BẾN CẢNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

TRƯỜNG ĐAI HOC XÂY DƯNG P G S T S PH ẠM V Ă N G I Á P - T S BÙI V I Ệ T Đ Ô N G BÉN CÀNG T R Ê N N Ề N Đ Ấ T (Tái bản) N HÀ X U Ấ T B Ả N X  Y DỰNG HÀ NÒI - 2009 Y É U MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương Những khái niệm chung đất yêu 1.1 Định nghĩa đất yếu 1.2 Vài nét đất sét yếu 1.3 Vài nét đất cát yếu 12 1.4 Vài nét vể bùn 12 1.5 Phân loại đất yếu xây dựng công trình bến cảng 13 1.6 Các đặc thù chung đất xây dựng công trình 15 1.7 Thực trạng đất yếu Việt Nam 15 Chương Các phương pháp cải tạo đất yếu 2.1 Các hướng chung để cải tạo đất yếu 28 2.2 Cọc cát 29 2.3 Cọc đất 38 2.4 Cọc vôi 44 2.5 Giếng cát 44 2.6 Gia cố đất nãng lượng nổ 52 2.7 Nén trước tải trọng tĩnh 63 2.8 Nén chặt đất mặt đầm 63 2.9 Nén chật đất sâu 70 2.10 Nén chặt đất bìa Caton (bấc thấm) 72 2.11 Gia cường đất yếu vải địa kĩ thuật (Geotextile) 74 Chương Các giải pháp kết cấu bến tường cừ đất yếu 3.1 Nguyên tắc chung giải pháp kết cấu bến nói chung tường cừ nói riêng cho đất yếu 77 3.2 Các loại kết cấu bến tường cừ dùng cho đất yếu 78 3.3 Phân tích làm việc cừ nhiều neo 81 3.4 Xây dựng biểu đồ áp lực đất lên cừ kép 83 3.5 Giải toán cừ có sô neo n > 87 3.6 Các biện pháp giảm áp lực ngang đất lên tường 92 3.7 Giải toán cừ có cọc neo xiên 96 Chương Các giải pháp kết cáu cầu tàu đất vếu Những đặc điểm bật kết cấu cầu tầu 104 4.2 Các loại kết cấu cấu tầu dùng cho đất yếu 105 4.3 Giải hài toán cầu tàu đài cao theo phương pháp đàn dẻo 108 4.4 Áp lực đất lèn cọc cừ Il ị 4.5 Giái toán cầu tàu đài mềm theo phương pháp cọc ngàm đàn hồi 18 4.6 Sức chịu lải số cọc đặc biệt 130 Chưưng Tính toán ổn định tổng thê công trình 5.1 Biểu thức tổng quát tính toán ổn định tổng thể công trình I “5 5.2 Phương pháp tính theo lý thuyết cân giới hạn 137 5.3 Phương pháp tính theo mặt trượt eiả định 139 Chương Tính toán Lực kháng trượt cọc 6.1 Đặt vấn đề 6.2 Nguyên nhân ổn định vai trò cọc tính toán ổn định 148 6.3 Tính toán lực kháng trượt cọc theo phương pháp giải tích 149 6.4 Tính toán lực kháng trượt cọc theo phương pháp đồ giải I 50 6.5 Tính toán lực kháng trượt cọc theo phương pháp tương tác ma sát ) 53 Tài liệu tham khảo 147 164 LỜI NÓI ĐẦU H a i k h u vực đồng B ắc Bộ (ĐBBB), đồng sông c u Long (Đ B S C L ) nhiều cửa sông từ T h a n h H oá đến B ìn h T h u ậ n chiếm nửa tống s ố cảng biến cảng sông Việt N a m , xây dựng đ ấ t yếu^thậm ch í yếu Đ ây m ột thực t ế hiển nhiên đ ể đời sách "Bến cảng đ ấ t y ế u " m ộ t giáo trìn h chuyên sâu cho tư vấn - th iết k ế - th i công loại kết cấu bến cảng p h ụ c vụ trực tiếp cho cảng Đ B B B Đ B SC L , củng n h cửa sông M iền Trung Trước hết "B ến cảng đ ấ t yếu" m ột giáo trìn h cao học n g n h Cảng-Đường thuỷ, thềm lục địa ngành xây dự ng công trình th u ỷ công trường đại học cao đắng, tài liệu th a m khảo cho công tác nghiên cứu, đào tạo đại học cao đ ắ n g M ột điều q uan trọng nữ a, sách "Bến cảng đất y ế u " g iú p ích nhiều cho công tác tư Ưấrt - thiết k ế - th i công công ty, nhà thầu xây dự ng nói chung xây dự ng bến cảng đ ấ t yếu nói riêng, m lâu gây nhiều ph iền toái việc x lí m óng cho nhà q uản lí củng n h kỹ sư xây d ự n g cảng - đường th u ỷ S c h hai tác g iả biên soạn: P G S T S P hạm Văn Giáp chủ biên viết Chương 1, 2, 3, T S B ù i Việt Đ ỏng đặc trách Chương Các tác giả chân th n h cảm ơn tất nhữ ng đồng nghiệp từ N a m chí B ắc, n h ấ t thầy cô giáo m ôn Cảng-Đường thuỷ trường Đ ại học X â y dự ng góp ý liên tục m ột trìn h d i h ỉn h th n h nên sách n y C húng củng sẵn sàng n h ậ n n hữ ng thiếu sót có h n m ặ t trin h độ từ tất m ọi người góp ý p h ê binh sách C ác tá c g iả Chương NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỂ NEN ĐÂT 1.1 ĐỊNH NGHĨA ĐẤT yếu yếu Khái niệm đất yếu hiểu theo nghĩa tương đối - phụ thuộc vào trạng thái vật lí đất, tương quan khả chiụ lực đất với tải trọng móng công trình truyền lẽn Rất nhiều nhà địa chất, điạ kĩ thuật chuyên gia xây dựng có nhận xét chung là: + Tính ngập nước hoàn toàn - bão hoà; + Deo chảv dẻo; + Độ bền không lớn; + Sức chịu tải thấp; + Nén lún lớn; Ở Talin 1965, người ta quan niệm đất yếu có độ ẩm > 80% mà áp lực khoảng 0,5 -T- kG/cm2, E0 < 50 kG/cm2 Ở Việt Nam (theo tài liệu Hoàng Văn Tân) En < 50 kG/cm2, có khả chịu lực 0,5 -r kG/cin2 VỔ mặt trực diện, đất yếu đất hoàn toàn bão hoà nước, có hệ số rỗng e > 1,0, hệ số nén lún lớn, E0 thấp, sức chống cắt không đáng kể Đất yếu gồm loại đất sét mềm có nguồn gốc nước, thuộc giai đoạn đầu trình hình thành đá sét; loại cát hạt nhỏ mịn rời rạc ,than bùn; loại trầm tích bị mùn hoá than bùn hoá v.v Chúng đa dạng vể thành phần khoáng vật,nhưng thường giống tính chất lý chất lượng xây dựng Xét theo nguồn gốc đất yếu tạo thành điều kiện lục địa vùng vịnh biển Nguồn SỊỐC lục địa tàn tích (eluvi), sườn tích (deluvi), hổng tích (proluvi), lớ tích(koluvi) gió, lầv, bàng người (đào bới, đắp, cày cấy, trổng irọt) Nguồn gốc vùng vịnh cửa sông tam giác châu (Delta) vùng biển Đất nguồn gôc biển tạo thành ỡ khu vực nước nông (< 200m), thềm lục địa (200 -í- 3000m), biển sâu (>3000m) Trong thực tế xây dựng Việt Nam thườag đất sét yếu bão hoà nước, iú n g có tính chất đặc biệt, đồng thời có sò' tính chất tiêu biểu cho loại đất vếu nói chung Đặc trưng điển hình cho đất yếu phải kể đến đất sét yếu; vừa có đầy đủ lính chất lý, vừa thường có mặt nhiều nơi xây dựng bến cảng Sau đến cát yếu bùn, than bùn 1.2 VÀI NÉT VỀ ĐẤT SÉT YẾU a) Hạt sét khoáng chất sét Đất sét yếu có hai phần: - Phần phân tán thô d > 0,002rnm Chủ yếu khoáng chất nguồn gốc lục địa: thạch anh, fen pat - Phần phân tán mịn gồm hạt bé (2,0-:-0,l)n keo (0,1-K),001)|i Đó sán phẩm phân huỷ hoá học Đất sét yếu chứa đựng nhóm khoáng châ't sét: + Kaolinit; + Monmoriolit; + Ilit b) Nước đất sét yêu Đất sét yếu hộ phân tán ba pha: hạt khoáng, nước lỗ rỗng vùng lạnh đất sét yếu có pha: hạt khoáng, nước lỏng, bãng cứng Song thực tế đất sét yếu thường bão hòa nước nên coi chúng hộ hai pha (hạt khoáng nước) Mỗi hạt khoáng bao bọc màng nước gồm nhiều lớp (từ ngoài) gồm: - Nước liên kết - nước hấp thụ; - Nước lớp mặt - nước màng Hai lớp nước có nhiều tính chất khác nhau: cứng, hơi, di động c) Hiện tượng hấp thụ Đó khả đất hút từ môi trường xung quanh giữ lại chúng vật chất khác nhau: cứng, lỏng, h i , ion phân tử, hạt keo Hấp thụ phân loại: - Hấp thụ học: hấp thụ hạt lơ lửng nước chảy qua đất sét làm cho đất chịu lực - Hấp thụ vật lí: hút vật chất xung quanh sức căng bề mặt - Hấp thụ hoá lí: trao đối tạo thành hợp chất - Hấp thụ hoá học: tạo thành phàn huỷ chất - Hấp thụ sinh học: hệ đời sông sinh vật d) Tính dẻo ứng với độ ẩm làm cho đất sét yếu biến dạng thể cứng, thể lỏng, thể nhứt : dược xác định mức độ thông qua hộ số dẻo W n' w n = WT - Wp Trong đó: WT - giới hạn cháy ; W p - giới hạn lăn e) Gradien ban đáu Đất sét yếu có tính ihẩm (hấu khác thường: cho nước thấm qua gradien (độ dốc) cột nước vượt trị sô định gọi gradicn ban đầu i0 (hình 1-1) Hình l - l : L ién hệ í^iữa tóc clộ thấm Vth vù iỊraclien cột Iiước i íị) Đ ộ bền cấu trúc Nếu tải trọng truvền lèn lớp đất sét yếu nhỏ trị số gọi độ bền càu trúc biến dang cúa đẩt bé đến mức bỏ qua Còn vượt qua độ bền cấu trúc đường cong liên hệ hệ số rỗng £ ap [ực có độ dốc lớn (hình 1-2) Đối với đất sét yếu độ bền cấu trúc = C',2 -í- 0.3 kG/cnr Điều có ý nghĩa lớn tính toán cố kết đ ấ t Hình l~2: Xác clịiìh clộ bềiì cấu trúc theo đường cong nén lún / Nháiìlì nén; // Nhánh dỡ tải h) Tính nén chưa đến chặt Tính nén chưa đến chặt không phù hợp rõ ràng độ chặt tự nhiên với áp lực tir nhiên mà đất chịu tác dụng Nói cách khàc, chiều sâu đất chịu áp lực ơ, phải có hệ sô' rồng e lại có £|> í% tức có thấp (hình 1-3) H inh 1-3: Cúc trang thái nén chặt cùa dát I- Trạng /hái liên chưa đểu chụt; 2- TrụiHỊ thái IIẾII chặt Theo Dênixov, trình nén chặt cùa đất sét diẻn lâu 10 i) Tính nhạy xúc biến Tính nhạy khả thay đối độ bền kết cấu bị phá hoại Đó loại đất có độ sệt B > Khi cắt bỏ loại trừ nguvên nhân gây phá hoại kết cấu đất độ bền khôi phục nhanh hoãc chậm phần toàn phán so với ban đầu Hiện tượng aọi xúc biến Hiện tượng xúc biến dẫn đến thav đối mức tác động tải trọna tình động Từ người khó dự báo xác cố rủi ro công trình cáng thuỷ công k) M ối liên kết cấu trúc Trong khoáng chất sét nước tạo hoạt tính hoá lí, tạo màng nước dung hợp tạo mối liên kết hạt khối nước gây nên, gọi mối liên kết cấu trúc Đó lực phân tử (lực hút phân tử) Do chúng dính lại với I) Đặc điểm biến dạng Khác với vật liệu khác, đất sét vếu có khả nén chặt củng cố tác dụng lú a ứng suất Ngay áp lực bé, mức độ nén lún cúa chúng đạt đến trị số dáng kế Quá trình biến dạng \ay dài với tốc độ bó Có hai loại biến dạng: Biến dạng khôi phục gồm hiến dạng đàn hổi biến dạnẹ cấu trúc Biến dạng dư : chí gồm biên dạng cấu trúc m) Sức chóng cắt I = tg(p +c (1 -2 ) Trong đó: - ứng suất pháp tuyến; c - lực dính kết; (p - góc nội ma sát n) Tính chất lưu biến Đất sét yếu môi trường dẻo nhớt Chúng có tính nhão (từ biến) có khả thay (íổi độ bền có tải trọng tác dụng lâu dài gọi ' I ' I\.i: lính chất lưu biên - tức chaV chất nước (hình 1-4) Hình 1-4: Các giai đoạn biến dạng ô AB - Nhão, tắt dần; BC- Nhão Ổn di lìlì, CD- chày lăng biên 11 r - °óc nghiêng tim cọc so VỚỊ đường thẳng đứng r\ - chiéu rộng cọc theo phương dọc bến đường kính cọc /,I - bước cọc theo phương dọc bến kn , ka - hệ số làm việc không gian cọc theo áp lưc bị động chủ động: Khi y < ygh: kn = + M /2 ) -y ; ka = + y y bc.tg(45‘ —cp / 2) bc.tg(45° + (p /2 ) ( ) Khi y > ygh: kn = k = + Ụ ứ - K ) bc V 2-y (6.9) Với: y - chiểu sâu theo phương thẳng đứng tính từ giao điểm mà mặt trượt cắt cọc đến điểm tính toán n n a n ygh - khoảng cách giới hạn, xác định theo ( ) (6 1 ) sau đây: - Đối với hệ số kn: (/d - b c).tg ( " - c p / ) V n\ tg (o /2 ) ( 10) Đối với số k • (/t, - b c).tg (4 H+ cp/2) tg (o /2 ) Căn vào biêu đồ tổng p ,, vẽ đa giác lực đa giác dây (hình 6-2 6-3) Xác đinh inômen uốn cọc theo nển đất: Tại điểm B0 nằm cao chân cọc đoạn 0,15t (với t khoảng cách từ chân cọc đến giao điểm tim cọc với mặt trượt), ta vẽ đường tiếp tuyến với đường bao đa giác dây Xác định mômen uốn M a (KN/m) cao trình giao điểm tim cọc với mặt trượt: M A = TỊ xa Xác định mômen uốn cọc theo độ bền vật liệu M c (KNm/m): M c = M w//d; Với M vv = w R rr 'men uốn theo độ bền cọc Xác định phản lực giới hạn Rc (KN./m) cọc: - Nếu M a < Mc : Trị số Rc xác định từ điểm gốc đường lực đến giao điểm ẹiữa dường lực với đường thẳng di qua cực đa giác lực song song với tiếp tuyến cúa đa giác dây điểm B 151 - Nếu Mc < M a : Trị số Rc xác định từ điểm gốc đường lực đến giao điểm đường lực với đường thẳng qua cực đa giác lực song song với cát tuyến A 0B0 đa giác dây Cát tuyến vẽ từ B0 cho tung độ Xmax có trị số: Xmax = M c / r| Xmax > X, với X tung đ ộ đ iểm n gàm đa g iấ c dây Trường hợp Xmax < X cho Xmax= X thực tính toán bình thường Xác định lực kháng trượt Q (tính cho mét dài theo phương dọc bến, KN/m): - Tính ổn định theo phương pháp mặt trượt gãy khúc (hình 6-2): Q = R c cos - Tính ổn định theo phương pháp mặt trượt cung tròn bán kính r (hình 6-3): + Khi M a < Mc : co s(e2 - e , ) | m a c' CosS r ( 12) + Khi M c < Ma : R Cos(e - | ) | M c c Cosỗ r Hình 6-2: Sơ đồ tính Q tính toán ổn định theo p p mặt trượt gãy khúc 152 (6.13) Hình 6-3: Sơ đồ tính ọ tír.h toán ổn định tlìeo p p mặt trượt cung tròn 6.5 TÍNH TOÁN LỤC KHÁNG TRƯỢT CỦA c ọ c THEO PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TÁC MA SÁT 6.5.1 Các giả thiết tính toán - Bỏ qua biến dạng cọc khối trượt - Góc ma sát đất với cọc góc ma sát đất - Trong mặt phảng vuông góc với trục cọc độ sâu z khối trượt, áp lực đất khối trượt tác dụng vào cọc phân bố Khi hình thành khối trượt, theo giả thiết thứ bỏ qua biến dạng cọc khối trượt, cách gán ta coi cọc không chịu tác dụng áp lực đất bị động từ phía trước cọc, mà chịu tác dụng áp lực đất chủ động từ phía sau áp lực đất bên hông cọc Vói ơiả thiết thú hai, góc ma sát cọc với đất !à góc ma sát đất Điểu nghĩa với việc hình thành lớp đất + Q S.cosi (6.16) •Sơ (dó c) d): p = (ơopl.cosi.tgẹ + C).S.cosi (6.17) ỉlìn h ỏ-7: Phím lích ihành lìluin ỉực khỏi irhơi tác tlụni; dường trượt 6.5.4 Thiét lập biêu íhức tínli lực kháng trượt ciia cọc L.ực kháng trượt cọc tính theo tương tác ma sát phụ thuộc không chi vào chi tiêu c lý nén đất, mà phu thuộc vào hình dang mặt cắt ngang cọc Dựa theo co SO’ lý t h u y ế t trên, thiẽì lâp bicu thức x c n h lực k h n g trươt c h o m o i loại hình dạníi t.iết diện cọc Các loại tiết diêĩi cọc dùng phổ biến thưc tế là: cọc chữ nhật (trường hợp phổ buến cọc vuông): cọc luc lãng; cọc tròn Sau đáy thiết lập biểu thức tính lưc kháng trượt coc cho loai cọc tiết diện Biể u thức tổng quái Kác đinh lực kháng trươt coc sau P = D JỴ K (, g „p, + Ka -ơjpl + K ,.C).dz (6.18) (ỉ V i: p - lực khối trượt tác dụng theo phương pháp tuvến với truc cọc I - chiều dài đoạn cọc nằm khôi trượt D - đườrm kính quy ước coc: Đối với cọc chữ nhật chiều dài cạnh theo phương dọc bến; ĐỐI với cọc lục lăng lần chiều dài canh; Đối với cọc tròn đường kính cú;i cọc 157 K0, Ka, Kc - hệ số ảnh hưởng áp lực đất tĩnh, áp lực đất chủ động lực dính khối trượt, xác định phụ thuộc vào hình dạng tiết diện cọc, cách bô trí cọc tiêu lý đất °opt ’ apt ’ c ' cường độ áp lực đất tĩnh, áp tuyến với trục cọc lực dính đất lực đất chủ động theo phương pháp Gọi góc nghiêng cọc so với phương đứng mặt phẳng ngang bến £n, mặt phẳng dọc bến £d Ta có opt apt lớp đất thứ j xác định sau: Cos£dCos(Pj • = optj ■ U Oj - CoS8 nCoS(Pj aplj Cos(ed + Ọj) Biểu Biểu đổ 0ị đổ ơ aj • (6.19) Cos( „ +(pj) Biểu đổ c Hình 6-8: Biểu đồ thành phần nằm ngang áp lực đất lực dính tác dụng lên cọc Với 0j , aj thành phần nằm ngang cường độ áp lực đất tĩnh áp lực đất chủ động lóp đất thứ j (hình ), tính Ơ0J , aj theo công thức (H OJ = X \ y h j + y j z K i ’ ^aj ) \ (H ỉ ĩ ih i + Ỵ J.Z {i=\ ) ( 20 ) Trong đó: y , h - trọng lượng riêng (có xét tới lực đẩy nổi) chiều dày lớp đất thứ i j Với z e (0, hj); £hj = t, với j i =l-í-j, n số lớp đất khối trượt mà cọc qua, t tổng chiều dày lóp đất khối trượt mà cọc qua x,0j ; Ầaj X.dCj - hệ số thành phần nằm ngang áp lực đất tĩnh, áp lực đất chủ động áp lực đất chủ động lực dính lớp đất thứ j cpj ; Cj - góc ma sát lực dính đơn vị lớp đất thứ j 158 Từ biểu thức tổng quát (6.18), ta có: / I I P = D | K 0.ơopt.dz+ j X apt.dz + | K c.C.dz Vo 0 Theo biểu thức (6.19) (6.20) ta có: / /| h !) 1I\ JK oơnprdz = j X , i ơup,i-dz + f K o2ơopt2-dz + "- + Í K ljcr(ip,j dz + - - - + j K onơoptn.dz ) 0 J L lli CO.SS I c o s t p ■ ' \ = z í Korơ op„-dz j-i , j=i • X>i-hi+Yj-z - V dz cos(ed + , - h i + yr z A aj - C A.acj .dz aj cos(en +{p.) ị) V 1= JL COS8n COSCP; n COS(p - íly = Ẵ K a,j=1 C s ( n + (Pjị )) V i=l i hi hj Áaj + , yj hJ.Xaj- C j hj A.aej Và: / h !2 l) ln j K t C d = | K cl C , d - } K , j C d z + + / K cj.Cj d z + + j K „ C „ d z 0 = j=l (ì h c, C , i z (} K cj-Cjh j Cosen , J =1 V =1 159 Do biếu thức (6.18) viết dạng giải tích sau: " C O S (P i ( H + p = D [ | K" ' ĩ ^ ^ M (H COSCPị +£ k COS(£n + < p j ) j= l l y''h i V a ĩ ' h L li -h i - h j K i + ° ' -Yj U =1 -h ỉ - K - c I 1 1A a c j + n +Ẻ K ej-c j-h j 1=1 V COSEn ( 21 ) / Trong biểu thức (6.21), hệ số K0, Ka, Kc xác định theo Bảng Bảng 6-1 B ảng xác đ ịn h hệ số K w, K a , K c SÍT Dạng tiết diện cọc Chữ nhật w IĨ1 - Các hệ số K ; Ka ; K( r r i ^ ^ -sincp K = m + ,5 + (m - 0,5) cos2 co + ——— cosco •tgcp sina Ka =[0,5 m.sin2(0 + cosa.cosco].tg + — —— cosco tgcp sina Ka = [0,5.sin2tở + cosa.cosío].tgọ Kc = [2.COSCO + sinco + cotga.cosco] Vuông K„ = + Y (0 = ■ 160 l - sin| ( L li I í A V ()-5 V ’1 + V 1-1 + I X j - X ? -1' ]■! V 1-1 (6 22) h;.Ä • e J ị I 'ỉ'rườn hợp nén dấí (lòỉĩiĩ nhất: í Ỵ p = ]).| K COS(Ed + ( p ) r X COs(En + ( p ) s K c.t (6.23) COS8, 6.5.5 T rìn h tự tính toán Gia dinh mật trượt cãt qua cọc (hình 6-9) sọi n số lóp đất khối trượt, t tổng chiều dàv lớp đất khối trượt mà cọc qua Tại lớp đất thứ j có chiều dày hj chiều dài cọc nằm tron 2, lớp j 1( la có £hj = t hj=lj cose (với £ góc nghiêng cọc so với phương dứng, J =1-Mi) Trình lự tính toán sau: Tính hệ số anh hưỏìie K„j, K.,j, K.j cho mỏi lóp đàt (theo Bảng 6.1) Các hệ số phụ thuộc vào hình dạng, kích tliước, cách bò trí cọc \ cávj tiêu lý đất 161 Tính áp lực đất khối trượt tác dụng lên cọc lớp đất thứ j: - Biểu đổ áp lực đất có dạng bậc 1, theo biểu thức (6.19) (6.20), thành phẩn phá]) tuvến cường độ áp lực đất tĩnh áp lực đất chủ động phía lớp đất thứ ( M cosed cosọ V i=l cos(sd +cpj) ( ơaP'j tì V Ĩ V ;-i IY i h i - C ^ , V C O SSn COS(Pj J (6.24) C O S (8n + (p j) 1=1 - Tương tự, thành phần pháp tuyến cường độ áp lực đất tĩnh áp lực đất động phía lớp đất thứ j doptjtj ', a d.aptj • cos£d.cosq>j ap.J = tỉ C O S ( d + < P j) cosen.cospl I cos(sn + Ọị ) C O S d C O S (p ị opl = ( ĩ l h ^ol)- (6.26) C O S ( j + CpỊ ) ơ.apt l cos(sn +CPj) Tính lực kháng trượt cọc lớp đất thứ j: - Biểu đồ lực kháng trượt cọc có dạng bậc 1, gọi F p trị số lực kháng* trượt phía phía lớp đất thứ j, ta có: FM K» , < , + K r n U + K r C 1) D 'ỉ6-27) F / = ( K , , j < , j + K j - < li + K cj.C i ) D - Trị số lực kháng trượt Pj lớp đất thứ j là: (6.28) 162 - Vị trí đặt lực Pj trọng lâm biểu đồ lực tínhtheo biểu thức(6.27), uinnu íi'óc với trục cọc Xác định dược cánh tav đòn c - cúa lực Pj phương làkhoảng cách Pj từ tâm ươi liếm dường tác dụng lực Pj (hình 6-9) Tíình lực kháng trượt p cọc mômen M tâm trượt lực p tạo ra: - L.ực kháng trượt p cọc tổng lực Pj! p = Ế Pj (6-29) j= i ■Mỏimcn M tâm trượt p tạo tính Iheo: M = V P J.eJ (6.30) Hì nh 6-9: So'dồ tính lực kháng ĩrưựĩ cọc theo tương ĩúc ma sáĩ 163 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bergado D.T, Chai J.c, Alfaro M c, Balasubramaniam A.s (1996) Những biện pháp kỹ thuật tạo đất yểu xây dựng NXB Giáo dục Hà Nội Bộ Giao thông Vận tải (1995) Công trhih bến cảng biển Tiêu chuẩn thiết kế, 22.TC N 207-92 Hà Nội Bộ Giao thông Vận tải (1995) Công trình bến cảng sông Tiêu chuẩn thiết kế, 22.T C N 219-94 Hà Nội Bộ Thủy lợi (1977) Hướng dẩn thiết k ế tường chắn công trình thủy lợi Vụ Kỹ thuật Hà Nội Tạ Văn Dĩnh (1995) Phương pháp tính NXB Giáo dục Hà Nội Bùi Việt Đông, Hồ Ngọc Luyện, Phạm Vãn Giáp (1998) M ột iịiủi pháp kết cứu cưu tàu liền bờ dấl yếu Tạp chí Giao thông vận tải, (số 9) Bùi Việt Đông (2002) M ột s ố vấn đê vê' tính lực kháng trượt cọc tính toán ổ/í định tổng th ể bến làu Tạp chí Giao thông vận tải, (sớ 3) Bùi Việt Đông (2002) Lực tươniị tác cọc vù nển đất tính toán ổn dịnh tổn (Ị th ể bến cầu tàu Tạp chí Giao thông vận tải, (số 4) Bùi Việt Đông (2003) Luận ánTiêh sỹ kỹ thuật Trường Đại học Xây dựng - Hà Nội 10 Đubrôva (1959) M eíodư ObleỢrenlìia i Uđeseblenhia GiđroạekhitrexkÍẰ Xơarugỉenhia Izđatelctvo Retrnoi Tranxport Moxkva 11 Đubrôva (1963) Vzaimodeixtvie Grunta ì Xơarugienhia Retrnoi Tranxport 12 Phạm Vãn Giáp, Nguyễn Hữu Đẩu, Nguyễn Ngọc Huệ (1998) C óiiíị trình bến củng NXB Xây dựng Hà Nội 13 Phạm Văn Giáp, Nguyễn Mạnh Tiến (1991) Kết cấu bến cảng nên đất yểu Đề tài NCKH - B - 91 - 16 - 04 Hà Nội 14 Hổ Ngọc Luyện, Phan Bạch Châu, Phạm Văn Giáp, Phan Dũng (1986) Công trình bến cảng NXB Giao thông Vận tải Hà Nội 15 Pierre Laréal, Nguyễn Thành Long, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục, Lê Bá Lương (1998) Nền đường đắp đất yếu diều kiện Việt Nam NXB Giao thông Vận tải Hà Nội 16 Vũ Công Ngữ, Nguyễn Vãn Dũng (1995) C học đcíl NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 164 17 Vũ Công N eữ (1992) Thiết k ể tính toán móng nông Tủ sách Đại học Xây dựng Hà Nội 18 Nguvẻn Vãn Nhân (1996) Đánh giá ổn định mái dốc đập đất sở phân tích trạng thúi ứng suất Tuyển tập công trình khoa học Hội nghị Cơ học vật rắn biến dạng toàn quốc lần thứ V Hà Nội, tr 430-434 19 Niiosp im Gersevanova (1993) H ướnẹ dẫn thiết k ế mỏng cọc NXB Xây dựng Hà Nội 20 Ralph B Peck, Walter E Hanson, Thomas H Thornburn (1997) K ỹ thuật móni> NXB Giáo dục Hà Nội 21 Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải, (1973) Nhũn(Ị phươnq pháp xây dựng công trình đất yếu NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 22 Lê Đức Thắng, Bùi Anh Định, Phan Trường Phiệt (1976) Nền móng NXB ĐH THCN Hà Nội 2V Lê Đức Thắng (1998) Tínli toán móng cọc Đại học Xây dựng Hà Nội 24 Nuuyễn Y Tô (1990) Sức bền vật liệu NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 25 Baker, R., and Garber, M (1978) Theoretical analysis o f the sìabiỉity oj' slopes Geotechnique Lonđon, 28 (4) pp 395-411 26 Braja M.Das (1983) A dvanced Soil M echanics Mc Gravv-Hill Book Company Singapore 27 Fredlunđ, D.G., and Rahardjo, H (1993) Soi! M echanics fo r unsaĩurated Soiìs John Willey & Sons Inc, New York - Chichester - Brisbane - Toronto - Singapore 28 Predlund, D.G., and Scoular R.E.G (1999) Using Limit Equilibrium in Finỉíe Element Slope Stability Analvsis Slope Stability Engineering, Rotterdam pp 31-47 29 Predlund, D.G., and Krahn, J (1977) Comparision o f slope Stabilừy M ethods o f Analysis Canadian Geotechnical Journal, 14, pp 429-439 30 Joseph E Bowles, P.E., S.E (1996) Foim dation Anaỉysis and Design Mc GrawHill Book Company Toronto, Canada 31 Prof Dr Techn Dr.-Ing e.h Árpád Kézdi (1976) Handbuch der Bodenmechanik VEB Verlag fur Bauwesen Berlin Verlag der Ungarischen Akademie der Wissenschaften Budapest 32 Phạm Hồng Giang, Nguyễn Hoài Nam N on Deterministic o f Earth Dam Slope Siabiìity Proceedings of the Fifth National Coníerence on Soil Mechanics Hanoi pp 178-184 165 [...]... chứnẹ nền đất yếu ớ các hình 1-5; 1-6: 1-7; 1-8; 1-10; 1-11; 112: 1-13: 1-15: 1-16 còn rất nhiều ví dụ nền đất yếu, thậm chí quá yếu trên các cảng khác ờ ĐBSCL và ĐBBB Tương lai phải inờ rộna cái tạo, xây mới nhiều cảng biển, cảna sòng, mà giải pháp kết cấu bến, đè chắn sóng, kè bờ, đặt trên các lớp đất gây nhiều phìổn toái cho các nhà thiết kế cảng - đường thuv Vì vậv mòn học "Bến cảng trên nền đất yếu" ... kết cấu bến thích hợp 27 Chưưng 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO NỀN ĐÂT 2.1 CÁC HƯỚNG CHUNG ĐỂ CẢI TẠO NEN yêu đất yếu Khi gặp nền đất yếu, thường có hai cách xử lý: cảí tạo nền đất cho thậtchặt, tốt hơn hoặc dùng các giải pháp kết cấu thích hợp Về hướng cải tạo nền đất cho chặt hơn có nhiều phương pháp vàđược phân ra làm hai nhóm a) N hóm các biện pháp làm chặt nền có nhũng cách sau: - Cọc cát; - Cọc đất; ... của nền và ổn định tổng thể cho bến Trong irường hợp này, việc lựa chọn giải pháp kết cấu bến kết hợp với gia cố cải tạo nền là hợp lý nhằm thoả mãn điều kiện địa hình tự nhiên và chức năng nhiệm vụ công trình Ngược dòng sông Hậu đi qua Cần Thơ, Long Xuyên, Campuchia tới Phnômpênh ỏ' bất cứ bến cảng nào cũng gặp nền đất bồi tích mà sức kháng rất nhỏ Tại cảng biển Cần Thơ bến cầu tầu 10.000DWT dựa trên. .. y d ụ n g c ô n g t r ìn h Nền đất luôn là yếu tô quyết định đến giải pháp kết cấu bến Đối với xây dựng công trình nền đất yếu chứa đựng 4 đặc thù chung sau: a) Trong mỗi lớp đất có độ chặt nhỏ, hệ số rỗng 3-Ỉ-4, sẽ tạo ra độ nén rất lớn Có khi chí.với p = l-Hl,5kG/cm2 đã tạo ra độ lún (1CH-15)% chiểu cao của lớp đất đó Độ lún tuyệt đối đạt tới (l,5H-2)m cho một công trình bến, đê chắn sóng b) Quá trình... 1-11), lớp đất yếu dạng bùn sét trạng thái chảy có chiều dày 15-M9m là một trở ngại cho việc lựa chọn kết cấu bến sao cho vừa phù hợp với công năng của bến cá, vừa phù hợp với điều kiện địa hình khu nước chật hẹp cua cảng Giải pháp kết cấu bến được chọn là cầu tàu cừ sau bê tông cốt thép, kết hợp nao vét thay thế một phần lớp đất yếu phía trên bằng cát san lấp 13800 34200 H ình I - l ỉ : Kết cấu bến câng... qua hết lớp đất yếu, cắm sâu vào lớp đất chịu lực 1,5-1-2,5m Nền cọc bê tông cốt thép tiết diện 40x40cm dài 23m, trẽn mỗi khung ngang bố trí 4 cọc trong đó có 3 cọc đóng xiên 1/6 nhằm tạo ổn định cho tường cừ Một yếu tố cần quan tâm nữa là độ thoải của mái dốc gầm bến phải đảm báo ổn định cục bộ phía trước tường cừ Việc thay thế một phần lớp đất yếu phía trên được kết hợp với xử lý gia cố nền bãi nhằm... cát; - Gia cố đất yếu bằng năng lượne nổ; - Nén trước bằng tải trọng tĩnh; - Nén chặt đất trên mặt; - Nén chặt đất dưới sâu và các phươim pháp khác, bấc thấm, bìa cacton, vải địa kỹ thuật b) N hóm các biện pháp thay dát mói gồm: - 'T’,iay lớp địa tầng yếu - nạo đái tư nhiên yếu đi và thay vào đó là lớp đất tốt hơn - Tạo lãng thẻ giảm tải san tường, cliii yếu đối với bộ phận iườnsỉ chắn đất: tường cừ,... tính chung chung nhiều hon là chi tiếi cận kẽ sonsi vần đảm bảo tính khái quát cho hiện trạng ở các vùng đất yếu cho các câne Việt Nam Dưới đây ó' mục 1.7 sẽ nêu những ví dụ cụ thể tại một số cán" biến và cáng sỏne đã sập phải nền đất yếu 13 Bảng 1-1 Các chỉ tiêu cơ iý của các nhóm đất yếu N h ó m đất yế u ỉ t iê u Á cát Á 3