Nghiên cứu giải pháp kết cấu và thi công công trình bảo vệ bờ sông trên nền đất yếu

MỤC LỤC MỞ ĐẦU: Chƣơng : TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG 1.1 Đất phân loại đất xây dựng 1.1.1 Định nghĩa đất 1.1.2 Thuộc tính đất vấn đề xây dựng cơng trình 1.2 Đất yếu đặc tính đất yếu 1.2.1 Khái niệm đất yếu 1.2.2 Phân lo ại đất yếu .5 1.2.3 Đặc tính đất yếu 1.2.4 Các loại đất yếu thƣờng gặp 1.2.5 Các vấn đề thƣờng gặp xây dựng cơng trình đất yếu .7 1.2.6 Xử lý đất yếu 1.3 Cơng trình bảo vệ bờ sơng đặc điểm loại cơng trình bảo vệ bờ .13 1.4 Vật liệu xây dựng cơng trình bảo vệ bờ 16 1.5 Cấu tạo đặc điểm làm việc kết cấu bảo vệ mái đê sông 17 1.5.1 Chân kè 18 1.5.2 Thân kè .20 1.5.3 Đỉnh kè .21 1.6 Đặc điểm điều kiện thi cơng cơng trình bảo vệ bờ sơng 22 1.7 Các biện pháp thiết kế cơng trình bảo vệ bờ đất yếu 22 1.7.1 Các yê u cầu thiết kế công trình đất yếu 23 1.7.2 Các u cầu ổn định cơng trình .23 1.7.3 Các u cầu tiếp giáp cơng trình .24 1.7.4 Môt số dạng cơng trình bảo vệ bờ đất yếu phổ biến 24 1.7.5 Một số công nghệ việc xây dựng cơng trình bảo vệ bờ sông đất yếu 27 Chƣơng : CÁC SỰ CỐ KHI THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 29 2.1 Các cố thƣờng gặp cơng trình bảo vệ bờ sơng 29 2.1.1 Các hƣ hỏng tác dụng sóng .30 2.1.2 Những hƣ hỏng tác dụng dòng triều 30 2.1.3 Hƣ hỏng .31 2.1.4 Những hƣ hỏng tầng lọc nguyên nhân khác 31 2.2 Đặc điểm việc xử lý cố cơng trình .31 2.3 Những nguyên tắc xử lý cố cơng trình bảo vệ bờ sơng .31 2.4 Lựa chọn giải pháp xử lý cố cơng trình bảo vệ bờ sơng 32 2.4.1 Xử lý đê mềm yếu 32 2.4.2 Xử lý đê thấm nƣớc 33 2.4.3 Xử lý đê nhiều lớp đất yếu .33 2.4.4 Lỗ sủi, mạch sủi, mạch đùn bục đất, giếng .37 2.5 Biện pháp phòng ngừa cố cơng trình bảo vệ bờ sơng 40 Chƣơng : NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU .42 3.1 Xác định lực tác dụng lên kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sơng 42 3.1.1 Tải trọng sóng 42 1.1.3 Áp lực đất .50 3.2 Tính tốn xác định kích thƣớc cơng trình bảo vệ bờ sông 51 3.2.1 Trọng lƣợng ổn định viên đá đơn nguyên kết cấu kè: .51 3.2.2 Chiều dày vỏ kè 52 3.2.3 Trọng lƣợng viên đá chân kè .54 3.3 Các hình thức kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sông đất yếu .54 3.3.1 Cơng trình bảo vệ bờ xây dựng cọc tràm (tre) .56 3.3.2 Cơng trình bảo vệ bờ xây dựng bệ cọc bê tông 63 3.3.3 Cơng trình bảo vệ bờ xây dựng cọc xi măng đất 68 3.4 Phân tích lựa chọn hình thức kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sông đất yếu .81 3.4.1 Phƣơng pháp xử lý cọc tràm 81 3.4.2 Phƣơng pháp xử lý móng cọc bê tơng 82 3.4.3 Phƣơng pháp xử lý cọc xi măng đất 82 3.5 Kế hoạch lựa chọn biện pháp thi cơng cơng trình bảo vệ bờ sơng 83 3.5.1 Thi cơng móng xử lý cọc tràm 83 3.5.2 Thi cơng móng cọc BTCT 84 3.5.3 Thi công xử lý cọc xi măng đất 86 Chƣơng : TÍNH TỐN THIẾT KẾ KÈ CHỐNG SẠT LỞ SÔNG Ô MÔN GIAI ĐOẠN TỪ RẠCH TẮC ÔNG THỤC ĐẾN RẠCH GỐC, THÀNH PHỐ CẦN THƠ 91 4.1 Giới thiệu đặc điểm tự nhiên đoạn sông 91 4.1.1 Nguyên nhân sạt lở 91 4.1.2 Chế độ thuỷ văn: .93 4.1.3 Đặc điểm địa chất: 94 4.1.4 Điều kiện địa chất thủy văn: 95 4.1.5 Đặc điểm địa chất cơng trình: .95 4.2 Tính tốn phân tích lựa chọn kết cấu bảo vê bờ sông 99 4.2.1 Các thơng số thiết kế chính: 99 4.2.2 Phạm vi kè bờ: .99 4.2.3 Kết cấu cơng trình 99 4.2.4 Tính tốn so sánh phƣơng án xử lý 100 4.2.5 Nội dung tính tốn 101 4.2.6 So sánh kinh tế 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC TÍNH TỐN DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Khối phản áp 35 Hình 2.2 Giếng đào giảm áp 36 Hình 2.3 Giếng bơm giảm áp 37 Hình 2.4 Giếng quây lọc ngƣợc giảm cột nƣớc chênh lệch 39 Hình 2.5 Xử lý giếng đùn, giếng phụt, bãi sủi .40 Hình 3.1 Sơ đồ xác định đà sóng .45 Hình 3.2 Sơ đồ xác định yếu tố sóng 46 Hình 3.3 Sơ đồ phân vùng sóng 47 Hình 3.4 Đồ thị xác định áp lực sóng âm tƣơng đối ppa .50 Hình 3.5 Phân bố áp lực chủ động mặt đất nghiêng 51 Hình 3.6 Sơ đồ tính tốn khối móng quy ƣớc 60 Hình 3.7 Quan hệ Mz ~ Tz 62 Hình 3.8 Q trình thi cơng cọc xi măng đất 69 Hình 3.9 Một số ứng dụng cọc xi măng đất thực tế .70 Hình 3.10 Sơ đồ nhóm cọc bị phá hoại tồn khối 77 Hình 3.11 Sơ đồ nhóm cọc bị phá hoại cục 77 Hình 3.12 Sơ đồ tính tốn tổng độ lún 78 Hình 3.13 Tính tốn nhóm cọc có tải phân bố lớn 80 Hình 3.14 Sơ đồ thi công cọc xi măng đất .87 Hình 3.15 Mơ hình dây chuyền thiết bị thi công cọc xi măng đất 89 Hình 4.1 Tƣơng quan mực nƣớc Cần Thơ Long Xuyên 95 Hình 4.2 Mặt đứng đại diện phân đoạn 22,98m 100 Hình 4.3 Mặt cắt ngang đại diện 100 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Một số tiêu phân biệt loại đất mềm yếu: Bảng 1.2 Quy cách số loại rọ đá định hình tiêu biểu 25 Bảng 1.3 Chiều dày thảm đá xác định theo lƣu tốc 26 Bảng 3.1 Bảng xác định giá trị kđ 43 Bảng 3.2 Bảng xác định hệ số chuyển đổi k10 44 Bảng 3.3 Giá trị lớn đà gió .45 Bảng 3.4 Tần suất tính tốn ứng với cấp cơng trình 46 Bảng 3.5 Bảng xác định hệ số Knb 48 Bảng 3.6 Bảng xác định áp lực sóng tƣơng đối P2 48 Bảng 3.7 Hệ số ổn định KD 52 Bảng 3.8 Bảng xác định hệ số 54 Bảng 3.9 Bảng xác định trọng lƣợng viên đá chân kè 54 Bảng 3.10 Tƣơng quan qc .66 Bảng 3.11 Hệ số Kc i 67 Bảng 4.1 Tƣơng quan mực nƣớc Cần Thơ Long Xuyên .93 Bảng 4.2 Vị trí hố khoan địa chất 95 Bảng 4.3 Chỉ tiêu lý đất cơng trình 97 Bảng 4.4 Khối luợng xử lý móng cọc BTCT 102 Bảng 4.5 Chi phí nhân công máy xử lý cọc BTCT 104 Bảng 4.6 Chi phí vật liệu xử lý cọc BTCT 105 Bảng 4.7 Chi phí xử lý cọc xi măng đất 107 LỜI CẢM ƠN Trong khuôn khổ hạn chế luận văn, với kết khiêm tốn việc nghiên cứu giải bất cập tồn việc thiết kế, thi cơng cơng trình bảo vệ bờ sơng đất yếu, với kinh nghiệm thực tế tham gia thiết kế số cơng trình bảo vệ bờ sơng, tác giả hi vọng đóng góp phần nhỏ bé phục vụ cho công tác nghiên cứu thiết kế xây dựng cơng trình bảo vệ bờ sông triển khai xây dựng Việt Nam Tác giả đặc biệt xin đƣợc bày tỏ lòng cảm ơn tới GS.TS Lê Kim Truyền tận tình hƣớng dẫn bảo tác giả trình học tập hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo ĐH&SĐH, khoa Cơng trình, thầy giáo tham gia giảng dạy Cao học Trƣờng Đại học Thủy Lợi tạo điều kiện giúp đỡ tác giả tài liệu, thơng tin khoa học kỹ thuật, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn nhƣ truyền đạt kiến thức trình học tập Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành luận văn Do trình độ có hạn đồng thời lĩnh vực nghiên cứu lĩnh vực rộng đòi hỏi kiến thức tổng hợp nên luận văn tránh khỏi tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp trao đổi chân thành Hà Nội, ngày 01 tháng 06 năm 2012 Tác giả Vũ Xuân Phƣơng MỞ ĐẦU: I Tính cấp thiết Đề tài: Trong q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa phát triển mạnh mẽ đất nƣớc ta, hệ thống sông ngịi dày đặc đóng vai trị vơ quan trọng phát triển kinh tế xã hội đất nƣớc Ngồi việc đóng vai trị quan trọng việc giao thông vận tải đƣờng thủy nội địa, hệ thống sơng ngịi kênh rạch nƣớc ta cịn nguồn cung cấp nƣớc cho sinh ho ạt, nƣớc tƣới tiêu phục vụ nông, lâm nghiệp, nguồn cung cấp thủy sản đóng vai trị quan trọng việc điều tiết lũ, đảm bảo an tồn cho sống ngƣời dân Bên cạnh mặt lợi hệ thống sơng ngịi đem lại, hàng năm phải đối phó với nhiều khó khăn khơng nhỏ hệ thống sơng ngịi nhƣ : lụt lội, sạt lở bờ …Đặc biệt năm gần biến đổi khí hậu tồn cầu làm cho q trình xói bồi, biến hình lịng sơng diễn nghiêm trọng phức tạp Sự sạt lở bờ sơng, đê bao chống lũ…sẽ cịn gây nhiều tổn thất lớn đến kinh tế xã hội đất nƣớc nhƣ đời sống nhân dân Vì việc xây dựng cơng trình bảo vệ bờ sơng ngịi phịng ngừa cố cần thiết cấp bách Nhƣng vấn đề lớn đặt hầu hết cơng trình bảo vệ bờ sơng đƣợc xây dựng địa chất thềm sông, nơi đa phần đất yếu, gây khó khăn q trình thiết kế thi cơng để đảm bảo tính an tồn cơng trình nhƣ hệ thống sơng Đề tài nghiên cứu, phân tích khó khăn q trình xây dựng cơng trình bảo vệ bờ sơng đất yếu, từ đề xuất biện pháp khắc phục hợp lý nhằm nâng cao hiệu kinh tế của cơng trình bảo vệ bờ II Mục đích Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho công trình bảo vệ bờ sơng đất yếu Đề xuất biện pháp khắc phục cố III Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận 2-Nghiên cứu thông qua tài liệu thiết kế thi cơng cơng trình bảo vệ bờ sông nƣớc giới Nghiên cứu thông qua cơng trình bảo vệ bờ sơng xây dựng đất yếu đƣợc áp dụng xây dựng thực tế 3.2 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu khảo sát địa chất, địa chất thủy văn cơng trình bảo vệ bờ sơng Nghiên cứu, phân tích biện pháp kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sơng Nghiên cứu, phân tích biện pháp thi cơng cơng trình bảo vệ bờ sơng đất yếu Nghiên cứu giải pháp khắc phục cố thiết kế thi công công trình bảo vệ bờ sơng đất yếu IV Kết dự kiến đạt đƣợc Đƣa giải pháp hợp lý kết cấu nhƣ biện pháp thi cơng để đảm bảo an tồn nhƣ kinh tế cho cơng trình bảo vệ bờ sơng nhƣ tổng thể hệ thống thủy lợi CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG 1.1 Đất phân loại đất xây dựng 1.1.1 Định nghĩa đất Trong trƣờng hợp khác nhau, thuật ngữ đất đƣợc dùng mang sắc thái khác ý nghĩa Trong lĩnh vực địa chất, đất lớp vật liệu rời, hình thành đá bị phong hóa phân vụn khơng cố kết phân bố từ mặt đất xuống đá cứng Trong lĩnh vực xây dựng, đất nới tiến hành cơng việc đó, đất Xét mặt kỹ thuật, đất loại vật liệu sử dụng mà khơng cần khoan hay nổ phá Các nhà thổ nhƣỡng, nông nghiệp, làm vƣờn nhà chun mơn khác có định nghĩa riêng đất 1.1.2 Thuộc tính đất vấn đề xây dựng cơng trình a Thuộc tính đất - Đất có thuộc tính riêng biệt so với loại vật liệu khác nhƣ sau: - Đất vật liệu không đồng : đặc tính kỹ thuật hay đặc tính vật liệu thay đổi từ thời điểm sang thời điểm khác bên khối đất - Đất vật liệu phi tuyến : đƣờng quan hệ ứng suất – biến dạng đƣờng thẳng - Đất vật liệu di hƣớng : đặc tính kỹ thuật hay đặc tính vật liệu không giống với phƣơng - Đất vật liệu khơng bảo thủ : đất có khả lƣu lại xảy khứ điều chi phối ứng xử đất Khi chịu tải trọng cơng trình, đất có thuộc tính nhƣ sau : - Đất chịu đƣợc lực nén lực cắt PL TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH NỀN 2.1 Tính tóan ứng suất - Điểm đặt so với điểm O tâm móng - Lực: ngược chiều KĐH dương, chiều KĐH â m 2.1.1 Tổ hợp 1: Áp lực đất, tải trọng xe thi công, áp lực nước ngầm - Tổng tải trọng đứng P = 217,927 (T) - Tổng moment tâ m móng tường chắn Giá trị Điểm đặt Moment P (T) (m) (T.m) Pđứng 56,293 0,220 12,384 + Pđáy 45,540 0,000 0,000 + Psườn 20,460 0,290 5,933 - Pcsl 95,634 0,440 42,079 - Eth 50,830 0,208 10,557 + E12 24,834 1,988 49,370 + E13 101,231 0,787 79,690 + Enn 39,882 0,567 22,600 + Tên lực Tổng: - Độ lệch tâ m tải trọng so với đáy: e = M/ P = 0,581 - Ứng suất đáy móng tường chắn: Pd e (1 ) m ax Ls * B B Hướng 126,589 (m) Lệch phía sông 15,456 (T/m²) -4,928 (T/m²) 5,264 (T/m²) Pd m in e (1 ) Ls * B B max tb 9-2.1.2 Tổ hợp : Áp lực cát, áp lực nước ngầm, tải trọng vận hành, tải trọng nhà, áp lực nước sông - Tổng tải trọng đứng - P = 196,40(T) - Tổng moment tâ m móng tường chắn Tên lực Giá trị P (T) Điểm đặt (m) Moment (T.m) Hướng Pđứng 56,293 0,220 12,384 + Pđáy 45,540 0,000 0,000 + Psườn 20,460 0,290 5,933 - Pcsl Pvh 95,634 0,440 42,079 8,280 0,550 4,554 - Pnhaø 0,000 0,000 0,000 Pps 28,842 0,640 18,459 + E22 8,842 1,969 17,410 + E23 38,071 0,723 27,534 + Ens 50,212 0,636 31,927 - Enn 39,882 0,567 22,600 + Eth 0,000 0,000 0,000 Tổng: - Độ lệch tâ m tải trọng so với đáy: e = M/ P = 0,071 (m) - Ứng suất đáy móng tường chắn: Pd m ax e (1 ) Ls * B B tb Lệch phía sông 5,863 (m) e (1 ) Ls * B B 3,625 (m) max 4,744 (m) Pd m in 13,484 2.1.3 Toå hợp kiể m tra: Áp lực cát, áp lực mực nước ngầm , tải trọng vận hành, tải trọng nhà - Tổng tải trọng đứng - P = 226,21(T) - Tổng moment tâm móng tường chắn 10-Giá trị Điểm đặt Moment P (T) (m) (T.m) Pđứng 56,29 0,220 12,38 + Pđáy 45,54 0,000 0,00 - Psườn 20,46 0,290 5,93 - Pcsl 95,63 0,440 42,08 - Pvh 8,28 0,550 4,55 - E32 8,84 1,969 17,41 + E33 38,07 0,723 27,53 + Enn 39,88 0,567 22,60 + Eth 50,83 0,692 35,19 + Tên lực Tổng: - Độ lệch tâ m tải trọng so với đáy: e = M/ P = 0,121 - Ứng suất đáy móng tường chaén: Pd e (1 ) m ax Ls * B B 27,36 (m) Pd e (1 ) Ls * B B m in max tb 2.1.4 Tổng hợp Hướng Lệch phía sông 7,667 (m) 3,261 (m) 5,464 (m) max = 15,456 (T/m²) = -4,928 (T/m²) 2.2 Kiểm tra sức chịu tải - Tính: Rtc = m a(( A1*B+B1(2*h1+h2)/3)* +D1*c) ma = 0,6 h1 = 2,3 (m) h2 = (m) 1,533 (m) (2*h1+h2)/3 = chiều sâu đặt móng phía sông chiều sâu đặt móng phía cát san lắp A1 = (0,25* )/(cotg + - /2) = 0,066 B1 = 1+( /(cotg + - /2)) = 1,264 D1 = 3,534 cotg cotg Rtc = - Kiể m tra điều kiện: 3,995 (T/m²) max = 15,456 (T/m²) > 1,2Rtc = 4,793 (T/m²) tb = 5,264 (T/m²) > Rtc = 3,995 (T/m²) 11 Kết luận: Vậy phải xử lý PL XỬ LÝ NỀN MÓNG Dựa vào số liệu địa chất cơng trình ta thấy, chiều sâu lớp đất yếu lớn (bao gồm lớp đất đến 4) với chiều sâu tổng cộng khoảng 15-25m Từ kết tính tốn ứng suất đáy tường phần ta thấy, ứng suất đáy móng lớn ( max = 15,456 T/m2, tb = 5,264 T/m2) Như vậy, biện pháp xử lý cọc tràm trường hợp không hợp lý Nhưng để tăng tính kinh tế, trường hợp tính cọc tràm kết hợp với cọc BTCT Trong phạ m vi luận văn này, học viên xin tính toán với phương án gia cố cọc BTCT kết hợp cọc trà m cọc xi măng đất 3.1 Xử lý cọ c BTCT (35x35)cm M300 3.1.1 Tính sức chịu tải cọc theo khả chịu tải đất - Chọn hố khoan để tính toán Qa Qp Qs FS s Ap * q p As * f s FS s FS p FS p Trong đó: AP: Diện tích tiết diện ngang mũi cọc fs: Lực ma sát mặt bên tác dụng lên cọc fs ca h '* tan a As: Diện tích xung quanh cọc tiếp xúc với đất qp: Cường độ chịu tải đất mũi cọc qp c * Nc v p '*N q *dp * N c * Nc '*z * N q *dp * N FSs: Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên FSs = FSp: Hệ số an toàn cho sức chống mũi FSp = 3.1.2 Sức chịu tải ma sát bên cọc: fs fs ca h '* tan a Ca: p lực dính đất thân cọc a: Góc ma sát giữ a cọc đất h ': p lực hữu hiệu đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc ’h = Ks* ’v = (1-sin )* ’v v ': p lực hữu hiệu đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc 12-’v = ’*z ': Trọng lượng riêng hữu hiệu đất C: Lực dính lớp đất mũi cọc : Góc ma sát lớp đất mũi cọc : Trọng lượng riêng đất mũi cọc z: Độ sâu vị trí tính toán Độ sâu zi (m) hi -0,47 0,47 -2,47 (T/m²) (độ) (T/m³) fs As Qs Lớp đất 0,15 0,00 0,66 0,00 0,96 0,89 0,72 2,80 2,00 2,92 2,27 2,11 0,80 2,80 2,25 0,65 4,23 3,58 3,32 0,89 2,80 2,49 0,93 0,65 5,54 4,89 4,53 0,98 2,80 2,74 0,07 0,93 0,65 6,85 6,19 5,75 1,07 2,80 2,98 2,00 0,07 0,93 0,65 8,16 7,50 6,96 1,15 2,80 3,23 -14,47 2,00 0,07 0,93 0,65 9,46 8,81 8,18 1,24 2,80 3,47 -16,47 2,00 0,07 0,93 0,65 10,77 10,12 9,39 1,33 2,80 3,72 -18,47 2,00 0,07 0,93 0,65 12,08 11,43 10,60 1,41 2,80 3,96 -20,47 2,00 0,07 0,93 0,65 13,39 12,73 11,82 1,50 2,80 4,21 -22,47 2,00 0,07 0,93 0,65 14,70 14,04 13,03 1,59 2,80 4,45 -22,97 0,50 0,14 3,33 2,33 15,20 14,95 12,83 4,16 0,70 2,92 -23,57 0,60 0,00 0,00 0,00 15,20 15,20 15,20 0,00 0,84 0,00 -25,57 2,00 0,14 3,33 2,33 17,23 16,22 13,92 4,32 2,80 12,10 -26,90 1,33 0,14 3,33 2,33 18,58 17,90 15,37 4,53 1,86 8,43 Qs = 58,94 c (t/m²) Ca ’v 0,00 0,00 0,00 0,31 0,15 2,00 0,07 0,93 0,65 1,62 -4,47 2,00 0,07 0,93 0,65 -6,47 2,00 0,07 0,93 -8,47 2,00 0,07 -10,47 2,00 -12,47 (rad) ’v(tb) ’h 3.1.3 Cường độ đất mũi cọc: q p qp = c*Nc+ vp’*Nq+ dp*N c: Lực dính đất mũi cọc vp ': Ứng suấtlực hữu hiệu theo phương thẳng đứng mũi cọc trọng lượng thân đất ’vp = ’*z dp: Cạnh mũi cọc C (T/m²) 3,33 (T/m³) 1,014 - Vaäy Qa = 32,36 (T) dp 0,35 ’vp Nc Nq N qp Qp (T) 18,58 8,66 2,24 0,94 70,76 8,67 (T) 13-3.1.4 Bố tri cọc Số lượng cọc cần thiết cho phân đoạn (23m) n = *(P tt/Qtt) = 24,528 Vậy chọn n = 25 Hệ số xét đếân ảnh hưởng lự c ngang Mô ment: = 2,6 3.1.5 Tính tóan kiểm tra móng a Kiểm tra tải trọng công trình bố trí hàng cọc xiên - Tổng lực đứng: P = 305,26 (T) - Tổng lực ngang: H = 137,62 (T) - Tổng momen: M = 26,95 (T) e= 0,49 (m) - Tổng lực đứng tác dụng lên cọc Ptt P0 max M * xmax 13,87 x max n (T) Xmax = 0,65 m x = 10,56 m Lực ngang tác dụng lên coïc: H0=Hng= H/n= 6,64 (T) (T) Png = (tra bảng) Phải bố trí cọc xiên Nhận xé t: Chọn độ nghiêng cọc đóng phía sông P'omax = P omax*cos( 1- )/cos 14,756 (T) Pcoc = ntt*Acoc*2,5*Lcoc = 9,264 (T) Hng = P omax*sin( 1- )/cos = Điều kiện chịu tải cọc xiên 3,677 (T) P’omax+Pcoc Hng < Pntt < Ho = = = Vậy: 10 (độ) 24 (độ) = = 0,174 rad 0,419 rad Thỏa điều kiện cọc xiên b Kiểm tra cường độ đất mũi cọc Ac, Bc khoảng cách giữ a mép hàng cọc biên góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép hàng cọc biên tb =( i*li/ = li) = tb /2 = 4.37 (độ) 0,04 (rad) = 0,08 (rad) 14-1 Ac = Bc = < nên lấy 22,55 1,35 Aqu = A c Ltt*tan Bqu = Bc+Ltt*tan = Ltt*tan = 26,75 (m) 8,30 (m) Fqu = 221,96 (m²) Trọng lượng phía công trình P = 305,26 (T) Xđ = 2,3 (m) Tổng lực ngang Hng = 165,95 Trọng lượng cọc: (T) Pcọc = 210,55 Trọng lượng đất: (T) Pđất =Vđất* đn = 772,39 (T) Vđất = 3543,07 (m³) Tổng tải trọng đứng N= 4058,87 (T) Tổng Monent đáy móng quy ước M2 = M+ Hng*Lc - P*Xđ = Độ lệch tâ m mũi cọc 3888,81 (T.m) e2 = M2/N = 0,96 Ứng suất đáy móng quy ước max e N (1 * ) Fqu Aqu e N (1 * ) Fqu Aqu max tb (m) 30,96 (T/m²) 5,62 (T/m²) 18,29 (T/m²) Cường độ dất mũi cọc Rtc = m*(Af*Bqu + Bf*h)* Trong đó: Kết luận: đn +Df*C Af = Bf = Df = max = 47,95 0,07 1,28 3,55 < 1,2*Rtc (T/m²) Vậy thỏ a điều kiện 15-3.1.6 Tính lún công trình c Các thông số kỹ thuật móng - Chiều rộng móng quy ước B = 8,30(m) Chiều dài móng quy ước L = 26,75(m) Chiều sâu đáy móng quy ước so với đất tự nhiên: 26,55 (m) Dung trọng trung bình lớp đất mà cọc qua tb = 1,682 t/m² d Ứng suất di đáy móng qui ước - Ứng suất max = 30,96 (T/m²) Ứng suất = 5,62 (T/m²) Ứng suất TB = 18,287 (T/m²) Ứng suất gây lún gl = 12,86 (T/m²) Cao trình Z hi m m -26,9 bt T/m² 18,10 0,722 25,71 7,5 0,903 1,5 0,78 0,67 0,57 1,153 27,81 0,46 e1i e2i T/m² Si m 31,59 0,616 0,59 0,02 32,45 0,612 0,58 0,02 32,74 0,609 0,58 0,01 32,83 0,606 0,58 0,01 33,01 0,603 0,58 0,01 33,48 0,600 0,58 0,01 33,42 0,624 0,60 0,01 11,54 10,11 8,694 7,433 26,76 27,81 9,57 0,89 P2i 12,59 24,95 2,0 36,47 0,542 24,19 0,97 23,43 1,5 -34,4 0,361 22,67 4,5 1,00 T/m² 12,86 21,91 1,5 -32,9 0,180 21,14 1,5 -31,4 gli 20,38 1,5 -29,9 K0 T/m² 19,62 1,5 Z/b 18,86 1,5 -28,4 P1i 6,020 16-37,97 11,0 27,81 1,333 0,40 5,212 S (m) - S=12,6 cm < [Scp]=20cm Kết luận: Vậ y công trình đảm bảo độ lún nằm giới hạn cho phép 0,12 17 e Tính ổn định mái Phần mề m sử dụng tính toán kiểm tra ổn định mái: Phần mề m SlopeW Mực nước tính toán -1.50, tải trọng bên kè q 1=0,5T/m² (B=6m) Hệ số ổn định: Kmin= 1,187 Hình PL.1 Sơ đồ tính toán ổn định mặt cắt đại diện Hình PL.2 Kết tính toán ổn định mái dốc (k =1,183) 18 f Kết luận - Kết tính ổn định mái kè phía sông số vị trí: K mintt = 1,183 Qua kết ổn định mái công trình đảm bảo ổn định trường hợp coù k >k cp = k n n c m 1,15.1 1,15 Như mái công trình gia cố cọc BTCT đảm bảo yêu cầu ổn định 3.2 Tính toán xử lý móng công trình cọc xi măng đất D500 3.2.1 Gia cố Nền đất chưa gia cố cột đất gia cố ximăng xem loại tương đương đồng với đặc trưng lý tđ , Ctđ, qutđ tăng lên: Gọi a tỷ lệ diện tích cột ximăng đất thay đất n ền: a= Trong đó: Ac An td = a c + (1 - a) nen td = a c + (1 - a) nen Ct® = a.Cc + (1 - a) Cnen Suct® = a.Succ + (1 - a) Sucnen Etd = a.Ec + (1 - a)Enen Ac : Diện tích đất thay cột đất - ximăng An : Diện tích đất cần gia cố Các đặc trưng lý cột đất - ximăng đất thông qua thí nghiệm phòng thí nghiệm trường td : Góc ma sát tính toán tương đương; c : Góc ma sát tính toán cọc đất - ximăng ; nen : Góc ma sát tính toán ; Ctd : Lực dính tính toán củ a tương đương ; Cc : Lực dính đơn vị tính toán cọc đất - ximăng ; Cnen : Lực dính tính toán ; 19 Theo sức chịu tải tương đương : tt Pmax R Trong đó: tt : Áp lực lớn tải tải trọng lên Pmax R : sức chịu tải tương đương (T/m2) Sức chịu tải tính toán lớp đất tương đương xác định theo công thức: R=m Abγ1 +Bhγ +Ctc D Trong - Các hệ số A, B, D phụ thuộc vào góc nội ma sát tra theo bảng tra Lớp đất gia cố cọc chủ yếu lớp với tiêu sau : Kích thước móng l = 23.00 m b = 1.80 m Chỉ tiêu lý -Dung trọng tự nhiên nen 1.64 T/m3 -Góc ma sát nen 4.5 (o) -Lực dính c nen T/m2 -Cường độ kháng cắt S uc nen T/m2 -Môđun biến dạng E o nen 115.75 T/m2 Chỉ tiêu lý xi măng đất -Dung trọng tự nhiên c 1.78 T/m3 -Góc ma sát c 35 (o) -Lực dính c c 18 T/m2 -Cường độ kháng cắt S ucc 40 T/m2 -Môđun biến dạng E oc 3000 T/m2 Sau gia cố, tiêu lý đất sau : c = 1m Các tiêu Dung trọng tự nhiên : ctd (T/m ) Góc ma sát td (o) Lực dính c td (KN/m2) Môđun biến dạng E otd (T/m2) Hệ số tra bảng A B D c = 1,2m a= 19,63% a= 13,64% 1,67 1,66 10,49 8,66 4,34 3,32 682 509 0,192 1,781 4,231 0,126 1,508 3,866 c = 1,5m a= 8,73% 1,65 7,16 2,48 367 0,107 1,431 3,761 20-Sức chịu tải R(T/m2) Ptt Hệ số an toàn Fs Kết luận 20,42 5,264 3,88 Đạt 14,45 5,264 2,31 10,84 5,264 1,49 Không đạt Khôn g đạt Như , cọc xi măng đất D500, ta chọn phương án gia cố với mật độ 1m/cọc 3.2.2 Tính lún móng xử lý - Độ lún tổng (S) củ a gia cố xác định tổng độ lún thân khối gia cố độ lún đất khối gia cố: S = Sc + S1 + S2 Trong đó: Sc - độ lún lớp cát đầm chặt dày 0.5m đỉnh cọc( bỏ qua nhỏ) S1 - độ lún thân khối gia cố S2 - độ lún đất chưa gia cố, mũi trụ - Độ lún thân khối gia cố S tính theo công thức: S1 = q.Hi = E tdi q.Hi α.Eci +(1-a).Edatneni Trong đó: q - tải trọng công trình truyền lên khối gia cố ; H - chiều sâu khối gia cố (m) a - tiû số diện tích, a = (Ac/C.C) n- tổng số trụ, Ac - diện tích tiết diện trụ C: Khoảng cách giữ a cột đất ximăng Ec- Mô đun đàn hồi vật liệu trụ; Edatnen - Mô đun biến dạng đất trụ - Độ lún đất chưa gia cố mũi cọc S 2: 21-Độ lún S tính theo nguyên lý cộng lún lớp (xem phụ lục TCXD 45- 78) Áùp lực đất phụ thê m đất tính theo lời giải cho bán không gian biến dạng tuyến tính (tra bảng) Phạm vi vùng ảnh hưởng lún đến chiều sâu mà áp lực gây lún không vượt 10% áp lực đất tự nhiên( theo quy định tiêu chuẩn thiết kế nhà công trình TCXD 45 - 78) Với tải trọng q = 5,264 T/m2 Độ lún S1 tính S1 q.H E td 5,264.10 682 0,077(m) 7,7(cm) Bảng tính độ lún lớp đất cọc S2 1,0 1,0 10,0 11,0 10,0 11,0 Ứng suất Ứng suất gây E Si Ko thân lún (T/m ) (m) bt = hi x i gl = pglxk0 11,667 0,107 0,57 16,40 116 0,0028 12,778 0,000 0,00 16,40 116 0,0000 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 13,889 15,000 16,111 17,222 18,333 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 16,40 16,40 16,40 16,40 16,40 116 116 116 116 116 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 1,0 17,0 17,0 19,444 0,000 0,00 16,40 Toång 116 0,0000 0.0041 Chiều Độ sâu Độ sâu dày tính từ tính từ lớp phân 2z/b mặt đất đáy móng tố (m) (m) (m) Lớp Lớp Như , độ lún lớp đất móng nhỏ, bỏ qua Tổng độ lún : S = S + S2 = 7,7 +0,4 = 8,1(cm) < S gh = 12 cm 3.2.3 Tính ổn định mái Phần mề m sử dụng tính toán kiểm tra ổn định mái: Phần mề m SlopeW Mực nước tính toán -1.50, tải trọng bên kè q 1=0,5T/m² (B=6m) Hệ số ổn định: Kmin= 1,377 22 Hình PL.3 Sơ đồ tính toán ổn định mặt cắt đại diện Hình PL.4 Kết tính toán ổn định mái dốc (k =1,377) Như mái dốc xử lý cọc xi măng đất có hệ số ổn ñònh : k = 1,377 > k c =1,15 ... biện pháp thi cơng cơng trình bảo vệ bờ sông đất yếu Nghiên cứu giải pháp khắc phục cố thi? ??t kế thi cơng cơng trình bảo vệ bờ sơng đất yếu IV Kết dự kiến đạt đƣợc Đƣa giải pháp hợp lý kết cấu nhƣ... cơng trình bảo vệ bờ II Mục đích Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho cơng trình bảo vệ bờ sơng đất yếu Đề xuất biện pháp khắc phục cố III Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu. .. pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu khảo sát địa chất, địa chất thủy văn cơng trình bảo vệ bờ sơng Nghiên cứu, phân tích biện pháp kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sơng Nghiên cứu, phân tích biện pháp