Phân tích hiện tượng lún đường đầu cầu và đề xuất biện pháp xử lý lún đường đầu cầu Tổng Tồn - TL.911, huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -  - THẠCH NGỌC MINH PHÂN TÍCH HIỆN TƢỢNG LÚN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ LÚN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU TỔNG TỒN - TL.911 HUYỆN CÀNG LONG, TỈNH TRÀ VINH Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 85.80.205 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Hoàng Phương Hoa Phản biện 1: TS Cao Văn Lâm Phản biện 2: TS Đặng Việt Dũng Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 24 tháng 11 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Xây dựng cầu đường, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sự cố lún lệch vị trí tiếp giáp đường dẫn vào cầu đắp đất yếu (lún gãy, độ cứng thay đổi đột ngột, lực xung kích lớn), dẫn đến tượng tơ bị xóc vào cầu làm ảnh hưởng đến độ êm thuận người hàng hóa xe, gây tai nạn giao thông, giảm vận tốc xe chạy tăng chi phí tu bảo dưỡng cơng trình dạng cố phổ biến, không xuất riêng Việt Nam mà quốc gia phát triển Hiện địa bàn tỉnh Trà Vinh có khoảng 186 cầu bê tông cốt thép Sở Giao thông Vận Tải tỉnh Trà Vinh quản lý, có khoảng 41 cầu lớn nhỏ xuống cấp điển hình sụp lún đường dẫn vào cầu MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Trên sở nghiên cứu điều kiện địa chất, địa mạo khả ứng dụng công nghệ xử lý đất từ lý thuyết vào thực tiễn, đề giải pháp xử lý đất đắp đoạn đường dẫn vào cầu khu vực huyện Càng Long đảm bảo kinh tế kỹ thuật - Nghiên cứu, tính tốn hệ số lớp đất - Áp dụng tính tốn lựa chọn hợp lý, đề xuất biện pháp xử lý lún đường đầu cầu địa bàn tỉnh Trà Vinh ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Phân tích loại, dạng mố cầu - Phân tích tiêu lý đất khu vực nghiên cứu - Vận dụng phối hợp phương án - móng sử dụng phổ biến cơng trình thực tế như: móng cọc BTCT, cọc đất gia cố xi măng - Dựa theo số liệu phân tích, đưa ưu nhược điểm đề xuất biện pháp xử lý lún 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Yêu cầu tính toán, thiết kế dạng mố cầu đường đầu cầu; - Nghiên cứu, Phân tích tượng lún đường đầu cầu đề xuất biện pháp xử lý lún đường đầu cầu Tổng Tồn – TL911 – huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh.Tại lý trình Km29+130 thuộc tỉnh lộ 911, địa phận huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh - Nghiên cứu lý thuyết tính tốn phương án móng nhà khoa học cơng bố trước xem đắn, sử dụng để tính tốn giải pháp thiết kế luận án đề xuất PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Thu thập, biên dịch tài liệu có liên quan, tổng hợp, kế thừa kết nghiên cứu từ trước đến lĩnh vực xử lý đất yếu xử lý lún lệch mố cầu đường dẫn vào cầu - Sử dụng tổng hợp phương pháp: Phương pháp điều tra, thu thấp số liệu; Phương pháp thống kê phân tích số liệu; Nghiên cứu sở lý thuyết mơ hình đất; Phương pháp xử lý đoán; Sử dụng phần mềm phân tích địa kỹ thuật để phân tích ổn định biến dạng đường vào cầu xử lý Từ nghiên cứu đề xuất giải pháp cải tạo, xây dựng; - Phân tích, đánh giá giải pháp chống lún đường đầu Cầu sử dụng phổ biến Việt Nam - Sử dụng phần mềm Plaxis phân tích tính tốn ổn định đường, hệ số ổn định cho phép Ý NGHĨA KHOA HỌC- THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Đánh giá trạng khả chịu tải đất địa bàn huyện Càng Long tỉnh Trà Vinh Xác định chiều dài đoạn đường dẫn cần thiết để gia cố, chiều sâu cần gia cố, giải pháp thi công cho cơng trình Tính tốn điển hình: Ứng dụng xử lý đường dẫn vào cầu Tổng Tồn tỉnh lộ 914 - huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN - Chương 1: Tổng quan tượng lún đường đầu cầu; - Chương 2: Yêu cầu tính tốn, thiết kế dạng mố cầu, đường đầu cầu; - Chương 3: Phân tích biện pháp sử dụng sàn giảm tải xử lý lún đường đầu cầu Tổng Tồn - TL.911, huyện Càng Long CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƢỢNG LÚN NỀN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU 1.1 TỔNG QUAN Khu vực đồng sông Cửu Long phần lớn địa bàn tỉnh Vĩnh Long có dạng bồn trũng theo hướng Đơng Bắc - Tây Nam mà trung tâm bồn trũng vùng kẹp sơng Tiền sơng Hậu Do điều kiện hình thành nên tầng trầm tích khu vực có chiều dày lớn biến đổi phức tạp Đặc biệt lớp trầm tích phù sa trẻ Holocene gần phủ kín khắp bề mặt khu vực, có bề dày từ vài mét đến hàng chục mét, số nơi lên đến (40÷60)m Đặc trưng hệ trầm tích yếu khu vực q trình biến đổi tích tụ, phân hủy hấp thụ hóa sinh, bão hịa nước bắt đầu vào q trình cố kết hóa đá, nên tầng đất có trạng thái từ mềm yếu đến mềm yếu, khả chịu tải thấp, tính biến dạng cao  1.2 TỔNG QUAN VỀ LÚN NỀN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU Hiện trạng khai thác khu vực nối tiếp cầu đường dẫn Lún vị trí tiếp giáp cầu đường định nghĩa khác cao độ mặt đường mặt cầu lún không đường mố cầu Vấn đề lún gây an tồn cho lái xe, làm cho giao thơng khơng êm thuận Nhiều cơng trình cầu đường phần nối tiếp cầu đường thường có tượng lún đường đầu cầu, gây nứt phần tiếp giáp, xe chạy không êm thuận độ cứng vị trí tiếp giáp cầu đường dẫn chênh lệch lớn Việc xử lý đường đắp chưa tốt dẫn đến kết cấu áo đường vị trí thường hay bị nứt gãy 1.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ LÚN NỀN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1.3.1 Khái niệm đất yếu Đất yếu khái niệm dùng để nói lên loại đất không đủ khả chịu tải, không đủ độ bền có biến dạng lớn “Khái niệm đất yếu” chưa rõ ràng, khái niệm “tương đối” phụ thuộc vào loại đất, trạng thái đất, tương quan khả chịu lực đất với tải trọng mà móng cơng trình truyền xuống 1.3.2 Phân loại đất yếu 1.3.3 Một số giải pháp công nghệ xử lý lún đường đầu cầu sử dụng phổ biến xây dựng cơng trình giao thông a Phương pháp cọc cát; b Phương pháp gia cố đường thấm thẳng đứng kết hợp với gia tải trước; c Phương pháp thay đất; d Phương pháp gia tải nén trước; e Phương pháp vải địa kỹ thuật; f Phương pháp sử dụng sàn giảm tải bê tông cốt thép hệ cọc bê tông cốt thép 1.3.4 Một số giải pháp công nghệ xử lý lún đường đầu cầu sử dụng phổ biến xây dựng cơng trình giao thơng a Phương pháp nén trước chân không; b Phương pháp cọc đất - xi măng; c Giải pháp sử dụng cống hộp cống tròn thay phần đường đắp đầu cầu 1.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG I Trong thời gian qua hàng loạt công nghệ xử lý đất yếu áp dụng Việt Nam Nhu cầu nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý đất yếu ngày gia tăng Thách thức điều kiện đất phức tạp hạn chế sở vật chất nước ta Trong năm tới công nghệ xử lý đất chắn không ngừng phát triển nhằm đáp ứng việc xây dựng đường, cảng biển, lấn biển cơng trình hạ tầng sở khác; Về mặt sở lý thuyết, dẫn kỹ thuật thi công,v.v thực tế cho thấy giải pháp xử lý sử dụng phổ biến cho cơng trình đường đắp đất yếu hồn tồn có áp dụng vào thiết kế cơng trình đường dẫn vào cầu đắp đất yếu CHƢƠNG : CÁC YÊU CẦU VỀ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ NỀN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU 2.1 GIỚI THIỆU Trong chương luận văn trình bày nội dung là: - u cầu tính tốn, thiết kế đường đầu cầu; - Giới thiệu phần mềm Plaxis tính tốn ổn định biến dạng đất; - Phân tích nguyên nhân gây tượng lún lệch đường đầu cầu 2.2 U CẦU VỀ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ NỀN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU 2.2.1 Yêu cầu đảm bảo ổn định cơng trình đắp đất yếu phƣơng pháp kiểm toán ổn định a Yêu cầu đảm bảo ổn định Nền đắp đất yếu bị ổn định sức chống cắt đất yếu không đủ chịu đựng ứng suất cắt tải trọng đất đắp xe cộ gây chúng Một vùng đất yếu khơng hồn tồn đối xứng (về tình trạng, đặc trưng lý) so với tim đắp ổn định xảy dạng trượt trồi bên Ngược lại yếu tố đối xứng ổn định xảy dạng bị sụt sâu vào đất yếu Hầu hết trường hợp ổn định xảy dạng trượt trồi phía xảy trình đắp, lúc cường độ chống cắt đất yếu thấp (chưa cố kết) b Về phương pháp kiểm toán ổn định Khi kiểm toán ổn định theo phương pháp mặt trượt trịn đương nhiên sử dụng phần mềm đường phổ biến Tuy nhiên trước sử dụng phần mềm phải tìm hiểu kỹ sở điều kiện ràng buộc nó, chẳng hạn như: Phần mềm dùng phương pháp phân mảnh cổ điển hay Bishop, có xét đến lực đẩy khơng, tính theo ứng suất tổng hay ứng suất hữu hiệu… Ngoài tính tốn cịn cần ý tra theo dẫn sau: - Kiểm toán riêng cho phân đoạn tương ứng với đặc trưng đất yếu riêng đoạn đó, tầng đất yếu gồm nhiều lớp khác tương ứng với lớp phải dùng trị số tính tốn lớp với số liệu mẫu thử đảm bảo đủ độ tin cậy; - Khi kiểm toán ổn định phải kể đến phần tải trọng đắp bù lún S Có nghĩa phải tính dự báo lún trước theo phương pháp thử dần (giả thiết Si, cộng Si với chiều cao đắp thiết kế Hđắp tính lún với S = Si được) Như chiều cao đắp kiểm toán Hđắp + S 2.2.2 Yêu cầu độ lún cho phép phƣơng pháp dự báo lún 2.2.3 Phƣơng pháp dự báo tổng cộng 2.2.4 Xác định sức chịu tải cọc Tính theo Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) Giáo trình: “Thí nghiệm đất trường ứng dụng phân tích nềnmóng” đồng tác giả GS.TS Vũ Công Ngữ - ThS Nguyễn Thái a Chọn vật liệu - Vật liệu làm cọc: Rb = 30,0 (MPa) = 30000 (KN/m2); Rbt = 1,6 (MPa) = 1600 (KN/m2); - Cọc BTCT hình lăng trụ vng; f’c =30MPa; - Cọc ma sát hạ phương pháp đóng cọc b Xác định sức chịu tải cọc Ptt = min{Qr, Pr} Trong đó: + Qr: Sức chịu tải cọc theo đất nền; + Pr: Sức chịu tải cọc theo vật liệu c Tính sức chịu tải cọc theo vật liệu c.1 Sức kháng dọc trục danh định Pn= 0,85.[0,85.fc.(Ag-Ast) +fy.Ast] (N) (TCN- 5.7.4.4-1) Trong đó: f’c: Cường độ chịu nén BT cọc(MPa); f’c = 30 MPa Ag: Diện tích mũi cọc(mm2); Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); fy: Giới hạn chảy cốt thép chủ (Mpa); fy = 420 MPa c.2 Sức kháng dọc trục tính toán Pr = .Pn (MN) Với  : Hệ số sức kháng ,  = 0,75 (TCN-5.5.4.2.1) d Tính sức chịu tải cọc theo đất * Lƣu ý: Muốn tính tốn sức chịu tải cọc theo đất ta dựa vào mặt cắt địa chất vị trí đầu cầu khu vực xây dựng cầu, để từ chọn vị trí đặt sàn giảm tải mà ta cho địa chất bất lợi Đồng thời chọn sơ chiều dài cọc tiết diện cọc cho phù hợp - Sức kháng đỡ tính tốn cọc QR tính sau: QR =  Qn =  qp Qp +  qs Qs Với: Qp = qp Ap ; Qs = qs As Trong đó: Qp : sức kháng mũi cọc (KN) Qs : sức kháng thân cọc (KN) qp (MPa): sức kháng đơn vị mũi cọc qs (MPa): sức kháng đơn vị thân cọc As =u.Li (mm2) : diện tích bề mặt thân cọc u(mm): chu vi thân cọc Li : Chiều dài lớp đất mà cọc xuyên qua Ap: diện tích mũi cọc qs : hệ số sức kháng sức kháng thân cọc qp : hệ số sức kháng sức kháng mũi cọc Hệ số qs , qp lấy theo bảng  v=0,8 Bảng 2.3 Bảng hệ số qs , qp a1 a2 Loại đất qp=  v•a1 qs =  v•a2 Đất sét 0,7 0,56 0,55 0,44 0,45 0,36 0,45 0,36 Đất cát - Sức kháng thân cọc Sức kháng thân cọc đơn vị đất rời tính theo công thức : q s  0,0019 N (Điều 10.7.3.4.2b) N : số nhát búa SPT hiệu chỉnh - Sức kháng mũi cọc: Dự kiến đặt mũi cọc vào lớp cát hạt vừa nên sử dụng kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT cho cọc đất rời qp  0,038  N corr  Db ( MPa) (Điều 10.7.3.4.2a-1) D Và q p  ql Trong : N corr : số búa SPT-N hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,  v, (Búa 300mm)    1,92  N corr  0,77  log 10  ,   N  (Điều 10.7.3.4.2a-2)  v    N: Số đếm SPT đo (Búa /300mm) D: Chiều rộng hay đường kính cọc Db: Chiều sâu xuyên tầng chịu lực(mm) Zi : Độ sâu hạ mũi cọc (tính từ đáy sàn) i : Dung trọng trung bình lớp đất =22 KN /m3  v  Zi  i (MPa) ql (MPa): Sức kháng điểm giới hạn tính 0,4 Ncorr cho cát 0,3 Ncorr cho bùn không dẻo Hệ số sức kháng thân cọc  S =0,36 (Điều 10.5.5-2) Hệ số sức kháng mũi cọc  p  0,36 (Điều 10.5.5-2)  Qr   S  QS   P  QP Vậy : Ptt = min{Qr; Pr} 2.2.5 Kiểm tra điều kiện chọc thủng sàn Để sàn không bị chọc thủng cần đảm bảo điều kiện sau: Vr =.Vn  Vu (KN) Sức kháng cắt danh định phải lấy giá trị nhỏ của: Vn = Vc + Vs + Vp 10 cắt bất lợi nhất) a Xác định kích thước móng khối quy ước b Xác định ứng suất đáy móng khối quy ước c Tính tốn sức chịu tải lớp đất khối móng quy ước Cường độ tính tốn đất xác định theo công thức sau: ' R  1.2R 1  K1 (b  2)  K (h  3) ’ R : Cường độ quy ước đất (kg/cm2) Phụ thuộc vào hệ số độ sệt hệ số rỗng h: Chiều sâu đặt móng Dung trọng tính đổi đất phía đáy móng K1, K2: hệ số tra bảng 2.3 PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH TÍNH ỔN ĐỊNH NỀN ĐƢỜNG VỚI PHẦN MỀM PLAXIS 2.3.1 Giới thiệu chung phần mềm Plaxis Phần mềm Plaxis phát triển từ năm 1987 đại học công nghệ Delft-Hà Lan, phần mềm xây dựng theo phương pháp phần tử hữu hạn để giải vấn đề địa kỹ thuật Hiện nay, phần mềm Plaxis GeoStudio hai phần mềm xem gồm đầy đủ toán Địa kỹ thuật thường gặp thực tế, thân thiện người dùng nhiều nước giới ưa chuộng phần mềm hữu hiệu cơng tác tính tốn ổn định, biến dạng đất Bài toán theo phương pháp PTHH tính tốn với bước sau: - Chia lưới phần tử hữu hạn; - Chuyển vị nút ẩn số; - Chuyển vị bên phần tử nội suy từ chuyển vị nút; - Thiết lập mơ hình vật liệu (quan hệ ứng suất biến dạng); - Thiết lập điều kiện biên chuyển vị lực; - Giải hệ phương trình tổng thể cân lực, cho kết chuyển vị nút; - Tính tốn đại lượng khác ứng suất, biến dạng 11 2.3.2 Nguyên lý tính toán sàn giảm tải - Sàn giảm tải kiểm toán với nội dung sau: Kiểm toán sức chịu tải cọc, kiểm toán điều kiện chọc thủng sàn kiểm tốn móng khối quy ước (hay kiểm tốn biến dạng nền) - Quy trình áp dụng: nội dung kiểm tốn đầu theo quy trình 22TCN 272-05, nội dung kiểm tốn cịn lại theo quy trình 22TCN 18-79 - Tải trọng tỉnh tải: Gồm trọng lượng thân sàn giảm tải, tải trọng kết cấu mặt đường, tải trọng đắp Tải trọng quy tải trọng rải - Hoạt tải: Xe nặng HL93, từ tải trọng trục quy đổi tải trọng phân bố 4,3m 35KN (4,3 ÷ 9,0)m 145KN 145KN 9,3N/m m - Tổ hợp tải trọng gồm: + Tải trọng giới hạn cường độ I: R=1,25DC+1,5DW+ 1,35EV+ 1,75(LL+IM) + Tải trọng giới hạn sử dụng I: R=1,0DC+1,0DW+ 1,0EV+ 1,0(LL+IM) - Kiểm tốn sức chịu tải cọc: Tiến hành chọn kích thước cọc, khoảng cách cọc, chiều dài cọc, nhập số liệu lớp địa chất từ xuống Sau tính tốn lực tác dụng lên đầu cọc (R1), tính tốn khả 12 chịu lực cọc đơn nhóm (R2) Tiến hành kiểm toán so sánh (R2)>(R1) đạt ngược lại - Kiểm toán điều kiện chọc thủng: Tiến hành bố trí đường kính cốt thép, mác thép, chọn chiều dày lớp bê tông, mác bê tông Sau tính duyệt mặt cắt sức kháng cắt bê tông, sức kháng cắt cốt thép CHƢƠNG : PHÂN TÍCH BIỆN PHÁP SỬ DỤNG SÀN GIẢM TẢI XỬ LÝ LÚN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU TỔNG TỒN - TL911 HUYỆN CÀNG LONG, TỈNH TRÀ VINH 3.1 PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RA HIỆN TƢỢNG LÚN LỆCH NỀN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU 3.1.1 Các nguyên nhân gây tƣợng lún lệch Theo Briaud cộng (1997) tóm tắt nhân tố khác gây tượng lún lệch đường đầu cầu Những nhân tố liệt kê theo nhóm xếp theo thứ tự mà chúng góp phần vào tượng lún không đoạn đường chuyển tiếp: + Sự đầm nén đất đắp sau mố + Lún đất đất đắp đường + Thoát nước xói mịn đất + Loại mố cầu + Thiết kế chuyển tiếp Hình 3.1 Các nhân tố gây tượng lún lệch (Wahls, 1997) 13 Hình 3.2 Kết cấu mố không liền khối (mố cọc) 3.1.2 Các kết nghiên cứu trƣớc đƣờng dẫn vào cầu Đã có nhiều đề tài nước nghiên cứu cố lún gãy đường dẫn vào cầu Các kết công bố làm sáng tỏ nhiều vấn đề lớn xuyên suốt giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công khai thác hạng mục cơng trình như: - Ngun lý làm việc giải pháp thiết kế đường dẫn vào cầu; - Các nguyên nhân gây lún sụt khu vực đường dẫn vào cầu; - Những vấn đề tồn tiêu chuẩn thiết kế; - Xây dựng tiêu chí để thiết kế đoạn đường dẫn vào cầu giới hạn độ dốc dọc, xác định chiều dài đoạn đường dẫn vào cầu.v.v; - Đề xuất giải pháp thiết kế - Đặc biệt có số vấn đề bật như: a Độ phẳng theo phương dọc/ chiều dài độ Từ việc nghiên cứu làm việc kết cấu độ: với đầu gối lên vai kê mố, đầu lại gác lên dầm kê đặt đường, trình khai thác đầu lún theo độ lún mố cầu, đầu lại lún theo độ lún đường dẫn vào cầu, trắc dọc đoạn đường dẫn vào cầu hình thành điểm xóc đầu kết cấu độ Khi độ lún đoạn đường dẫn vào cầu lớn, điểm xóc phát triển gây giằng xóc cho người phương tiện vào cầu 14 Hình 3.3 Sơ đồ làm việc kết cấu độ Vậy độ lún đoạn đường dẫn vào cầu lớn đến mức độ (hoặc điểm xóc lớn đến mức độ nào) đoạn đường dẫn vào cầu cịn thỏa mãn điều kiện êm thuận để ô tô vào cầu b Giải pháp thiết kế Các giải pháp gia cố cọc theo nguyên lý cọc chuyển tiếp: Trong [26], [27], [28] & [29] tác giả đề xuất giải pháp thiết kế hệ cọc đất gia cố xi măng, hệ cọc cường độ cao kết hợp với lưới địa kỹ thuật có quy mơ cọc gia cố thay đổi theo chiều dài đoạn đường dẫn hình 2.5 Hình 3.4 Sơ đồ cọc đất gia cố xi măng theo phƣơng pháp tiếp cận 15 3.2 TỔNG QUAN VỀ CẦU TỔNG TỒN Cầu Tổng Tồn lý trình Km15+078 đường tỉnh 911 thuộc huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh Đây tuyến đường quan trọng hệ thống giao thông hai huyện Càng Long Cầu Kè, tuyến đường qua xã Bình Phú, Huyền Hội, Tân An, Thạnh Phú thuộc tỉnh Trà Vinh nối liền đến huyện Trà Ôn thuộc tỉnh Vĩnh Long Cầu Tổng Tồn phục vụ phát triển kinh tế dân sinh huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh 3.3 LỰA CHỌN KẾT CẤU SÀN GIẢM TẢI 3.3.1 Giải pháp kết cấu sàn giảm tải loại Mố M1 Cầu Tổng Tồn lý trình Km15+078 đường tỉnh 911 thuộc huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh có đắp đường đầu cầu cao trung bình H=4,0m; chiều sâu đất yếu lớn Nền đường đắp sau mố M1 đắp sàn giảm tải có kích thước rộng 12,0m dài trung bình 20m, chiều dày sàn giảm tải 35cm Kết cấu sàn giảm tải BTCT mác 30Mpa đặt cọc BTCT M300, chiều dài cọc L=50m, khoảngcách cọc theo phương dọc cầu a=1,9m; ngang cầu b=2,1m; MẶT CẮT NGANG ĐẠI DIỆN TÔ N LƯ N SÓNG TÔ N LƯ N SÓNG 9000 500 2100 4500 2100 4500 2100 2100 Hình 3.5 Mặt cắt ngang Mơ hình bố trí sàn giảm tải sau: 500 2100 2100 16 TƯỜNG MỐ BTCT CHỮ U + 5.814 + 5.891 + 5.555 + 3.888 + 4.748 -0.500 Hình 3.6 Cắt dọc bố trí sàn giảm tải Hình 3.7 Mặt bố trí cọc Phương án kích thước cọc 30x30(cm) tương ứng giải pháp kết cấu sàn giảm tải loại Mơ hình hóa phân tích kết cấu Plaxis 2D 8.5 ta có kết sau: 17 a Mơ hình: KT(20mx12mx0,35m) Hình 3.8 Mơ hình tính tốn b Độ lún tồn đường dẫn vào cầu: Hình 3.9 Kết phân tích ta có độ lún tồn đường dẫn vào cầu lớn = 0,737m 18 c Độ lún mặt đường phía sàn giảm tải: Hình 3.10 Kết phân tích ta có độ lún mặt đường phía sàn giảm tải lớn = 0,081m d Độ lún sàn giảm tải Hình 3.11 Kết phân tích ta có độ lún sàn giảm tải lớn = 0,105m e Độ lún cọc Hình 3.12 Kết phân tích ta có độ lún cọc lớn = 0,083m 19 f Ứng suất tác dụng lên đầu cọc Hình 3.13 Ứng suất tác dụng lên đầu cọc lớn = 332,65KN/m2 g Hệ số an tồn FOS Hình 3.14 Kết phân tích ta có hệ số an tồn lớn = 3,443 Nội lực đầu cọc lớn theo mơ hình là: 29,94 KN Thơng qua phần mềm Plaxis 2D 8.5 công thức kiểm tra ta có kết sau: KT điều Ứng suất Khả KT sức KT biến kiện chọc đầu cọc chịu lực chịu tải dạng thủng (kN/m2) (kN) Đạt Đạt Đạt 332,65 29,94 20 Kết luận: Với giải pháp cọc 30cmx30cm, L=50m sàn giảm tải đảm bảo khai thác an toàn, khả chống lún đường đầu cầu ổn định, với hệ số an toàn 3,443>1 đảm bảo 3.3.2 Giải pháp kết cấu sàn giảm tải loại 2: Mố M1 cầu Tổng Tồn lý trình Km15+78m đường tỉnh 911 thuộc huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh có chiều cao đắp trung bình H=4,3m, chiều sâu đất yếu lớn Nền đường đắp sau mố M1 đắp sàn giảm tải có kích thước rộng 12,0m dài trung bình 20m, chiều dày sàn giảm tải 30cm Kết cấu sàn giảm tải BTCT mác 30Mpa đặt cọc BTCT M300, chiều dài cọc L=38m, khoảng cách 04 cọc theo phương dọc gần mố a=2m; b=2m; lại a=3m; b=3m 04 CỌ C BỐ TRÍ GẦ N MỐ a=2m; b=2m Hình 3.15 Mặt bố trí cọc BTCT Phương án kích thước cọc 30x30(cm) tương ứng giải pháp kết cấu sàn giảm tải loại Mơ hình hóa phân tích kết cấu Plaxis 2D 8.5 ta có kết sau : 21 a Mơ hình: KT(20mx12mx0,30m) Hình 3.16 Mơ hình tính tốn b Độ lún tồn đường dẫn vào cầu: Hình 3.17 Kết phân tích ta có độ lún tồn đường dẫn vào cầu lớn = 0,237m 22 c Độ lún mặt đường phía sàn giảm tải: Hình 3.18 Kết phân tích ta có độ lún mặt đường phía sàn giảm tải lớn = 0,233m d Độ lún sàn giảm tải Hình 3.19 Kết phân tích ta có độ lún sàn giảm tải lớn = 0,089m e Độ lún cọc Hình 3.20 Kết phân tích ta có độ lún cọc lớn = 0,077m 23 f Ứng suất tác dụng lên đầu cọc Hình 3.21 Kết phân tích ta có ứng suất tác dụng lên đầu cọc lớn = 618,76KN/m2 g Hệ số an tồn FOS Hình 3.22 Kết phân tích ta có hệ số an tồn lớn = 1,270 Nội lực đầu cọc lớn theo mơ hình: 55,68 KN Thơng qua phần mềm Plaxis 2D 8.5, công thức kiểm tra kết sau: KT điều Ứng suất Khả KT sức KT biến kiện chọc đầu cọc chịu lực chịu tải dạng thủng (kN/m ) (kN) Đạt Đạt Đạt 618,76 55,68 24 Kết luận: Với giải pháp cọc 30cmx30cm, L=38m sàn giảm tải đảm bảo khai thác an toàn, khả chống lún đường đầu cầu ổn định, với hệ số an toàn 1,270>1 đảm bảo Nhận xét - Khi giữ nguyên kích thước sàn giảm tải giảm chiều dài cọc, thay đổi khoảng cách cọc lớn, kích thước cọc nhỏ khả chịu tải cọc nhỏ, hệ số an toàn FOS giảm - Phương án đến giải pháp thiết kế móng cọc cho sàn giảm tải, đơn vị tư vấn đưa đảm bảo an toàn cho việc xử lý lún đường vào cầu - Phương án đến giải pháp thiết kế móng cọc cho sàn giảm tải, đơn vị tư vấn đưa vừa đủ đảm bảo an toàn cho việc xử lý lún đường vào cầu Tuy nhiên để đảm bảo an tồn khai thác cho cơng trình tải trọng khai thác lưu lượng lưu thông qua cơng trình, để tiết kiệm kinh phí đầu tư dự án để đảm bảo tính an tồn ta chọn phương án giải pháp kết cấu sàn giảm tải 2: Kết cấu sàn giảm tải BTCT mác 30Mpa đặt cọc BTCT M300, chiều dài cọc L=38m, khoảng cách 04 cọc theo phương dọc gần mố a=2m; b=2m; lại a=3m; b=3m 3.4 KẾT LUẬN Đối với cầu Tổng Tồn việc lựa chọn giải pháp sàn giảm tải cho đường đầu cầu đắp đất yếu hợp lý Đảm bảo khai thác tương lai Với việc tăng lưu lượng qui mơ mặt cắt ngang cầu việc nâng cấp mở rộng mặt cầu đường vào cầu dễ dàng Nên bố trí khoảng cách cọc dãn ra, giảm kích thước cọc, chiều dài đảm bảo điều kiện tính tốn để tiết kiệm kinh phí đầu tư ... phân tích, đưa ưu nhược điểm đề xuất biện pháp xử lý lún 3.2 Phạm vi nghiên cứu - u cầu tính tốn, thiết kế dạng mố cầu đường đầu cầu; - Nghiên cứu, Phân tích tượng lún đường đầu cầu đề xuất biện. .. xuất biện pháp xử lý lún đường đầu cầu Tổng Tồn – TL911 – huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh. Tại lý trình Km29+130 thuộc tỉnh lộ 911, địa phận huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh - Nghiên cứu lý thuyết... VĂN - Chương 1: Tổng quan tượng lún đường đầu cầu; - Chương 2: Yêu cầu tính tốn, thiết kế dạng mố cầu, đường đầu cầu; - Chương 3: Phân tích biện pháp sử dụng sàn giảm tải xử lý lún đường đầu cầu