Phân tích ổn định công trình kè trên đất yếu ở huyện kế sách, tỉnh sóc trăng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC THỊNH PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH KÈ TRÊN ĐẤT YẾU Ở HUYỆN KẾ SÁCH, TỈNH SÓC TRĂNG Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60 58 02 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2018 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP HCM Cán hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Trƣờng Sơn Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Ngọc Phúc Cán chấm nhận xét 2: TS Phạm Tƣờng Hội Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 09 tháng 01 năm 2019 Thành phần đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Võ Phán TS Nguyễn Ngọc Phúc TS Phạm Tƣờng Hội TS Cao Văn Hóa TS Lê Bá Khánh Xác nhận Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn Trƣởng khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) PGS TS Võ Phán TS Lê Anh Tuấn ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ĐỨC THỊNH MSHV: 1670179 Ngày, tháng, năm sinh: 15/08/1990 Nơi sinh: Sóc Trăng Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã ngành: 60 58 02 11 TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH KÈ TRÊN ĐẤT YẾU Ở HUYỆN KẾ SÁCH, TỈNH SÓC TRĂNG (Analysing stability of jetty construction on soft soil in Ke Sach district, Soc Trang province) NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Mô đánh giá khả ổn định công trình điều kiện làm việc đồng thời cọc bêtông cốt thép phần mềm Plaxis 2D - Phân tích đánh giá khả ổn định cơng trình theo phƣơng án thiết kế - Đề nghị phƣơng án bổ sung nhằm đảm bảo làm việc ổn định cơng trình NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/8/2018 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: /12/2018 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS BÙI TRƢỜNG SƠN Tp HCM, ngày tháng năm 2018 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) PGS.TS Bùi Trƣờng Sơn PGS.TS Lê Bá Vinh TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ngƣời thầy tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình thực luận văn nhƣ truyền cho tơi lịng đam mê nghiên cứu khoa học: PGS.TS Bùi Trƣờng Sơn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô môn Địa Cơ Nền Móng, ngƣời truyền đạt cho tơi hiểu đƣợc phƣơng pháp tiếp cận giải vấn đề cách khoa học, hành trang quý tơi ln gìn giữ sau trƣờng làm việc Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ thời gian học tập làm luận văn tốt nghiệp vừa qua Trân trọng! Học viên Nguyễn Đức Thịnh TÓM TẮT (Phân tích ổn định cơng trình kè đất yếu huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng) Hiện nay, nhiều cơng trình kè bị sạt lở q trình thi cơng nhiều ngun nhân Trong đó, có ngun nhân quan trọng cọc chƣa cắm qua khỏi cung trƣợt kè hay không đủ khả để giữ khối đất đắp điều kiện có tác động áp lực ngang khối đắp sau tƣờng gây chuyển vị ngang lớn gần bề mặt có lớp đất yếu Trong đề tài, việc phân tích phƣơng án thiết kế cơng trình kè thực tế đƣợc thực mô Kết cho thấy chuyển vị ngang lớn gây ổn định tổng thể cơng trình Việc phân tích cịn cho thấy hạn chế việc đào sâu nhƣ hạn chế chiều cao đắp cơng trình ổn định ABSTRACT (Analysing stability of jetty construction on soft soil in Ke Sach district, Soc Trang province) Currently, some jetty constructions are unstable during construction process because of different reasons In particular, there are important causes of the short of piles that have not plugged through the slides of the jetty construction or not afford to keep the land block in condition of the impact of the horizontal pressure of the back wall block causing large horizontal displacement due to close surface of soft soils In the subject, the analysis of design projects of jetty construction is performed by simulation The result shows that a major horizontal displacement can cause overall instability of the working The analysis also shows that if you restrict deep digging as well as limiting the height, the work will be more stable LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Đức Thịnh MỤC LỤC MỞ ĐẦU nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Mục đích đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ CHO CƠNG TRÌNH VEN SƠNG HIỆN NAY 1 Nguyên nhân dẫn đến sạt lở khu vực ĐBSCL 1.1.1 Do địa chất vùng bờ 1.1.2 Do thủy triều 1.1.3 Do ảnh hƣởng lũ 1.1.4 Do hoạt động tàu thuyền 1.2 Các giải pháp chống sạt lở thƣờng làm ĐBSCL 2.1 Rọ đá 1.2.2 Cừ ván bê tông dự ứng lực 1.2.3 Tƣờng kè cọc bê tông cốt thép 1.2.4 Tƣờng kè chắn đất công trình ven sơng 1.2.5 Tƣờng kè hệ thống móng cọc 10 1.3 Nhận xét chƣơng 12 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TỐN HỆ KÈ TRÊN MĨNG CỌC VEN SƠNG KHU VỰC ĐẤT YẾU 14 2.1 Các dạng tải trọng phân loại tải trọng 14 2.1.1 Các dạng tải trọng 14 2.1.2 Phân loại tải trọng 14 2.2 Tính tốn tƣờng chắn 15 2.2.1 Áp lực nƣớc 15 2.2.2 Áp lực đất chủ động 15 2.3 Phƣơng pháp tính tốn áp lực lên tƣờng chắn 16 2.3.1 Phƣơng pháp Rankine 16 2.3.2 Phƣơng pháp Coulomb 20 2.3.3 Xét điểm 21 2.4 Các phƣơng pháp tính tốn cọc chịu tải trọng ngang 22 2.5 Nhận xét chƣơng 28 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG ĐỊA KỸ THUẬT 29 3.1 Lý thuyết biến dạng 29 3.1.1 Phƣơng trình biến dạng liên tục 29 3.1.2 Rời rạc hóa theo lƣới phần tử hữu hạn 30 3.1.3 Vật liệu đàn hồi 31 3.1.4 Phƣơng pháp tính lặp 33 3.2 Lý thuyết cố kết 34 3.2.1 Phƣơng trình lý thuyết cố kết 34 3.2.2 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn giải toán cố kết 35 3.3 Nhận xét chƣơng 36 CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH KÈ CHỐNG SẠT LỞ KHU VỰC LỄ HỘI TRUYỀN THỐNG SÔNG NƢỚC MIỆT VƢỜN HUYỆN KẾ SÁCH, TỈNH SÓC TRĂNG 37 4.1 Giới thiệu cơng trình, u cầu thiết kế 37 4.1.1 Giới thiệu cơng trình 37 4.1.2 Yêu cầu thiết kế 37 4.2 Tính tốn cấu kiện cơng trình kè 47 4.3 Mô đánh giá khả ổn định bờ kè chống sạt lở khu vực lễ hội truyền thống sông nƣớc miệt vƣờn huyện Kế Sách theo mơ hình 2D 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 - 67 - Hình 4.33 Tổng chuyển vị cơng trình sau san lấp (phƣơng án 2) Hình 4.34 Chuyển vị ngang cơng trình sau san lấp (phƣơng án 2) - 68 - Hình 4.35 Tổng chuyển vị cơng trình sau cố kết hồn tồn (phƣơng án 2) Hình 4.36 Chuyển vị ngang cơng trình sau cố kết hoàn toàn (phƣơng án 2) - 69 - Hình 4.37 Chuyển vị đứng cơng trình sau cố kết hồn tồn (phƣơng án 2) Hình 4.38 Mặt cắt ngang chuyển vị đứng vị trí san lấp cơng trình kè cố kết hồn tồn (phƣơng án 2) Kết mô cho thấy phần chuyển vị đứng lớn xuất phía sau hàng cọc trong, nơi khơng có đáy bê tơng Khu vực khơng có đáy, tải trọng khối san lấp sau lƣng tƣờng truyền vào đất gây áp lực ngang lớn lên hệ cọc gây chuyển vị - 70 - Hình 4.39 Chuyển vị đứng cơng trình kè cố kết hoàn toàn với mực nƣớc sơng thấp (phƣơng án 2) Hình 4.40 Mặt cắt ngang chuyển vị đứng vị trí san lấp cơng trình kè cố kết hồn tồn với mực nƣớc ngồi sơng thấp (phƣơng án 2) - 71 - Hình 4.41 Ứng suất tiếp tƣơng đối cố kết hồn tồn với mực nƣớc ngồi sơng thấp (phƣơng án 2) Độ lún khối đất sau tƣờng kè phân bố tƣơng đối đồng theo phƣơng ngang (Hình 4.31 4.32) Độ lún sau cố kết ổn định có giá trị lớn (0,65 m) chủ yếu xảy khu vực khơng có bê tơng đáy Giá trị độ lún chấp nhận đƣợc cơng trình san lấp đất yếu Tuy nhiên thiết kế đáy có kích thƣớc khơng lớn (2,4m) nhƣng lại bố trí hàng cọc cách từ (0,5 - 0,8) m không phát huy đƣợc tác dụng đáy bê tông gánh chịu phần cát san lấp bên trên, đồng thời bố trí nhƣ gây lãng phí số lƣợng cọc mà hiệu mặt kỹ thuật mang lại khơng cao Từ yếu tố chúng tơi đề xuất bổ sung bỏ hàng cọc nâng cao độ đáy lên mặt đất tự nhiên Kết mô đƣợc thể từ Hình 4.42 đến 4.51 - 72 - Hình 4.42 Mơ hình mơ đánh giá khả ổn định cơng trình kè Kế Sách - Sóc Trăng (phƣơng án 3) Hình 4.43 Tổng chuyển vị cơng trình sau san lấp (phƣơng án 3) - 73 - Hình 4.44 Chuyển vị ngang cơng trình sau san lấp (phƣơng án 3) Hình 4.45 Tổng chuyển vị cơng trình sau cố kết hồn tồn (phƣơng án 3) - 74 - Hình 4.46 Chuyển vị ngang cơng trình sau cố kết hồn tồn (phƣơng án 3) Hình 4.47 Chuyển vị đứng cơng trình sau cố kết hoàn toàn (phƣơng án 3) - 75 - Hình 4.48 Mặt cắt ngang chuyển vị đứng vị trí san lấp cơng trình kè cố kết hồn tồn (phƣơng án 3) Hình 4.49 Chuyển vị đứng cơng trình kè cố kết hồn tồn với tải trọng tác dụng q = 10 kN/m2 mực nƣớc ngồi sơng thấp (phƣơng án 3) - 76 - Hình 4.50 Mặt cắt ngang chuyển vị đứng vị trí san lấp cơng trình kè cố kết hoàn toàn với tải trọng tác dụng q = 10 kN/m2 mực nƣớc ngồi sơng thấp (phƣơng án 3) Hình 4.51 Ứng suất tiếp tƣơng đối cố kết hoàn toàn với tải trọng tác dụng q = 10 kN/m2 mực nƣớc ngồi sơng thấp (phƣơng án 3) Kết mô cho thấy chuyển vị ngang ban đầu phƣơng án phƣơng án gần nhƣ lần lƣợt 0,16 m 0,17 m Chuyển vị đứng cố kết hoàn toàn phƣơng án 0,65 m 0,71 m cho trƣờng hợp có tải - 77 phân bố mực nƣớc sơng thấp Từ cho thấy hàng cọc phƣơng án khơng có ý nghĩa mặt chịu tải trọng thẳng đứng, nhƣ tham gia vào vai trị chịu tải trọng ngang cơng trình Ngồi ra, độ sâu chơn đáy không làm giảm chuyển vị tổng thể cơng trình mà cịn góp phần làm tăng thêm áp lực nƣớc lúc nƣớc triều xuống thấp chiều cao tƣờng lớn Do đó, phƣơng án đề nghị giảm đƣợc chi phí đáng kể triển khai cơng trình bỏ hàng cọc giảm chiều cao tƣờng chắn nhƣ giảm khối lƣợng đào móng đáng kể - 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết tổng hợp hồ sơ thiết kế, tiến hành phân tích bổ sung mô phần mềm Plaxis 2D sơ đồ toán thực tế theo phƣơng án phƣơng án dự án Kè chống sạt lở khu vực lễ hội truyền thống sông nƣớc miệt vƣờn huyện Kế Sách nhƣ đề nghị phƣơng án 3, số kết luận cho luận văn đƣợc rút nhƣ sau: 1- Phƣơng án với tƣờng cọc có neo khơng đảm bảo ổn định chuyển vị ngang lâu dài có giá trị lớn (0,16 m) vai trò neo (với khoảng cách m) rõ ràng 2- Việc chọn lựa phƣơng án với số lƣợng cọc nhiều gần móng (khoảng cách < d) tải trọng theo phƣơng đứng không đáng kể gây tốn khả ổn định không tăng đáng kể (so với có hàng cọc) 3- Phƣơng án đề nghị giảm hàng cọc nâng chiều cao đặt móng làm giảm đáng kể khối lƣợng thi công mà đảm bảo ổn định cơng trình suốt thời gian sử dụng 4- Khi mực nƣớc ngồi sơng hạ đến mức thấp chuyển vị ngang cơng trình gia tăng nhƣng đảm bảo ổn định KIẾN NGHỊ - Hồ sơ thiết kế cơng trình kè cần thiết bổ sung nội dung đánh giá ổn định tổng thể (khả trƣợt, độ lún chuyển vị ngang ngắn hạn, lâu dài) khu vực phổ biến lớp đất yếu có bề dày đáng kể nên khả chống trƣợt mức độ chuyển vị hay lún lớn - Hồ sơ thiết kế phƣơng án chƣa xét đến sức căng dây neo áp lực đất sau lƣng tƣờng việc kiểm tra lại cho thấy neo bị đứt bố trí khơng đủ chịu lực Trong trƣờng hợp cần thiết chọn lựa phƣơng án 1, cần thiết bố trí lƣợng neo nhiều để đảm bảo cơng trình ổn định - 79 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đ V Đệ, “Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính tốn cơng trình Thủy công”, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2010 [2] V Phán, H T Thao, “Phân tích tính tốn móng cọc”, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2016 [3] P T Phiệt, “Áp lực đất tường chắn đất”, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2008 [4] P V Giáp, N H Đẩu, N N Huệ, “Cơng trình bến cảng”, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2008 [5] T V Việt, “Cẩm nang dùng cho kỹ sư Địa kỹ thuật”, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2010 [6] V M Tuấn, “Thiết kế thi công tường cừ”, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2014 [7] TCVN 2737 – 1995, “Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế” [8] TCVN 4116 – 1995, “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế” [9] TCVN 5574 – 2012, “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế” [10] TCVN 10304 – 2014, “Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế” [11] TCVN 4253 – 2012, “Cơng trình thủy lợi - Nền cơng trình thủy cơng u cầu thiết kế” [12] TCVN 9152 – 2012, “Cơng trình thủy lợi - Quy trình thiết kế tường chắn cơng trình thủy lợi” [13] Beton 6, “Cọc ván bê tông dự ứng lực”, Thông số kỹ thuật, tr [14] N M Tâm, H T X Thảo, “Ứng xử cọc bê tông cốt thép kết cấu kè bảo vệ bờ sơng khu vực Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh” Tạp chí KHCN Xây dựng, 2/2014, tr.19 – 28 - 80 [15] N B Việt, “Cọc ván cừ bê tông cốt thép dự ứng lực, khả ứng dụng vào cơng trình kè đất yếu”, Tạp chí KHCN Xây dựng, 1/2015, tr 44 - 51 [16] N Q Hƣng, “Đánh giá khả ổn định cơng trình kè chống sạt lở bờ sơng Ơ Mơn - Cần Thơ”, Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa - ĐHQG TPHCM, 2013 - 81 - L LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Đức Thịnh Ngày, tháng, năm sinh: 15/08/1990 Nơi sinh: Sóc Trăng Địa liên lạc: Số 186, khóm Tân Trung, phƣờng 2, thị xã Ngã Năm, tỉnh Sóc Trăng Điện thoại liên lạc: 0868 330 338 Email: ndthinh908@gmail.com QUÁ TRÌNH HỌC TẬP:  Năm 2012 : Tốt nghiệp Đại học Cần Thơ  Năm 2016 - 2018: Học viên cao học khóa 2016 ngành Địa Kỹ thuật Xây dựng (CT) - Đại Học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC:  Năm 2012 - 2014: Công tác Công ty Cổ phần Tƣ vấn Kiểm định Xây dựng Hiệp Hòa Phát Đƣờng số 01, khu dân cƣ Trần Hƣng Đạo, thành phố Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng  Năm 2014 đến : Công tác Ban quản lý dự án cơng trình xây dựng thị xã Ngã Năm, tỉnh Sóc Trăng Khu hành thị xã Ngã Năm - khóm 3, phƣờng 1, thị xã Ngã Năm, tỉnh Sóc Trăng ... hiệu để giải vấn đề ổn định Để tính tốn đánh giá khả ổn định loại hình cơng trình này, chúng tơi lựa chọn đề tài ? ?Phân tích ổn định cơng trình kè đất yếu huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng? ?? Đây vấn đề... trọng! Học viên Nguyễn Đức Thịnh TĨM TẮT (Phân tích ổn định cơng trình kè đất yếu huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng) Hiện nay, nhiều cơng trình kè bị sạt lở q trình thi cơng nhiều ngun nhân Trong đó,... 15/08/1990 Nơi sinh: Sóc Trăng Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã ngành: 60 58 02 11 TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH KÈ TRÊN ĐẤT YẾU Ở HUYỆN KẾ SÁCH, TỈNH SÓC TRĂNG (Analysing stability