiều công sức cho việc vận chuyển thi công trọng lượng nặng, tính modul, khuôn mẫu viên đá có kích thước không Ở nhiều nước Đan Mạch, Trung Quốc, Nhật Bản người ta sử dụng khác khối bê tông phức hình liên kết với móc nối, dây linon… tạo thành thảm bê tông có tác dụng chống xói đáy bảo vệ mái bờ Ở Hà Lan ứng dụng rộng rãi khối Hydroblock, có đặc điểm chiều dày khối lớn, kích thước tiết diện mặt cắt nhỏ, kết nghiên cứu cho thấy bê tông có độ ổn định tăng cao Ở Việt Nam, gần công ty TNHH Tư vấn công nghệ kè bờ Minh Tác cho đời thảm bê tông tự chèn đan lưới Thảm ứng dụng thành công An Giang số công trình khu vực Đồng sông Cửu Long Ngày với tiến công nghệ vật liệu, người ta sử dụng loại gạch từ vật liệu khác nhau, có khả liên kết mặt linh hoạt có tính thẩm mỹ cao, tạo thành thảm khối Amorloc, Amorflex, Amorstone Đây xu hướng đại với nhiều ưu việt so với phương pháp kè mái đất truyền thống đá hộc Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B Cùng với lũ lụt, bão lốc tượng sạt lở bờ sông, sườn núi, ta luy đường vấn đề lớn xúc nhiều nước giới Nó gây đất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, chí hủy hoại toàn khu dân cư, đô thị Với việc kè mái đất đá hộc cho thấy nhiều bất cập, thực tế cho thấy số lượng cố công trình từ mái kè đá hộc tăng lên Vì vậy, đề tài hướng tới việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình cách hiệu Mục tiêu khoa học đề tài + Thiết kế hình dạng, cấp phối gạch phức hình đề xuất sử dụng thay đá hộc kè mái đất công trình + Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất gạch phức hình kè mái đất Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề tài phương pháp thực nghiệm, kết hợp tính toán lý thuyết Nội dung gồm phương pháp nghiên cứu sau: + Các phương pháp phân tích lý hóa đánh giá chất lượng vật liệu nghiên cứu đầu vào + Các phương pháp xác định tính chất gạch phức hình kè mái đất theo tiêu chuẩn xây dựng hành + Các phương pháp tạo hình sản phẩm gạch phức hình kè mái đất Tóm tắt nội dung nghiên cứu đề tài Đề tài tập trung vào số nội dung sau: + Giới thiệu giải pháp kè mái đất công trình xây dựng + Thiết kế hình dáng cấp phối gạch phức hình kè mái đất + Đánh giá tính chất lý hóa gạch phức hình kè mái đất + Đánh giá hiệu việc sử dụng gạch phức hình kè mái đất thay đá hộc + Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất gạch phức hình kè mái đất Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B Kết dự kiến đạt + Sản phẩm nghiên cứu đề tài gạch phức hình kè mái đất với vài hình dạng hợp lý đạt mác từ 200 trở lên + Quy trình công nghệ sản xuất bê tông phức hình kè mái đất Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B CHƯƠNG HIỆN TRẠNG VÀ NHỮNG HẠN CHẾ CỦA KÈ TRUYỀN THỐNG 1.1.Khái quát trạng xây dựng kè 1.1.1 Đặc điểm loại kè Việc kè mái đất công trình xây dựng để làm chỗ dựa cho lớp bảo vệ mái khỏi bị ổn định Các công trình xây dựng sử dụng kè mái đất phổ biến công trình đê biển, sườn núi, taluy đường giao thông Cấu tạo chân kè không hợp lý dẫn tới không ổn định chân kè mà gây ổn định lớp bảo vệ mái dẫn tới ổn định tổng thể công trình gây hậu to lớn Nguyên nhân ổn định kích thước cấu kiện tạo thành chân kè nhỏ bị sóng biển, dòng ven bờ, áp lực đất …gây ra; chân kè bị lún sụt bị trượt địa chất yếu bãi phía bị sóng bào mòn; ổn định thấm cấu tạo lọc ngược khối đá đổ cấu tạo chân kè không hợp lý Tuy nhiên, việc thiết kế, xây dựng đê biển nói chung chân kè nói riêng thời gian gần nước ta chưa dựa tảng công nghệ tiên tiến Vẫn nhiều công trình thiết kế, xây dựng dựa kinh nghiệm người thiết kế dựa theo thiết kế công trình khác xây dựng Hình thức chân kè nước ta phong phú đa dạng Theo thống kê chân kè số tỉnh Việt nam, phân loại chân kè theo mái kè, theo hình thức xử lý chân kè hay theo hình thức kết cấu Phân loại chân kè theo mái kè có chân kè mái nghiêng, chân kè tường trọng lực chân kè hỗn hợp mái nghiêng với tường trọng lực Phân loại chân kè theo hình thức xử lý chân kè có chân kè có cọc xử lý chân kè cọc xử lý Phân loại chân kè theo hình thức kết cấu có chân kè đá hộc xây, chân kè xếp đá hộc, chân kè xếp rọ đá, chân kè cừ (cừ thép cừ bê tông), chân kè đá đổ, chân kè đá xếp cấu kiện bê tông lát mặt, chân kè ống buy bê tông, chân kè có cọc chân kè hỗn hợp (hình 1.1 hình 1.2) Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B Hình 1.1 Đê biển chống xói lở Cát Hải – Hải Phòng Hình 1.2 Đê kè bờ biển Hải Hậu (Nam Định) 1.1.2 Những hư hỏng thường gặp Hư hỏng công trình bảo vệ mái đất vấn đề quan tâm lớn nhà thiết kế xây dựng khai thác sử dụng công trình Vấn đề giảm thiểu tối đa hư hỏng, bảo đảm mức độ cho phép, ảnh hưởng lớn đến hoạt động công trình ngăn chặn hư hỏng hiểu biết bất cập thiết kế, thi công xây dựng Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B gạch phức hình kè mái đất công trình xây dựng Việc lựa chọn xuất phát từ phân tích ưu điểm bật so với vật liệu kè truyền thống đá hộc: + Khả liên kết viên đá hộc với nên xuất vùng phá hủy dễ xảy phá hủy dây chuyền Gạch phức hình liên kết với vữa giống đá hộc, chúng liên kết móc xích với mặt phẳng làm việc đặc trưng hình học + Kích thước đá hộc hình khối tương đối tròn nên sụt lở lăn, gây nguy hiểm Trong gạch phức hình có dạng to dẹt nên không bị lăn mái đất bị phá hủy + Thi công kè mái đất đá hộc nhiều công sức cho việc vận chuyển thi công trọng lượng nặng, tính modul, khuôn mẫu viên đá có kích thước không Trong viên gạch phức hình có kích thước nhau, môđun hợp lý đúc khuôn định hình Phương án thiết kế hình dạng lựa chọn từ 03 phương án, hình 3.4 Phương án Phương án Phương án Hình 3.4 Phương án hình dạng gạch phức hình kè mái đất Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B 39 Phương án có đặc điểm dễ tạo khuôn, dễ thi công, nhiên việc liên kết móc xích với mặt phẳng Phương án có ưu điểm liên kết bề mặt tốt, viên liên kết móc xích với 06 viên xung quanh, xem hình 3.5 Hình 3.5 Liên kết gạch phức hìhàng hoá Tuy nhiên việc chế tạo làm chặt viên gạch phức hình theo phương án khó viên gạch có nhiều góc cạnh Giải pháp tạo hình trường hợp giải pháp ép rung (vừa ép vừa rung) Sản phẩm sau dưỡng hộ ẩm nhiệt Trong phạm vi đề tài, phương án thứ lựa chọn, kích thước viên gạch khuôn hình 3.6, 3.7 Hình 3.6 Kích thước viên gạch phức hình Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B 40 Hình 3.7 Khuôn đúc gạch phức hình 3.2 Thiết kế cấp phối gạch phức hình kè mái đất công trình xây dựng 3.2.1 Xác định tỷ lệ tối ưu hạt cốt liệu lớn nhỏ hỗn hợp xỉ than Chọn tỷ lệ hạt cốt liệu lớn nhỏ thông qua phương pháp Kirienko để lựa chọn thành phần cấp phối hợp lý Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích trạng thái lèn chặt khối lượng riêng cốt liệu lớn, từ ta xác định độ rỗng cốt liệu lớn Trên sở tính sơ lượng dung cốt liệu nhỏ để lấp đầy thể tích rỗng cốt liệu lớn với giả thiết hạt cốt liệu nhỏ điền đầy thể tích rỗng cốt liệu lớn Bảng 3.1 Kết lèn chặt hỗn hợp cốt liệu (5÷10mm 0,14÷5mm) theo phương pháp Kirienco µ Cỡ hạt 5÷10 0,14÷5 12800 8300 1515 10 1,52 39,92 1,1 9130 1540 10 1,54 39,13 1,2 9960 1550 10 1,55 38,74 1,3 10790 1555 10 1,56 38,34 1,4 11620 1575 10 1,58 37,55 1,5 12450 1570 10 1,57 37,94 1,6 13280 1550 10 1,55 38,74 Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B 41 Sau xác định khối lượng thể tích lèn chặt hỗn hợp cốt liệu độ rỗng hỗn hợp trường hợp lý tưởng hệ số điền đầy hạt nhỏ vào khoảng trống hạt to phải µ =1 Nghĩa thể tích phần hạt nhỏ thể tích rỗng phần hạt lớn Thông thường hệ số điền đầy hỗn hợp lớn Hình 3.8 Hệ số lèn chặt độ rỗng cốt liệu từ xỉ đáy 0÷5 5÷10 mm Bảng 3.2 Kết xác định khối lượng thể tích lèn chặt đổ đống cốt liệu TT Chỉ tiêu thí nghiệm Khối lượng riêng Khối lượng thể tích đổ đống tự nhiên hỗn hợp cốt liệu Khối lượng thể tích lèn chặt (tối ưu) Đơn vị Kết g/cm3 2,53 g/cm3 1,344 Tiêu chuẩn thử TCVN 7575-5:2006 TCVN 7572-6:2006 g/cm3 1,58 3.2.2 Thiết kết cấp phối gạch sử dụng tro bay, xỉ đáy nhà máy nhiệt điện Hải Phòng Như kết nghiên cứu tính chất Tro bay xỉ đáy nhà máy nhiệt điện Hải Phòng chương Hỗn hợp sử dụng Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B 42 sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu Bản thân chất kết dính sử dụng nghiên cứu hỗn hợp xi măng chinfon PC40 Trong thiết kế sử dụng hỗn hợp cốt liệu gồm: cốt liệu lớn (CLL): 5÷10 mm cốt liệu nhỏ (CLN): 0,14÷5 Tỷ lệ phối trộn hai cấp hạt theo kết thí nghiệm hình 3.1 có tính chất nêu bảng 3.2 CLL : CLN = 52,42% : 47,58% Tính cấp phối cho mẻ trộn 10 lít: -Lượng cốt liệu mịn sử dụng (coi 100% xi măng) mxm = γ xm r = 2,96.37,55.10 = 11,11(kg ) 100 -Tính lượng hạt nhỏ 0,14 mm thay xi măng: Theo kết thí nghiệm bảng 2.7, CLM (0÷0,14) mm chiếm 11,79% cỡ hạt từ 0÷5 (thành phần CLN) nên ta cần sử dụng 11,62 kg CLN (không có hạt [...]... khai thác công trình, vì ngăn cản hoàn toàn các hư hỏng đối với công trình bảo vệ mái đất là điều không tưởng, đây là loại công trình có nhiều nguy cơ gặp rủi ro Hình 1.3 Sạt lở mái đất đèo Hòn Giao, Hải Vân Hiện nay, trong xây dựng các công trình kè bảo vệ mái dốc, bảo vệ bờ và đê biển, mái bờ sông, mái kênh mương phục vụ nông lâm nghiệp tại Việt Nam chủ yếu sử dụng loại chân kè được thi công tại chỗ... của từng loại công trình (như công trình loại tường đứng nhạy bén với xói chân, công trình dạng mái nghiêng đá đổ, dễ bị xáo trộn khi bị chấn động gây phá vỡ liên kết ban đầu…) để có giải pháp đúng về kết cấu (độ bền, sự liên kết) tránh các hư hỏng do mất ổn định cục bộ hay toàn bộ công trình Nói chung đối với các công trình biển xây dựng dọc bờ biển như đê biển, tường biển, kè biển…đều cần xem xét... được cao trình thiết kế - Do công trình được xây dựng ở điều kiện địa chất xấu, sóng gió và dòng chảy bất lợi nhưng thiết kế và nhất là trong quá trình thi công đơn vị thi công không có giải pháp xử lý tốt nên công trình dễ bị xói chân, lún trượt Thí dụ cho trường hợp này là Kè Hàm Tiến - Mũi Né, khóa kè bằng bản cừ BTCT bị gãy, sụt lún làm cho lớp cát đắp thân kè tại vị trí tiếp giáp khóa kè bị rửa... mất ổn định, làm hư hỏng công trình và cần tìm được giải pháp ngăn chặn hợp lý Đó là điều mà các nhà chuyên môn kỹ thuật công trình biển luôn mong muốn và luôn tìm cách làm tốt 1.2.2.2 Vấn đề quản lý Công tác quản lý, đầu tư xây dựng đê kè phải được phân công phân cấp đến từng huyện, thị Tuân theo các quy định của pháp luật về quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn kỹ thuật về xây dựng và bảo vệ đê điều Phải... mòn bãi trước kè và ảnh hưởng tới ổn định của công trình Ngoài những nguyên nhân gây hư hỏng chân kè như đã kể ở trên, còn có nhiều nguyên nhân khác tác động tới sự làm việc an toàn của chân kè Đó là việc lựa chọn kiểu kết cấu mái kè không hợp lý hoặc kết cấu tầng lọc của chân kè không tốt dẫn tới mái kè bị hư hỏng, chất lượng thi công chân kè và ý thức giữ gìn của của mọi người cũng như công tác duy... biện pháp thực hiện dẫn đến không chủ động được tiến độ dự án và chất lượng công trình; các kè chắn bê tông cốt thép xây dựng trong môi trường xâm thực vùng biển, hiện tượng ăn mòn cốt thép và bê tông dẫn đến làm nứt vỡ và phá huỷ kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, làm bê tông bị hư hỏng sớm, không đảm bảo tuổi thọ công trình; Ngoài ra, các công trình xây dựng kè giảm sóng, chắn sóng theo phương pháp. .. và được sản xuất với chi phí thấp 1.2.2 Các vấn đề cần lưu ý khi xây dựng 1.2.2.1 Vấn đề thiết kế, thi công Từ các hư hỏng trên của một số công trình, tuy không nhiều nhưng cũng nói lên những nguyên nhân rất cơ bản gây ra các hư hỏng cho công trình bảo vệ bờ biển, trong đó có một số điểm cần được lưu ý đặc biệt lúc thiết kế và thi công xây dựng các công trình bảo vệ bờ biển như sau: - Các số liệu vào... luôn là vấn đề được đặt ra cho các nhà kỹ thuật công trình biển Công trình biển ngày càng được xây dựng nhiều ở các nước ven biển, trong đó có nước ta, nhằm đáp ứng việc tạo dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho việc phát triển nền kinh tế biển, một nền kinh tế đầy triển vọng với tiềm năng rất lớn Công trình biển ở nước ta còn rất ít và đang bước đầu ở sự phát triển Các nghiên cứu về biển và công trình biển... người quản lý chưa được tốt… Đối với các công trình trọng lực dạng tường đứng như đê chắn sóng, bảo vệ bể cảng, các công trình bảo vệ bờ dạng tường đứng ….vấn đề nhạy cảm đối với ổn định của công trình là dễ bị cung trượt tròn do bị sóng xói chân làm công trình bị sụp đổ Một ví dụ khá điển hình cho trường hợp này là sự hư hỏng của Kè cửa sông Cà Ty được xây dựng từ năm 1998 dạng tường bản chống (BTCT)... Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B 24 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tính tạo hình Phương pháp được sử dụng ở đây là phương pháp tạo hình ép bán khô Ép bán khô sản phẩm có nhiều ưu điểm so với các phương pháp tạo hình khác: loại trừ được một số quá trình trong quá trình sản xuất gạch, giảm thời gian của chu trình sản xuất, sản phẩm có hình dạng, kích thước chính xác ... CHƯƠNG LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KÈ MÁI ĐẤT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 3.1 Thiết kế hình dạng gạch phức hình kè mái đất công trình xây dựng Có nhiều giải pháp kè mái đất công trình xây dựng Mỗi giải pháp có... lời giải tối ưu cho toán kè mái đất công trình xây dựng toán khó điều kiện làm việc mái đất công trình xây dựng khác khác Đề tài phân tích thực trạng giải pháp kè mái đất công trình xây dựng. . .Đề tài NCKH cấp Trường: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình xây dựng DANH MỤC HÌNH VẼ Chủ nhiệm: TS Phạm Toàn Đức, Thành viên: ThS Nguyễn Quang Tuấn B Đề tài NCKH cấp Trường: