Nghiên cứu kết cấu tường neo kè bờ sông bằng bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực

BẢN CAM KẾT Tôi xin cam kết tất nghiên cứu luận văn kết nghiên cứu thân tơi thực khố học cao học Trường Đại học Thuỷ lợi hướng dẫn nghiên cứu khoa học PGS.TS Phạm Văn Quốc PGS TS Vũ Hồng Hưng Tơi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn lời cam kết Hà Nội ngày 15 tháng 03 năm 2018 Lê Thái Sơn i LỜI CÁM ƠN Trong thời gian thực Luận văn, học viên nhận trợ giúp quý báu nhiều tổ chức cá nhân Học viên muốn bày tỏ lòng cám ơn chân thành tới Phòng, Ban tập thể Quý thầy cô trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt thầy cô sở I trang bị kiến thức khoa học kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Đặc biệt, tơi xin gửi lời cám ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn Phó Giáo sư - Tiến sĩ Phạm Văn Quốc thầy giáo Phó Giáo sư - Tiến sĩ Vũ Hồng Hưng - người trực tiếp hướng dẫn cho kiến thức khoa học suốt thời gian thực hiên Luận văn Một lần xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc lời chúc sức khỏe, hạnh phúc, thành công sống tới Quý thầy trường Đại học Thủy lợi, Phó Giáo sư - Tiến sĩ Phạm Văn Quốc, Phó Giáo sư - Tiến sĩ Vũ Hoàng Hưng TÁC GIẢ ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KÈ BTDƯL 1.1 Thành tựu xây dựng cơng trình bảo vệ bờ sơng nước ta .5 1.1.1 Một số cơng trình kè bảo vệ bờ sơng điển hình .5 1.1.2 Sự phát triển ứng dụng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực 1.2 Tình hình xói lở biện pháp bảo vệ bờ sông nước ta .11 1.2.1 Tình hình chung áp dụng thành tựu KHKT bảo vệ bờ sông 11 1.2.2 Một số cơng trình xây dựng bảo vệ bờ sông tiêu biểu 12 1.2.3 Sử dụng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực để làm tường kè sông 14 1.3 Các phương án cơng trình chống xói lở bờ tả đoạn sông .15 1.3.1 Hệ thống mỏ hàn: 15 1.3.2 Kè mái dốc 17 1.3.3 Tường kè bê tông cốt thép (tường trọng lực, tường góc) .18 1.3.4 Tường kè dùng cọc bê tông cốt thép ứng suất trước 19 1.4 Các hình thức kết cấu neo tường cọc .20 1.4.1 Mố neo khối bê tông cốt thép 20 1.4.2 Ống neo khoan bơm bê tông tạo neo 21 1.4.3 Neo hệ cọc đáy tường góc phía tường cọc 21 1.4.4 Các hình thức kết cấu neo tường mố neo .22 1.5 Kết luận chương 1: 23 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN LỰC THẤM ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN TƯỜNG KÈ 24 2.1 Tính toán lực thấm tường kè 24 2.1.1 Phương pháp tính toán đơn giản gần 24 2.1.2 Phương pháp tính tốn mơ hình số PTHH 25 2.2 Phương pháp tính tốn ổn định tường cọc 28 2.2.1 Phương pháp tính tốn cung trượt ổn định mái dốc bờ sông trạng .28 2.2.2 Xác định phương án độ sâu đóng cọc dựa cung trượt 30 2.2.3 Phương pháp tính tốn áp lực đất chủ động bị động lên tường 31 2.2.4 Phương pháp tính tốn kiểm tra ổn định tường cọc .33 iii 2.3 Phương pháp tính tốn độ bền hệ tường kè 33 2.3.1 Phương án giải tích tính tốn độ bền tường kè cọc BTCT DƯL.: 33 2.3.2 Phương pháp mô hình số PTHH tính tốn độ bền tường kè cọc BTCT DƯL 36 2.3.3 Khái quát phần mềm Plaxis 45 2.3.4 So sánh nhận xét hai phương pháp tính tốn 46 2.4 Kết luận chương 2: 47 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TẦM XÁ SƠNG HỒNG HÀ NỘI 48 3.1 Giới thiệu chỉnh trị đoạn sông Hồng khu vực Hà Nội 48 3.1.1 Giới thiệu chung 48 3.1.2 Tình hình biến hình lòng sơng đoạn Tầm Xá sông Hồng – Hà Nội 50 3.1.3 Điều kiện địa hình 53 3.1.4 Điều kiện thủy văn, thủy lực đoạn sông 56 3.1.5 Diễn biến dự báo xói lỡ bờ tả đoạn sơng 58 3.1.6 Yêu cầu giao thông thủy cảnh quan thành phố Hà Nội 58 3.1.7 Giải pháp chống sạt lở mái dốc đoạn bờ Tầm Xá thuộc sông Hồng 60 3.1.8 Kết luận chương 65 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN CHO TƯỜNG KÈ TẦM XÁ – HÀ NỘI BẰNG BẢN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG XUẤT TRƯỚC 66 4.1 Tài liệu đầu vào để tính toán tường kè BTCT UST Tầm Xá 66 4.1.1 Mặt cắt điển hình để tính toán 66 4.1.2 Chế độ mực mước tính tốn 66 4.1.3 Thuộc tính lớp đất tính tốn 67 4.1.4 Thuộc tính bê tơng cốt thép cọc 67 4.1.5 Trường hợp tính tốn 68 4.2 Kết tính toán thấm, ổn định mái dốc trạng giải pháp cơng trình 69 4.2.1 Lưới phần tử mặt cắt tính tốn 69 4.2.2 Số liệu tính tốn 69 4.2.3 Kết tính tốn lưới thấm, gradient thấm 70 4.2.4 Kết tính tốn ổn định mái dốc tự nhiên chưa đóng cọc 70 iv 4.3 Tính tốn độ sâu kiểm tra độ bền tường cọc theo phương pháp giải tích 71 4.3.1 Xác định phương án độ sâu đóng cọc dựa cung trượt (khơng có neo có neo) .71 4.3.2 Tính tốn áp lực đất lực chủ động bị động lên tường theo phương án 73 4.3.3 So sánh nhận xét kết tính tốn phương án (khơng có neo) phương án (có neo) 81 4.4 Kết tính tốn độ bền hệ tường k (PA1 PA 2) 82 4.4.1 Kết tính tốn theo phương pháp giải tích .82 4.4.2 Kết tính tốn theo phần mềm Plaxis .82 4.5 Kết luận chương 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1:Kè sơng đáy huyện Ứng Hòa Hình 1.2: Kè bờ hữu sơng Thái Bình Hình 1.3: Kè chống sạt lở bờ sơng Lục Nam tỉnh Bắc Giang Hình 1.4: Tuyến đê bờ tả sơng Nhuệ đoạn qua địa bàn xã Cự Khê (huyện Thanh Oai) Hình 1.5: Đê, Kè hữu Sơng n, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa Hình 1.6: Kè Sông Tô Lịch Hình 1.7: Sản phầm cọc ván BTCT DƯL mặt cắt chữ U Hình 1.8: Cọc ván BTCT DƯL mặt cắt chữ U Hình 1.9: Bốn kiểu mặt cắt ngang cọc ván BTCT DƯL 10 Hình 1.10:Bờ kè chống sạt lở Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai 13 Hình 1.11:Bờ kè chống sạt lở thị trấn Tân Thạnh - tỉnh Long An 13 Hình 1.12:Bờ kè cảng Holcim - tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu 13 Hình 1.13:Bờ kè Thủ Dầu Một - tỉnh Bình Dương 14 Hình 1.14 Mố neo khối bê tông cốt thép 20 Hình 1-15 Neo tường cọc khoan bơm bê tông tạo neo 21 Hình 1-16 Neo tường cọc hệ cọc đáy tường góc phía tường cọc 21 Hình 1-17 Các hình thức kết cấu neo tường mố neo 22 Hình 2.1 Áp lực nước thủy tĩnh tác dụng lên tường cọc 24 Hình 2.2.Lưới thấm để tính áp lực nước tác dụng lên tường cọc 26 Hình 2.3 a) Biểu đồ áp lực thủy tĩnh áp lực thấm tác dụng lên tường; b) Biểu đồ áp lực nước chênh lệch tổng hợp tác dụng lên tường 28 Hình 2.4 Sơ đồ tính lực thấm từ áp lực nước lỗ rỗng PP Bishop đơn giản 30 Hình 2.5 Phân bố lực lên tường conson tự – mực nước ngầm 31 Hình 2.6 Phân bố lực lên tường conson tự – có mực nước ngầm 32 Hình 2.7 Phân bố lực lên tường conson tự – có mực nước ngầm 33 Hình 2.8 Phân bố lực lên tường conson tự có mực nước ngầm 35 Hình 2.9: Hướng thành phần ứng suất Tenxơ 37 Hình 2.10: Trục hệ toạ độ 40 Hình 3.1: Vị trí cơng trình sơng Hồng 52 vi Hình 3.2 Ảnh 3D thể phương án nghiên cứu chỉnh trị phát triển đô thị hai bên bờ sông Hồng Hà Nội 59 Hình 3-3 Thiết kế điển hình mỏ hàn Tầm Xá .61 Hình 3-4 Kè mái dốc bảo vệ mái bờ sơng bị xói lở 61 Hình 3-5 Chân kè lăng thể đá đổ 62 Hình 3-6 Chân kè lăng thể rồng tre đá 62 Hình 3-7 Lăng thể chân kè bè chìm kết hợp khối rọ đá bê tơng 62 Hình 3-8 Giải pháp tường kè kết hợp tường góc với kè mái dốc 63 Hình 3.9 Giải pháp tường Kè bê tông cốt thép ứng suất trước để bảo vệ bờ Tầm Xá 64 Hình 4-1 Mặt cắt điển hình để tính tốn .66 Hình 4-2 Mặt cắt ngang tường cừ tính toán 68 Bảng 4.2 Các tiêu tính tốn cọc bê tơng cốt thép ứng suất trước 68 Hình 4.3 Lưới phần tử mặt cắt tính tốn 69 Hình 4-4 Kết tính tốn đường bảo hồ lưu lượng thấm 70 Hình 4-5 Kết tính tốn ổn định mái dốc tự nhiên chưa đóng cọc 71 Hình 4-6 Mặt cắt điển hình dự án kè bãi Tầm Xá 72 Hình 4-7 Phân bố ngoại lực lên tường conson tự có mực nước ngầm 75 Hình 4-8 Biểu đồ mơ men theo chiều cao tường 77 Hình 4-9 Phân bố ngoại lực lên tường conson tự có mực nước ngầm,có neo 79 Hình 4-10 Phân bố ngoại lực mô men nội lực tường conson có neo đất khơng dính với mực nước ngầm ngang mực nước sông .80 Hình 4-11 Mặt cắt thực tế tường kè khơng có neo .83 Hình 4-12 Chia lưới phần tử mặt cắt tính tốn .86 Hình 4-13 Biểu đồ môment lớn 86 Hình 4-14 Biểu đồ lực cắt 87 Hình 4-15 Biểu đồ lực dọc 87 Hình 4-16 Chuyển vị điểm A đỉnh cừ Ux=51,105 cm 88 Hình 4-17 Hệ số an toàn FS = 1.043 88 Hình 4-18 Mặt cắt thực tế tường kè có neo 91 Hình 4-19 Chia lưới phần tử mặt cắt tính tốn 95 Hình 4-20: Mơment max cừ BTDƯL S600B 95 vii Hình 4-21: Lực cắt cừ BTDƯL S600B 96 Hình 4-22: Lực dọc cừ BTDƯL S600B 96 Hình 4-23: Nội lực neo 97 Hình 4-24: Chyển vị đỉnh cừ Ux = 6,582 cm 97 Hình 4-25: Hệ số an tồn FS = 1.209 98 Hình 4-26: Cường độ biến dạng đất lưng tường 101 Hình 4-27: Cường độ biến dạng đất cọc 101 Hình 4-28: Cường độ biến dạng đất lưng tường 102 Hình 4-29: Cường độ biến dạng đất cọc 102 Hình 4-30: Cường độ biến dạng đất đất lưng tường 103 Hình 4-31: Cường độ biến dạng đất chân tường cừ 103 Hình 4-32: Cường độ biến dạng đất lưng tường 104 Hình 4-33: Cường độ biến dạng đất chân tường cừ 104 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Thông số kỹ thuật cọc ván BTCT DƯL bê tông 620 Châu Thới Bảng 1-2 Thông số kỹ thuật cọc ván BTCT DƯL CTCP Sở hữu Thiên Tân .11 Bảng 3-1 Cơng trình bảo vệ bờ Bộ NN&PTNT, UBND thành phố Hà Nội xây dựng .48 Bảng 3-2 Các cơng trình chỉnh trị Cục Đường sông Việt Nam xây dựng gian đoạn 1986 ÷ 1997 48 Bảng 3-3 Mực nước trạm thủy văn sông Hồng theo tần suất 57 Bảng 3-4 Mực nước thấp sông Hồng Hà Nội giai đoạn 2001-2013 57 Bảng 3-5 Hệ thống kè mỏ hàn bảo vệ bãi Tầm Xá 60 Bảng 4-1 Thuộc tính lớp đất tính tốn .67 Bảng 4.2 Các tiêu tính tốn cọc bê tông cốt thép ứng suất trước 68 Bảng 4.3: Các số liệu tính tốn đất sau lưng tường cọc 70 Bảng 4.4 Số liệu lớp đất tính tốn 84 Bảng 4.5 Các tiêu tính tốn cọc bê tông cốt thép ứng suất trước 85 Bảng 4-6 Kiểm tra chiều dài cừ theo phương án 90 Bảng 4-7 Các số liệu lớp đất tính tốn 93 Bảng 4-8 Thuộc tính bê tông cốt thép cọc .94 Bảng 4-9 Thuộc tính bê tơng cốt thép neo thép phi 30 94 Bảng 4.10: Kiểm tra chiều dài cừ 98 ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NN&PTNT Nông nghiệp Phát triển nông thôn BTCT Bê tông cốt thép BTCTDƯL Bê tông cốt thép dự ứng lực CTCP Công ty cổ phần DƯL Dự ứng lực GTVT Giao thông vận tải KHCN Khoa học công nghệ KHKT Khoa học kỹ thuật PC Cọc ván Bê tông cốt thép dự ứng lực PTHH Phần tử hữu hạn TX Tầm xá UBND Ủy ban nhân dân x Hình 4-23: Nội lực neo d Kết tính tốn biến dạng phương án tường kè khơng neo Hình 4-24: Chyển vị đỉnh cừ Ux = 6,582 cm 97 Chart Sum-Msf 1,25 Curve 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 0,95 3,0 6,0 9,0 12,0 |U| [m] Hình 4-25: Hệ số an toàn FS = 1.209 e Kết kiểm tra phương án chiều dài cừ cho phương án Bảng 4.10: Kiểm tra chiều dài cừ Phương án Kết tính tốn (m) Mơmen Mơmen (kN.m/m) Giai đoạn Lực cắt Lực cắt (kN/m) Giai đoạn Lực dọc Lực dọc Chiều dài cừ (m) Tỷ lệ % 18 19 20 21 -240,32 -283,79 -221,17 -219,77 -58,95 -66,34 51,91 55,95 -102,26 -122,01 -114,22 -122,09 (kN/m) Giai đoạn Chuyển vị U x điểm A đỉnh cừ Giai đoạn 0,0731 0,08363 0,06582 0,07547 Hệ số an toàn Giai đoạn 1.139 1.184 1.209 1.233 98 Như vậy, với phương án dùng chiều dài cừ bê tông cốt thép ứng suất trước = 20 m, kết cấu cọc có neo đảm bảo an tồn chịu mô men lớn nhất, đảm bảo thỏa mãn điều kiện khống chế biến dạng đầu mút đỉnh cọc không vượt trị số cho phép thỏa mãn điều kiện đảm bảo ổn định tổng thể hệ cọc f So sánh phân tích hiệu kỹ thuật Phương án Phương án So sánh cường độ biến dạng tường cọc PA1 PA2 - Về phương án – Tường bè cọc bê tông cốt thép ứng suất trước có đầu mút tự do: + So sánh với tiêu cho phép cường độ Mơ men xuất cừ có M ttmax = 22,80T.m < [ M ]cp = 60,14T m Như đạt u cầu đảm bảo an tồn chịu mơ men lớn + So sánh với tiêu cho phép biến dạng Chuyển vị ngang U x đỉnh cừ = xH b 0.02 = x7, 25 0,145( = m) 14,5(cm) U x =51.105cm= > [U x ] 0.02 Như không đạt yêu cầu đảm bảo điều kiện khống chế biến dạng đầu mút đỉnh cọc không vượt trị số cho phép ( Chuyển vị cho phép đầu cừ theo tiêu chuẩn “ Cơng trình bến cảng sơng – Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN219-94, năm 1994” giá trị chuyển vị cho phép đầu cừ tính theo cơng thức: [U x ] = 0.02 xH b Trong :H b chiều cao phần cơng xơn cừ nằm ngồi + So sánh với tiêu ổn định tổng thể Hệ số an toàn Fs =1.043 < [ K ]cp = 1.2 Như không đạt yêu cầu đảm bảo điều kiện đảm bảo ổn định tổng thể hệ cọc - Về phương án - Tường bè cọc bê tông cốt thép ứng suất trước có neo: 99 + So sánh với tiêu cho phép cường độ Mô men xuất cừ có M ttmax = 22,117T.m < [ M ]cp = 60,14T m Như đạt yêu cầu đảm bảo an tồn chịu mơ men lớn +So sánh với tiêu cho phép biến dạng Chuyển vị ngang U x đỉnh cừ 6,582cm ≤ [ S ]cp = 14.25cm Như đạt yêu cầu đảm bảo điều kiện khống chế biến dạng đầu mút đỉnh cọc không vượt trị số cho phép + So sánh với tiêu ổn định tổng thể Hệ số an toàn Fs =1.209 > [ K ]cp = 1.2 Như đảm bảo điều kiện đảm bảo ổn định tổng thể hệ cọc Kết luận: Phương án xuất phát từ kết tính tốn geoslop thấy mặt trượt qt qua vị trí sâu nhất, ta phải cắm cừ phải tới mặt trượt qua Kết kiểm tra cho giải pháp chiều dài cừ L=18 ÷ 21 m, với chiều dài cừ cắm qua vị trí mặt trượt kết không đạt với yêu cầu mặt kỹ thuật (Không đạt điều kiện chuyển vị điều kiện ổn định tổng thể hệ tường cừ) Phương án dùng neo L neo =18 ÷ 21 m bước neo L neo =3m kết tính toán đạt điều kiện chuyển vị ổn định Vậy, hiệu kỹ thuật phân tích phương án, phương án với chiều dài cừ 20 m trường hợp lý tưởng mặt kỹ thuật xét mặt hiệu kinh tế g So sánh cường độ biến dạng đất lưng tường cọc PA1 PA2 - Phương án 1: Kè BTDUL khơng có neo L = 20m: Cường độ biến dạng đất lưng tường: 100 [σ datlungtuong PA1]=-175,62 (kN/m ) Hình 4-26: Cường độ biến dạng đất lưng tường Cường độ biến dạng đất cọc: [σ datlduoinencoc PA1]=-157,00 (kN/m ) Hình 4-27: Cường độ biến dạng đất cọc 101 - Phương án 2: Kè BTDUL có neo L = 20m, Hneo=1m: Cường độ biến dạng đất lưng tường: [σ datlungtuong PA1]=-156,99 (kN/m ) Hình 4-28: Cường độ biến dạng đất lưng tường Cường độ biến dạng đất cọc: [σ datlduoinencoc PA1]=-157,50 (kN/m ) Hình 4-29: Cường độ biến dạng đất cọc 102 h Kiểm tra cường độ biến dạng đất lưng tường đất PA1 PA2 so với giới hạn chịu lực biến dạng vật liệu - Phương án 1: Kè BTDUL khơng có neo L = 20m + Biến dạng đất lưng tường: [σ datlungtuong PA1]=-175,62 (kN/m ) R =200 (kPa) = 200 (KN/m ) < ( Thỏa mãn) Hình 4-30: Cường độ biến dạng đất đất lưng tường + Biến dạng đất chân tường cừ: [σ datlduoinencoc PA1]=-157,00 (kN/m ) < R =400 (kPa) = 400 (KN/m ) ( Thỏa mãn) Hình 4-31: Cường độ biến dạng đất chân tường cừ 103 - Phương án 2: Kè BTDUL có neo L = 20m, Hneo= 1m: + Biến dạng đất lưng tường: [σ datlungtuong PA2]=-156,99 (kN/m ) < R =200 (kPa) = 200 (KN/m ) ( Thỏa mãn) Hình 4-32: Cường độ biến dạng đất lưng tường + Biến dạng đất chân tường cừ: [σ datlduoinencoc PA2]=-157,50 (kN/m ) < R =400 (kPa) = 400 (KN/m ) ( Thỏa mãn) Hình 4-33: Cường độ biến dạng đất chân tường cừ Kết luận: Đất lưng tường đất cọc cừ đảm bảo cường độ chịu lực biến dạng vật liệu đất sét, đất đắp đất cát điều kiện toán 104 4.5 Kết luận chương Chương xác định điều kiện biên,số liệu đầu vào để tính tốn thấm, ổn định ứng suất biến dạng tường kè BTCT UST Tầm Xá; tính tốn thấm, ổn định mái dốc trạng giải pháp cơng trình cho phương án: + Phương án 1: Một hàng cọc thẳng đứng, đầu tường tự + Phương án 2: Một hàng cọc thẳng đứng + Neo Trong xác định: Mặt cắt điển hình để tính tốn, chế độ mực nước tính tốn, thuộc tính vật liệu đất bê tông cốt thép cọc Đã thiết lập ba toán, bao gồm: Bài toán 1: Ổn định mái dốc tự nhiên chưa có tường kè dự báo tải trọng khai thác sau kè, nhằm phục vụ xác định chiều dài cọc để đóng xuống tạo tường cọc, cao trình đáy cọc cần thiết Bài tốn (Phương án 1): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng Bài toán (Phương án 2): Kè gồm hàng cọc bê tơng cốt thép dự ứng lực thẳng đứng có neo gần đầu cọc (tính tốn theo phương thức neo cứng khơng có chuyển vị theo phương ngang điểm giao neo với cọc) - Đã tính tốn độ sâu kiểm tra độ bền tường cọc theo phương pháp giải tích - Kết tính tốn theo phương pháp giải tích rõ: + Phương án 1: Tường cọc conson tự đất cát có mực nước ngầm ngang mực nước sơng ta có M max = 28830,52( KN m) > 600,14 (KN.m) không đảm bảo điều kiện kháng nứt tường cừ + Phương án 2: Tường cọc có neo đất khơng dính, có mực nước ngầm ngang mực nước sơng ta có M max = 220,85( KN m) < 600,14 (KN.m) đảm bảo điều kiện kháng nứt tường cừ - Kết tính tốn ứng suất biến dạng cho hai phương án tường kè khơng có neo tường kè có hàng neo phần mềm Plaxis 105 Kết tính tốn cho thấy: Đối vớiBài tốn (Phương án 1): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng, chuyển vị U x điểm A đỉnh tường kè lớn: Từ 0,149m đến 0.171m tùy theo chiêu dài cừ chiều sâu đóng cừ Do khơng thể làm tường kè theo Phương án 1: Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng Đối với Phương án 2: Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng có neo gần đầu cọc (tính tốn theo phương thức neo cứng - khơng có chuyển vị phương ngang điểm giao neo với cọc) thìchuyển vị ngang U x đỉnh cừ [U x ] = 6,582cm ≤ [ S ]cp = 14, 25cm đạt yêu cầu Các tiêu khác như: Mô men xuất cừ có M ttmax = 22,117T.m < [ M ]cp = 60,14T m đạt yêu cầu Hệ số an toàn Fs =1.209 > [ K ]cp = 1.2 đạt yêu cầu Từ kết phân tích ổn định độ bền tường kè dùng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực bờ tả đoạn sông Tầm Xá bãi sơng Hồng rút số kết luận sau: - Từ kết tính tốn dòng thắm mặt xác định vị trí đường bảo hồ để tích hợp qua tốn phân tích ổn định Slope cho kết đáng tinh cậy - Việc phân tích ổn định mặt trạng đặt tải trọng dự kiến khai thác cho thấy cơng trình ổn định thấy mặt trượt qua vị trí sâu để từ có phương án hạ cừ - Kết mô Plaxis 8.5 cho thấy phương án kết chuyển vị đầu cừ lớn chiều dài cừ L=20m, phương án dùng neo chiều dài cừ giảm lại cho kết hợp lý 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu đạt nội dung có giá trị sau: Đã khái quát tình hình xói lở bờ sơng diễn nghiêm trọng, giải pháp phòng chống thành phố Hồ Chí Minh Đồng sơng Cửu Long, nhu cầu ứng dụng thành tựu KHCN chống sạt lở để bảo vệ bờ sông khu đô thị cần thiết bối cảnh Giải pháp tường kè cọc bê tông cốt thép dự ứng lực có nhiều ưu điểm kết cấu bê tơng cốt thép cường độ cao, thích hợp để làm tường kè cho bờ sông cong lõm bị xói lở mạnh, bờ kè khu thị, hạn chế giải phóng mặt giải tỏa, thi công điều kiện, không xử lý móng, giá thành dể chấp nhận Đã khảo sát phương pháp tính tốn tường kè cọc bê tơng cốt thép dự ứng lực, từ phương pháp tính tốn đơn giản đến phương pháp mơ hình số phần tử hữu hạn để tính tốn thấm, ổn định, ứng suất biến dạng phục vụ để thiết kế tường kè bờ sơng Đã nghiên cứu mơ hình số PTHH tính tốn thấm Seep/W GeoSlope Studio Mơ hình tính toán ổn định mái dốc Slope/W GeoSlope - Studio Mơ hình số PTHH tính tốn độ bền cơng trình Plaxis Đây phần mềm tính tốn mạnh toán địa kỹ thuật thấm qua đê đập đất, ổn định mái dốc đất mái dốc đê đập đất Đã sử dụng phương pháp phân tích ổn định độ bền tường kè cọc bê tơng cốt thép dự ứng lực sử dụng Seep/W tính tốn xác định đường bão hòa khối đất bờ kênh (hoặc khối đất đắp sau lưng tường kè) phục vụ phân tích ổn định mái dốc phần mềm Slope/W Plaxis phần mềm chủ đạo để xác định tải trọng áp lực nước, áp lực đất tính tốn phân tích ứng suất - biến dạng hệ kết cấu tường kè cọc bê tơng cốt thép Đã khảo sát tình hình chỉnh trị đoạn sông Hồng khu vực Hà Nội năm qua; nghiên cứu số giải pháp chống sạt lở mái dốc cho đoạn bờ Tầm Xá 107 thuộc bờ tả sông Hồng Hà Nội; nghiên cứu yêu cầu giao thông thủy cảnh quan thành phố Hà Nội; sở lựa chọn giải pháp cơng trình để bảo vệ bờ Tầm Xá giải pháp tường kè bê tông cốt thép ứng suất trước ưu điểm nêu chương 1, công nghệ thi công dễ dàng cơng nhanh chóng sơng nước, độ bền cao lại đáp ứng yêu cầu mỹ thuật cảnh quan đô thị sông Hồng đại Đã phân tích điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, thủy lực, diễn biến xói lở, đánh giá nguyên nhân gây sạt lở bờ tả đoạn sông Tầm Xá Chọn phương án kết cấu kè chống gây sạt lở bờ tả đoạn sơng đạon Tầm Đã phân tích ưu nhược điểm, tính khả thi áp dụng số giải pháp cơng trình chọn lọc bao gồm: Mỏ hàn, kè mái dốc, tường kè bê tông cốt thép trọng lực tường góc, tường kè cọc bê tơng cốt thép ứng suất trước Đã nghiên cứu trường hợp bờ tả đoạn sơng bãi Tầm Xá bị xói lở nghiêm trọng sử dụng giải pháp tường kè cọc bê tơng cốt thép dự ứng lực Trong đó, thiết lập bốn toán, bao gồm: Bài toán 1: Ổn định mái dốc tự nhiên chưa có tường kè, nhằm phục vụ xác định chiều dài cọc để đóng xuống tạo tường cọc, cao trình đáy cọc cần thiết Bài tốn (Phương án1): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng Bài toán (Phương án 2): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng có neo gần đầu cọc (tính tốn theo phương thức neo cứng - khơng có chuyển vị phương ngang điểm giao neo với cọc) Đã tính tốn độ sâu kiểm tra độ bền tường cọc theo phương pháp giải tích Kết tính tốn theo phương pháp giải tích rõ: + Phương án 1: Tường cọc conson tự đất cát có mực nước ngầm ngang mực nước sơng ta có M max = 28830,52( KN m) > 600,14 (KN.m) không đảm bảo điều kiện kháng nứt tường cừ 108 + Phương án 2: Tường cọc có neo đất khơng dính, có mực nước ngầm ngang mực nước sơng ta có M max = 220,85( KN m) < 600,14 (KN.m) đảm bảo điều kiện kháng nứt tường cừ Kết tính tốn phân tích thấm, ổn định dạng phần mềm Geoslope/W, tính tốn ứng suất biến dạng phần mềm Plasis cho phương án cho thấy: Phương án đáp ứng điều kiện đảm bảo an toàn ổn định, cường độ biến dạng đỉnh tường cọc giới hạn cho phép Kết tính tốn phân tích thấm, ổn định, ứng suất biến dạng cho phương án cho thấy: Phương án đáp ứng điều kiện đảm bảo an toàn ổn định, cường độ biến dạng đỉnh tường cọc giới hạn cho phép Trên sở tính tốn kiểm tra lại thiết kế ban đầu cơng trình kè bờ sơng Hồng Bãi Tầm Xá - Phương án (Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng), thấy mức độ chuyển vị ngang đầu cừ lớn đưa vào sử dụng Các yếu tố gây nên chuyển vị ngang đầu cừ chênh lệch áp lực chủ động áp lực bị động lớn, nội lực cho phép cừ hệ số an tồn cho cơng trình đảm bảo Đã đề xuất lựa chọn giải pháp Phương án phương án có khối lượng nhỏ phương án lại thỏa mãn cầu kỹ thuật an toàn KIẾN NGHỊ Ngoài nội dung luận văn đạt được, số vấn đề sau tác giả nhận thấy cần tiếp tục nghiên cứu bao gồm: - Đối với tường kè có chiều cao lớn chiều cao tường kè Tầm Xá, cần nghiên cứu hình thức tường kè cọc bê tông cốt thép ứng suất trước dùng neo - Cần nghiên cứu biện pháp thi cơng hạ cọc nước có chiều dài lớn từ 18 đến 28 m/bản cọc - Phương pháp vận chuyển, lắp dựng cọc nước có chiều dài lớn từ 18 đến 28 m/bản cọc 109 - Cần nghiên cứu xác định xác định hình thức néo (bằng cọc hoắc mố néo), chiều dài neo vị trí điểm neo coc cho hiệu kỹ thuật kinh tế - Trong tính tốn tính tốn với điều kiện giả thiết neo cứng (khơng có chuyển vị theo phương ngang điểm giao neo với cọc); cần nghiên cứu cho trường hợp neo có biến dạng theo phương ngang với mức độ khác - Với trường hợp đất yếu, có guy xảy tượng biến dạng lún đất lớn biến dạng lún cọc (có thể dẫn đến xuất ma sát âm) Trong trường hợp cần nghiên cứu biện pháp xử lý thích hợp nhằm nâng cao cường độ chịu tải trước làm tường kè cọc bê tông cốt thép ứng suất trước 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO US Department of Argriculture, National Resources Conservation Service, National Engineering Handbook: Design and Use of Sheet Pile Walls in Stream Restoration and Stabilization Projects, August 2007 Department of the Army, US Army Corps of Engineers, Design of Sheet Pile Walls, Washington, DC 20314-1000, EM 1110-2-2504, 31 March 1994 P.A Vermeer, R.B.J Brinkgreve (Eds), Plaxis - Finite element code for soiland rock analyses, Plaxis user’s Manual V.8 Hồ sơ “Dự án cải tạo giao thông thủy sông Hồng khu vực Hà Nội”, TEDI,2003 Vũ Hồng Châu Dự án "Quy hoạch hành lang lũ tồn tuyến sông Hồng", Viện Quy hoạch thuỷ lợi, 2007 Hồ sơ “Dự án phát triển giao thông vận tải khu vực đồng Bắc Bộ (NDTDP)” - Thuyết minh thiết kế kỹ thuật 14 km sông Hồng đoạn qua Hà Nội, Egis bceom, Cục đường thủy nội địa Việt Nam, 2011 Phạm Văn Quốc, Nguyễn Chiến, Thiết kế đê cơng trình bảo vệ bờ, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2018 Phạm Văn Quốc, Cơng trình bảo vệ bờ biển, Đại học Thủy lợi, 2002 Phạm Văn Quốc nnk, Thiết kế đê cơng trình bảo vệ bờ, NXB Xây dựng, 2001 10 Vũ Minh Tuân, Thiết kế thi công tường cừ, NXB xây dựng, (2013) 11 Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Thị Bạch Dương, Phân tích kết cầu hầm vàtường cừ phần mềm plaxis, NXB giao thông vận tải, (2009) 12 Đổ Ngọc Viên, Nguyễn Quốc Tới, Phần mềm plaxis 2D phân tích động tính tốn thiết kế cơng trình xây dựng, NXB xây dựng, (2014) 13 R Whitlow, Cơ học đất, NXB Giáo dục, 1996 111 ... Nghiên cứu kết cấu tường neo kè bờ sông cọc bê tông cốt thép dự ứng lực có ý nghĩa khoa học thực tiễn cấp thiết MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu giải pháp, ổn định độ bền kết cấu tường kè bờ sông. .. 1.3.3 Tường kè bê tông cốt thép (tường trọng lực, tường góc) .18 1.3.4 Tường kè dùng cọc bê tông cốt thép ứng suất trước 19 1.4 Các hình thức kết cấu neo tường cọc .20 1.4.1 Mố neo. .. áp lực lớn trước sau tường kè Bản cọc có tiết diện dạng sóng có đặc tính dự ứng lực làm tăng độ cứng kết cấu khả chịu lực ván Tuổi thọ cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực cao cọc ván BTCT dự ứng