TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐƠN VỊ: CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN - - ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2012 – 2013 TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NEO ĐẤT ĐỂ XỬ LÝ ỔN ĐỊNH TALUY NỀN ĐÀO SÂU Chủ nhiệm đề tài: Cán tham gia: GV KS Đồng Minh Khánh GV KS Đoàn Xuân Sơn THÁI NGUYÊN – 2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI Đơn vị: Cơ sở đào tạo Thái Nguyên ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC: 2012 – 2013 I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ neo đất để xử lý ổn định taluy đào sâu Cán thực đề tài Đơn Điện thoại Email vị Chủ nhiệm Thái dongminhkhanh Đồng Minh Khánh GV.KS 0985099767 đề tài Nguyên 2002@gmail.com Cán Thái Xuasonpfiev Đoàn Xuân Sơn GV.KS 0986314732 tham gia Nguyên @gmail.com II NỘI DUNG KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI Mục tiêu đề tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ neo đất để xử lý ổn định taluy đào sâu, từ đề xuất lựa chọn phương pháp tính toán lý thuyết để áp dụng cho công trình cụ thể Tổng quan tình hình nghiên cứu luận giải cần thiết phải nghiên cứu đề tài 4.1 Ngoài nước Từ sớm, năm 1874, neo đất dùng để xây dựng bờ đê kênh Birmingham Luân Đôn Những năm đầu kỷ XX (1911 – 1918) lần neo đất dùng để xây dựng công trình hầm lò khai thác khoáng sản Mỹ đến năm 1934 neo đất dùng để gia cố đập Chevenfas Algenria Từ năm 1950 đến nay, neo đất dùng xây dựng tầng hầm tòa nhà cao tầng nhiều nước Châu Âu Đức, Pháp, Anh, Úc, Mỹ, v.v… Đắc biệt từ sau chiến thứ II, neo đất sử dụng rộng rãi để ổn định mái dốc đường đào sâu, đắp cao cho đường ô tô cấp cao, đường cao tốc, đường sắt, đường hầm xuyên núi, đường hầm dẫn nước vào công trình thủy điện, xây dựng cảng biển, đường xe điện ngầm, đường xe điện cao đô thị lớn nước công nghiệp phát triển Ở Châu Á, công nghệ neo đất sử dụng lần vào năm 1950-1960 phát triển mạnh mẽ từ cuối kỷ XX đến Ở Nhật, neo đất sử dụng đập phụ đập Jujihara để neo đá nhằm mục đích đưa lực dự ứng vào thân đập Neo PS phát triển lần dựa ý tưởng người Pháp có tên Meranu Neo PS sử dụng với mục đích chịu phản lực thí nghiệm gia tải giai đoạn Chức danh Họ tên Học hàm, học vị khảo sát móng xây dựng Cầu nối vùng Honshu Shikoku Tiếp theo, công nghệ neo PS cải tiến cách sử dụng việc gia áp ống cao su để tăng khả dính bám thân neo móng xung quanh Năm 1958, Tây Đức xuất công nghệ neo đất bơm vữa xi măng kiểu gia áp tạo tiền đề cho việc phát triển ngày Tiếp theo kiểu neo bơm vữa xi măng gia áp phát triển nhanh sử dụng phổ biến nước Châu Âu Châu Á Năm 1961, công nghệ neo đất kiểu khoan mở rộng đa bậc đời sử dụng nhiều vùng đất sét, đá phấn Luân Đôn đưa vào sử dụng thi công neo kiểu bơm vữa xi măng Nhật công trình tường chắn đất công đoạn khoan đào gói thầu Yoyogi đường tàu điện ngầm số thuộc sở hữu Công ty tàu điện ngầm TokioHaneda; công trình tường chắn đất tầng hầm thuộc công trình nhà cao tầng Haramachida (nay thành phố Machida-Tokyo) Qua thức tế công trình nêu nhiều công trình kiến trúc cao tầng khác có nhiều tầng hầm quy mô lớn Nhật Bản cho thấy công nghệ neo đất đạt hiệu độ tin cậy cao hai mặt kinh tế - kỹ thuật Năm 1972, mốc quan trọng máy khoan xoay đập vạn sử dụng áp suất dầu nhập vào từ Tây Đức, loại máy khoan xoay dùng búa “down the hole”, máy khoan đập dùng búa “top homer” phát triển, cải tiến sản xuất Nhật Bản để phù hợp với điều kiện móng cụ thể Nhật Bản nên công nghệ neo đất sử dụng rộng rãi công trình xây dựng Trên sở kinh nghiệm tích lũy ứng dụng công nghệ neo vĩnh cửu kết cấu công trình kiến trúc, công trình xây dựng cầu đường, công trình thủy lợi, Hiệp hội nghiên cứu neo đất KCS, Hiệp hội nghiên cứu công nghệ neo vĩnh cửu STK, VSL PTC thành lập vào năm 1985, 1986 1988 Sau hiệp hội thực loạt thí nghiệm neo đất trường khoảng năm thu số kết tốt cộng thêm kinh nghiệm có từ Tổng công ty đường cao tốc Nhật Bản (1988), ủy ban có liên quan đến công tác nghiên cứu biên soạn tiêu chuẩn kỹ thuật “ Lập đồ án thiết kế công trình neo đất ổn định mái dốc” đời Các hoạt động ủy ban tiến hành khảo sát, nghiên cứu phương án thiết kế móng sử dụng công nghệ neo đất Trung tâm nghiên cứu Bộ xây dựng Nhật Bản Với 10 năm tích lũy kinh nghiệm công tác lập đồ án công tác thiết kế, thi công quản lý khai thác neo đất công trình thực tế Nhật Bản, năm 200, Hiệp hội móng Nhật Bản biên soạn Tiêu chuẩn “Chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế thi công neo đất - JGS 4101-2000” phục vụ cho công tác lập đồ án, khảo sát, thiết kế, thi công quản lý bảo dưỡng áp dụng công nghệ neo đất 4.2 Trong nước Neo đất bắt đầu sử dụng Việt Nam khoảng 15 năm trở lại đây, năm 1994 nhà thầu nước thực Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng – tầng hầm tòa nhà cao tầng: + 1994, cao ốc Sài Gòn Centre, 65 phố Lê Lợi, Quận 1, TP Hồ Chí Minh + 1996, Zenphaza (Southern Fortune), 56 đường Nguyễn Trãi, Quận 1, TP Hồ Chí Minh + 1998, cao ốc VietcomBank Tower giai đoạn 2, đường Trần Nhật Duật, quận Ba Đình, TP Hà Nội với 99 neo, chiều dài neo thay đổi từ 20-25m + 2007-2008, tòa tháp đôi EVN, 11 phố Cửa Bắc, Quận Ba Đình, TP Hà Nội, neo đất 160 cọc với chiều sâu từ 16-18m liên danh Vinaconex JSC – Công ty Xây dựng Bảo tàng Hồ Chí Minh – Công ty Bachy Soletanche Việt Nam (BSC) thực + 5/2008, tòa tháp Keanang Nam Land Mark Tower, tòa nhà cao Việt Nam (cho đến – 2012) lô 6, đường Phạm Hùng, TP Hà Nội Samwoo Geotech thực Trong xây dựng công trình Xây dựng Giao thông + Dự án sửa chữa hầm đường sắt Hải Vân thuộc đường sắt Bắc Nam + Xây dựng hầm đường Hải Vân quốc lộ + Xây dựng hầm đường Đèo Ngang quốc lộ + Đoạn Km511+640 – Km511+818 (L=178m) đèo Đã Đẽo, Quảng Bình đường Hồ Chí Minh năm 2003 sử dụng loại neo + Gói thầu 2A thuộc Dự án nâng cấp QL70 đoạn Bản Phiệt, Cầu Hồ Kiều II, từ Km194+410 – Km194+892 (L=482m) Đầu năm 2012, Công ty TNHH Tư vấn xây dựng Việt Nhật (VIJEC) tiến hành khảo sát địa chất phục vụ cho dự án thiết kế gia cường mái dốc đường dẫn lên cầu Bãi Cháy QL18 công nghệ neo đất Nhật Bản nguồn vốn JICA cục đường Việt Nam – Bộ giao thông vận tải làm Chủ đầu tư Dự án dự kiến hoàn thành vào cuối năm 12 Đây công trình thực tế sử dụng công nghệ neo đất Nhật Bản vào Việt Nam Theo TS Doãn Minh Tâm, Viện trưởng Viện Khoa học Công nghệ GTVT – Bộ giao thông Vận tải Việt Nam nhận xét “Trong biện pháp kiên cố hóa, xử lý đất sụt đánh giá công nghệ neo biện pháp kỹ thuật hiệu có độ ổn định an toàn cao Tính ưu việt hệ thống neo tăng cường ổn định mái dốc chỗ: Lực căng cáp neo căng kéo ứng suất trước chuyển thành nội lực làm tăng đáng kể sức kháng cắt khối đất đá mái dốc, làm triệt tiêu lực cắt, lực gây trượt xuất khối đất đá đảm bảo ổn định bền vững mái dốc Tuy nhiên giá thành xây lắp hệ neo đất đá cao nhiều so với biện pháp xử lý thông thường, cần lựa chọn đối tượng phù hợp để áp dụng Mặt khác giá thành xây dựng ban đầu cao song kết tính toán hiệu kinh tế cho thấy, công trình giao thông quan trọng đặc biệt với đường cao tốc, việc chủ động phòng chống sụt trượt công nghệ neo lâu dài cho hiệu cao nhất, vừa giữ vững độ bền, độ ổn định mái dốc lâu dài, không công làm làm lại, vừa đảm bảo cảnh quan môi trường Trong tham luận hội thảo “Công nghệ sử dụng neo đất phòng chống sụt trượt đất” 19.12.2009 trường Đại học Xây dựng Trường Đại học Xây dựng, Công ty Thép Bắc Việt với đối tác Nhật Bản SEC-VIJEC, ông Trần Văn Tân cộng có nhận xét “Trượt lở đất đá dạng tai biến địa chất phổ biến, nguy hại cho tuyến đường Hồ Chí Minh Nguy trượt lở đá gia tăng nhiều thời gian tới nhiều đoạn đường bị đe dọa nghiêm trọng Nhìn chung tai biến sụt trượt, lở đất đá dự báo cần đưa vào kế hoạch phòng chống thiên tai để chủ động nghiên cứu đề xuất phương án phòng tránh nhằm giảm thiểu tác động xấu chúng từ bước lập chương trình, lập dự án đầu tư đến thiết kế kỹ thuật thi công công trình Tong báo cáo khoa học mang tên “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ neo đất Nhật Bản JGS-2000 để ổn định mái dốc xây dựng đường” GS.TS.Vũ Đình Phụng Hội thảo quốc tế lần thứ kết cấu Hạ tầng ngày 28.8.2012 Hội kết cấu công nghệ xây dựng Việt Nam (VASECT) Hội kỹ sư Xây dựng Nhật Bản (JSCE) dự báo nhu cầu sử dụng neo đất Việt Nam vòng 15-20 năm tới với tính ưu việt công nghệ neo đất chắn dùng rộng rãi xây dựng nhà cao tầng (30 đến 100 tầng) với đến tầng hầm khu đô thị lớn như: TP Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng Hải Phòng, xây dựng tuyến tàu điện ngầm Hà Nội TP Hồ Chí Minh chống ùn tắc tai nạn giao thông hai thành phố lớn Và neo đất sử dụng rộng rãi với khối lượng lớn để xây dựng hệ thống đường cao tốc ba miền đất nước bao gồm: + Các tuyến cao tốc theo trục Bắc Nam xuất phát từ Thành phố Lạng Sơn theo QL1A đến TP Hồ Chí Minh – Cà Mau có tổng chiều dài 3621Km + Hệ thống đường cao tốc khu vực phía Bắc gồm tuyến hướng tâm kết nối Thủ đô Hà Nội với tổng chiều dài 1074Km + Hệ thống đường cao tốc khu vực miền Trung Tây Nguyên gồm tuyến đường với tổng chiều dài 524Km + Hệ thống đường cao tốc khu vực phía Nam gồm tuyến hướng kết nối với TP Hồ Chí Minh có tồng chiều dài 1094Km Từ dẫn liệu trình bày cho thấy neo đất Công nghệ hữu hiệu gia cường trống sụt trượt công trình xây dựng nói chung đặc biệt công trình xây dựng đường – cầu hầm Và dự báo cho thầy thị trường công nghệ neo đất Việt Nam lớn đầy tiềm năm tới Hiện nhóm nghiên cứu trường Đại Học Xây dựng (NUCE) GS.TS Vũ Đình Phụng chủ trì biên soạn “Dự thảo dẫn kỹ thuật thiết kế thi công neo đất” Dự thảo biên soạn chủ yếu dựa vào “Tiêu chuẩn kỹ thuật dẫn kỹ thuật thiết kế thi công neo đất” – JGS 4101-2000 từ Tiêu chuẩn kỹ thuật Hiệp hội học móng Nhật Bản Đồng thời có tham khảo tiêu chuẩn Anh “Neo đất” – BS8081-1998 (Bản tiếng Việt TS Nguyễn Hữu Đẩu – Viện KHCNGTVT dịch, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 2008); “Quy phạm kỹ thuật neo bê tông đất” - GB 50086-2001 “Quy phạm nghiệm thu chất lượng thi công neo bê tông đất” - GB 50204-2002 Trung Quốc Viêc xây dựng tiêu chuẩn Thiết kế thi công neo đất áp dụng Việt Nam điều cần thiết, tạo thuận lợi cho phát triển công nghệ neo Việt Nam Nội dung nghiên cứu Chương 1: Tổng quan công nghệ neo đất 1.1 Lịch sử phát triển neo đất giới Việt Nam 1.2 Phân loại neo đất 1.3 Cấu tạo neo đất 1.4 Phạm vi ứng dụng neo đất Chương 2: Nghiên cứu phương pháp tính toán neo đất sử dụng giới Việt Nam II.1 Các phương pháp tính toán lý thuyết neo đất dụng Thế Giới Việt Nam II.2 Một số phương pháp tính toán neo đất sử dụng Việt Nam xây dựng nói chung cầu đường nói riêng II.3 Đề xuất lựa chọn phương pháp tính toán lý thuyết neo đất Chương 3: Sử dụng phương pháp tính toán lý thuyết neo đất chọn để áp dụng cho công trình cụ thể 3.1 Giới thiệu công trình đào sâu có sử dụng neo đất 3.2 Lời giải kết tính toán neo đất Kêt luận kiến nghị hướng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Trên sở nghiên cứu lý thuyết neo đất kết hợp nghiên cứu phân tích công trình có sử dụng neo đất để xử lý ổn định taluy đào sâu Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Trong phạm vi đề tài, tác giả nghiên cứu đối tượng neo neo đất - Phạm vi nghiên cứu: Tùy thuộc vào điều kiện địa chất chiều sâu taluy đào để tính toán thiết kế neo đất ổn định taly đào sâu Tiến độ thực TT Các nội dung, công việc chủ yếu cần thực Tiến hành thu thập, tham khảo tài liệu công nghệ neo đất phương pháp tính neo đất 01 tháng Chương 1: Tổng quan công Nghiên cứu để ứng nghệ neo đất dụng giảng dạy (12/2012-1/2013) Chương 2: Nghiên cứu phương pháp tính toán neo Nghiên cứu để ứng đất sử dụng dụng giảng dạy giới Việt Nam Sản phẩm đạt Chương 3: Sử dụng phương Nghiên cứu để ứng pháp tính toán lý thuyết neo dụng giảng dạy đất chọn để áp dụng Thời gian 1.5 tháng (1/2013-2/2013) 1,5 tháng (2/2013-4/2013) Ghi cho công trình cụ thể Chương 4: Kêt luận kiến Dùng làm tài liệu cho nghị sinh viên nghiên cứu 01 tháng (4/2013-5/2013) Dự kiến kết đề tài Nghiên cứu lý thuyết neo đất, từ đề xuất phương pháp tính toán lý thuyết phù hợp để áp dụng tính toán cho công trình xử lý ổn định taluy đào sâu 10 Ý nghĩa khoa học khả ứng dụng Các kết nghiên cứu đề tài nghiên cứu khoa học sử dụng làm tài liệu tham khảo, phục vụ đào tạo, tính toán thiết kế áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi công xây dựng cầu đường Ngày 12 tháng 11 năm 2012 THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI ……………………………………… ĐỒNG MINH KHÁNH TL.HIỆU TRƯỞNG TRƯỞNG PHÒNG KHCN – HTQT …………………………………………………………