Nghiên cứu, ứng dụng giải pháp tường kè trên hệ cọc bê tông cốt thép để ổn định bờ kè sông cổ chiên của thành phố Vĩnh Long

Các công trình kè ven sông Cổ Chiên có lớp đất yếu thường có giá trị chuyển vị ngang lớn. Ngoài ra, việc san lấp sau lưng tường trên đất yếu thường gây độ lún và gia tăng áp lực lên tường kè. Kết quả mô phỏng đánh giá chuyển vị ngang của công trình kè sông Cổ Chiên trên đất yếu cho phép rút ra các nhận định hữu ích trong tính toán thiết kế công trình kè.

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP TƯỜNG KÈ TRÊN HỆ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ KÈ SÔNG CỔ CHIÊN CỦA THÀNH PHỐ VĨNH LONG THE STUDY AND APPLICATION OF SYSTEMS SOLUTIONS EMBANKMENT WALL ON REINFORCED CONCRETE PILES TO STABILIZE EMBANKMENTS CO CHIEN RIVER CITY OF VINH LONG PGS TS Võ Phán, KS Nguyễn Văn Tuấn Anh Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM TÓM TẮT Các cơng trình kè ven sơng Cổ Chiên có lớp đất yếu thường có giá trị chuyển vị ngang lớn Ngoài ra, việc san lấp sau lưng tường đất yếu thường gây độ lún gia tăng áp lực lên tường kè Kết mô đánh giá chuyển vị ngang cơng trình kè sơng Cổ Chiên đất yếu cho phép rút nhận định hữu ích tính tốn thiết kế cơng trình kè Vì chọn giải pháp tường kè hệ cọc bê tông cốt thép để ổn định đất yếu phù hợp với khu vực ven sông Cổ Chiên ABSTRACT The riverside embankment works Co Chien weak soils usually have large horizontal displacement values In addition, filling the back wall on soft ground subsidence and often causes increased pressure on the embankment wall Simulation results evaluate horizontal displacement of the Co Chien River embankment works on soft soil that allows to draw useful assessment of design calculations embankment works So select system solutions embankment wall on reinforced concrete piles to stabilize the soft ground is suitable for areas along the Co Chien River ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần tình trạng sạt lở bờ sơng diễn ngày nhiều lúc nghiêm trọng, đặc biệt khu vực sông Cổ Chiên Sạt lở bờ sơng đa dạng có đoạn sạt lở làm sụp đổ nhà ở, cơng trình cầu đường giao thông, sở kinh tế ven sông Nguyên nhân sạt lở khu vực sạt lở khác Có đoạn sạt lở cơng phá dịng chảy, khai thác cát bừa bải, có đoạn sạt lở diễn biến lịng sơng bên lở bên bồi, dịch chuyển đoạn cong Có đoạn sạt lở người, chất tải mép bãi sông, xây nhà cửa sát bờ sông, xây dựng cầu giao thông làm co hẹp dòng chảy, dòng lũ Nên đưa giải pháp tường kè hệ cọc bê tông cốt thép nhằm để giải ổn định đất yếu ven sông PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MƠ HÌNH ĐẤT NỀN Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu phương pháp phân tích ổn định tính toán lý thuyết cọc chịu tải trọng ngang theo phương pháp giải tích VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 387 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Mơ tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn phần mền Plaxis để mơ phỏng, phân tích sức chịu tải ngang theo mơ hình Hardening-Soil MƠ TẢ CƠNG TRÌNH VÀ TÍNH TỐN 3.1 Mơ tả cơng trình Tổng chiều dài kè km Kết cấu có cọc bê tơng cốt thép kích thước 30 cm x 30 cm, cấp độ bền B22,5, Lcọc = -19,30 m Dầm mũ có kích thước 50 cm x 50 cm, cấp độ bền B20 Dầm ngang có kích thước 20 cm x 30 cm, cấp độ bền B20 Sàn dày 0,15 m, cấp độ bền B20 Tường chắn sóng BTCT để giảm sóng tàu thuyền gió, tường chắn sóng có kích thước: cao 1,75 m, dày 0,2 m, cấp độ bền B20 Hình Mặt cắt cơng trình kè Hình Mặt cơng trình kè 388 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 3.2 Cấu tạo địa chất Lớp 1: Sét hữu màu xám xanh, xám đen, trạng thái dẻo chảy- chảy, bề dày từ m đến m Lớp 2: Cát pha hạt mịn màu xám xanh, đen, trạng thái chặt vừa, bề dày từ 2,5 m đến 15,3 m Lớp 3: Sét màu nâu đỏ, vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng- cứng, bề dày 1,5 m đến 12 m Bảng Chỉ tiêu lý loại đất Chỉ tiêu Dung trọng riêng Góc ma sát Lực dính Hệ số thấm Độ ẩm tự nhiên Ký hiệu γ c Kv Đơn vị kN/m3 độ kN/m2 cm/s W % ϕ Cát 19 30 0,1 5x10-2 22,3 Lớp 18,1 7,49 12 4,8x10-5 37,2 Lớp 19,8 27,23 0,7 4,4x10-3 20,4 Lớp 19,5 11,6 2,9 4,7x10-5 22,5 3.3 Mơ hình mơ plaxis 2D Hình Mơ hình 2D tốn PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 4.1 Sức chịu tải ngang cọc theo tiêu chuẩn Việt Nam 10304-2014 Chuyển vị ngang y0 góc xoay ψ0, cao trình đầu cọc y0 = H xδ HH + M 0δ HM = 1,332 x1, 05 x10 −3 + 3, 263 x 7, 37 x10 −4 = 3,8 x10−3 ( m) ψ = H xδ MH + M 0δ MM = 1,332 x7,37 x10−4 + 3, 263 x8, 44 x10−4 = 3, x10−3 (rad ) VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 389 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Chuyển vị ngang y0 góc xoay ψ0, cao trình đỉnh kè Δ n = y0 + ψ xl0 + H 0l03 Ml03 + 3EI EI = 3,8 x10−3 + 3, x10−3 x 2, 45 + 1,332 x 2, 453 3, 263x 2, 453 + = 0, 028(m) 3x1957,5 x1957,5 Hl02 Ml0 + EI EI 1,332 x 2, 452 3, 263x 2, 45 = 3, x10−3 + + = 9,8 x10−3 (rad ) x1957,5 1957,5 ψ =ψ + 4.2 Kết theo mơ hình plaxis 2D Hình Lưới biến dạng tốn Hình Chuyển vị ngang hàng cọc ngồi 390 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Chuyển vị ngang cao trình đỉnh kè theo Plaxis 2D hàng cọc 48,929x103 (m) hàng cọc 48,934x10-3(m) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Khi tính tốn chuyển vị ngang cọc theo giải tích phần mềm Plaxis kết tính tốn theo Plaxis chênh lệch khoảng 70% so với giải tích (theo giải tích 28x10-3m theo phần mềm 48x10-3m) Chuyển vị ngang hàng cọc đỉnh kè hệ cọc gần 48,929x10-3(m) 48,934x10-3(m) Chuyển vị ngang theo kết mô lớn độ sâu 6,1 m so với đỉnh kè 5.2 Kiến nghị Lựa chọn giải pháp xử lý nhằm giảm áp lực đất theo phương ngang đảm bảo điều kiện ổn định cơng trình Việc phân tích tính tốn kè cần thiết tính tải trọng động sóng va chạm vào kè TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS TS Võ Phán, Phan Lưu Minh Phượng (2010), Cơ học đất, Nhà xuất Xây Dựng PGS TS Châu Ngọc Ẩn (2010), Cơ học đất, NXB Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh PGS TS Bùi Trường Sơn (2011), Địa chất cơng trình, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh TCVN 10304:2014, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế Wood D.M (1990), Embankments on soft clays, Ellis Horwood Đỗ Văn Đệ (2010), Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính tốn cơng trình Thủy cơng, NXB Xây dựng Người phản biện: GS TSKH Nguyễn Văn Thơ VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 391 ... ngang cọc theo giải tích phần mềm Plaxis kết tính toán theo Plaxis chênh lệch khoảng 70% so với giải tích (theo giải tích 28x10-3m theo phần mềm 48x10-3m) Chuyển vị ngang hàng cọc đỉnh kè hệ cọc. .. TẢ CƠNG TRÌNH VÀ TÍNH TỐN 3.1 Mơ tả cơng trình Tổng chiều dài kè km Kết cấu có cọc bê tơng cốt thép kích thước 30 cm x 30 cm, cấp độ bền B22,5, Lcọc = -19,30 m Dầm mũ có kích thước 50 cm x 50... độ sâu 6,1 m so với đỉnh kè 5.2 Kiến nghị Lựa chọn giải pháp xử lý nhằm giảm áp lực đất theo phương ngang đảm bảo điều kiện ổn định cơng trình Việc phân tích tính tốn kè cần thiết tính tải trọng